基于物联网的X公司冷链物流配送路径优化研究.pdf

年第 卷第 期总第 期物流工程与管理 物流技术:./.基于物联网的 公司冷链物流配送路径优化研究 宋 艳姜锦婷余 红(徐州工程学院江苏 徐州)【收稿日期】【作者简介】宋 艳()女江苏连云港人徐州工程学院研究方向:物流工程姜锦婷()女江苏淮安人徐州工程学院研究方向:物流工程余 红()女江苏淮安人徐州工程学院研究方向:物流工程 【摘 要】随着生鲜农产品的需求增加冷链物流运输的作用也愈发凸显 以物联网作为切入点将 公司冷链物流配送中心作为实例研究生鲜农产品的冷链物流配送路径优化问题旨在解决冷链物流运输断链、信息共享难度高、成本高以及配送效率低等难题 首先根据 公司的实际数据构建冷链 模型其次在传统的遗传算法上全面分析车辆载额、时间成本、顾客满意度等约束条件的基础上设计改进算法然后将改进后的路径优化最优解与原始方案进行比较最终得出改进后的遗传算法求解的配送路径距离更短、总成本更低【关键词】车辆运输模型遗传算法路径优化【中图分类号】.【文献标识码】【文章编号】()()【】.【】引言我国是一个农业大国随着国民经济的不断发展人们的生活质量日渐改善对生鲜农产品的需求量也越来越高然后生鲜农产品具有易腐败变质的特性因此其运输和配送环节至关重要 但是由于我国冷链物流发展起步较晚我国冷链物流运输设施不完善配送模式相对落后 利用物联网技术优势能够对冷链物流的配送路径进行科学合理的优化 提出生鲜农产品的新型配送模式有利于冷链物流信息化平台的构建有效解决农产品配送信息不透明、质量难追溯等问题降低配送成本 冷链物流 模型构建.问题描述在物联网技术的支持下研究一个配送中心、多个客户点的闭合式车辆路径问题()寻求最优的配送路线实现配送中心的总配送成本最低 本文考虑的成本因素有固定成本、运输成本、制冷成本、货损成本、时间窗惩罚成本以及物联网使用成本由此构建冷链物流配送路径优化模型.模型假设为了便于对 公司冷链物流配送路径优化问题进行研究在不改变实际问题本质的前提下提出如下模型假设物流工程与管理第 卷客户点的位置、需求量和时间窗都已知且配送中心的库存量可以满足所有客户需求配送车辆从配送中心出发服务结束后返回配送中心所有冷链车类型都相同且冷链车最大载重量已知单个客户需求量不能超过配送车辆的额定载重量配送过程中会发生产品变质产生货损成本且所有产品的腐坏率都相同每个客户仅由一辆冷链车提供一次服务忽略配送过程中气候不适、道路拥堵等极端情况单个客户的需求不能进行多次配送顾客对配送服务有时间窗要求本文考虑的是软时间窗支持物联网技术的应用考虑配送过程中物联网技术的使用成本.符号及参数说明表 符号及参数说明变量 含义变量 含义:单位车辆固定成本:单位配送时间运输成本:单位配送时间制冷成本:单位卸货时间制冷成本:提前送达的惩罚成本:延迟送达的惩罚成本:物联网技术单位使用成本:每个 标签单次使用的单位成本:车辆 中货物使用的 标签个数:车辆 装载货物总量:货物的腐败率取值范围:物联网技术使用的复杂程度:货物的平均单价:车辆 服务的客户节点的实际总需求量:车辆 在节点之间的运输时间:车辆 到达节点 的时刻:客户 的服务时间:节点 允许的最早与最晚到达时间:节点 的卸货时间:节点 的需求量:冷链车的最大载货量:总配送成本:配送中心及节点集合 表示配送中心:可调用的冷链车数量 为冷链车车辆总数:变量当值为 时车辆 经过节点之间的路段当值为 时则不经过:变量当值为 时车辆 经过节点 当值为 时则不经过:变量当值为 时第 辆车被使用当值为 时第 辆车未被使用.模型建立本文目标函数为所考虑的六部分成本即固定成本、运输成本、制冷成本、惩罚成本、货损成本、物联网使用成本之和构建模型如下目标函数:()()()()()()其中 约束条件:()()()()()()()()车辆 在节点 行驶否则()客户 由车辆 提供服务否则()改进遗传算法求解遗传算法是计算数学中用于解决最优化的搜索 算法 借鉴了自然界中“优胜劣汰适者生存”的法则是进化算法的一种 进化算法又包括遗传、突变、自然选择以及杂交等 鉴于遗传算法具有灵活性、可扩展性、群体搜索等特点本文选择使用遗传算法对 公司冷链物流配送中心最优配送路径模型进行求解.