（采矿工程专业论文）城市物流配送体系及其路线优化的研究.pdf

【山东科技大学硕士学位论文 摘爱 摘要 随着物流在经济中地位的提高，我国许多城市逐渐认识到合理、有效推动物流发展 的重要性。为了实现物流在城市范围内的合理发展和物流中心的合理布局，形成。一个高 效、畅通、网络化的商品物流体系，许多中心城市已经率先开始进行城市物流体系构建。 在整个城市物流体系构建过程中，物流配送体系的构建是一个非常重要的环节。构建合 理化的城市物流配送体系是现代城市物流系统的一个核心内容，它不仅煮接影响到物流 系统能否良好运行，而且对城市交通运输系统、城市环境系统以及城市规划系统有重大 影响。 在配送管理中，需要经常决策的一个问题就是如何寻找一组费用最小的车辆路线， 将货物配送到每个客户手中，也即所谓的车辆路线问题( v r p ) 。对于长途配送而言，交 通阻塞和道路拥堵状况可以忽略不计，但对于城市配送而言，由于受交通堵塞和各种交 通管制的影响，导致配送路径寻优更具复杂性。合理选择配送路线，不仅可以控制物流 成本，而且可限制车辆在城市中的运行时间，有效缓解城市交通负担。 本文基于对物流配送业务作详细介绍的基础上，针对当前我国城市在解决城市交通 问题以及发展城市物流配送等方面的现状，从可持续发展的角度，用系统的观念，来研 究城市物流配送体系，使配送体系合理化。为此本文首先提出城市物流配送体系的构建 原理，并进一步提出城市物流配送体系的构建方法。 文中还通过对影响权重的各种因素的深入剖析，建立基于成本的权重模型。这里的 成本包括配送费用和时间成本，由于配送费用最小化与最短路问题实质相类似，所以基 于成本最小路径寻优实质上是基于距离、费用和时间综合最小的路线选择。为了达到城 市物流配送路线的最优化，建立基于配送路径总成本权重最小的配送决策系统数学模 型，并提出用二分邻域搜索算法来求解数学模型。 关键词：城市物流。物流配送，路线优化 东艟技大学硕士学位论文 摘要 a b s t r a c t n o w a d a y s ，l o g i s t i c si sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n ti ne c o n o m y m a n y c iti e si no u rc o u n t r yh a v er e a l i z e dt h ei m p o r t a n c eo fp u s h i n gt h ed e v e l o p m e n t o f l o g is t i c sp r o p e r l y a n de f f e c t i r e l y i no r d e rt or e a l i z et h ep r o p e r d e v e l o p m e n ti nt h ec i t ya n do v e r a l la r r a n g e m e n ti nl o g i s t i t sc e n t e ro fl o g i s t i c s m a n yc i t i e sh a v ee s t a b l i s h e dl e g i s t i c ss y s t e mo fc i t i e s t h i sc a nl e a dt oa n e f f e c t i v e l y 、u n b l o c k e da n dn e t w o r k e dl o g i s t i c ss y s t e m i n t h ec o u r s eo f e s t a b i s h i n gt h es y s t e m , l e g i s t i e sd e l i v e r yi st h ec o r eo ft h ec i t yl o g i s t i c s s y s t e m ，b e c a u s ei td o e sn o to n l yh a v ea nl a r g ee f f e c to ni ft h es y s t e mc a nb e w o r k w e l lb u ta l s ot h et r a n s p o r t a t i o ns y s t e mo ft h ec i t yt r a f f i c 、u r b a n e n v i r o n m e n ts y s t e ma n du r b a np l a n n i n gs y s t e m i nt h em a n a g e m e n to fd e l i v e r y ，ap r o b l e mn e e d sb e i n gd e c i d e df r e q u e n t l yi s h o wt os e e ka nm o s ts a v i n gv e h i c l er o u t ea n dg i v et h eg o o d st oe v e r yc u s t o m e r ， w h i c hi sw h a ti sc a l i e dt h ev r p t ol o