多车多件货物装载布局优化模型与算法
基于配放约束的货物多车配载优化模型与算法
２０ １０ 年 ２月
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文章 编 号 ： ０ １８ ６ （ ０ ０ ０ — ０ ３０ １ ０ —３ ０ ２ １ ） １０ ９ ５
关 键 词 ： 群 协 同策 略 ；货 物 多 车 配 载 ； 路 货 物 运 输 ； 种 货 物 蚁 铁 特
中图 分 类 号 ： ９ ． Ｕ２ ４ １ 文 献标 志码 ： Ａ ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｉ ｎ ｉ ０ －３ ０ ２ １ ． １ Ｏ ６ ｏ ： ０ ３ ６ ／． ｓ ． ０ １８ ６ ． ０ ０ ０ ． １ ｓ
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物流配送优化模型及算法综述
物流配送优化模型及算法综述一、物流配送问题概述物流配送问题是指在给定的时间窗口内，从指定的供应点或仓库将货物分配到指定的需求点或客户，并通过最优路线和车辆载重量进行配送的问题。
其目标是通过合理的路线安排、货物装载和车辆调度，使得整个物流系统的运营成本最小化，同时满足各种约束条件。
二、物流配送优化模型1.车辆路径问题（VRP）车辆路径问题是物流配送问题的经典模型，主要考虑如何确定最佳配送路线和货物装载方案，以最小化总行驶成本或最大化配送效率。
其中常用的模型包括TSP（Traveling Salesman Problem）、CVRP（Capacitated Vehicle Routing Problem）和VRPTW（Vehicle Routing Problem with Time Windows）等。
2.货车装载问题（BPP）货车装载问题是指在给定的车辆装载容量限制下，如何合理地将货物装载到车辆中，以最大化装载效率或最小化装载次数。
该问题常常与VRP结合使用，以使得整个配送过程达到最优。
3.多目标物流配送问题多目标物流配送问题是指在考虑多种目标函数的情况下，如何找到一个平衡的解决方案。
常见的多目标函数包括成本最小化、配送时间最短化、节能减排等。
解决该问题常常需要使用多目标优化算法，如遗传算法、粒子群算法等。
三、物流配送优化算法1.精确求解算法精确求解算法是指通过穷举所有可能的解空间，找到最优解的方法。
常用的精确求解算法包括分支定界法、整数规划法、动态规划法等。
这些算法可以保证找到最优解，但在规模较大的问题上效率较低。
2.启发式算法启发式算法是指通过设定一些启发式规则和策略，寻找近似最优解的方法。
常用的启发式算法包括贪心算法、模拟退火算法、遗传算法等。
这些算法在求解复杂问题时效率较高，但不能保证找到最优解。
3.元启发式算法元启发式算法是指将多种启发式算法结合起来，形成一种综合的解决方案。
常用的元启发式算法包括蚁群算法、粒子群算法等。
物流运输配送优化模型及算法研究
物流运输配送优化模型及算法研究随着电子商务行业的快速发展，物流运输配送的效率成为了商家和消费者关注的重点。
为了提高物流配送的效率和准确性，许多研究者开始探索物流运输配送优化模型和算法。
首先，对于物流运输配送的优化模型研究。
物流运输配送的优化模型可以分为几个方面：路线优化、车辆调度、货物装载等。
路线优化是指在给定的起点和终点之间，寻找最短的路线来减少交通时间和燃料消耗。
车辆调度是指在给定的货物配送需求下，合理安排车辆的调度顺序和时间，以最大程度地减少车辆的空驶和等待时间。
货物装载是指在给定的车辆和货物需求情况下，合理安排货物的装载顺序和方式，以最大程度地减少空间浪费和装载时间。
接下来，对于物流运输配送的优化算法研究。
为了解决物流运输配送的优化问题，研究者们提出了许多优化算法，如遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法等。
这些算法主要通过优化目标函数，求解最优解或近似最优解。
遗传算法模拟了生物进化的过程，通过选择、交叉和变异等操作来产生新的个体，以逐步优化目标函数。
模拟退火算法模拟了固体退火过程，通过在解空间中随机搜索，以找到全局最优解。
禁忌搜索算法通过记录禁忌表，以避免陷入局部最优解，最终找到全局最优解。
除了以上两个方面的研究，物流运输配送的优化模型和算法还需要考虑以下几个因素。
首先是实时性，由于物流运输配送的动态性，模型和算法需要能够适应实时变化的需求，以保证效率。
其次是容错性，由于各种不可预测的因素（如交通堵塞、天气等），模型和算法需要具备容错能力，能够在异常情况下正常运行。
再次是可扩展性，随着物流规模的不断扩大，模型和算法需要具备可扩展性，以适应大规模的物流运输配送需求。
在实际应用中，许多公司已经开始采用物流运输配送的优化模型和算法。
例如，亚马逊通过算法自动计算出最佳的货物装载顺序，以减少送货所需的车辆和时间。
而滴滴则通过实时交通信息和智能调度算法，实现了高效的出行服务。
这些应用的成功不仅提高了物流运输配送的效率，也降低了物流成本，为企业带来了巨大的经济效益。
物流服务提供商中的货物装载优化算法研究
物流服务提供商中的货物装载优化算法研究货物装载优化算法是物流服务提供商中关键的研究方向之一。
随着全球贸易的快速发展，物流行业面临着越来越多的挑战。
合理利用运输工具的装载空间和提高货物装载效率是物流运营中的重要环节。
因此，研究和应用货物装载优化算法对物流服务提供商来说十分重要。
货物装载优化算法的研究目的在于找到最佳的装载方案，以最小化货物装载空间浪费并提高效益。
这些算法基于数学模型和优化理论，通过模拟和计算来确定最优的装载方式。
常用的算法包括贪心算法、遗传算法、模拟退火算法、动态规划等。
首先，贪心算法是一种简单而高效的算法，常用于货物装载优化问题。
该算法以局部最优解为基础，从货物列表中选择容积较小和重量较轻的货物进行装载。
然后，根据大小和重量要求逐渐填满运输工具的可用空间。
贪心算法在处理较小规模的问题时具有较好的性能，但对于大型问题来说可能不能找到全局最优解。
其次，遗传算法是一种通过模拟生物进化过程来求解优化问题的方法。
该算法创建随机的初始解，并使用交叉和变异操作来生成新的解。
通过不断迭代和评估，遗传算法能够逐步优化解，并找到最佳的装载方案。
它能够处理复杂的问题，并且具有全局搜索的能力，但需要耗费大量的计算资源。
此外，模拟退火算法是另一种有效地求解货物装载优化问题的算法。
该算法从一个初始解开始，在每一次迭代中，根据一定的概率选择接受一个更好的解或者一个差一些的解。
通过渐渐降低概率，模拟退火算法有利于避免陷入局部最优解，从而能够寻找到更优的装载方案。
最后，动态规划是一种常用的优化算法，用于解决具有多阶段决策的问题。
对于货物装载优化问题，可以将整个装载过程分解为若干个阶段，每个阶段都做出最佳的决策。
通过动态规划算法，可以计算每个阶段的最优解，并逐步推导出整体最优解。
但是，随着问题规模增加，动态规划算法的计算复杂度也会显著提高。
总结来说，货物装载优化算法在物流服务提供商中起着重要的作用。
