（系统工程专业论文）B2C电子商务中物流配送系统的模型与算法研究.pdf

东北大学博士学位论文 摘要 b 2 c 电子商务中物流配送系统的模型与算法研究 摘要 近年来，随着网络通信和信息技术的飞速发展，i n t e r n e t 全球迅速普及，电子 商务正逐渐成为经济增长的亮点和未来商务发展的趋势。物流配送作为电子商务 运作实施的重要环节势必伴随电子商务的兴起而迎来自身发展的新机遇和新挑 战。许多在传统方式下建立的物流配送系统已经不能适应电子商务发展的实际需 要，尤其是对b 2 c 型的电子商务，一方面，企业服务的对象是众多的个性化终端 顾客，他t 1 自身具有需求量小，品种多，位置较为分散等特点；另方面，顾客 对企业的配送服务亦提出了定点定时定量等更高要求，这使得我们对b 2 c 电子商 务环境下物流配送系统的研究有着十分重要的意义。 本文从系统工程的角度对b 2 c 电子商务中物流配送系统的配送中一1 5 , 优化设 计，配送路径优化决策，配送业务流程重新构建等问题进行了研究，具体内容包 括以下五个部分： f 1 ) 查阅了国内外大量的期刊、书籍、会议文集、研究报告等文献，了解物流 配送系统优化问题的研究现状。同时对相关问题如电子商务、模糊规划的理论和 技术进行了综述，为本文下面的研究奠定了理论基础。 f 2 ) 针对b 2 c 电子商务中顾客需求量小，品种多，位置分散等特点，提出用分 级聚类法将顾客进行分类，从而计算每类顾客单位重量商品的配送运输费用，建 立了b 2 c 电子商务中物流配送中一1 5 , 优化设计的数学模型。模型考虑了配送中心投 资和流通加工的规模经济效应，因而目标函数中具有非线性项，同时该问题具有 n p h a r d 性质，难以用常规的方法求解。为此，设计了嵌入单纯形法的遗传算法对 之进行求解。通过对仿真实例的计算，取得了较为满意的结果。 r 3 1 提出了b 2 c 电子商务中物流配送中心优化设计的模糊规划模型。模型中将 顾客的需求量、供应点的供应量以及配送运输费用系数均视为模糊参数。并分析 了如何运用模糊规划理论将模糊规划模型进行清晰化处理的方法。由于清晰化后 的模型与( 2 ) 中提出的模型有一定的差别，不能直接用( 2 ) 中设计的算法求解。因而， 依据清晰模型的特点，重新设计了一种求解该问题的嵌入粒子群算法的遗传算法。 仿真结果表明了模型和算法的可行性和有效性a 东北大学博士学位论文 摘要 ( 4 ) 将b 2 c 电子商务中实际的物流配送网络描述为由配送中心和顾客两类节 点构成的不完全无向图，并采用模糊数表示车辆行驶时间和顾客服务时间的不确 定性，建立了物流配送路径优化的模糊规划模型。模型的目标函数中将配送运输 费用和车辆的行驶时间联系了起来，以更能反映在交通拥挤等情况下的整体配送 效益。模型在经过清晰化处理后采用了嵌入f l o y d 算法的捕食搜索算法求解，并 与遗传算法求解的结果进行了对比分析。 ( 5 1 构建了电子商务环境下的物流配送业务流程。首先依据传统物流配送的定 义和组成，设计了传统物流配送的活动流程图，然后利用改进的基于过程代数的 定量分析方法对其进行分析，并结合业务流程重组( b p r ) 原则和电子商务环境下物 流配送特点，构建了适应于电子商务环境的物流配送业务流程。最后，分析了流 程重组前后的评价指标，结果令人满意。新构建的流程可为电子商务企业的物流 配送业务的执行提供指导性依据。 关键词：电子商务；b 2 c ；物流配送； 配送中一f l , ；路径优化；模糊规划模型 遗传算法；粒子群算法；捕食搜索算法； 业务流程重组 东北大学博士学位论文 a b s t r a c t r e s e a r c ho nm o d e l sa n da l g o r i t h m so f l o g i s t i c sd i s t r i b u t i o ns y s t e m f o rb 2 c e c o m m e r c e a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，e - c o m m e r c eg r a d u a l l yb e c o m e st h en e wf o c u so fe c o n o m i cg r o w t h a n dt h et i d eo ff u t u r eb u s i n e s s ，d u et ot h ef e a ta d v a n c ei nn e t w o r kc o m m u n i c a t i o n ， i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , a n dt h er a p i dp o p u l a r i t yo fi n t e r a c t a sa l li m p o r t a n to p e r a t i n g p a r to fe - c o m m e r c e 1 0 9 i s t i c sd i s t r i b u t i o nw i l lb ec o n