AJ物流整车物流资源计划(FVRP)系统的设计

AJ物流整车物流资源计划(FVRP)系统的设计目前，国内整车物流行业普遍遵循“两级分拨发运”体系。即：各生产基地的成品整车由整车分拨中心(VehicleDistributionCenter,VDC)运至各整车仓储中心(VehicleStorageCenter,VSC)，然后交付于授权经销商或直销客户；如因业务需要，也会考虑由VDC直接发运至经销商或直销客户。其中，VDC的主要功能是负责商品车下线后的检查并按计划发运至全国各VSC；或直接向周边区域的经销商进行车辆配送。VSC的主要功能是接收从各VDC运至的商品车，并按照计划将商品车发运至经销商。1行业背景上汽集团是国内领先的汽车制造企业、最大的乘用车制造商和销量最高的汽车生产商。2011年，上汽集团整车销量突破400万辆，同比增长12%,市场占有率更是达到21%，蝉联国内汽车集团首位。上海汽车作为上汽集团的下属自主品牌。目前拥有两大生产基地，分别是上海南汇临港基地和南京浦口基地。其中上海基地生产车型为荣威A,南京生产的车型为荣威B。上海工厂生产出来的汽车存储在临港库，库容为12000台。南京工厂生产出来的汽车存储在南京库，库容为6000台。作为上汽集团全资子公司，安吉物流承担着上海汽车两大基地商品车的运输业务，负责为客户提供点对点的运输服务。公司根据订单的具体要求，选择合适的运输方式和路线，从上海或南京的仓库发货。目前安吉物流配送城市覆盖全国大部分地区，主要城市如图1-1所/示O2方案目标2.1方案的总体目标综合业务因素和环境因素，通过定量计算与定性分析的有机结合，得出一套相对最优的，包含商品车、发运地、目的地、运输方式、承运商、产值等要素的整车物流资源计划，该计划将在保证一定服务水平的前提下，尽可能的低的运输成本和尽可能的少的运输时间之间平衡。同时，提高资源计划的科学性、有效性、精确性。2.2方案的具体目标一、确定年度运输量计划；依据附表中的数据，设计年度计划中公、铁、水分配方案的计算模型(即运力计划)，并开发相应程序实现模型；根据年度运力计划输出，设计出承运商运输量分配方案。二、优化整车物流资源计划编制的工作流程和业务流程三、对整车物流资源计划系统进行功能设计和逻辑设计四、针对以上对整车物流资源计划系统的设计，利用matlab以及相关软件开发出可执行的相应的系统其中，该系统的主要功能：为现有的整车物流资源计划的编制提供决策支持实现按不同精度来编制资源计划，最终可以细化到按照商品车型（每一品牌下有多种车型）和经销商来定义的资源计划当客户订单、运力资源、环境因素等发生变化时，为资源计划的快速修正提供决策支持支持按商品车品牌、运输策略、发运地、目的地、承运商等各种维度进行的统计分析对直接设定或试验性质的承运商运力分配方案进行验算和评估3方案概要本方案立足于安吉整车物流资源计划系统的设计、改进、实现，对该系统作了深入研究，得到了解决资源分配的粗略模型，从一定程度上实现了资源计划定制，并针对目前流行的多式联运方案得到了新的模型，正在尝试求解。然后我们进行了系统的业务流程、功能及逻辑的分析改进，然后利用编程手段实现了系统软件平台的搭建。3.1方案思路通过建立数学模型、求解数学模型的方式对该系统作深入定量研究，尝试用数学的方法解决该公司现有系统存在的问题。研究并尝试解决复杂的多式联运方式，为该方式的实现提供可靠的理论支持。然后通过对该系统实际运行状况的分析、研究、改进，形成一套更科学合理的功能及逻辑模型，从而对系统规范化、可靠化。最后基于实际业务流程，运用编程手段实现该系统软件平台的开发，以图解决实际问题。2整车物流资源计划汽车物流企业需要编制本企业在一段时间内的生产计划。安吉物流的整车物流生产计划是指对计划期内，对必须完成的商品车运输量、运力构成情况和载运工具利用程度等方面进行必要的部署和安排。整车物流生产计划也称为整车物流资源计划。资源计划是公司经营计划的重要组成部分，在汽车物流企业中发挥着中枢神经的作用。业务运作、预算制定和控制、绩效评价、供应商和客户的关系管理均与资源计划的制定和执行情况有着千丝万缕的联系。资源计划编制工作的主要任务是根据商品车运输需求的变化以及企业运输能力，确定企业年度、季度和月度计划的商品车运输量及其路线构成状况（即运量计划），并根据企业运输工作量计划的具体要求，确定配备运输工具的类型、数量及其装载能力等（即运力计划）。然后根据运力资源状况，分解运输生产任务，把任务具体分配到公路、铁路、水路各类运输公司（即承运商计划）。因此，资源计划由运量计划、运力计划和承运商计划组成。其中，运输量计划是基础。编制资源计划的目的就是要在运输需求与可能的供给之间建立起一种动

