物流货物装载.doc

青岛酒店管理职业学院工商管理学院 物流专业 物流管理专科毕业论文 题 目： 物流配送中货物装载问题的研究 姓 名： 解富志 学 号： 0906100213 指导教师： 蔺赟 教 学 点： 青岛酒店管理学院 2012年3月 摘要配载和配装是物流配送过程中的主要环节。合理的配载配装可以给物流配送中心带来更大的经济效益及社会效益。然而到目前为止，国内大部分配送中心在实际操作中仍然凭借经验进行配载和配装，这样原始的配载和配装往往不能够更好的利用车辆的运能运力，增加了运输成本。因此，降低运输成本，节约车辆的使用空间，提高汽车在配载配装过程中的运用效率，将是改变我国这一现状很好的方法。 本文提出的基于多车型多包装的货物配载配装问题就是针对配送中心而言，以配送中心的利益为出发点，研究如何利用车辆的运能运力来提高配送中心所能获得的经济效益及社会效益。 首先以车辆为研究对象，从配送中心的角度出发，结合现实中存在的诸多问题，建立多车型配载的数学模型，并利用层次分析法求解。建模过程中，本文主要考虑了车的类型、载重、方向、运价、时间等约束，最后总结为车辆的利用率、车主的信誉度、运费、空驶率等四个因素，建立了多车型配载的层次结构图。为了保证问题解决的可行性，并以实例加以验证 然后以包装各异的货物为研究对象，本文借鉴了集装箱装箱问题的研究方法，结合目前我国运输车辆逐渐厢式化，以厢式车辆的空间利用率为目标函数，对货物在装载过程中可能涉及到的一些问题作了系统的研究，然后为目标函数加上一些约束条件，建立了多包装货物配装模型，采用启发式算法求解。最后以实例加以验证，证明此方法的可行性。 证明了多车型配载与多包装货物配装问题的研究具有实际意义，并且很有研究前景。虽然目前有关配载配装的研究还很少，并且都还只是停留在集装箱装箱问题研究上，但是随着物流技术的不断发展，本文相信规模化、集成化后的配载配装将会是快速有效的。关键词多车型；多包装：配装（loading）：配载（cargo consolidation，stowage）1.1选题背景 配载配装是物流配送的一个重要环节。所谓配送是“配”与“送”的有机结合。它与一般送货的重要区别在于，配送是通过集合、分拣、配货等环节，使送货达到一定规模，以利用规模优势取得较低的送货成本。因此，在单个用户配送数量不能达到车辆的有效载运负荷时，应集中不同用户的配送货物进行搭配装载以充分利用运能运力，即通过有效配装提高配送的效率，降低配送成本但是由于配送的货物种类繁多、特性各异，故其包装也各异，或为袋装，或为箱装，或为桶装等等，即使同为一种材料的包装，其规格也有大小、尺寸、形状等等不同。另外，为确保配送服务质量，还应选择适宜的配送车辆类型。因此，在物流配送决策中，往往需要面对很多这样的情况，同一时间有很多种不同的货物需要配送，且可供选择的运输车辆有很多种，如何选择合适的运输车辆以最小的运输成本合理、快速的实现配送是一个被广泛讨论的问题。但是目前有关配载和配装问题的研究表明，人们一直认为配载和配装是一个概念，为配载和配装问题的研究增加了困难。 1.2研究目的及意义 配送中心开展配送业务，运输成本占配送成本的比重较大，而运输成木与车辆有很大关系，理想的配送运输车辆载重量利用率为100%，即按车辆的核定吨位满载配送中心在选择运输车辆完成配送业务时，应充分考虑车辆的容积和载重量，做到满载满装，这是降低配送运输成本的重要途径，但由于产品品种繁多，包装形态、储运性能不一，在容重方面，也往往相差甚远。一辆载运车辆如果只装容重大的货物，往往是达到了载重量，但容积空余很多；只装容重小的货物则相反，看起来车装满载，实际L并未达到车辆载重量，形成虚载。这两种情况实际上造成了运力的浪费。