f r o n t e dw i t hn e wc h a n c e sa n d c h a l l e n g e sw i t ht h ed e v e l o p m e n to fe - c o m m e r c e ，t h et r a d i t i o n a ll o g i s t i e sd i s t r i b u t i o n s y s t e mc a nn o ta d a p tt ot h ea c t u a lr e q u i r e m e n t so fe - c o l n m e r c ea n yl o n g e r , e s p e c i a l l y t o b u s i n e s s - t o c o n s u m e r ( b 2 c ) e - c o m m e r c e o no n eh a n d ，s e v e r i n go b j e c t so fc o m p a n i e s a r en u m e r o u st e r m i n a lc u s t o m e r s 也a tp o s s e s st h ec h a r a c t e r i s t i c so fl i t t l ed e m a n d ， m u l t i c o m m o d i t ya n dd i s p e r s e d1 0 c a t i o n ；o nt h eo t h e rh a n d ，c u s t o m e r sr e q m r eb e t t e r s e r v i c e s ，s u c ha sr i g h tp l a c e ，r i g h tt i m ea n df i g h tq u a n t i t y s oi ti sw o r t h yt or e s e a r c ho i l l o g i s t i c sd i s t r i b u t i o ns y s t e mf o rb 2 ce - c o m m e r c e i nt h i sp a p e r , w ed i s c u s sl o g i s t i c sd i s t r i b u t i o ns y s t e mf o rb 2 ce - c o m r f l e r c ef r o m t h ep e r s p e c t i v eo fs y s t e me n g i n e e r i n g ，w h i c hi n c l u d e sd i s t r i b u t i o nc e n t e ro p t i m i z a t i o n d e s i g n ，d i s t r i b u t i o nr o u t i n go p t i m i z a t i o nd e c i s i o na n dd i s t r i b u t i o np r o c e s sr e e n g m e e n n g - t h em a j o rw o r ko f t h i sp a d e l f o c u s e so nf i v es e c t i o n sa sf o l l o w s ： f 1 1w js u r v e yt h ec u r r e n tr e s e a r c h e so nt h eo p t i m i z a t i o np r o b l e m so fl o g i s t i c s d i s t r i b u t i o ns y s t e mb yr e v i e w i n gal a r g en u m b e ro fd o m e s t i c a n di n t e r n a t i o n a l l i t e r a t u r e s a tt h es a m et i m e ，w ea l s os n r v e yc o r r e s p o n d i n gp r o b l e m s ，s u c ha st l a e c o n c e p t i o na n dc h a r a c t e r i s t i c so fe - c o n l m e r c e ，t h et h e o r ya n dt e c h n o l o g y o ff u z z y p r o g r a m m i n g ，a l lo f w h i c hl a y af o u n d a t i o nf o rt h ef o l l o w i n gs e c t i o n so f t h i sp a p e r 佗1w i mr e s p e c tt ot h ec u s t o m e rc h a r a c t e r i s t i c so f l i t t l ed e m a n d ，m