（管理科学与工程专业论文）区域物流信息平台车货匹配系统模型研究.pdf

摘要 经济的发展加速了社会分工，企业面对激烈的市场竞争，被迫把主要精力投 入到核心业务当中，通过外包或者契约关系从企业之外来获的必要的服务。运输 萨是在这过程中逐渐从企业脱离，在发展过程中形成了完整的第三方物流市场， 并且在社会经济中发挥着越来越明显的纽带作用。失去了运输能力的企业，需要 从物流市场寻觅合适的合作伙伴。 完整的第三方物流市场存在大量的物流企业，生产企业和物流企业之间由于 业务关系必定会交织为一个复杂关系网。原本简单的运输变得复杂了，生产企业 既可以把一项任务交给一家物流公司，也可以交给多家公司；而相对物流企业， 同一运输工具既可以专门为一家企业服务，又可以同时服务多家。新环境下企业 不仅要考虑彼此间横向的联系，还需要关注在时间纵向上的相互影响。相应的在 解决运输过程中相关问题的时候就需要考虑到这种变化，传统的很多方法都是建 立在传统的运输环境之下，因此面对新问题，必须要有新的方法来解决。 本文针对运输环境的新变化，有鉴于信息技术的发展，提出在物流信息平台 上，对整个区域的运输过程进行统一规划。另外将优化的关注焦点从单个企业小 范围扩大到整个区域，努力实现一种区域内的帕累托最优，在一个更高的层次上 实现区域内运输成本最低。就优化目标而言，放弃了传统方法直接计算企业运输 成本，而追求提高车辆的有效运输，来间接降低企业的运输成本。 关键词：区域物流，信息平台，运输，车货匹配 a b s t r a c t t h ed e v e l o p i n go fe c o n o m ys p e e d su pt h ed i v i s i o no fl a b o ri ns o c i e t y f a c e dt h e f i e r yc o m p e t i t i o n ，e n t e r p r i s e sh a v et of o c u st h e i re n e r g yo nt h e i rc o r eb u s i n e s su n i t s ， a n dt u r nt oo u t s i d ef o rs o m en e c e s s a r ys e r v i c e s i nt h i sp r o c e s st r a n s p o r t a t i o n g r a d u a l l yd e p a r t sf r o mm a n u f a c t u r e ，a n df o r mac o m p l e t et h i r d p a r t yl o g i s t i cm a r k e t ， p l a y i n gam o r ea n dm o r ei m p o r t a n tr o l ei ne c o n o m y t h ee n t e r p r i s e sw h i c hh a v en o w l o s ts h i p i o gc a p a b i l i t yn e e ds e a r c hf o rt h e i rp a r t n e ri nl o g i s t i cm a r k e t t h e r ea r ep l e n t yo fl o g i s t i cc o m p a n i e si nap e r f e c tt h i r d - p a r t yl o g i s t i cm a r k e t t h e yi n t e r a c tw i t hm a n u f a c t u r e sf r e q u e n t l yt ow e a v eni n t e r t w i n e dr e l a t i o nn e t t r a n s p o r t a t i o np r o c e s sw h i c ho r i g i n a l l yi sv e r ys i m p l eb e c o m e sc o l e i p l e x u n d e r t h i ss i t u a t i o n ，am a n u f a c t u r em a yl e a v et h e i rc a r g o st oo n l yo n el o g i s t i c sc o m p a n y , a l s om a yl e a v et om o r et h a no n e c o m p a n i e s c o r r e s p o n d i n g l yal o g i s t i cc o m p a n yc a n a c c e p to n l yo n et a s k a tat i m e , o rm o r et h a no n es i m u l t a n e o u s l yb e s i d e st h i s h o r i z o n t a l l yc o n t a c tt h e r ei sav e r t