交通运输组织学基于同城快递企业配送线路优化研究.doc

交通运输组织学课程设计 同城快递企业配送线路优化研究 课 程 设 计课程名称: 交通运输组织学 设计题目: 同城快递企业配送线路优化研究 学生姓名: 学 号: 班 级: 交运 班 院系名称: 交通运输工程学院 指导老师: 周骞、柳武生、盛玉奎、李琼星 2015 年 1 月交通运输组织学课 程 设 计课程名称: 交通运输组织学 设计题目: 同城快递企业配送线路优化研究 学生姓名: 王晖 学 号: 201130010121 班 级: 交运1101班 院系名称: 交通运输工程学院 指导老师: 周骞、柳武生、盛玉奎、李琼星 长沙理工大学课程设计任务书 交通运输工程 学院 交通运输 专业 2011 级 班课程名称 交通运输组织学 题 目 同城快递企业配送线路优化研究 学生姓名 王晖 学号 201130010121 同组设计者：无一、已知技术参数和设计要求1、已知技术参数与参考资料交通运输部客货运组织与管理相关标准与规范孟祥茹.运输组织学M .北京大学出版社，2014年李维斌.公路运输组织学 M .人民交通出版社，2008年崔书堂,朱艳茹.交通运输组织学M.东南大学出版社，2008年戴彤焱.运输组织学M.机械工业出版社，2008年2、设计要求本课程设计是针对学生学习和运用专业知识的综合考核和检查，使学生接受工程类基本训练的重要环节，是交通运输组织学专业课程学习的必修内容之一。本课程设计的特点是，内容所涉及的知识面较一般习题广，有较强的系统性和综合性，在运算、绘图、编写设计文本方面有较高的要求。本课程实际应针对交通运算组织学课程涉及的相关理论与方法，结合具体实践背景，解决实际问题。要求 所涉及方法、模型与理论知识与本课程相关； 有具体的实践背景； 课程实际要求完整、系统，从提出问题、解决问题与结论三个方面开展，思路清晰，条理清楚。主要内容：道路运输市场调查分析与预测；道路客运班次计划编制；客运站场交通组织设计；公交营运计划编制；货运线路优化；货运车辆优化调度设计；旅客或货物运输计划编制；运输站场规划；车船配载优化；多式联运组织；甩挂运输、集装箱运输等先进运输方式组织设计；危险物品及大件物品运输组织设计及其他与运输组织有关的设计等。二、课程设计应完成的任务课程设计应结合课程内容，独立解决运输组织实际问题，本设计应完成以下几个方面的任务：第一，阐述设计背景和内容以及本设计的思路，完成本设计的实际背景和相关实际数据分析等。第二，完成设计所需要的方法及理论的阐述。第三，结合上述理论与方法，应用于实际背景，解决实际应用问题。第四，对设计结论总结分析。三、工作计划本次课程设计安排时间为三周，2014年12月15日至2015年1月3日，具体工作计划如下：1、2014年12月15日16日，项目背景资料的收集、数据与整理；2、2014年12月17日20日，完成课程设计背景与基础资料的分析，完成课程设计大纲；3、2014年12月21日22日，进行相关理论与模型分析；4、2014年12月23日31日，进行具体运输组织方案设计、完成设计图表与文本。5、2015年1月1日2015年1月3日，完成修改工作。四、课程设计完成提交文档要求按照以下顺序装订成册：1、封面； 2、扉页； 3、任务书； 4、指导书； 5、目录；6、正文； 7、附录（表格或图纸）；8、成绩评定表指导老师： 同意按照任务书要求开展设计教研室意见：同意按照任务书要求开展设计教研室主任：时间：注：1、此任务书由指导老师填写。如果不够，可以加页；1、 此任务书最迟必须在课程设计开始前一周下达给学生；交通运输组织学课程设计指导书一、课程设计目的与要求1、课程设计目的课程设计是对学生学习和运用专业知识的综合考核和检查，是学生接受工程师基本训练的重要环节，是整个课程学习的重要组成部分。本课程设计的目的是：使学生掌握交通运输组织相关的理论与知识，并能理论联系实际，进行具体的运输组织案例分析设计，为毕业后从事相关工作提供理论与实践支持；同时，通过本课程设计，使学生掌握资料查找以及绘图、文本编辑等方法，为毕业设计（论文）顺利完成打下基础。2、课程设计要求要求学生根据课程涉及的相关内容与方法，结合实际背景，系统解决实际问题。从背景分析、提出问题、解决问题、主要结论等几个方面开展。要求课程设计具有系统性、完整性、与课程相关性并具有一定的深度。二、课程设计的依据与资料来源课程设计的依据：交通运输部客货运组织与管理相关标准与规范孟祥茹.运输组织学M .北京大学出版社，2014年李维斌.公路运输组织学 M .人民交通出版社，2008年崔书堂,朱艳茹.交通运输组织学M.东南大学出版社，2008年戴彤焱.运输组织学M.