这些算法能够帮助物流公司合理利用运输工具的装载空间，提高装载效率，减少成本。
物流运输规划与优化模型求解方法的研究与比较
物流运输规划与优化模型求解方法的研究与比较随着全球经济的不断发展和扩大，物流运输在现代社会中变得更为重要。
物流运输规划和优化成为了企业降低成本、提高效率的关键。
本文将研究和比较物流运输规划与优化模型的求解方法。
一、物流运输规划模型物流运输规划是指通过建立合理的运输路线和安排运输资源，以最小化运输成本、提高服务水平和满足客户需求为目标的规划过程。
物流运输规划模型通常包括以下几个主要方面：1.1 运输网络模型运输网络模型描述了物流运输系统中不同运输节点之间的关系和连接。
它通常采用图论中的网络模型来表示，包括节点和边。
节点表示不同的运输节点，例如工厂、仓库和销售点，边表示节点之间的运输路径。
1.2 需求预测模型需求预测模型用于估计不同地区或客户对产品的需求量。
这是物流运输规划中至关重要的一步，准确的需求预测可以帮助企业减少库存和运输成本，并提高客户满意度。
1.3 运输成本模型运输成本模型用于计算不同运输方案的成本。
它通常考虑到各种因素，如运输距离、货物重量、燃料价格、运输方式等。
通过优化运输成本，企业可以提高运输效率，降低运营成本。
二、物流运输优化模型求解方法物流运输优化模型的求解是指通过数学方法和算法寻找最优解的过程。
下面介绍几种常见的物流运输优化模型求解方法：2.1 线性规划线性规划是一种广泛应用于物流运输规划中的方法。
它将物流运输规划问题转化为数学模型，通过线性优化算法求解最优解。
线性规划方法的优点是计算效率高，求解过程相对简单。
2.2 整数规划整数规划是线性规划的一种扩展形式，它在求解过程中要求变量取整数值。
在物流运输规划中，整数规划常用于考虑路径选择、货物装载等问题。
整数规划能够提供更准确的解决方案，但求解过程更为复杂。
2.3 启发式算法启发式算法是一种基于经验和直觉的求解方法，通过一系列规则和策略来搜索最优解。
在物流运输规划中，启发式算法常用于求解复杂、大规模的问题。
它的优点是可以在较短时间内找到近似最优解，但不能保证找到全局最优解。
汽车零部件多式联运组合式单元集装箱装载优化模型与算法
汽车零部件多式联运组合式单元集装箱装载优化模型与算法*李俊1,2尹晶3张煜4▲（1.天津港（集团）有限公司天津300461；2.武汉科技大学汽车与交通工程学院武汉430081；3.中车齐齐哈尔车辆有限公司大连研发中心辽宁大连116052；4.武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063）摘要：为满足汽车零部件中异形件在集装箱多式联运中的装箱运输需求，设计提出1种新型组合式单元集装箱，并研究其装载优化方法。
考虑到箱体内部装载单元划分、异形件装箱及多层堆放的作业要求，重点解决待装箱物品的托盘选型、载货托盘在箱体内部装载单元的堆存位置选择等难题，以实现货物、托盘和箱体内部装载空间的有效适配。
结合以上差异性特征，重新定义货物托盘选择、载货托盘堆放层位选择、同层双托盘位置选择的决策变量，并考虑装箱货物托盘类型、单个装载单元内部及其前后相邻装载单元内部的托盘尺寸统一等约束条件，以集装箱内部有效空间利用率最大化为目标，构建了单元集装箱装载决策问题的0-1整数规划模型（container loading model，CLM）。
为实现该问题的高效寻优，设计了包含货物分组、货物排序及货物装箱的启发式算法（fast-packing algorithm，FPA）。
算例结果表明：提出的CLM模型和FPA算法能求解得出高质量装载方案，所有算例中CLM模型和FPA算法的平均有效空间利用率分别为84.52%和83.57%，且针对存在装箱货物选择的算例，平均结果可达91.00%和89.84%。
其中，CLM模型求解花费时间较长，平均耗时473.57s，且求解质量随时间延长的提升并不显著；FPA算法求解速度最快，平均耗时为0.20s，且与上界值间的平均偏差为1.52%；对比常见的遗传算法及演化策略算法，所提FPA算法耗时更短且结果更优，可在1s内完成所有算例的有效求解。
关键词：交通规划；集装箱装载；0-1整数规划模型；快速装箱算法；装载单元划分中图分类号：U169.6文献标识码：A doi：10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.05.013An Optimization Model and Algorithms for Loading Combined Container Units Used in Multimodal Transport System with Automotive PartsLI Jun1,2YIN Jing3ZHANG Yu4▲(1.Tianjin Port(Group)Co.,Ltd.,Tianjin300461,China;2.School of Automobile and Traffic Engineering,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan430081,China;3.Dalian Development Center,CRRC Qiqihar Rolling Stock Co.,Ltd.,Dalian116052,Liaoning,China;4.School of Traffic and Logistics Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan430063,China)Abstract:To meet the packaging and loading requirements of irregular-shaped parts within automotive components in multi-modal container transport,a novel combined unit container is designed.The loading optimization model and algorithm for the proposed container are presented.This addresses challenges pertaining to internal division of收稿日期：2023-03-28*国家重点研发计划项目（2019YFB16004）资助第一作者简介：李俊（1989—），博士，讲师.研究方向：智能调度与优化算法.E-mail:*******************▲通信作者：张煜（1974—），博士，教授.研究方向：交通运输与物流系统优化、智慧港航等.E-mail:**************.cn0引言为充分发挥公铁水等不同运输方式的比较优势和组合效率，汽车零部件多式联运为汽车产业发展提供了高效可靠的物流服务，是促进资源集约利用、实现交通运输节能减排的重要举措。
多车型多车辆货车装载算法及应用