i c a lr e l a t i o n ，a n de n t e r p r i s e sm u s tc o n s i d e ra s c h e m e si n f l u e n c eo nt h ef u t u r es c h a n l e ss e f i o u s l 弘m n a yt r a d i t i o n a lo p t i m i z a t i o n s f a i lt og i v ee n o u g hc o n s i d e r a t i o no nt h e i sc h a n g e s i nv i e ww i t ht h en e wt r e n d si nt t a n s p o r t a t i o na n dt h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o n t e c h n o l o g yt h i s t h e s i sb r i n g s u pan e wm e t h o dt oa r r a n g es h i p p i n go nl o g i s t i c i n f o r m a t i o np l a t f o r m ，w h i c hw i l ln 0l o n g e rt r e a te a c hs h i pt a s ki n d i v i d u a l l yb u tr e g a r d t h e me a c ha sag e n eo ft h er e g i o n a ll o g i s t i cs y s t e m ，h o p i n gt oa c h i e v ep a r e t o o p t i m u m a sf a r a st h eo p t i m u mo b j e c ti sc o n c e r n e d ，w ea ol o n g e rf o c u so n i n d i v i d u a lc o s tr e d u c t i o n ，b u tt h r o u 业a c h i e v i n gah i g hl e v e le f f e c t i v es h i p p i n gt o r e d u c et r a n s p o r tc o s ti n d i r e c t l y k e yw o r d s ：r e g i o n a ll o g i s t i c s ，i n f o r m a t i o np l a t f o r m ，s h i p p i n g ，m a t c h i n gb e t w c e nv i h i c l e sa n d c 越g o s ， n 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：耘 似 年朔司日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名： 嬲 学位论文作者签名： 解密时间：年月 日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下 内部5 年( 最长5 年，可少于5 年) 秘t , a 1 0 年( 最长1 0 年，可少于1 0 年) 机密2 0 年( 最长2 0 年，可少予2 0 年) 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含 任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉 及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本学 位论文原刨性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：槊立耳 伽 年 月切日 绪论 一、研究背景 2 0 0 3 年9 月1 2 月，中国物流信息中心在全国范围内进行了一次关于物流 信息化的问卷调查。最后报告指出，目前广大的中小企业还没有实力单独的应用 一套信息系统来辅助自己的物流管理，因此他们对公共物流信息平台建设的呼声 很高，希望建立公共企业信息网络，构建全国物流信息平台，选择投资小、易操 作且具有实效性的软件。 物流现代化的核心就是物流的信息化，而物流决策的信息自动化又是物流信 息化中最为困难的最具有价值的成分。物流信息化到今天已经历了大约2 0 多年 的时间，在这段时间内，物流信息化在多个层面都有巨大进步。在信息采集方面， 条形码的广泛应用简化了信息的收集过程，提高采集效率的同时也降低了错误发 生的概率；通讯技术和定位技术的突飞猛进使得企业可以在更大范围内对物流工 具和物流作业进行监督与控制；各种管理软件的广泛应用，如订单管理，仓库管 理，财务管理等，规范了企业的行为，缩短了企业的响应时间；各种新的管理技 术，如j i t ( j u s ti nt i m e ) 生产，精宜生产等改善了传统的管理流程，提高了 企业的应变能力；新的管理思想如战略联盟管理，供应链管理，客户管理等延伸 了企业的管理半径，企业的行为更深刻的融入社会行为当中。 