u l t i c o m m o d i t y , a n dd i s p e r s e dl o c a t i o n ，am a t h e m a t i c a lp r o g r a m m i n gm o d e l i sp r o p o s e dt oo p t i m i z et h e d e s i g no fd i s t r i b u t i o n c e n t e r sf o rb 2 ce - c o m m e r c e ，i n w h i c hah i e r a r c h i c a l a g g l o m e r a t i v ec l u s t e r i n gm e t h o di si n t r o d u c e dt oc l a s s i f yc u s t o m e r sa n de s t i m a t et h e u n i tw e i g h td e l i v e r yc o s tf r o md i s t r i b u t i o nc e n t e r st oc u s t o m e r s t h em o d e l i sn o n h n e a r b e c a u s eo ft h es c a l e e c o n o m ye f f e c to ft h ei n v e s t e dc a p i t a la n dt h ep r o c e s s i n gc o s t t m o r e o v e r , t h em o d e lh a sn p h a r dc o m p l e x i t y i ti s n o te a s yt oo b t a i nt h eo p t i m a l i v 东北大学博士学位论文 a b s t r a c t s o l u t i o nw i t hc o n v e n t i o n a lm e t h o d s t h e r e f o r e ，ag e n e t i ca l g o r i t h mw i t hs i m p l e xi s d e v e l o p e d t os o l v et h em o d e l t h e c o m p u t a t i o no ns i m u l a t i v ee x a m p l e ss h o w e d s a t i s f a c t o r yr e s u l t s ( 3 ) b a s e do nt h ec r i s pm o d e la b o v e ，af u z z yp r o g r a m m i n gm o d e li sp r o p o s e dt o o p t i m i z et h ed e s i g no fd i s t r i b u t i o nc e n t e r sf o rb 2 ce - c o m m e r c e t h ef u z z ym o d e lt r e a t s c o m m o d i t ys u p p l i e s ，c u s t o m e rd e m a n d sa n dt h ec o e f f i c i e n t so fd e l i v e r yc o s ta sf u z z y n u m b e r s ，a n dt h e nw ed i s c u s sh o w t oc o n v e r tt h ef u z z ym o d e li n t oac r i s po n e b e c a u s e o ft h ed i f f e r e n c e sb e t w e e nt h en e wc r i s pm o d e la n dt h ec r i s pm o d e lp r o p o s e di ns e c t i o n 2 ，w ec a nn o ts o l v et h en e wc r i s pm o d e ld i r e c t l yb yt h ea l g o r i t h mp r o p o s e di ns e c t i o n2 t h e r e f o r e ，a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h en e wc r i s pm o d e l ，ag e n e t i ca l g o r i t h m w i t hp a r t i c l es w a r mo p t i m i z a t i o ni sd e s i g n e d t h es i m u l a t i v er e s u l t sh a v ed e m o n s t r a t e d t h ee f 传c t i v e n e s sa n df e a s i