《运输决策》PPT课件.ppt

第五章 运输决策,第一节 运输决策概述 第二节 运输方式选择 第三节 运输路径优化 第四节 车辆装载决策,第一节 运输决策概述,一、运输合理化 （一）运输合理化的概念及其意义 1、运输合理化的概念 运输合理化的决策就是从物流系统的总目标出发，运用系统工程学的理论和系统工程的方法对运输子系统中的运输方式、运输路线、运输工具以及与其他子系统间的关系进行综合分析，并考虑环境因素的影响，如计划、运力、供需矛盾等，选择合理化的运输方案。,2、运输合理化的意义,1）合理运输有利于加速再生产进程，促进国民经济持续、稳定、协调地发展。 2）合理运输能节约运输费用，降低物流成本。 3）合理运输缩短了运输时间，加快了物流速度。 4）运输合理化可以节约运力，缓解运力紧张的状况，还能节约能源。,（二）运输合理化的影响因素,运输合理化的影响因素很多，起决定性作用有五方面的因素，称做合理运输的“五要素”： 1）运输距离。 2）运输环节。 3）运输工具。 4）运输时间。 5）运输费用。,1、返程或起程空驶。 2、对流运输。 3、迂回运输。 4、重复运输。 5、倒流运输。 6、过远运输。 7、运力选择不当。 8、托运方式不当。,二、运输决策概念,（一）运输决策的内容 1、干线运输的组织及决策 2、城市配送运输的组织及决策,（二）运输决策的意义,1、便利和可靠的运输服务是有效组织输入和输出物流的关键。 2、运输影响着物流的其他构成因素。 3、运输费用在物流费用中占有很大的比重。,三、运输决策的影响因素,（一）服务水平 （二）成本,四、运输决策的方法,（一）干线运输 1、运输方式选择方法 2、最短路线选择方法 3、最佳运输量确定方法,（二）城市配送运输 1、TSP行程安排决策 2、VRP运输路线选择及行程安排决策 1）构造算法 2）两阶段算法 3）不完全优化算法 4）改进算法,第二节 运输方式选择,一 、影响运输决策因素分析 （一）货物品种 （二）运输期限 （三）运输成本 （四）运输距离 （五）运输批量,二、 运输方式选择的原则 （一）成本原则 （二）时间原则 （三）安全原则,三、运输方式选择的方法,（一）运输方式选择的定性分析法 1、单一运输方式的选择 2、多式联运的选择,（二）运输方式选择的定量方法,1、综合评价法 (1)经济性(F1)：其权重系数为b1。 (2)迅速性(F2)：其权重系数为b2。 (3)安全性(F3)：其权重系数为b3。 (4)便利性(F4) ：其权重系数为b4。,则各运输方式的综合重要度为 （5-1） 设：铁路以T表示，公路以G表示，水路以S表示，航空以H表示，则： （5-2） （5-3） （5-4） （5-5）,2、成本比较法,如果不将运输服务作为竞争手段，那么能使该运输服务的成本与该运输服务水平导致的相关间接库存成本之间达到平衡的运输服务就是最佳的服务方案。 方案中最合理的应该是，既能满足顾客需求，又使总成本最低的服务。,【例5-1】某公司欲将产品从坐落位置A的工厂运往坐落位置B的公司自有的仓库，年运量D为700 000件，每件产品的价格C为30元，每年的存货成本I为产品价格的30。公司希望选择使总成本最小的运输方式。据估计，运输时问每减少一天，平均库存水平司以减少1。各种运输服务的有关参数如表5-1所示。,表5-1 各运输服务的有关参数,在途运输的年存货成本为ICDT365，两端储存点的存货成本各为ICQ/2，但其中的C值有差别，工厂储存点的C为产品的价格，购买者储存点的C为产品价格与运费率之和。运输服务方案比选见表5-2。,表5-2运输服务方案比选表,由表5-2的计算可知，在四种运输服务方案中，卡车运输的总成本最低，因此应选择卡车运输。