（电力电子与电力传动专业论文）物流中心货运配载系统优化研究.pdf

w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ee c o n o m ya n di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , t h e p r o b l e mo ff r e i g h tm a t c h i n go p t i m i z a t i o ni sp u tf o r w a r d ，i no u rn a t i o n ，t h et y p i c a l t y p eo ff r e i g h tm a t c h i n gi s ：as m a l lh o u s ea n dat e l e p h o n eo nt h er o a d s i d e ，i na d d i t i o n ， as i g n b o a r dw i t ht h ee m p t yv e h i c l el o a d i n gg o o d s t h i sk i n do fo r i g i n a lm a t c h i n gw a s f i tf o r t h es m a l ld i s t r i b u t i n gd e p a r t m e n t ，b u tw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h e l o g i s t i c ss e r v i c ea n dt h ec o n t i n u a li n c r e a s i n go fc a r r y i n gt r a d e ，t h ee c o n o m i ca n d f e a s i b l em a t c h i n gi s n e c e s s a r yt oi m p r o v e t h el o g i s t i cm a n a g e m e n t ，r e d u c et h e o p e r a t i o nc o s ta n di m p r o v ei ns e c u r i t y , r e l i a b i l i t ya n de c o n o m i cl u no fg o o d sc a r r y i n g ， s ot h eo p t i m i z a t i o no ft h em a t c h i n gh a sd r a wl o t so fa t t e n t i o no ft h er e s e a r c h e r si nt h i s f i e l di nr e c e n ty e a r s t h e r ea r eal o to fp r o b l e m st ob ec o n s i d e r e da b o u tt h ef r e i g h tm a t c h i n g ，t h i s d i s s e r t a t i o nh a sb e e nc o n c e m e dw i t ht w op r o b l e m s ，o n ei st h eo p t i m i z a t i o no fc a r g o a n dv e h i c l e ，a n o t h e ri st h eo p t i m i z a t i o no fv e h i c l er o u t e t h ec h o i c eo ft h ev e h i c l e r o u t ei sa l l i m p o r t a n tf a c t o r i ne f f e c t i n gm a t c h i n g , d i f f e r e n tc a r r y i n gt a s kn e e d d i f f e r e n tr u n n i n gr o u t e ，s ot h e r ei sd i f f e r e n to p t i m i z a t i o nm e t h o do ft h et r a n s p o r t a t i o n p r o b l e m s t h i sd i s s e r t a t i o nr e s e a r c h e sm a i n l yt h eo p t i m i z a t i o np r o b l e mw i t hm a n y d i s t r i b u t i n gd e s t i n a t i o n sa n dt h es a m es t a r tp o i n ta n de n dp o i n t ，t h i sp r o b l e mc a n b e c o m ed o w nt ot h e p r o b l e mo f c o m b i n a t i o