（交通运输规划与管理专业论文）物流配送车辆优化调度研究.pdf

摘要 随着消费需求多样化的发展，在物流配送上，顾客对配送的时间要求显得越来越 重要。因此，降低物流配送成本，提高配送的及时性和配送的服务质量，优化物流配 送车辆路径问题，成为企业降低成本的迫切需要。 本文正是基于这种背景下对物流配送车辆路径的优化问题展开了相关研究，本着 为物流配送企业提供决策支持的目标出发，首先，对配送及其车辆优化调度问题进行 分析，然后，建立了带时间窗物流配送车辆优化调度问题的数学模型，最后，采用改 进的实用性较强的遗传算法，经过多次迭代以求得运输总成本最小的调度路线，利用 m a n 曲软件，对物流配送车辆优化调度算法进行编程，采用编好的程序进行模拟求解 单源点和多源点物流配送车辆优化调度模型，同时，为了验证本文设计的改进遗传算 法的实际求解效果，作者也用简单遗传算法对本文中的实例进行模拟求解。通过模拟 结果分析，可以得出本文设计的遗传算法在求解时问和求解效果上表现出良好的性 能，尤其对求解大规模的物流配送车辆调度问题，具有一定的实际应用价值。 最后，对全文进行了总结，并提出了本文进一步的研究方向。 关键词：车辆路径，时间窗，物流配送，遗传算法 r e s e a r c ho nt h eo p t i m a lv e h i c l es c h e d u l i n go ft h e l o g i s t i c sd i s t r i b u t i o n a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fd i v e r s i f i e dd e m a n d 。t h et i m ed e m a n do fc u s t o m e r s b e c o m e sm o r ea n dm o r ei m p o r t a n ti nl o g i s t i c s d i s t r i b u t i o n o b v i o u s l y , i o w e n n g d i s t r i b u t i o nc o s t ，d i s t d b u t i n gg o o d st i m e l y , i m p r o v i n gt h es e r v i c eq u a l i t y , o p u m i z i n g l o g i s t i c sd i s t r i b u t i o n v e h i c l em u t i n gp r o b l e mw i t ht i m ew i n d o w s ( v r p t w ) i s e x i g e n tt oc o r p o r a t i o n s b a s e do ns u c hb a c k g r o u n d ，t h i sp a p e rw i l ld os o m er e s e a r c h e so nv r p t w w h i c hc a nh e l pc o r p o r a t i o n sm a k ed e c i s i o n s f i r s t l yt h ep a p e ra n a l y z e sd i s t r i b u t i o n a n dv e h i c l e r o u t i n gp r o b l e m 。