,3、考虑竞争因素的方法 运输方式的选择如直接涉及竞争优势，则应采用考虑竞争因素的方法。当买方通过供应渠道从若干个供应商处购买商品时，物流服务和价格就会影响到买方对供应商的选择。反之，供应商也可以通过供应渠道运输方式的选择控制物流服务的这些要素，影响买方的惠顾。,【例5-2】某制造商分别从两个供应商购买了共3000个配件，每个配件单价100元。目前这3000个配件是由两个供应商平均提供的，如供应商缩短运达时问，则可以多得到交易份额，每缩短一天，可从总交易量中多得5的份额，即150个配件。供应商从每个配件可赚得占配件价格(不包括运输费用)20的利润。 于是供应商A考虑，如将运输方式从铁路转到卡车运输或航空运输是否有利可图。各种运输方式的运费率和运达时间如表5-3所示,表5-3各种运输方式的运费率和运达时间,表5-4供应商A使用不同运输方式的利润比较表,如果制造商对能提供更好运输服务的供应商给予更多份额的交易的承诺实现，则供应商A应当选择卡车运输。当然，与此同时，供应商A要密切注意供应商B可能做出的竞争反应行为，如果出现这种情况，则可能削弱供应商A可能获得的利益，甚至化为泡影。,第三节 运输路径优化,一、运输路径类型 （一）起讫点不同 对分离的、单个始发点和终点的网络运输路线选择问题，最简单和直观的方法是最短路线法。 一般的计算方法是： 1、第n次迭代的目标。寻求第n次最近始发点的节点，重复1，2，n直到最近的节点是终点为止。 2、第n次迭代的输入值。(n-1)个最近始发点的节点是由以前的迭代根据离始发点最短路线和距离计算而得的。这些节点以及始发点称为已解的节点，其余的节点是尚未解的点。 3、第n个最近节点的候选点。每个已解的节点由线路分支通向一个或多个尚未解的节点，这些未解的节点中有一个以最短路线分支连接的是候选点。 4、第n个最近的节点的计算。将每个已解节点及其候选点之间的距离和从始发点到该已解节点之间的距离加起来，总距离最短的候选点即是第n个最近的节点。也就是始发点到达该点最短距离的路径。,【例5-3】如图5-1所示的是一张公路运输网示意图，其中A是始发点，J是终点，B、C、D、E、C、H，I是网络中的节点，节点与节点之间以线路连接，线路上标明了两个节点之间的距离，以运行时间(分)表示。要求确定一条从起点A到终点J的最短的运输路线。,图5-1运输网络示意图,表5-5 求解表格,我们首先列出一张如表5-5所示的表格。第一个已解的节点就是起点A。与A点直接连接的解的节点有B、C和D。第一步，我们可以看到B点是距A点最近的节点，记为AB。由于B点是惟一选择，所以它成为已解的节点。 随后，找出距A点和B点最近的未解的节点。只要列出距各个已解的节点最近的连接点，我们有AC，BC，记为第二步。注意从起点通过已解的节点到某一节点所需的时间应该等于到达这个已解节点的最短时间加上已解节点与未解节点之间的时间，也就是说，从A点经过B点到达C点的距离为AB+BC=90+66=156分，而从A点直达C点的时间为138分。现在C点也成了已解节点。,第三次法迭代要找到与各已解节点直接连接的最近的未解节点。如表5-1所示，有三个候选点，从起点到这三个候选点D、E、F所需的时间相应为348分、174分、228分，其中连接BE的时间最短，为174分，因此E点就是第三次迭代的结果。 重复上述过程直到到达终点J，即第八步。最小的路线时间是384分，连接在表5-1中上以星号(*)标出者，最优路线为ABEJ。,（二）起终点相同,这类问题主要指考虑从设施点出发访问一定数量顾客之后又回到原来的出发点的路线确定问题。通常应用在饮料递送、送牛奶、送包裹等问题。