态平衡。2.1年度运输量计划的确定年度运输量计划的确定主要是根据每年合同客户报告的当年商品车销售计划和事先制订的物流模式，将此过程分解为具体的运输任务，即：确定某品牌商品车从某发运地至某目的地的运量、运输方式、时间等，然后汇总确定本年的运输总量，制定出年度运输量计划。我们以上海、天津为出发点，综合全国运输网络确定出发地到目的地的年度运输量计划。如表2-1图目的区域目的城市品牌1运量品牌2运量品牌3运量运输方式年运输总量西北陕西20,67931,4368,451公路60,566甘肃7,34402,057铁路9,401青海2301,413铁路1,436宁夏3,42401,174铁路4,598新疆10,73103,462铁路14,193华北北京23,33909,422公路32,761天津9,53668,8164,240公路82,592河北30,8161,174&854公路40,844内家古11,66406,023公路17,687山西16,16104,648公路20,809东北黑龙江9704,694铁路4,791吉林110766铁路777辽宁22,41327,5494,846水路54,808西南云南16,22311,0095,359铁路32,591贵州6,05801,981铁路&039四川24,87728,92810,747铁路64,552重庆11,11710,2513,739水路25,107西藏5,71600铁路5,716华中湖北20,66527,9116,780公路55,356湖南22,52629,1025,515公路57,143河南35,82128,9657,293公路72,079山东山东62,10555,03517,591水路134,731华东上海29,85269,79217,010公路116,654江苏60,90477,03530,446公路16&385浙江58,72770,3022&679公路157,708安徽27,57129,5923,466公路60,629赣闽江西11,94020,2114,047公路36,198福建13,59425,8056,936水路46,335华南广东32,26457,13111,332水路100,727海南1,4430534水路1,977广西广西8,37603,079铁路11,455总计6060186700442245841,500,646图2-1从城市i到城市1+1米用运输方式k时的运输单价3运力计划3.1概述为能快速正确地制定出可行的年度运力计划,并且希望通过计算机辅助的方式对其进行计算，考虑使用数学模型对资源计划进行建模。在年度运力计划中，主要解决的问题是根据已知的线路及其运量，考虑运力限制，以运输成本和运输时间的优化为目标，确定各条线路上的公、铁、水三种运输方式的比例及其运量。3.2模型建立3.2.1模型假设假设多式联运经营人将一批货物从出发地运达目的地，由于各种原因（如进口报关、出口报关等）需依次途经多个节点城市，任意两个节点城市间有数种运输方式，每个节点都可以实现运输方式的转换，在相邻的两个城市之间各种运输方式的运输时间、运费、运输能力不同，当从一种方式转换到另一种方式时，需要一定的中转时间和中转费用。多式联运承运人需从不同的节点城市中选择不同的运输方式进行优化组合来降低运输总成本，完成整个多式联运任务。为了使研究问题简化，约定如下：运输单价与运量有关，运输单价为一定值，不考虑因未满载而提高的单价值；货物在同一节点最多进行一次转载；两相邻节点只能用一种运输方式；货物到达时间与运输中转能力存在上限。3.2.2符号说明