染色体编码本文以配送中心和需求点的信息来进行编码 为避免车辆路径模型规划求解时出现无效解本文在传统遗传算法的基础上采用整数编码的方式整数编码可以有效的展现出路径优化所得出的车辆配送路线 具体编码过程见表 表 编码以及编码含义编码代表含义配送中心.个客户节点.辆型号相同的冷藏执行闭环配送任务 配送中心、客户节点、配送车辆三种要素组成染色体的长度.初始化染色体种群种群数量的多少都会影响最优解的结果若种群数量较多则运算时间较长局部最优解难以得到 若种群数量较少可能会导致染色体片段丢失且最优解存在一定的偶然性考虑以上因素本文设定有 个初始种群.适应度函数遗传算法中个体遗传机会的大小取决于根据个体适应度的大小评定的各个个体的优劣程度 本文使用该函数来选取适应性高的个体作为新的群体并淘汰适应性低的群体 一般而言适应度大所代表的个体在解决问题时表现更佳 对于个体 对应适应度()适应度是 对应第 条染色体所求得目标值的倒数 则其被选中的概率 为:.遗传操作选择:借鉴了自然界中“优胜劣汰适者生存”的法则根据一定的规律或者方法对个体的适应度进行选择从第 代群体()中 选 择 出 一 些 适 应 度 较 好 的 个 体 遗 传 到 第 期宋 艳等:基于物联网的 公司冷链物流配送路径优化研究()中 本文采用轮盘赌基本思想即适应度越高的解越应该高概率地进行复制且复制分数应该越多交叉:对群体()内的个体进行随机搭配成对以某一交叉概率交换每一对个体之间的部分染色体依此产生新的染色体 本文采用匹配交叉的方式传统遗传算法中 一般采用固定值往往用之计算出的结果不具有实际意义本文对 进行调整公式如下:()()最大交叉概率取值.最小交叉概率取值.最大迭代次 前迭代次变异:以某一变异概率将群体()中个体的一个或部分基因值改变为其他的等位基因 本文为使得结果更加准确科学将设定随机选择适应度低的后/个个体进行变异.算法终止条件在遗传算法中种群数量的取值范围为交叉概率的取值范围为.本文设定的算法终止条件为迭代次数达到最大迭代次数时即自行终止操作 具体参数设置如表 表 参数取值初始种群交叉概率变异概率迭代次数.案例分析 公司冷链物流配送中心位于江苏省徐州市主要提供生鲜农产品的配送业务 随着科技的发展以及人们生活质量的提高该配送中心逐渐暴露出了配送路径规划不合理、应变措施不完善等问题为了降低配送成本提高顾客满意度增强企业的市场竞争力 公司决定对原有的配送路径进行优化 本文研究在物联网技术的支持下 公司冷链物流配送中心的配送路径优化问题.信息收集根据实地调研收集的数据选取 公司某一天内需要提供配送服务的 个客户的数据进行分析具体信息如表 所示其中 代表配送中心表 客户基础数据客户编号客户期望时间窗需求量/千克服务时间/分钟 .为了便于位置信息在 软件中的表达利用高德地图的坐标拾取功能以配送中心为坐标原点建立平面直角坐标系将配送中心及 个需求点的地理位置在 中用坐标表示如图 所示图 配送中心及客户位置坐标.参数设定通过实际调研收集 公司冷链物流配送中心配送过程中的相关数据对模型中涉及的参数进行取值如表 所示表 配送相关数据参数定义取值单位车辆固定成本 元单位配送时间运输成本 元/小时单位配送时间制冷成本 元/千克单位卸货时间制冷成本 元/小时提前送达的惩罚成本 元/小时延迟送达的惩罚成本 元/小时物联网技术单位使用成本.元/辆每个 标签单次使用的单位成本.元/个生鲜农产品的腐败率.生鲜农产品的平均单价 元/千克冷链车的最大载货量 吨物联网技术使用的复杂程度.通过查阅相关文献并结合本文模型算法中的参数信息对遗传算法中涉及的相关参数进行分析取值如表 所示物流工程与管理第 卷表 遗传算法相关参数取值参数含义取值染色体长度种群规模交叉概率自适应参数变异概率 最大迭代次数 软件求解本文选择使用 对车辆运输模型和遗传算法进行求解 将参数和所涉及到的数据代入 软件中运行得到遗传算法迭代曲线如图()所示图()是使用传统遗传算法得到的迭代曲线对比发现经过本文对遗传算法的改进最优解出现在的迭代次数从原来的 次左右降低到 次左右 改进后配送方案路线如图 所示图 遗传算法迭代曲线图 改进配送方案路线 在满足车辆载额、配送中心、客户要求、时间限度等约束条件的基础上可以得出配送该配送中心的配送成本如表 所示表 车辆配送明细表路线 路线 路线 路线 路线 车辆载重()行驶里程().