实行合理的轻重配装、容积大小不同的货物搭配装车，就可以不但载重方面达到满载，而且也充分利用了车辆的有效容积，取得最优效果。山此，基于多车型多包装的货物配载配装研究便提上日程。 本论文意在经过对基于多车型多包装的货物配载配装问题的研究，解决目前我国物流配送过程中存在的由于车型复杂、包装品种繁多而造成的配载和配装困难，配送效率不高，成本太高的难题。本论文意欲将问题的研究分成两个阶段，首先研究多车型配载问题，期望通过对多车型配载的研究给配送中心带来更大的经济效益及社会效益。然后研究多包装货物配装的问题，而通过对多包装货物的配装的研究使得车辆在保证载重和容积的情况下达到空间利用率最大，进而节约配装成本，为配送中心谋取利益。这样配载在前，配装在后，便能做到合理运用车辆的运能运力，节约配送成本。最后将两者结合起来就是本文所提出的基于多车型多包装的货物配装研究。1.3国内外研究概况 目前，发达国家在配送方面已经做了很多研究，并取得了相当的成果。但是作为配送的重要环节配载和配装，这方面并没有系统深入的探讨与研究。国内对于此类问题虽然有一些简单介绍，但不够具体。配载和配装是配送过程中的重要环节，有关它们的研究概况及发展趋势必然跟配送的整体发展密不可分。通过对所掌握的国内外的配送情况进行分析后，确立了本课题。1.3.1国外研究概况 20世纪80年代末，许多发达国家真正认识到了配送的重要性。这种态度认识的极大转变，给企业创造出更多盈利机会。在观念发生变化的同时，配送方式和手段也有很大发展。 (1）配送共同化的进展。为满足用户配送要求，出现了配送企业车辆利用率低，不同配送企业之间交错运输，交通紧张，事故频繁等许多方面不合理现象。但近年来的发展，上升到从更大范围考虑配送合理化，致力于推行整个城市所有企业的共同配送。 (2）配送计划化的进展。一改往日完全按顾客要求办事，而并不是按客户的合理要求办事的局面。制定合理计划是高水平计划配送的一大进展。计划有效的促进了配送合理化。由于可采用减少收费，也受到用户的欢迎。 (3）配送区域的扩大。关国己经开展了洲际配送，日本不少配送是在全国范围或更大区域范围进行的，如日本东京的三味株式会社的全国性配送系统，日本Asica配送系统、日本资生堂配送系统等都是全国性的配送系统。 (4）直达配送的进展。不经过物流基地中转，在足够批量且不增加用户库存情况下，配送在“直达”领域中找到了优势。 (5）计算机管理配送的发展。随着规模的扩大和计算机的微型化，计算机管理配送取得很大进展，这个进展突出表现在以下三个方面：信息传递与处理，建立了EDI系统。计算机辅助决策，如辅助进货决策，辅助配货决策，辅助选址决策等，美国IBM公司率先建立了配送车辆计划和配送路线的计算机软件。计算机与其他自动化装置的操作控制，如无人搬运车，配送中心的自动分拣系统等。(6）配送作业的进展。配送劳动手段作为支撑配送的生产力要素，是进展很大的领域。到20世纪80年代，发达国家配送己普遍采用了计算机系统、自动搬运系统、大规模分拣、光电识别、条形码等。发达国家的配送已经发展到一个较高水平，己经成为一种稳定的经济形态，在资源的末端配置方面，已成了一种普遍的方式。但是纵观其在配送这一方面的研究，在有关多车型多包装配载配装问题的研究上仍然少有问津。,.3.2国内研究概况 我国自加入WTo后，很多领域相继对外开放，更多的跨国企业将进入我国参与市场竞争；我国的物流配送也出现了一些新的变化和趋向。 (l）专业化趋向。企业内部物流交由专业物流公司经营，这必然导致第三方物流比重的增大。 (2）规模化、集团化趋向。国内的中小型物流企业，有一部分将利用拥有国内网络及设施、人力资源成本低等本土优势，与国外大型物流企业建立战略合作伙伴关系：一部分将可能被大型物流公司收购、兼并；还有的将进行战略性重组和改造，向综合物流发展，为大型跨国物流企业配套，成为供应链的重要组成部分。 (3）多元化趋向。我国物流市场今后将呈现出一个国有、集体、个体、中资、外资等各种所有制物流企业相互依存、同台竞争、相互促进的局面。 (4）国际化趋向。由于世界制造业和OEhl中心在向我国转移，以及经济一体化进程的加快，未来我国与世界各国之间的物资、原材料、零部件与制成品的进出口运输，无论是数量还是质量都会发生很大变化。为适应这一变化，要求我国必须在物流技术、装备、标准、管理、人才方面与世界对接。因此，我国物流配送在国际化方而将会发展很快。 (5）传统运输与仓储企业加快向第三方物流转变。由于国外物流企业纷纷来到中国，再加之香港、台湾地区的中小企业进入内地，给国内的传统运输与仓储企业造成很大压力。因此，将会有更多的传统运输与仓储企业加快向第三方物流转变。 (6）物流配送信息化建设步伐加快。现代物流以信息技术为支撑，没有信息化就没有现代物流的发展。目前国内外的一些大型物流企业，都在规划建立自己的配送中心，改善物流配送信息服务技术，以提高企业的物流配送能力。 我国配送的发展应该说还处于很不成熟的状态，需要深刻分析，研究解决的办法。我国对配送理论有一定研究，应用研究十分缺乏。基于多车型多包装的货物配载配装问题更是很少有问津，尽管有一些关于配装或配载方面的研究，也大多是关于集装箱配载的算法，应用到实际问题当中并不多见。1.3.3现有研究中存在的问题 配载配装问题由于其理论的复杂性和实际生活中的广泛应用，吸引了中外广大研者的参与并取得较有成效的进展，有关配载配装问题的综述性论文Dowsland等学者的论文有过详细研究。Dowsland对二维配装问题进行了详细划分，并就影响问题的若干因素进行了分析。目前求解配载配装问题的常见方法主要有整数规划法、启发式算法、遗传算法、图论法、人工智能等。Smith和Schcithaucr先后提出了不同的四分区算法以解决二维的货物配装问题，Biscliff和Dowsland在四分区算法思想的基础上，提出用五分区法求解单品种货物的配装问题，但是该方法需要大量的可能模式，而且对于剩余载重的处理并未论及。Subir Bhattachaya采用深度优先搜索算法能有效解决小规模的货物配装问题，但是由于该算法的计算量随装入货物数量的增加呈指数式增长，不太适合大规模的货物配装问题。孙焰和李致中采用多项式近似算法求解多品种货物的配装问题，算法复杂性小，收敛性较好，但是在求解过程中采取的是优先考虑体积或者重量的约束。徐天亮和刘小群采用容重比逐渐逼近的方法较好地解决了第一类配装问题。但是在货物的包装类型及规格方面没有提及。 纵观国内外的有关方面的研究，对于配载配装统统都是一个定义，没有人对配载和配装加以区分，而且所研究的主要内容也都是装箱问题比较多。本文期望在把配载配装区分对待的基础上能够做到多车型优化配载，然后找到一种既考虑到容重比平衡又能使得货车的空间利用率达到最大的方法解决复杂的多包装货物配装问题。1.4本论文的研究思路及研究方法1.4.1研究思路 以配送中心为服务对象，针对一定的货物配送中心如何选择车型优化配载：以及当车型一定时，如何配装包装规格不同的货物才能使得车辆的空间利用率最大，这就是本论文所要研究的主要问题。首先明确配载配装的概念；然后通过理论与实际相结合的方法限定所谓的多车型配载、多包装货物配装的概念；再着重研究多车型配载问题与多包装货物的配装问题；最后建立数学模型并求出最优解。最后将两个阶段结合解决本文的基于多车型多包装的货物配载配装问题。1.4.2研究方法 问题的提出采用的是理论与实际相结合的方法。现有的解决相关问题的算法主要有整数规划法、启发式算法、遗传算法、图论法、容重比平衡法、层次分析法等等。这里选用层次分析法和启发式算法，利用层次分析法解决多车型配载问题，利用启发式算法解决多包装货物的配装问题。