物流配送中的车辆路径优化问题
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物流平台
悦状态。它有时也会是消费某种产品后一段时间内的良好心理体 验。这时,愉悦是一种心境,它是一种相对持久的情绪反映。沮 丧则是消费未得到实现或服务不理想时的失落状态。
3 . 快乐和压抑(失望、懊恼等)。快乐的情绪状态可因其强度 和持续时间的不同分为快乐的激情与快乐的心境两种。快乐的激 情是消费者一种比较强烈的喜悦状态,持续时间短,具有爆发性。 它有明显的表情和外部动作,比如欢呼雀跃、手舞足蹈。快乐的 心境是消费需求得到较好满足时的一种强度较低、持续时间较长 的情绪体验,它的外部表现不如快乐的激情那样明显,外表看不 出有多么快乐,但是,内心深处却充满了喜悦之情。压抑等则是 与快乐处于对立状态的情绪体验。
4 . 幸福和痛苦(极度压抑、悲观、绝望等消极情感)。幸福是 消费者一种更加深刻和持久的情感体验,它更多地表现为一种心 境。它往往不是单一消费行为引起的,多是经济状况充裕,消费 需求经常充分实现,以及消费过程顺利的反映。在消费领域,痛 苦等消极情绪较多地来自于消费能力不足,而消费能力不足涉及 的问题十分复杂,它包括一系列社会、经济问题。
[关键词] 配送 车辆路径问题 时间窗 遗传算法
随着经济全球化趋势的加强,科学技术尤其是信息技术的 发展突飞猛进,产品营销范围日趋扩大,社会生产、物资流通、 商品交易及其管理方式正在发生着深刻的变革,与此相适应,被 普遍认为企业在降低物资消耗、提高劳动生产率以外的“第三 利润源”的现代物流在世界范围内广泛兴起,目前正在成为全 球经济发展的一个重要热点和新的经济增长点。随着传统批发、 交通运输、仓储业向现代物流转化,尤其是配送方式的采用,对 运输成本和时间的有效控制日渐成为城市配送车辆路径问题的 一项重要目标。V R P 一直以来都是车辆调度所重点研究的方向。 而在城市内采取的配送方式恰恰具备了 V R P 问题的一般特征和 优化调度条件。
三、带时间窗 V R P 模型的遗传算法求解 在模型的处理上,根据本文提出的模型单位标量不统一的特 殊性来选择权重系数变化法,将变化后的多目标函数经分析和试 验得出各个子目标函数的数量级大小并确定权重,最后加权化为 单目标函数用遗传算法求解。 1 . 惩罚函数的引入。在以往的对含有时间窗约束的车辆配送
(5)
式中 A*,B* ——变化后的目标函数值,取值范围为[0,1); A ,B ——分别是原始目标函数。
max max
适应度函数因此变化为:f(A,B)= α× A*+ β× B* (6) 经过分析和实验发现,A *,B * 经过处理后,A * 的数量级一般 是 1 0 -2,B *的数量级一般是 1 0 -1。 3.用遗传算法求解带时间窗 VRP 模型。本文取α= 0.8,β= 0 . 2 ,用遗传算法进行求解。在运用遗传算法求解后,验证了该 算法易于理解,对问题的依赖性较小,对其求解的函数要求简单, 实现起来简单高效,若参数选择的合理,收敛速度很快,但是遗 传参数的控制对于算法的收敛速度影响很大,在参数选择方面有 一定难度。虽然文中使用的是根据以往学者经验选定的参数,但 计算表明最优解所在“代”数的稳定性不是很好,这也是以后需 要进一步研究的地方。 四、结论 在传统的车辆配送成本最小化为目标的基础上,兼顾客户对 配送时间的要求,建立了带时间窗的车辆路径优化多目标模型。 在对模型的处理上,将两个量纲不统一的子目标函数除以各子目 标函数的最大值后使其变成无量纲的函数,并通过权重系数变化 法将各个子目标函数线性加权和作为多目标优化问题的适应度函 数,使得多目标优化问题转化为单目标优化问题后再用遗传算法 求解。 参考文献: [ 1 ] 王 惠: 引入顾客满意度求解车辆优化调度问题. 大连海事 大学硕士论文,2006:1~13 [ 2 ] 盛丽俊: 带有时间窗的车辆路径问题的优化研究. 大连海事 大学硕士论文,2002:13~57 [ 3 ] 牟燕妮: 物流配送中路径优化的选择研究. 沈阳工业大学硕 士论文,2006:28~41 [4]周 明 孙树栋: 遗传算法原理及应用. 国防工业出版社, 1999:130~137 [5]张先君:不确定运输问题的模型与算法.重庆大学硕士论文, 2006:1~8