机械工业出版社，2008年资料来源：指导教师提供相关资料；实际调研收集资料；相关设计书籍；网络资料收集。三、课程设计学生应完成的内容根据交通运输组织学课程设计要求及线路优化设计内容，学生应按照以下几个方面内容开展设计：第一，设计背景和以及本设计的思路，完成本设计的实际背景和相关实际数据说明等。第二，完成设计所需要的方法及理论的阐述。第三，结合上述理论与方法，应用于实际背景，解决实际存在的问题。第四，对设计结论的总结分析。四、课程设计要求及其它1、时间安排：三周（2014年12月15日至2015年1月3日），实际操作中，可提前进行相关资料的收集与大纲的完成；2、要求独立完成，一人一题，每人提交1份打印的设计成果（A4）及电子文档；3、格式要求：按照要求的顺序依次装订成册，胶装封面，文档具体格式参考格式模板；4、纪律要求：集中在固定教室严格考勤，按时作息，一般不允许请假，如遇特殊情况，需要填写请假条报院领导批准，否则按照每天旷课8节处理。另请假或旷课时数累计达全部设计时间的1/3以上，该课程设计按照零分计。运输与物流工程系2014年12月目录第一章 概述11.1 课题研究的背景及意义11.2 国内外相关研究现状21.2.1国内研究现状21.2.2国外研究现状31.3 研究目的和意义3第2章 同城快递企业概述42.1 同城快递的概述42.1.1 快递的定义42.1.2 同城快递的定义42.1.3同城快递的特点42.1.4 同城快递业务的流程52.2 同城快递发展现状62.3 同城快递配送的影响因素8第三章 同城快递企业配送线路优化模型93.1 VRP问题的概述93.2 VSP规划法103.2.1 VSP规划法的基本模型113.2.2 模型求解步骤12第4章 快递业务量的预测和成本分析134.1同城快递业务量的预测134.1.1定性分析134.1.2定量分析144.2同城快递配送成本的分析154.3同城快递服务分区的分析154.3.1中心地理论154.3.2服务区域的指标体系16第5章邵阳市同城快递配送线路优化设计175.1MATLAB软件简介175.2业务量的预测185.3区域划分和预计人员分配235.4路线优化244.5配送线路优化结果分析265.5.1节约法应注意的事项265.5.2 节约法的优缺点及改进建议265.5.3 优化结果分析275.6 对邵阳市同城快递配送的几点建议27第6章 结论与展望28参 考 文 献29第一章 概述1.1 课题研究的背景及意义随着企业信息化的推进和电子商务的迅速崛起，快递在我国物流行业和社会经济发展中的地位越来越重要。快递企业的服务以快捷、及时为主要特征，配送的科学性与合理性是其生存和发展的关键，也是其应对竞争、开拓市场的基本途径。我国快递行业起步晚，存在诸多局限性，如：企业规模小，自动化程度低，处理速度慢，快件自动分拣技术落后；专业物流人才不足，对配送过程的效率和质量缺乏有效的控制；配送模式单一，配送时间和配送量没有科学依据，物流成本不断增加，服务质量提高缓慢。目前，学者对快递配送的定量研究严重滞后于快递的发展速度，能够真正帮助快递企业提供科学决策依据的方法比较少。因此，建立一个适合于一般快递企业配送过程的决策模型，量化配送成本、最佳配送量、最佳配送时间意义重大。快递业在我国经过三十年的发展，已经成为国民经济的重要组成部分，据统计，目前全国快递从业人员超过 100 万人，年营业额 500 多亿元。数据显示：2008 年中国电子商务带动的包裹量超过 5 亿件，占快递业全年业务量的1/3 左右。在金融危机背景下，网络购物迅速发展，为中国快递业带来了巨大商机。目前，国内已形成了国际快递、国内（异地）快递和同城快递三大市场板块。国内从事快递业务的经营者除了中国邮政、民航快递、中铁快运等少数大型国营快递公司外，还有众多的中小民营快递公司，另外，国际知名快递公司如 DHL、UPS、FedEx、TNT 等也纷纷登陆中国，国内快递市场竞争格局已经形成，并且日趋激烈。 我国快递企业主要存在以下问题：（1）机械化、自动化程度不高。多数企业的技术装备和设施落后，运输工具转载率、装卸设备荷载率及仓储设施空间利用率都不高。设备标准不统一，包装或书写格式不规范，快件自动分拣率低，处理速度缓慢。（2）信息化水平和网络覆盖率低。大部分快递企业尚未建立统一的信息管理系统，缺乏必要的公共信息平台，严重制约了运行效率和服务质量的提高。（3）经营理念和管理体制不适应市场发展的要求。大多沿袭传统的组织模式和管理体制，组织层级多，流程复杂繁琐。许多国内民营快递业目前还局限于点到点、户对户的单一快递模式，服务范围狭窄。（4）专业人才的缺乏。国内大多民营快递企业起点比较低，员工缺乏系统的专业培训，例如具有现代物流知识和信息管理、经营管理、客户管理及营销方面的专业人才严重缺乏。