n gd i s t a n c ep r o v i d i n ga n dd e l i v e r i n g ， t r a f f i cj a ma n dr o a dc a nb ei g n o r e dw h i l eh a v i n ga n ds t o p p i n gu pt h es t a t e ：b u t t oc i t yd e l i v e r y ，a f f e c t e db yt r a f f i cj a ma n dv a r i o u sk i n d so ft r a f f i cc o n t r o l s ， s e e k i n gt h eb e s td e l i v e r i n gr o u t ei sc o m p l i c a t e c h o o s i n gt h ed e l i v e rr o u t er a t i o n a l l y ，n o to n l yc a l lc o n t r o lt h el o g i s t i c s c o s tb u ta l s oc a n1 i m i tt h er u n n i n gt i m ei nt h ec i t yo fv e h i c l e ，a l l e v i a t et h e c i t yt r a f f i ct ob e a re f f e c t i v e l y o nt h eb a s i so fi n t r o d u c i n gt h ed e li v e r yb u s i n e s sa c ta si nd e t a i l ，a n d t ot h ep r o b l e m so fc u r r e n ts i t u a t i o ni ns o l v et h ec i t yt r a f f i cp r o b l e ma n d d e v e l o pu r b a nl o g i s t i c st op r o v i d ea n dd e l i v e r i n ge t c o fc i t yo fo u rc o u n t r y ， t h eu r b a nl o g i s t i c sd e l i v e r ys y s t e mi ss t u d i e df r o mt h ev i e wo fs u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n ta n dt h ei d e ao fs y s t e m t h u st h el o g i s t i c sd e l i v e r ys y s t e mi sm o r e r a t i o n a l i z e d t h i st e x tp r o p o s e sa tf i r s tt h eu r b a nl o g i s t i c sd e l i v e r ys y s t e m 些查! ! 垫查堂堡主堂堡垒苎一坚 n s t r u c t i o np r i n c i p l e ，a n dp r o p o s ef u r t h e rt h eu r b a n1 0 9 i s t i c sd e l j v e r ys y s t e m ( 、t 3 e s t r u c t i o nm e t h o d i nt h ea r t i c l e 。t h r o u g ht oi n f l u e n c ew e i g h to fd i f f e r e n tf a c t o rt oa n a l y z e t h o r o u g h l y ，t h em o d e lo fw e i g h tb a s e do nc o s ti ss e tu p h e r ，t h ec o s ti n c l u d e s p r o v i d i i | l ga n dd e l i v e r i n gt h ee x p e n s e sa n dt i m ec o s t b e c a u s em i n i m iz i n g t h e d e l v e r ye x p e n s e sa n ds h o r t i n ger o u t i ni sm o s ts i m i l a r l yi ne s s e n c e ，s e e k i n g t h ee x c e l l e n tr o u t eo nt h eb a s i so fc o s tm i n i m u mi st os y n t h e s i z er o u t ec h o i c e o nt h eb a s i so fm i n i m i z i n gd i s t a n c e ，e x p e n s e sa n dt i m e i nf a c t i no