ij
i 客户,并允许在 i 处等待,车辆服务的总时间不能超过物流中心 的时间约束。
6 . 多个客户之间存在优先关系,必须在访问客户 j 之前访问 客户 i。
二、带时间窗 VRP 模型的建立 基于文献一文中的模型,并考虑配送系统是一个服务系统, 所提供的服务必须能够让客户方便、满意。配送系统的运作成本 必须和配送系统其他性能参数综合进行考评,单纯对成本进行评 价是没有任何实际意义的。需要关注和努力的是:要在保证配送 满足客户要求、提升客户满意度的同时,通过各种技术和管理手 段,降低运作成本。因此,本文将建立改进的运输路径模型,在 传统的车辆配送成本最小化目标的基础上,兼顾客户对配送时间
一、V R P 模型的条件及假设 V R P 问题是指按要求用多个车辆从配送中心对顾客进行配给 货物。各顾客点的位置和需求量为己知,各车辆的装载质量己知, 力求寻找一个好的配送方案,使得总代价最小( 车辆尽量少,行 车总距离尽量短,总费用尽量低等),由 VRP 的定义不难看出,必 须满足以下条件及假设: 1 . 仅考虑位置已知的单一配送中心,所有的配送车辆以配送 中心为起点,并最终回到配送中心。 2 . 每条配送路径上各需求点的需求量之和不超过车辆的装载 质量,被配送货物是可混装的货物。 3 . 每条配送路径的长度不超过车辆一次允许行驶的最大距离, 配送中心有足够的资源以供配送,并且有足够的运输能力。 4 . 各个客户需求和所在地均已知,每个需求点的需求由且仅 由一辆车一次送货满足。 5.满足总时间约束与时间窗口。必须在时间区间[e ,l ]访问点
120 《商场现代化》2009 年 1 月(中旬刊)总第 563 期
(3)
式中 c ——车辆在任务点处等待单位时间的机会成本。 1
c ——车辆在要求时间之后到达单位时间所处以的惩罚 2
值(c 和 c 的大小,要根据实际情况来定)。
1
2
Fra Baidu bibliotek
2 . 建立适度度函数。根据遗传算法中适应度函数的特点,需
当然,现实生活中,由消费产生的情绪情感体验要复杂得多。 我们这里的划分是相对的和简单的,有必要进一步研究。因为主 观幸福感的影响因素是多方面的,在研究时还必须综合分析各种 其他因素,否则,单靠消费活动来推测人的幸福水平和状况往往 是不真实和不准确的。
四、幸福营销策略对企业的要求 由满意营销上升到幸福营销是社会发展,人类进步的一种必 然趋势,也是企业必须认真研究和思考的问题。同时也应该认识 到,幸福营销又是企业发展的潜在空间和机遇。 1 . 提升企业理念。企业要尽心打造以人的幸福为宗旨的现代 理念,并通过培训和企业文化影响,努力使企业上下形成共识。 企业理念的提升是企业获得发展的重要前提,很难想象一个没有 理念或具有不正确理念的企业会得到持续、健康的发展,以及为 经济社会进步作出贡献。 2 . 注重产品和服务的人性化。对于企业来说,消费者消费产 品(或服务)产生的积极体验有很大意义。积极的情绪体验是消 费者重复消费行为的关键和前提。因此,人性化服务,不能只是 一个口号。红透中国的三鹿集团遽然倒闭,原因很多,从根本上 说,是因为远远背离了以人为本的宗旨。只有紧紧把握消费者的 积极情绪(情感)体验,充分满足日益增长的消费需求,企业才 会获得良好的发展,为社会进步作出贡献。 3 . 建立消费者幸福感评估体系。企业要注意进行消费者幸福 问题研究,开发以消费者主观幸福感为内容的指标体系,为幸福 营销策略实施提供保证。 参考文献: [1][美]Alan Carr:积极心理学[M].北京:中国轻工业出版社, 2008.(1) [2]郑雪等:幸福心理学[M].广州:暨南大学出版社,2004.(6) [3][美]K.T.斯托曼:情绪心理学 [M].沈阳:辽宁人民出版 社,1 9 8 6 .(8 ) [4]于建原:营销管理(第二版)[M].成都:西南财经大学出版 社,2003.(11) [5]肖永春:幸福心理学[M].上海:复旦大学出版社,2008.(8) [6][美]利昂.G.希夫曼等:消费者行为学[M].北京:中国人民 大学出版社,2007.(1 )