企业在不断的加深社会性的过程中，传统的某些管理技术必须调整以适应新 的环境。就物流而言，运输等职能逐渐从企业脱离出来，第三方物流企业大量出 现。这一方面是由于激烈的市场竞争追使企业必须把主要精力投入到核心业务上 去，另一方面是由于信息技术的采用确保了企业有能力管理大量豹外包作业。但 是就我国f 1 前的物流市场而言，第三方市场尚未完善，市场上的物流企业参差不 齐，规模和能力差异巨大，信息化水平总体不高，另外目前的许多物流企业是脱 胎于传统的企业运输部门，大量的企业是中小型，企业之间缺乏互补，更多是低 级功能重复。另一方面物流需求又表现为形式多样，在双方的选择上存在着一定 的恶性竞争，这大大降低了社会整体效益的提高，造成社会资源的浪费。信息化 在一定程度上提高了企业的效率，但是信息化是一个高投入高产出的过程，广大 的中小企k 难以支付。公共物流信息平台将社会的物流供给和物流需求纳入个 统一体中，是一个低投入，高产出的过程。本文将通过对扬流现状的考察，提出 一个公共物流信息平台上实现车辆，货物和运输路径的优化匹配过程。 二、研究目的 本文是应用性研究，针对目前社会经济中存在的生产企业要求高效物流与我 国物流整体水平低下的矛盾，寻求一种有效的方法，来解决或缓和这种矛盾。因 此我们的研究将更加麴注重实际，对理论方法的应魇，都以实际问题为导向，新 过程的提出也以解决问题，提高效率为目的，而非追求理论上的最佳。 我们在对新环境下求车求货问题的探讨中，将提出解决问题的新思路，并且 将在分析的基础上，给出一套提高车货匹配效果的优化流程，并且给出在信息平 台上自动实现这一优化过程的数据结构和计算机处理过程。 三、研究内容和结构 本文要考察在社会分工离度细化，企业间竞争加剧，第三方物瀛市场形成， 社会联系加强的条件下，企业如何高效低成本的完成运输任务的途径，并且考查 奠l 何在信息平台实现这一目标的过程。因此我们将会从两个大的方面来研究：首 先对现实中的运输问题进行分析，获得现实运输的一般过程知识，运输活动长钵 间的相互联系，以及运输过程中存在的不经济环节；同时对信息平台的相关问题 进行时论，研究信息平台上解决问题的途径，方法，和相关数据结构。整个过程， 理论与实际相联系，注重效果，寻求实用的处理方法。 在章节安排上，我们按照对一般事物的认识过程，麸识别阻题，理解闽题到 解决问题的思路，将全文分为四个部分，备章节的具体内容如下： 第一章：首先考察当前区域物流实践中的相关情况，明晰物流活动的环境， 物流中的主要问题，活动中行为主体间的相互关系等。考察信息平台的发展趋势， 实用技术，研究信息平台对物流过程的积极影响等。 第二章：理论回顾，了解了物流实践中的问题和物流发生的环境后，通过对 已有理论和方法研究成果的分析，找到在解决相关问题上，前人做过的成绩，从 中找到对我们解决新闯遂的痦发和帮助。 第三章：；了解了具体情况，并且具备了一定的理论方法知识，我们将对实 际阿题进彳亍深入研究，探讨新环境下，如何有效解决物流徭题的途径，分析 诲人 2 成果的优势以及局限，提出我们的新见解，新过程。 第四章：对三章中我们解决方案的具体化，同时也是用具体实例对新方法效 用的检验。第四章中的数据，都是随机的给出，没有经过特殊加工，我们希望通 过这样一个过程来检验新方法的有效性。 3 第一章区域物流信息平台及其相关决策问题 物流信息化是现代物流发展的趋势，信息平台的建设是物流信息化当中的重 要组成部分，目前我国各个大的物流集散地都在建设符合自身发展的区域性物流 信息中心。物流过程涉及到的行为主体非常广泛，活动范围涵盖了生活的方方面 面，本章就与区域物流信息平台相关的概念，过程和决策问题作出归纳和总结， 为了简便起见，本文中后续章节如没有明确说明，提到的信息平台或者平台都属 于区域物流信息平台。 第一节区域物流信息平台概述 一、区域物流 最早提出物流这个词汇( 当时叫p h y s i c a ld i s t r i b u t i o n ) 的是被誉为当今 “管理学之父”的德鲁克，他提出物流是“经济界的黑暗大陆”。为了认识这块 “大陆”，美国2 0 世纪财团组织大规模调查，发表了流通费用确实太大的调 查报告，其中一个重要数据是，以商品零售价格为基数计算，社会流通费用竟然 占到了5 9 n ，其中大部分是物流费用 “。物流术语在企业组织机构中出现以后， 对物流的叫法并不统一，相关的英文叫法有“m a t e r i a l sm a n a g e m e n t ”，“p h y s i c a l s u p p l y ”，“p h y s i c a lm o v e m e n t ”，“m a t e r i a l sf l o w ”，“b u s i n e s sl o g i s t i c s 等，涉及到的活动包括生产，库存，控制，采购，运输，物料搬运等，直n - - 战 后引入战时后勤的概念之后，物流的叫法才逐渐固定为l o g i s t i c s 。