b i l i t yo f t h em o d e la n da l g o r i t h m f 4 1t h ea c t u a ll o g i s t i c sd i s t r i b u t i o nn e t w o r k so f b 2 ce - c o m m e r c ea r ed e s c r i b e di n aw a yo fa ni n c o m p l e t eu n d i g r a p h ，w h i c hc o n s i s t so ft w ok i n d so fn o d e s ，t h e d i s t r i b u t i o nc e n t e rn o d e sa n dt h ec u s t o m e rn o d e s af u z z yp r o g r a m m i n gm o d e li sb u i l t t oo p t i m i z et h el o 百s t i e sd i s t r i b u t i o nv e h i c l er o u t i n gp r o b l e m , i nw h i c hv e h i c l et r a v e l t i m ea n dc u s t o m e rs e r v i c et i m ea r ef u z z y t h eo b j e c t i v ef u n c t i o no ft h ef u z z ym o d e l t a k e s 廿1 ei n t e r r e l a t i o nb e t w e e nd e l i v e r yc o s ta n dv e h i c l et r a v e lt i m ei n t oa c c o u n t ，i n o r d e rt or e p r e s e n tt h ew h o l ed i s t r i b u t i o nb e n e f i t sb e t t e ru n d e rt h ec o n d i t i o no ft r a 伍c j a l n t h ef u z z ym o d e li sf i r s t l yc o n v e r t e di n t oac r i s po n ew h i c hs o l v e db yap r e d a t o r s e a r c ha l g o r i t h mw i t hf l o y d t h e nc o m p a r a t i v ea n a l y s e so nt h ec o m p u t a t i o n a lr e s u l t s r e s p e c t i v e l yd e r i v e db yt h ed e s i g n e da l g o r i t h ma n dt h eg e n e t i ca l g o r i t h ma r eg i v e n ( 5 ) r e s e a r c h o ne s t a b l i s h i n g l o g i s t i c s d i s t r i b u t i o n p r o c e s s i ne - c o m m e r c e e n v i r o n m e n ti sc a r r i e do u t f i r s t l y , b a s e do nt h ec o n c e p t i o na n dc o m p o s i t i o no ft h e t r a d i t i o n a l1 0 9 i s t i e sd i s t r i b u t i o n a na c t i v i t yf l o wc h a r ti si n t r o d u c e dt od e s c r i b et h e t r a d i t i o n a ll o g i s t i c sd i s t r i b u t i o np r o c e s s ；s e c o n d l y , w ea n a l y z et h ef l o wc h a r tw i t ha r i i m p r o v e dm e t h o dw h i c hb a s e so np r o c e s sa l g e b r a ，t h e ne s t a b l i s ht h en e wp r o c e s si n e - c o m m e r c ee n v i r o n m e n ta c c o r d i n gt ot h ep r i n t i p l e so fb u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g a n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so