s e c o n d l y am a t h e m a t i cm o d e lf o r l o g i s t i c s d i s t r i b u t i o nv r p t wi sb u i l t ，l a s u yt h ep a p e rr e c e i v e st h er o u t i n gr e s u l tw i t hm i n i m a l c o s tt h r o u g hc o n t i n u e di t e r a t i o n so ft h ei m p r o v e dg e n ea l g o r i t h m t h ep a p e ru s e s m a t l a bs o f t w a r et op r o g r a mf o rt h i sa l g o r i t h ma n dm a k e sas i m u l a t i o nf o rs i n g l e m o d e la n dm a n yd i s t r i b u t i o n sm e d e | 。a tt h es a m et i m e 。i no r d e rt oo b s e r v et h e e f f e c to ft h ei m p r o v e dg e n ea l g o r i t h mt h ep a p e rm a k e sas i m u l a t i o nf o rt h ep r o b l e m b yu s u a lg e n ea l g o r i t h m i nt h ee n dt h ep a p e rf i n d so u tt h a tt h ei m p r o v e dg e n e a l g o r i t h mi sb e t t e rt h a nu s u a lg e n ea l g o r i t h ma tt h en e e d e dt i m ea n dt h ee f f e c t t h r o u g ht h er e s u l ta n a l y s i s ，e s p e c i a l l yf o rt h el a r g e - s c a l el o g i s t i c sd i s t r i b u t i o n v r p t w s ot h er e s u l to ft h ep a p e rh a sc e r t a i np r a c t i c a l 毗 a tl a s t , t h ep a p e rm a k e sas u m m a r ya n da d v a n c e st h ef u t u r er e s e a r c ha s p e c t o ft h i sp a p e r z h a n gz h if u ( t r a n s p o r t a t i o np l a n n i n g & m a n a g e m e n t ) d i r e c t e d 融堕l 翌 k e w o r d s ：v e h i c l er o u t i n g 。t i m ew i n d o w s ，l o g i s t i c sd i s t r i b u t i o n ，g e n e a l g o r i t h m h 论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或者其他机构 已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献 均已在论文中作了明确的声明并表示了感谢。 作者签名：i 兰兰量日期：2 丝i ： 论文使用授权声明 本人同意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以上网公布 沦文的全部和部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论 文。保密的论文在解密后遵守此规定。 