no p t i m i z a t i o n ，a n di th a su s e dg e n e t i c a l g o r i t h mw h i c hi s ak i n do f i n t e l l i g e n ta l g o r i t h m t ol o o kf o r t h eo p t i m i z a t i o n a n s w e ra n da c q u i r et h eo p t i m i z e dr o u t e a sf o rt h ef r e i g h tm a t c h i n g ，t h e r ea r es o m es o l v em e t h o d s ，s u c ha st h et r a d i t i o n a l m e t h o d ：m u l t i - o b j e c tp l a n n i n ga n de x p e r ts y s t e m ，a n ds oo n ，b u ti nf a c to p e r a t i o n ， t h e s em e t h o d sa r en o tv e r yw e l l ，s o m en ms l o w l yi nt h ec o m p u t e ra n dh a v eb a d f l e x i b i l i t y h o w e v e r , a n o t h e rs o m em e t h o d sa r ed i f f i c u l ti nc o n f o r m i n gt h ep a r a m e t e r s a n dm a n e u v e r a b i l i t yi sn o tv e r yw e l l ，a c c o r d i n gt ot h i sp r o b l e m ，t h i sd i s s e r t a t i o n l l p r o p o s e st h eb u i l dm o d e l i n gt h i n k i n gb ya h p , t h ea l g o r i t h mi n t e g r a t e sp e r f e c t l yt h e d e t e r m i n i n gt h en a t u r ew i t hq u a n t i t a t i v ea n a l y s i s ，i ti sas a t i s f y i n gm e t h o dw i t ht h e s i m p l yo p e r a t i o na n di d e a lo u t c o m e f i r s t l y , t h i sd i s s e r t a t i o na n a l y z e s t h e p r e s e n ts t a t e o ft h em a t c h i n g ，a n da s i m u l a t i o nc a l c u l a t i o na b o u tt h em a t c h i n gm o d eb a s eo nm a t l a b 7 0 ，s ot h a tb u i l d af e a s i b l em o d e l ，s e c o n d l y , a sf o rt h er o u t eo p t i m i z a t i o n ，i tr e a l i z e st h es i m u l a t i o n a n dc o m p a r ea n a l y s i s ，t h ec o n c l u s i o ns h o w st h a tt h eo p t i m i z a t i o nm o d e ls o l v e st h e c o m p l e xp r a c t i c a lp r o b l e mw h i c hi sd i f f i c u l ti nq u a n t i t y , s ot h a tt h ed e c i s i o n - m a k e r c a nj o i ni nt h ed e c i s i o n ，a n di ti s h e l p f u l i nt h e c o n s i s t e n c yt h i n k i n g ；g e n e t i c a l g o r i t h mc a ng i v er e l i a b l ea n ds h o r t e s tr o u t ef o rt h ev e h i c l e k e y w o r d s ：f r e i g h tm a t c h i n g ；r o u t eo p t i m i z a t i o n ；m o d e l ； m a y a n l i n g ( p o w e re l e c t r o n i c s & p