（5）配送模式缺乏科学性和经济性。随着业务量的增大，企业的配送成本、配送准确性、配送效率要求也越来越高。而国内快递企业在配送时间和配送量上基本依靠经验，没有科学合理的配送模式。 由此可见，中国快递行业面临了前所未有的竞争压力，并且处于刚刚起步阶段，规模小，技术、管理水平落后，根本无法与国外的大品牌企业竞争。近年来民营快递企业正在飞速发展，并且取得了一定的市场份额，如顺丰、申通、宅急送等。然而，面对更加激烈的竞争，国内快递企业想要有所斩获，必须在技术、管理模式上进行创新，逐步降低企业经营成本，提高企业运行效率，改善客户服务水平。而提高服务水平最重要的就是改进配送中心的配送策略，有效控制配送成本。因此，对快递企业配送模型的研究应该从定性走向定量，逐步规范化、标准化配送过程，建立科学合理的配送模式相关数据表明，在中国，由于旺盛的需求，快递业的发展速度已高于国民经济发展的平均速度。据统计，GDP每增长1%，快递市场规模将扩大3.13%。我国GDP与快递市场规模的扩大紧密联系2。基于网上购物的发展，衍生出了更多的围绕网上配送中小型货物的快递企业。2011年我国的网购人数就已达到2.12亿，网购规模已经达到8090亿元全年，快递业务量为36.5亿件全年。由此带来的快递业务将更不可估量。而且快递的业务也从BZB、BZC的模式发展成为CZC模式，给企业带来巨大的利润。例如淘宝网针对淘宝的CZC的业务模式，已经开始构建自己的快递企业。中国邮政集团的政企分开和国内市场的开放，相对公平的竞争环境也随之到来，快递业也必将迎来更蓬勃的发展。本文通过分析同城快递企业的现状及发展前景来研究同城快递企业的配送线路，目的是为了快递企业提供一套满意的配送方案，快递企业可以运用这套方案进行配送，实现低成本、高效率，为快递企业与国际接轨提供一些理性的思考和实际的操作方法。1.2 国内外相关研究现状无论在国内还是国外，专家学者对快递企业的管理层面的研究比较多，而对于同城快递企业配送线路的研究则较少。1.2.1国内研究现状随着我过快递市场的发展，许多专家学者也注意到了这个领域，正逐步对这个领域进行开发和研究。王成金认为物流企业的空间网络由内部和外部空间网络组成，内部空间网络包括物流企业城市网络和区域网络，他还以城市网络为研究对象，对空间区位讲行了分析。张哲辉指出，快件取送中心、集散中心和网路为快递网络的基本要素。刘海涛建立了快递企业城市网点布局优化的标准、原则、模式和流程等，并通过案例分析法和实习调研法案例分析法进行研究网点布局优化，其目的是寻求网点数量与层级空间布局的最佳形式。此文献分别冲定量和定性的去分析快递企业网点布局。李长江提出，我国物流企业的经营范围和目标，形成由点、线、面所组成的全国物流网络。根据流量和流向，在物流产生地和目的地及中转点设置网点，可以提高物流服务质量。郝聚民在文献中认为，物流企业的物流网络直接影响其物流空间的发展前景。1.2.2国外研究现状Pirkul与Jayaraman建立了一个配送策略模型，但这个模型仅从一个配送中心来限制用户的供应需求，应用范围比较狭窄，没有建立配送策略模型，具有一定的局限性。尽管国外对物流配送的定量研究成果颇多，但是涉及到快递企业配送定量研究相对较少，而快递企业在配送过程上更具复杂性，需要在理论上不断的创新。Karen 2001年在Design and operation of multimode一文中研究了包裹快递运输企业的物流系统设计方案和运作规划战略，这些企业具有多种运输方式并且能够提供多种服务水平，作者研究了长期战略决策问题和短期战略决策问题，建立了连续逼近模型和数值优化模型的组合模型，说明了这两种模型的互补性，提出了快递的运输网络和地面运输网络的整合方式，通过模式方法对运输网络路径问题进行了优化。物流配送车辆优化调度问题最早是由Dantzing和Ramser于1959年首次提出的。主要包括运输路线安排问题（VRP）。研究集中于如何使所使用的车辆数量最少或运输距离最短，没有涉及物流配送中的一个更为重要的方面，即最小配送费用。在算法方面，求解该类的问题优化方法主要有动态规划法、遗传算法等。可见，国外学者对于快递配送的研究很多事为了满足广大的市场需求，基本是在网络设计和优化层面上的，并且研究己经具有一定的深度。对本文的研究也有很大的帮助。1.3 研究目的和意义本研究的主要目的是:根据同城快递企业配送车辆的数量，车辆运输次数，服务范围，配送线路等因素来进行建模，首先对需求量进行预测，其次考虑人员，车辆行驶的固定成本和其他变动成本来计算出最小成本。从而提高企业的经济效益。配送是一种物流活动，它是社会生产力发展到一定阶段对物流提出的客观要求。