运输方式k运输货物从节点i到i+1所用的时间屮.城市i运输方式由k转换为l时的中转所需时间iim.在节点i由k种运输方式转换到第l种运输方式的单位中转费用少屮从节点i到1+1米用k运输方式运输载重量能力%'十佢{0,1}从城市i到城市i+1进行货物运输时，若米用第k种运输方式则为1，否则为0Mu丄 {0, 1}在城市i,如果运输方式由k转换为l时为1,不转换运输方式时为0T托运人所要求的交货期限I所经过城市的集合K所有运输方式的集合，且令k=1为铁路运输，k=2为公路运输，k=3为水路运输q待运货物的运输量3.2.3模型的建立TOC\o"1-5"\h\zmincp=工疋_1 +]+\刖m心) ⑴s.t. S兀i=l (2)层K 1工W=i ⑶ZKZeAT\o"CurrentDocument"qWQ；_ ⑷》〔工碍+工Z ⑸伍丿辰贰1 ” k^K左K该模型的目标函数为整个联运过程中运输费用和换装费用最少。其中：--'■'-'上/k为将给定数量的货物由起点运送到终点时的总运输费用，'‘〔一川」为在中转地改变运输方式时的中转费用之和。约束条件中，式⑵为在两相邻节点间只能有一种运输方式，式⑶为在一城市最多只能进行一次转运，式⑷为货物的运量不超过特定时间段内某种运输方式的运输能力，系非累计约束条件，式⑸为运输时间与中转时间之和不能大于限定的总时间。3.3实验数据求解

在求解的过程中，结合实验数据，需要确定实际的运输路程、公路单位运输费用、铁路运输时间等值。并且考虑到从上海发运到上海的商品车的距离短、在市内运输，因此视为短驳，在以下的数据求解中不涉及到。♦实际运输路程根据安吉物流提供的计算方法，选择在地图上选取经纬度的方法，通过与实际距离的换算，得到各个目的地的运输里程数。目的地里程数/km目的地里程数/km陕西1390四川1972甘肃2032重庆1773青海2263西藏4224宁夏2020湖北877新疆3930湖南1201北京1218河南945天津1092山东843河北1124江苏303.5内家古1695浙江177山西1364安徽471黑龙江2373江西749吉林2226福建789辽宁1842广东1475云南2361海南2064贵州2002广西1907♦公路单位运费针对模型中公路运输的单位运费随里程数的不同而发生的变化，通过以上的实际路程计算得到相应的单位运费。运输费率运输方式费率（元/车公里）公路不大于100公里2.0a不大于200公里1.7a不大于500公里1・5a不大于1000公里1.3a大于1000公里1.2a水路1.0a铁路1・1a单位运费目的地单位运费/元/车公里目的地单位运费/元/车公里陕西1.2四川1.2甘肃1.2重庆1.2青海1.2西藏1.2宁夏1.2湖北1.3新疆1.2湖南1.2北京1.2河南1.3

天津

河北

内蒙古

山西

黑龙江吉林

辽宁

云南

天津

河北

内蒙古

山西

黑龙江吉林

辽宁

云南

贵州1.21.21.21.2H21.21.21.2山东江苏浙江安徽江西福建广东海南广西1751771T51.31.31.21.21T23.4模型求解由i个节点k种运输方式组成的联运通路，运输方案选择的组合个数为’(—丨；。该模型属于混合整数规划问题，随着规模的扩大，不仅模型解的搜索空间急剧扩大，而且需要两两比较解的物流成本及运输时间，所以目标函数计算过程也比较复杂。根据模型的特点此问题属于NP-complete问题，采用搜索效率很高的遗传算法来进行求解。遗传算法是通过模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程形成的一种自适应全局优化概率搜索算法。在遗传算法中，问题的解被表示为染色体，每个染色体就是一个个体，每个个体被赋予一个适应度，代表此个体对环境的适应度，一定数量的个体组成了群体。在群体的进化过程中，通过选择、交叉和变异3种主要遗传操作，产生新的适应度值更大的群体。经过若干代遗传操作后，群体不断进化，最后收敛于问题的最优解。遗传算法的基本步骤如下：根据模型的特点，确定表示可行解的染色体编码方法，即确定出个体的基因型及遗传算法的搜索空间。确定个体适应度的量化评价方法，即确定出由目标函数值到个体适应度的转换规则。设计遗传算子，即确定出选择运算、交叉运算、变异运算等遗传算子的具体操作方法。确定遗传算法的有关运行参数，即确定出遗传算法的群体规模M、交叉概率Pc、变异概率Pm和终止进化代数T等参数。利用软件编程求解得到年度计划的分配方案，如下表:表一标识的是品牌一年度资源计划分配方案省份线路总量水路比例公路比例铁路比例河运运量海运运量公路运量铁路运量陕西206790%100%0%00206790甘肃73440%20%80%001468.85875.2青海230%10%90%002.320.7宁夏34240%0%100%0003424新疆107310%0%100%00010731北京233390%100%0%00233390天津95360%100%0%0095360河北308160%100%0%00308160内家古116640%100%0%00116640