o w e rd r i v e 、 d i r e c t e db yp r o f y uh o n g s h e n g 1 1 1 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：掣日期：磕乏么2 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 论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：鼙砬导师签名：他瞧唑鱼兰 1 1 物流的由来及其概念 1 1 1 国内外物流的发展概况 第一章绪论 物流概念最初产生于美国，1 9 2 1 年阿奇萧在市场流通中的若干问题1 1 】( s o m e p r o b l e m i n m a r k e t d i s t r i b u t i o n ) 一书中提到“p h y s i c a l d i s t r i b u t i o n ”一词，其含义是“实 体分配”或“物流配送”，并谈到“物资经过时间或空间的转移，会产生附加价值”。 其中，时间或空间的转移就是指销售过程的物流，m a r k e td i s t r i b u t i o n 指的是商流。 2 0 世纪初，西方一些国家发生了严重的经济危机，出现生产力过剩，生产的商 品大大超过了人们的购买力，因此企业提出了销售和物流的问题，当时主要指销售过 程中的物流。在第二次世界大战中，美国军队供应建立了“后勤”( l o g i s t i c s ) 理论， 提出将战争时的物资采购、生产、运输、配给等活动作为一个整体进行统一部署，能 够以更快的速度分配战略物资，从而使费用更低、服务更好。后来在企业中“l o g i s t i c s ” 一词也得到了广泛应用，此时的“l o g i s t i c s ”包含了生产过程和流通过程中的物流， 其含义更加广泛。8 0 多年来，现代意义上的物流则泛指物质实体及其载体的场所( 或 位置) 的转移和时间占用，即指物质实体的物理流动过程。它是从时间和空间上，将 生产和消费分离，并随形势日益扩大并将“供”和“需”有机地衔接起来，从而保证 顺利地进行社会生产，并取得良好的经济效益而发展起来的- - 1 7 科学。 欧美和日本是世界物流业中相对发达的地方，代表着国际物流的发展方向。而美 国物流模式是一种“整体化的物流管理系统” 2 9 】，它冲破按部门分管的体制，强调以 整体利益为重，从整体进行统一规划管理，2 0 世纪7 0 年代，物料需求计划( m a t e r i a l r e q u i r ep l a n n i n gm r p ) 、制造资源计划( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n g ，m r p i i ) 1 1 4 ， 看板制以及即时生产( j u s t i n t i m e ，j r r ) 的管理方法不断得到开发并在物流管理中广泛 运用，从而人们也认识到，要把握好物流管理，则需要从流通生产的全过程来考虑。 在2 0 世纪8 0 年代中后期，随着计算机技术的迅速发展，人们对物流管理认识的 提高以及经济环境、产业结构的迅猛发展，美国在物流管理理论和物流实践上有了更 大的发展。一方面，人们在理论上逐步认清物流、经营与生产紧密相连，已经成为企 业竞争的三大支柱：另一方面，在实践上认识到物流软件技术的迅速发展，不断推动 物流自动化的发展，电子数据交换( e l e c t r o n i cd a t ai n t e r c h a n g e ，e d i ) 的运用和专家系 统的利用是最有代表性的技术。进入2 1 世纪，与其它国家相比，美国物流发展相对 较快，尤其以企业物流、配送中心、速递等最为突出，其全国物流体系的各组成部分 均居世界领先地位。 相对于美国和日本来说，我国的物流技术研究和应用相对滞后，并且步履蹒跚， 我国物流的概念是在2 0 世纪7 0 年代末在日本召开的第三次国际物流会议上引入的，当 时以国家物资总局为首的中国物资工作者代表团参加了此次会议。他们回国后撰写了 考察报告，并在报告中论述了日本国内的物流情况及大会内容。1 9 8 1 年，北京物资学 院王之泰教授撰写了“物流浅谈”一文，并在物资部专业刊物物资经济研究通讯 上刊登，文章较为系统地讲述了物流的概念、物流的管理、物流信息以及物流的结构 等内容，在我国这是第一次较为完整地介绍了物流的概念，从9 0 年代开始，我国的物 流研究开始迅速全面展开，“八五”规划中，国家明确把发展第三产业，其中包括物 流作为重点发展之一。“九五”时期，我国货运总量持续快速增长，使得物流面临十 分艰巨的任务，同时也为开展物流研究、提高物流水平提出了迫切的需求，带动了对 物流的研究。经过二十多年的发展，物流己成为我国经济发展的重要因素，并成为企 业创造利润的重要源泉，但是，在对物流的研究及应用上，与发达国家相比，我国还 有一定距离，另外物流服务水平和效率、物流企业的经营管理水平还比较低。主要表 现在： 1 物流企业组织规模较小，竞争实力略显不足，网络化的经营组织还不完善。 