对物流的定 义一直电没有统一的规范，目前比较认同的概念是美国物流管理学会的定义：物 流是为了满足消费者需要而进行从起点到终点的原材料，中间库存及相关信息有 效流动与储存的计划、实施和控制的过程 “。区域物流就足特定地域( 一般以行 政区域划分) 内所有运输，库存，控制，采购，物料搬运等活动以及相关信息流 通的过程。与社会大物流相比，区域内无论物流需求企业还是物流服务企业具有 更多的同质性，而且各区域内一般都有明显的地域性特征，备个区域之间存在着 行业茅异，各个区域间的物流功能定位也不尽相同。地理位置的差异决定了各区 1 j 王之 、现代物流学，中国物资出版社，1 9 9 5 ，第3 0 页 习胡斌物流组织与专业化分_ ：c ，经济科学出版杜，2 0 0 3 第4 ，1 6 页 4 域物流或者以运输中转为主，或者以仓储为主，或者以配送为主，因此在讨论物 流规划和寻求物流问题解决方案之前，需要分析区域内的物流特质。 二、区域物流信息平台 区域物流信息平台是在区域物流基础设施的基础上，以先进的信息技术为支 撑，以物流信息系统为主要的功能组成形式，以最大限度地提高区域物流基础设 施利用率并作为区域物流服务的信息支撑体系【”。一个区域物流信息平台中，参 与的主体包括政府部门，物流企业和需求用户。其中政府是以行政区域划分的行 政区政府，也包扩在物流的系列环节中，对相应环节进行管理的若干管理部门： 物流企业指从事某一具体物流环节或综合物流的服务提供方，包括物流代理，运 输公司，仓储公司，第三方物流公司等；需求用户指通过信息平台寻求物流服务 或者发布信息的用户。 从区域物流信息平台的表述中，我们可以发现，成功的信息平台需要达到两 个目标，第一，能够借助于完善的区域物流基础硬件设施，包括道路，仓库，装 卸设备，运输工具等完成区域内的物流任务；第二，要有一套优秀的信息处理技 术，能够方便，准确和商效的处理物流业务。基础的硬件设旌需要由政府部门牵 头建设，而平台的信息处理过程可以根州爱域特征和业务特征来灵活建设。 在对区域性物流信息平台进行规划时，必须对平台的用户进行界定和分类， 在需求分析的基础上对信息平台的总体结构进行规划。在我国物流规划中，研发 模式可分为以国家为主导投资研发的培挺模式和以企业为主导投资研发的斯密 模式【2 1 。就物流信息平台的开发而言，国家主导投资研发的平台重点是整个区域 包括基础设施建设和整个区域的宏观物流舰划，关注的焦点有政务信息化，企业 经营业务透明，规范企业间以及企业雨i 政府问的文件格式，简化政府机关管理程 序，以及发布重要的通知，接受企业投诉等，直接涉及到企业的业务内容相对较 少。企业自主投资的斯密模式下的信息平台，限于资金和管理效用，基本局限在 单个企业的业务链内，整合本企业财务，会计，人力，订单处理，仓储，运输， 客服等。两种类型的信息平台都在各自的宵效范围之中发挥着巨大作用，但是尚 不能完全的整合社会总体资源，从宏观角度对区域内的业务进行高效的整合。 i 】川恒、季晓亮。“区域物流信息系统和平台及关键技术分析f m 一交通标准化，2 0 0 3 ，7 期 翻藉淑掣，梁静，刘志学，徐天亮，鲍晓莉，付红桥区域性物流信息平台结构的研究。武汉理工大学学报，2 0 0 3 6 目前我国存在着许多新兴的中小物流企业，他们大都处于成长当中，技术实 力普遍较弱，从业经验少，很多都是直接从传统的运输部门转化而来，缺少必要 的财力和人力。完全要开展斯密的研究和开发不太现实，因此他们对公共物流信 息平台除了管理和交流上的需求之外，还有业务辅助处理的要求。物流信息平台 上涉及到企业物流的方方面面，任何一个方面都涉及到区域内的许多企业和政府 部fj 之间的联系。在本文中，我们特意抽出物流中运输的职能，研究在新形式下， 利用区域物流信息平台统筹安排，实现区域整体性的运输优化，达到降低单位企 业运输成本的目的。其中涉及到的与政府部门之间的联系将不在本文的研究范围 之内。 三、物流信息平台的优势 利用物流信息平台协助决策与企业单独决策相比，具有许多优势，下面就其 r 】比较主要的变化进行归纳和总结。 1 信息更加的透明 决簧的风险很大程度上根源于对决策环境的欠了解，导致无法预测决策结果 的贞实效用。企业的活动范围集中在特定的范围之内缺乏对整个环境的了解，在 这种状态下的优化决策结果往往带有局部性，是一种局部和短暂的优化。如果企 业能够在更加广泛的环境下进行决策，可能会得到更大的效果。技术上和业务的 桎梏限制了企业的活动半径，现代技术条件下建立的信息平台能够协助企业扩大 视野，加深对环境的了解，在信息上支持了企业作出更加高效的优化结果。 2 实现业务间的协同 传统的决策过程，企业除了在决策信息的拥有量上不足之外，在处理与外部 业务关系上也存在不足。由于通讯条件的落后和企业间联系的弱化，企业在决策 的时候很少考患到当前决策与其他企业的决策之间的协同效应，因此每一个决策 都是孤立的结果，多个孤立的优化结果的合力效果非常可能形成区域内整体性的 决策低效率。信息平台因为拥有了完备的数据，因此在决策当中可以从全局把握， 在整体上实现最优，在一个更高的层次上实现企业优化的目的。 