物流配送路径优化研究论文

摘要高效率合理的配送是物流系统顺利运行的保证，配送线路安排的合理与否对配送速度、成本、效益影响很大。所以正确合理地安排车辆的配送线路，实现合理的线路运输可以使企业达到科学化的物流管理, 这也是企业提高自身竞争力的有效途径之一。本文以帝峰模具有限公司的配送方案为例，对其配送现状中存在的问题进行分析，并运用节约算法、扫描算法以及改进后的最近插入法对配送线路进行优化，提出物流配送线路优化的方案，并且得到了相对满意的结果。优化后的配送线路有效提高了帝峰模具有限公司的作业效率，降低物流成本，从而提升企业的经济效益，并让公司能够在激烈的竞争市场立足，同时，也可以给同类企业提供参考。 [关键词]：帝峰模具配送路径优化最近插入法扫描法节约算法

[Abstract]

Reasonable and efficient distribution is the

insurance of a smooth running logistics system,distribution line arrangement is reasonable or not has a great influence on the speed of delivery, costs and benefits.Therefore,to arrange a reasonable and correct delivery line for vehicle and achieve a reasonable transport line can enable enterprises to achieve scientific logistics management, which is one of the effective way for an enterprise to improve its competitiveness.This paper take Difeng Mold Co,Ltd. distribution as an example to analysis of the problems existing in the status of its distribution,through the saving algorithm, the improved insert method and scanning method of these three methods are optimized for distribution lines, logistics distribution route optimization scheme is put forward, and a relatively satisfactory results are obtained.Optimized distribution lines effectively improve the gravels

logistics company's efficiency, reduce logistics costs, thereby improve enterprise economic benefits, and gravels can in the fierce market competition, at the same time, also can provide a reference for similar enterprises.

[Key words]Difeng Mold Co,Ltd Distribution route optimization scanning method the improved insert method the saving algorithm

目录TOC \o "1-3" \h \z \u 第1章绪论 1.1 研究背景 6

1.2国内外研究现状7 1.

2.1 国外研究现状7 1.2.2 国内研究现状9 1.3研究目的、意义和方法11 1.

3.1 研究目的11 1.3.2 研究意义11 1.3.3 研究方法12 1.4本文研究内容12

第2章相关理论概述 2.1 物流配送14 2.1.1 物流配送的概念14 2.1.2 物流配送的功能14 2.1.3 物流配送的要素15 2.2 配送路径优化问题16 2.2.1 配送路径优化的目标16 2.2.2 配送路径优化问题的分类18 2.2.3 配送路径优化问题的解法分类19

2.3 本文配送路径优化方法20 2.

3.1建立VRP模型20 2.3.2最近插入法21 2.3.3 扫描法22 2.3.4节约算法23

节约里程算法主要步骤：24 第3章帝峰模具公司物流配送路径现状分析 3.1公司简介25 3.2 公司物流配送路径现状25 3.3 公司物流配送路径存在的问题路径分析28 3.3.1 路径迂回28 3.3.2对流运输29 3.3.3经验化操作过多30

第4章帝峰模具公司物流配送路径优化策略 4.1建立VRP模型优化配送路径31 4.2公司物流配送路径的优化31 4.3.1运用最近插入法优化31

4.3.2运用扫描法法优化35 4.2.3运用节约算法优化39 4.4三种优化方案比较分析44

结论

致谢

参考文献

第1章绪论 1.1 研究背景

物流是为了满足消费者需要而进行的从供应地到接收地的原材料、中间产品、最终产品及相关信息的有效流动和储存计划、实施和控制的管理过程。其功能是通过运输、仓储、装卸搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等活动过程有机结合起来实现的。其中配送对于物流的运行和发展有着深刻的社会根源和历史背景。在市场经济体系中，物流配送犹如人体的血管，把国民经济各个部分紧密地联系在一起。物流配送是物流的基本功能，作为直接面向最终客户提供的物流服务，在满足现代化的物流需求方面发

挥着极其重要的作用。如果没有配送就会影响物流的经济效益和社会效益，可以说物流成果主要是通过配送来实现的。著名管理大师彼得德鲁克说“美国人花费的每美元中，大概有美分是花在产品制成以后的活动上，即在产品己经完工的以后……从经济学角度看，配送是将事物的物质特性转换成经济价值的过程，它为产品带来了客户。”由可见配送活动及配送管理的重要性。物流配送一般处于物流末，是直接面向用户提供服务的环节，它具有提高物流经济效益，优化、完善物流系统，改善物流服务，降低物流成本等功能，在物流系统中占有重要的地位。随着市场经济的繁荣，企业业务规模日益扩大，物流配送作为现在现代企业一个重要环节，其效率高低直接影响企业的服务质量、配送成本，而配送路径优是物流配送的核心问题，因此物流配送路径优化问题是成为当前物流研究中的一个重要课题,所以它是一项特殊的、综合性的物流运动，其主要包括集货作业、配货作业、车载货物的配装、配送线路的确定[1]。配送实际上是一个局部物流，是大物流在小范围内的运作，配送是物流系统的终端。是否具备及时的配送时间影响服务水平的高低，这需要对车辆配送路径的合理优化和配送时间的掌控。