fl o g i s t i c sd i s t r i b u t i o ni ne - c o m m e r c ee n v i r o n m e n t i nt h ee n d ， t h ee v a l u a t i o nc r i t e r i o n sb e f o r ea n da f t e rr e e n g i n e e r i n ga r ei n v e s t i g a t e d ，a n dt h er e s u l t s a r es a t i s t i e d t h en e wp r o c e s sc a np r o v i d eac o n s u r i v ed i r e c t i o nf o rt h ep e r f o r m a n c eo f e c o i l l m e r c ep r o c e s s k e yw o r d s ：e c o m m e r c e ；b 2 c ；l o g i s t i c sd i s t r i b u t i o n ；d i s t r i b u t i o nc e n t e r s ； r o u t i n go p t i m i z a t i o n ；f u z z yp r o g r a m m i n gm o d e l ；g e n e t i ca l g o r i t h m ； p a r t i c l es w a m io p t i m i z a t i o n ；p r e d a t o r ys e a r c ha l g o r i t h m ； b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 融呻 1 日期：2 0 0 6 年1 月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。) 学位论文作者签名：剐 导师签名： 签字日期：卫形# 7 7 签字日期： 东北大学博士学位论文 第一章绪论 1 1 问题的提出 第一章绪论帚一早三百 下匕 人类进入2 1 世纪以来，国际互联网( i n t e m e t ，即因特网) 几乎改变了商务和 商业的所有方面。电子商务作为i n t e m e t 的一个新的应用领域已经开始真正地走向 传统商务活动的各个环节，并直接影响和改变着社会经济生活的各个方面，可以 说在企业的经营理念、政府的管理模式、人们的生活方式等方面给人类带来了一 次革命 。3 1 。因而有国外学者将电子商务称为“数字革命”，其意义不亚于第二次“工 业革命”。电子商务作为信息化社会的必然产物，是信息化社会的商务模式，代表 着商务发展的未来【4 。 联合国经济合作与发展组织( o r g m f i z a t i o nf o re c o n o m i cc o o p e r a t i o na n d d e v e l o p m e n t ，o e c d ) 对电子商务做了一个高度概括性的定义 5 ：“电子商务即为 发生在开放式网络上的包括企业对企业( b u s i n e s st ob u s i n e s s ，b 2 b ) 、企业对消费 者( b u s i n e s st oc o n s u m e r ，b 2 c ) 的商业交易”。尽管当前这种先进的网上商业交 易和传统的商务活动相比，在市场份额上还存在一定的差距，但是电子商务作为 一种崭新的商务活动方式所体现出的巨大市场潜力使得世界各国都对电子商务给 予了极大的关注、支持和投入。据资料统计 61 7 1 ，1 9 9 5 年全球通过电子商务交易的 金额仅有5 亿美元，1 9 9 6 年为2 6 亿美元，1 9 9 8 年猛增至4 3 0 亿美元，而到2 0 0 4 年，全球电子商务整体营业额已经达到了2 7 7 4 8 亿美元，占全球贸易总额的 1 5 2 0 。在中国，自1 9 9 3 年推出“三金工程”和后继的“十金工程”，政府和 民间就开始了电子商务方面的积极探索。1 9 9 6 年成立中国国际电子商务中心口】： 中国商品订货系统( c h i n ac o m m o d i t yo r d e rs y s t e m ，c c o s ) 、中国商品交易中心 9 1 ( c h i n ac o m m o d i t ye x c h a n g ec e n t e r ，c c e c ) 、虚拟广交会等大型电子商务项目 在1 9 9 7 年相继推出，拉开了中国电子商务的序幕。1 9 9 8 年“首都电子商务工程” 的展开和1 9 9 9 年“8 8 4 8 网上超市”的出现 1 0 , 1 1 1 ，标志着中国电子商务进入快速发 展时期，中国电子商务由此“正式启动”。据i r e s e a r c h ( 艾瑞市场咨询) 统计资料 表明f 1 2 j ，截至2 0 0 4 年底，中国电子商务市场规模已经达到了3 2 0 0 亿人民币，预 测到2 0 0 7 年，中国电子商务市场总体规模将会达到1 7 0 0 0 亿人民币。