运输经济学-第7章-运输合理化

第七章运输合理化,第一节不合理运输及其原因第二节运输优化的基本问题第三节直达供货系统的运输,第七章运输合理化,要点：不合理运输及其原因运输优化的基本问题直达运输优化模型,第一节不合理运输及其原因,一、运输合理的三大要素成本、速度和一致性是影响运输合理化的至关重要的三个因素。从这三个因素出发，具体的运输作业就涉及到运输方式的选择，运输路线的选择，及计划运输设备的使用时间，从而使运输工具利用率达到最佳，并同时符合顾客的服务要求。,1、成本。运输成本是指为两个地理位置间的运输所支付的款项以及与行政管理和维持运输中的存货有关的费用。2、速度。运输速度是指完成特定的运输所需的时间。3、一致性。运输的一致性是指在若干次装运中履行某一特定的运次所需的时间与原定时间或与前几次运输所需时间的一致性，它是运输可靠性的反映。,例1如图，某单位一月需要某种物资Q吨，当用卡车一次运往，用户的月平均库存量为Q/2；如果将该用户所需物资与其他用户的物资混合装车，每次给该企业运送Q/4，分4次运往，则该用户的月平均库存量降为Q/8。显然，后者能使用户的库存费用降低了3倍。,例2快速运输有利，还是较慢的运输有利？关于使用哪一种运输工具更有利的比较，不仅要看运输费用，而且要考虑保管费用。图7-2的横轴按速度的快慢排列顺序，即铁路、卡车、航空排列，也反映了运输费用从低到高的顺序。,速度,成本,二、不合理运输的表现形式,对流运输迂回运输过远运输重复运输无效运输运力选择不当,1、对流运输,是指同类的或可以互相代替的货物的相向运输，它是不合理运输最突出、最普遍的一种，它有两种表现形式：（1）明显对流。同类的（或可以互相代替的）货物沿着同一线路相向运输。（2）隐蔽对流。当同类的（或可以互相代替的）货物在不同运输方式的平行路线上或不同时间进行相反方向的运输。,例：有一条公路AD，全长400km，其中B、D为煤炭供应点，以表示，A、C为煤炭的销售点，以表示，各站点煤炭供求数量及站间距离如图7-3所示，试问如何组织运输最为合理？,2、迂回运输,由于物流网的纵横交错及车辆的机动、灵活性，在同一发站和到站之间，往往有不同的运输路径可供选择，凡不经过最短路径的绕道运输，称为迂回运输。例：打的,3.过远运输,这是一种舍近求远的商品运输。不就地或就近获取某种物资，却舍近求远从外地或远处运来同种物资，从而拉长运输距离，造成运力浪费。,4重复运输（无效中转）,重复运输是指同一批货物由产地运抵目的地，没经任何加工和必要的作业，也不是为联运及中转需要，又重新装运到别处的现象。它是物资流通过程中多余的中转、倒装，虚耗装卸费用，造成车船非生产性停留，增加了车船、货物作业量，延缓了流通速度，增大了货损，也增加了费用。例：粮食的四散运输,5.无效运输,是指被运输的货物杂质较多（如煤炭中的矿石、原油中的水分等）使运输能力浪费在不必要的物资运输。例如我国每年有大批圆木进行远距离的调运，但圆木材的使用率一般不足100%，而是70%左右，致使有30%的边角废料的运输基本上是无效的。,6运力选择不当,未考虑各种运输方式（工具）的优缺点而进行不适当的选择造成的不合理，常见有以下几种形式：1）违反水路分工使用，弃水走陆的运输；2）铁路短途运输；3）水运的过近运输。,三、影响运输合理化的因素,（一）外部因素1、政府的交通管制政府通过限制承运人所能服务的市场或确定他们所能收费的标准来规范他们的行为；通过支持或提供诸如公路或航空交通控制系统之类的通行权来促进承运人。例一桥的单双号、禁止货车通行如英国和德国，政府对市场、服务和费率保持绝对的控制，这种控制将使政府对地区、行业或厂商的经济成功具有举足轻重的影响。,2、运输结构不合理如铁路能力过强，公路运力不足，造成用铁路进行短途运输。