2 物流企业经营管理水平还比较低，服务质量有待迸一步提高。 3 服务方式和手段比较原始和单一。目前大多数从事物流服务的企业只能简单的提 供运输( 送货) 和仓储服务，而在增值服务上，如流通加工、库存管理、物流成本 控制、物流信息服务等，尤其在物流方案设计以及全程物流服务等方面还没有全 面展开，还有待进一步开发。 4 当前，针对供应链物流，第三方物流的研究比较多，针对具体企业研究其内部物 流，通过实际案例研究工程应用的较少。 5 在对信息技术应用方面，水平比较低。先进的物流管理技术和软件，如条形码技 术、企业资源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，e r p ) 等物流管理软件的应用水平 比较低【2 7 】。 2 上述这些问题严重影响着我国物流的发展，如不尽快解决将影响我国物流的进一 步发展，从而拉大我国与发达国家的物流水平的距离，而要缩小这一距离，只有在企 业实践中广泛开展各类物流理论的应用、充分利用信息化的优势，逐渐实现各种优化 功能，才能迅速提高我国的物流研究应用水平，并将我国的物流研究推向高峰。 1 1 2 物流的概念 物流中的“物”的概念：是指一切可以进行物理性位置移动的物质资料，也就是 说其必须可以发生物理性位移，即有位置的变化。 物流中之“流”，指的是物理性运动。 物流：是指对物质资料而言，从供给者到需求者的物理性运动，它不但能创造时 间价值和场所价值，甚至有时也创造一定加工价值，是一个价值创造的活动。 物流概念首先在美国、日本等发达国家形成，后来随着国与国之间交往与经济联 系的不断发展，物流概念才逐渐引入到其它国家，如今已发展成为普遍使用的经济概 念。然而，由于对同一事物，不同的人有不同的观察角度，从而产生不同的理解，同 样，在不同国家，以及在同一国家的不同组织之间，人们对物流概念的理解也不尽一 致，以致在理论上出现了多种释义( 参见表i - 1 ) 。 综上所述，我们可以将物流概念做以下理解，由物流是物品从供应地到接收地的 实体流动过程，且任何物品都具有二重性：即自然属性和社会属性，物流是物品物质 实体的流动，而物品的社会实体的流动是商流。商流是通过物品所有权的转移来实现， 而物流是通过搬运、储存、包装、流通加工、运输等实现物品物质实体的转移。从这 一意义上说，物流与商流相对应，作为经济的要素之一，物流在经济生活中的位置可 如图卜i 所示： 从图卜1 可以看出：经济是构成人类社会的一个重要组成部分，流通是经济中的一 个重要组成部分，而物流则是流通的重要组成部分，它们之间紧密相连。因此，物流 变化，整个社会经济会发生变化，相反经济发生变化，物流也相应发生变化，所以， 对物流的理解要从整个社会的角度来 表1 - 1 各种物流定义 组织或人资料来源 定义 物流是为满足消费者需求而进行的对货物、服务 美国物流管理协会 及相关信息从起始地到消费地的有效率与效益的 f r l a ec o u n c i lo fl o g i s t i c sm a n a g e m e n t ) 流动与存储的计划、实施与控制的过程。 物流是一种对于原材料、半成品和成品的有效流 日本物流系统协会动进行规划、实施和管理的思路，它同时协调供 ( j a p a ni n s t i t u t eo fl o g i s t i c ss y s t e m s ) 应、生产和销售各部门的个别利益，最终达到满 足客户的需求。 物流是在一个系统内对人员或商品的运输、安排 欧洲物流协会 及与此相关的支持活动的计划、执行与控制，以 ( e u r o p e a nl o g i s t i c sa s s o c i a t i o n ) 达到特定的目的。 物流是物品从供应地向接收地的实体流动过程。 中华人民共和国国家标准 根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、流 物流术语 通加工、配送、信息处理等基本功能实现有机结 ( g b t1 8 3 5 4 - 2 0 0 1 ) 合。 阿保荣司物流是指克服时间和空间，连接供给主体和需求 ( 原日本早稻田大学教授) 客体，创造部分形质效用的包括废弃和还原的一 新版物流基础切有形无形资财的物理移动的经济活动。 物流是对原材料、在制品库存、产成品及相关信 加拿大供应链与物流管理协会 息从起运地到消费地有效率的、成本有效益的流 仃1 1 ec a n a d i a na s s o c i a t i o no f 动和储存进行计划、执行和控制，以满足客户需 s u p p l yc h a i n & l o g i s t i c sm a n a g e m e n t ) 求的过程。 物流是物质资料从供应者到需求者的物理性活 王之泰教授( 现代物流学) 动，主要是创造时间价值和场所价值，有时也创 造一定加工价值的活动。 4 1 2 物流中心的概况 1 2 1 物流中心的概念 图卜l 物流在经济生活中的位置 物流中心( l o g i s t i c sc e n t e r ) 亦成为“配送中心”或是“配销中心”，是一种特 殊的仓储设计，目地在于增快货物流动速度并避免不必要的运输成本，根据中华人 民共和国国家。