现代物流己成为世界经济发展的研究重点，我国政府也

对物流产业的发展和监管非常重视。但是目前，由于我国的物流产业起步晚，尚存在着许多问题。如何改变这种局面，使物流行业健康稳步发展，是国民生产力发展急需解决的难题，当前主要可从提高物流配送服务质量入手。在现代物流系统中，配送是一个重要环节，而在配送业务中，能否将货物及时送交收货人手中是物流系统优化的关，配送的质量好坏决定服务水平的高低，同时影响到客户对整个物流服务的满意程度。然而物流车辆在配送过程中，会涉及到车辆路径优化问题。由此说明，物流车辆路径优化问题是物流运作管理面临的重点问题，在交通和物流规划中具有举足轻重的地位。

武汉帝峰模具是一家集设计、生产、销售、配送于一体的经营五金模具和塑胶模具的有限责任公司。作为一家以生产为主的企业，其在配送运输方面存在一定的不足之处，配送工作效率较低，配送成本较高。从车辆路径优化方面考虑配送优化，对运输路线进行合理规划，寻找一条符合实际情况的优化路径，这样才能从实际上节省配送费用，缓解交通的压力，使配送工作顺利进行，从而节省配送过程中运输费用耗费，而且使配送服务水平提高，并提高用户的满意度，以致提高工作效率，减少运营成本。

1.2国内外研究现状 1.

2.1 国外研究现状

很多国外学者对仓储货位优化的问题进行了研究，比如以下几位： Clarke 和 Wright（1964）对 Dantzig 和 Ramser 提出VRP 问题模型的求解算法进行了改进，提出了更为有效的启发式算法Clarke-Wright节约法，后来该算法成功的用于求解车辆路径优化问题[2]； Miller&Gillet(1974)提出扫描法(SweepMethod),目的在于求解车辆调度问题,并针对当时几个求解相似问题的算法进行比较,证明该算法所求得的解较优于其它的方法[3]； wialldr(1989)首先将禁忌搜寻法应用于车辆路线问题上,设计重复的虚拟物流中心,将车辆路线问题转换成旅行商问题(TSP),利用2-opt或3-opt方法求解车辆路线； Dorigo，Maniezzo和Colorni（1991）等意大利人将蚁群算法用于求解旅行商问题，并取得了很好的效果，后来，Dorigo 在基本蚁群系统的模型的基础上又提出蚂蚁

群系统(Ant Colony System，ACS)模型，该模型改进了蚂蚁系统模型的信息素更新方法和路径选择方式，并使用了一种随机选择和最优选择混合的路径选择方式，而信息素更新采用全局更新和局部更新的方式，提高了算法的全局收敛能力，相比于蚂蚁系统模型的性能有较大的提高，收敛速度明显加快。后来很多学者对基本的蚁群算法进行改进，求解不同的问题模型； Gendreau,HertZandL即orte(1994)使用插入法求解旅行商问题,再用贪婪法(GreedyMethod)进行路线切割,从而产生初始解； Kennedy和Eberhart（1995）等美国博士，提出了粒子群算法，Eberhart博士等人对基本粒子群算法进行了改进，该算法被成功的用于求解物流路径规划问题； Renaud（1995）等意大利博洛尼亚大学的博士对多配送中心的车辆路径规划问题(Multiple Depot Vehicle Routing Problem，MDVRP)进行了研究，MDVRP 比一般的VRP问题模型更为复杂，配送车辆的参考点有多个配送中心，每个配送中心都有车辆参与网点的配送任务，这样路径规划问题非常复杂，但多配送中心的车辆路径规划

