供应链网络物流配送与车辆路径问题

a
9
(3) 按配送任务分 ·纯送货问题，即纯卸货问题，只考虑由配送中心向客户送货； ·纯取货问题，即纯装货问题，只考虑将客户供应的货物取到配送中心； ·取送混合问题，即装卸混合问题或集货和送货一体化问题。 (4) 按客户对货物取（送）时间的要求分 ·无时限问题，即客户对货物的取（送）的时间无具体要求； ·有时限问题，又称有时间窗问题，即客户要求在规定的时间内完成交易。 同时有时间窗问题又分为硬时间窗问题和软时间窗问题，硬时间窗问题即对客户 的交易必须在规定的时间内完成；软时间窗问题即对客户的交易尽量在规定的时 间内完成，否则对配送企业给予一定的惩罚。
a
5
一、车辆路径问题的分类
1.车辆路径问题的目标函数和约束条件 (1) 目标函数 对配送车辆路径的问题，可以选用一个目标，也可以选用多个目标。经常选 用的目标函数有： ·配送总里程最短 配送里程与配送车辆的耗油量、磨损程度以及司机疲劳程度直接相关，它直 接决定运输成本，对配送业务的经济效益有很大影响。 ·配送车辆的吨位公里数最小 该目标将配送距离与车辆的载重量结合起来考虑，即以所有配送车辆的吨位 数（最大载重量）与行驶距离乘积的总和最少为目标。
供应链网络物流配送与车辆路径问题
a
1
配送是指对局域范围内的客户进行多客户、多品种、按时联合送货活动。
配送活动是指根据一定区域范围内各个客户所需要的各个品种要求，对配送中心
的库存物品进行拣选、加工、包装、分割、组配、分装上车，并按一定路线循环
依次送达各个用户的物流活动。物流配送是供应链网络中一个重要的直接与消费
a
3
●
●
●
●
● ●
●
●
● ● ●
图 1 车辆路径问题示意图
a
4
物流配送车辆路径问题可以归纳为一般网络模型：设 G＝(V,E,A)是一个连通 的混合网络，V 是顶点集（表示物流中心、客户、停车场等），E、A 分别为无向 的边集和有向的弧集，E 中的边和 A 中的弧均被赋权（可以表示配送的距离、时 间或费用），V1、E1、A1 分别为 V 、E、A 的子集，求满足约束条件（包括客户 的货物需求或供应数量约束、需求或供应时间约束、配送车辆一次配送的最大行 驶距离约束、车辆的最大载重量约束等），并包含 V1、、E1、A1 的一些巡回路线， 使目标函数取得优化，目标函数可以取配送总里程最短、配送车辆总吨位公里数 最少、配送总费用最低、配送时间最少、使用的配送车辆数最少、配送车辆的满 载率最高等。
a
6
·综合费用最低 降低综合费用是实现配送业务经济效益的基本要求。在配送中，与取送货物 有关的费用包括：车辆维护和行驶费用、车队管理费用、货物装卸费用、相关工 作人员工资费用等。 ·准时性最高 由于客户对交货时间有较严格的要求，为提高配送服务质量，有时需要将准 时性最高的作为确定配送路线的目标。 ·运力利用最合理 该目标要求使用较少的车辆完成配送任务，并使车辆的满载率最高，以充分 利用车辆的装载能力。 ·劳动消耗最低 即以司机人数最少，司机工作时间最短为目标。
a
7
Fra Baidu bibliotek
(2) 约束条件 配送车辆路径问题应满足的约束条件主要包括： ·满足所有客户对货物品种、规格、数量的要求； ·满足客户对货物发到时间范围的要求； ·在允许通行的时间进行配送（如有时规定白天不能通行货车等）； ·车辆在配送过程中的实际载重量不得超过车辆的最大允许载重量； ·在配送中心现有运力范围内。
a
8
2. 车辆路径问题的分类
现实中的物流配送车辆路径问题是一个非常复杂的问题，根据车辆路径问题 的构成要素将车辆路径问题分为以下几类 [111] ：
(1) 按配送中心的数目分 ·单配送中心问题，即只有一个配送中心； ·多配送中心问题，既有两个或两个以上的配送中心。 (2) 按车辆载货状况分 ·满载问题，即客户需求或供应的货物大于或等于车辆的载重量，完成一项 配送任务需要一辆或一辆以上的配送车辆，且配送车辆需要满载运行； ·非满载问题，即客户需求或供应的货物小于车辆的载重量，多项配送任务 可以用一辆配送车辆，且配送车辆常处于非满载状态； ·混载问题，即满载和非满载混合问题。
中关键的一环，也是电子商务活动不可缺少的内容。对配送车辆进行优化调度，
a
2
可以提高供应链管理的经济效益、实现供应链管理科学化。
配送车辆优化调度实际上也就是车辆路径问题（Vehicle Routing Problem，简 称 VRP），是 Dantzig 和 Ramse [80] 于 1959 年提出来的，该问题被提出来之后， 很快就引起了运筹学、应用数学、组合数学、图论、网络分析、物流学、管理学、 以及计算机科学等学科专家和运输计划制订者的极大重视，成为了运筹学和组合 优化领域的前沿和研究热点问题。各学科专家对该问题进行了大量的理论研究及 实验分析，取得了很大的进展。
虑配送货物的质量和体积，充分利用车辆的载重和容积的车载货物的配装及路线
的确定。随着供应链管理系统的集约化、一体化的发展，常将配送的各环节综合
起来，核心部分为配送车辆的集货、货物装配及送货过程。进行配送系统优化，
主要是配送车辆优化调度，包括集货线路优化、货物配装及送货线路优化，以及
集货、货物配装和送货一体化优化。物流配送车辆优化调度，是供应链系统优化
车辆路径问题是径旅行商问题（Travel Salesman Problem，简称 TSP）衍生 而出的多路 TSP 问题，即为 K-TSP。VRP 的一般定义为 [81] ：对一系列送货点和 （或取货点），组织适当的行车路线，使车辆有序地通过它们，在满足一定的约 束条件下（如货物需求量、发送量、交发货时间、车辆容量限制、行驶里程限制、 时间限制等），达到一定的目标（如路程最短、费用最少、使用车辆数最少等）。 见图 1。
者相连的环节，是货物从物流节点送达收货人的过程。配送是在集货、配货基础
上，按货物种类、品种搭配、数量、时间等要求所进行的运送，是“配”和“送”的
有机结合。配送的实质是现代送货，是以低成本、优质服务为宗旨，是一种先进
的物流形式。
供应链网络的物流配送过程主要包括：从生产工厂进货并集结的集货作业；
根据各个用户的不同需求，在配送中心将所需要的货物挑选出来的配货作业；考