快递员的配送路线优化

快递员的配送路线优化

1.选题背景及选题意义

伴随世界经济的高速发展，在激烈竞争的市场环境中，企业在经营中对快递商业服务及货物的需求日渐提高。这种庞大的需求已经无法被普通的邮政服务和货运服务所满足。所以作为一个新的分支——快递服务(Express service)逐渐产生[1]。国际快递业务是随着国际贸易的发展而兴起的一种方便、快捷的个性化运输方式。满足了客户对快捷、高效、方便、优质服务的需求，同时也显示了客户在贸易往来中的主要目的。在中国，虽然快递服务起步于20世纪70年代末，但是快递业务增长量为每年30%。例如广州，1990年从广州口岸进出境的快件为64.7万件，2000年增至987.9万件，十年增加了数十倍之多。目前随着中国经济不断的对外开放，出国留学的毕业证书，回国的认证和个人证件等等私人信件也纳入了快递业之中。

相关数据表明，在中国，由于旺盛的需求，快递业的发展速度已高于国民经济发展的平均速度。据统计，GDP每增长1%，快递市场规模将扩大3.13%。我国GDP与快递市场规模的扩大紧密联系[2]。基于网上购物的发展，衍生出了更多的围绕网上配送中小型货物的快递企业。2011年我国的网购人数就已达到2.12亿，网购规模已经达到8090亿元全年，快递业务量为36.5亿件全年。由此带来的快递业务将更不可估量。而且快递的业务也从BZB、BZC的模式发展成为CZC 模式，给企业带来巨大的利润。例如淘宝网针对淘宝的CZC的业务模式，已经开始构建自己的快递企业。中国邮政集团的政企分开和国内市场的开放，相对公平的竞争环境也随之到来，快递业也必将迎来更蓬勃的发展。

本文通过分析同城快递企业的现状及发展前景来研究同城快递企业的配送线路，目的是为了快递企业提供一套满意的配送方案，快递企业可以运用这套方案进行配送，实现低成本、高效率，为快递企业与国际接轨提供一些理性的思考和实际的操作方法。

2. 国内外相关研究现状

无论在国内还是国外，专家学者对快递企业的管理层面的研究比较多，而对于同城快递企业配送线路的研究则较少。

2.1国内研究现状

随着我过快递市场的发展，许多专家学者也注意到了这个领域，正逐步对这个领域进行开发和研究。

王成金认为物流企业的空间网络由内部和外部空间网络组成，内部空间网络包括物流企业城市网络和区域网络，他还以城市网络为研究对象，对空间区位讲行了分析。张哲辉指出，快件取送中心、集散中心和网路为快递网络的基本要素。刘海涛建立了快递企业城市网点布局优化的标准、原则、模式和流程等，并通过案例分析法和实习调研法案例分析法进行研究网点布局优化，其目的是寻求网点数量与层级空间布局的最佳形式。此文献分别冲定量和定性的去分析快递企业网点布局。李长江提出，我国物流企业的经营范围和目标，形成由点、线、面所组成的全国物流网络。根据流量和流向，在物流产生地和目的地及中转点设置网点，

可以提高物流服务质量。郝聚民在文献中认为，物流企业的物流网络直接影响其物流空间的发展前景。

2.2国外研究现状

Pirkul与Jayaraman建立了一个配送策略模型，但这个模型仅从一个配送中心来限制用户的供应需求，应用范围比较狭窄，没有建立配送策略模型，具有一定的局限性。尽管国外对物流配送的定量研究成果颇多，但是涉及到快递企业配送定量研究相对较少，而快递企业在配送过程上更具复杂性，需要在理论上不断的创新。。Karen 2001年在《Design and operation of multimode》一文中研究了包裹快递运输企业的物流系统设计方案和运作规划战略，这些企业具有多种运输方式并且能够提供多种服务水平，作者研究了长期战略决策问题和短期战略决策问题，建立了连续逼近模型和数值优化模型的组合模型，说明了这两种模型的互补性，提出了快递的运输网络和地面运输网络的整合方式，通过模式方法对运输网络路径问题进行了优化。物流配送车辆优化调度问题最早是由Dantzing和Ramser 于1959年首次提出的。主要包括运输路线安排问题（VRP）。研究集中于如何使所使用的车辆数量最少或运输距离最短，没有涉及物流配送中的一个更为重要的方面，即最小配送费用。在算法方面，求解该类的问题优化方法主要有动态规划法、遗传算法等。