多车型多车辆货车装载算法及应用陈宏程;贾江鸣;崔志军【摘要】为解决物流配送中心货物装箱时的多车型选择难题,本文提出了一种基于遗传算法的多车型多车辆的装箱算法.此算法利用改进算子的遗传算法对货物装载进行排序,再通过三空间装箱规则,将给定的车辆信息以及货物信息进行迭代求解.算例结果表明,此种算法与单一车型装箱模型相比,能够有效提升车辆空间装载率并且降低综合运输成本.【期刊名称】《物流技术与应用》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】4页(P176-179)【关键词】多车装箱;三空间策略;空间合并;遗传算法【作者】陈宏程;贾江鸣;崔志军【作者单位】浙江理工大学机械与自动控制学院;浙江理工大学机械与自动控制学院;浙江理工大学机械与自动控制学院【正文语种】中文随着物流业发展，货车装箱的优化问题得到越来越多的重视。
一般情况下，一批货物订单生成后，形成一个货物清单，货物装运需按清单顺序直接装车，货物大小不一，导致车辆空间不能有效使用。
装箱问题是一个著名的多项式复杂程度非确定性（NP-hard）难题，直接求解有相当高的时间复杂度和空间复杂度。
启发式算法是通过特定的搜索规则和搜索策略，在搜索空间中搜索最优解，被大量运用在解决复杂问题优化中。
针对装箱问题的研究，目前大部分将装箱问题简化为单车型装载问题，有些简化为单车型单车辆装载问题，因此尽管这些模型取得了较好的理论研究进展，但仍难以适应实际问题中的多车型多车辆装载环境。
本文在启发式算法的选择上，模拟退火算法在解决复杂多目标问题上具有通用性、高效性，但其所得解的好坏受初始状态、温度函数等影响较大，降温快易陷入局部最优，降温慢则求解过程极其缓慢；蚁群算法缺点同模拟退火算法，求解过程受初始参数影响较大；遗传算法所得解的好坏，主要依赖于遗传代数和解组规模，若所得解不能让人满意，只需增加解组规模和遗传代数，与模拟退火算法与蚁群算法相比具有一定优势。
本文选取遗传算法并对其进行改进，降低了解的不稳定性，利用遗传算法高效地在解空间中搜索优解序列，通过三空间装箱原则确定序列可行解，运用python语言实现了多车型多车辆装箱问题的优化算法。
货物运输网络优化模型与算法研究
货物运输网络优化模型与算法研究近年来，随着全球化进程的不断推进，货物运输业的发展呈现出极大的增长势头。
作为经济发展的重要组成部分，货物运输的规模和复杂程度也随之增加。
如何更好地优化和管理货物运输网络，提高货物运输效率和品质，成为了一个不可回避的问题。
货物运输网络优化模型与算法是解决这个问题的重要途径之一。
一、货物运输网络优化模型货物运输网络优化模型是指根据货物运输网络的结构和运输需求，建立数学模型，通过优化算法求解最优或次优的货物运输网络布局和运输方案的一种方法。
货物运输网络优化模型包括物流配送模型、网络流模型、复合网络模型等。
其中，物流配送模型广泛应用于快递和物流配送服务。
以物流配送模型为例，该模型的关键问题在于如何构建可行的物流配送网络，并建立配送成本模型。
物流配送网络的建立通常需要考虑多种因素，如货源和物流节点的分布、物流节点之间的路径选择和容量限制、配送车辆的调度等。
而配送成本模型则与配送量、配送距离、配送方式等相关。
二、货物运输网络优化算法货物运输网络优化算法是指通过数学方法解决货物运输网络的优化问题的方法。
目前常用的货物运输网络优化算法主要包括线性规划、整数规划、动态规划、遗传算法等。
在不同的应用场景中，选择合适的算法进行优化可以有效提高算法效率和精度。
以线性规划为例，该方法通过线性规划模型来描述货物流动的过程和成本，将多个运输点之间的联系建立起来，并通过最小化总成本的方式来解决货物分配和调度问题。
整数规划则是将线性规划与整数规划相结合，以解决实际问题中存在的整数限制问题。
动态规划则是将问题划分为多个子问题并逐步求解，以达到解决整体问题的目的。
三、实际应用与展望货物运输网络优化模型和算法可广泛应用于不同的货物运输场景，如物流配送、航运货物、铁路运输等。
在社会生产的各个领域中，把这些技术渗透进去，不仅能明显提高效率和降低成本，还能增强运输网络的灵活性和可靠性。
未来，随着人工智能和大数据技术的不断发展，货物运输网络优化技术将面临新的挑战和机遇。
多车辆配送路线的优化---扫描法
表2-1 客户数据信息
客户 Di(吨) Xi Yi 1 1.9 20.0 4.80 2 2.8 18.8 5.17 3 4 5 2 6 3 18.6 5.88 7 2.25 19.5 5.98 8 2.5 9 1.8 10 2.15 19.5 4.55 11 1.6 18.7 4.55 12 2.6 19.5 5.19 13 1.5 20.3 5.20 3.15 2.4
各客户点的坐标位置， 并在每个客户编号旁边 的方框中标注出该客户
1.8 1.5 13
2.8 2 3 3.1 5
的货运量。 然后，以仓库为极坐标 原点，向右的水平线为
4
2.4 11 1.6
零角度线。
X
图 2-1
扫描法
Part2.3
Part 1 实例分析
【解析】
2.5 2.25 8 7 9 12 2.6 1 1.9 10 2.15 0
多车辆配送路线的优化
Part1.3
Part 1 如何求解多车辆配送路线的优化问题
原则
2、避免行车路线交叉
D (a)不交叉线路
D (b) 交叉线路
3．尽可能使用大载重量车辆，减少出车数量 4．取货/送货混合安排 5．从距仓库最远的站点开始设计线路
2.扫描法
扫描法
Part2.1
Part 1 何为扫描法
2．以零角度为极坐标轴，按顺时针或逆时针方向，依角度大
小开始扫描。 3．将扫描经过的客户点需求量进行累加，当客户需求总量达 到一辆车的载重量限制且不超过载重量极限时，就将这些客 户划分为一群，即由同一辆车完成送货服务。接着，按照同
样的方法对其余客户划分新的客户群，指派新的车辆。
4．重复步骤3，直到所有的客户都被划分到一个群中。 5．在每个群内部用TSP算法求出车辆行驶最短路径。
货车配载问题的模型优化
货车配载问题的模型优化随着物流业的发展，货运车队的规模也不断地扩大。
对于货车而言，货物的配载是一项非常重要的环节。
关于货车配载问题，我们通常希望在保证货车最大化载量前提下，尽量减少货车运行中的重载与轻载情况，从而提高货运效率。
因此，货车配载问题的模型优化就显得尤为重要。
一、货车配载问题的建模与求解货车配载问题是一个典型的组合优化问题。
对于一辆货车，可以搭载多个货柜，每个货柜有不同的体积和重量限制，并且货物需要保证配载平衡。
因此，需要通过数学模型来描述完整的货车配载问题。
在将货车配载问题进行建模时，需要考虑以下几个因素：1.货车容量和限制。
2.货柜数量和容量。
3.货柜的载重限制。
4.货物的重量和空间占比等等。
基于这些因素，我们可以利用数学公式来描述货车配载问题的优化模型。
例如，可以采用整数规划或者线性规划模型求解货车配载问题。
这些模型都可以通过计算机算法进行求解，所以对于大规模的货车配载问题，可以在短时间内完成求解。
在模型优化中，我们通常会对货车配载问题的优化目标进行设定。