,3、运输能力不平衡如武汉水路资源丰富，但码头能力不足，使有些用户弃水走陆。,4、运输网布局的不合理交通运输网络的线路和港站的地区分布，及其运输能力，直接影响运输网络的货物吸引范围，从而影响货运量在地区上的分布与变化。,5运输参与者的目标不一致,运输决策的参与者主要有托运人、承运人、收货人及公众。托运人和收货人有共同的目的，就是要在规定的时间内以最低的成本将货物从起始地转移到目的地。承运人作为中间人，他则期望以最低的成本完成所需的运输任务，同时获得最大的运输收入，并期望在提取和交付时间上有灵活性，以便于能够使个别的装运整合成经济运输批量。,（二）内部因素,1.运输工具选择不当2.运输路线选择不合理3.收费不合理4.运输组织不当，缺乏全局性,四、运输合理化的有效措施10,1、提高运输工具实载率。充分利用运输工具的额定能力，减少车船空驶和不满载行驶的时间，减少浪费，从而求得运输的合理化。具体手段：多渠道、多方面组织货源，政策支持，物流网络化建设,2、减少动力投入，增加运输能力,运输的投入主要是能耗和基础设施的建设，在设施建设已定型和完成的情况下，尽量减少能源投入，是少投入的核心。(1)“满载超轴”。“超轴”的含义就是在机车能力允许情况下，多加挂车皮。(2)水运拖排和拖带。将无动力驳船编成一定队形，一般是“纵列”，用拖轮拖带行驶，可以有比船舶载乘运输运量大的优点，求得合理化。3）汽车挂车。,3、发展社会化运输体系,运输社会化的含义是发展运输的大生产优势，实行专业分工，打破一家一户自成运输体系的状况，使社会运输资源得到最有效的配置。,4、合理选择运输方式和运输工具,选择运输方式应考虑的因素：（1）运输物品的特性（物品的形状、单件重量和体积、危险性和易腐性）；（2）运量（运输批量的大小）；（3）运输距离；（4）在途时间（物品的到货期）；（5）运输费用。,5尽量发展直达运输,直达运输是追求运输合理化的重要形式，可以减少中转过载换装、提高运输速度、节省装卸费用、降低中转货损。例如组织多式联运,6配载运输,充分利用运输工具载重量和容积，合理安排装载的物品及载运方法，提高运输工具实载率由于每辆车的载重量或容积有限，而各种货物的单位体积与重量又大小不一，因而为提高货车的利用率，需要对各种货物的装载进行配装。,假设：某配送中心有一辆载重量为G的货车，用于配送n种不同的货物，货物的单位重量分别为wi(i=1,2n),每种货物对应的价值系数分别为pi，Xk表示第k种商品的装入量，则可以建立以下函数关系,我们可以将每装一种商品视为一个阶段，装入的顺序不会影响最后的结果。所以，上述问题的求解一般采用运筹学动态规划中背包问题求解。,例：某车辆的载重量为10t，配装三种不同的商品（）。每种商品单位重量分别为3t，4t，5t，其获利情况分别为4千元、5千元、6千元。问如何配装利润最大？,目标函数：,约束条件：,答案：,货物配载的简化方法在实际工作中，货物配装涉及2个限制：容积、载重量。载重量：轻上重下容积：体积大在下另外，对于一些品种少，体积比较规则的商品，可以采用手工的方法进行配装计算。,例如：配装2种商品A、B，其单位体积分别为Av、Bv，单位重量分别为Aw、Bw,车辆载重量为W，容积为V。首先，观察商品外形尺寸，估计容积利用率（90%）；其次，设装入A、B商品的数量分别为Xa、Yb，则：解上述方程，求整数解，即可得A、B的配载数量。,7“四就”直拨运输,“四就”直拨，由管理机构预先筹划，就厂、就站（码头）、就库、就车（船）将物品分送给客户。,8发展特殊运输技术和运输工具,发展专用散装及罐车、大型半挂车、“滚装船”、集装箱船、集装箱高速直达车等，针对商品的特性，组织运输。