可见中国的 电子商务在全球电子商务发展的大潮中亦获得了长足的进步，为加速国民经济增 长和提高人们生活水平做出了积极的贡献。 东北大学博士学位论文 第一章绪论 然而，在看到中国和全球其他国家电子商务迅猛发展的同时，一份( ( 2 0 0 5 年 中国电子商务盈利模式研究报告却让我们更深入地了解了另一组数据7 】：目前， 在全球电子商务销售额中，b 2 b 业务所占的比重高达8 0 9 0 ，而在中国，b 2 b 业务所占的比重更是高达9 8 ! 这就表明了以b 2 c 为主的其他业务在整个电子商 务的比重是非常之小，这是什么原因呢? 为了更好的回答这个问题，我们在此引 入电子商务概念模型 2 。电子商务概念模型是对现实世界中电子商务活动的一般抽 象描述，由电子商务实体、电子市场、交易事务和信息流、商流、资金流、物流 等基本要素组成，如图1 1 所示。 图1 1 电子商务概念模型 f i g 1 ，1c o n c e p tm o d e lo f e 。c o m m e r c e 在电子商务概念模型中，电子商务实体是指能够从事电子商务的客观对象， 如企业、银行、商店、认证中心、政府机构和个人等；电子市场是指电子商务实 体从事商品和服务交换的场所，它由各种各样的商务活动参与者利用各种接入设 备( 如计算机、个人数字助理等) 和网络连成一个统一的整体；交易事务是指电 子商务实体之间所从事的具体的商务活动的内容，如询价、报价、转账支付、广 告宣传、商品运输等。电子商务中任何一笔交易都包含四种基本的“流”，即信息 流、商流、资金流、物流，现分别说明如下： ( 1 ) 信息流是服务于商流和物流所进行的信息活动的总称，它既包括商品信息 的提供、促销行销、技术支持、售后服务等内容，也包括诸如询价单、报价单、 付款通知单、转账通知单等商业贸易单证，还包括交易方的支付能力、支付信誉 等。 ( 2 1 商流是指商品在购、销之间进行交易和商品所有权转移的运动过程，具体 是指商品交易的一系列活动，包括交易前的商品宣传，用户选择及双方的谈判磋 2 东北大学博士学位论文 苎二兰竺笙 发货过程，交易后的服务等，往往涉及 商，交易中的规则确认( 合同) 及订货、 商检、税务、海关、运输等各行业。 ( 3 ) 资金流主要是指资金的转移过程，包括付款、转账、兑换等过程，它始于 消费者，终于商家账户，中间可能经过银行等金融部门。 ( 4 ) 物流是指物质实体( 商品和服务) 的流动过程，具体是指运输、储存、配 送、装卸、保管、物流信息管理等各种活动。 在电子商务环境下，信息流、商流和资金流的处理都可以通过计算机和网络 通信设备实现，而且随着网络基础设旖建设和电子商务网站的蓬勃发展，人们利 用网络资源的观念也逐渐普及，因而信息流和商流的发展已经比较成熟；另一方 面支付网关的建立和加密技术的出现，使缛网上支付在许多网站上成为了现实， 这亦进一步完善了资金流的发展。然而作为电子商务“四流”中最为特殊的一种 物流，却并不能完全通过网络实现，除了极少数可以无形化的数字产品和服 务( 如软件、电子出版物、信息咨询服务) 外，其它绝大多数有形产品均需要配 送，即物流配送。这在b 2 c 电子商务中表现的十分突出。传统零售业通过设立店 铺以吸 l 顾客到店铺来购物，最末端的配送环节由顾客自己完成，而且这种单个 店铺所能吸引的范围很小，通常不超过几平方公里。传统的连锁商店覆盖范围相 对较广，但也只能在城市内人气较旺的部分商业区和居民区布点，连锁店的补货 作业频次较低且需求量较大，基本上无需配载就能满足运输的经济规模【l3 1 。而对 于b 2 c 电子商务模式，它属于网络零售的模式，其鲜明的特点是吸引范围广、顾 客分散、批量少、频率高，并且顾客要求严格按时送货上门。这种固有的特点就 决定了b 2 c 电子商务的物流配送系统在服务水平、运作效率、可靠性、稳定性和 成本控制等方面要面临新的更大挑战。美国一家互联网公司就本国的网上购物做 过一次抽样调查【1 4 】，结果表明，2 8 的消费者( 顾客) 认为网上购物是失败的， 失败的原因主要有几条：一是网站上商品短缺，没有想要的货，这个原因占3 2 ； 二是送货时间太长，占2 5 ；三是订的货从没有到达，占1 4 ；四是送到的货无 法退还，占1 0 。在这四个原因中除了第一个原因与信息流有关外，其它都是物 流的问题。众所周知，美国是最早将物流作为- 1 3 管理技术提出来的国家，其物 流起步较早，物流配送体系已日趋完善，但上述的抽样调查让我们看到美国的物 流技术仍未能完全适应b 2 c 电子商务的发展。作为物流技术相当发达的美国尚且 如此，我国因为物流业起步较晚，物流配送更是远远不能满足b 2 c 电子商务的需 要。不久前，c t c ( c h i n at a l e n tc o n t e s t ) 组织了一次“7 2 小时网络生存试验”， 参与试验的人网上购物出现了一系列的麻烦：有的购买的食物迟迟不到，最后只 能向朋友求援，或者中途退出。这些问题都集中反映了b 2 c 电子商务交易中薄弱 东北大学博士学位论文 第一章绪论 的物流环节。 