问题是目前物流业迅速发展的一种趋势。美国的G.B.Dantzig在1947年提出线性规划、美国的B.Jackowski等人1985年提出隐式枚举算法、以及美国的J.Culberson在1992年提出了迭代的贪心算法后来都成功的被用来求解小规模数据网点的物流路径规划问题，这是一类精确式算法，在求解小规模网点的物流路径规划问题具有计算速度快、求解精确的特点[4]； Babraroosglu&Ogzur(1999)利用禁忌搜寻法为土耳其某物流公司构建一套决定货车配送点顺序的方法DETABA,以二种乱数选取节点的方法产生初始解,找到其中最佳的解作为初始解,再以插入法(InsertinoProcdeuer)作为搜寻邻近解的移步方法,最后以2一opt改善方法找到最优解的值； su&chen(1999)成功地将自组织影射网络应用在车辆配送区域及路线规划问题的求解上,其算法的主要概念是利用类神经网络快速运算、自我组织与平行处理的特性,配合M个一维环状网络拓扑来表现车辆路线配送问题； T. Ralphs（2003）等美国利哈伊大学的研究者对

CVRP问题模型进行了研究，CVRP是相对VRP问题提出的，表示参与配送任务的每一辆车都有自身的约束条件，如载重量、最大行驶里程等等，在满足这些约束条件的前提下，完成所有网点订单任务的配送，目标是总成本最少的路径规划问题，后来有很多研究者在CVRP问题模型的基础上提出了带有时间窗约束的CVRP 问题模型，本文的研究的物流路径规划问题带有多个时间窗约束[5]。

在这些论文相继发表之后,由于该问题无论在理论上还是应用上都具有代表性,它是典型的物流配送优化问题，引起更多学者对许多相关学科的研究,导致该问题变成运筹学研究的焦点。

1.2.2 国内研究现状

通过查阅相关文献资料了解到目前国内学者在企业的物流路径优化问题的研究起步较晚，有些学者在研究这方面课题时也提出过一些有建设性的思路[6]：杨宝石（2013）把城市快递配送路径问题看作是简单的旅行商问题（Travel Salesman Problem，TSP），针对该问题模型除了考虑了一般性的约束之外，仅仅只额外考

虑了容量约束。当问题规模不大时，可以得到全局最优解。丁洁（2012）则将城市快递配送路径问题转化为多重旅行商问题（Multi Travel Salesman Problem，MTSP），同时考虑到MTSP 问题求解难度较大，故先将其转化为TSP 问题，接着结合最小生成树的深度优先搜索算法来确定快递员最终的行车路线，以求得到该问题的近似最优解；

何俊生（2013）针对同城快递配送路径问题，提出了两个模型，一个不考虑时间窗约束仅考虑容量约束，另一个同时考虑，采用Dijkstra 遗传优化算法求解并进行了比较对比分析。姜艳和关雪（2008）提出了一个线性混合整数规划模型，该模型主要考虑时间窗约束和单车快件数目上限约束；

杨从平（2014）针对快递物流配送车辆路径问题，考虑了容量约束和单车最大行程距离约束，采用蚁群算法对桂林市某快递网络的配送路径进行了优化。李炳会（2008）则用超时惩罚对时间约束进行了替代，即快递超过预定时间需要赔偿以进行惩罚；

张迅和刘海东（2013）根据快递配送的特点，研究了采用快件递送和揽收同时服务的配送策略的车辆路径问题。

他们假设车辆在配送中心与客户点之间或客户点之间行驶的时间服从正态分布，各客户点均带有有软时间窗约束，以及快件揽收数量服从泊松分布，依此建立一个线性混合整数规划的多目标模型，目标函数包括：行驶路程最短，时间惩罚值最小和快件揽收数量最大。同时他们提出了一种遗传算法：该遗传算法采取种群个体适应度值排序和最佳个体保留的选择策略，以及通过参数控制自适应交叉概率来保证所求结果的优良性，通过设计算例并采用Matlab 软件进行编程运算，实验结果证明了该遗传算法的可行性；

陈敏（2009）研究了如何快速响应动态信息的车辆调度问题，并将其描述成是一个实时带时间窗车辆路径问题（Real-time Vehicle Routing Problem with Time Windows，RT-VRPTW）。针对实际调度问题的规模、复杂度和特性，将动态问题转化成静态问题，提出了一种混合禁忌搜索算法，该算法分为两个阶段：第一阶段，首先采用插入法生成初始方案；第二阶段，引入改进的禁忌启发式搜索算法对全局进行优化，实验结果表明该算法行之有效；

胡明伟和唐浩（2010）则研究了快递服务相关的动态车辆路径问题，并将其描述成带时间窗的动态旅行修理员

问题（Dynamic Traveling Repairman Problem with Time Windows，DTRPTW），建立多目标优化模型，该模型包括服务客户数量最大、客户等待时间最小以及总运行时间最短三重优化目标。他们采用基于词典式的排序方法，同时改进了Or-opt局部搜索算法。根据仿真实验结果显示，与单目标模型相比，多目标优化模型能够明显降低被拒绝服务的客户数量和客户等待时间，同时总运营时间未发生明显增长；