作者签名：盐圭塞导师签名：全盘日期：! ! ! ! i 第一章绪论 。选獠豹鹜豢鞫褒义 1 1 。1 选题的背鬃 现谯秘滚撂梵瓣先透露组织方裳帮警理技笨，已经缓公扶是金盈辩低道鹈、提 高劳动象产率骧舞鹣“第三幂j 润源泉0 也是众簸降f 氐经蓊成本，提鸯产黼竞争力的 重要途径。它通过降低流通费用，缩短流通时间，可以藏禽众业价值链、延伸众业的 控铡能力，热快众照资金周转，从褥为企业创造麓多蓊静剃濑。在避界经济一幸拳化豹 今天，糯代兹漉耱会成隽一个重甍产教鞍耨翡缎济增长点。 物流( 1 0 9 i s t i c s ) 楚供应链审熬簧的缱成部分，是商晶默生产者经过嚣滚邋强节 最终到达游费翥攀中嬲过程。配送据佥她或物流代理企北程确认颞客的订购镱慰之后 将商晶袄各配送中心( 或零售熹) 送副消费者( 颧客) 筝中的过程。配送麓物流串酌 关建环带。旱在上墩纪6 0 年代，坡褥牧拉壳嚣滋过，物浚怒一片经济增长的黑色大 麓。有数撰显承，我藤黪滚费蘑孛，醚送成本膊鑫鞋：秘过薅，蠢穰夫豹垂维空秘。表 1 - 1 为我匿近五率戳来物流及配送赞爝情况。 表1 - 12 0 0 l 华以来我国物流及配送费用情狨 黻送费翔占物溅豫 擎份鬈遴赞麓貔流慧赞臻 臻跣夔 嚣 2 l9 旁1 8 s5 0 o 2 0 ( 2l o _ 01 8 1 95 2 9 2 0 0 3l o | 4l s 95 5 好 2 0 0 4l o 6 1 8 85 6 4 2 0 0 51 9 21 8 ，65 4 8 i 2 0 0 6 g - - 张 l 氆21 8 25 6 o 数据来源：2 0 0 6 盎f 一季度我国物流遮行情况分析 出裘1 - 1 哥塔蓉魄，我疆配送赞鼹占妨滚赞臻过赢，这5 0 a 以上，这鄢势懿送费 爰有一定翡压臻警两，含瑷安簿牵辆运辕调度诗粼，成鸯蠢效减少琵送成本熬熏簧手 段。露予物流中心釉第三方物流念妲的货物配邀，运输车辆的调度是工佟静熏点，正 凌合理鹣调度可叛露效减少车辆的室玻率，实瑷合理路径逡输，扶两有效减少运输总 成本，带约运输时间，提高运输缀济效益。 1 。1 。2 逸越弱意冀 要奢理化运输窜辆调度，有以下孤个主要因素起决定作用，在物流业巾，被称之 为会理逛徐魏“嚣爨豢飞运羧蹬簿、运输嚣繁、运输工熬、运羧薅翔翻越输赞鹚。 跌上这些嚣豢裰赢联系，又褪嚣影鹋，甚至霄鬈孛壤爨载鼗矛蘑戆。饕鲡，在定 的条件下，运输时间缩短，可能簧熨离的运输费糟；或者徽然降低了运输成本，却增 加了满足顾客服务的运输时间。所以肖必要进行研究，综考虑这五个因豢，探讨比 较有效黪解决方案“。 本文本着荛携漉粼送企鲎摄擞决策支持靛隧标出发，辩黼送及其车辆说纯谲发翊 题进行分析，建立物流配送车辆调度问题的数学模型，采弼实用性较强的人工遗传算 法班求褥运输惑城零( 包括实际运狻鼗藤、客户孵霹要黎等) 袭垂靛谲寝方案。送筵 年来，人们在用遗传镲法解决现实巾的嚣种组会优化问鼷e 避行了探索，如在垒产调 发阗爨孛懿应鼹，缀强事辆溺爱阉藤巾熬瘟爱翻开始苓久，麓藏在客户嚣求窍簿麓要 求鳇车辆诱凄趣簇爨l j 磷究嚣更热步。 1 2 国内外文献练避 1 t 2 ，1 物瀛配送缀述 配送是戆流系筑串瓣一令重簧繇第，出予它蓬接与滔赞嚣糖连，透两蔡逡钕手分 突出。鬣送静一般定义为：将货物从物流节点邋这收货入的避程。配送是程祭爨、配 嚣基础上，完全按照髑户豹要求，包摄转粪搭粼、数量、聪蠲等方蟊豹要求掰遴行的 运送，鼹“配”帮“邀”鲍有机结合形式。 配送中心的邀黛搀韭即按照疆先确定瓣酝送线路秘瓣潮装将赞物送戮髑户豹手 串。萁冷，配送线辫会瑾与否薄醚送逮凌、残零、褰产瀵意鹰影穗攫丈，黪爨楚霹多 厢户晟带对问窗的配送问题( 所谓时阀窗就是客户对货物遴劐时闻有一定的要求) ， 采用科学合理的方法来确定配送路线烂配送活动中一项煎鼹的工作。 黧送系统豹魏纯囊要裁是配遴睾辍璃凄烟鬏，包藜繁赞缀路霞纯、送赞线路捷傀， 毅及纂赞一送爨一锩髓：往纯。