山西

黑龙江吉林

■^宁云南

贵州

四川

重庆

西藏^北湖南

河南

山东上海江苏浙江安徽江西福建广东山西

黑龙江吉林

■^宁云南

贵州

四川

重庆

西藏^北湖南

河南

山东上海江苏浙江安徽江西福建广东海南广西97112241316223605824877111175716206652252635821621052985260904587272757111940135943226414438376~0%~Io%~0%~~0%~~0%~~61%~~0%~~0%~~0%~~0%~100%~0%~~0%~~0%~"0F"0F100%100%100%"0F100%"0%-100%■90%100%100%100%~29%"0F100%100%100%~T~100%100%100%100%100%~0%~~0%~~0%~"0F100%"0%-"0F~0%~~0%~~0%~^0%"0%-"0F"0F~0%~~0%~"0F"0%-"0F"0F~0%~~0%~~0%~^0%__0____0____0____0__006781.37__0____0____0____0__00__0____0____0____0__0000__0____0__2241.3__0__006781.37__0____0____0____0__

62105

0__0____0____0____0__13594

32264

14430__0____11__20171.7162236058248773223.93

__0__206652252635821298526090458727275711194000009700000057160000000000008376表二表示的是品牌二年度资源计划分配方案省份线路总量水路比例公路比例铁路比例河运运量海运运量公路运量铁路运量陕西314360%100%0%00314360甘肃00000青海00000宁夏00000新疆00000北京00000天津688160%100%0%00688160河北11740%100%0%0011740内家古00000山西00000黑龙江00000吉林00000辽宁2754990%10%0%024794.12754.90云南110090%60%50%006605.45504.5贵州00000四川289280%100%0%00289280重庆10251100%0%0%10251000

西藏

湖北湖南河南山东上海江苏浙江安徽江西福建

广东27911291022896555035697927703570302295922021125805571310%0%0%0%0%0%0%0%0%100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%0%0%0%0%0%0%0%0%0%0%0%0%0%279112910228965550356979277035703022959220211西藏

