邯运集团配送线路优化设计

课 程 设 计课程名称: 交通运输组织学 设计题目: 邯运集团配送线路优化设计 学生姓名: XXXXXXX 学 号: 20XXXXXX 班 级: 交通运输XXX班 院系名称: 交通运输工程学院 指导老师: 周骞、叶鸿、王佳 2012 年 12 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: 邯运集团配送线路优化设计 学生姓名: XXX 学 号: 20XXXXXX 班 级: 交通运输XXXX班 院系名称: 交通运输工程学院 指导老师: 周骞、叶鸿、王佳 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 2XX级 X 班课程名称 交通运输组织学 题目 邯运集团配送线路优化设计 学生姓名 XXX 学号 20XXXXXX 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董千里.交通运输组织学M.人民交通出版社，2008年李维斌.公路运输组织学 M.人民交通出版社，2005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。二、课程设计应完成的任务 1、围绕课程中交通组织方面内容，完成对其方法、模型的阐述；2、结合实际背景，采用以上理论，进行运输组织优化等针对性设计，提出方案；3、对方案结果进行分析。三、工作计划本次课程设计安排时间为二周，2012年12月24日至2013年1月4日，具体工作计划如下：1、2012年12月24日25日，项目背景资料的收集与整理；2、2012年12月26日27日，完成课程设计大纲；3、2012年12月28日2012年12月31日，完成课程设计背景与基础资料的分析部分书写工作；4、2013年1月1日2日，完成课程设计核心模型分析与问题解决部分的书写工作；5、2013年1月3日2013年1月4日，完成绘图与结论部分的书写以及修改工作。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； 2、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、课程设计目的交通运输组织学课程是交通运输本科专业的必修课， 一门理论与实践结合紧密的核心课程。本课程设计是在该门课程的课堂教学完成之后，为巩固课程涉及到的交通运输组织学方面的方法、理论而开展的。通过课程设计，使学生能结合实际背景，应该已学理论，解决实际问题，从而培养学生资料查阅能力、绘图能力、理论联系实际的能力、系统解决问题的逻辑思维能力等，为今后从事相关工作打下基础。2、课程设计要求本课程设计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研究深度。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董千里.交通运输组织学M.人民交通出版社，2008年李维斌.公路运输组织学 M.人民交通出版社，2005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； 相关书籍； 网络资料收集。三、课程设计学生应完成的内容 内容应从设计背景交代（实际现状分析与问题分析），提出问题，阐述解决问题的理论，并采用理论与模型计算分析，提出优化方案。