基于節(jié)約里程算法的瀝青配送線路優(yōu)化研究
——以廈門新立基瀝青配送體系為例

尹　陽

(福州大學(xué)至誠學(xué)院，福州　350001)

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基于節(jié)約里程算法的瀝青配送線路優(yōu)化研究
——以廈門新立基瀝青配送體系為例

尹陽

(福州大學(xué)至誠學(xué)院，福州350001)

摘要：運用節(jié)約里程算法對廈門新立基股份有限公司的瀝青配送體系進(jìn)行優(yōu)化分析，并以公司所屬漳州角美物流中心為例，優(yōu)化其配送體系，減少總配送里程，以最短的路程，最少的時間，最低的成本將瀝青配送給客戶，提高企業(yè)效益。

關(guān)鍵詞：節(jié)約里程法；廈門新立基股份有限公司；配送優(yōu)化

0引言

作為公路施工的重要原材料，瀝青也是保障公路后期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。從當(dāng)前市場物流的發(fā)展現(xiàn)狀來看，瀝青材料的包裝方式主要包括散裝、桶裝兩種類型，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保方面，前者要比后者效果好。福建省在2009年的交通運輸工作會議中就將散裝瀝青定為瀝青的標(biāo)準(zhǔn)物流方式，這種物流形式在廈門地區(qū)公路網(wǎng)的支持下得到了全面的應(yīng)用，但是也承受著來自市場的競爭。因此，當(dāng)前的首要任務(wù)就是優(yōu)化瀝青的倉儲布局，構(gòu)建健全的瀝青物流配送網(wǎng)，使瀝青的運輸和倉儲體系更加完善化。

就福建省廈門的發(fā)展現(xiàn)狀來看，廈門新立基股份有限公司(簡稱廈門新立基)是最大的瀝青提供廠家，是一家以瀝青貿(mào)易、倉儲、運輸配送、改性加工為主，集石化制品、化工品批發(fā)零售、化工材料生產(chǎn)加工的綜合型企業(yè)，在全省市分布著大量的物流中轉(zhuǎn)站，物流網(wǎng)絡(luò)非常健全，使瀝青能夠?qū)崿F(xiàn)全省的高效流通。到2013年下旬為止，廈門地區(qū)對于瀝青的靜態(tài)和動態(tài)物流倉儲容量分別高達(dá)3.9萬t、18萬t，周轉(zhuǎn)率折合4.5次/a。新立基股份有限公司作為全省最大的物流商，存儲量為1.4萬t，驛庫規(guī)模為26 700 m2。公司將主城和周邊城市都包括在物流范圍內(nèi)，最大倉庫容納量為3.06萬t，能夠存儲瀝青的倉庫總面積為43 300m2，能夠在東南、中部等區(qū)域分別開展瀝青運輸，未來還需要將物流范圍向東北和東部區(qū)域發(fā)展。廈門新立基的客戶以高速公路為主，高速公路建設(shè)時間短，造成瀝青供應(yīng)集中且量大。為保證高速公路石油瀝青的及時供應(yīng)，廈門新立基需根據(jù)各個供貨點的特點，制定完整的運輸路線。為降低配送成本，提高企業(yè)效益，廈門新立基股份有限公司要對每一個物流中心的配送線路進(jìn)行優(yōu)化，以恰當(dāng)?shù)臅r間、最優(yōu)的成本把瀝青送到客戶指定地點。

1節(jié)約里程法概述

由克拉克(Clarke)與懷特(Wright)共同研制的C-W節(jié)約算法就是節(jié)約里程法，該算法是用來解決配送車輛數(shù)目不確定的VRP問題的一種啟發(fā)式算法。核心思想是依次將運輸問題中的兩個來回線路優(yōu)化成為一個閉合回路，每次優(yōu)化后使總運輸里程減少，當(dāng)線路的車輛運載量達(dá)到最大值時，該條線路優(yōu)化完畢，并開始用同樣的思路優(yōu)化下一輛車。