例如，如果我们希望最大化货车的载量，可以通过将货车容量视为优化目标的限制条件，从而让模型在保证最大化载量的同时，找到最优配载方案。
另外，如果我们希望在保证货车载量达到最大值的情况下，尽量减少货车重载和轻载的情况，可以将这些约束条件考虑在内，并对模型进行进一步的优化。
二、常见的货车配载问题的解决方法1.贪心算法贪心算法是一种简单有效的解决货车配载问题的算法。
它的核心思想是每一次选择在当前情况下看起来最好的决策，并逐步构建出一个最终的解决方案。
例如，对于货车配载问题，可以将货柜按照重量或者体积进行排序，然后依次选择符合要求的货柜进行配载。
这种算法对于小规模的货车配载问题有一定的优势，但是对于大规模问题的解决效率则会降低。
2.动态规划算法动态规划算法是一种较为复杂的算法，它的核心思想是将大问题分解成小问题，并利用小问题的最优解来构建一个全局的最优解。
车辆装载优化算法研究
车辆装载优化算法研究随着物流行业的不断发展，物流企业越来越注重货物运输的效率和成本控制。
而货车的装载是影响货物运输效率和成本的重要环节之一。
因此，如何优化车辆装载成为了物流企业所关注的重点之一。
针对这一问题，车辆装载优化算法应运而生，该算法能够优化车辆装载方案，提高运输效率和降低成本，促进物流企业的发展。
一、车辆装载优化算法的概念车辆装载优化算法是一种集成了数学、计算机和数据科学的优化方法。
该算法可以将不同体积、重量和形状的物品装载到货车上，以最大化空间容量和重量负荷，同时满足安全性、经济性和可行性等多个方面的需求。
这一算法可以帮助物流企业提高货车的利用率和物流效率，降低装载成本，节约人力和物力资源。
二、车辆装载优化算法的应用车辆装载优化算法广泛应用于物流企业、电商企业、快递公司、运输公司等行业。
这些企业需要将各种不同的货物按照一定规则装载到货车或快递柜中，以尽量减少货车数量和运输次数，提高物流效率和降低成本。
而车辆装载优化算法正好可以满足这一需求，它可以通过数学模型和计算机算法来自动跟踪货车装载情况，动态调整装载方案，降低人工干预的弊端，提高装载效率和准确度。
三、车辆装载优化算法的优点车辆装载优化算法有多种显著优点。
1.提高装载效率和准确度。
车辆装载优化算法可以自动计算货物体积、重量和形状等参数，根据这些参数制定最佳装载方案，避免装错、漏装等人为失误，并进一步减少货车数量，提高运输效率。
2.降低运输成本。
通过车辆装载优化算法，物流企业可以精确计算每辆货车的最大装载容量和重量负荷，降低货车数量和运输次数，减少了人工调度时间和成本，同时，还能降低车辆燃油等其他费用。
3.提高安全性。
车辆装载优化算法可以避免货物超载、错装等导致的安全事故，同时还能保证车辆行驶稳定性和安全性，提高车辆驾驶舒适性。
四、车辆装载优化算法的实现方法实现车辆装载优化算法，需要先进行数据预处理、求解优化问题和输出装载方案三个步骤。
基于标杆的多车多品种货物装载优化算法
86 10 88015756,
0
引 言
给定 n 件物品 , 每件有相应的体积和质量, 需要
装入 M 个容器中去, 要求充分利用容器的容积和载 质量, 使选用的容器数目最少或装载的物品最多 , 这 是一类背包问题。该类问题是典型的 NP 难题, 在
收稿日期 : 2006 10 09 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( 70332001) ; 华中科技大学优秀博士学位论文基金项目 ( D0540) 作者简介 : 刘小群 ( 1980 ) , 男 , 安徽潜山人 , 地壳运动监测工程研究中心助理研究员 , 工学博士 , 从事物流、 供应链及项目管理研究。
3按照货车载质量从大到小的顺序依次安排货车的装载记结果为sn4以s忌2为优先考虑待装货物集取代n重新进行计算即在第k次迭代过程中先考虑s中的货物当s货物不够时再选ns中的货物5设解的差异水平度为e当102交通运输工程2007l1一ggle1iies一zsil1一le2izs一iesi成立时认为相邻两次迭代中mj装载货物的总质量总体积之差的比例在差异水平内迭代结束为该问题的最优解
Abstract: Accor ding t o t he rat io dif ference o f volume and mass bet w een t rucks and goo ds, an opt imizat ion algo rithm w as desig ned by com binat or ial t heory o n t he basis of dif ferent benchm ar ks in or der t o make f ul l use of t he loading m ass and vol ume of t rucks. L ight goo ds w ere marked wit h tr ucks loading m ass so as t o promo te t he mass ut ilizat ion rat e of t rucks, on t he premise t hat the loading volume o f tr ucks w as fully used; heavy goo ds w ere marked w it h t rucks loading v olume; ev en g oods were marked w it h t he r at io of vo lum e and mass t o opt imize the t rucks lo ading volume and mass spo nt aneously, as bo t h t he dimension and lo ad of g oods w ere ev en relative t o t rucks. T he comparison result bet w een benchmark al gorit hm and o ther opt imizat ion alg orit hm s show s that t he eff iciency o f benchmark algo rithm is prior t o o t her alg orit hm s, it has st rong r obustness, and especial ly f it s to larg e scal e mult i t ruck mult i cat egor y g oods lo ading . 1 t ab, 3 f ig s, 17 refs. Key words: lo gist ics eng ineer ing; goo ds loading; benchm ark m et hod; opt im ization algo rithm; mult i t ruck; m ult i categ ory Author resume: L iu Xiao qun ( 1980 ) , male, PhD, assistant researcher, hust lx q@ 126. com .