例如粮食的四散运输：散装、散运、散存、散卸,9通过流通加工，减少无效运输,木材加工、钢材剪切加工等。,10优化运输路线,发送者应如何分组来制定路线？什么是最好的服务顾客的发送顺序？哪一条路线应分派给哪一种车辆？对于服务于不同的客户类型，什么是最好的车辆类型？客户是如何限制发送时间的？,第二节运输优化的基本问题,所谓运输优化，是指在一定的运输条件下（如道路、车辆），如何使输送量最大，输送距离最短，输送费用最省。运输优化通常是运用运筹学和系统工程中的方法解决。制定运输优化方案时，先要解决最短运输路线等基本问题。,一、求两点之间最短路径,求最短路径，常常是运输优化问题中首先要解决的问题，而且，它本身也是一个优化问题。如武钢的钢材要运往神龙公司，汽车应按什么路线行驶，运距最短；再如，武钢的钢材如果放在武汉市地区的几个仓库，当需要调往多个用户时，就要制定优化运输方案，制定方案时首先要解决的是仓库到用户的最短运输路线问题。,例：如图所示为一有六个节点的运输网络，网络中的路权均以公里表示，求节点v1至v6的最短路线及路程。,表中第一列为迭代序号，主栏中为历次迭代的标号值，下面有“-”的表示永久标号值，Vk列记录每次迭代所得到的永久性标号点，P（Vk）为其相对应的永久标号；改进点即为迭代过程中标号值有改进的点，导致点即为导致它们改进的点。,例：如图所示为一有六个节点的运输网络，网络中的路权均以公里表示，求节点v1至v6的最短路线及路程。,二、多点之间最短路问题,在运输路线规划时，最常见的问题是多点之间最短路问题。例如，配送中心一次按顺序为多个用户配送商品，完成后返回配送中心。或在配送网络中物流中心向配送中心配送也存在该问题。这类问题可以归纳为运筹学中旅行商问题和中国邮递员问题。,旅行商问题,旅行商问题描述：一个推销员从城市1出发到其他城市，每个城市他只能去一次，且只能去一次，最后回到城市1。问：如何选择行进路线，从而使总行程最短？旅行商问题的算法，目前已有多种。我们主要介绍最邻近法和匈牙利算法。,无向图的距离矩阵是对称的。穷举需要是4!/2次。先减价dij从小到大排序。取最小五个，下标每个出现两次即可，否则换稍长的边。,（一）旅行商问题-匈牙利算法,减价:每行减去该行的最小值，,再每列减去该列的最小值。,再从下表中找出最小的五个元，检查它们的下标是否满足要求？不！就调整。,调整两次即得。,最优路线：,x13,x34,x24,x25,x15,（二）旅行商问题-最邻近法（有向图）由于规定推销员是从城市1开始的，设推销员已走到城市i，记表示由城市1到城市i的中间城市的集合。S表示到达城市i之前中途所经过的城市集合，则有：因此，可选择（i，S）作为描述过程的状态变量，决策为由一个城市走到另一个城市，并定义最优值函数为从城市1开始经由k个中间城市的S集到城市i的最短路线的距离。,则动态规划的递推关系为：边界条件为：为最优决策函数，它表示从城市1开始经k个中间城市的S集到城市i的最短路线上紧挨着城市i前面的那个城市。,举例：求解4个城市推销员问题。距离矩阵如表所示。设推销员从城市1出发，经过每一个城市且仅一次，最后回到城市1。问怎样走行程最短？,解：由边界条件可知：,当K=1时，即从城市1开始，中间经过一个城市到达城市i的最短距离为：,当K=2时，即从城市1开始，中间经过2个城市到达城市i的最短距离为：,决策函数：,决策函数：,决策函数：,当K=3时，即从城市1开始，中间经过3个城市到达城市1的最短距离为：,决策函数：,故，推销员的最短旅行路线：14321，最短总距离为55。,作业：,第三节直达供货系统的运输,一、运输规划原理运输规划研究的是单一品种物资的典型运输问题。,运输问题是一种应用广泛的网络最优化模型，其主要目的是为物资调运、车辆调度选择最经济的运输路线。