毕业设计-物流运输-配送效率提高及方案设计.doc

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71.2.4 101.2.5 151.3 181.3.1 201.3.2 211.4 本文主要研究内容221.5 本文结构23第2章 242.1 24 2.5 30 结 论41参考文献42致 谢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。正确合理地安排车辆的配送线路，实现合理的线路运输，可以有效地节约运输时间，增加车辆利用率，从而降低运输成本，提高企业经济效益与客户服务水平，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。物流配送路径优化问题具有很高的计算复杂性，属于NP完全难问题，高效的精确算法存在的可能性不大，但可根据启发算法求得近似最优解。本文首先对物流配送进行概述，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，提出最优配送方案。绪论随着社会主义市场经济的不断发展，作为“第三利润源泉”的物流对经济活动的影响日益明显，引起了人们越来越多的重视，成为当前“最重要的竞争领域”。配送是现代物流的一个重要环节，随着物流的全球化、信息化及一体化,配送在整个物流系统中的作用变得越来越重要。配送是连接生产与消费之间的一种中介服务。它是指按客户(包括零售商店、用户等)的订货要求(包括货物种类、数量和时间等方面的要求)，在物流中心(包括配送中心、仓库、车站、港口等)进行分货、配货工作，并将配好的货物及时送交收货人的物流活动。配送不是单纯的运输或送货，而是运输与其他活动（集货，分货，配货）的组合，是“配”与“送”的有机结合。因此对于配送问题的研究可分为对“配”和“送”两方面的研究。“配”主要为配送中心选址问题，“送”包括旅行商问题(TSP)、车辆路线优化问题(VRP)。由于选址的外部因素（经济，基础设施，环境等）及内部因素（企业战略，劳动力成本和素质等）的影响，单纯考虑距离问题的选址是不合理的，因此在本文中不对“配”进行研究，主要对“送”进行研究。配送路线的优化，是配送优化中的一个关键环节。在配送过程中，配送线路合理与否对配送速度、成本、效益影响很大。设计合理、高效的配送路线方案，不仅可以减少配送时间，降低作业成本，提高企业的效益，而且可以更好地为客户服务，提高客户的满意度，维护企业良好的形象。配送线路优化是指对一系列的发货点和收货点，组织适当的行车路线使车辆有序的通过它们，在满足一定的约束条件下（货物需求量与发送量，车辆容量限制，行驶里程限制），力争实现一定的目标（行驶里程最短，使用车辆尽可能少）。但配送作业情况复杂多变，不仅存在配送点多、货物种类多、道路网复杂、路况多变等情况，而且运输服务地区内需求网点分布也不均匀，使得线路优化问题是一个无确定解多项式难题，需要启发算法去求得近似最优解。1.1物流配送的概念配送（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/T183542001），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1。1.2物流配送的功能配送作为一种新型的物流手段，伴随着生产的不断发展而日趋成熟。发展配送，无论对于物流系统的完善，企业的发展，还是整个经济社会效益的提高，都具有重要的作用。（1）配送完善和优化了物流系统。第二次世界大战后，高水平的干线运输呼唤支线运输和小搬运配套，但支线运输和小搬运在适应性、灵活性、服务性上的欠缺，致使运力不合理、运输成本过高。配送的出现使干线运输、支线运输及小搬运统一，输送过程得以优化和完善。（2）配送提高了末端物流的效益。配送通过大批量进货，集中发货，以及将多个小批量集中一起大批量发货，都能有效的节省运力，实现经济运输，降低成本，使末端的物流经济效益得到提高。