物流工程中的货运优化模型
物流工程中的货运优化模型物流工程是一个复杂而庞大的系统，涉及到货物的运输、仓储、分拣和配送等环节。
为了提高货运效率和降低成本，物流企业需要不断优化其运输方案和策略。
而货运优化模型则成为实现这一目标的重要工具。
货运优化模型是一种数学模型，通过建立数学方程来描述货物运输过程中的各种约束和目标，并通过求解这些方程来寻找最优解。
在物流工程中，货运优化模型可以应用于多个方面，如路线规划、车辆调度、装载优化等。
一、路线规划优化在物流运输中，路线规划是一个关键环节。
通过货运优化模型，可以考虑各种因素，如起点、终点、途经地点、货物数量、运输工具等，来确定最佳的路线方案。
通过优化路线规划，可以减少运输距离和时间，降低运输成本，并提高运输效率。
货运优化模型可以考虑不同的约束条件，如道路拥堵情况、货物的特殊要求等。
通过对这些约束条件进行量化和建模，可以得到最优的路线规划方案。
同时，货运优化模型还可以考虑多个因素的综合影响，如成本、时间、安全等，从而得到更加合理和可行的路线规划方案。
二、车辆调度优化车辆调度是物流运输中的另一个重要环节。
通过货运优化模型，可以合理安排车辆的调度，以最大限度地利用车辆资源，提高运输效率。
货运优化模型可以考虑多个因素，如车辆的数量、容量、速度、装卸时间等，来确定最佳的车辆调度方案。
在车辆调度优化中，货运优化模型可以考虑不同的约束条件，如运输时间窗口、车辆的装载限制等。
通过对这些约束条件进行建模和求解，可以得到最优的车辆调度方案。
同时，货运优化模型还可以考虑多个目标的综合影响，如成本、效率、客户满意度等，从而得到更加全面和可行的车辆调度方案。
三、装载优化在物流运输中，装载优化是一个重要的环节。
通过货运优化模型，可以合理安排货物的装载，以最大限度地利用运输工具的容量，提高装载效率。
货运优化模型可以考虑多个因素，如货物的尺寸、重量、特殊要求等，来确定最佳的装载方案。
在装载优化中，货运优化模型可以考虑不同的约束条件，如运输工具的容量限制、货物的装卸时间等。
2平衡装载问题的优化模型和算法
① 收稿日期 : 2003 - 03 - 04 ; 修订日期 : 2004 - 04 - 08. 基金项目 : 铁道部科技研究开发资助项目 (2001X012 - C) .
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系 统 工 程 学 报 第 19 卷
量相等 ,因而其结果在实际应用中受到限制 ;没有 涉及多容器 (如车辆等) 配装的问题. 本文主要讨 论多批 (多件) 货物在多个车辆上平衡配装的问 题 ,借助计算机辅助决策方法 ,有效求解货物在车 厢内装载布局方案.
∑
p
(2)
图 1 (俯视)
图 2 (俯视)
3) 货物总重心高 (以车厢地板平面为参照)
∑ / ∑ ch =
hpQp
Qp
(3)
p
p
式中 : ch ———全部货物由车地板起的总重心高
度 ,mm;
hp ———货物 p 的重心至车厢地板平面的高
度 ,mm.