119 《商场现代化》2009 年 1 月(中旬刊)总第 563 期
物流平台
的要求,使车辆等待和延误时间之和最小化。 (1 ) (2 )
系统的研究中,所研究的成本大多仅包含行驶成本,但事实上, 还包括其它成本( 如装卸搬运成本) ,将时间窗约束转化为惩罚函 数而体现在模型中。
要将原目标函数式变化为:
(4)
式中 K ——车队规模,即总的车辆数目; k ——车辆数目(k=1,2,……,K); N ——有待访问的总的客户的数目; O ——配送中心; Q ——每辆车辆的容量,这里假设所有车辆同质,容量均为 Q; i,j ——顾客数(i=1,2,……,N;j=1,2,……,N); T ——个很大的数字; C ——每辆车单位运距的运费; t0 ——车辆从配送中心出发的时间; e 0 ——车辆可离开配送中心的最早时间; ei ——到达客户 i 处规定最早到达时间; l 0 ——车辆返回配送中心的最晚时间; li ——到达客户 i 处规定最晚到达时间; dij ——从客户 i 到客户 j 的距离; p ——每个客户单位卸货量的卸载费用;
j
m ——客户 i 的货运需求量; i
t 、t ——第 k 辆车到达客户 i、j 处的时间; ki kj
tij ——连接客户 i 和客户 j 的行驶时间; si ——客户 i 处的服务时间; wi ——在客户 i 的等待时间,wi ≥ 0。 两个决策变量如下:
这个模型通用性很强,经过参数的不同设定,可以转换为其 它组合优化问题的数学模型。
物流配送中的车辆路径优化问题
雷同飞 西京学院 张 宏 武汉理工大学华夏学院
[摘 要] 配送是物流活动中直接与消费者相连的重要环节。 在物流的各项成本中,配送成本占了相当高的比例。运输线路是 否合理直接影响配送速度、成本和效益。在高度发展的商业社会 中,消费者对时间的要求越来越严格,以往的到货“日”现已转 换成到货“时”,于是时间窗的概念应运而生。随着商品运输呈 现小批量、多品种、多频次、及时性等趋势,多用户运输路径的 确定更为复杂。因此,车辆路径问题(Vehicle Routing Problem,简称 VRP)成为众多学者竞相研究的热门话题。
悦状态。它有时也会是消费某种产品后一段时间内的良好心理体 验。这时,愉悦是一种心境,它是一种相对持久的情绪反映。沮 丧则是消费未得到实现或服务不理想时的失落状态。
3 . 快乐和压抑(失望、懊恼等)。快乐的情绪状态可因其强度 和持续时间的不同分为快乐的激情与快乐的心境两种。快乐的激 情是消费者一种比较强烈的喜悦状态,持续时间短,具有爆发性。 它有明显的表情和外部动作,比如欢呼雀跃、手舞足蹈。快乐的 心境是消费需求得到较好满足时的一种强度较低、持续时间较长 的情绪体验,它的外部表现不如快乐的激情那样明显,外表看不 出有多么快乐,但是,内心深处却充满了喜悦之情。压抑等则是 与快乐处于对立状态的情绪体验。
4 . 幸福和痛苦(极度压抑、悲观、绝望等消极情感)。幸福是 消费者一种更加深刻和持久的情感体验,它更多地表现为一种心 境。它往往不是单一消费行为引起的,多是经济状况充裕,消费 需求经常充分实现,以及消费过程顺利的反映。在消费领域,痛 苦等消极情绪较多地来自于消费能力不足,而消费能力不足涉及 的问题十分复杂,它包括一系列社会、经济问题。
[关键词] 配送 车辆路径问题 时间窗 遗传算法
随着经济全球化趋势的加强,科学技术尤其是信息技术的 发展突飞猛进,产品营销范围日趋扩大,社会生产、物资流通、 商品交易及其管理方式正在发生着深刻的变革,与此相适应,被 普遍认为企业在降低物资消耗、提高劳动生产率以外的“第三 利润源”的现代物流在世界范围内广泛兴起,目前正在成为全 球经济发展的一个重要热点和新的经济增长点。随着传统批发、 交通运输、仓储业向现代物流转化,尤其是配送方式的采用,对 运输成本和时间的有效控制日渐成为城市配送车辆路径问题的 一项重要目标。V R P 一直以来都是车辆调度所重点研究的方向。 而在城市内采取的配送方式恰恰具备了 V R P 问题的一般特征和 优化调度条件。