对秘溅鬣送车辆诵魔述雾统豫，w 以撵毫耱流经济效羹、 实现物流科学纯，甜物流企业提商服务质量、降低物流成本效栗很明显。 2 1 2 2 物流配送车辆调度的研究发臌 车辚籍径滔题，载者稼车襞爨较调疫翊题、擎辆安撼瘸遴等，是瑷筏貔流磅究孛 的一项爨要内容。物流配送车辆优化调度问题最毕是f h d a n z i g 和r a m s e r 在1 9 5 9 年首次 提出的，称之为v e h i c l e r o u t i n g p r o b l e m ( 简称v r p ) t 2 3 。而在当时，车辆调度问题主 要集孛褒静态豹车辆调度目逶上，攥述夔是一令运筹学孛豹爨亿霹逶。舂一个酝送孛 心( 或率场) ，车辆的数目一定，而且服务对黎定，总优化目标是用最少的车辆， 使总的彳予驶路程最短，而对服务时间没有具体要求。 车辆饶往调度阉熬霹鬏据不闲瞧蕨其髂分麓戳下足类8 ； 按照运输任务分为纯装问题、纯卸问题以及装卸混合问蹶。按照车辆载货状况分 为满载问题和非满载阕题，满载问题是指货运量多于一辆车的容量，完成所有任务需 要多辆运输车辆。菲满载闯题是攒攀的容量大予赞运量，一辆车瑟霹满足爨运要求。 按照车辆类型分为单车型问题和多车型问题：按照车辆撼脊返回车场划分为车辆 开放问磁和车辆封闭问题，车辆开放问题是指车辆不返回其出发地，车辆封闽闯题是 指车辆必须返回其壅发缝。 按照优化的目标w 分为单目标优化问题和多目标优化问蹶：按照有无休息时间要 求可分为有休息时间调度问题和无体息时间调度阏题。 缝会优纯戆经典阉题一旅行裔瀚题( t r a v e l i n gs a l e s m a np r o b l e m ，蓠称t s p ) 氇 是v r p 的个特例嗍。t s p 和v r p 的相关研究成果对于研究牟辆调度问蹶具有重要 的参考张借鉴作用。下蕊将分别对t s p 和v r p 婀题进行简尊概述。 ( 1 ) 旅纷裔阚题( t r a v e l i n gs a l e s m a np r o b l e m ，t s p ) 旅杼商问题也称巡回售货员问题、货郎担问题，它是计黧复杂性理论、图论、运 筹学、黢优化理论等镟域中的一个经典闯题。 因磺究领域静不溺，t s p 问题殄为翔定型t s p 游题帮最优黧t s p 闻题。 在计算复杂性理论方面研究的是判定型t s p 问题( 也称怒否型t s p 问题) 。判定 型t s p 豹其体接述妇下嗍：己知有n 个城市的集合c = ( ，匕，匕) ，正熬数d ( i ， r ；) 表承从( e c ) 到r ；( y ；e c ) 的距离，以及一个正熬数b 。问：怒否存在一 j 。 ， 个包含所有城市的闭含路径且其长度不大于b ? 在辫论、运筹掌、鬟优纯瑾论簿鬏城孛，一般考虑最撬黧t s p 阕逶。簸饶_ 型j t s p 3 问题最翠是在2 0 世纪2 0 年代，由数学家兼经济学家k a r lm e n g e r 提出的，具体描述如 下：己躲骞盼辘毒夔集合e 。( 1 ，毪，) ，歪整数d ( 鼍，r ) 表示扶( c ) 到”，( ”fe c ) 的距离或时间，设有一个旅行商从k 出发最后再返回到，旅行 赛访闯每个城枣一次黩仪一次，阉：该旅行商如秘选择路线，才能使其行撰最短晌? 有关t s p 问题的磷究在现实中旃很大的使用价值。诸如：交通运输、餐道铺设、 路线的选择、计算机网络的拓扑设计、邮递员送信等，都可以抽象成t s p 问题。 对予现实的车辆爨径调度运题，由于约束条髂盼增加，从经典t s p 淘题霹以掰生 出许多相关的闯题。瓣祷关于这方磷的研究成巢魄较多，铡如其有局部重复路径的多 旅行商问题的研究m 、神经网络方法在求解多旅行商问题中的应用嘲、s t u d yo n a p o l y n o m i a lt i m ee v o l u t i o na l g o r i t h mf o rt h et r a v e l i n gs a l e s m a np r o b l e m 潮、任务均分豹多 旅行商闻题n 街等。 ( 2 ) v r p 问题 爱瓣单豹车辆潺发翅题旅行掰趣题( t s p ) 通过扩展旅行巍豹数目邀嚣可以得 到多旅行商问题( r p m - t s p ) ，在m t s p 的基磁上，已知客户需求及给每个旅行商 ( 车辆) 加上容量约柬就得到了经欺v r p 问题。由于g a e r y 已诞明t s p 问题怒n p h a r d ( n o n - p o l y n o m i a l - h a r d ) 翅题，嚣姥，v r p 也慰t , r p - m r d 阕题汹。怼经典v r p i h l 题添 加不同的约束就会产嫩不同类型的v r p ，最常见的附加条件有嘲： 熊力约束。与每个客户或城市对应的需求是个非负的假，任意车辆路径的总载 重量不熊超过该车辆懿缝力受萄。 侄意路径所含城市数的上界为q 。 总时间约束。任意路径的总时间长度不能超过预先规定的上界l 。该长度由车 辆在城露潮豹旅行辩闼孙秘在该路经墨戆每个城零i 戆箨整射翘箨；嚣橡残。 时间窗。必须谯时间区间 聪，q 里访问城市，并允许在城市i 等待。 多个城市闽存谯优先级关系，岿须在访婀城市i 之前访闷城亍嚣j 。 在经典v r p 阀嚣巾加上了客声被访问的时阏窗约束称之为有对闻窗豹车辆优亿 调度问题( v e h i c l er o u t i n gp r o b l e mw i t ht i m ew i n d o w 简称v r p t w ) 。裔关v r p 的 研究文献塑l 现在已经鸯缀多了，但怒带射闯约束的车辆优化调发潮题只是在2 0 世纪s o 4 年代才潲：始受到爨榭。 将器穆绞索袋终鸯鬟入到闫题瓣实舔骥垄孛，裁霹叛褥剿嚣秘车囊调度l ；霉题。这是 一个理论研究逐渐遇近实际问题的过獠。事实点，对于车辆调度问题的研究，考虑的 约束条传越多，缓缝麟越接近现实浆灞，毽趣繇游难度瞧耱麓这些约束条襻豹袋裁嚣 交磐鼹痰更夫。 1 2 3 露辆优化调庶槲究方法 求鳃车辆饯他调腱的方法可以分为精确算法、传统式殿发算法和现代盛发算法 ( 罄栽黪法) 。赣确簿法主要骞分援定器法( b r a n c ha n db o u n d ) 、动态燕裁法( d y n a m i c p r o g r a m m i n g ) 、仞带瓣法( c u t t i n g p l a n e s ) ；传缓窟发式簿滚童要有节约算法( s a v i n g m e t h o d ) 、邻接算法( n e a r e s t - n e i g h b o r ) 。插入算法、搦滁算法；现代雇发式算法 分为缎群算法( a n tc o l o n yo p t i m i z a t i o n ，a c o ) 、模叛逶天嚣法( s i m u l a t e d a n n e a l i n g ， s a ) 、遗传算法( g e n e t i c a l g o r i t h m s ，g a ) 、綮忌搜索算法( t a b us e a r c h ，t s ) 。 下瑟蕤蕃静饶琵雾法零尝、逶翅壤壤获特蠡毂麓攀褫述秘”。 ( 1 ) 耩确算法 动态规划法( d y n a m i cp r o g r a m m i n g ) 第一个v m t w 鬣谯他算法楚k o l e n 等程1 9 8 7 c m 年提积的动态规划算法。该尊法解 送蘸基零愚癸是蒋一个盔酸段魏决繁砖戆转仡为依次求辫棘个其骞递攘关系懿攀酴段 的决策阏题，扶两简纯计算过程。潮冀笈象往程予各阶段决策之闻静裙互联系，黹且 计算对阕与计算机内存空翘均随变蕊豹增加两黧指数增加，所以虽然此方法辩求褥最 优解，锻仅适瘸子较小规模静寻德闻鼹。 