1. 2 多批货物装载优化数学模型
Key words : goods transportation ; balanced loading ; optimizing model ; genetic algorithms
0 引 言
在货车车厢 、飞机机舱 、火车车厢里装载长方 体货物是装箱问题的一个典型例子. 然而 ,选择货 物装进特定的容器中的过程是一个 NP 完备问 题[1] . 更难的问题是 :不仅要考虑合理利用车辆的 载重力和有效容积 ,而且要解决平衡配装的问题 , 即货物装车后重心位置应位于规定的范围内 ,以 保证运输安全. 由于问题本身具有重要的理论价
值和广泛的实际应用背景 ,国内外许多研究人员 对此问题进行了大量的相关研究. Amiouny 等提 出了一种启发式算法 ,讨论了一维的飞机货舱平 衡装载优化问题[2] ;另两位研究者是 Dowsland. 和 Dowsland ,他们在多篇文献[ 3～5 ]中论述了这类问 题. 国内此方面的研究主要是文献[ 6～8 ]等. 这些 研究共同的特点主要是 :强调最大限度地利用容 器的放置空间 ,而较少考虑货物的重心优化 ;对货 物特征的约束也是严格的 ,如形状大小相同 ,或重
一车多件货物装载布局优化模型与算法
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔａ ｉｇ ｌ ａ ｉｇ ａ ｄ ｐ ｃ ｉｇ ｏ － ｉ ｎ ｉ ｎ ｌｍｕ ｔ ｓｏ ｙｆｅｇ ｔ ｎ ｏ ｏ ｅｃ ｒａ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈｏ ｊｃ ， ｋ ｎ ｏ ｄ ｎ ｎ ａ ｋ ｎ ｆ３ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｌｉ ｔ ｒ ｒ ｉｈ ｓｉｔ ｎ ａ ｓ ｔ ｅｒ ｓ ａ ｃ ｂ ｅ ｔ —
ｗａ ｄ Ｉ ｏｎｓｄ ｒ ｔｏｎ ｏ ｍ ｏ ｈｎｅ ｓ ａ ｄ ｂａ ａ ｅ ｏｆｔ ｅ ｆｅ ｇｈ ａ ｏｕ ，ｔ ｅ ｒ ｌｆａｍｅ ｒ ａ ｅ ｒ ． ｎｃ ｉ ｅ ａ ｉ ｆ ｓ ｏｔ ｓ ｎ ｌ ｎｃ ｈ ｒ ｉ ｔ ｌ ｙ ｔ ｈｅ Ｓ ｃ ｎｔ ａ ｒ ｗｏ ｋ ｂ ｓ ｄ ｏｎ ｈｕ— ｍ ａ ｈｉ ｉ ｎ ｔ ｎｋ ｎｇ，ｌ ｙ ｔ ｗｉｈ ｒ ｓ ｒｃ ｉ ｎ ｏｆｇ ｄｓ ｌ ｉ ａ ｏｕ ｔ ｅ ｔ ｉｔｏ ｏｏ ａ ｄ ｏｕｔａ ｈａ ｅ ｓｍ ｉａ ｉｉｓ ｗ ｅ ｅ ｉ ｒ ｄｕｃ ｄ Ｔｈｒ ｕｇ ｓ ｎ ｎｄ ｓ ｐ ｉ ｌ ｒｔｅ ｒ ｎｔ ｏ ｅ ｏ ｈ ｕ ｉｇ
集 、 心 骨 架 及 其 移 动策 略 的 基 础 上 设 计 一 车 多 件 货 物 装 载 布 局 优 化 算 法 。实 例 表 明 ： 提 出 的模 型 和 算 法 能 快 中 所
速 制 定 合 理 的 三 维 多 层 货 物 装 载 布 局方 案 ， 效 运 用 承 载 车 辆 ， 足 货 物 运 输 安 全 的 要 求 。 有 满
货车调度优化问题的数学建模与求解研究
货车调度优化问题的数学建模与求解研究在现代物流行业中，货车运输是一个极其重要的环节。
为了让货物可以快速、高效地运输到目的地，货车调度起到了至关重要的作用。
货车调度优化问题是一个典型的NP难问题，人们用数学模型来研究这个问题并寻求最优解。
本文将对货车调度优化问题的数学建模与求解进行探讨。
一、问题描述货车调度优化问题是指在运输多个货物到不同的目的地的过程中，如何有效地调度货车以提高运输效率，降低运输成本，保证及时到货，并满足各项技术指标。
在实际操作中，货车调度中需要考虑的因素非常多，例如路线规划、装车顺序、配送数量、车辆载重等问题。
因此，该问题具有复杂性、不确定性和动态性等特点，且求解过程非常困难。
二、数学建模为了解决货车调度优化问题，我们需要建立一个数学模型，以便对问题进行分析和求解。
货车调度的目标是在满足各项技术指标的前提下，使总运输成本最小。
从这一目标出发，我们可以构建如下的数学模型。
1、数据输入在此模型中，我们需要输入如下的数据：(i) 货物数目n和配送目的地数目m；(ii) 城市之间的距离矩阵D，D[i,j]表示城市i到城市j的距离；(iii) 每个货物的数量、重量和体积；(iv) 每个货物的配送城市。
2、决策变量在此模型中，决策变量为：(i) x[i,j,k]表示第k辆货车从城市i运输到城市j的数量；(ii) y[i,k]表示第k辆货车是否经过城市i，如果经过y[i,k]=1，否则y[i,k]=0。
3、约束条件在此模型中，我们需要考虑如下几个约束条件：(i) 每个城市只能被一辆货车经过，即$\sum_{k=1}^{K} y[i,k]=1, i=1,…,m$(ii) 每个货物必须被运往指定城市，即$\sum_{j=1, j \neq i}^{N+1} x[i,j,k] = a_{i,k}, i=1,…,n; k=1,…,K$(iii) 每辆货车的载重不能超过最大载重量，即$\sum_{i=1}^{n} x[i,j,k] * b_i \leq c_k, k=1,…,K$(iv) 每辆货车的配送路径必须是一个回路，即从起点出发，经过每个城市恰好一次后回到起点，即$\sum_{j=1}^{m} x[i,j,k] = \sum_{i=1}^{m} x[j,i,k], i=1,…,N+1; j=1,…,N+1,k=1,…,K$(v) 第k辆货车经过的城市与从起点出发的城市必须相同，即$y[1,k]=y[m+1,k]=1, k=1,…,K$4、目标函数在此模型中，我们需要将目标函数定义为最小化总运输成本，即Min $C=\sum_{k=1}^{K} \alpha_k + \sum_{i=1}^{n} \sum_{j=1, j \neq i}^{m}D[i,j] x[i,j,k]$其中，$\alpha_k$表示第k辆货车的固定成本。