四、课程设计要求及其它1、时间安排：二周设计时间（2012年12月24日2013年1月4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：装订按照要求的顺序依次装订成册，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，按照作息，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2012年12月目 录 第一章 背景分析.11.1企业背景.21.2公司现有的配送系统存在的问题.21.3配送线路优化必要性.51.4配送线路优化的可行性.5第二章 调查研究.72.1数据及业务量调查分析.72.2交通条件分析.8第三章 配送方案设计.93.1以北京为配送中心的配送系统建立VRP模型.93.2 用节约里程法进行配送线路设计.93.3 基于改进的最近插入法的企业配送路线优化.113.4 两种优化方案比较分析.13第四章 方案综合评价.154.1算法的适用度评价.154.2加强线路管理水平 .164.3公司采用该方案的整体评价. .16第五章 总结.17参考文献 .18第一章 背景分析1.1 企业背景邯郸交通运输集团，现更名为万合集团股份有限公司，其前身最早为1945年抗日烽火中诞生的太行运输公司，是华北第一家人民运输企业。经过60多年的发展，目前已成为集汽车客货运输、物流经营、汽贸服务、房地产开发、汽车改装、石油设备制造、汽车技工培训、信息技术开发以及汽车出租、旅游、餐饮、住宿、广告服务等业务为一体的大型综合性企业。公司注册资本2.36亿元，下辖50多个基层单位，在册员工总数10600余人，各类营运车辆10000余部，为邯郸市重点支持的全市50强企业之一，企业综合实力在全省同行业位居前列，2002年进入全国交通企业100强，2005年位居中国道路运输企业100强客运第14位、货运第9位，全国物流企业100强第41位，2006年荣获全国企业文化建设先进单位、河北省文明单位称号。2008年荣获全国5A级物流企业，是全国运输企业中首家获此殊荣的单位。近几年来，万合集团以“追求卓越”为理念，发扬“真诚，执着，创新”的企业精神，按照“走出邯郸做邯运”的发展思路，不断壮大客运、物流、汽贸、房地产四大产业，先后兼并了多家运输企业，并与邯郸市第二运输总公司共同组建了区域运输集团，2006年又控股河北快运集团，使万合集团逐步驶上了健康发展的快车道。如图1-1所示为邯运集团的的结构表：图1-1邯运集团的结构表河北万合物流股份有限公司，即邯郸交通运输集团下设华诚分公司、华信分公司、华恒分公司、华昊分公司、华通分公司、华裕分公司等六个分公司，是集团在原有普通货物运输业务基础上，创新发展思路，开始向现代物流方向发展，对原物流业务板块全面整合而来。公司开展了普通运输、公铁联运、特种运输、仓储、装卸、配送、原料经销、矿产开采、汽车检测等业务，使物流经营综合效益和运营能力迅速提高。公司拥有一条铁路专用线，各类营运车辆7000多部，总载重量达10万余吨。公司经营网络覆盖全国，并在积极构建公路、铁路、港口联合的大物流体系。1.2 公司现有的配送系统存在的问题在邯运集团，河北快运公司，以及天昊、天诚、天恒以及天信四个货运分公司都在从事货运。河北快运拥有很好的运输网络，如图1-2；分支机构现在铺的很广，如图1-3；但业务种类等像表1-1一样很杂，业务量有限，且不很稳定。而天昊、天诚、天恒以及天信的货物种类又相对单一，主要是煤以及矿石，客户相对固定，业务量也比较稳定。图1-2河北快运公司运输网络 图1-3河北快运公司分支机构分公司名称货物种类具体货物流向货物量收货方式发货地收货地门到门与收货地物流公司合作客户自提其他方式石家庄分公司药品石家庄浙江杭州100吨/月药品石家庄东北地区24吨/月汽车配件石家庄河北省内20吨/月散热器石家庄省内、山东、郑州30吨/月省外货物选择第二种收货方式鞋石家庄河北省内2000箱 /月保定公司配件保定全国各地40吨/月印刷品保定全国各地80吨/月胶卷保定全国各地40吨/月沧州公司药品沧州全国各地100吨/月药品沧州河北省内24吨/月电子产品沧州广东50吨/月邯郸公司金属制品邯郸河北省内50吨/月儿童食品邯郸省内、浙江、江苏、湖南、湖北160吨/月省内货物通过公司班线唐山公司药品唐山省内20吨/月汽车配件唐山省内40吨/月天津公司药品天津河北省内30吨/月送货上门设备天津河北省内1000吨/月送货上门轮椅天津河北省内100吨/月衡水公司化学品衡水河北省内50吨/月药品衡水北京、长沙24吨/月长沙选择第二种收货方式北京公司中铁快运北京承德、张家口100吨/月图书北京河北省内150吨/月食品北京河北省内80吨/月送货上门表1-1 河北快运主要业务流量以及流向由此我们可以看到公司主要存在图1-4中的问题，我们需要借助河北快运的网络优势，加上四个子公司车辆等方面的配合，争取将河北省以及北京、天津区域覆盖，形成一个配送路线网络，1.3 配送路线优化设计的必要性随着全球经济一体化、顾客需求的个性化和多样化发展，产品更新替换速度在不断加快、产品的生命周期也不断缩短，物流运输配送变得越来越复杂，物流成本也变得越来越高。造成物流运输成本居高不下的主要原因是出现了一些不合理的运输和方式，如对流运输、迂回运输、非最短路径运输和配送、非满载运输等。这些都会致使运输和配送服务水平难以提高，因此对运输和配送问题进行优化就变得非常有意义。邯运集团原有的运输网络因为各公司间的独立经营，使得运输路线重复，车辆装载率不高，浪费了资源，增大了运输成本。因此，运用科学、合理的方法对配送路线进行优化，对于企业是十分必要的。1.4 配送路线优化设计的可行性该配送问题属于配送路线中的VRP模型，对于VRP模型有精确算法、启发算法和智能算法。此设计运用启发式算法中的节约里程法以及改进的最近插入法进行计算。节约里程法，是用来解决运输车辆数目不确定的VRP问题，计算步骤简单，计算速度快，且易于考虑各种实际问题。我们针对邯运集团现存的网络运输问题，以北京为配送中心，根据它所涵盖的区域，对区域中的节点进行配送路线的设计。最近插入法解决的是单回路运输问题，因此我们在此方法基础上进行改进和修正，使其能解决多回路运输VRP问题。改进的方法如下：（1）找到最小的节点，形成一个子回路，。（2）在剩下的节点中，寻找一个离子回路中某一节点最近的节点。若此时回路的总货运量未超过车的载重限制，则继续步骤（3）。否则，转（1）寻找新的一条回路。（3）在子回路中找到一条弧（i，j）,使得+-最小，然后将节点插入到节点，之间，用两条新的弧(i，k)，（k，j）代替原来的弧（i，j），并将节点加入到子回路中。若此时该回路的总路程为未超过车辆的行程限制，则继续步骤（4）。否则转步骤（1），寻找新的一条回路。（4）重复步骤（2）和（3），直到每一个节点都被归入某一个子回路中。基于改进的最近插入法，我们可得到另外的配送路线，同时我们可将两种方法的配送路线进行对比，从而得出比较可行的方案。第二章 调查研究2.1 数据及业务量调查分析下图为主要网点的分布情况图2-1运输网点分布根据物流中国网站发布的路程情况，可得到表2-1的里程表。表2-1各网点间里程表北京（km）张家口（km）承德（km）秦皇岛（km）唐山（km）廊坊（km）天津（km）沧州（km）北京022822128818363118195张家口0388513412296353531承德0403245296339394秦皇岛0140334265364唐山0194125224廊坊080166天津0120沧州0计算各网点的货物量可得到表2-2每个网点每天的货物量表2-2各网点间货物需求量地点张家口（吨）承德（吨）秦皇岛（吨）唐山（吨）廊坊（吨）天津（吨）沧州（吨）货物量9.333.33626.6737.65.8同时我们选择公司旗下的载重量为15t重型厢式货车和38t重型半挂牵引车进行配载。2.2 交通条件分析北京作为我国的首都城市以及政治、经济、文化中心， 其交通便利，运输业发达。北京是中国铁路网的中心之一，主要有北京到香港九龙的京九铁路，北京到上海的京沪铁路，北京到广州的京广铁路，北京到哈尔滨的京哈铁路，北京到包头的京包铁路，北京到原平的京原铁路，北京到通辽的京通铁路和北京到承德的京承铁路。