r d e rl o r e a c ho p t i m i z a t i o nt h eb e s tu r b a nl o g i s t i c sd e l i v e r yr o u t i n e ，t h e d e l i v e r y d e c i s i o ns y s t e m a t i cm a t h e m a t i c sm o d e lb a s e do nt h et o t a ld e l i v e r i n gc o s to ft h e r o u t ew jt hm i n i m u mw e i g h ti ss e tu p ，a n dt h em a t h e m a t i c sm o d e lt oa s ks o l v i n g w i t ht w op o i n t so fn e i g h b o r h o o ds e a r c h i n gf o ra l g o r i t h m s e s t a b l i s h e d k e yw o r d s ：c i t yl o g i s t i c s ，l o g i s t i c sd i s t r i b u t i o n ，r o u t eo p t i m i z a t i o n i i i 声明 本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所 公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交 于其它任何学术机关做鉴定。 研究生签名： 日期： a f f i r m l a t i o n 韵、浓旌 岫s 、。j id e c l a r et h a tt h i sd i s s e r t a t i o n ，s u b m i t t e di nf u l f i l l m e n to f t h er e q u i r e m e n t s f o rt h ea w a r do f p o s t g r a d u a t eo f p h i l o s o p h yi ns h a n d o n gu n i v e r s i t yo fs c i e n c e a n dt e c h n o l o g y , i sw h o l l ym yo w nw o r ku n l e s sr e f e r e n c e do fa c k n o w l e d g e t h ed o c u m e n th a sn o tb e e ns u b m i t t e df o rq u a l i f i c a t i o na ta n yo t h e ra c a d e m i c i n s t i t u t e s i g n a t u r e ：厶躬四r 扶 眦：切，f2 r 口r6 、上 “东科技大学硕士学位论文 绪论 1 绪论 1 1 选题的背景 在全球经济一体化的进程中，作为“第三利润源泉”的物流，其地位和作用，显得 比任何时候都更为重要，对经济活动的影响也日益明显，日渐成为当前“最重要的竞争 领域”，在未来的市场竞争中也起着举足轻重的作用。物流业的兴起，给城市的发展带来 了新的商机和契机，城市的现代化必须以物流的现代化为依托，城市的发展离不开城市 物流配送的发展和完善。随着中国城市化进程的进一步加快，不管是从城市经济发展， 还是从城市空间结构、城市交通运输布局及城市基础设施建设来考虑，每个城市都面临 一个对原有的物流系统进行改造、建设新的物流服务体系城市物流配送体系的问题。 近年来，随着社会主义市场经济的发展，我国许多城市已逐渐认识到合理、有效推 动物流发展的重要性。物流对城市经济具有巨大的拉动作用，尤其是对于地处交通枢纽 的城市，物流的迅速发展将大大的提高其在该地区的物流中心、经济中心地位。同时， 物流业的发展已经超越单一行业的意义，成为整个经济竞争的一个重要基础条件。正因 为如此，在我国城市经济发展的过程中，物流业能否得到大力的推动显得尤为重要。 同时，随着城市经济的快速发展，城市问题日益突出，并成为二十一世纪的一个世界 性问题，其研究包含的范围也十分广泛，如：城市发展定位问题、城市的经济结构和经 济发展问题、城市的规模大小问题、城市基础设施规划问题、城市人口增长问题、城市 的屠住空间与城市的环境问题、城市的物流问题等等。就物流问题而言，从可持续发展 的角度，备个国家不仅重视城市物流体系的建设，同时还特别关注城市交通堵塞问题、 城市交通噪音问题、城市交通事故问题以及交通运输工具排放废气对城市空气污染的问 题。 上个世纪9 0 年代以来的流通实践证明配送是一种较好的物流方式，我国很多城市的 物资部门都设立了配送中心配送得到了很大的发展这样彻底改变了传统的流通模式和 方式实行上门送货为生产企业配送急需的产品，通过本羞构筑代理、配送、连锁相结合 的新的流通方式发展配送实现了质优价廉，实行统一迸货享受了生产企业的批量优惠，提 高了流通的效率，为用户提供了更为快捷的方便的服务 随着物流热的逐渐升温，城市物流配送业也日益得到了重视和发展近年来，我国的 坐兰! ! 