数学建模案例分析--最优化方法建模3分派与装载
数学建模案例分析--最优化方法建模3分派与装载在物流运输中，分派与装载是一项重要的任务，旨在最大化运输效益并降低成本。
在这个案例分析中，我们将使用最优化方法来解决一个分派与装载的问题。
问题描述：一家货运公司负责将货物从一处仓库运输到多个目的地。
仓库具有不同类型的货物，每个目的地需要不同类型的货物，并且每个货物具有不同的重量和体积。
公司有多辆不同载重和容量的卡车可供选择。
目标是通过合理地分派和装载货物，使得每辆卡车的装载量最大，并且所有货物都被及时运送到目的地。
数据收集与整理：1.仓库中可用货物的类型和数量。
2.每个目的地所需货物的类型和数量。
3.每种货物的重量和体积。
4.每辆卡车的载重和容量。
问题思路及数学建模：1.首先，我们将定义一些决策变量，包括每辆卡车所装载的每种货物的数量。
令x[i,j]表示第i辆卡车所装载的第j种货物的数量（i=1,2,...,m，j=1,2,...,n，其中m为卡车数量，n为货物类型数量）。
2. 其次，我们需要定义一些约束条件，确保每辆卡车所装载的货物不超过其载重和容量。
例如，对于每辆卡车i，其载重约束可表示为∑(j=1 to n) (x[i,j] * weight[j]) ≤ max_weight[i]，其中weight[j]表示第j种货物的重量，max_weight[i]表示第i辆卡车的最大载重量。
3. 我们还应该确保每个目的地所需货物的数量都能够得到满足。
例如，对于每个目的地k，其需求约束可表示为∑(i=1 to m) x[i,k] = demand[k]，其中demand[k]表示目的地k所需货物的数量。
4. 最后，我们需要定义一个目标函数，以最大化卡车的装载量。
例如，目标函数可定义为maximize ∑(i=1 to m) ∑(j=1 to n) x[i,j]。
5.将上述决策变量、约束条件和目标函数整合在一起，形成一个数学模型。
最后，我们可以使用最优化方法，如线性规划或整数规划，来求解这个数学模型，并得到最优的分派与装载方案。
运输网络优化的算法与模型
汇报人：可编辑 2024-01-06
目录
• 运输网络优化概述 • 线性规划算法 • 非线性规划算法 • 启发式算法 • 元启发式算法 • 多目标优化算法
01
运输网络优化概述
定义与目标
定义
运输网络优化是指通过数学模型和算法，对运输网络进行优化，以实现运输成本降低、运输效率提高、运输过 程环保等目标。
运输网络优化问题通常涉及到如何选择最佳的 运输路径、分配运输量以及选择运输方式等， 以最小化运输成本或最大化运输效率。
线性规划算法可以用于解决这些问题，通过建 立相应的线性方程组来表示运输网络优化问题 ，并求解得到最优解。
在实际应用中，线性规划算法可以用于车辆路 径问题、货物配载问题、物流配送问题等。
缺点
非线性规划算法的求解过程通常比较复杂，需要大量的计算资源和时间；同时 ，对于大规模问题，非线性规划算法可能面临计算瓶颈和收敛困难等问题。
04
启发式算法
启发式算法简介
启发式算法是一种基于经验和 直观的求解方法，通过模拟或 借鉴人类的决策过程来寻找问 题的近似解。
它通常比精确算法更高效，适 用于大规模、复杂的问题。
03
动态规划
将问题分解为若干个子问题，通 过求解子问题的最优解来得到原 问题的最优解。
04
优化算法的应用场景
物流配送
优化车辆路径、货物配载、配送中心选址等 问题。
城市交通
优化航班计划、航线规划、机场调度等问题 。
航空运输
优化公交线路、出租车调度、交通信号灯控 制等问题。
铁路运输
优化列车运行计划、车站调度、货物配载等 问题。
目标
运输网络优化的目标是提高运输网络的效率、降低运输成本、减少运输过程中的环境污染、提高运输安全性等 。
面向多车协同装车的物流装箱顺序优化研究
面向多车协同装车的物流装箱顺序优化研究面向多车协同装车的物流装箱顺序优化研究随着物流行业的不断发展，多车协同装车的需求逐渐增加。
多车协同装车是指将多个车辆的货物合理组织和装载，以实现更高效、更节约的运输方式。
在多车协同装车中，物流装箱顺序优化是一个重要的问题，对于提高物流运输效率具有重要意义。
物流装箱顺序优化是指在给定的一组货物和一组车辆的情况下，通过合理的装箱顺序安排，使得装载完成后车辆的总行驶距离、时间等指标最小化。
优化装箱顺序可以减少装卸时间，降低运输成本，提高运输效率。
为了进行物流装箱顺序优化，首先需要对货物和车辆进行有效的划分和分类。
货物可以根据大小、重量、堆叠性等特征进行划分，车辆可以根据载重量、车型等条件进行分类。
然后，可以采用各种优化算法来实现装箱顺序的优化。
常用的算法包括遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法等。
这些算法可以通过模拟装箱过程，不断调整货物的位置和车辆的装载情况，直到找到最优的装箱顺序。
在进行物流装箱顺序优化时，还需要考虑一些实际问题。
首先是货物之间的相互约束关系。
有些货物可能需要按照一定的顺序或规则进行装卸，否则可能导致货物损坏或无法正常运输。
其次是车辆的可行性约束。
不同类型的车辆具有不同的载重量限制和尺寸限制，需要考虑这些限制条件来确定装箱顺序。
此外，还需要考虑路线规划和交通拥堵等因素，以充分利用道路资源，避免运输过程中的延误。
物流装箱顺序优化是一个复杂的问题，需要综合考虑多个因素。
为了使优化模型更贴近实际情况，可以引入模糊数学理论和模糊优化方法。
模糊数学可以解决不确定性和模糊性问题，通过模糊集合和模糊规则来描述和表示物流装箱问题中的模糊信息。
模糊优化方法可以通过定义适当的目标函数和约束条件来求解优化问题。
将模糊数学和模糊优化方法应用于物流装箱顺序优化，可以更好地满足实际需求。
综上所述，面向多车协同装车的物流装箱顺序优化是物流运输中的一个重要问题。
通过合理的装箱顺序安排，可以提高物流运输效率，降低运输成本。