大同到秦皇岛的大秦铁路也过境北京。在国际铁路运输方面，去往俄罗斯各城市和朝鲜首都平壤以及去往越南首都河内的列车均从北京发车。京津城际铁路使得北京和天津两地的路程缩短为半小时。同时北京建有全国最大国际机场和亚洲第二大国际机场北京首都国际机场，几乎所有北京的国内国际航班均在北京首都国际机场停靠和起飞。北京首都国际机场是中国国际航空的主要中心。机场和北京市区间由北京机场高速公路连接，在路况良好的情况下只需约40分钟即可到达。除此之外北京外围的城市道路则是环形加放射性的格局，连接京城还有十一条国道。以北京为配送中心对其区域内的节点进行配送，可以充分利用北京现有的交通网络条件，同时结合河北快运公司现有的运输网络，可以将货物准确、迅速的送到各个节点。得天独厚的交通条件为以北京为配送中心的配送网络提供了有利保障。第三章 配送方案设计3.1 以北京为配送中心的配送系统建立VRP模型。基本条件：北京配送中心需给7个节点送货，节点分别为张家口、承德、秦皇岛、唐山、天津、沧州、廊坊，现有15t重型厢式货车和38t重型半挂牵引车进行配载，同时各个节点间的最短距离查阅已知。模型目标：确定所需要的车辆的数目N、车辆类型以及各车行走的路径，并指派这些车辆到一个回路中，同时包括回路内的路径安排和调度，使得运输总费用最小（总路程最小）。限制条件：（1） 每辆车完成任务之后都要回到源点北京处。（2） 车辆的货物量不能超过车辆的载重量。（3）不考虑运费及运送时间等问题3.2 用节约里程法进行配送线路设计图3-1为以北京为配送中心的网络图图3-1 以北京为配送中心网络图第一步： 各配送点之间的最短路径北京（km）张家口（km）承德（km）秦皇岛（km）唐山（km）廊坊（km）天津（km）沧州（km）北京022822128818363118195张家口0388513412296353531承德0403245296339394秦皇岛0140334265364唐山0194125224廊坊080166天津0120沧州0表3-1各配送点间的最短路径第二步： 求出各配送点之间的节约里程张家口61承德3106秦皇岛-1159331唐山-5-121752廊坊-743141176101天津-1082211915492193沧州表3-2各配送点间的节约里程数第三步: 将节约里程进行分类，按从大到小的顺序排列序号路线节约里程1秦皇岛-唐山3312天津-沧州1933唐山-天津1764承德-唐山1595唐山-沧州1546秦皇岛-天津1417秦皇岛-沧州1198承德-秦皇岛1069廊坊-天津10110廊坊-沧州92表3-3节约里程排序结果根据节约里程数，可得到最终配送路线如下图3-2 最终配送路线此时的总里程数为1599km,15t的重型厢式货车三辆，38t的重型半挂牵引车一辆。车辆的平均实载率为79.93%。3.3 基于改进的最近插入法的企业配送路线优化编排的网络图如下我们将主要网点编排如下：表3-4网点编排表序号名称序号名称0北京4唐山1张家口5天津2承德6沧州3秦皇岛7廊坊图3-3节点网络图（1）令T=0,N=0，1，2,7，比较表3-1 中从0出发的所有路径大小。因为min=63km,所以就有顾客点0，7构成一个子回路，此时（2）在剩余顾客点（1，2，3，4，5,6）中寻找到0和7中某一点的最小距离， min=80km,=37.6,因为=44.2738,所以在子回路中不能插入点1。再次寻找剩余顾客点到0、7中某一点的最小距离，可知最小距离为=166，此时=5.8，=12.4715,则此时构成闭合回路=（3）紧接着再次寻找剩余点到0、7、6中的某一点的最小距离，此时找到的点为=183，=2，=14.4715,将点4分别插入（0,6）、（6,7）、（7,0）中，比较得：（0,6）中增量最小，此时的闭合回路为=，所以构成了一个新的子回路=，r=14.47。（4）再次对剩余的点按照上述方法进行优化，可构成另子回路=，剩下的点3和点5分别实行单独配送。