吴海东（2011）针对城市快递服务问题，重点研究了服务质量相似性和快递车辆交接行为这两大新的快递服务趋势，同时建立两阶段模型，在满足随机客户需求的条件下，还能够保证快递配送的路径得到最优。

目前国内对VRP 问题的研究很多都停留在理论研究阶段，实验成果并没用广泛的进行实际应用，而且研究的问题模型都有一定的条件约束，约束条件不同，则对应的问题模型也不一样，求解的算法也不太一样，这样算法就有一定的局限性。

1.3研究目的、意义和方法 1.3.1 研究目的

为了提高物流配送系统的服务质量和节省配送费用,对

物流车辆配送路径的优化和行程时间的预测所进行的研究，本文通过制定较为合理化、人性化的物流车辆配送路径,满足实际的物流配送要求,从而能将货物迅速、安全地送到客户手中,达到提高服务水平的要求；与此同时，加快物流系统对客户需求的物流配送路径优化和行程时间预测响应速度,提高服务质量,增强客户对物流环节的满意度,降低服务商的运作成本使整体的服务水平提高[7]。 1.3.2 研究意义

第一，本文结合实际的配送情况，对配送车辆路径优化理论与方法进行系统研究是物流集约化发展、建立现代调度指挥系统、发展智能交通运输系统和开展电子商务的基础。同时,优化后的物流配送路径,有利于缓解交通压力；

第二，规划好物流配送的行进路线,有利于节省配送费用,而对行程时问精确的预测反过来有利于指导物流规划的行进路线,引导车辆沿途配送物资；

第三，物流配送路径优化,是物流配送优化中关键的一环。对货运车辆进行路径优化,可以提高物流经济效益、社会效益、实现物流科学化[8]；

第四，优化配送路径问题对提高物流企业配送效率，降低物流配送成本，促进经济的快速发展都具有重要的作用，从而对物流配送路径规划的研究具有非常高的应用价值。

1.3.3 研究方法

（1）文献参考：本文主要是通过对互联网上的相关文献、资料以及图书进行详细的阅读和思考，并参考其中相关有用的文字以及解决问题的思路及方法。

（2）实地考察：在武汉帝峰模具有限公司实习期间，将搜集的资料进行大致的提炼，对于物流配送路径的各项考虑因素进行主次分类，并带着这些疑问在公司实习之余对配送路径方案进行大致的理解与总结。

（3）定量分析法：依据近三个月物流单据结合运筹学相关知识，运用节约算法、扫描法和改进的最近插入法进行必要的分析与运算，并比较三种方法的结果以得到较优路径的设计方案。

1.4本文研究内容

本文以武汉帝峰模具有限公司为例，在对物流配送业务进行研究的基础上,针对物流配送中对成本影响较大的车辆路径问题(VRP)进行集中研究, 在车辆载重限制、时间限制、

客户需求量限制和指定地点的条件下建立了VRP数学模型,并利用启发式算法中的三种方法优化配送路径，并选出较优方案[9]。

本文的研究内容如下: 第一章阐述本文的研究背景，国内外研究现状，研究意义、目的和方法；

第二章对物流配送和配送路径优化问题进行了相关理论的概述，并介绍了节约算法、扫描法和最近插入法的原理及步骤；

第三章主要介绍了本人实习所在公司，描述了其在物流配送路径方面的现状以及存在的问题；

第四章是本文的重点部分,首先介绍了关于改进公司配送路径的基本思路，其次运用节约算法、扫描法以及改进的最近插入法优化配送路径，然后比较三者得出的结论并选出较优方案。

PAGE 45 第2章相关理论概述 2.1 物流配送 2.1.1 物流配送的概念

物流的含义是：依照客户的订单要求，在物流中心组织分货、配货，然后把分配完毕的物品以合适的数量在规定的时间内，以现代化的运送形式，运送到客户手中，以实现资源的优化配置。

配送（distribution）起源于“送货上门”。20世纪60年代初期，生产企业或中转仓库根据客户的需求，将货物准确的运送到客户手中，形成了配送的雏形——“普通送货。随着客户对产品多样化和差异化的要求，为了满足客户的需求，原始的普通送货开始转向分拣、配货、送货一体化。因此产生了配送。

按照国家质量技术监督局发布的中华人民共和国国家标准“物流术语”（GB/T 18354—2001），配送是指在经济合理区域范围内根据用户要求，对物品进行拣选、加工、包装、分割、组配等作业，并按时送达指定地点的物流活动。