物流术语标准( g b t1 8 3 5 4 2 0 0 1 ) ，物流中心( l o g i s t i c sc e n t e r ) 的定 义 2 9 l 为从事物流活动的场所或组织，应具备符合下列要求： 1 、主要面向社会服务。 2 、物流功能健全。 3 、完善的信息网络。 4 、辐射范围大。 5 、少品种、大批量。 6 、存储、吞吐能力强。 7 、物流业务统一经营、管理。 1 2 2 物流中心的分类 关于物流中心的分类，因为不同类型的物流中心在选址或功能设计时，所考虑 的影响因素不同，各种因素的影响程度也不一样，所以建立的种类也不同，本文将分 别按照物流功能、投资主体和服务范围对物流中心进行类型划分。 1 按照物流功能划分 一般可以划分为枢纽型、流通加工型、配送型、仓储型等物流中心。 1 ) 枢纽型物流中心 以连接不同运输方式为主要职能的转运型物流结点，一般除了具有仓储、转 运等功能外，还有再包装、拆拼箱等功能。 流通加工型物流中心 以流通加工为主要功能。生产厂家、商家为了在市场竞争中取得优势，在流 通过程中对商品进行个性化、多样化包装等加工活动。 3 1 配送型物流中心 具有集货、储存、运输、分拣、加工、配送配载、信息处理等综合物流功能， 主要为连锁店、零售商以及消费者组织货物配送的流通型物流结点。其服务范围 主要为一个城市或某一区域，服务范围较小，配送是其最主要的服务功能。 钔仓储型物流中心 是指主要从事商品保管功能。 z 按照投资主体划分 可以分为自用型物流中心和公共型物流中心两类 1 ) 自用型物流中心 由原材料供应商、制造商、分销商、零售商等企业为了提高效率、降低成本、 优化服务，自己投资建设的物流中心。它们一般只供自身企业使用，不向社会开 放经营。 2 ) 公共型物流中心 由政府、第三方物流企业等投资建设的具有综合物流功能的物流中心。在面 对客户方面，公共型物流中心比自用型物流中心更加广泛，供应链中的任何成员 均可成为客户，而不同供应链成员有着不同的物流服务需求。 3 按服务范围划分 可以分为区域物流中心和城市物流中心两类。 1 ) 区域性物流中心 具有较强的辐射能力，向省( 市) 际乃至全国范围的用户提供物流服务的物流中 心。 2 ) 城市物流中心 以某城市为服务范围的物流中心，主要以从事多品种、少批量、多用户的市内配 送为主。 因面综合上述，可将物流中心的分类如下图1 - 2 所示： 物流中心分类 按投资主体划分| 按功能划分l 按服务范围划分 自 用 型 物 流 由 心 公 共 型 物 流 中 心 仓 储 型 物 流 由 心 流 通 加 工 型 物 流 中 心 枢 纽 型 物 流 中 心 配 送 型 物 流 由 心 城 市 型 物 流 由 心 区 域 型 物 流 中 心 图1 2 物流中心的分类 不同的物流中心建立的目的、从事的功能、服务的范围等不尽相同，了解物流中 心的分类，可以对物流中心的具体运作、主要功能的理解具有指导作用，为建立物流 配载系统的功能模块奠定基础。 1 2 3 物流中心的主要功能 不同类型的物流中心因其在流通中所起作用不同，满足顾客需求不同，所以具有 7 的功能也有所不同，基本上可以归纳为下面五类： 1 运输和配送、配载功能 物流中心应具有一个覆盖整个服务区域的网络，自己拥有或租赁一定规模的运输 工具。首先物流中心为客户选择满足客户需要的运输方式，然后具体组织网络内部的 运输作业，在规定时间内将客户的商品运输到目的地。整个活动中，除了在交货点交 货时需要与客户配合外，整个运输过程，包括最后的市内配送都应由物流中心负责组 织，实现以方便客户、达到客户满意的目的。 2 存储功能 物流中心是制造商和零售商的中介，借助于仓储保管方式来调和制造业者大批量 少次运输的供给与零售商多样多次的运输需求，可以使客户保证市场分销活动的顺利 开展，实现供应和需求之间的时间调整，同时尽可能减低存储占压的资金，减少储存 成本。 3物品的流通加工功能 流通加工作业的内容有多种形式，如贴标签、制作并粘贴条形码、保鲜食品的冷 冻等等，是物流中心提高及创造其服务附加价值的主要活动。 4信息处理功能 具备完善的信息网络，是物流中心应符合的基本要求，在国际化、多样化、高速 化、大范围化等经营环境下，无论多么先进的物流中心，如果不能与物流信息系统相 结合，则不可能很好地运转，也不可能真正发挥系统的效率，因此物流中心应将在各 个物流环节的各种物流作业中产生的物流信息进行实时采集、分析、传递和处理，并 向客户提供各种作业的明细信息及咨询信息。 5结算功能 其实物流中心的结算功能是物流中心对物流功能的一种延伸，不仅仅是物流费用 的结算，若从事代理、配送时，物流中心还要替货主向收货人结算货款等等。 6解决销售渠道功能 物流中心借助于商品买卖，垂直整合制造商与零售商、消费者之间的销售渠道， 从而减少制造商寻找销售商与零售商、消费者寻找制造商的开支。 8 1 3 物流中心实现货运配载优化功能的必要性 1 3 1 货运配载问题的产生背景 货运配载功能实施是建立在信息系统基础之上的，我们所说的货运配载信息系统 是指：利用因特网将收集到的货物信息提供给车主，车主参考这些信息进行磋商，并 提供运输服务，而车主将运输车辆的可利用情况通过因特网作为“交易商品”向货主 寻求货物，这样所进行的买卖中介业务就是向货主和运输提供信息服务的系统。