运输决策与配送路线规划

第四章运输决策与配送路线规划

本章主要内容

运输模式选择

运输线路优化模型

配送线路设计

第一节运输模式的选择

一.运输模式的特点

常用的运输方式有

铁路

公路(整车发运、零担货运)

包裹运输

空运

水运

运输模式的特点

1.铁路运输：

高额的固定成本及低廉的运营成本。

运输价格主要取决于运量与运输距离。

缺点是时间较长，所以一般适合于大规模、低价值、对时间要求不敏感的产品。

铁路运输的主要目标是充分提高机车、车组人员的利用率。

2.公路运输：

包括整车发运(TL)与零担货运(LTL)两种。

整车发运按照整车收费，不考虑货运量，费率随运输距离的不同而改变。

零担货运则按照运输量与运输距离来收费。

运输模式的特点

3.包裹运输

利用空运、铁路或公路运输方式为顾客提供时间敏感的小件货物的运输。

主要运输对象是小件、对时间非常敏感的货品，其收费标准较昂贵。

4.空运

基础设施及装备方面的固定成本很高，劳动力与燃料耗费主要取决于航线，与一次飞行运载的乘客量与货物重量无关。

运输模式的特点

就货物量的大小而言，铁路、水路的批量最大、空运的批量最小；

就运输速度而言，空运速度最快、水路运输速度最慢；

就运输成本而言，一般来说，水路运输的成本最低、空运最高；

就服务响应时间而言，水路最慢、空运最快；

就运输引起的库存成本而言，铁路、水路最高，空运最低。

进行运输决策时，要综合考虑上述因素，进行成本分析，确定最佳方案。

二. 库存与运输决策

就不同的运输模式而言，其对库存的影响有以下几点：

(1) 较慢的运输模式会引起较大的中转或运输库存。

(2) 较大运量单位的运输方式会出现订单批量超过当前需求量的情况，出现不需要的库存。

(3) 较慢的运输模式会引起安全库存的提高。

例：某销售公司的商品需求互相独立，每周的平均需求为1000件，每件成本为200美元，存储成本率为25%，每件重量为3公斤。运输方式初步选择采用铁路或整车、零担，其中零担有2个批量1000或2000，如表所示。请根据上述信息确定优化的运输方式。

解：根据上述信息，可首先计算运输费用如表所示。从中可以看出铁路运输的成本最低，1000件零担货运的运输成本最高。

计算周期库存成本以及由于运输时间引起的中转库存成本，并累加计算其总库存成本。从中可以看出，铁路运输引起的总库存成本最高，1000件起运的零担方式总库存成本最低。

库存成本的计算（单位：美元）

累积运输成本以及总库存成本（单位：美元）

第二节线路优化模型

点点间运输——最短路线问题

多点间运输——运输问题（直达与中转）

多回路运输——配送问题

最短路线问题

例如图所示为一交通线路网络，现在一批货物要从A点运至E点，中间要经过3个地区B、C、D。图中各点之间的连线表示两点间通行路线，连线上的数字表示两点间的距离。要求选择一条A点至E点的最短路线。

一.最短路线问题求解

最短路线问题重要性质

若已经给定从始点S到终点T的最短路线，如图2-3中的实线所示，则从其上任一中间点P 到终点T的部分路线也必然是P点到终点T的所有可选择的路线中的最短路线。

最短路线问题求解

逆序递推法

根据最短路线问题的性质，我们可以从最后一个阶段开始，由终点向始点方向逐阶段递推，寻找各点到终点的最短路线，当递推到始点时，就找到了始点到终点的最短路线。

最短路线问题求解

逆序递推法求解例题中的最短路线问题

首先把从A到E的全过程分成4个阶段，用k表示阶段变量，第1阶段，有一个初始状态A，3条可供选择的支路AB1、AB2、AB3；第2阶段，有3个初始状态B l、B2、B3，它们各有3条可供选择的支路……。我们用d k（s k，s k＋1）表示在第k阶段由初始状态s k到下阶段的初始状态s k＋l 的支路的距离。例如，d3(C2，D1)表示在第3阶段，由 C2到 D1的距离，即d3(C2，D1)=2。用 f k(s k)表示从第k阶段的s k到终点E的最短距离。例如，f3(C1)表示从第3阶段的C1到终点E的最短距离。f3(C1)＝7。

最短路线问题求解

阶段k=4

f4(D1)=3

f4 (D2)=4

阶段k=3

f3(C1)=d3 (C1，D1 )+ f4 (D1)=4+3=7

f3(C2)=min{[d3 (C2，D1 )+ f4 (D1)]， [d3 (C2，D2 )+ f4 (D2)] }= min (5,7)=5

f3(C3)=min{[d3 (C3，D1 )+ f4 (D1)]， [d3 (C3，D1 )+ f4 (D2)] }= min (9,9)=9

阶段k=2

f2(B1)=min{[d2 (B1，C1 )+ f3(C1)]， [d2(B1，C2 )+ f3(C2)] } = min (14,12)=12

f2(B2)=min{[d2 (B2，C1 )+ f3(C1)]， [d2 (B2，C2 )+ f3(C2)] ， [d2 (B2，C3 )+ f3(C3)] }= min (11,10,15)=10

f2(B3)=min{[d2(B3，C2 )+ f3(C2)]， [d2 (B3，C3)+ f3 (C3)] }= min (10,12)=10

阶段k=1

f1(A)=min{[d1(A，B1 )+ f2(B1)]， [d1 (A，B2 )+ f2(B2)] ， [d2 (A，B3 )+ f2(B3)] }= min (15, 16 , 14)=14

最短路线问题求解

使用逆序递推法求解例2-5，得到A到E的全过程最短路线为A→B3→C2→D1→E，如图2-4中双线所示，最短距离是14。

二.直达运输线路优化问题

在物流系统的设计中，如何根据已有的运输网络，制订调运方案，将货物运到各需求地，而使总运费最小，是非常典型的运输决策优化问题。

已知有m个生产地点Ai，i=1，2，……，m，可供应某种物资，其供应量分别为ai，i=1，2，……，m，有n个销地（需求地）Bj，j=1，2，……，n，其需求量分别为bj，j=1，2，……，n，从Ai到Bj运输单位物资的运价为Cij。整理成如表6-2所示产销平衡表和单位运价表。

运价系数表

直达运输优化模型

直达运输线路优化是一个产销平衡的运输模型，即m个供应点的总供应量等于n个需求点的总需求量，运输问题满足供需平衡。这时，由各供应点Ai调出的物质总量应等于它的供应量ai（i=1，2，……，m），而每一个需求点Bj调入的物资总量应等于它的需求量bj，j=1，2，……，n。

我们若用xij表示从Ai到Bj的运量，其数学模型如下：

直达运输数学模型

直达运输问题模型求解方法

手工求解方法：表上作业法

利用表上作业法，寻求运费最少的运输方案，有三个基本步骤：

1）依据问题列出运输物资的供需平衡表及运价表。

2）确定一个初始的调运方案。

3）根据一个判定法则，判定初始方案是否为最优方案。

当判定初始方案不是最优方案时，再对这个方案进行调整。一般说来，每调整一次得到一个新的方案，而这个新方案的运费比前一个方案要少一些，如此经过几次调整，就会得到最优方案。

例1 已知三个产地A1，A2，A3，四个销地Bl，B2，B3，B4的产销量及单位运价如表6．1所示，求使总运费最少的调运方案。

运价系数表

最优调运方案