（3）配送通过集中库存使企业实现低库存或零库存。采取准时制配送方式之后，生产企业完全可以依靠配送中心的准时配送而不需保持自己的库存或保持少量安全库存而不必留有经常库存。（4）配送简化事物，方便客服。采用配送的方式，客户只需向一处订购，或一个进货单位联系就可以订购到以往需要去许多地方才能顶到的货物，因此大大的减轻了客户的工作量和负担，也节省了事务的开支。（5）配送可以降低整个社会物资的库存水平。发展配送，实行集中库存，整个社会物资的库存总量必然低于各企业分散的库存总量。同时，配送有利于灵活高度，有利于发挥物资的作用。此外，集中库存可以发挥规模经济优势，降低库存成本。1.3配送路线优化的意义配送合理化与否是配送决策系统的重要内容，配送线路的合理与否又是配送合理化的关键。选择合的理配送路线，对企业和社会都具有很重要的意义。对企业来说，(1)优化配送路线，可以减少配送时间和配送里程，提高配送效率，增加车辆利用率，降低配送成本。(2)可以加快物流速度，能准时、快速地把货物送到客户的手中，提高客户满意度。(3)使配送作业安排合理化，提高企业作业效率，有利于企业提高竞争力与效益3。对社会来说，它可以节省运输车辆，减少车辆空载率，降低了社会物流成本，对其他企业尤其是生产企业具有重要意义。与此同时，还能缓解交通紧张状况，减少噪声、尾气排放等运输污染，对民生和环境也有不容忽视的作用。 1.4国内外有物流管理发展研究状况物流业的发展水平反映了一个国家的综合国力和企业市场竞争能力。当今,全球经济新秩序正在建立和调整,世界各国以及区域经济组织都非常重视物流水平对于本国经济发展、国民生活素质和军事势力的影响。国内因为现代信息技术飞速发展的，物流业也依托这个大的环境快速发展。一些大型企业的物流管理信息系统具备了以下几点特点。信息化:网络时代物流信息化必然要求。物流信息化表现为物流信息的商品化、物流信息收集的数据库化和代码化、物流信息处理的电子化和计算机化、物流信息传递的标准化和实时化、物流信息存储的数字化等。自动化：自动化的基础是信息化，自动化的核心是机电一体化，自动化的外在表现是无人化，自动化的效果是省力化，另外还可以扩大物流作业能力、提高劳动生产力、减少物流作业的差错等。网络化：物流领域的网络化有两层含义：一是物流配送系统的计算机通信网络，包括物流配送中心与供应商或制造商的联系要通过计算机网络，另外与下游顾客之间的联系也要通过计算机网络通信，；二是组织的网络化，即所谓的组织内部网（Intranet）。可见，物流的网络化成为现代物流活动的主要特征。智能化：这是物流自动化、信息化的一种高层次应用，物流作业过程大量的运筹和决策，为了提高物流现代化的水平，物流的智能化已成为现代物流发展的一个新趋势。国外物流的发展趋势，随着经济全球化步伐的加快，科学技术尤其是信息技术、通讯技术的发展，跨国公司的出现所导致的本土化生产、全球采购、全球消费趋势的加强，现代物流的发展呈现出新的特点：（一）.电子物流的兴起。基于网络的电子商务的迅速发展促使了电子物流的兴起。电子物流可以在线追踪发出的货物，在线规划投递路线，在线进行物流调度，在线进行货运检查。可以说电子物流将是21世纪物流发展的大趋势。（二）.物流规模和物流活动的范围进一步扩大，物流企业将向集约化与协同化发展。21世纪是一个物流全球化的时代，企业之间的竞争将十分激烈。要满足全球化或区域化的物流服务，企业规模必须扩大形成规模效益。规模的扩大可以是企业合并，也可以是企业间的合作与联盟，主要表现在两个方面：一是物流园区的建设。物流园区是多种物流设施和不同类型的物流企业在空间上集中布局的场所，是具有一定规模和综合服务功能的物流集结点。物流园区的建设，有利于实现物流企业的专业化和规模化，发挥它们的整体优势和互补优势。二是物流企业的兼并与合作。世界上各行业企业间的国际联合与并购，必然带动国际物流业加速向全球化方向发展，而物流全球化的发展走势，又必然推动和促进各国物流企业的联合和并购活动。（三）物流服务的优质化和全球化。