车辆配载与调度方案设计

第七章车辆配载与调度方案设计
本章学习目标
了解和掌握配送中心车辆[配置数量方案选择的方法和步骤；
掌握零担货物车辆配载方案选择的方法和步骤；
熟练掌握车辆配载动态方案选择的方法；
熟练掌握配送经营方案选择的决策。

车辆配载与调度的业务内容包括规划车辆配置数量，设计车辆的运行路线、运行区域、运行时间表等。

，调查运输任务的完成情况，以及分析车辆运行规律，优化路线等。

本章将通过车辆配置数量设计、配载方案选择以及配送经营方案选择决策等，来介绍车辆配载与调度的操作方法和内容。

7.1 车辆配载与调度方案设计基本实验
7.1.1 配送中心车辆配置数量方案选择
1.试验目的、类型和学时
（1）试验目的：了解和掌握配送中心车辆配置数量方案选择的方法和步骤，在租车和自备车辆选择中，如何既保证配送的需要，又降低车辆的运营成本。

（2）试验类型：设计研究。

（3）试验学时：3课时。

2.实验条件准备
（1）计算机基本配置。

硬件：2GB内存，320GB硬盘，15英寸液晶显示器，Pentium 43.0GHz CPU;
软件：Windows XP SP2 操作系统，Office系统。

（2）宽带上网。

（3）Excel软件、Access软件。

（4）投影仪。

3.实验知识点准备
（1）配送车辆数量频率累计数。

（2）内插法。

4.方案设计背景
根据某连锁超市配送中心过去一年的日常经营数据，统计出必要的车辆数量分析情况，如表7-1所示。

表7-1 配送中心日常车辆分布表
已知条件如下：自备车辆每天使用费用 C 1=500元，自备车辆每天闲置费用C 2=300元，租用车辆每天费用C 3=1000元。

5.方案设计要求
请为该配送中心设计一个方案，该配送中心应该配置多少车辆？ 6.方案设计参考
（1）利用配送车辆数量频率累计数公式：
1
()x
x p y =∑ = （C 3
-C 1
）/（C 3
+C 2
-C 1
）
求得：
（2）根据频率累计数与表7-1对比，X 取值范围在（21，25），进一步用内插法可以得到：X=22（辆）。

结论：配送中心最佳车辆配置数三22辆。

7.1.2 零担货物配载方案选择
1.试验目的、类型和学时
（1）实验目的：了解零担货物车辆配载方案选择的方法和步骤。

在充分保证货物质量和数量完好的前提下，尽可能提高车辆在容积和载重两方面的装载量，以提高运能运力的利用率，降低送货成本。

（2）试验类型：设计研究。

（3）试验学时：3课时。

2.实验条件准备
（1）计算机基本配置。

硬件：2GB 内存，320GB 硬盘，15英寸液晶显示器，Pentium 43.0GHz CPU;
软件：Windows XP SP2 操作系统，Office 系统。

（2）宽带上网。

（3）Excel 软件、Access 软件。

3.实验知识点准备
（1）车辆集装配载技术。

（2）装载质量最大化。

1
()(1000500)/(1000300500)62.5%
x
x p y ==-+-=∑
（3）装载容积最大化。

4.方案设计背景
某配送中心有五批货物，需要通过铁路装载运输，这五批货物的质量分别为20t、32t、18t、10t、32t，其相应的货物体积分别为：30m3、24m3、22m3、15m3、60m3,用铁路棚车装运，该铁路棚车的最大装运质量是60t，即W
=60t,最大装运
体积为120m3，即V
=120m3，分别按不同的优化目标配装。

5.方案设计要求
（1）以货车静载重最大为优化目标，如何装载？
（2）以货车装载容积最大为优化目标，如何装载？
（3）对比以上两种配载方式，那种方式更优？
6.方案设计参考
（1）以货车装载质量最大为优化目标
将五批货物的质量按输入顺序赋予变量X
1～X
5
，
,
配装模型为：
Maxz=20x
2+32x
3
+18x
3
+10x
4
+32x
5
20x
1+32x
2
+18x
3
+10x
4
+32x
5
≤60
30x
1+24x
2
+22x
3
+15x
4
+60x
5
≤120
X
i
=0或1，i=1，2，3，4，5
运行结果：选择的物品为物品2、物品3、物品4。