垫銮堂嬖主兰丛兰 堕堡 许多大中城市都开始兴建物流中心、配送中心物流基础设施逐渐得到改善，整体物流技 术水平也开始得到提高在新的形式下，我国的城市物流配送业成为城市经济流通的重要 组成部分。 配送是一项特殊的、综合性的物流运动，其运行和发展有着深刻的社会根源和历史 背景。在市场经济体系中，物流配送如同人体的血管，把国民经济各个部分紧密地联系 在一起。配送是物流中一个重要的直接与消费者相连的环节，是将货物从物流结点送达 收货入的过程，是在集货、配货基础上完全按用户要求，包括种类、品种搭配、数量、 时间等方面的要求所进行的运送，是“配”和“送”的有机结合形式。其主要包括集货 作业、配货作业、车载货物的配装、配送线路的确定。 在城市中，基于电子商务的物流配送业务量逐渐增加，如果还沿用以前的物流方法 来组织配送，会产生很多问题。这些问题归纳起来，包括以下几点： 服务质量的下降。电子商务的特征是交易量巨大和交易速度极快，而传统物流配 送的特点是人工调度、反应时间长。信息流与物流的矛盾会导致整个电子商务客户服务 的低效。也许客户可以在几十秒内完成一次交易，却要等上一个星期才能收到货物，这 样的服务只能逐渐失掉客户。 物流成本控制困难。传统的物流配送大多是由人工调度的，在交易量较小的情况 下，可以合理地安排配送，降低成本。一旦交易量增加、交易速度加快，配送调度就会 超出人工的能力范围，会导致大量的不合理调度的出现，物流成本无法控制。 增加城市交通的负担。物流配送调度的不舍理，会使物流配送的行车路线变长， 导致在运车辆增加，从而给本已拥挤的城市交通加重负担。 要解决以上的问题，应当合理构建城市物流配送体系，使物流配送调度满足以下目 标：准时送货。就是要客户选择货物送达他们指定地点的时间，要按照每个客户的时间 要求安排物流配送。总成本最低。总行车路径最短。 1 2 选题的目的和意义 当前，物流的现代化水平不仅成为反映一个国家现代化程度和综合国力的重要标志， 也成为城市经济发展水平的体现，被喻为促进经济发展的“加速器”。城市物流配送是一 种先进的现代物流形式，它不但给供应者和需求者带来降低物流成本、享受优质服务的 直接效益，而且还能为社会节省运输车次、缓解交通压力、减少运输污染、保护生态环 直接效益，而且还能为社会节省运输车次、缓解交通压力、减少运输污染、保护生态环 2 生堡型蔓r 丈茎堡圭堂堡望兰 境等做出贡献。 绪论 而今，由于小批量、多批次的及时配送方式的发展，运输费用正在逐年提升，许多 企业的运费已经超越了库存费用，城市交通与改善物流的矛盾也愈演愈烈，城市交通混 杂、阻塞、车辆噪音、尾气污染、车祸事故和能源浪费等现象更加严重，若物流路线选 择的不合理，还会使物流配送的行车路线变长，导致在运车辆增加，从而给本已拥挤的 城市交通加重负担，这就势必要选择合理有效的运输路线来减少重复运输、倒流运输、 迂回运输、单程运输和空驶等，这样不仅提高配送效率，控制了物流成本，而且可限制 车辆在城市中的运行时间，有效缓解城市交通负担。 物流配送系统中最优路线的选择问题一直都是配送中心关注的焦点，对于长途配送 而言，交通阻塞和道路拥堵状况可以忽略不计，但对于城市配送而言，由于受交通堵塞 和各种交通管制的影响，导致配送路径寻优更具复杂性。所以本文通过对具有动态的交 通堵塞和交通拥挤限制信息及静态禁止通行等限制信息的实际配送网络的描述，提出解 决两种限制情况下配送网络寻优的方法，建立了配送网络图中权重确定模型，并基于此 进一步建立了城市物流配送决策系统数学模型，运用二分领域搜索算法对其寻优。 针对当前我国城市在解决城市交通问题以及发展城市物流配送等方面的现状，本文 从可持续发展的角度，用系统的观念，来研究城市物流配送体系，且在交通限制条件下 优化配送路线，使配送体系合理化。一方面通过建立一种快速、高效、网络化的物流组 织系统降低物流成本，增加利润：另一方面，增强城市经济的竞争力，使城市的货流相应 得到优化，从而使我国城市物流取得阶段性成果的同时，又能够对城市规划的合理性、 缓解城市交通拥挤问题以及改善城市环境、发展城市经济等方面产生重大影响和深远意 义。因此，对城市物流配送体系及其路线的优化问题进行研究将具有很大的现实意义。 3 山东科技大学硕士学位论文国内外物流配送研究现状 2 国内外物流配送研究现状 2 , 1 国外发达国家物流配送发展现状 物流( l o g i s t i c s ) 的概念最早在美国形成，简而言之，就是物质资料的流动。指的是 在合适的时间，将正确的产品以适当的数量准确地送到用户手中的一系列活动。它联结 生产与消费，使货畅其流，物尽其用，以促进生产不断发展，满足日益增长的社会生产 消费需要。随着物流现代化和效率化的逐渐被认可，物流的内涵也随之得到了拓展。目 前国际上还没有统一的定义，各国制定的标准也并不一致，不同背景的人对其有不同的 认识，最常用的是美国物流管理协会提出的“物流是指为了符合顾客的必要条件，所发 生的从生产地到销售地的物质、服务以及信息的流动过程，以及为使保管能有效、低成 本的进行而从事的计划、实箍和控制行为。” 物流配送在发达国家已有几十年的历史，社会各界对物流配送已有相当程度的认识， 企业从物流配送服务中取得了很大的收益。