3 提高处理效率 这一点是针对信息技术本身而言，目前我国中小物流企业的信息化水平不 碍，由于资金不足无法上马先进信息处理技术，借助信息系统来提高业务响应速 度，信息平台为各家企业提供一个高效的处理环境，采用先进的技术实现资源共 享，使参与其中的企业花费少量投资，享受高回报。 第二节区域物流中的供需关系 本节从区域内物流中的运输活动内容，运输活动主体，和主体f n j 的关系三个 方面来分析区域物流供需关系。 一、区域内的活动 区域运输属于更大范围内运输系统的一个组成部分，区域内每天存在的大量 运输过程，有的本区域管理部门可以旅加影响，而有的本区域又无力对其作出规 定，要通过信息平台来协调区域内的运输过程，首先要分析这些活动的内容，归 纳出那些信息平台能够处理的问题。根据运输活动与本区域晌关系，将运输活动 分为几类。 1 完全区域内运输过程 此类运输活动的货主和运输工具主人都是区域内的企业，运输的路线也限定 在区域范舀内。这类运输活动是区域内最普遍的过程，当中的所有运行资料可以 完全记录在信息平台上，对这类运输活动的处理效果最好。 2 局部区域内运输过程 此类运输活动的货主或者运输工具所有者在本区域内，但是整个运输路线并 不完全局限在本区域内，本地信息平台需要通过与其他区域信息平台的通讯来协 调整个运输过程。 3 途径性运输过程 在这类运输活动中，虽然运输路线经过本区域，或者有可能会在本区域作中 转，但是货主，运输企业都不属于本区域管理，他们的计划安排是不依赖于本区 域，因此本区域的信息平台无法对这类运输活动实行有效管理。 之所以对区域内运输活动作这种划分，是为了明确，我们将提出的区域物流 信息平台上最主要的任务是对完全区域内运输过程进行优化，实现完全区域内的 运输效率提升。 二、运输过程的行为主体 在第三方物流市场出现之前，生产企业一般都拥有自身的运输部门，通过自 主服务来完成运输，企业是一种“大而全”或者“小而全”的状态，企业直接从 原材料产地运进原材料，企业完成生产，然后将最终产品运输到消费地，整个运 输过程都是由企业安排完成。 经济发展到今天，社会分工高度细化，专业化生产成为各企业追求高效益， 保持竞争优势的普遍做法，企业把原先属于自身管辖之下的业务大量外包，运输 外包，生产外包，技术支持外包等，各企业的区别基本上是外包的程度不同，外 包的范围不等而已。此时企业的管理不再是对各个生产运输的细节进行管理，而 是通过市场来选择外包对象，企业仅需协调与自身业务相关企业间关系即可。 分工细化的结果一方面提高了生产效率，同时也增加了协调的复杂性。得益 于各种管理方法的发展，通讯技术的进步，企业实现了高效的供应链管理。此时 运输活动的主体将不再局限在生产性企业之中，运输的需求方呈现一种多元化趋 势，而物流供给方面出现了专业的第三方物流企业，形成了第三方物流市场。 三、运输行为主体间关系 第三方物流市场的形成就标志着运输行为社会化，此时的需求方和物流提供 方之间的关系将从传统上的隶属关系，变为一种服务关系，需求方购买供给方的 服务，供给方提供运输能力给需求方，双方自由选择合作伙伴。需求方会选择那 些技术先进，服务质量高，费用低的物流企业来作为自己的合作伙伴。我们通过 一张表来反应这种前后的变化，如表1 1 。 从上表中可见，第三方物流市场形成以后，物流企业承接了原先属于物流需 求方的部分义务，比如工具维护，降低运输成本，安排运输路线等，物流企业有 了更大的自主权，又由于第三方物流市场形成以后，他们之间是一种服务关系， 是综合考虑的选择结果。需求方在这个过程中，不再受本身运输部门的局限，可 以根据具体任务，选择不同的物流企业完成运输，也存在选择多家物流企业共同 完成某一项运输任务，物流企业在成本压力下，必须尽量提高其运输工具的利用 率，因此存在着同一运输工具承揽多家需求方的任务。在业务上，第三方物流企 8 业形成以后无形中把这种原本简单的业务关系复杂化了，我们用两张图来表现出 这种变化趋势，图1 1 为传统经营方式下运输业务关系，图1 2 表现了第三方 物流市场形成后的业务关系。 表i i第三方物流市场形成前后运输供需关系比较 比较科目第三方物流市场彤成前第三方物流市场形成后 需求方供给方需求方供给方 相互关系拥有供给方隶属需求方享受服务 提供服务 工作方式安排运输任务接受运输任务提出运输请求 接受运输请求 关注焦点制定运输计划，安运输工具维护，加供给方技术水平，工具维护安排运 排运输路线强运输过程节约管理水平和报价 输路线。降低成本 资料来源：作者整理 企业a 运输部i企业b 运输部 f 企业c 运输部 图1 一i 传统经营方式下运输业务关系 资料_ ：l 源：作者整理 图1 1 中显示了企业自主拥有运输部门情况下，企业的运输任务由自身完 成，各个单位的运输部门之间很少有业务往来，这种情况下关系简单，企业在运 输规划的时候，需要考虑的参数只有本企业的运输工具和当前的运输任务，变量 少。当第三方物流市场形成以后，企业制定运输计划的时候，有了更多的灵活性， 如图1 2 所示，企业可把一项任务同时分配给a 物流企业的1 运输工具和b 物 流企业的1 运输工具，而a 物流企业的1 运输工具可以同时承揽a 企业的任务1 ， 同时承揽b 企业的任务1 ，而且物流企业之间也同时存在能力互补的情况。在这 个过程中选择哪家企业，承揽那项任务完全是一种市场行为，是双方相互权衡的 结果，企业的运输决策将超出企业范畴，而且决策环境有无限扩大的趋势。