湖北湖南河南山东上海江苏浙江安徽江西福建

广东27911291022896555035697927703570302295922021125805571310%0%0%0%0%0%0%0%0%100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%0%0%0%0%0%0%0%0%0%0%0%0%0%2791129102289655503569792770357030229592202112580557131海南厂西表二表三表示的是品牌三年度资源计划分配方案省份线路总量水路比例公路比例铁路比例河运运量海运运量公路运量铁路运量陕西84510%100%0%0084510甘肃20570%100%0%0020570青海14130%100%0%0014130宁夏11740%100%0%0011740新疆34620%0%100%0003462北京94220%100%0%0094220天津42400%100%0%0042400河北88540%100%0%0088540内家古60230%100%0%0060230山西46480%100%0%0046480黑龙江46940%0%100%0004694吉林7660%100%0%007660辽宁48460%100%0%0048460云南53590%30%70%001607.73751.3贵州19810%0%100%0001981四川107470%0%100%00010747重庆3739100%0%0%3739000西藏00000湖北67800%100%0%0067800湖南55150%100%0%0055150河南72930%100%0%0072930山东175910%100%0%00175910上海170100%100%0%00170100江苏304460%100%0%00304460浙江286790%100%0%00286790安徽江西福建广东海南广西40476936113325343079~0%~100%100%100%0F100%"0%-"0%-"0F100%0%0%0%0%0%0000006936113325340404730794各运输公司运量的分配案例背景AJ物流本身并不直接拥有轿运车、滚装船等运输工具，而是通过控股或参股其他运输企业以及与部分运输企业结成联盟来整合运力。对业务资源的分配，采用按区域（线路）分配模式，并制定了针对运输公司的《业务分配及管理方案》具体来说，AJ物流事先将其全国的整车物流业务范围按照地区划分为若干区域,然后将某个区域（线路）的业务指派给一个或几个运输公司经营，在此基础上形成运输公司的业务配比方案。此外各个运输公司还可以在自己的区域与当地汽车生产商合作，寻求新的市场业务。存在的问题资源计划中的承运商运量计划就是依据运输公司业务配比方案，将总运量分解到各运输公司而形成的。业务配比方案使资源计划的手工制定相对容易，节省了编制计划的时间，也能减少运输公司之间的矛盾。但它的存在不利于运输集中效益的产生，也不利于公司对运力资源的掌握和整合。因此，打破运输公司的业务配比，找到一种更加有效的方案是公司一直考虑的问题。随着AJ物流业务规模的不断扩大，现有资源计划编制模式的工作难度也不断增加：4.2.1计划编制的工作量大客户的数量不断增长，目前仅业内大型整车厂就有5家，每家客户有3-5个发运地和多个目的地，有的客户还有不同的车型。4.2.2资源计划的不确定性大不确定性主要由两方面引起：订单波动和运力波动。为了保证客户满意度，计划编制时会根据客户销售计划安排充足运力。解决方案现在安吉物流公司提出整车的物流系统模式，由于市场、规模、服务理念的差异，不同的整车物流企业有其与自身相适应的不同运输业务分配模式。主要分为随机分配、按线路分配和客户自选三种。4.3.1随机分配模式业务内容单一、规模较小的物流公司，大多采用抽签（即随机分配）的模式进行具体的业务分配。利用随机抽签的业务分配模式在国内整车物流行业是普遍存在的，到现在国内还有某些汽车运输公司沿用了这一方式。该模式在整车物流业初期发展阶段的确发挥了非常重要的作用，它的优点是公平、易操作。但是这种业务分配模式的缺点也十分明显：不稳定，往往会引起组织内部的冲突，不利于管理。4.3.2线路或区域分配模式随着业务量的扩大和市场需求趋向于稳定，运输线路也变得相对比较固定。部分物流公司开始采用根据线路或区域进行业务分配的模式。具体做法是：每条线路（如上海到武汉）或每片区域（如河北省）固定分配给某家运输公司专营，但根据线路好坏（返程业务多的线路好，反之则差）定不同的运价。这种业务分配模式更为规范、稳定，具有随机分配模式所无法比拟的优点。但这容易造成各运输公司都极力争抢好线路，内部竞争激烈，物流公司无法做到“一碗水端平”。4.3.3客户自选分配模式客户挑选运输公司的模式在欧美发达国家较多采用，具有代表性的是德国大众运输公司。很多德国的第三方整车物流企业都是直接将运输公司的运输价格和运输能力告诉客户，由客户来选择合适的运输方。这是因为德国国土面积比较小，即使跨地区运输的复杂性也无法和我们国内的复杂性相比。这也是欧美众多汽车物流企业采用的一种业务分配模式。4．4运输资源的整合模式整车物流企业接受的运输任务大多数还是有一定弹性的，这就给物流企业带来调度管理的余地。因此，研究在有多个弹性任务的情况下，如何使两地间的运输任务所需车辆资源保持均衡，从而达到用最少的车辆完成所接受的任务、降低运输成本的目的。采用运输资源整合的模式，可以集合前三种模式的优点，最终达到最优的效果。通过运输资源的整合，采用基地化模式之后及可以确定的各个区域中的运输量，从而解决各运输公司运输量的分配问题。其整合效果主要表现在以下几点：（1）基地化模式发挥了运输公司的积极性基地化模式充分发挥了安吉物流、运输公司两个层次的积极性，减轻了安吉公司的管理负担。首先，基地化运作有利于运营的本地化，更深入地开拓当地市场，扩大了市场业务份额。其次，避免了组织内部竞争。以基地为中心承接返程业务，各家运输公司线路错开，不再是抢夺回上海的返程业务，减少了运输公司间的利益冲突，有利于运输公司之间的相互协调合作。再次，解决了提高运力的问题。（2）将压力传递到运输公司，确保了各基地业务的完成基地化运作给运输公司带来了很大的便利，也提高了安吉公司完成业务的效率。首先，稳定的运输线路和区域有利于司机熟悉和了解当地道路状况，寻找最方便快捷的运输路线，其次，基地化运作有利于提高运输质量，避免运输途中的意外状况发生。一个“在全国范围内，以区域物流基地为运输、仓储、管理、服务节点，一个调度平台、多个业务基地、多层次的、服务于多客户的物流配送网络”已初步建成。通过这一配送网络，我们通过对安吉物流可以通过对业务资源、运力资源的进行整合，降低运输成本，把中