连锁经营企业是一种联购分销的企业形式，其经营的好坏取决于物流配送，而物流配送的关键又在于车辆的合理化调度。快递是贸易的先行官、价值的转换器、经济的加速器数。据显示，2008 年中国快递全行业收入达到 408 亿元。民营快递企业则在近年物流快递行业迅速发展形势下建立起来，但他们没有得天独厚的资源优势，没有国家政策的支持，基本上都是从无到有、小本经营。这样的特点促使其依靠有限的资金和资源来进行网络建设，通过网络布局达到节约资源、优化市场、改善经营、提高业务量的目标。第2章 同城快递企业概述2.1 同城快递的概述2.1.1 快递的定义快递是指专门从事配送业务的第三方物流企业以最快、最便捷、最可靠和最周到的服务方式对一些文件、小包裹、代收款、杂志、鲜花和礼品等小件物品按用户要求进行快速上门取货并按时准确上门送货的配送活动。2.1.2 同城快递的定义同城快递是指快递企业为处在同一城市不同辖区的发件人和收件人所进行的快件收发活动。所提出的同城快递概念以中心城市所辖各市县为范围，在此范围内的邮件称为同城快递邮件。2.1.3同城快递的特点同城快递除了具备一般快递业务的特点外，还有自己的特殊性，其特点如下：（1）所服务的顾客在同一个城市同城快递的始端客户是某城市有快递需求的顾客，而终端客户是始端客户所指定的快件接收者，同城快递所服务的始末两端客户处在同一个城市的相同区域或是在同一个城市的不同区域内。这一点有别于一般快递。（2）服务要求高、服务灵活性强同城快递可以配合大中型快递公司解决区域服务覆盖不到位问题，故同城快递的服务要求较之其他快递要高得多，主要有：快捷性、安全性、灵活性、低成本。一般从接到快递需求电话到上门取货要求用一个小时左右，从取到快件到送达收件人手中要求在 2 小时以内；由于服务的始末两端客户在同一个城市且所用交通工具便捷，故同城快递具有可靠性、灵活性和低成本特点。（3）技术要求较低、行业门槛低同城快递业务是高度劳动密集型业务，从事同城快递不需要发达的交通工具、尖端的信息监控技术、复杂的网络运营模式和前沿的管理技术，而是需要一套能充分调动业务员积极性的管理体制和分配机制。（4）所递送的快件资费标准简单同城快递的快件多是一些文件、杂志、鲜花、礼品、信函和代收款等小件物品，完成同一城市速递业务的交通工具只需带货箱的电动车或摩托车。由于快件种类少、重量轻、交通工具单一以及业务范围在同一城市，故资费标准制定简单。（5）对快件的重量和体积有限制同城快递对快件有最大重量和最大体积的限制。一般规定每件包裹最大重量不得大于 30KG。每件包裹最大长度不得大于 1.2 米。计费重量以包裹实际重量（毛重）和体积重量相比，取二者较大者。当体积重量大于实际重量时，包裹的运费标准按照其体积重量予以收取。体积重量是根据国际航空运输协会（IATA）的体积标准而确定的，具体计算公式为：长宽高6000=体积重量。2.1.4 同城快递业务的流程快递服务的基本流程包为收寄、运输、分拣、投递和签收5个环节。快递业务的基本流程如图：2.2 同城快递发展现状同城快递是近几年我国快递行业中增长最快的业务。以中国邮政速递服务公司为例，2004 年该公司国内同城业务量达到 4091.1 万件，比上年增长了 23.3，而同期该公司国内异地业务和国际业务量分别增长了 12.6和 14.6。目前，同城快递市场份额的 75以上由民营快递企业所占有。近年来随着进入该行业的民营快递企业增加，同城快递竞争日趋激烈，价格迅速下降，近两年价格降幅达到了 40。竞争的结果刺激了市场需求扩大，导致快递公司业务量成倍增长，但市场集中程度并未提高3。目前，我国同城快递的发展存在一些瓶颈问题，主要表现在以下几个方面：（1）经营管理不完善目前，我国大部分开展同城快递业务的快递公司在经营管理方面存在着一些缺陷。一方面，因为管理者对同城快递市场缺乏调研及细致分析，对客户群定位不准确，所以对市场空间做出了错误的估计，从而影响了同城快递发展策略的正确制定。另一方面，由于公司缺乏专职的业务营销团队，导致业务谈判成功率低；由于员工工作作风散漫，导致取件、送件效率低。第三个缺陷是，速递快件跟踪反馈体系有待改善。因为同城快递业务所服务的快件始末端客户的时限性强、要求到达率高，因此完善的业务反馈服务体系会让两端客户信赖同城快递业务，并能获得业务的稳步持续发展。（2）业务营销专业化程度低任何一个快递企业要想获得持续发展就得有大量业务，随着专业化经营的推进，专业化业务营销将是同城快递公司获得业务的一种模式。但目前一些同城快递公司在业务营销方面不够专业。主要表现在：首先，业务营销人员没有形成一套业务营销理念。很多同城快递公司的业务营销人员缺乏市场营销的理论知识、缺乏对整个市场的调研，盲目开拓业务，造成签单失败率及毁单率大于签单成功率。