由于 第三方物流市场形成前后企业面对的运输决策环境发生了微妙的变化，所以在优 化过程中也需要考虑到这种变化带来的影响。 图1 - 2 第三方物流市场形成后运输业务关系 资料来源：作者整理 第三节区域物流信息平台中的决策问题 区域内的运输表现为需求企业求车，物流企业求货的过程，在研究中这类问 题统称为车辆调度问题( v e h i c l er o u t i n ga n ds c h e d u l i n gp r o b l e m s v r s p ) ，其中又 可以分开v r p 和v s p 问题 1 1 。第三方物流市场的形成对传统的运输过程影响巨 大，尤其对生产性的企业影响更加深远。本节将对区域内存在的比较典型的运输 协作问题从横向联系和纵向联系分析其特质。 1 壕延光，钱积新，孙优贤。智能运输调度系统模型库构造与管理【j 】。系统工程理论与实践，2 0 0 0 ，2 0 ( 9 ) ： 8 3 9 0 。 1 0 一、运输决策问题的横向联系 1 配送中心的运输 配送中心的运输问题一般发生在区域内的特定范围内，可以说是区域内的区 域，尤其以中心城市和卫星城组成的配送范围为主。至于大型跨国企业从全球战 略考虑，建立的大配送模式已经超出了本篇论文的讨论范围，不作阐述。配送中 心的活动是根据订单制定计划，配送过程具有不确定性，配送中心除了自身必备 的一定运输能力之外，有时需要借助外部运输能力来协助完成自身任务，这种情 况下就发生了与第三方物流企业之间的业务往来。 根据订单，配送的目的地可能是城市及周边范围内的若干个小区，配送的任 务就是将货物送到客户手中，并且尽量降低运输费用。这非常接近旅行商问题 ( t s p - - t r a v e l i n gs a l e s m a np r o b l e m ) 的决策环境，抽象表述为有n 个城市，要 求旅行商到达每个城市各1 次，且仅1 次，并回到起点要求旅行路线最短。 另一类配送问题具有固定的地点，比如定期的配送饮用水，废品收缴等，都 会将区域内的所有小区域遍历，这类问题抽象后非常类似于中国邮递员问题 ( c p p - - c h i n e s ep o s t m a np r o b l e m ) ，表述为特定的区域存在n 个节点，节点间有 多条路线，要求从出发点o 出发，遍历区域内的所有路线，最后回到o ，找到 一种路线最短的路径，节点和两节点问的弧可以重复。 上述两类实际生活中会碰到的问题既具有一定的相似性，又存在差异，具体 解决过程已经被许多学者研究，并且有一套相对满意的解决方法。我们将在第二 章对解决过程作详细介绍。 2 、生产企业的运输 区域运输除了配送中心运输之外，更主要和普遍的运输活动是生产性企业的 运输活动。物流市场形成以后，生产企业除了保留很有限的运输能力以备紧急情 况，基本将主要的运输任务都实行了外包，由于生产性企业的、啦务关系相对配送 中心，范围要大了很多，区域内生产企业相对配送中心数量也要多得多，他们之 间的关系是第三方物流市场形成之后受影响最大的部分。 现代企业的g i 产基本都是订单驱动下的精宜生产，企业为了在激烈的市场竞 争中保持有利位置，尽量提高资金周转速度，减少库存，利用第三方物流市场的 专业化来降低流通成本。企业根据市场价格和订单，决定原材料的采购地点、采 购数量和批次，对运输作计划，然后按计划寻找物流企业完成运输。 物流企业同样面对市场竞争压力，他们需要充分利用运输工具的容空容积来 降低单位产品的运输成本，通过安排合理的运输路径来到达车量的最优利用效 果。因此当物流企业接到生产企业的运输请求，就需要考虑本身的运输能力，和 业务关系，或者为新请求安排新的运输路线和配备新的运输车辆，或者利用已经 安排任务中车辆的空余运输能力来完成运输任务。 从这过程我们可以发现，第三方物流市场形成以后，生产企业的运输与传 统运输计划相比有了本质的不同。结合第二节中表l 一1 的分析，现在企业需要 做的是确定运输的数量，起止地点，具体的运输路径和车辆调配交给物流企业， 物流企业安排运输任务，完成运输。原来统一的决策过程，现在分成了两个阶段。 生产企业决策阶段和物流企业决策阶段，生产企业的决策涉及到运输活动比较 少，主要是业务上考虑，物流企业基本完成了运输的规划，他们之问发生交易关 系，运输费用和服务水平成了选择合作伙伴的参考因素。 3 、运输中的货物配载 配载过程是运输中又一类重要活动，物流企业要充分利用运输能力，将多个 任务安排在一条运输路线上，货物的配载就成为必须考虑的问题。货物配载主要 考虑三个方面，各货物的体积之和必须小于车辆的总容积，并且利用体积特征， 尽量多的安排货物，各货物的重量之和必须小于车辆的总载重，存在多货物，多 工具的时候，将各货物作优化装载，增加单工具的装载价值最大，各货物之间不 存在彼此排斥现象。这是最基本的三个条件，另外在统筹安排区域内的运输活 动的时候，除了考虑容积，重量和相互之间的化学反应之外，还需要考虑相互之 间的业务关系，比如两项任务的货物总重量小于某车辆的容重，总体积小于车辆 容积，又相互可以共存，但是由于他们的目的地是孑然相反的两个方向，同样不 能把他们安排在同一个运输过程中。