利用改进的最近插入法得到优化线路结果如图8所示。图3-4 最终配送路线图利用改进的最近插入法的总里程为1879km，15t的重型厢式货车三辆，38t的重型半挂牵引车一辆。车辆的平均实载率为79.95%。3.4 两种优化方案比较分析由上文可知，通过节约算法和改进后的最近插入法分别对配送线路进行优化，可得到二种不同的优化方案，因此我们需要通过一系列指标来评价方案的优劣性。本文将以所需车辆数，行驶总里程，和平均实载率这些指标，对二种优化后的方案进行评价分析，如下表所示。表3-5方法比较图节约里程法改进的就近插入法总里程（km）15991879车型车次15t重型厢式货车（辆）3338t重型半挂牵引车（辆）11平均实载率（%）79.9379.95从上表中我们看到从总运输里程角度考虑，优化后的二种方案的总运输里程分别为1599千米和1879千米，相比较，节约里程法的总运输里程比改进后的最近插入法的运输里程减少280千米，能减少公司车辆的损耗和资源的浪费，给公司带去更多的效益。因此，从运输里程的角度考虑，我们选择通过节约里程法计算出来的配送路线。从车型车次来看，两种方法的所需车辆数及车型都相同。因此可选择任意一种方法计算出的配送路线。从车辆实载率的角度来看，节约里程法中车辆的实载率为79.93%，改进的就近插入法中车辆的实载率为79.95%，比节约里程法中的车辆实载率高出0.02%，因此从车辆实载率的角度出发，我们可以选择用改进的就近插入法计算出来的配送路线。综合以上三个方面，因为两方法计算出的配送路线中，车辆实载率的相差程度不大，仅仅为0.02%，而在总里程方面，相差了280千米。因此，我们更倾向于用节约里程法计算出来的配送路线。第四章 方案综合评价4.1 算法的适用度评价配送运输通常是一种短距离、小批量、高频率的运输形式。如果单从运输的角度来看，它是对干线运输的一种补充和完善，属于末端运输、支线运输，以高质量的服务为目标，以尽可能满足客户要求。从配送中心把货物送到所需的各个用户，有很多种不同的路线选择方案。合理的选择配送线路，对企业和社会都具有很重要的意义。为将货物送给客户，需要从一个或多个配送中心组织配送运输。一般地一个或多个配送中心目的地存在一个道路网，如何在这张道路网上综合考虑各线路车流量、道路状况、客户的分布状况、配送中心的选址、车辆额定载重量及其他车辆运行限制等因素，找出一条最佳的运输线路解决方案，达到节省运行距离、运输时间和运行费用的目的就是线路设计的意义所在。进行配送线路优化时，必须要有明确的目标，遵循基本的原则。配送路线方案目标的选择可以从以下几个方面来考虑。（1）配送效益最高或配送成本最低（2）配送里程最短（3）配送服务水准最优（4）配送劳动的消耗最小求解最短路径的配送路线的方法很多，结合具体的要求，在此设计中采用了启发式算法来求解。启发式算法是从尚未安排的车辆、运输任务或行驶路径中按照构造算法进行选择，知道所有任务和车辆均被调度为止。构造的每一步，根据某个判别函数，把当前的线路构形和另外的构形进行比较并加以改进，以最小代价把一个不在当前构形上的需求对象插入进构形，最后得到一个较好的可行构形。我们根据启发式算法中的节约里程法以及改进的就近插入法得到优化后的线路。通过两种方法的比较我们可以发现在此设计中用节约里程法计算出来的配送路线比用改进的就近插入法算出来的配送路线更有实用性。通过对物流配送线路的优化，可以派出更少的车辆来满足装货的要求，使车辆完成配送任务的同时行驶的距离最少。一方面可以缓解交通拥堵，另一方面可以减少汽车造成的污染。为广大人民造福。配送线路的优化产生了一定的经济效益和社会效益。同时，我们虽然计算出了比较合理的配送路线，但模型也存在着一定的缺陷。在计算过程中也将一些因素理想化了，与实际情况不完全相符。所以在实际中，我们可以将更多的因素考虑进去，设计出更加合理的配送路线。4.2加强线路管理水平随着配送中要求成本费用要尽可能降低，特别是目前多批次、小批量配送的发展，要