也就是运筹学中常见的旅行商(TSP)问题。其目标是确定回到出发点前服务顾客的次序，使总旅行距离最小。通常的数学模型为：,简单贪婪算法可以解决这类问题，其步骤如下： 第一步：选择距出发点最近的顾客位置； 第二步：再从没有选择的位置中选距离当前已选择的位置最近的顾客位置； 第三步：如果所有位置都选了便停止，否则返回到第二步。,【例5-4 】 一奶厂从站点A送奶，服务三个顾客B、C、D，从站点A到三个顾客的距离如表5-6所示： 表5-6 站点至各顾客的距离,确定最优的送奶路线。 按上述方法求解，步骤如下： 第一步：B距A最近； 第二步：C距B最近； 第三步：只剩D没选，D即为继C之后的顾客，然后返回A。 求出的配送顺序为A-B-C-D-A。,（三）多起点、多终点、没有中间点,（四）多起点、多终点，有中间点,这个问题是指最优分配多个供应点的供应到多个需求点，也可以灵活地在个中间点处分配，有些起点或终点也可能是中间点。这类问题又称为转运问题。解决此问题第一步要采用一些规则将它转化运输问题，那就可以用任何一种求解运输的算法来解决了。,【例5-5】某一供应真空管的公司有两个工厂，一个在A市，另一个在B市。A市的厂每天生产能力为150，B市的厂为200，真空管通过汽车运到各需求点C和D，C市和D市日需求量仅为130，公司还需要两个中间转运站E市和F市，运输的费用如表5-7所示,表5-7各点间运输单位费用,确定从工厂到需求点的最优路线。 解：问题可分为两个阶段，第一阶段将运输模型通过以下各步转为运输问题，其步骤如下： 第一步：加上一空行或一空列平衡需求，因为本例总供应为350，总需求为260，那么加上一空需求列，需求量为90。 第二步：构造一个包括所有城市（起、终点和中间点）作为供需点的运输表，这样就形成了67矩阵（包括空列）。 第三步：根据表5-8的规则确定所有点的需求和供应量。,表5-8 需求和供应量确定准则,本例中，总供应为350，最终运输表如表5-9所示： 表5-9 最终运输表,二、距离最短模型,运用图上作业法可以解决运输过程中的迂回和对流现象，是解决运输距离最短问题的一个最基本的方法。 （一）运输线路不成圈的图上作业法 运输线路不成圈，就是不构成回路的“树”形线路，包括直线、丁字线、交叉线、分支线等 运输线路不成圈的图上作业法较简单。就是从各端点开始，按“各站供需就近调拨”的原则进行调配。,【例5-6】 某地区物资供应情况如图5-2所示，其中圆圈表示起运站， 方框表示目的地。现要求通过图上作业法得到物资调运的最优方案。,图5-2 不成圈的交通路线示意图,图5-3不成圈运输的最优线路流向图 图5-3没有出现对流现象，故此图为最优线路流向图，所对应的方案为最优调运方案。,（二）运输线路成圈的图上作业法,第一步，去段破圈，确定初始运输方案。 第二步，检查有无迂回现象。 第三步，重新去段破圈，调整流向，在超过全圈总长 12的里(外)圈各段流向线上减去最小运量，然后在相反方向的外(里)圈流向线上和原来没有流向线的各段上，加上减去的最小运量，这样可以得到一个新的线路流向图，然后转到第二步检查有无迂回现象。如此反复直到得到最优线路流向图为止。 如果全圈存在两个及两个以上的圈，则需分别对各圈进行是否存在迂回线路的检查，如果各圈的里、外圈都不超过全圈总线长的12，则不存在迂回现象，此方案为最优运输方案。,【例5-7】某地区物资供应情况如图5-8所示，其中o 表示起运站，口表示目的地,线路间括号中的数字表示起运站与目的地之间的距离(单位：km)。现要求物资调运最优方案。,图5-4 某地区物资供应交通线路图,下面按照运输线路成圈的图上作业法三个步骤求物资调运的最优方案。 1、去段破圈，确定初始运输方案。