2多车型多包装概念的提出与限定2.1配装、配载的概念与区别2.1.1配载 一般在单个客户配送数量不能达到车辆的有效装载载荷时，应集中统一配送路线上其他客户的配送货物进行搭配装载，以提高车辆运力利用率。这样就实现了通过有效配载提高配送效率，降低配送成本。但是由于配送的货物种类繁多，特性各异，在运送过程中其操作工艺和作业要求不可能完全一样，为确保配送服务质量，应选择适宜的配送车辆类型，必要时还必须分别配送。车辆配载技术要解决的主要问题是充分保证货物质量和数量完好的前提下，尽可能使车辆满载行驶，也就是尽量不要空驶。强调的是多客户情况下车辆的调配环节。2.1.2配装 由于配送作业本身的特点，配送工作所需车辆一般为汽车。由于需配送货物的比重、体积以及包装形式各异，在装车时，既要考虑车辆载重，又要考虑车辆容积，使车辆的载重和容积都能够得到有效利用，配送车辆配装技术要解决的主要问题就是在充分保证货物质量和数量完好的前提下，尽可能提高车辆在容积和载货两方面的装载量，以提高车辆利用率，节省运力，降低配送费用。配装主要解决的是有效利用车辆的容积和载重两个因素的问题，强调的是装车环节。2.2配载与配装的区别 从上述的两个概念来看，配装、配载似乎没有什么区别，都一样是为了尽可能提高车辆的利用率。但是，配装强调的是装车环节，即如何有效地利用车辆的装载空间，它的研究对象主要是货物装载过程：而配载则是强调装车前后直到货物送到整个过程某一辆车的有效载荷是否被有效利用，它的研究对象主要是车的配载过程。配装强调的是装，那么如何装好车就是配装要研究的问题，配载强调的是载，那么如何更好的调度车辆进行搭配就是配载要研究的问题。所以配装、配载是两种不同的说法，有着明显的区别，它们的分工也不同。2.3配载、配装的依据和原则2.3.1理货原则 配送中心在接到订单之后，在货物装车之前要对货物进行分类整理，在分类时应遵循以下原则: (l）为了减少或避免差错，尽量把外观相近、容易混淆的货物分升装载； (2）不将散发异味的货物与具有吸收性的食品混装：(3）切勿将渗水货物与易受潮货物一同存放；(4）包装不同的货物应分开装载，如板条箱货物不要与纸箱、袋装货物堆放在一起；(5）具有尖角或其他突出物的货物应和其他货物分开装载或用木板隔离，以免损伤其他货物；(6）尽量不将散发粉尘的货物与清洁货物混装；(7）危险货物要单独装载，配装于同一车内的危险货物尽量做到不要隔离，如果由于货物本身、去向等原因非隔离不可时，首先要有能起到隔离作用的货物或材料，且一车内一般不要超过两组隔离，以免发生危险。2.3.2装车环节的原则理货结束后，要进行具体的装车，在此环节一般要遵循如下原则: (1）重不压轻，大不压小。轻货应放在重货上面，包装强度差的应放在包装强度好的上面； (2）货物堆放要前后、左右、上下重心平衡，以免发生翻车事件。(3）尽量做到“先送后装”即同一车中有目的地不同的货物时，要把先到站的货物放在易于装卸的外面和上面，后到站的货物放在里面和下面。(4）货与货之间、货与车辆之间应留有空隙并适当衬垫，防止货损；(5)货物的标签朝外，以方便装卸；(6）装货完毕，应在门端处采取适当的稳固措施，以防开门卸货时，货物倾倒造成货损或人身伤亡。2.4公路用于配载的车辆种类用于配送的运输工具中，汽车是最普遍也是最便利的运输工具，但是鉴于配送中心的情况各有不同，所使用的运输工具也有许多不同。另外由于配送中心所服务的客户有很大差别，所以在运输工具的选择上也存在着这样或那样的差别。就是在公路这一方面有关汽车的选择也有很多的学问。 在物流领域中使用的汽车种类很多，主要有以下儿种: (1）普通货车。按载重量的不同分为轻型货车、中型货车、重型货车；按有无车厢分为平板车、标准挡板车和高档板车。轻型货车。