其次，业务营销人员仍旧采用关系营销模式。关系营销模式是一种传统的营销模式，用这种模式开发的客户因被动接受业务而使客户关系经常被业务开展中遇到的困难所破坏。而开展同城快递业务就得使用方案营销模式，因为这种模式可以让始末端客户充分了解本公司的同城快递业务流程，这样才能发挥始端客户的主动性和能动性，促进业务关系的持久发展。最后，业务营销人员经常忽视对末端客户的关系维护工作。大部分业务营销人员只注重始端客户却忽视了对末端客户的重视。当末端客户充分认可某同城快递公司的服务时，那么该公司与始端客户的业务将会持续、健康地发展下去，反之，会最终造成业务萎缩或停办。（3）服务不周全同城快递的服务对象是始末两端客户。一方面，大多数同城快递公司跟始端客户的交流随着快件送到末端客户手中而告终，这样会导致公司与始端客户的合作关系渐渐淡化。另一方面，对于末端客户，有些快递公司因为配送网络设置不当、投递工具落后或员工工作效率差而导致投递快件的时限达不到公司的承诺。不管是对始端客户还是末端客户，如果服务不周就会破坏业务关系，造成公司业务量下降及公司信誉降低。（4）配送中心选址不当，配送网络不完善大多数从事同城快递业务的快递公司为了节省投资成本或者是因为缺乏专业的物流人才，在配送中心选址方面做的过于草率。在选址时，它们只是在该城市的行政地图上以一定的半径将该城市进行覆盖区域平均划分，然后再派市场调研人员到已经圈点好的几大区域寻找房租最便宜的门头房，最后再对选好的门头房进行装修布置，形成一个配送网点。在选址过程中，它们缺乏理论依据，没有以业务开展为中心进行实际调查后再选址，而只是考虑了节省资金。这就导致了虽然公司在城市的每个行政区选好了配送中心，并为所有配送中心配备了设施，但在实际运行中因为配送中心选址不当，造成客户对该公司的存在一无所知以及公司取送件速度慢等问题。由此可见，近几年虽然我国同城快递业务发展迅速，但随着进入该行业的快递公司增多，造成了快递公司竞争激烈、市场集中程度低、配送中心选址不当、企业同城快递业务出现瓶颈等现象。我国同城快递的发展还需进一步完善。2.3 同城快递配送的影响因素同城快递的竞争优势在于成本优势和本地资源的灵活调配优势。一方面，EMS的同城件要 20 元，且不提供上门收取的服务，而同城快递公司的同城件只需10-15 元，且取件和送件及时，有很大的成本和服务优势，深受时间观念强的客户欢迎。另一方面，由于同城快递公司专注同城的快递业务，故运转非常灵活，效率很高，取件、送件速度比一般快递要快。在竞争如此激烈的中国快递市场，快递公司要想立足就得寻找新的业务领域。由于同城快递具有以上所提到的优点，因此成为快递公司拓展业务的首选。但要开展同城快递业务，需要考虑以下因素：（1）车辆数量若配送车辆太少，就会增加运输费用及因取送件不及时造成的响应延迟费用，并因取送货时间达不到公司给客户的承诺时间而影响公司信誉，导致客户减少、业务量下降。若配送车辆太多，会增加同城快递的基础设施费用和运营费用。（2）车辆配送次数同城快递配送次数的多少也直接影响快递企业的经济效益，车辆的配送次数要根据每日配送快件的数量，配送的线路，以及目的地的分散程度来定。 （3）配送的线路同城快递配送是短距离、较小规模、频率较高的一种运输形式，一般以汽车作为运输工具。配送线路的选择一般以城市主干道为主，并要连接每次配送的目的地，以最小的路径，最快的速度到达。（4）服务的范围同城快递的服务范围是一个城市，正是由于在概念的服务范围上定义过窄，使很多边远地区在发展同城快递业务中停步不前，例如在一些偏僻山区、县城，整个县城不过几平方公里的面积，所以人们则不需要此服务。因此服务范围定义过窄对于山区市县发展同城快递业务是一种束缚。把服务范围定义拓宽对同城快递的发展无疑是较好的。虽然同城服务范围较小，但是由于配送点的杂、小等特点，同城快递的分区应该纳入到研究中来。配送的效率直接影响效益，而车辆调度是否合理直接影响到运输里程和运输成本。针对上述影响同城快递的因素，本文根据现代物流配送优化的方法与思想，对邵阳市市快递现状的配送路线进行了优化。第三章 同城快递企业配送线路优化模型3.1 VRP问题的概述配送中心为了提高服务水平，降低配送成本，在同行业的市场竞争中占据优势，就要更周密地做好配送路线的规划。配送中心最佳配送路线的规划方法，大部分企业使用的是车辆调度程序规划法。最佳的配送路线应是车辆高效率运行而且所需车辆最少、距离最短、所需时间最少、配送成本最低。VRP问题由Dantzig和Ramser于1959年首次提出，该问题一经提出，立即引起运筹学、图论与网络分析、物流科学、计算机应用等学科专家与运输问题制订和管理者的极大重视，成为运筹学和优化科学研究的前沿和热点问题。