去掉到的线路，然后根据“各站供需就近调拨”的原则进行调运，即可得到初始运输流向线路图，如图5-5各站所示。,图5-5 初始运输流向线路图,2、检查有无迂回现象。由图5-5可看出，不存在对流现象，但要检查里、外圈流向线长，看是否超过全圈(封闭回路线)总长的12。本例中： 全圈总长为(36+23+25+18+23+23)km=148 km 半圈长为1482km=74 km 外圈流向总长为(23+25+18+23)km=89 km 里圈流向总长为23 km 因为外圈流向总长超过了全圈总长的12 (89 km74 km)，可以断定，初始运输线路存在迂回现象，所对应的运输方案不是最优方案，因此，必须进行优化调整。,3、重新去段破圈，调整流向。初始方案中里圈符合要求，外圈流向总长超过全圈总长的一半，故需缩小外圈。因为外圈流向线路中运量最小的是到 的“20”，所以，去掉到的线路，并在外圈各段流向线上减去“20”的运量，同时在里圈各流向线上以及原来没有流向线的到线上各加上“20的运量，这样可得到新的运输线路流向图，如图510所示。,图5-6 调整后的运输流向线路图,检查新运输线路图的里、外圈流向线长，看是否超过全圈(封闭回路线)总长的I2。本例中，新的线路流向： 外圈流向总长为(23+18+23)km=64 km 里圈流向总长为(23+36)km=59 km 两者均没有超过全圈总长的1磨，即74 km，所以调整后的新线路流向图所对应的方案为最优运输方案。 此时，按调整后的新方案组织运输，运力消耗为 (2036+1023+2013+3023+3023+4018+8025+20127tkm=7 860 tkm 按初始方案组织运输的运力消耗为 (2025+1023+5023+8025+20127+2013+3023+6018+5023)tkm=8450 tkm 由此可知，调整后的运输方案比初始运输方案节约运力为590 tkm。 一般来说，利用图上作业法寻求商品最优运输方案，可以按运输吨公里最小原则，也可以从运输时间最短或运费最省等角度来分别计算，只要商品在图上没有对流，内圈外圈长都不大于半圈长，则该运输方案就是最优运输方案。,三、成本最低模型,（一）最小费用法 最小费用法就是直接以商品运输费用最小作为目标函数来求得最优运输方案。一般是利用单位运价表和产销平衡表等表格，运用霍撒克法则进行表上作业，通过编制初始运输方案及其制定、调整求出运费最省的优化方案。 【例5-8】 编制被运输商品的产销平衡表和单位运输价格表如表5-10和表5-11所示。使用最小费用法求出运输的最优方案。,表5-10 商品产销平衡表,表5 -11单位运价表,1、用最小原始分安排初始方案。所谓最小乘数法，就是运费最小的元素尽可能地优先供应。我们把单位运价列为 ，其中为产地数，为销售地的数目。在一般情况下，初始方案在产销平衡表方格中填上数字的格子顺是“产地数+销地数-1”。但在按最小元素法做初始运输方案时，有时会遇到不需要或不能供给的情况，则在本应填数的表格内加“0”，仍然计数，如表5-12所示。,表5-12 商品产销平衡表,2、用矩阵对角法进行初步调整。用任意两个成矩形对角的有运量的运价之和与该矩形另外两个对焦的价值和相比较，如果前者小于后者，不需调整；如果前者大于后者，作反向调整。 在此例中：,呈矩形对角，并且2+13+3 显然，不需要再作调整。,中2+87+2，因此，需要进行调整，调整如下：,这样，原始方案变为如表5-13所示的产销平衡结果。 表5-13 商品产销平衡表,3、用霍撒克方法检验：,上述公式的含义是： 第一个式子表示有运量的运价等于相应的行位势与列位势之和。 