即货 物配载信息系统是利用因特网，帮助将运输车辆情况和货物情况进行需求撮合的信息 系统，从操作方面，可以将该系统与车载终端和车辆行驶管理系统相结合，实现确认 车辆的位置以及货物的追踪等。货运配载信息系统的概念示意如图1 - 3 所示。 货源车源 图1 - 3 货运配载系统概念示意图 本文货运配载优化问题的提出是基于当今物流业的迅速发展，货物的少量多品种 和多频度的运输要求急速增加，车源、货源信息不断增加，而另一方面公路货物运输 效率却不高，车辆空驶现象严重，货主要求较低的物流成本，车主则要求必须降低运 输费用，物流中心作为交易的中介，为解决这种不合理现象而提出货物配载优化问题， 并能为车主和货主提供优化配载服务，即在大量的车辆供给信息和货物需求信息中， 按照货源和运力的要求，找到车辆货物的最佳匹配，同时应达到车辆在运输过程中空 驶率最低、实载率最优，运输时间最少，路线选择最优、车辆运输效率最高等，从而 获得最大的经济效益的目标。 1 3 2 国内外货运配载现状分析 货运配载优化功能，在世界各国的许多企业中均有不同程度的开展，它不仅提供 协调运输优化路径、车辆选择服务，而且还有对有关收集到的信息的附加服务等，即 当收集到更多的货物信息和更多的运输车辆运力信息的基础上，使参与企业逐步增加 获得的效益。 在货运优化配载方面，日本发展得较快，如最近e t 本最大的物流信息服务公用系 统一l o g i l i n k ，此系统就实现了车辆货物优化配载的功能，该系统是以因特网为媒体 建立的新型信息系统，它将企业或货主需要运输的物流信息及运输公司可调动的车辆 信息公布在网上，货主和车主可以自由选择。即货主将要运输的货物的种类、数量及 目的地等上网，运输公司或车主将其现有车辆的位置及可承接运输任务的车辆信息通 过互联网提供给货主，依据这些信息，双方签订运输合同。这一系统的构思思路是为 求车和求货的供需双方提供权威的信息互通平台，以达到各取所需、市场运作的效果 【韧。 系统运行效果表明，它能够提高车辆的运输效率，节省企业的物流费用，缩短物 流费用支付结算时间；同时，可实现电子结算和电子保险签约，还可以对在物流过程 中的各种货物的运输流动轨迹得以准确的了解和把握。另外，还会产生联动效应，大 大压缩运送的次数，将空载率压缩到最小限度，车辆流动次数减少，对缓解交通和促 进环保等等有利。 目前我国对货运配载系统优化的研究才刚刚开始，在许多物流企业还是一片空 白，也有一些企业也进行了尝试，如深圳的天运网 3 5 l ，是一家提供交通运输及现代物 流领域管理软件的公司，并在互联网货运交易系统中开展了货物配载信息服务，在路 径优化方面也进行了尝试；另外，北京市乃至国内近似于t o g i l i n l 【系统这类功能的物 流信息系统优化功能已经出现，但是，其市场效应不很理想，与日本相比，其资源整 合方式和市场运作模式存在明显差距。日本的l o g i t i n k 系统的会员中包括了物流需求 者和物流服务者，有利于实现电子商务与物流的结合。其次，日本的l o g i l i n k 系统有 1 0 政府主管部门提供权威的法律、政策和认证资信信息支持，依托行业协会，实行企业 化运营。 1 3 3 货运优化配载服务的价值 以空驶率为例，据调查结果显示，工商企业自理物流作业时，其汽车返程空驶率 在3 0 以下的生产制造企业比例占4 2 ，商贸流通企业比例占5 0 ；大约有5 0 的 生产制造企业、4 8 的商业企业的返程汽车空驶率在3 0 5 0 2 _ 1 n t 3 们。 工商企业自理物流作业时，其汽车空驶率情况如下图1 4 所示： 图1 - 4 汽车空驶率 由上图可知，我国在降低汽车空驶率方面有很大的发展空间，据我国有关部门统 计，在目前工业企业生产中，直接劳动成本占总成本的比重不到1 0 ，而物流费用 占总成本的比重约为4 0 。我国全社会物流费用支出约占g d p 的2 0 ，美国还不足 1 0 。我国如果能将物流费用占g d p 的比重降低到1 5 ，每年将为全社会直接节约 物流成本2 4 0 0 亿元 3 8 】。 如果要达到这些目标，货运优化配载对于节约物流成本将发挥着重要的作用，它 不仅降低车辆空驶率，实现物流收支平衡，而且也可以改善由于车辆的废气和噪声所 带来的环境问题。 由于多种功能齐聚在物流中心，物流中心必然会成为信息中心，货物到达、分发、 装卸、搬运、储存保管、销售、客户、价格、运输工具及运行时问等各种信息都在这 里交汇、收集、整理和发布。这些有利条件为物流中心货运配载系统迸一步优化奠定 了扎实的基础，所以说货运优化配载是沟通我国目前存在的大量空驶车辆及货源之间 的信息，达到提高运输效率、消除空驶、减低能耗、减少污染的目的。而物流中心可 借助于商品买卖，垂直整合制造商与零售商之间的销售渠道，并减少制造商寻找销售 商、零售商寻找制造商的开支。故优化配载系统的建立对物流中心、货主、车主乃至 整个社会都具有直接的现实意义，按照货运配载系统的参与对象和运用效果，可带来 的价值有以下几个方面： 1 货主方面 对需要运输的货物能够快速检索到现有的匹配车辆，在提高经济效益的同时，改 善了生活环境，能够真正达到减少运输成本的目的。 