假設(shè)0點為車輛的出發(fā)點，1、2兩點為車輛所要配送的客戶，三者的距離為d01、d02、d12。如車輛從駐地0出發(fā)，一次只為一個客戶配送，總路程為2d01+2d02；如車輛從駐地0出發(fā)，一次可為2個客戶配送，即車輛從出發(fā)地出發(fā)訪遍所有客戶，再回到出發(fā)地，運行距離為d01+d12+d02，則可節(jié)約里程為S(1，2)=d01+d02-d12，根據(jù)三角不等式d01+d02-d12>0。

2節(jié)約里程算法下新立基瀝青配送中心選址研究

2.1新立基瀝青配送中心選址影響因素

1)結(jié)合時長發(fā)展趨勢可以發(fā)現(xiàn)：瀝青基建材料在廈門的11個縣市地區(qū)有著較大的需求量，市區(qū)中西地區(qū)設(shè)有存儲瀝青的倉庫，配送中心要設(shè)置在市區(qū)東部，只有按照這樣的物流布局才能使瀝青能夠通過運輸系統(tǒng)運送到11個縣市地區(qū)，保障公路建設(shè)的有序開展。

2)可以在市區(qū)市場需求量最大的地區(qū)設(shè)置瀝青配送中心，一方面要考慮區(qū)域分布中心的因素，同時還要分析是否達(dá)到運輸量分布中心的標(biāo)準(zhǔn)，必須要符合散貨經(jīng)濟(jì)要求。實地距離并非經(jīng)濟(jì)運輸距離的核心因素，應(yīng)提高對運輸量的重視。

3)應(yīng)靈活地調(diào)整散貨、集貨運輸形式，結(jié)合實際運輸狀況采取公路、水路等運輸途徑。

2.2新立基瀝青配送中心庫存容量運算分析

確定瀝青配送中心位置時，可以參考運輸部門頒布的公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，計算出每千米路面中的瀝青量，具體方法介紹如下：假設(shè)公路路面的厚度和寬度分別為0.18 m、22 m；0.05×2.516×5.1=(1+5.1)×22×1 000=134.30 t/km為路面上層的瀝青量；0.06×2.529×4.6=(1+4.6)×22×1 000=146.81 t/km為路面中層的瀝青量；0.07×2.566×4.4=(1 + 4.4)×22×1 000 =166.54 t/km為路面下層的瀝青量；因此，公路的路面瀝青量是以上三者之和，為447.65 t/km。

結(jié)合每千米路面中的瀝青量，根據(jù)瀝青年需求量的項目里程運算結(jié)果，借助x=c·l公式進(jìn)行進(jìn)一步的運算。其中c和l分別代表公路單位路面瀝青量、建設(shè)里程，而公路對瀝青的總需求量為x。

因為公路的施工規(guī)劃設(shè)計方案存在一定的差異，在完成施工操作的第4年、第8年后還應(yīng)做好上層和中層的養(yǎng)護(hù)工作，需要對路面上層進(jìn)行翻修。若規(guī)劃期為10 a，瀝青最大的運輸間距是500 km，計算前10 a內(nèi)備選瀝青配送中心的需求總量。將下述例子進(jìn)行分析，瀝青需求用戶都能夠從配送中心獲取原料，配送中心存儲量基本一致。

公路建設(shè)的前5 a內(nèi)，配送中心的路面上層瀝青用量計算如下：每千米的路面上層瀝青量是134.3 t，詳見表1。

若上、中兩層路面的單位瀝青量是281.11 t/km，則第1到第5年的公路路面上、中層的瀝青量運算詳見表2。

表1　路面上層瀝青的年用量表　萬t

表2　路面上、中層瀝青的年用量表　萬t

若公路項目的單位瀝青量是44.76 t/km，瀝青配送中心備選地址的設(shè)計在前5 a內(nèi)，公路對瀝青年需求量運算見表3所示。

表3　路面瀝青的年用量表　萬t

因為公路建造完成后還需開展養(yǎng)護(hù)工作，若公路規(guī)劃年限為10 a，則結(jié)合上述公式能夠得出不同選址方案的瀝青年用量，如表4所示。

表4　瀝青的年用量表　萬t

瀝青年用量同配送中心庫存有著緊密的聯(lián)系，應(yīng)保障庫存量的適宜性，不得過大或過小，要同年平均需求量達(dá)到一種均衡狀態(tài)，否則會導(dǎo)致庫存長期處于閑置或供不應(yīng)求的后果，降低運輸經(jīng)濟(jì)效益。瀝青年需求量決定著庫存量，要保障資源的充分利用率，合理地控制瀝青的調(diào)取量。