相对b 2 c 而言，b 2 b 电子商务中的物流配送因为双方交易的对象都是企业， 双方每次物流的配送量比b 2 c 模式的配送量要大得多，而且配送的频率较低，所 以b 2 b 电子商务中的物流配送实现起来要容易得多，可以说目前b 2 b 模式下的物 流运作是比较成功的 1 5 。 至此，我们亦给出了本节第三段问题的答案，而本文正是围绕着这一问题的 答案而展开的，即在b 2 c 电子商务环境下，如何优化设计一个高效率、高效益的 物流配送系统，以突破当前b 2 c 电子商务发展的瓶颈。为此，本文在阅读了大量 国内外文献的基础上，结合b 2 c 电子商务的特点，建立了b 2 c 电子商务中物流配 送系统优化设计的若干数学模型，并探讨了模型的求解方法：同时通过对传统物 流配送业务流程进行重组，构建了新的适应于电子商务发展的物流配送业务流程。 1 2 本文的研究思路 本文的研究思路如下： ( 1 ) 物流配送是当前国内外一个研究热点问题，本文首先进行了国内外相关文 献的查阅和总结工作。 f 2 ) 在b 2 c 电子商务环境下，企业服务的对象不再是零售商( 他们的需求量 大且相对集中) ，而是直接面对个体需求量小，品种多，位置较为分散的众多终端 顾客( 消费者) ，因而为节省成本，在配送过程中会出现多个客户同时由一辆车在 一条线路上进行配送，此时的配送运输费用和传统的往返运输费用有很大的差别， 为此，在合理确定配送中心投资费用函数的基础上，引入分级聚类法计算商品单 位重量的配送运输费用，建立了b 2 c 电子商务中物流配送中心优化设计的数学模 型，并且提出了相应的求解算法。 ( 3 ) 现实生活中，考虑到顾客和供应商在某个时期内对商品需求和供应的不确 定因素，使得我们通常对这些参数的预测具有不精确性；另外，运用分级聚类法 计算商品单位重量的配送运输费用也仅仅是一种近似的估算值，所以为了更好的 描述现实情况，将上述参数用模糊数表示，建立了b 2 c 电子商务中物流配送中心 优化设计的模糊规划模型。 f 4 ) 车辆路径优化问题是物流配送系统中一个重要的研究领域。然而以往描述 该问题的优化模型都是基于一种完全的无向图，而b 2 c 电子商务中实际的物流配 送网络是一种不完全的无向图，同时，在进行定时定点定量等高要求的配送过程 中因为交通拥挤、天气变化、司机对车速的控制等原因会导致车辆在各个路段行 驶时间的不确定性，而与顾客交接货的方便程度也会使得顾客的服务时间具有不 d 业查兰堡主芏堡垒查 一一堑二主竺笙 确定性。基于以上因素的分析，研究了b 2 c 电子商务中物流配送路径的优化问题。 ( 5 ) 电子商务中的物流配送是信息化、现代化、社会化的物流配送，其配送的 业务流程和传统的配送业务流程相比有很大的变化，通过引入改进的b p r 定量分 析方法，对传统物流配送业务流程进行了重组，从而构建了适应于电子商务环境 的物流配送业务流程。 1 3 本文的主要工作 本文的主要工作包括以下五个方面： ( 1 ) 查阅了国内外大量的期刊、书籍、会议文集、研究报告等文献，了解物流 配送系统优化问题的研究现状。同时对相关问题如电子商务、模糊规划的理论和 技术进行了综述。 ( 2 ) 针对b 2 c 电子商务中顾客需求量小，品种多，位置分散等特点，提出用分 级聚类法将顾客进行分类，从而计算每类顾客单位重量商品的配送运输费用，建 立了b 2 c 电子商务中物流配送中心优化设计的数学模型。模型考虑了配送中心投 资和流通加工的规模经济效应，因而目标函数中具有非线性项，同时该模型属于 n p h a r d 问题，难以用常规的方法求解。为此，设计了嵌入单纯形法的遗传算法对 之进行求解。 ( 3 ) 提出了b 2 c 电子商务中物流配送中心优化设计的模糊规划模型。模型中将 顾客的需求量、供应点的供应量以及配送运输费用系数均视为模糊参数。并分析 了如何将模糊规划模型进行清晰化处理的方法。由于清晰化后的模型与( 2 忡提出 的模型有一定的差别，不能直接用f 2 ) 中设计的算法求解。因而，依据清晰模型的 特点，重新设计了一种求解该问题的嵌入粒子群算法的遗传算法。 ( 4 ) 将b 2 c 电子商务中实际的物流配送网络描述为由配送中心和顾客两类节 点构成的不完全无向图，并采用模糊数表示车辆行驶时间和顾客服务时间的不确 定性，建立了物流配送路径优化的模糊规划模型。模型的目标函数中将配送运输 费用和车辆的行驶时间联系了起来，以更能反映在交通拥挤等情况下的整体配送 效益。模型在经过清晰化处理后采用了嵌入f l o y d 算法的捕食搜索算法求解，并 与遗传算法求解的结果进行了对比分析。 f 5 ) 构建了电子商务环境下的物流配送业务流程。首先运用改进的基于过程代 数的方法对传统物流配送业务流程进行了分析和评价，然后结合电子商务环境下 物流配送的新型特点和b p r 的原则，对传统物流配送业务流程进行了重组，从而 构建了适应于电子商务环境的物流配送业务流程。最后还给出流程重组前后的效 果分析。 东北大学博士学位论文 第一章绪论 1 4 参加的科研项目 ( 1 ) 国家自然科学基金重点项目( 7 0 4 3 1 0 0 3 ) ：基于互联网的商务过程的建模与 优化方法的研究； ( 2 ) 国家自然科学基金项目( 7 0 1 7 1 0 5 6 ) ：复杂系统建模与优化的软计算方法的 研究； ( 3 ) 上海宝山钢铁集团横向项目 ( 3 ) 上海宝山钢铁集团横向项目 多旅行商问题的建模与优化算法研究。 