众多科学家对VRP问题进行了大量的理论研究和实验设计，他们的不懈努力促进了该问题的巨大发展。目前，该问题已经不再局限于原来的汽车运输问题，在水路和航空运输、工业管理、电网建设、通讯工程以及计算机应用等领域也有相当的应用。VRP（Vehicle Routing Problem）,既车辆路线安排问题，是指对物流配送的车辆进行优化调度。该问题一般可以描述如下：对一系列装货点或（和）卸货点，组织适当合理的行车路线，使车辆有序地通过它们，在满足一定的约束条件（如货物需求量、发送量，交发货时间，车辆容量、数目限制，车辆行驶里程、时间限制等）下，达到一定的目标（如最短路程、最小费用、最短时间、最少车辆等）9。车辆调度程序规划法，目前最成熟的是VSP规划法，下面就该规划法的基本思路和求解方法进行阐述。3.2 VSP规划法车辆调度程序（VSP-vehicle scheduler program）规划法，也叫节省里程法，节约法。最佳配送线路是车辆高效率运行，用车少，距离最短，时间最少，配送成本最低，并且满足所有顾客要求，各配送线路的货物量不得超过车辆的限载量11。在VRP中，最常见的约束条件有：(1)容量约束：任意车辆路径的总重量不能超过该车辆的能力负荷。引出带容量约束的车辆路径问题(2)优先约束：引出优先约束车辆路径问题(3)车型约束：引出多车型车辆路径问题(4)时间窗约束：包括硬时间窗和软时间窗约束，引出带时间窗的车辆路径问题 (5)相容性约束：引出相容性约束车辆路径问题 (6)随机需求：引出随机需求车辆路径问题 (7)开路：引出开路车辆路径问题 (8)多运输中心：引出多运输中心的车辆路径问题 (9)回程运输：引出带回程运输的车辆路径问题 (10)最后时间期限：引出带最后时间期限的车辆路径问题 (11)车速随时间变化：引出车速随时间变化的车辆路径问题3.2.1 VSP规划法的基本模型VSP规划法的基本思想如下图所示，P为配送中心所在地，A和B为客户所在地，相互之间道路距离分别为a,b,c。最简单的配送方法是利用两辆车分别为A、B客户配送，车辆运行距离为2a+2b;也可以采用一辆车巡回配送，运行距离为a+b+c,可以节约车辆运行距离为(2a+2b)-(a+b+c)=a+b-c0,也称为节约里程。ACBabcACBabc图1 模型理解图根据节约法的基本思路，我们可以建立数学模型如下：配送中心：P0；可用车辆集合是q,k=1,2,，m，q为载重量。配送点gi，i=1，2，n，gi为配送点i的货运量，如果可以混装，则有Max g i q；配送点i到配送点j的最短距离记为d i ,j；定义01变量如下：Yk,i=1，表示I的配送点由车辆k完成，否则记为Yk,i=0；Xi j k=1，表示车辆k从i行驶到点j，否则记为Xi j k=0 Min Z=C y X y k （31）其中： g i y kq k （32） y k i =1 i=1，2，n （33） y k i =1 or 0 i=0，1，n X i j k= y k j j=0，1，n （34） X i j k= y k i i=0，1，n （35） X i j k=1 or 0 i，j=0，1，n 公式中C i , j表示从点i到点j的运输成本，含义可以是距离、费用、时间等，示情况而定。该问题的求解思想是在保证一条线路上各用户的货运量 不大于车辆的载重的前提下，连接点对。公式中C i , j表示从点i到点j的运输成本，含义可以是距离、费用、时间等，示情况而定。该问题的求解思想是在保证一条线路上各用户的货运量不大于车辆的载重的前提下，连接点对。首先，把各个点单独与配送中心相连，构建仅含一个点的初始路线，得到费用Z=Co ,i+Ci, o，然后计算如果连接点i和j 到同一线路上得到的节约值：S(i , j) =Co i+Ci o+Co j+Cj o-（Co i+ Cj o+Ci j）= Ci o+Co j-Ci j or S(i , j) = Cj o+ Co i-Cj iS(i , j) 越大，说明把点i和j连接在一起时，节约的费用越多；如果S(i , j) 为负值，表示连接后费用增加，此时就不应该把点i和点j连接到同一条线路上来。3.2.2 模型求解步骤基于节约里程法的基本思路，在配送网络中尽量使运输车辆多载，尽量节约总配送时间和总配送里程。具体步骤如下：（1）计算各配送点间最短路径，一般可以通过Dijkstra算法得到。（2）进行节约里程的计算。即两个配送点之间的里程节约里程为这两个配送点分别到配送中心的最短路径之和减去两个配送点之间的距离。（3）对节约里程进行排序。