目前配送中心、加工中心等物流中心遍布整 个美国、日本和西欧。而且他们对物流配送研究也较多，已经形成比较成熟的理论体系， 不论是硬件方面还是在软件方面都具有相当高的水平。随着现代经济的持续高涨，物流 产业在市场经济的激烈竞争中运作质量越来越高，规模也越来越强。9 9 年美国产业规模 为9 0 0 0 亿美元，其中以物流配送为业务核心的第三方物流台同金额达4 6 0 亿美元，专家 预计近三年内还将以年均3 5 的速度增长；日本物流现代化和生产现代化一起，在某种 意义上己被视为日本经济发展的两个车轮。 2 2 国内物流配送发展现状 目前，在我国物流配送已引起政府部门和商业企业界的极大重视。关于物流配送的 发展，国家有关部门对商品物流和配送采取了积极鼓励和支持的政策。随着国家对物流 业的重视，近一两年，国内物流和配送服务已有较快的发展，物流配送已经成为许多企 业降低成本，提高竞争能力的重要手段，但是与电子商务发展的时空效应、管理效率、 成本控制、信息化系统、现代化操作的基本要求还有相当距离。 4 生查型苎查堂堡圭兰些丝苎曼堕! ! 塑堕里堂婴塞型坚 在电子商务发展的影响下，我国物流配送存在的问题已日益暴露出来，主要表现在： 韧流配送缺乏一定的规模、物流配送功能不健全、物流配送技术支撑力弱、物流配送存 在管理瓶颈。其影响因素是多方面的，主要的原因集中在四点：一是基础薄弱。我国物 流配送发展的时间不长，大多数是从原有的储运企业和商业企业储运部门改造发展而来， 底子薄，基础差，自我发展能力弱。二是观念落后。长期以来，我国就存在“重商贸， 轻物流”的现象，对物流配送的发展不够重视。同时，大多数企业搞“大而全，小而全”， 重复建设多，资源严重浪费，不能促进配送的市场化、社会化发展。三是制度约束。长 期以来行业部门管理制度改革力度不大，形成严重分割的管理体制，制约了我国物流配 送的发展。四是需求不足。我国目前大多数企业依靠自有物流力量满足物流需求，没有 也难以形成强大的物流市场需求，导致配送中心在发展规模、物流服务、技术创新和提 高管理方面缺乏市场目标导向和内在动力机制。 2 3 物流配送路线优化研究现状 国外对物流配送车辆优化调度问题作了大量而深入的研究，将此问题归结为或称之 为v e h i c l er o u t i n gp r o b l e m s 和v e h i c l es c h e d u l i n gp r o b l e m 。最早是由d a n t z i g 和 r a m s e r 于1 9 5 9 年首次提出的，自此，很快引起运筹学、应用数学、组合数学、图论与 网络分析、物流科学、计算机应用等学科的专家与运输计划制定者和管理者的极大重视， 成为运筹学与组合优化领域的前沿与研究热点问题。各学科专家对该问题进行了大量的 理论研究及实验分析，取得了很大进展。该问题一般定义为：对一系列装货点和( 或) 卸 货点，组织适当的行车线路，使车辆有序地通过它们，在满足一定的约束条件( 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) 下，达到一定 的目标( 如路程短、费用最少、时间尽量少、使用车辆数尽量少等) 。 目前，一般意义上的物流配送运输调度，指配送中心按照不同客户的多频度、小批 量的订贷要求进行组织配送，其主要内容指根据确定的配送货物量分配车辆和选择优化 路线，亦即广受研究的v r p ( v e h i c l er o u t i n ga n ds c h e d u l i n gp r o b l e m ) 问题。由于从 事物流配送的汽车货运工作尤其是从事城市配送的汽车货运工作条件复杂，不仅货运点 多、货物种类繁多、道路网复杂，而且运输服务地区内运输网点分布也不均匀，同时， 很多客户还对配送需求提出了对时间的要求。因此，如何应用现代数学方法及计算机快 速求解优化调度方案是国内外专家学者普遍探索的重要课题。 5 生查型垫查茎堡主兰堡垒壅里堕! ! 塑鎏墼耋! 壅翌鉴 对物流配送车辆优化调度问题，有的学者是根据问题的空间特性和时间特性的相对 重要性来划分的( b o d i n l 9 8 3 ) 。一般认为，当不考虑时间要求，仅根据空间位置安排线路 时称为车辆线路安排问题v e h i c l er o u t i n gp r o b l e m s ，简记v r p ) ；考虑时间要求安排线 路时称为车辆调度问题( v e h i c l es c h e d u l i n gp r o b l e m ，简记v s p ) ；同时考虑空间位置 和时间要求时称为r o u t i n g 和s c h e d u l i n g 混合问题( v e h i c l er o u t i n ga n ds c h e d u l i n g p r o b l e m ，简记v r p v s p ) 。 大多数的物流配送运输调度问题可以归结为配送车辆的分配、行车路线的组织问题 ( v r p 问题) ，即根据不同要求目标函数( 例如运距最短、配送时间最短、运输费用 最少等) ，将配送运输过程归结为表述问题的数学模型。然后用计算机求得合理可行的优 化方案，在生产中付诸实施。v r p 问题或者称作车辆路径问题是组合优化领域中著名的 n p 难题。