因此货物配载是在运输目的地不同的条件下 三方面协调。 1 2 二、运输决策问题的纵向联系 上面说了运输中最典型的三类运输决策问题，但是我们还需要说明。上面的 分析都是横向的相关分析，没有考虑企业安排任务的纵向关系。在实际的运输中， 除了同一时间段内，各家企业的运输可以相互协调，获得规模优势之外，企业还 处于连续的经营中，后续任务可以利用先前任务的空闲能力来完成运输。 企业的运输计划不是在即将发生前制定的，计划制定到执行之间存在一个肘 间段，因此当有新的运输需求出现的时候，除了考虑新的需求本身的特定之外， 还需要结合先前的运输计划来安排新任务。这样作可以弥补先前计划中的非优化 决策瑕疵，做到长期的优化。 通过本节分析，我们需要明白一个事实，物流社会化以后，企业的优化过程 不能在局限在单个企业的一次性决策，而需要从整体上考虑长期的优化。 第二章相关理论与方法回顾 第一章对区域物流信息平台的特征和第三方物流市场形成以后的运输决策 问题新特性做了归纳总结，本章我们将对运输问题的决策理论和方法作回顾，考 察传统的方法对新形势下运输问的适应性情况。 第一节货物调配问题 货物调配问题是传统情况下非常典型的运输问题，各种货物调配问题的解决 在企业自主完成运输任务时期在提高运输效率，降低运输成本方面发挥了巨大作 用。 一、问题表述 对货物调配问题的描述：企业有多家生产厂，产品销往多个地方，如何安排 各个生产厂到销售地。抽象成数学模型为已知1 2 1 个生产地a i ( i = l ，2 ，3 ，m ) 可供 应某种物资，其供应量分别为a i ( j _ 1 ，2 ，3 ，m ) ；有n 个销地，b j ( j = 1 ，2 , 3 ，n ) ， 其需求量分别为b j ( j = 1 ，2 3 ，n ) 。从a i 到b j 运输单位货物的单位运费分别为 c i i 作出运费最少的调运方案【。 在产销平衡的情况下( 了历- f m ) 的数学模型 _g - 4 珊心善荟蝴 柳咄一- l 2 3 ，棚 孓捌一历，a l 2 3 5 卅 - x “ 0 ，i = l ，2 ，3 ，n ：j = l ，2 ，3 ，n 1 1 胡运权运筹学基础及应用哈尔滨工业大学出版杜，1 9 9 3 1 4 当产大于销( y 断s 罗口f ) 时的数学模型变形为 何箭 l p 2 ：m i n 了f 舒何c i j x 9 了柳s 船i - l 2 3 ，m 缁 著脚也j 啦，3 ， ，l 3 0 ，i 2 l ，2 ，3 ，r l ；j = l ，2 ，3 ，n 当销大于产时善6 j 善函的数学模型变形为 l p 3 ：删嘲 留匀 善蛳一口l 一_ 螂，棚 善郴6 j 渊，2 ，3 ，川 3 h o ，i 2 1 ，2 ，3 ，r l ：j = l ，2 ，3 ，n 二、表上作业法求解过程 此类问题的解法通常用表上作业法a 表上作业法是单纯形法在求解运输问 题时的一种简化方法，其实质是单纯形法，但具体计算和术语有所不同。下边 我们给出一张产销表2 1 ，并且说明计算过程。 根据产销表的内容，计算过程如下： 1 用最小元素法或元素差额法( v o g e l ) 找出初始基可行解，即在( m 1 3 ) 产 销平衡表上给出m + n 一1 个数字格。 2 求各非基变量的检验数，即在表上计算空格的检验数，判别是否达到最优 解。全部检验数为非负则得最优解，停止计算，否则转到下一步。 3 在表上用闭回路法进行调整，确定换入变量扣换出变量，找出新的基可行 1 5 解。 4 重复2 ，3 ) 步直至得到最优解为止【l 】 表2 1 产销采 r 销地销量 12 a 1 c 1 1c 1 2c t a i a 2 c 2 i c 2 1 2 1 a 2 a m c m ta m 锖量 b lb 2b 。 资料来源：作省整理 表上作业法一方面是在求解的过程首先要找出初始基可行解，需要一定计算 工作量，即需要经过m + n 1 次加减运算给出初始方案。另一方面是在初始基可行 解基础上还要用繁琐的闭回路法或位势法计算所有空格( 非基变量) 的检验数 c 。j c 。b p l j ，i ，j n ，如用位势法，需要经过解m + n 1 次一元一次方程 计算位势和计算( m n ) 一( n l + n 一1 ) 个检验数，合计需要计算m n 次。 当所有的检验数c i j _ c 。b p 。i 0 时，得最优解，否则需要在表上用闭回路法进 行调整，确定换入变量和换出变量，找出新的基可行解。重复上述2 、3 步直到 得出最优解为止。若需要调整k 次，则中间环节共需要计算k ( m n ) 次， 得最优解时，最优解方案的安排需要经过m + 1 2 一1 次加减运算得出。由于表 上作业法的计算量非常大，因此很多学者对表上作业法进行了改进，得到多种解 决此类的i n - 1 题的简便算法。比如程国赳2 j 给出了利用h o p f i e l d 连续模型求解运输 问题的数值算法。另外由于表上作业法在寻找初始解和迭代到最优解的过程比较 复杂和繁琐，又有很多人从不同角度探讨了对表上作业法和相关线性规划问题的 优化求解过程，提出了像“最大差额法”，“最大运输量满足法”，“列差额法”等， 【1 】李德、钱松迪，运筹学【m 】，北京：清华大学出版社t1 9 8 2 。 