一般按照节约里程大小的降序排列，得出排序表。（4）形成初始解。在满足车辆限载、客户需求量大小、时间限制等所有条件下，根据第一步所得的最短路径对配送点进行一对一直达式配送，得到所需车辆和行程。（5）进行回路的合并，得出方案优化。从节约里程排序表找出产生该节约里程的两个配送点i、j，再判断连接i、j的回路是否存在合并的可能性。如果一个回路以（p，i）开始，一个回路以（j，p）结束，且满足需求量和车载量等约束条件，则该回路可以合并，并进行下面的合并操作：删除两个回路中的部分路径（i，p）和(p，j)，然后引入新的连接（i，j），得到新的回路（p，i，j，p），。重复此过程，直至没有可以合并的回路，从而得出优化方案。（6）确定最优方案。重复上一步，并对得出的优化方案进行比较，得出最终优化方案。第4章 快递业务量的预测和成本分析4.1同城快递业务量的预测同城快递企业配送主要取决于车辆数目，配送次数，线路的选择，服务范围等因素决定，应该本着供需平衡的原则，使经济效益达到最大化。4.1.1定性分析从一般意义来讲，同城快递是派生需求，主要是由于同城企业贸易往来中对物资及相关的商业单证的迫切需要而产生。因此，对快递需求市场的预测涉及到诸多外部和内部相关因素。同城快递的发展主要取决于城市经济形势和地方经济政策。从当前国内经济社会运行的状况来看，保持了良好态势。经济持续快速增长，外资引进的规模不断扩大，都对同城快递业的发展起到积极作用，一些政策和措施也对快递业产生影响，下面就影响快递业发展的因素具体分析如下:（1）城市经济增长和区域结构调整目前国内经济运行总体状况良好，今后十年中，中国经济增长仍将保持较快增长态势，使经济实力进一步增强。在十六大报告中，中央提出了全面建设小康社会的战略目标，明确国内生产总值到2020年力争比2000年翻两番，年平均增长速度达到7.2%。从而给包括快递业在内的整个流通领域快速发展的宏观背景。而且，从以往快递与国民经济弹性来看，快递量的增长高于经济的增长。因此，随着经济的增长，同城快递业将取得更大的发展4。（2）电子商务发展电子商务使企业与企业、企业与终端消费者之间可以通过互联网实现交易。近几年，在我国互联网用户数正以几何级数增加，随着信用制度的建立和完善，网上购物需求也将会不断地增加，快递配送作为商家和消费者之间的桥梁纽带是其中不可或缺的环节。（3）观念的改变信息时代的到来改变人们的生活方式，加快了生活节奏，时间越来越成为稀有资源，如何提高单位时间效率成为企业、个人关注的焦点，快捷、安全的快递服务满足了人们的时尚需求，而这种旺盛的需求刺激了快递业的发展。4.1.2定量分析定二次曲线法是研究时间序列观察值数据随时间变动呈现一种由高到低再到高（或由低到高再到低）的趋势变化的曲线外推预测方法，由于时间序列观察值得散点图呈现抛物线形状。因此也称二次抛物线预测模型。假设曲线趋势外推预测模型为： (3.2.1)式中：第t期某变量的预测值（因变量）：是时间变量（自变量），t=1,2,3.n（1）当时，即为线性趋势外推预测法的模型（2）当时，即为二次曲线外推预测法的模型二次曲线法的计算：用最小二乘法确定待定参数，参数的确定为设表示第t期的时间序列观察值：是第t期的预测值；是第t期的离差；Q是离差平方和。由二次曲线外推预测法的模型，有 (3.2.2)与拟合直线外推法相同的原理，对（3.2.2）求,并分别令其等于0，则可得关于,的方程组 （3.2.3）由于表示时间序列的编号，如同拟合直线方程一样，当时间序列观察期的项数为奇数时，令其中间项的编号为0，则式（3.2.3）可简化为： (3.2.4)解上面的方程组可得 (3.2.5)4.2同城快递配送成本的分析作业成本法，也称为作业成本会计或作业成本核算制度。它是以成本动因理论为基础，通过对作业)进行动态追踪，反映、计量作业和成本对象的成本，评价作业业绩和资源利用情况的方法。配送的流程为：拣选，备车，备装，送货，到达。这其中未包含配送业务的全部作业流程，例如订单处理，利用车辆调度计算机系统决策分析等都未考虑，因为车辆调度决策不会影响这些作业的成本。下面案例对成本详细说明。4.3同城快递服务分区的分析4.3.1中心地理论中心地理论是研究城市空间组织和布局时，探索最优化城镇体系的一种城市区位理论。即假定某个区域的人口分布是均匀的，那幺为满足中心性需要，就会形成中心地商业区位的六边形网络。中心地提供的每一种货物和服务都有其可变的服务范围。范围的上限是消费者愿意去一个中心地得到货物或服务的最远距离，超过这一距离他便可能去另一个较近的中心地。以最远距离r为半径，可得到一个圆形的互补区域，它表示中心地的最大腹地。服务范围的下限是保持一项中心地职能经营所必需的腹地的最短距离。