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１ 模 型 建 立
内装 载布局 长方 体货 物就 是典 型例 子 ，并 且 随着物
流标 准化 的推行 ，此 类货 物 的装 载布局 问题 在 现场 将越来 越 常见 。优 良的装 载 布局 方案 能兼 顾 车辆综 合 能力 利用 、货 物装 载 布局合 理性 及运 输 安全 ，对
中 图 分 类 号 ：Ｕ２ ４ ２ ９．６ 文 献 标 识 码 ：Ａ
多车 多件货 物装 载 布局是 货 物运输 过 程 中的 常
见 问题 ，指 的是 多件 待装 货物 如何 配装 到 多个 承载 容器 内 以及 货 物在承 载 容器 中如 何布局 。在 卡车 车 厢 、飞机机 舱 、铁路 货 车车 厢 、集 装箱 等 承载 容器 本 文建 立 的多车 多件货 物 装载 布局优 化模 型基
积； Ｐ一 ｛ Ｉ Ｐ ｉ一 １ ２ … ， ， ， Ｎ｝一 ｛ ｌ ∈ Ｐ ； Ｐ Ｐ ｉ ， ， ， Ｊ一 １ ２ … ， ）为 Ｎ 类 货 物 的 集 一１ ２ … Ｎ； ，， 合 ，ｉ 表示 货 物 所 属 的类 号 ，Ｊ表 示 货 物在 所 属 货
多 车 多件 货 物 装 载 布 局 优 化 模 型 与 算 法
郭 玉 华 ， 陈治 亚 ，汤 波 ，雷定 猷
（ 中南 大 学 交 通 运 输 工 程 学 院 ，湖 南 长 沙 ４０７ ） １ ０ ５
摘
要 ：以多车多件货物装载布局方案为研究 对象 ，建 立 以标 记载 重量 和有效容 积综合 利用 率最 大为 目标
中
国
铁
道
科
学
第３ ２卷
物 的车 辆 数 ；Ｌ ，
，
，
和
分 别 为 承
轴 、ｙ轴 和 Ｚ轴方 向 的长 度 、宽度 和 高度 ； （ ， 夕 户 ， ）为货 物 Ｐ 被装入 车辆 Ｆ 后其 重心在 车厢 坐标 系中 的坐标 。
载车辆 Ｆ 的长 、宽 、高 以及标 记 载 重 量 和有 效 容
收 稿 日期 ：２ １ １３ ；修 订 日期 ：２ １－２２ ０ 卜ｏ —０ ０ １０ —７
基 金 项 日 ：国 家 自然科 学 基金 资 助项 目 （０ ７ １０ ７ ９ １４ ）
作 简介 ：郭玉华 （ ９ ８ ） １５ ，女 ，河南安 阳人 ，高级Ｊ 程师 ，博士研究生 。 二
１２ １
（）货 物形状 为 长方体ห้องสมุดไป่ตู้，并 且该 类货 物在 现场 １
占有 相 当大 的 比重 ，很 多 复杂 形体 可视 为长方 体 的
组合 体 。
节 约成 本 、提 高工作 效率 非 常有益 。国 内外 许 多学
者 对此 问题 进 行 了大 量 的相 关 研 究 ｌ １ 引。但 总 体 来 说 ，以往 的研 究 只 强 调 对 承 载 容 器 有 效 容 积 的 利 用 ，而较少 考 虑货 物 重 心 的优 化 和 对 载 重 量 的 利 用 ；对 货物 特征 约束 较严 格 ，如形 状相 同或重量 相
（）货 物 为 非 危 险 品 等 特 殊 货 物 ，且 包 装 良 ２
好 ，可 以支撑 承重 和 多层装 载 。
（）货 物到 站相 同 ，不 考 虑 中问加装 或卸货 的 ３
情形 。
（）待装 货物 无法 全部 装完 ，允许 剩 下货物 留 ４
待下 次集 结 配装 。 为便 于 描 述 ，建 立 以车 厢 左 前 下 角 为 坐 标 原 点 ，车地 板 为 Ｘ—ｙ平 面 的空 间直 角坐 标 系 。Ｘ 轴
函数 ，以货物 合重 心不超过容许偏移量 、各件货 物摆放 位 置不重合 、货物不 超 出承 载车辆 边界 、车辆承载货 物 总重 量不 超过车辆 标记载重量 ，车辆承载货物 总体 积不 超过车 辆有效 容积 、货 物不被 重复装 载等 为主要约束 条
件的多车多件货物装载布局优化模 。设计 以类 ＦｒｔＦｔ ｉ ｉ划分 算法 和重容 比为基础 的模 型求解算 法 ，以制定 货 ｓ
物装 载 布 局 方 案 。实 例 表 明 ：用 所 提 出 的模 型 和算 法 能 快 速 获 得 车 辆 利 用 效 果 良好 、货 物 装 载 布 局 合 理 的装 载
布局 方 案 。
关键 词 ：货 物 运 输 ；装 载 布 局 ；优 化 模 型 ；类 Ｆ ｒｔ ｉ算 法 ；重 容 比 ｉ ｔ ｓＦ
沿车 厢地板 侧 边 （ 平行 于车 地 板 纵 中 心线 ） ，方 向
等 ；研 究货 物 配装 的较多 ，较 少 涉及货 物 在承 载容
器 中的布局 ，特 别是 多层 堆放 的情 形 。为 此 ，本 文
研 究 多件货 物 （ 多批 货物 ，每 批 多件 ）在 多个 承载 容器 （ 如铁 路 敞车或集 装 箱之 类 的封 闭或半 封 闭承 载容器 ） 中 的装 载布 局 问题 。通过 建立 多 车多件 货 物 装载 布局 的优 化模 型 ，设 计 装载 布局 算法 ，并 充 分 考虑 车辆 能力 利用 和货 物运 输安 全 ，从 而快速 制 定 货 物配装 及其 布局 方案 。
第３ 卷 ， ３ ２ 第 期
２０ １１年 ５月
文 章 编 号 －１ ０—６ ２ （０ １ ３０ １－６ ０ １４ ３ ２ １ ）Ｏ １ １０
中 国 铁 道 科 学
ＣＨ Ｉ ＮＡ ＲＡＩ ＡＹ ＩＷ ＳＣＩ ＥＮＣＥ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ３ １３ ．
Ｍａ ｙ， ２ １１ ０
从 左 向右 ；Ｙ轴沿 车端 （ 行 于车地 板横 中心线 ） 平 ，
方 向从 前 向后 ；Ｚ轴垂 直车 地板平 面 向上 。约定 货 物平行 于 车辆 侧板 （ 车端 ）放 置 ，即正交 布局 。 或
１ １ 符 号说 明 ．
设 Ｎ 为等 待 装 载 的货 物 类 数 ；” 为 第 ｉ类 货 物 的件 数 ，ｉ １ ，… ，Ｎ；Ｆ 一 ｛ Ｉ ＝ ， 一 ，２ ＝１ ｋ＝ ２ … ， ） 承载 货物 的 车辆集 合 ， 为 用 于承载 货 ， 为