最优结果显示：总体积61m
3
,总质量60t。

则最优解为：X
2=X
3
=X
4
=1，X
1
=X
5
=0，即选择质量为32t、18t、10t的货物装
车，配成整零车的静载重为60t、体积为61m
3。

（2）以货车装载容积最大为优化目标
建立模型：将五批货物按体积由小到大排列，并赋予变量X
1～X
5
,配装模型
为：
Maxz=30x
1+24x
2
+22x
3
+15x
4
+60x
5
20x
1+32x
2
+18x
3
+10x
4
+32x
5
≤60
30x
1+24x
2
+22x
3
+15x
4
+60x
5
≤120
X
ｉ
=0或1，i=1，2，3，4，5
运行结果：选择的物品为物品3、物品4、物品5。

最优结果显示：总质量60t,总体积97m3。

则最优解为：X
3=X
4
=X
5
=1,X
1
=X
2
=0,即选择体积为22m3、15m3、60m3的货物装车，
配成整零车的体积为97m3、静载重为60t。

(3)两种方案对比
一般来说，货物配装时优先考虐提高零担车静载重或载质量利用率是正确的。

但有时载质量相差不大，货车容积却能得到充分利用，则采用充分利用货车容积的方案才是合理的。

7.1.3 车辆配载的动态规划模型
1.实验目的、类型和学时
（1）实验目的：了解车辆配载动态规划模型的设计方法和步骤。

在装运很多种商品的情况下，提高尽可能根据商品特点和商品的价值系数安排车辆的装运，以提高车辆的装载价值量和运能运力的利用率，降低配送成本。

（2）实验类型：设计研究。

（3）实验学时：3课时。

2.实验条件准备
（1）计算机基本配置。

硬件：2GB内存，320GB硬盘，15英寸液晶显示器，Pentium 43.0GHz CPU;
软件：Windows XP SP2 操作系统，Office系统。

（2）宽带上网。

（3）Excel软件、Access软件。

3.实验知识点准备
（1）车辆集装配载技术。

（2）动态规划模型配载方案
（3）装载价值最大化。

4.方案设计背景
某配送中心送货车辆的载质量为8t,现在需要运输四种机电产品，其质量分别为3t、3t、4t、5t,其价值系数分别也是3、3、4、5，如表7-2所示。

（1）请为公司设计一个合理的配载方案。

方案要能充分利用货车的运载能力。

（2）该配载方案货车的运载能力最大是多少吨？
6.方案设计参考
（1）配载方案设计。

第一步：分阶段计算。

①第一阶段计算如表7-3所示。

第二步：寻找最优解方案。

寻找最优解方案的次序与计算顺序相反，由第四阶段向第一阶段进行。

在第四阶段计算表中，加之最大值F 4（ω）=8，对应两组数据，其中一组中X 4=0，另一组中X 4=1。

当X 4=1时，即第四种物品装入一件。

表7-6中第三列数字表示其余种货物的装载量。

当X 4=1时，其他三种货物装载质量为3t 。

按相反方向，在第三阶段计算表中，查W=3时得装载质量最大之F 3
（ω）=3，对应X 3=0，查表7-5中第三列数字，当W=3时，其他两种货物装载质量为3t 。

在第二阶段计算表中，查W=3时，F 2（ω）=3，对应两组数据：X 2=0或X 2=1，其余量为3或0，即其他（第一种）货物装载质量为3t 或0。

再查第一阶段计算表，当W=3时，对应X 1=1；当W=0时，对应X 1=0。

因此得到两组最优解：
（A ） X 1=1，X 2=0，X 3=0，X 4=1； （B ） X 1=0，X 2=1，X 3=0，X 4=1。

装载质量为：F （X ）=1ⅹ3+1ⅹ5=8(t)。

如果在第四阶段计算表中取X 4=0,则余项W-W 4X 4=8;在第三阶段计算表中，查W=8一栏，F 3(W)=8对应X 3=2，因此得到第三组最优： （C ） X 1=0,X 2=0,X 3=2,X 4=0。