可见，国外学者对于快递配送的研究很多事为了满足广大的市场需求，基本是在网络设计和优化层面上的，并且研究己经具有一定的深度。对本文的研究也有很大的帮助。

3. 研究目的和意义

本研究的主要目的是:根据同城快递企业配送车辆的数量，车辆运输次数，服务范围，配送线路等因素来进行建模，首先对需求量进行预测，其次考虑人员，车辆行驶的固定成本和其他变动成本来计算出最小成本。从而提高企业的经济效益。

配送是一种物流活动，它是社会生产力发展到一定阶段对物流提出的客观要求。连锁经营企业是一种联购分销的企业形式，其经营的好坏取决于物流配送，而物流配送的关键又在于车辆的合理化调度。

快递是贸易的先行官、价值的转换器、经济的加速器数。据显示，2008 年中国快递全行业收入达到408 亿元。民营快递企业则在近年物流快递行业迅速发展形势下建立起来，但他们没有得天独厚的资源优势，没有国家政策的支持，基本上都是从无到有、小本经营。这样的特点促使其依靠有限的资金和资源来进行网络建设，通过网络布局达到节约资源、优化市场、改善经营、提高业务量的目标。

4. 研究思路

本文研究同城快递企业配送线路优化，主要是配送路径优化和货物需求预测问题。配送路径优化是根据道路网的分布以及交通流的具体情况，为物流车辆提供最佳的路线选择，这里的最佳可以是成本最小或时间最短。这样可以提高道路以及物流车辆的使用效率，节省物流企业的成本并提高其效率。配送路径优化是

一个比较复杂的问题，然而由于其具有重要的应用价值，因而该问题从一提出就受到国内外学者的普遍关注，他们进行了大量研究并取得了很大进展。物流送达时间预测与路径优化一样，都是物流运输领域研究的热点，送达时间的准确预测对于最最优路径的生成，以及物流调度方案的制定都具有重要作用，通过对配送路径优化和货物送达时间预测这两个问题深入研究，构建物流配送系统，为物流车辆提供优化的路线预测方案。能够准确预测货物送达时间，增强物流车辆对交通网络的响应能力，节约运输成本，提高调度效率，实现同城快递网络优化。

5.系统建模及仿真

假设位于C城市内的某一同城快递公司，根据快递业务量进行分片送快递业务。由于每个月份的业务量不同，为了避免有闲置人员或者人手不够的情况，根据2009-2011年1-3月份的快递货物的件数做出2014年1-3月份的预测，这样能够尽早着手，提前对人员进行分配，雇佣和调度。

本文通过用MATLAB软件先对业务量进行预测，再用聚类分析法对区域进行聚类和重新的划分。最后对货物的配送路线进行优化，能够使配送人员节省时间，为公司节省行车费用。更好的增加公司的收益。

C城市2009-2011年1-3月份平均每天业务量表

月份2009年1月2010年1月2011年1月2012年1月

业务量（件）200 205 207 208 月份2009年2月2010年2月2011年2月2012年2月业务量（件）190 197 203 210 月份2009年3月2010年3月2011年3月2012年3月业务量（件）211 215 219 322

MATLAB曲线拟合代码

x=[2009,2010,2011,2012]

y=[211,215,219,322]

p=polyfit(x,y,3);

a=p(1)

b=p(2)

c=p(3)

d=p(4)

t=2009:0.1:2014;

u=a*t.^3+b*t.^2+c*t.^1+d;

plot(t,u,x,y,'*');

t1=2009:1:2014

u2=a*t1.^3+b*t1.^2+c*t1.^1+d

C城市2013年1-3月份每天业务量预测表

月份2013年1月2013年2月2013年3月业务量（件）216 225 236