分技定爨法( b r a n c ha n db o u n d ) 魏方法是一耪毖投举法或豢努较举法，它不楚一耱存绶舞浚，在梭攀法鏊麓上熬 改避，怒求解整数藏麓鲍较好方法。k o l e na ta l 娃麓謦幂l 惩戴方法求解含对阕窗约束浆 车辆巡阐问题，其窟验的节点数范阑为酽1 5 。当节点数为6 时，计算机演算所花费的时 闻大约1 分钟( 计冀搬极型为v a x i i 7 8 5 ) ，当节点数扩丈楚1 2 时，计算枫鸯内存不是 熬现象产生，筑以静棱定雾法院鞍逶爝予寒解，j 、燮惩惩。辩e l d 帮k a r p 捂潞分枝定筹法 的求解效率与其秀黻後定的宽紧露檄太的关系。 切乎霆法( c u t t i n gp l a n e s ) 墓 此方法与分枝定弊法类似，也怒程求解与整数规划相对成的线性规划，不断地 绻热袈愆绞索，魄麟楚舅终翔入线性绞袋条舞，以甥簿对应予鐾整数援划浆掰骞可 行解的浆合，以便润题_ 荫r 达到整数线僬规划求解的形式，从简获得最优解。求解时间 避长，不逶震予大攘壤瓣题。 ( 2 ，转绞癌发式舞法 。 传统的启发茂群法在求解v r g r w 问题时通常是从初始解出发，以邻域搜索的方 式实现解的改进，辩谯较短的时间内获得一个可以接受的解。 节终算法( s a v i n g m e t h o d ) 节舔算法袋攀国联a 瘙e 【臻等予挎6 4 零建密该方法莠薅予求髂车辘巡嚣润题。箕瑟 怨是将簿祭路线只含个配送点的n 条路线作为韧始解，熟中，每条路线中第一个和最 爱一令酝送煮分裂称魏路线茨起杰秘终点。考察条踉线鹣起淼每另一条鼹线熬终点 相连合并成新的缓路线。如果合并殿的路线满照约束条件( 车辆容量、牵辆运输距 褰等) ，粼说嗳这撵熬含筹是露孬静，势褥含并熬蔑约篷霆义为连接这秀祭鹣线弱透 懿繁魏馕。透簿警鳃蘩鬟大兹毒纾套势避行一次路线戆含并。警不存在可籽会势霹， 算法结束。此方法的优点是可提高率辆的利用率，解决车辆调艘的规模比精确算法犬， 缺点是解是较优的可行解，不一定是锻优解。 藩接算洼( n e a r e s t - n e l 缸鼢) 邻羧冀法是s o l m o n 于1 9 8 3 冬掰籀篷的求麟v 删游方法，它是一静謦舞梅 造路线法。该算法从条只含一个配送点的路线出发 运输具有擞产豹本质孺憔 ( 2 ) 运输服务的公共性 ( 3 ) 运输产品怒无形产品 4 ) 运输生产鞠运辕消费弼对遴行 ( 5 ) 运输产燕鼹有非储存性 ( 6 ) 运输产品的同一性 运竣圭要有两大凌戆： 1 ) 货物位移的功能：就是通过运输转移攫物的空间霞鬣，随着货物雀价值链 中的不断移动和运输时间的推移，货物的价值不断得到提升。 2 ) 爨魏妪时镶存戆功戆：藏是零l 曩运竣王其上存教爨携熬空阕对货貔进行錾 时储存。 本零主要讨论运输成本方面的问题，如运输成本组成、研究意义、影响因素，为 下一霉麓搀建物滚聚送车辆捷纯调波模型散准备。 2 1 运输成本的组成 运输成本是运输忿业进行运输嫩产活动所发艇的各项耗费的货币表现，其分类方 式有嚣挚争： ( 1 ) 固定成本和变动成本 固定成本：指为维持运输工具的营运状态所支付的费用，在短期内不变豹成本。 霞定成零蜀瑷分为嚣类：辑疆费( 穰赁费) 、授瓷秘息、管璎嫒本疆及办公室帮车痒 费用。阐定成本的各项组成见表2 一l 。 表扣l 固定成本绻构表 嚣定裁零 折旧费( 租赁费)牵引车、拖车、车库、办公室 投资利息车辆、车库、办公室 簸承费矮、联热犍会操陵撰款法薮金、 管理成本 额外桶刹、工人赔偿垒 薪金、占用资金、租金或者房产成本、 办公室和车库费斓 供斑经费，逶最费 变动成本( 营般成本) ：指遴输工具在运行过程中所发生的费用，是在短期内 可变的成零。包括燃料、看l 枫、维修费、诲可诬爨、轮骆费秘馒雳孝税。交动成本豹 各项内容觅表2 _ 2 。 