三、带时间窗 V R P 模型的遗传算法求解 在模型的处理上,根据本文提出的模型单位标量不统一的特 殊性来选择权重系数变化法,将变化后的多目标函数经分析和试 验得出各个子目标函数的数量级大小并确定权重,最后加权化为 单目标函数用遗传算法求解。 1 . 惩罚函数的引入。在以往的对含有时间窗约束的车辆配送
(5)
式中 A*,B* ——变化后的目标函数值,取值范围为[0,1); A ,B ——分别是原始目标函数。
max max
适应度函数因此变化为:f(A,B)= α× A*+ β× B* (6) 经过分析和实验发现,A *,B * 经过处理后,A * 的数量级一般 是 1 0 -2,B *的数量级一般是 1 0 -1。 3.用遗传算法求解带时间窗 VRP 模型。本文取α= 0.8,β= 0 . 2 ,用遗传算法进行求解。在运用遗传算法求解后,验证了该 算法易于理解,对问题的依赖性较小,对其求解的函数要求简单, 实现起来简单高效,若参数选择的合理,收敛速度很快,但是遗 传参数的控制对于算法的收敛速度影响很大,在参数选择方面有 一定难度。虽然文中使用的是根据以往学者经验选定的参数,但 计算表明最优解所在“代”数的稳定性不是很好,这也是以后需 要进一步研究的地方。 四、结论 在传统的车辆配送成本最小化为目标的基础上,兼顾客户对 配送时间的要求,建立了带时间窗的车辆路径优化多目标模型。 在对模型的处理上,将两个量纲不统一的子目标函数除以各子目 标函数的最大值后使其变成无量纲的函数,并通过权重系数变化 法将各个子目标函数线性加权和作为多目标优化问题的适应度函 数,使得多目标优化问题转化为单目标优化问题后再用遗传算法 求解。 参考文献: [ 1 ] 王 惠: 引入顾客满意度求解车辆优化调度问题. 大连海事 大学硕士论文,2006:1~13 [ 2 ] 盛丽俊: 带有时间窗的车辆路径问题的优化研究. 大连海事 大学硕士论文,2002:13~57 [ 3 ] 牟燕妮: 物流配送中路径优化的选择研究. 沈阳工业大学硕 士论文,2006:28~41 [4]周 明 孙树栋: 遗传算法原理及应用. 国防工业出版社, 1999:130~137 [5]张先君:不确定运输问题的模型与算法.重庆大学硕士论文, 2006:1~8
ij
i 客户,并允许在 i 处等待,车辆服务的总时间不能超过物流中心 的时间约束。
6 . 多个客户之间存在优先关系,必须在访问客户 j 之前访问 客户 i。
二、带时间窗 VRP 模型的建立 基于文献一文中的模型,并考虑配送系统是一个服务系统, 所提供的服务必须能够让客户方便、满意。配送系统的运作成本 必须和配送系统其他性能参数综合进行考评,单纯对成本进行评 价是没有任何实际意义的。需要关注和努力的是:要在保证配送 满足客户要求、提升客户满意度的同时,通过各种技术和管理手 段,降低运作成本。因此,本文将建立改进的运输路径模型,在 传统的车辆配送成本最小化目标的基础上,兼顾客户对配送时间
一、V R P 模型的条件及假设 V R P 问题是指按要求用多个车辆从配送中心对顾客进行配给 货物。各顾客点的位置和需求量为己知,各车辆的装载质量己知, 力求寻找一个好的配送方案,使得总代价最小( 车辆尽量少,行 车总距离尽量短,总费用尽量低等),由 VRP 的定义不难看出,必 须满足以下条件及假设: 1 . 仅考虑位置已知的单一配送中心,所有的配送车辆以配送 中心为起点,并最终回到配送中心。 2 . 每条配送路径上各需求点的需求量之和不超过车辆的装载 质量,被配送货物是可混装的货物。 3 . 每条配送路径的长度不超过车辆一次允许行驶的最大距离, 配送中心有足够的资源以供配送,并且有足够的运输能力。 4 . 各个客户需求和所在地均已知,每个需求点的需求由且仅 由一辆车一次送货满足。 5.满足总时间约束与时间窗口。必须在时间区间[e ,l ]访问点
120 《商场现代化》2009 年 1 月(中旬刊)总第 563 期
(3)
式中 c ——车辆在任务点处等待单位时间的机会成本。 1
c ——车辆在要求时间之后到达单位时间所处以的惩罚 2
值(c 和 c 的大小,要根据实际情况来定)。
1
2
Fra Baidu bibliotek
2 . 建立适度度函数。根据遗传算法中适应度函数的特点,需