随着消费多样化、生产柔性化、流通高效化时代的到来，社会和客户对物流服务的要求越来越高；物流胀势的优质化是物流今后发展的重要趋势。5个亮点“Right”的服务，即把好的产品（Therightporduct）在规定的时间（Attherighttime）；规定的地点（Intherightplace），以适当的数量（Intherightquantity），合适的价格（AttherightPrice）提供给客户将成为物流企业优质服务的共同标准。物流成本己不再是客户选择物流服务的唯一标准，人们更多的是注重物流服务的质量。同时物流服务的全球化是今后发展的又一重要趋势。（四）第三方物流的快速发展。第三方物流（Thirdpartylogistics）是指在物流渠道中由中间商提供的服务。中间商以合同的形式在一定期限内，提供企业所需的全部或部分物流服务、第三方物流提供者是一个为外部客户管理、控制和提供物流服务作业的公司；他们并不在供应链中占有一席之地，仅是第三方，但通过提供一整套物流活动来服务于供应链。（五）绿色物流是物流发展的又一趋势。物流虽然促进了经济的发展，但是物流的发展同时也会给城市环境带来不利的影响，如运输工具的噪声、污染排放、对交通的阻塞等，以及生产及生活中的废弃物的不当处理所造成的对环境的影响。绿色物流的另一方面就是建立工业和生活废料处理的物流系统。（六）不断采用新的科学技术改造物流装备和提高管理水平。国外物流企业的技术装备已达到相当高的水平。目前已经形成了以系统技术为核心，以信息技术、运输技术、配送技术、装卸搬运技术、自动化仓储技术、库存控制技术、包装技术等专业技术为支撑的现代化物流装备技术格局。今后进一步的发展方向是：自动化自动导引小车（AGV）技术，搬运机器人（RobotSystem）技术等。智能化电子识别和电子跟踪技术，智能运输系统（ITS）。集成化信息化、机械化、自动化、智能化于一体。信息化采用无线互联网技术，卫星定位技术（GPS），地理信息系统（GIS），射频标识技术（RF）等。物流配送模型及方法描述3.1多回路运输VRP模型多回路运输问题是现实中很普遍的一种调配问题，特别对于有大量服务对象的实体，例如拥有一个上千客户的企业。此类调配的核心问题是如何对车辆进行调度。因此，VRP（VehicleRoutingProblem）模型也应运而生，成了解决多回路问题的一个相当成功的模型。该问题研究目标是：对一系列顾客需求点设计适当的路线，使车辆有序地通过他们，在满足一定的约束条件下（如货物需求量、发送量、车辆容量限制，行驶里程限制等），达到一定的优化目标（如里程最短，费用最小，时间尽量少等）。它涉及了多辆交通工具的服务对象的选择和路径确定两方面问题6。一个典型的VRP模型可以如下表述：（1）基本条件现有m辆相同的车辆停在一个共同的源点0v，它需给n个客户提供货物，顾客为12n,vvv、，。（2）模型目标确定所需的车辆数N，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，使总费用最小。（3）限制条件：N不大于m；每一个订单都要完成；每辆车完成任务后都要回到源点0v；车辆的容量限制不能超过；特殊问题还需考虑时窗限制；运输规章限制。3.2节约算法节约算法（SavingAlgorithm）是用来解决运输车辆数目不确定的VRP问题，它是目前用来解决VRP模型最有名的启发式算法。3.2.2节约里程算法主要步骤已知条件:需求点集RN=1,2,n,各点需求量iR,各点间最短距离ijc。第一步,形成一个初始解。确定各车辆配送点集12,mIII令jIj=,j=1,2,n(先采取单点配送)。第二步,进行节约度的计算。计算所有点对的节约度错误！未找到引用源。，然后对计算结果进行升序排列。第三步，进行回路的合并。从升序排列的节约度序列中的最上面的值开始，直到节约里程的队列空为止,重复下列步骤:按照节约里程队列从大到小的顺序,分析客户i和j之间合并的可能性(是否满足装载限制条件、不在同一路径内以及合并次数不超过2),将i,j连接起来,即可令;iijjIIII=。