载重吨位在2吨以下，较多为低货台，人力装卸比较方便，主要用于市内运输、集货、配送、宅配运输等。中型货车。载重吨位在28吨之间，主要用于市内运输，我国比较多的用于城市与城市，以及城市与乡村间的运输。重型货车。载重吨位在8吨以上，通常是高货台，主要用于长途干线的运输。 (2）厢式货车。厢式货车具有载货车厢，还具有防雨、隔绝等功能，安全性能好，能防l-L货物散失、被盗等；但由于自重较重，所以无效运输比例较高。主要种类有：按货厢高度分为高货厢、低货厢两种。高货厢底座为平板，虽不大适合人力装卸，但车上堆垛没有障碍；低货厢的货台在车轮位置有凸起，影响装车。按开门方式分为后开门式、侧开门式、两侧开门式、侧后开门式、顶开式和翼式。后开门式适于后部装卸，方便手推车进入装卸，车货与站台接近，占用站台位置短，有利于多辆车装卸；侧开门式适于边部叉车装卸，货车侧部与站台接近，占用站台长度较长；顶开式适于吊车装卸；翼式适于两侧同时装卸。 (3）专用车辆。这种车适于装运某种特定的、用普通货车或厢式货车装运效率较低的货物。这种车的通用性较差，往往只能单程装运，运输成本高。主要有汽车搬运车、水泥车、油罐车、洒水车、混凝土搅拌车、挂肉车，等等。 (4）自卸车。这种车力求使运输与装卸有机结合，在没有良好的装卸设备的条件下，依靠车辆本身的附件设备进行装卸作业。如翻卸车、随吊车、尾部带升降板的尾板车等。 (5）牵引车和挂车。牵引车又称拖车，是专门用于拖车和牵引挂车的。牵引车分为全挂式和半挂式两种。挂车本身没有发动机驱动，通过杆式或架式拖车装置，由牵引车或其他的汽车牵引，而挂车只有与牵引车或其他汽车一起组成汽车列车才能构成一个完整的运输工具。挂车有全挂车、半挂车、轴式挂车、重载挂车等。2.5公路运输包装件的尺寸界限 运输包装，在我国国标（GB/T4 1 22.1一1996）中定义为：以运输储存为主要目的的包装称之为运输包装，它具有保障产品的安全，方便储运装卸，加速交接、点验等作用。运输包装件通用尺寸长、宽、高分别小于3540mm、1600mm、1650mm。 运输包装件允许尺寸长、宽应分别小于12160mm、2500mm，装车后运输包装件最高离地不得超过4000mm，超过此界限时，应作特殊运输。 根据不同的货车车型，其运输包装件的长、宽、高应分别小于车型车厢的最小一长、宽、高（厢式车高、宽取厢门高、厢门宽），最大应分别小于车型车厢的最大长、宽、高（厢式车高、宽取厢门高、厢门宽），如表2一1、表2一2。具体尺寸按公路运输尺寸确定。2.6多车型、多包装概念的提出2.6.1概念提出的背景 随着社会经济的发展，国际交流的扩大和物资产品的日益丰富，消费需求却呈现出多样化、个性化趋势。这就要求生产企业有较强的捕捉信息的能力、应变能力、快速响应能力；使得企业不得不设法从纷繁复杂的营销服务中解脱出来，专注于核心竞争力的提高。因而出现了“营销中心下移”,“贴近顾客”的营销战略。处于这种经济环境中的仓储企业，再单纯地存储和保管货物（包括生产资料和生活资料），则很难进一步发展，很难适应生产企业缩短流通时间，减少库存资金占用的迫切要求。只有提供系列化、一体化和多项目的后勤服务，刁能满足社会对流通组织的要求。于是在仓储业不断备货【储存【理货（配载（配装（送货 图2一1配送的荃本环节 在配送活动，无论配送中心的规模大小，或是配送物品的形状，表现形态如何，都在按照一定的顺序运作。这种配送运作顺序也称之为配送的流程。一般而言，把工艺流程较为复杂，具有典型性的多品种、多批次、多用户、少批量的货物配送流程确定为一般的、通用的、标准的配送流程lel如图2一2所示。 鉴于我国物流业的发展状况，我国的配送中心还远远不及发达国家水平。很多的配送中心除了拥有自己的车队之外，还要外雇一些车辆。