有些问题，比如有m台机床加工n种零件的问题，工厂的合理布局问题等，虽要求与提法不同，但经过适当变化也可以使用本模型求得最优解。,运输问题的一般提法是：,某种物资有,m,个产地,，产量分别为,，有,n,个销,地,，销量（需求最）分别为,已知,到,的单位运,价为,是平衡的，,，问应如何安排运输可使总运费最小？,假定,表示由,到,的运输量，则平衡条件下的,如下的线性规划模型：,运输问题的一般提法和模型,，假设产销,运输问题可写出,s.t,平衡条件下的运输问题一定有最优解。显然，由于运输问题属线性规划问题，因此无疑可以用单纯形方法求解，但由于其数学模型自身结构的特殊性，也可以利用更简便的方法来求解。这与运输问题的特点有关。,二、图上作业法,在交通图上，用表示生产地/供应地，供应量用表示，用表示销售地/需求地，需求量用表示。物流流动方向用，流量标在右边。把表明物流的流向、流量的交通图称为流向图。图上作业法的核心就是规划出物流的最优流向图，最优流向图是指没有对流、迂回运输的流向图。,图上作业法的步骤：1、根据任务，编制产销平衡表；2、绘制交通图；3、按就近运输的原则，绘制初始流向图，并检验；4、如不是最优图，调整初始方案；5、进一步检验调整后的流向图。,举例,A3,B3,A4,A1,A2,B1,B4,B2,280,180,165,118,165,252,317,118,349,检验的方法：d内（外）0.5d图上作业法的口诀：流向画右方，对流不应当；内圈外圈分别算，要求不过半圈长。,二、表上作业法（最小元素法）,表上作业法的解题步骤表上作业法的基本思想是:先设法给出一个初始方案,然后根据确定的判别准则对初始方案进行检查、调整、改进，直至求出最优方案，如图7-1所示。这和单纯形法的求解思想完全一致，但是具体的作法则更加简捷。,图7-1运输问题求解思路图,例某公司有三个工厂B1、B2、B3，生产中需要同一种原料，另有三个仓库A1、A2、A3可供应这种原料，由于供需双方两两间的相对位置不同因而运价不同，有关数据如下表：B1B2B3B4产量A13113107A219284A374659销量365620问应如何安排运输才能使总运费为最小？,应用表上作业法通常可分为四个步骤：1、运用最小元素法确定初始方案2、检验（位势法），若所有空格检验数均大于等于0，则初始方案为最优方案3、调整4、再检验,例某车间有四项产品加工任务B1、B2、B3、B4，该车间有三种设备A1、A2、A3可用于加工这些产品，由于每种设备的性能不同因而加工每一种产品的效率不同，有关数据如下表：B1B2B3B4可利用工时A1675314A2842727A35910619需要工时22131213运价为单位时间加工的产品数量（kg/h）,问应如何安排加工才能使总效率最高(加工的产品最多)？运输问题实际上也可以看作是一个mn分派问题。本例就是一个分派问题，因此完全可以用运输问题的解法求解。,三、最大元素法,A2,A3,B2,A1,B3,B4,B1,运输问题网络图,s2=27,s3=19,d1=22,d2=13,d3=12,d4=13,s1=14,供应量,供应地,运价,需求量,需求地,6,7,5,3,8,4,2,7,5,9,10,6,运输问题线性规划模型,供应地约束,需求地约束,运输问题的表格表示,初始基础可行解最大元素法,解最大化问题的基本思路可以有两种，一种是用最大元素法，使检验数为正数达到最优，另一种是使用最小元素法，需要用最大运价减去每一运价形成新的产销平衡表。,12,7,22,7,5,6,8,5,8,-2,11=(c14+c21)-(c11+c24)=(3+8)(6+7)=-2,经检验，检验数112，故需调整方案。这时的