装载质量为：F(X)=2ⅹ4=8(t)。

（2）结论：装载质量为F （X ）=2ⅹ4=8（t)。

7.1.4配送经营方案选择决策
1.实验目的、类型和学时
（1）实验目的：利用决策模型解决配送方案选择问题。

（2）实验类型：设计研究。

（3）实验学时：3课时。

2.实验条件准备
（1）计算机基本配置。

硬件：2GB 内存，320GB 硬盘，15英寸液晶显示器，Pentium 43.0GHz CPU;
软件：Windows XP SP2 操作系统，Office 系统。

（2）宽带上网。

（3）Excel 软件、Access 软件。

（4）投影仪。

3.实验知识点准备 （1）非确定决策。

（2）乐观法。

（3）悲观法。

（4）最大后悔值法。

4.方案设计背景
某配送中心为实现其配送方案优化的决策目标，提出了四种配送经营方案 ，即：
方案1为自营车辆配送； 方案2为租赁车辆配送；
方案3为与客户互用车辆配送； 方案4为外包给第三方物流配送。

配送中心还面临着未来市场自然状态的不确定性。

公司经研究把未来市场变化的状态划分为四个等级，即配送要求程度高、配送要求程度较高、配送要求程度一般、配送要求程度低。

公司把四种方案和四个自然状态的要求进行结合分析，估算出了各方案对应各自然状态下的效果损益值，有关资料如表7-7所示。

要求运用非确定型决策方法中的乐观法、悲观法和最大后悔值发分别做出最优决策方案的选择。

6.方案设计参考 1）乐观法
求出各经营方案在各自然状态下的最大效果值。

MaxA 1={2，1，4，8}=8 MaxA 2={-1，2，3，6}=6 MaxA 3={3，4，5，2}=5 MaxA 4={4，-2，3，6}=6
求出各最大效果值的最大值为8，即8所对应的经营方案1为应选择的经营方案。

2）悲观法
（1）求出各经营方案在各自然状态下的最下效果值。

MinA 1={2，1，4，8}=1 MinA 2={-1,2,3,6}=-1 MinA 3={3，4，5，2}=2 MinA 4={4，-2，3，6}=-2
（2）求出各最小效果值的最大值为2，即2所对应的经营方案3为应选择的经营方案。

3)最大后悔值法
计算结果如表7-8所示。

方案2的最大后悔值是5；
方案3的最大后悔值是6；
方案4的最大后悔值是6。

因此选最下的最大后悔值3对应的方案1为最优方案。

7.2拓展训练
7.2.1车辆配载方案选择
1.试验目的、类型和学时
（1）试验目的：了解车辆集装技术——配送车辆的装货问题。

在装运很多种商品的情况下，尽可能根据商品的质量和体积安排车辆的装运，以提高车辆的装载总量，从而提高运能运力的利用率，降低配送成本。

（2）试验类型：设计研究。

（3）试验学时：3课时。

2.实验条件准备
（1）计算机基本配置。

硬件：2GB内存，320GB硬盘，15英寸液晶显示器，Pentium 43.0GHz CPU;
软件：Windows XP SP2 操作系统，Office系统。

（2）宽带上网。

（3）Excel软件、Access软件。

（4）投影仪。

3.实验知识点准备
（1）车辆集装配载技术
（2）装载总量最大化。

4.方案设计背景
某配送中心某次需运输水泥和玻璃两种货物，水泥质量体积为0.9m3/t,玻璃上1.6m3/t，计划使用的车辆的载重量为11t，车厢容积为15m3。

5.方案设计要求
如何装载可使车辆的载重能力和车厢容积都被充分利用？
7.2.2 车辆调度方案选择
1.试验目的、类型和学时
（1）试验目的：了解车辆调度方案选择的方法和步骤。

在有很多不同类型的车辆可以调度的情况下，尽可能提高车辆在容积和载重两方面的装载量，以提
高运能运力的利用率。

（2）试验类型：设计研究。

（3）试验学时：3课时。

2.实验条件准备
（1）计算机基本配置。

硬件：2GB内存，320GB硬盘，15英寸液晶显示器，Pentium 43.0GHz CPU;
软件：Windows XP SP2 操作系统，Office系统。

（2）宽带上网。

（3）Excel软件、Access软件。

3.实验知识点准备
（1）经验派车法。

（2）定额比派车法。

4.方案设计背景
某建材配送中心，某日需运输水泥580t,盘条400t，以及不定量的平板玻璃。

该中心有。