若x代表瀝青配送中心的庫存總量，每年各個配送中心的需求同x要符合數(shù)列結(jié)構(gòu)，而數(shù)量方差不能過大，應(yīng)通過Excel來運算庫容量x，若0.01是庫存的遞增間距，庫存大小的運算如圖1所示。方差表示在L列，庫存容量在K列，方差最小值為邊框加粗單元格中的數(shù)值，庫存容量相應(yīng)的最小方差也為邊框加粗單元格中的數(shù)值，該值即為x=3.82萬t。

圖1　瀝青配送中心的庫存運算結(jié)果

3節(jié)約里程算法下新立基瀝青配送線路案例分析

3.1新立基配送中心瀝青配送線路情況

廈門新立基漳州角美瀝青物流中心主要是對其周邊11個縣市的客戶進(jìn)行配送，配送運輸距離假設(shè)成最簡單的情況，運輸?shù)嚼锍痰囊话?。由于公路?guī)劃時間為10 a，因此,建造計劃在每年都會發(fā)生改變，配送中心運輸間距會不斷調(diào)整，通常都需要加和各年配送間距，得出運輸距離的年均值。角美物流中心配送的城市和各城市的瀝青日需求量見表5，

各城市之間的運輸距離見表6。根據(jù)高速公路前5 a的建設(shè)規(guī)劃能夠?qū)⒐讽椖肯鄬Φ娜鬄r青配送中心在各年的運輸間距計算出來，詳見表6。

表5　各城市瀝青日需求量　t

表6　漳州角美物流中心至各城市的距離表　km

3.2新立基配送中心瀝青配送線路模型求解

假設(shè)點i的配送量為W(i)，運輸車輛的額定載重量為W，線路的長度限制為L。線路的內(nèi)點指線路上不和原點0直接相連的點。節(jié)約里程法優(yōu)化配送線路時，要得出用戶—瀝青配送中心、用戶—用戶彼此間的最小運輸間距，結(jié)合運算數(shù)值對用戶節(jié)約里程進(jìn)行運算，根據(jù)排序和載重量，并參考實際大小組成線路圖。

4節(jié)約里程算法下新立基瀝青配送線路優(yōu)化方案

文章以節(jié)約里程法對新立基配送中心的配送線路進(jìn)行優(yōu)化，一方面可以使廈門新立基滿足客戶的所有需求，以最短的路程、最少的時間、最低的成本將瀝青配送到客戶；另一方面，還可以保證配送車輛的載重量在合理范圍內(nèi)，滿足現(xiàn)有交通對車輛載重量的限制，減少企業(yè)不必要的成本支出。

根據(jù)表5各縣市的運輸距離，利用節(jié)約里程法計算出客戶間的節(jié)約里程，并編制節(jié)約里程順序表，見表7。

表7　各城市節(jié)約里程距離表 　km

根據(jù)里程節(jié)約法的計算步驟，同時將節(jié)約里程算法和新立基角美物流中心的實際運行狀況結(jié)合起來進(jìn)行分析，經(jīng)過8次優(yōu)化，可得出配送線路優(yōu)化方案，分別是角美物流中心—南靖縣—平和縣—漳浦縣—角美物流中心；角美物流中心—長泰—華安縣—漳州市—角美物流中心；角美物流中心—同安區(qū)—翔安區(qū)—集美區(qū)—海滄區(qū)—角美物流中心，見表8。

表8　第八次修改后的車輛調(diào)度結(jié)果

瀝青在實際配送過程中的優(yōu)化路徑可以通過下述案例來計算，以角美物流為例，其配送結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中瀝青原料的交貨區(qū)、原產(chǎn)地分別用字母A-J和S來表示，配送數(shù)量(t)標(biāo)注在后邊的括號內(nèi)，運輸距離(km)則標(biāo)注在運輸路線上。如果運輸瀝青的設(shè)備為罐車，能夠承載的瀝青運量主要有4 t和2 t兩個規(guī)格，最大運輸距離不能超過30 km，確定該物流配送中心優(yōu)化配送線路方案。