这样就构成了车型繁多，品种不一的情况，另外，配送中心为了获取更大的利益，配送的货物种类纷繁复杂、包装形式各异那么多包装货物的配装问题及多车型的配载问题就值得研究所以，笔者提出多车型配载及多包装货物配装的概念。2.6.2多车型配载概念提出的理论依据 我国目前所拥有的货车车型大约有2000多种。但是大部分配送中心使用的都是栏板车厢式车不多。这样的情况给道路运输带来了很大的不利影响，也不利于绿色物流 内容l （1）配装的一般原则l 1、轻重搭配的原则。车辆装货时，必须将重货置于底部，轻货置于上部，重心下移确保稳固，同时避免重货压坏轻货，以保证运输安全。 2、大小搭配的原则。货物包装的尺寸有大有小，大小搭配以减少箱内的空隙确保稳固，同时充分利用了车厢的内容积。 3、货物性质搭配原则 。拼装在一个车厢内的货物，其化学性质、物理属性、灭火方法不能互相抵触，以保证运输安全。 4、到达同一地点的适合配装的货物应尽可能一次积载。 5、根据车厢的尺寸、容积，货物外包装的尺寸来确定合理的堆码层次及方法。 6、装载时不允许超过车辆所允许的最大载重量。 7、装载易滚动的卷状、桶状货物，要垂直摆放。 8、货与货之间，货与车辆之间应留有空隙并适当衬垫。 9、装货完毕，应在门端处采取适当的稳固措施，以防开门卸货时，货物倾倒砸伤人员或造成货损。 10、尽量做到“后送先装”。 （二）装载与卸载l 1因货物性质不同，装车前需对车辆进行清扫、清洗、消毒，达到规定的要求。2确定最恰当的装卸方式。考虑货物的性质及包装，选择最适当的装卸方法。 3合理配置和使用装卸机具，力求减少装卸次数和缩短装卸路径。l 4防止货物装卸时的混杂、散落、漏损、砸撞，特别要注意危险货物不得与普通货物混装，性质相抵触及灭火方法不同的货物不能混装。 5货物应捆扎牢靠，码放、堆放整齐，标志向外，箭头向上。 6提高货物集装化或散装化作业水平，成件货物集装化，粉粒状货物散装化不仅可以提高作业效率，同时减少作业次数，降低事故风险。所以，成件货物应尽可能集装成托盘系列、集装箱、货捆、货架、网袋等货物单元再进行装卸作业。各种粉粒状货物尽可能采用散装化作业，直接装入专用车、船、库。 7做好装卸现场组织工作，装卸现场的作业场地、进出口通道、作业流程、人机配置等布局设计应合理，避免由于组织管理工作不当造成装卸现场拥挤、紊乱现象，以确保装卸工作安全顺利完成。 （三）装车堆积l 装车堆积是在具体装车时，为充分利用车厢载重量、容积而采用的方法。一般是根据所配送货物的性质和包装来确定堆积的行、列、层数及码放的规律。l 1、堆码方式要有规律、整齐； l 2、堆码高度不能太高。车辆堆装高度一是受限于道路高度限制；二是道路运输法规规定，如大型货车的高度从地面起不得超过4m;载重量1 000kg以上的小型货车不得超过2.5m；载重量1 000kg以下的小型货车不得超过2m。l 3、货物在横向不得超出车厢宽度，前端不得超出车身，后端不得超出车厢的长度为：大货车不超过2m；载重量1 000kg以上的小型货车不得超过1m；载重量1 000kg以下的小型货车不得超过50cm。 物流配载的真正价值在于利用好手上的资源，为客户和公司争取最大的利润，马克思说过资本家生产的最根本目的就是获取最大化的利润。其实所有各行各业的商家皆如此。如何获取利润最大化，商家各有各的办法，有的通过降低采购成本、有的通过降低生产成本、有的通过降低管理费用等等在物流活动中，也不例外，无非也是通过上述几个主要方面、加强内部管理减少环节等手段来降低运作成本提高效益。但物流运作环节中有一个其中最关键、最重要的环节-配载，控制好了不仅能够提高运输工具的利用率降低成本而且能够创造利润，是物流生产活动中的一个利润源。在物流作业过程中，一般来说有这么几个环节，集货、存储、流通加工、拣货、分拣、配货、装卸、运输等。其中配货也就是我们通常