以为半径，也可得到一个圆形的互补区域，它表示维持某一级中心地存在所必需的最小腹地。不同的行业类别形成了不同区位的中心地，一方面快递企业配送围绕着城市相应的中心地进行，可以使快递企业保证大量而稳定的市场，产生规模经济，保证企业的稳定收益；另一方面快递企业在相关空间中心地进行密集配送，可使得商业企业、银行机构、学校等第三方物流的主体获得优质、快速服务，节省客户等待时间，大大节约交易成本，同时还可以提高区域内的知名度和影响力，更好的防止竞争对手的竞争。4.3.2服务区域的指标体系快递企业在发展过程中都将制定各个时期内的发展战略，而为了不断提高市场占有率，服务部区域的扩展必将是快递企业发展战略的重中之重。为了确定新增服务区域的可行性和合理性，我们设置了一套指标体系对待考察的地区进行测评，这套指标体系从经济、客户需求、市场容量、政策环境四个方面对地区进行分析，能够全面反映当地的快递需求及市场环境，可为企业决策提供参考依据5。（1）经济指标经济指标是指反映一定社会经济现象数量方面的名称及其数值。经济现象的名称用经济范畴表述，经济范畴的数量方面则通过数值来反映6。经济指标是经济研究、分析、计划和统计以及各种经济工作所通用的工具。通过经济指标的分析，可了解所在区域社会经济的过去发展状况、现有实际情况和即将产生的经济活动成果。（2）客户需求指标客户需求指标旨在广泛和深入的了解客户的实际需求，从而帮助企业做出正确的决策。不管是经济低迷还是高涨，企业的生存发展都应该始终以客户需求为导向，也只有以客户的需求为导向不断完善业务的发展方向，才能赢取更多消费者的青睐、提高客户满意度。企业产品的定位就始于客户需求，市场竞争成功与否的判定标准并不是竞争对手或者竞争产品的淘汰或失败，而是彼此在满足客户需求程度上的竞争。（3）市场容量指标市场容量是指在不考虑产品价格或供应商的前提下，市场在一定时期内能够吸纳某种产品或劳务的单位数目7。市场容量是由使用价值需求总量和可支配货币总量两大因素构成的。市场容量的概念比“购买力”更具科学性，以往经济学仅用国民生活收入来计算“购买力”水平，实际上，没有计算出实际生活水平质量的差别，也就不能准确知道使用价值的需求层次与可支配货币之间的相互关系。市场容量是经济发展的客观原动力，企业效率则是经济发展的主观原动力。若有市场容量，可以自然拉动企业投资和经济发展;没有市场容量，仅仅依靠企业效率来推动经济增量，就蕴藏着经济失调的巨大风险，其发展质量不高。测定市场容量是企业市场营销管理的基础工作，在企业的营销分析中具有十分重要的意义。测定市场容量就是指运用科学的方法，对影响市场需求变化的各种因素进行系统的调查和研究，探索市场需求的规律以及发展趋势，对市场的需求量做出估计的过程。其目的在于为企业决策提供有用的信息。市场容量的测定是调查研究、综合分析和计算推断的过程。扩大市场容量基本思路有:一方面根据最广大消费群体物质文化需求的不断增长(即使用价值水准的提升)及时增加他们的可支配货币收入8。另一方面是科技创新。科技创新产品可以因商品使用价值水平显著提高而吸引消费，科技创新产品因最终成本很低也可以最终降低可支配货币的消费支出，从而达到市场容量扩容的目的。第5章邵阳市同城快递配送线路优化设计假设位于邵阳城市内的A同城快递公司，根据快递业务量进行分片送快递业务。据了解，该同城快递公司快递业务一般可大体分为4个区域：Q区，软件园区；S区，大学区；R区，居民区；T区，商业区。由于每个月份的业务量不同，为了避免有闲置人员或者人手不够的情况，根据2009-2011年1-3月份的快递货物的件数做出2014年1-3月份的预测，这样能够尽早着手，提前对人员进行分配，雇佣和调度。本文通过用MATLAB软件先对业务量进行预测，再用聚类分析法对区域进行聚类和重新的划分。最后，以某一个区域为例，具体对货物的配送路线进行优化，能够使配送人员节省时间，为公司节省行车费用。更好的增加公司的收益13。5.1MATLAB软件简介采用MATLAB软件进行求解。MATLAB是由美国Mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵运算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，在各个科学领域均得到广泛的应用。5.2业务量的预测表5.1 邵阳市的2004-2011年每年货物量表年份20042005200620072008200920102011货物量55626878709676779091110341256714049通过拟合算法，邵阳市的2010-2014年业务量变化如图5.1所示。图5.1 邵阳市业务量发展趋势图表从图5.1中可以看出邵阳