2 车主方面 能有效利用车辆的载重量、体积等指标，对于返程的空车还能增加车辆使用效率， 降低运输成本，从而增加收入。 3 服务质量方面 由于运输高效方便，且能节省开支，加速资金周转，因而可不断提高运输质量， 并在扩大业务上有更大的发展空间。 鉴于上述原因，我们认为物流中心货运配载系统实现优化目的是十分必要且有现 实意义的。货运优化配载功能的建立，必将使物流中心信息服务形成规模操作，能优 化选择调度车辆，组织合理运输。此系统将完成区域内有关运输信息的快速传递，由 计算机选择车辆、路径，以便在市场经济条件下形成新的运输组织机制，达到有效的 运输管理。 1 4 本文主要研究内容 我们对上海、江苏两地数十家物流企业运输信息化问题进行了充分调研，加上相 关资料介绍，目前物流企业的信息化意识普遍较高，信息化进程正在加快。大约有 7 4 的企业已经建立了信息管理系统，7 7 的企业已有自己的网站。已建管理信息系 统的企业，系统是内部局域网的和广域网的各占大约一半。但企业信息化仍处于起步 阶段，企业网站的功能以基础应用为主，主要用于企业宣传( 4 0 ) ，其次是信息服 务( 3 6 ) ，用于内部通讯的占3 0 ，作为电子商务平台的比例相对较少，大约占 2 1 3 6 】，信息系统的系统功能则集中在内部资源整合，客户关系管理的应用正在迎头 赶上。而目前在物流企业的功能模块中，业务管理模块及查询功能模块拥有比例最大， 都在9 0 以上，但物流管理信息优化模块及市场分析模块占有比例不高。 针对上述物流管理信息优化模块比例不高问题，并根据多家物流企业的运作情 况，如南京王家湾物流中心、星网物流、上海海烟物流等物流中心的信息功能模块多 是以管理和查询为主，虽有配载的功能，但对车货配载的优化功能还有待改进，故本 文提出了在物流中心信息系统中实现货运优化配载功能模块的创新思想，实现不仅选 择最优的车辆，而且还设计最优路线模型，旨在根据不同的货源选择最适合的车辆、 最优路线来运输，从而提高车辆的利用率及实载率，达到充分利用资源的目的。 本文主要的研究工作如下： 1 对物流及其发展状况进行简单介绍，对物流中心分类及其功能作详细分析， 并对货运配载状况进行现状分析，在充分市场调研的基础上，再对我们所要 研究问题加以详细地分析，使我们的研究更具有现实意义。 2 对物流中心的货物配载运输运作情况进行详细分析，对运输方式、车辆、行 车路线选择等进行详细介绍，在此基础上，掌握物流中心的整体运作模式。 3 针对配送路径优化问题，详细介绍基于遗传算法的路径优化方法，并用 m a t l a b 7 0 仿真软件解决基于5 0 个不同客户的最优仿真路径。 4 建立基于层次分析法的车辆货物优化配载数学模型。重点是把货物、车辆配 载问题模型化，配载系统将通过模型计算为用户预测出最优的运输方案。 5 最后对全文作了总结并提出研究展望。 第二章物流中心运输作业分析 在物流中心的各项功能要素中，支付物流成本项目数额最大的物流功能就是运 输，运输成本要占到物流总成本的3 5 - 5 0 ，而对许多商品来说，运输成本占商品价 格的4 一1 0 1 1 4 】，故它是物流运作得以实现的基础条件。另外，在社会产品的生产和 需求之间，由于存在着时间和空间上的差异，这就需要一种手段对这种客观存在的问 题加以解决，而运输正是解决这一现象的有效方式，用以弥补社会上此地有余而彼地 不足、此时有余而彼时不足的现象。可以说，运输作业在物流中心的日常运营中占据 十分重要的地位。 目前，运输效率低下是我国货运经济存在的一个突出问题。据测算，我国货运汽 车平均实载率只有5 0 6 0 1 1 4 l ，如上章所述，车辆空驶率偏高，造成人、财、物浪费 惊人，并由此增加了对道路的压力，致使环境污染和交通事故也不断增多。究其主要 原因是我国货运服务业不够发达，车辆配载服务的组织落后、效率低下，货运信息不 畅，目前，随着我国物流业的迅速发展，充分发挥物流中心信息交易功能己成为各级 政府交通主管部门的重要任务和当务之急。本章从分析货物运输的生产过程着手，深 入研究物流中心的生产过程，提出解决物流中心信息化生产过程的方法。 2 1 货物运输构成要素 2 1 1 运输方式的选择 不同的物流中心有不同的业务范围，所采用的运输方式也各不相同，按运输过 程中所采用的设备及工具不同来分类，运输方式主要分为以下四种： 1 公路运输 公路运输是指利用公路设旄，并采用相应的运输设备进行货物运输的运输方式， 公路运输的最主要的特点是机动、灵活、投资少、受自然环境束缚小、能够实现“门 到门”运输，同时公路运输可以起到为其他几种运输方式提供集散的作用。过去，公 路运输主要承接一些近距离、小批量的货物运输任务，是其他几种运输方式的辅助运 输方式，但随着我国高速公路建设步伐的加快以及公路运输灵活性的体现，公路运输 1 4 在整个国民经济的发展过程中，起着越来越重要的作用，目前在一些有铁路、水运的 地区，公路运输也开始承接一些大批量、远距离的运输任务。 2 铁路运输 铁路运输是指运用铁路设备、设施进行货物运输的运输方式。铁路运输的最主要 特点是运输能力大、连续性强，在长距离运输中，送达速度仅次子航空运输。 