第二个式子表示空格里检验数等于原表相应格的运价减去相应格行位势与列位势之和。 在本例中，按霍撒克法则的计算公式进行具体的计算。 第一步，与原方案中分配有运量的格相对应，取出单位运价表中的数列成位势表。 第二步，现在带圆圈的个数较多的行或列加“0”，依据公式,表5-14 霍撒克法则的应用（一）,第三步，根据公式 ，用空格价减所在行、列位势之和得不带圈方格的检验数，如表5-15所示。,表5-15 霍撒克法则的应用（二）,封闭回路的做法是从出现负值的方格出发，沿水平或垂直方向，遇有运量格转90度，形成一个封闭的回路，依次标上(+)、(一)号，并将所有标有负号的转角格中的最小运量作为调整数。各正号加上基数，各负号减去基数。数学上可以证明，对应于运输表上的每个空格都可以找到一条闭回路，这条闭回路中除了这个空格以外，其余的顶端都是数字格，而且对闭回路上任何的一个空格来说，这样的空格是惟一的，如表5-16所示。,表5-16 霍撒克法则的应用(三),表5-17用霍撒克法则检验 (四),以上各元素的检验数都不小于0，证明调整后的方案为最优。,4、比较初始方案与最优方案的运费。初始方案运费为 250+3504-130+2400 +2200+5250+4250+8300=6130（元） 而最优方案费用为 350+350+1X300+2150 +2450+5250+4300+7250=6000（元） 优化后的运输方案可以节省运费6130-6000=1300(元),（二）左上角法,【例5-9】现有三个生产地A，B，C供应某种商品；有四个销售地1，2，3，4，各自供应量和需求量如表5-14所示，试用左上角法求出最优运输方案。,表5-18 左上角法(一),解： 1、以运输表左上角盼格子作为开端。 2、对这一格子可用的供应量与需求量进行比较，安排两个值中较小的一个作为运量，然后把这个数字圈起来。这一格可用的供应量(或需求量)减去安排的运量，就是剩余的供应量(或需求量)。表5-18中有50个单位的供应量和30个单位的需求量。因此，可以安排30个单位的运量到A1格。 3、如果安排运量的格子正好是在运输表的最右下角，则停止安排。 这时，初始方案已找到。如果这一格不在最右下角，则进入到第四步。 4、根据以下规划，移到下一格： 如果已安排的这一格行和列比较，供应量超过需求量，下一格移到同一行相邻的格子。 如果需求量超过供应量，下一格移到同一列相邻的格子。 如果需求量等于供应量，下一格是对角线上相邻的格子。 回到第二步。,本例中，首先从A1格开始，供大于求(5030)，所以，A1格安排运量30。销地1已满足，产地A尚余50一30一20。然后，从A1格移到同一行的A2格，用需求量60与供应量20作比较，在A2格安排运量20，然后移到同一列的B2格。因为供应量30小于需求量40，所以B2格安排运量30后，以同样的方式移到C2格，安排运量10。然后，分别移到C3和C4，安排运量20和40。C4格，安排好后，因为是表的最右下角，所以结束安排，这就是一个基本解，作为初始可行方案。分别如表5-19至表5-21所示。,表5-19 左上角法(二),表5-20 左上角法(三),表5-21 左上角法(四),表5-22左上角法（五),表5-23 左上角法(六),表5-24 左上角法(七),表5-25 左上角法运输初始方案,四、时间约束模型,我们在给客户提供运输服务的时候往往都有时间的限制，或者是在某些紧急情况下或出于总体利益的考虑，运输时间不能无限制的加长，要有一定的约束，这也就是所谓的受时间约束的运输问题。 以费用为指标的运输决策模型：,式中， 表示从 产地运往 销地的货运量。 对于有时间约束的运输决策问题除了要满足前面费用