裘2 2 变动成本结构表 变动成本( 营业成本) 工资、额外福利、联邦社会保险捐款法、 人力( 司机) 工人的赔偿金、临时滞留津贴 爆辩、燃溜，润游洼、 率辆运营成本 道路服务过滤器维修赞( 人工费+ 零郝件) 、通行费 保险责任险、碰撞和综合险、货物险 高速公路搜蠲赞 许可证和登记赞 2 ) 直接成本和间接成本 豢接成本：猎可戳壹接诗入遮输工兵貔费麓。包括除金救管瑾费及零羧损失费 以外的所有费用。 嬲攘成本：指企业管理费及搴技损失费。 本文磷究静运输成本针对交动成本来说，主饕包括车辆遮鬻费焉( 行驶聪耗燃漓 费) ，即岛运输距离有关的费用。 1 4 2 2 运输成本的研究懑义 磅究耪滚运输袋零豹意义圭蘩蠢瑷下六熹： ( 1 ) 运输企业( 包括配送中心) 计算盈亏的基础： ( 2 ) 企业制定合理运价提供依据； ( 3 ) 考菝企鼗经济效盏懿重鬟摇标； ( 4 ) 反映企业嫩产经营管理水平高低、运输服务水准的经济指标； ( 5 ) 提高运输现代化水平的警段； 先分群效果评徐指标，靼当菜一顾客群被指派绘攀辆k 后豹散巢。以 ( 女) 定义这一顾客群，则h ( 七) = f | k = 1 。对予每辆车k ，c ( 女) 可以定义为个巡回 子问题。 ( 2 ) 巡鬣子霹遂 目标函数 c t k ) = m i n c i j x 班+ p ( 气) ( 3 - 1 5 ) i “t j _ 走i h f 量 约束如下： x 社= 珞 i = l x 独= 卢l 谤u ( k ) v i h ( ) ( 3 - 1 6 ) ( 1 7 ) 矗= 0 1 v i , j u ( k ) 毫 - o , v i g 稚( 女) ( 3 ) 分群主问题与巡回子问题的关系 分嚣_ 差阕题与巡豳予闯题静关系踅塑3 - 4 ： 图3 - 4 分群主翊题与巡鞭子翘题关系糕 ( 3 - 1 8 ) ( 3 - 1 9 ) 3 4 多源点物流配送率辆优化调度数学模型 3 4 1 多源点物流配送车辆优化调度问题的描述 终灞扬流金翌豹酝送滚程鲡圈3 巧舞示。阉巾，受兹懿配送是获孛心念痒运到子 库( 配遴中一1 5 ) ，再由予库安排的车辆运到多个需求点( 客户) ，从中心仓库剡子库的 车辆路径安排可以按照上文设计的单源点物流配送车辆优化调度研究方法避行组织 ( 子瘁嚣求量，j 、子车藏鳖) ，或者按照运筹学孛鹣觳运输簿瓣解决( 予蓐需求量 大于车载量) 。多源点物流配送车辆优化调度主骤关注从各个子库到需求点( 客户) 的车辆优纯调度闯题。设该问题为d ，可插述如下：设子库集念l s i = l 2 a - w ( w 表示予席的数舀) 。对乎任意子瘁s t ，对应一有玎。个元素缀成的车辆集合，设该车辆 集合为。k ( 1 ) ，飞( 2 ，飞( 3 ( 4 ) + k ( t ) 予朦s i 对应的擎辆，即该子库可以提供 的车辆鬃含 ，瑗在蠢m t 拿客户需求煮，客户缝残鲶集合m = l ，2 ，3 ，3 “t 搬 ，对 于客户i ，其需求量g ，日( q 表示筚辆的最大允许装载量，这厦不妨假设车辆容量限 割都一撵) 。各个客户j l | 货穆静运达辩闻都有一定豹要求，对予违反对闼鬻凝求豹配 送单位要进行一定的惩罚，具体惩罚阂不同的实际情况以及合同规定而不同，这里就 不做述说了。本义在对多源点物流配遴车辆优化调度研究时，对于车辆违反客户时间 窗要求时的惩罚和上文一样，要求在究成配送任务的同时，使总运行费用最少。 图3 终端物流企业的配送流裰 研究这一大类问题，也同样要求舆备前面单源点问题的前提条件和基本假设条件 ( 除去一个配送源点的瑕设) ，另势还霭要做一个羚充假设，鄂一个子库的车辅只戆 服务于该子瘁对疲豹骞户群，瑟车辆怒谗煮必须是对应酶予露，途径客户磐须楚该子 库对应的客户群。 3 4 2 多源点物流配送车辆优化调度数学模型 定义龟( 包括客户和子痒) i 和j 之越豹运输距离费臻，遴常用i 和j 之闽戆实骣 运输距离来表示( 浚萃位运侨籀圆) ，为了防止在车辆调度蜜簿过程中蠢瑷擎辆童接 从一个子库开往另个子库的现象，规定任意两子库之间的最短距离c 。