固定成本(元)运输成本(元).货损成本(元).制冷成本(元).惩罚成本(元)物联网成本(元).总计(元).表 是将本文计算所得出的配送路线与传统遗传算法得出的配送路线成本进行对比 通过表 可以得出总成本减少了.元相比原始方案优化了.车辆行驶距离少了.相比原始方案优化了.即证明本文的 模型与遗传算法具有一定的参考意义表 配送成本对比固定成本(元)运输成本(元)货损成本(元)制冷成本(元)惩罚成本(元)物联网成本(元)总成本(元)车辆行驶距离()原始配送路线.优化配送路线.优化结果.结论本文针对生鲜农产品冷链物流配送路径优化问题结合物联网技术构建了冷链物流 模型并对遗传算法进行研究与设计利用改进的遗传算法对配送路径优化问题进行研究 以徐州市 公司冷链物流配送中心(下转第 页)第 期曾艳红等:岳阳物流环境分析及三荷机场货运吞吐量预测表 相类似机场正式通航后第 到第 年货运量增长率()机场年度无锡硕放.徐州观音.盐城南洋.温州龙湾.潍坊机场.泉州晋江.大同云冈.榆林榆阳.宜昌三峡.南阳.平均值.注:以上机场统计数据来源于中国民航信息网根据岳阳实际情况进行修正预测考虑到个别机场数据的异常波动以及岳阳物流产业基础、货运枢纽建设和产业聚集等情况我们对以上货运量增长率平均值数据进行修正得出三荷机场 年货运吐量增长率预测值再根据货运吞吐量增长率预测值按照比例增长法预测岳阳机场未来航空货邮量如表 表 年岳阳三荷机场未来航空货邮量年份年货运吞吐量增长率年货运吞吐量(单位:吨)年 年 年 年 年 年.结论根据以上数据按照比照法进行预测预测岳阳市三荷机场 年货邮吞吐量为 吨 结语本研究选取与岳阳经济水平相类似的国内 个机场分析正式通航后前十年的货运吞吐量和年平均增长率利用比照法预测了岳阳三荷机场 年的货运吞吐量为 吨预示着岳阳航空物流经济是具有巨大潜力的 随着岳阳物流产业的迅速发展国家物流枢纽城市加速推进十四五物流规划逐步落实岳阳在国内、国际双循环建设中的战略地位会越发凸显 在未来的发展中为了更好地适应新的航空市场需求岳阳三荷机场公司更应该做好未来航空物流运输的战略规划工作参考文献 中华人民共和国交通运输部.年全国民用运输机场生产统计公报/().:/./.田小勇邓元文陈 琪林馨驰.湖南省临空物流产业发展对策研究 以岳阳三荷机场为例.物流工程与管理():.袁琪.大连机场货运公司货邮吞吐量预测研究.中国储运():.刘英兰.岳阳机场航空业务量预测.低碳世界():.(上接第 页)为例选取该公司某天内需要提供配送服务的 个客户进行分析利用 软件进行模型求解对比传统遗传算法的求解结果与改进遗传算法的求解结果得出改进后的遗传算法求解的配送路径距离更短、总成本更低说明改进的算法具有可行性 对生鲜农产品冷链物流配送路径优化研究有一定的借鉴意义参考文献 张沈青.生鲜农产品冷链物流发展的现状及对策研究.全国流通经济():.麻少华张峰杜承宁.我国生鲜农产品的冷链物流发展现状研究.中国储运():.陈镜如黄琪黄文杰等.应对公共安全危机实现农产品物流配送优化路径研究 基于新冠疫情期间农产品运销难的思考.中国林业经济():.王东.区块链采用决策路径优化研究 基于供应链视角.会计之友():.陈静刘玒玒.基于蚁群算法的冷链物流路径优化研究.交通科技与经济():.王泽鹏.基于动态遗传算法的共享配送模式研究.运筹与管理():.王兵杨彬.节约遗传算法对电子商务环境下物流配送路径的优化.电子商务():.曹倩邵举平孙延安.基于改进遗传算法的生鲜农产品多目标配送路径优化.工业工程():.王红贞.现代投资组合理论在房地产投资中的应用.武汉:武汉理工大学.宋英华尹思杨杜丽敬.基于加权遗传算法的双目标应急物资配送车辆路径优化决策模型.安全与环境工程():.