近二十年来，无论在国内还是国外，v r p 问题都是一个非常活跃的研究领域。 目蔚国内外用于解决该问题的现代数学方法主要分为以下几类： 精确优化方祛。运用线性规划( 包括专门处理的分枝定界法、割平面法、标号法 等) 和非线性规划等数学规划技术，来求取最优决策。在对v r p 问题研究的早期，主要 从单源点( s i n g l e - - d e p o t ) 派车如何用最短路线或在最短时间内对一定数量需求点运输 的调度问题，因此，主要着眼于最优算法。随着运输系统的复杂化和对调度的多目标要 求，获得整个系统的精确优化解越来越困难，而且用计算机求解大型优化问题的时间和 费用太大。因此精确优化方法及其简化算法现在常用于运输调度的局部优化问题。 ( 多启发式方法( h e u r i s t i s c s ) 。指通过经验法则来求取运输过程满意解的数学方法。 启发式方法能同时满足详细描绘问题和求解的需要，较精确优化方法更为实用，缺点是 难于知道什么时候好的启发式解已经被求得。启发式方法中最具代表性的就是6 0 年代由 克拉克( c l a r k e ) 和怀特( w r i g h t ) 啪1 提出的节约法( s a v i n gm e t h o d ) 。许多成功的车辆调 度软件就是根据该方法或其改进方法开发的。西南交大的李军针对有时间窗的车辆路线 安排闯题提出了一种利用节约法的启发式算法。典型启发式算法中还包括由l i n 和 k e r n i g h a n 嘲提出的，并由c h r i s t o f i d e s “”和g i l b e r tl a p o r t e 叫等人所推广的分支交 换探索法，该算法始终保持解的可行性而又力图向最优耳标前进。在每一步，都改变一 个可行解而减少总费用，直至这个过程继续到不再可能使费用减少为止。g i l t e t 和 j l l e r 1 提出的扫描法( s e e pm e t h o d ) 先把节点或弧的需求进行分组或划群，然后对 每一组按旅行商问题( t s p ) 求解，设计出一条经济的路线。各种启发式方法的主要区别 在于收敛的速度和程度不同。 6 当蔓型垫奎堂堡主堂堡堡苎 里空丛塑堕墼望婴圣墨鲨 模j 文方法( s i m u l a t i o n ) 。利用数学公式、逻辑表达式、图表、坐标图形等抽象概 念表示实际运输系统内部状态和输入输出的关系，以便通过计算机对模型进行实验，通 过实验取得改善运输系统或设计新运输系统所需信息，虽然模拟方法在模型构造、程序 调试、数据整理方面工作量大，但由于运输系统结构复杂，不确定情形多，模拟方法仍 以其描述和求解问题的能力优势，成为复杂运输调度系统建模的主要方法。 交互式优化法。这是一种通用方法。在这种方法中，把人为的知识、经验结合到 问题的求解过程中去。其思想就是：有经验的决策者应具有确定和修改参数的能力，并 且根据知识直感，把主观的估计加到优化模型中去。这通常总是会增加模型最终实现并 采用的可能性。某些用来求解车辆路线安排问题的这种方法的早期雏形是由 k r o l a k ，f e l t s 和m a r b l e 以及n e l s o n 啪1 等人提出的。 以往广泛采用的是第一种方法，另外三种方法则代表了较近的研究思想。尤其是启 发式方法，作为一种逐次逼近的算法，虽然不一定得到最优解，但是可以高效率地得到 具有较高精度的解，而且也易于考虑各种实际问题，因此，现已成为解决配送问题的重 要方法。与传统的启发式方法相比，近年来所采用的一些新的启发式方法，通过对启发 式规则和搜索方式的改进，在求解多节点、多约束的v r p 问题上可以获得较快的收敛速 度和较高质量的全局解，从而进一步拓宽了启发式方法的应用领域。 如p o t v i n 和r o u s s e a u o ”采用禁忌搜索算法( t a b us e a r c hh e u r i s t i c ) 解决一类带时 间窗约束的车辆调度问题，b a l lc - j 等人提出了用贪心前瞻搜索法求解多重车辆调度问题 ( m v r p ) 。 随着人工智能技术的引入和不断发展，模拟退火算法和遗传算法等新方法以及人工 神经网络和专家系统等新技术，为解决大规模、多目标车辆调度问题提供了新的辅助手 段。浙江大学蔡延光“”等人运用模拟退火算法和遗传算法求解多重车辆调度问题，并将 其集成为智能算法库，作为设计智能运输调度系统的依据。鞍山钢铁学院李大卫“8 3 等和 东北大学姜大立“”等分别针对有时间窗和无时间窗约束下的车辆路径问题用基因编码遗 传算法求解，结果在较快速度下得到了近优解。 7 山东科技大学硕士学位论文国内外物流配送研究现状 表2 1 各种算法的对比 t a b l e2 1 c o m p a r i a t i o no f v a r i o u sa l g o r i t h m s l 求解方法解精度收敛速度程序实现适用问题 l 数学规划法精确解慢较难简单、确定型 | 模拟法较优解慢难复杂、不确定型 | 启发式方法近优解较快易 较复杂、确定型 交互式方法满意解快 易 较复杂、确定型 8 山采科挂女学硕士学位论文 3 1 1 城市物流的定义 3 城市物流配送基本概述 3 1 城市物流的内涵 物流有狭义与广义两个方面的含义。