圖2　角美物流中心的瀝青網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)節(jié)約算法可以計算出角美物流中心瀝青配送的優(yōu)化方案，主要有如下3種：1)S-C-B-A-J-S，配送罐車數(shù)量為1輛，容量為4t，配送間距是27 km；2)S-D-E-F-G-S，配送罐車數(shù)量為1輛，容量為4 t，配送間距是30 km；3)S-H-I-J-S，配送罐車數(shù)量為1輛，容量為2 t，配送間距是23 km。

因為節(jié)約算法有一定的約束，得出的結(jié)果比較理想化，所以該算法同實際運輸狀況存在一定的差距。這就要求在明確配送中心運輸方案的過程中，要基于整體性的角度，綜合分析交通運輸通暢性、運輸現(xiàn)狀等因素，保證運送路線的最優(yōu)化。除此之外，還可以對不同瀝青需求用戶的配送模型進(jìn)行進(jìn)一步的整合，要對不同配送路徑所承載的負(fù)荷進(jìn)行運算，對其進(jìn)行均衡化處理，確保不會發(fā)生差異極大的現(xiàn)象。若在完成瀝青配送任務(wù)的過程中受到外界因素的影響，發(fā)生入庫手續(xù)無法簽訂、回執(zhí)或驗貨過程障礙等問題，都可能導(dǎo)致瀝青不能按照正常步驟存儲到倉庫中，不能從收貨區(qū)域直接返程。所以設(shè)計的角美物流中心配送路線模型要綜合多種要素，對于配送路線相對較遠(yuǎn)的狀況，可以選擇休息一段時間后繼續(xù)運送或安排不同的司機來輪流駕駛，在保障運送經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上確定最終的方案。

5基于節(jié)約里程算法的新立基公司的瀝青配送線路設(shè)計

5.1運輸距離的優(yōu)化分析

節(jié)約里程規(guī)劃算法需要考慮用戶需求、運輸車輛類型、運輸區(qū)域、運輸消耗時長、物流據(jù)點、運輸路線設(shè)計、卸貨要求等內(nèi)容，在協(xié)調(diào)好各項因素后研制出運輸車輛的使用狀況，使配送路線更加合理化和經(jīng)濟(jì)化。

在節(jié)約里程法的計算下，廈門新立基瀝青公司設(shè)計出的配送路線方案滿足了各個城市配送中心的要求。

線路優(yōu)化前，廈門新立基角美物流中心到每個城市都采用一一配送方式，總運輸里程達(dá)到1 062 km；采用節(jié)約里程法對配送線路進(jìn)行優(yōu)化后，優(yōu)化后的線路圖成3個圈狀，總運輸里程為528 km。通過以上配送路線規(guī)劃方式，得出的運輸方案可以將運輸時間大大減少，不必走過多的路程，對提高配送效率有很大的促進(jìn)作用。配送路線只有在迎合用戶需求的前提下，才能算是最優(yōu)化的方案，同時還要科學(xué)設(shè)置運輸載貨量，確保在用戶規(guī)定時間內(nèi)將瀝青送達(dá)卸貨地，避免出現(xiàn)超載違規(guī)現(xiàn)象。通過線路優(yōu)化后，配送模式從一一配送變?yōu)椴糠值貐^(qū)的共同配送，優(yōu)化節(jié)約里程可達(dá)534 km(其中漳州地區(qū)可節(jié)省381 km、廈門地區(qū)可節(jié)省153 km)，廈門新立基的優(yōu)化方案可以降低車輛的配送距離，提高配送效率，并降低配送成本。配送線路優(yōu)化前后對比結(jié)果如圖3所示。

圖3　角美物流中心配送線路優(yōu)化前后對比圖

5.2運輸成本分析

廈門新立基瀝青車輛運輸費用以0.7元/t·km計算，配送線路優(yōu)化前，總里程為1 062 km，運量為104 t，則運輸成本為7.73萬元。配送線路優(yōu)化后，3條配送線路成本累加可得總運輸成本為1.28萬元。通過節(jié)約里程優(yōu)化配送線路，廈門新立基日成本節(jié)約6.45萬元，可以大幅度地降低新立基車輛的配送成本，降低企業(yè)運營成本。