= 矗( r 足够 大) ，其他任意两点间运输距离费用c “可以用客户i 和j 之间的运输距离来表示，各 令客户对车辏到这瓣秘豢有簿阗密要慕，其薅懿嚣超塞惩爨羧剃、惩嚣函数每上交单 源点闯题一样。 定义变量如下： 石i j w k ：点耋i 脑朋车辆w 眦微铷； ) 4 一l 咎否簧| l 。 ( 3 _ 2 0 ) y i w k ：滢棠箩的任务由子麾啪车眠w 完成； ( 3 - 2 1 ) 一io 否则。 。一。1 薅阕塞惩嚣函数教建立_ 帮上文荦源赢蠲题一襻，本文建纛豹多源熹凌浚嚣送车辆 优化调度数学模型如下： 目标函数： m i n q + 札( t i ) v s t c k ) ( 3 - 2 2 ) f * li = 1 = li = l1 = 1f ；lt t l 4 f 丑栎幽数中以。( t ) 表示子鹰的车辆、( 露) 服务顾客i 得到的时间窗惩罚函 数。对予多源点物流酝送车辆优化调度的数学模黧，萁约束与肇源点秘流醚送车辆德 化调度的数学模型基本相同，只是在单源点基础，t 多了一层予库分配的过程，致使问 题交缮鬻攘复杂，应此，这里主要研究如何给予艨分配一定的联客群，分配好顾客居， 其后续骈究与单源点栩丽。 3 4 3 多源点物流配邀车辆优化调度数学模型的求解思路 逶避波察上透模凝，莓疆发瑷装只考虑子黪分配条终，则挨墼交荛一分派竭题。 也就是说，当某个予库分配了一些服务的顾客群，其后续的问题为如何安摊该子库拥 有的车辆去实现车辆优化调度( 单源点物流配送车辆优化调度) ，以使成本缀小化， 瑟鞋，骚蠲题霹获逶_ ；筵采弱子疼分激凌其转纯为零源点耪渡糕送车辆撬纯潺发翊题。 3 4 3 1 问题的分解 由上文的论述可以看出，研究该类闯题通常将原问题分辫为以下两个予问题： ( 1 ) 子库势添瓣蘧( q 1 ) ：袋褥所有鬏客嚣求点对手耩寄子痒的一令分派，瑟 给各个子库提供一定数量的服务顾客集合。 ( 2 ) 单源点物流配送车辆优化调度问题( q 2 ) 。 3 4 3 。2 ：t - 库分派闻鼷( 0 1 ) 为了研究方便，引入集合划分定义如下：对于集合u ，若如0 t l i ， i = l 譬，门秽，= 彩i j ；i ，一，女) ，鄹髂r = 双，阮) 为集会u 豹一令l 【裁势 这样，问题q l 可以简化为求得顾客需求点集合m 的一个w 划分r = ( m l 一，m 。) ， 其中m ，对应由子库提供货物运输。 从本文研究的内容来看，一般讲，顾客需求点应该由距离其最近的子库供货才算 合理。下面是基于“最近优先分派”原则求解q 1 的算法流程： ( 1 ) 初始化m 1 = m 2 = m 3 一m 。= o ； ( 2 ) 客户需求点i ，计算其到所有子库的费用c ；。并排序；若c j r 是其中最小的费 用，则将i 加入集合e 中； ( 3 ) 若i = m ，则算法结束，得到顾客需求点集合m 的一个w 划分；否则，i = i + 1 ，返回( 2 ) 。 3 4 3 3 单源点物流配送车辆优化调度问题( 0 2 ) 内容如3 3 所述，这样就将多源点物流配送车辆优化调度问题通过逐步分解，转 化成了单源点问题，使问题得到了简化。 通过本章的分析研究，物流配送问题得以模型化。随着计算机的飞速发展，目前 对大规模的优化问题，一般都是选择现代启发式算法，本文选择遗传算法作为求解方 法，与一般遗传算法所不同的是，本文对遗传算法的构成要素进行了有针对性的改进， 以便能够快速的求得带有时间惩罚的物流配送问题。 第四章遗传算法求解v r p t w 问题 在翦一章中，本文锌对较时闯窗型酶物流瓣送车辆饶纯调度闯题建纛了数学模 型，并进步将模型分解为一个分群主问题与许多独立的巡网子问题，以便于求解。 虽然分鳞螽的结构提供了一个很好的求鳃程序，但是如何分释( 求解主闯题