狭义的物流按照目前被普遍认同的由美国物流 管理协会在1 9 8 4 年所下的定义为：“物流是以满足客户需求为目的，为提高原材料，在 制品，制成品以及相关信息从供应到消费的流动和储存的效率和效益而对其进行的计划、 执于亍和控制的过程”。换句话说物流是指与采购、供应、生产、销售等企业经营活动相 对应，将信息传递、运输、配送、库存控制、仓库、装卸搬运以及包装等物流活动综合 起来的一种系统化、集成式管理，它的目的是提高企业的收益( 销售额的提高和利益的扩 大) ，亦即通过对重要资源如：时间( 快速送达) 、物流质量( 优怠的运送、无差错运送) 、 各货( 所需要的商品和数量) 、库存( 低库存) 、信息( 在库、断货信息、运送中的信息、送 达信息) 等物流服务品质的提高，以及从原材料供应开始到商品的生产以及产品面向最终 顾客整个过程的物流成本的降低，来实现企业的高收益。任务是以尽可能低的成本为顾 客作出最好服务。其主要内容如图3 1 所示。 日物流 一 信息流 图3 1 物流过程图 f i g 3 1f i g u r eo f t h ec o t l l o f t h el o g i s t i c s 9 坐查型垫查堂堡圭兰垡丝兰 塑堡塑堡墅垄墨查蔓垄 广义的物流指从企业的经营战略角度出发，将物流过程与客户需求、企业内部生产 过程以及供应商的制造资源整合在一起，形成联合影响力量，从而达到快速反应市场、 降低风险成本、实现高收益、赢得竞争优势的一种管理过程。即现在人们通常所说的供 应链管理。图3 2 描述了供应链物流过程及其过程中要考虑的物流决策问题： 在哪里生产部件和组装产品? 生产多少量? 组装多少量? 何时生产? 在哪里库存零部件? 在哪里库存产成品? 库存多少量? 怎样补充库存? 文豢y 由哪个市场供给? 市场需求多少? 采取何种服务水平? 是否进行配送? 该服务水平下的物流成本是多少? 需要多大的运输车队规模? 是自运还是外包? 采取何种运输路线? 采取哪条海运路线? 每次输送量为多大? l r 客户 何时输送? 采取何种运输方式? 图3 2 供应链物流过程及其物流决策图 f i g 3 2f i g u r eo f t h es u p p l yl o g i s t i c sc o u f s co f t h ec h a i na n dl o g i s t i c sd e c i s i o n 近年来人们逐渐认识到城市货物运输对城市的长期可持续发展发挥着重要作用。然 而最近几年城市货物运输面临着许多挑战性的问题，包括交通拥挤、环境的负面影响、 过高的能源消耗和劳动力短缺问题。同时，货物承运人还要以更低的成本提供更高水平 的服务。为解决这些闯题出现了运输计划的一个新领域一一城市物流。城市物流是通过 考虑城市货物流通对社会、环境、经济、金融和能源的影响，使城市物流活动达到整体 最优的过程。 城市物流是一种宏观物流，具有宏观物流的特点和内涵，主要研究物流与经济发展 的关系，以及较大空间范围的物流活动。 从行政区划而言，城市物流主要是指在城市范围内从事的物流活动，主要研究的是 1 0 坐变型垫查羔堡主兰竺丝苎 塑立塑堕里堡兰查堡鎏 物流与城市经济发展的关系。它是城市规划和管理的重要内容，是城市功能得以发挥的 有力支柱，是城市资源合理配置和有效利用的基础。正如物流专家的观点“城市物流的 任务是为处在城市里的零售商、工商企业和家庭，以城市可以承受的方式，经济高效地 进行物资供应和废弃物清理，以减轻城市的交通和环境负担。”同时，城市物流系统就产 业而言是开放的系统，其发展已不局限于单一的产业，和城市其它系统之间有着广泛的 联系和较强的相互影响。 从城市物流所涉及的服务范围而言，随着城市经济实力的提高和对周边区域的影响 能力大为增强，城市物流也逐渐超越了“城市”的地理上的界限，服务于周边城市或者 整个经济协作区。虽然经济区域和行政区域可能出现某种重合或一致，但这是两个不同 的概念。经济区域不像行政区域划分有着明确具体的界限，经济区域的界限是模糊的， 是一条过渡带，这形成了物流系统在区域上的开放性。 本文结合中国的国情给出城市物流的定义：城市物流是以提高城市竞争力为核心，通 过应用先进的信息技术，实现城市物流和运输活动的最优化，同时努力降低物流活动对 城市交通堵塞、交通环境和能源消耗的负面影响的活动。城市物流的目的是在考虑公共 计划的成本和收益的前提下，全面优化城市物流系统。私人厂商和运输者的目的是降低 货物成本，而公共部门的目的是减少货车所带来的交通堵塞和环境污染。 3 1 。2 城市物流的主要参与者 在城市货物运输中有4 个主要参与者：货主、货物承运人、居民和管理者。货主是承 运人的顾客，货主通过承运人向别的公司或个人发送或接收货物，所以货主一般希望得 到服务水平最大化，包括运输或配送的时间和成本、运输的可靠性和跟踪信息。货物承 运人努力使为顾客集中和递送货物的成本达到最小化，以实现利润最大化，而要实现这 一点存在很多困难。居民是在城市中生活、工作、消费的人们，居民希望居住地和附近 地区的交通堵塞、噪音、空气污染和交通事故的最小化，而城市商业区的零售商们则想 在便利的时间收到货物，这有时与当地渴望宁静和安全的居民相冲突。