5.3優(yōu)化配送線路方案的預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益成果

1)借助優(yōu)化設(shè)計的庫存決策，可以使瀝青庫存量大大減少，使企業(yè)整體經(jīng)營效益提升，有效地預(yù)防和控制了運用風(fēng)險，為廣大用戶提供最優(yōu)質(zhì)的瀝青配送服務(wù)。

2)在調(diào)度好瀝青運輸車輛及路線后，能夠有效地節(jié)約物流配送成本，增加收入，優(yōu)化車輛使用和組合方案對減少運輸路程也有很大的幫助，減少了運輸耗時，可以盡可能地擴大配送量。這種優(yōu)化設(shè)計方案對配送車輛周轉(zhuǎn)效率、物流整體效益的提升有實際意義，可以創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

5.4優(yōu)化配送線路方案的預(yù)期管理效益成果

1)在對瀝青配送線路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計后，公司圍繞城市開展瀝青配送工作的物流管理效率顯著提升。在實際配送過程中能夠普遍實現(xiàn)2天內(nèi)高效配送，速度快的情況下還能夠?qū)⑴渌蜁r間縮短至24小時之內(nèi)，提高了物流中心的中轉(zhuǎn)能力。公司在資金利用和周轉(zhuǎn)方面也更加便利化，可以向周圍的城市高效配送瀝青材料，從而擴大銷售業(yè)績，推動企業(yè)發(fā)展。

2)配送中心戰(zhàn)略也會發(fā)生轉(zhuǎn)變，能夠促進(jìn)瀝青倉儲、庫存管理決策向著更加科學(xué)、合理的方向發(fā)展。根據(jù)設(shè)置的布局方案進(jìn)行配送運輸，城市間物流管理能力和水平也得到了提升，有利于管理資金的利用和節(jié)約，能夠塑造出良好的品牌化物流配送企業(yè)。

6結(jié)語

廈門新立基漳州角美物流中心利用節(jié)約里程法對周邊11縣市的物流配送線路進(jìn)行優(yōu)化，改變了原先配送路線重疊、配送路線里程時間過多、車輛成本過高等不足，促使廈門新立基在運輸距離、運輸成本等方面獲得優(yōu)化，提高了客戶滿意度和企業(yè)效益，實現(xiàn)雙贏。

參考文獻(xiàn)

[1] 王明春．物流管理中配送路線安排優(yōu)化及其算法研究[J]．科技咨詢，2007(19)：170-171.

[2] Azi.N, Gendreaum, Potvinj.Y. An exact algorithm for a single-vehicle routing problem with time windows and multiple routes[J].European Journal of Operational Research,2007(178):755-766.

[3] Chien TW.Heuristic procedures for practical sized incapacitate location-capacitated routing problem[J].Decision Sciences,1993(24):995-1021.

[4] 軒華．基于改進(jìn)節(jié)約法的配送路線優(yōu)化問題研究[J]．物流技術(shù)，2010(12)：94-97.

[5] 楊菲．物流配送車輛優(yōu)化調(diào)度問題的探討[J]．中國市場，2012(45)：74-75.

The Research on Optimization to Asphalt Distribution Line Based on Saving Distance Algorithm——by Xiamen Sunlit Asphalt Distribution System as an Example

YIN Yang

(ZhichengCollegeofFuzhouUniversity,Fuzhou350001,China)

Abstract：By using the saving distance algorithm, the article makes a study to the optimization to asphalt distribution system in Xiamen Sunlit Co., Ltd., and optimizes the distribution system and saves the distribution distance by the attached corporation of Jiaomei Asphalt Logistics Center in Zhangzhou as an example. It tries to distribute the asphalt to each client with the shortest distance, the least time, and the lowest cost to promote the benefits of the corporation.

Key words：saving algorithm; Xiamen Sunlit co., Ltd.; distribution optimization

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-8984(2016)01-0119-06

中圖分類號：U492∶F540.5

作者簡介：尹陽(1987-)，女(漢)，西安，碩士

收稿日期：2015-09-18

doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2016.01.027

主要研究物流規(guī)劃、港口物流。