p 礁周忠，“运输问避的神经网络解法”计算机应用研究，2 0 0 1 ，1 6 一1 8 弧。 1 6 简便的寻求初始基可行解的过程 1 。 三、传统解法的局限 表上作业法能够有效的对上述描述的问题进行优化求解，但是实用中，尤其 在现代第三方物流市场条件下，表上作业法并不能完全满足企业需求。 首先是传统的货物调配问题是建立在企业单独完成运输的假设基础之上，通 过分析，我们可以发现，企业在决策调配方案时，考虑的是满足需求的条件下， 使运输费用最少，但是对运输费用却没有作深入研究。仅仅认定运输费用是随运 输货物数量和运输里程变化，对于空车反程和车辆的充分利用都没有作考虑，更 没有考虑到通过与其他企业共同分享车辆的运输能力以提高车辆利用率，降低运 输成本。 另外上述的过程是一次性的过程，也就是说，本决策是完全独立的，既不受 其他运输任务的影响，同时也不会对其他运输任务产生影响，但是事实上，尤其 在现代社会分工如此细化，企业问联系频繁的今天，这种完全的孤立决策并不能 够得到事实的最优。 因此，在现代条件下，面对具体的货物调配问题，必须将其纳入到一个系统 之中，考虑周全横向和纵向的相互关系，才能得到事实的最优结果，必须对传统 的解法作出重大的调整，才能适应这种趋势。 第二节运输路径选择问题 货物调配仅需要考虑货物出发地和目的地两者之间的关系，进行合理安排。 纯粹路径选择本来与货物调配关系不大，但是由于企业把运输外包以后，路径选 择任务交给了物流企业，作为货物调配整体性问题中的一个环节的路径选择与其 他问题交织，形成了新的特性，本节将就相关问题作分析和总结。 路线选择有三个基本的内容：最短路径，旅行商问题仃s p t r a v e l i n g s a l e s m a n p r o b l e m ) l h l 题和中国邮递员问题( c p p c h i n e s e p o s t m a n p r o b l e m ) ，下 】杨莉、高晓光，“运输问题的改进算法探讨”运筹与管理2 0 0 2 ，8 ，7 7 8 0 页。 1 7 面对三个问题作简短表述。 一、最短路径问题 有一张存在多个节点的网络中( 如图2 1 ) ，从起始点o 到目标地点d 之 间，寻找一条路径最短的方案。用n 表示节点，用a 表示节点间的连接，整个 节点网络就表示为g ( n ，a ) ，从o 到d 的最短路径表示为( o ，d ) 。在实际中， 两个节点之间的长度可以代表两城市之间的运输费用，而每一个节点的权重可以 代表特定城市的货物，那么一项特定的运输任务就可以抽象为在一个节点网络 中，寻找一条最短的路径到达目的地。 常用求最短路径的方法是d i j k s t r a 节点标签法，在图上作业的过程为 1 确定起始节点0 ， 2 计算与0 相邻的节点到0 的距离，找到最短的路径，然后记录下已考察 节点，放入已考察节点集合。 3 从未考察节点中，选择2 步已计算节点的相邻节点，从中选择一条最短 路径，将新考察的节点放入已考察节最集合 4 重复步骤3 ，直到最后到达节点d ，得到最短路径 对于一个存在n 个节点的图，得到最短路径的计算复杂度为r 1 3 。 本文后面对求车求货问题的解决虽然主要不是依赖于这一过程，但是其中在 涉及到为新需求安排车量和路线的过程中，需要用最短路径的做法来找到一条可 行的路线方案。 c 圈2 1网络节点圈 资料来源：作者整理 1 8 h 二、旅行商问题 寻求一条最短的路线，从图( 图2 1 ) 上节点o 出发，经过特定的节点， 比如a ，c ，e 再返回o ，路径可以重复。实际中的城市派送问题很类似这一过 程。解决这类问题的方法很灵活，例如用蚁群算法求解t s p 问题的过程为，首 先将m 只蚂蚁按照一定的规则( 例如随机) 分布在n 个节点，然后每一只蚂蚁寻 找出一条可行路径并进行局部信息更新( t h el o c a lr p d a t i n gr u l e ) ，最后寻出所 有蚂蚁找到的最好路径进行全局信息更新( t h eg l o b a lu p d a t i n gr u l e ) 1 2 1 ，此外用 h o p f i e l d 神经网络求解t s p 问题，用混沌算法求解t s p 问题，用遗传算法或 者改进遗传算法处理t s p 问题等等 3 1 4 ，这方面的内容非常的多，不一一列举。 旅行商问题以图为基础展开，在实际中，城市的布局短期不会变化，每个城 市就是大区域这张节点图上的节点，但是每一个的新需求不需要都计算一遍旅行 路径，经验告诉我们，人们在长期经营过程中会积累许多实用的体会，其中包括 在决定路径的时候，、感性的得到了哪条路径最合适，哪条路径最短，哪条路径最 快的体验，因此信息平台上可以把人们已经认同的路线做成表格，避免每一次新 需求都重新计算和选择路径。这样作，在某些情况一卜可能得到的结果不是最优， 但是它大大简化了决策过程的复杂性。 三、中国邮递员问题 中国邮递员问题有一个很有意思的历史，数学家管梅谷首先提出了这一问 题，而首先对其进行深入研究的却是瑞士数学家和物理学家尤拉( i 七o n h a r d e u l e r ) 。问题是由一个邮