多旅行商问题的建模与优化算法研究。 6 东北大学博士学位论文 第二章物流配迭的相关研究综述 第二章物流配送的相关研究综述 2 1 引言 目前，物流已被公认为是企业在降低物资消耗、提高劳动生产率以外创造利 润的第三个重要源泉，也是企业降低生产经营成本，提高产品市场竞争力的重要 途径。据统计【l ，一般企业的物流成本约占了其经营成本的3 0 5 0 ，当一个 有效的物流系统与企业主要商业系统集成之后，可使仓储量降低5 0 ，准时交货 率提高4 0 ，营业收入增加1 0 以上。而伴随着电子商务时代的到来，物流水平 的高低更是企业核心竞争力的关键因素。 物流配送是物流系统中的一个极其重要环节，它是指按客户的订货要求，在 配送中心进行分货、配货工作，并将配好的货物及时送交收货人的物流活动，是 一种集集货、分货、配货、配装、送货等多种功能为一体的物资流通方式【1 。由 于配送是对顾客服务的最后一环，因此，配送的地位十分突出，如何实现高效的 配送，使配送达到最优化，是企业在经营方面必须解决的重要课题，同时，这也 正是当前众多管理科学、计算机科学、系统工程等领域学者和专家研究的热点 t 7 - 2 i 。另一方面，电子商务的出现，尤其是b 2 c 电子商务的出现赋予了企业服务 对象需求的新特点，如地理位置分散、批量少、频率高、定时定量定点服务等， 这就要求我们必须在新的环境下，结合新的特点，以便更好地针对物流配送问题 展开研究。 为此，本章首先对电子商务的概念和物流配送系统的模型与算法进行了综述； 然后，考虑到实际物流配送系统中可能存在的不确定性，引入了模糊参数来表示 这类不确定性，以更符合现实的情况，因而本章接下来介绍了模糊规划的相关理 论和技术。 2 2 电子商务 电子商务【4 ，6 1 是指交易者之间依托计算机网络，按照一定的规则或标准进行各 种商务活动。“电子商务”一词，源于英文“e l e c t r o n i cc o m m e r c e ”。电子商务涵盖 的业务范围非常广泛【“，如业务信息交换、售前售后服务( 提供产品和服务的介绍、 产品使用指南) 、销售、电子支付( 电子资金转账、信用卡、电子支票、电子现金) 、 运输( 依托条型码和密码技术对实物商品发送和运输实行网上跟踪以及可对电子 化传送的多媒体产品的实际发送) 、组建虚拟企业、厂商和贸易伙伴共享商业信息 等。 一7 一 东北大学博士学位论文 第二章物流配送的相关研究综述 2 2 1 电子商务的产生与发展 2 0 世纪7 0 年代，工业化国家中的一些大公司币h 用计算机网络，实现了以电子 数据( e l e c t r o n i cd a t a i n t e r c h a n g e ，e d i ) 的方式进行传送和接收订单、发票、交货 单及付款单等商务活动，可以说这是电子商务的最早期形态。由于技术的局限， 当时把电子方式引入商业领域，更多地是从方便、快捷等方面来考虑的，最多也 只限于在参加交易的当事人之间实现了部分商业信息的电子传输方式，即用电子 方式的传输代替了以往的纸介处理程序。人们在若干商业事务中采用了一些新的 技术手段，但并没有给商务活动带来根本性的变革。市场的运作方式、商品的结 构、商品的储运，以及消费者、销售者和生产者的关系都没有因为新技术的采用 而发生实质性的变化。就像电话、电报只能部分代替书信往来一样。进入到2 0 世 纪9 0 年代以后，由于个人计算机的广泛应用、i n t e r n e t 的迅速发展、信用卡的普及 和电子安全交易协议的制定，以及政府的支持与推动，电子商务才得以真正的发 展。由此我们可以将电子商务的发展分为两个阶段【2 】：2 0 世纪6 0 年代至9 0 年代 为基于e d i 的电子商务；2 0 世纪9 0 年代以后为基于i n t e r n e t 的电子商务。 ( 1 1 基于e d i 的电子商务( 2 0 世纪6 0 年代至9 0 年代) e d i 在2 0 世纪6 0 年代末产生于美国，它是指将业务文件按一个公认的标准从 一台计算机传输到另一台计算机的电子传输方法。由于e d i 大大减少了纸张票据， 因此，人们也形象地称e d i 为“无纸贸易”或“无纸交易”。e d i 电子商务技术主 要是通过增值网络( v a l u e a d d e dn e t w o r k s ，w 心) 实现的，它提高了企业的工作 效率，降低了交易成本，减少了失误带来的损失，加强了贸易伙伴之间的合作关 系，因而在国际贸易、海关业务和金融等领域得到了广泛的应用。不过，e d i 始终 是一种为满足大企业需要而发展起来的先进技术手段，建立在大量功能单一的专 用软硬件设施的基础上，必须遵照统一的标准，使用价格比较昂贵，因此仅仅局 限于先进国家和地区的大企业应用，在全球范围内得不到广泛的普及和发展，中 小企业难以应用，消费者更是与之无缘。 ( 2 ) 基于i n t e m e t 的电子商务( 2 0 世纪9 0 年代以后) 2 0 世