3 水路运输 水运是利用船舶进行货物运输的运输方式，水运一般承担大数量、长距离的运输 任务，也是在干线运输中起到主力作用的运输方式，例如中远、中海多时采用这种运 输方式。 4 航空运输 航空运输即空运，是指利用飞机进行货物运输的运输方式。对于航空运输而言， 主要适合以下两类物质的运输：( 1 ) 价值高、运费承担能力较强的物品；( z ) 紧急需要 的物品。 在我们调研的物流中心及物流企业中，以公路运输和水路运输业务居多，而具体 选择什么样的运输方式，主要应综合考虑以下几个要素：货物的性质、运输时间、交 货时间的适应性、运输成本、批量的适应性、运输的机动性和便利性、运输的安全性 和准确性等。例如对宝钢码头物流运营部来说，其原料铁矿石的运输多是采用从巴西 和马来西亚通过船舶水路运输实现的，而无锡星网物流、南京王家湾物流中心、上海 海烟物流发展有限公司物流中心等，其运输方式多是以公路运输为主，其它运输方式 为辅。 目前，对生产企业产成品的运输方式调查发现，其采用的运输方式比例如下图 2 1 所示，由图可知，有9 7 的生产制造企业产成品采用公路运输方式，有7 2 的生 产制造企业产成品运输也采用铁路运输等运输方式，故公路与铁路运输是生产制造企 业产成品物流运输的最主要形式，而生产制造企业产成品采用航空运输或铁路运输的 比例都较低。 图2 - 1 产成品的运输方式 在产成品运输方式中，企业采取不同运输方式时的平均比例如下图2 2 所示： 图2 - 2 运输比例 由图2 2 可知，公路运输方式所占的平均比例平均为7 8 ，铁路运输方式所占的 平均比例为1 3 ，水路运输方式平均比例5 ，航空运输方式平均比例4 ，可见，公 路运输是生产企业产成品物流运输的主要方式。 根据上述分析以及对物流中心实际运输状况的调查，公路运输是目前内陆运输的 主要运输方式，故我们以公路运输为主要研究对象，重点研究其运输过程以及运输优 化方法。 1 6 2 1 2 运输车辆的选择 选择什么样的车辆运输，主要考虑车辆的类型以及车辆的载重量两个因素。选 择合理的车辆，不仅可以保证货物完好无损，而且可以提高车辆载重量的利用率、缩 短运送时间、减少运输费用、提高物流中心的作业效率。 1 车辆类型的选择 不同的运输任务，可以采用不同类型的车辆运输，运输车辆可分为通用车辆和 专用车辆，一般来说，如果货物是属于大众化的，且对运输过程无特殊要求的就可以 采用一般通用的载货货车来运输；如果所承运的货物的性质比较特殊，比如液体的、 有毒的、超长超重的、易腐烂的等，则可根据具体的要求，选择特种车辆进行运输， 这样做可以在很大程度上提高运输的工作效率。本文研究的货物运输，以运输大众化 货物为主，所以选择通用型载货货车为研究对象。 2 车辆载重量的选择 一般来说，影响车辆载重量的最重要的因素就是货物的批量，当进行大批量货物 运输时，一般采用高载重量的车辆，当货物批量有限时，车辆的载重量必须与货物批 量相适应。否则，如果车辆的载重量过大，必将增加材料与动力消耗量，增加运输成 本。对车辆载重量的选择，不仅要考虑在货源充足及货物容积重量适和情况下，保证 有较高的运输生产率，而且也要考虑在不理想的情况下，车辆载重量的大小也应尽可 能大于或等于货物批量，以经常保持车辆载重量的有效利用。所以说，车辆载重量也 是影响运输效率的重要因素，选择合适的载重量车辆，也是本文在建立配载优化模型 时需要考虑的重要因素。 2 1 3 运输车辆行驶路线的选择 物流中心在实际运作中，即使在相同收发货运点间完成同样的运输任务，但由于 其面对的客户分布在不同的地点、货物运输任务的性质和特点不同、道路条件不同、 使用车辆类型等不同，故所采用的行驶路线方案也可能不同。而车辆按不同运行路线 完成同样的运输工作时，其利用效果是不一样的，所以怎样选择最经济的运行路线， 提高车辆的利用率，也是物流中心货运配载中的一项重要工作。当货运点较多、行驶 路线分布较复杂时，通常采用运筹学方法来求得行驶路线的最佳方案，根据不同的行 驶路线类型，又可采用不同数学模型来进行求解，有关行驶路线数学模型的建立和求 1 7 解我们将在第三章详细讨论，现在先介绍行驶路线的类型。 车辆运输路线是指车辆在运输生产活动中按预定计划在道路上的运行路线，车辆 运输路线的类型从不同的角度划分就有不同的类型，我们这里介绍按出发地和目的地 数目划分的路线类型，可分为以下三种路线类型f ”】： 1 单一出发地和单一目的地 对于单一的出发地和目的地的车辆路线问题，我们可以把它看作网络规划问题， 可以用运筹学的方法解决，其中最简单直接的解法就是最短路线方法。 2 多起点，多终点问题 实际运输中常常碰到把不同生产地生产的同一产品分配到不同客户问题，或有 多个供应商并供给多个工厂的问题，在这些问题中，起点和终点都不是单一的，这类 问题就属于多起点、多终点的运输问题。 3 起点和终点为同地点 对于物流中心的自有车辆，车辆往往要回到起点。比较常见的情况是，车辆从 物流中心出发到不同的配送点送货并回到物流中心，其实这一问题实际上是出发地和 目的地不同的问题的延伸，但相对而言更为复杂一些。它的目标是找到一个走遍所有 地点的最佳顺序，使得总运输路线时间最少或距离最短。 本文要讨论的运输路线，主要是针对第三种比较复杂情况来具体讨论运输路线最 短问题。从物流优化的角度看，是在车辆的额