当然,现实生活中,由消费产生的情绪情感体验要复杂得多。 我们这里的划分是相对的和简单的,有必要进一步研究。因为主 观幸福感的影响因素是多方面的,在研究时还必须综合分析各种 其他因素,否则,单靠消费活动来推测人的幸福水平和状况往往 是不真实和不准确的。
四、幸福营销策略对企业的要求 由满意营销上升到幸福营销是社会发展,人类进步的一种必 然趋势,也是企业必须认真研究和思考的问题。同时也应该认识 到,幸福营销又是企业发展的潜在空间和机遇。 1 . 提升企业理念。企业要尽心打造以人的幸福为宗旨的现代 理念,并通过培训和企业文化影响,努力使企业上下形成共识。 企业理念的提升是企业获得发展的重要前提,很难想象一个没有 理念或具有不正确理念的企业会得到持续、健康的发展,以及为 经济社会进步作出贡献。 2 . 注重产品和服务的人性化。对于企业来说,消费者消费产 品(或服务)产生的积极体验有很大意义。积极的情绪体验是消 费者重复消费行为的关键和前提。因此,人性化服务,不能只是 一个口号。红透中国的三鹿集团遽然倒闭,原因很多,从根本上 说,是因为远远背离了以人为本的宗旨。只有紧紧把握消费者的 积极情绪(情感)体验,充分满足日益增长的消费需求,企业才 会获得良好的发展,为社会进步作出贡献。 3 . 建立消费者幸福感评估体系。企业要注意进行消费者幸福 问题研究,开发以消费者主观幸福感为内容的指标体系,为幸福 营销策略实施提供保证。 参考文献: [1][美]Alan Carr:积极心理学[M].北京:中国轻工业出版社, 2008.(1) [2]郑雪等:幸福心理学[M].广州:暨南大学出版社,2004.(6) [3][美]K.T.斯托曼:情绪心理学 [M].沈阳:辽宁人民出版 社,1 9 8 6 .(8 ) [4]于建原:营销管理(第二版)[M].成都:西南财经大学出版 社,2003.(11) [5]肖永春:幸福心理学[M].上海:复旦大学出版社,2008.(8) [6][美]利昂.G.希夫曼等:消费者行为学[M].北京:中国人民 大学出版社,2007.(1 )
119 《商场现代化》2009 年 1 月(中旬刊)总第 563 期
物流平台
的要求,使车辆等待和延误时间之和最小化。 (1 ) (2 )
系统的研究中,所研究的成本大多仅包含行驶成本,但事实上, 还包括其它成本( 如装卸搬运成本) ,将时间窗约束转化为惩罚函 数而体现在模型中。
要将原目标函数式变化为:
(4)
式中 K ——车队规模,即总的车辆数目; k ——车辆数目(k=1,2,……,K); N ——有待访问的总的客户的数目; O ——配送中心; Q ——每辆车辆的容量,这里假设所有车辆同质,容量均为 Q; i,j ——顾客数(i=1,2,……,N;j=1,2,……,N); T ——个很大的数字; C ——每辆车单位运距的运费; t0 ——车辆从配送中心出发的时间; e 0 ——车辆可离开配送中心的最早时间; ei ——到达客户 i 处规定最早到达时间; l 0 ——车辆返回配送中心的最晚时间; li ——到达客户 i 处规定最晚到达时间; dij ——从客户 i 到客户 j 的距离; p ——每个客户单位卸货量的卸载费用;
j
m ——客户 i 的货运需求量; i
t 、t ——第 k 辆车到达客户 i、j 处的时间; ki kj
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这个模型通用性很强,经过参数的不同设定,可以转换为其 它组合优化问题的数学模型。
物流配送中的车辆路径优化问题
雷同飞 西京学院 张 宏 武汉理工大学华夏学院
[摘 要] 配送是物流活动中直接与消费者相连的重要环节。 在物流的各项成本中,配送成本占了相当高的比例。运输线路是 否合理直接影响配送速度、成本和效益。在高度发展的商业社会 中,消费者对时间的要求越来越严格,以往的到货“日”现已转 换成到货“时”,于是时间窗的概念应运而生。随着商品运输呈 现小批量、多品种、多频次、及时性等趋势,多用户运输路径的 确定更为复杂。因此,车辆路径问题(Vehicle Routing Problem,简称 VRP)成为众多学者竞相研究的热门话题。