城市管理者试图 发展城市经济，增加就业率，同时减轻城市交通堵塞，改善环境质量和加强道路安全， 应当在促进城市物流的发展中起主导作用。 在城市商品运输中每个参与者都有他们各自特定的目标，所以就有很多评价城市物 流的标准。对货主和运输者来说典型的标准是成本最小化或利润最大化：对居民和管理者 些查! ! 垫查堂婴主堂垡兰苎塑鱼塑鎏墨垄兰查塑茎 来说是氮氧化合物、二氧化碳排放物、噪音水平、震动水平和道路损坏的最小化。这一 点正是城市物流评价指标与其他物流评价指标的不同之处。一般的物流体系评价指标仅 考虑企业内部的成本效益指标，没有考虑到物流活动所带来的能源消耗问题、城市交通 堵塞问题、城市交通噪音问题、城市交通事故问题以及交通运输工具排放的废气对城市 空气的污染问题。城市物流评价指标体系不仅应考虑到单个物流企业的成本最小化，同 时也应考虑到物流活动所带来的社会影响的最小化，也就是说，城市物流应当是在考虑 城市整体利益的基础上，谋求城市商品配送的最优化。 3 1 3 城市物流合理化的概念和基本要求 城市物流的基本要求是：道路通畅、流向合理、运输距离短、配送速度快、库存数量 小、包装简单化、装卸效率高、信息传递及时、综合成本低。要实现这些要求，必须调 整城市的物流活动，使其朝着物流合理化的方向发展。 ( 一) 城市物流合理化的概念 所谓城市物流合理化，是指通过规范的、合理化的物流活动，使城市物流资源实现 最佳配置、物流要素达到最佳组合、物流技术不断革新，在不断提高企业的竞争能力和 赢利能力的同时，更好的发挥城市应有的功能，实现城市物流的基本要求。 城市物流合理化包括静态和动态两个方面的含义：一是物流活动应达到的合理状态： 二是物流活动应不断朝着合理化的方向发展。 ( 二) 城市物流合理化的基本要求 城市物流合理化的问题涉及的面很广，影响的因素也相当复杂，但仅从其合理化的 基本要求来看，主要涉及三个方面：货物流向的合理化、物流环节的合理化和物流管理组 织的合理化。 货物流向的合理化，是从货物的运输时间、运输路径和运输费用三方面来考虑合理 化的。要求货物的流向按照最少的时间、最短的路径和最低的费用运动。 物流环节的合理化，是从物流过程的整体出发，打破行业界限，推进城市物流系统 的一体化。使物质资料在从生产者向消费者转移的过程中，必须经过的运输、储存、装 卸、搬运、包装、流通加工、配送以及信息处理等一系列环节协调一致和快速反应，实 现货物位移的及时、准确、高效率、低费用。 物流管理组织的合理化，是指为了适应城市物流发展的需要，改变以部门和行业来 设置物流机构的状况，在大、中城市建立统一的物流组织管理机构来克服物流业机构设 1 2 山东科技大学硕士学位论文 城市物流配送基本概述 置重复、条块分割的现象，促进物流流向和物流环节的合理化。 3 2 物流配送系统概述 3 。2 1 定义 所谓配送就是按照客户的订货要求和时间计划，在物流节点( 仓库、商店、货运站、 物流中心等) 进行分拣、加工和配货等作业后，将配好的货物送交收货人的过程。 配送是物流中一种特殊的、综合的活动形式，是商流和物流的紧密结合。配送几乎 包括了所有的物流功能要素，是物流的一个缩影或在某小范围内全部物流活动完成将货 物送达的目的：特殊的配送还要进行加工活动。它的目标指向是安全、准确、优质服务和 较低的配送费用。 物流配送指的是物流过程的中转型送货( 也称二次输送、支线输送、终端输送) 。也 就是在产品用户集中的区域，按用户的定货要求和时间计划，在物流中心配货，并将配 好的货物采用汽车巡回运送方式送交收货人的小范围、近距离、小批量、多品种、为多 用户服务的运输。配送不是单纯的运输或是送货，而是运输与其它活动的组合，除了各 种“运”、“送”活动外，还要从事大量的集货、分货、配货、配装等工作，是配与送的 结合。 配送业务在美国、日本等国家开展比较早，近几年来，在我国也有较快的发展。目 前配送已经形成了自身的特点： ( 1 ) 配送是从物流据点到用户之间的一种特殊送货形式。 ( 2 ) 配送是连接了物流其他功能的物流环节，提高了物流系统的价值增值部分。 ( 3 ) 配送是复杂的作业体系，通常伴随着较高的作业成本，但却能大大降低库存成 本和快速反应商品市场需求变化。 ( 4 ) 配送在固定设施、搬运设备、运送工具、组织形式、通信信息等方面可集成系 统化的运作体系。 物流配送是物流的基本功能之一，在物流活动中具有重要的地位和作用。它体现了 物流的最终效应直接为客户服务、满足客户的各种需求。如果没有物流配送就会影 响物流的经济效益和社会效益，可以说物流成果主要是通过配送来实现的。近年来，物 流配送已成为我国经济的“热点”，物流配送如同人体的血管，把我国的国民经济各个部 分紧紧地联系在一起。配送的流程一般如下图3 3 所示。 1 3 山东科技大学硕士学位论文 城市物流配送基本概述 图3 3 配送流程图 f i g 3 3f i g u r eo ft h ep r o c e d u r eo f d i s t r i b u t i o n 3 2 2 配送系统基本模式 所谓配送系统，是由多个既相互区别又相互联系的单元结合起来，以物资为工作对 象，以完成物资物质实体流动为目的的有机结合体。配送系统和一般系统一样，具有输 入、转换、输出和信息反馈四大功能，通过输入和输出使系统和社会环境进行交换，使 系统和环境