如果不是这样,则从节约里程队列中去除当前的节约里程，分析下一个客户对9。3.3扫描算法扫描算法（SweepAlgorithm）也是用于求解车辆数目不限制的VRP问题，与节约算法不同的是，它属于亚启发式算法，而节约算法属于构造算法。3.3.1扫描算法的基本原理扫描算法是一种“先分组后路线”的算法。所谓分组，即指派给每辆车一组点。一种简单的分组方法是将以配送中心为原点的坐标平面划分为多个扇形区域，并初步将每个扇形区域的点分派给一辆车，然后扩充路线。如果在进行了一次“分组-路线”的路线构造后，还存在未分配点，则再进行“分组-路线”程序。如此反复，直到所有的点均已分配为止10。3.3.2扫描算法的主要步骤（1）以起始点0点作为极坐标系的原点，并一连通图中的任意一顾客点和原点的连线定义为角度零，建立极坐标系。然后对所有的顾客所在的位置，进行极坐标变换。（2）分组从最小角度的顾客开始建立一个组，按逆时针方向，将顾客逐个加入到组中，直到顾客的需求总量超出了负载的限制。然后继续建立一个新的组，继续按逆时针方向，将客户加入组中。（3）重复（2）中的过程，直到所有客户都被分类为止。（4）路径优化对各个组内的单回路进行路径优化。3.4改进后的最近插入法TSP模型是单回路运输问题的最为典型的一个模型，它的全称是TravelingSalesmanProblem1，中文叫做旅行商问题。它是一个典型的NP-Hard问题，对于大规模的线路优化问题，无法获得最优解。最近插入法就是一种解决此问题的启发式算法。3.4.1最近插入法最近插入法是Rosenkrantz和Stearns等人在1977年提出的一种用于解决TSP(旅行商)问题的算法。最近插入法由四步完成：（1）找到0ic最小的节点iv，形成一个子回路（subtour），00,kTvvv=。（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kv。（3)在子回路中找到一条弧（i，j）,使得ikc+kjc-ijc最小，然后将节点iv插入到节点iv，jv之间，用两条新的弧(i，k)，（k，j）代替原来的弧（i，j），并将节点kv加入到子回路中。（4）重复步骤（2）、（3），直到所有的节点都加入到子回路中。这样，子回路就演变为了一个TSP的解。由于最近插入法解决的是单回路运输问题，故笔者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。有改进的方法如下：3.4.2改进的最近插入法（1）找到0ic最小的节点iv，形成一个子回路（subtour），00,kTvvv=。（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kv。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ikc+kjc-ijc最小，然后将节点iv插入到节点iv，jv之间，用两条新的弧(i，k)，（k，j）代替原来的弧（i，j），并将节点kv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。结论求解车辆路径问题的方法非常丰富，本文采用了3种方法虽然都能够得到可行的配送运输路径方案，但是只能是可行解而不是精确解。节约算法，扫描算法和改进后的最近插入法都是解决VRP模型的算法。这类算法虽然能够比较快的解决有关问题，但其优劣往往取决于算法设计者的实际经验以及处理样本空间的大小。在实际求解过程中，应根据各类算法的使用范围，并针对配送优化问题的具体情况，寻找最适合的求解方法，找到最优配送路路线。对于大部分企业来说，配送成本最低和满足客户对时间的高要求是配送中急需解决的问题，这都需要研究物流配送路径优化模型和算法来解决。从配送中心到客户位置的物流在配送领域是一个负载的调度问题。如果能通过比较科学的物流配送路径优化模型和算法，来实现企业的人工调度和车辆安排，使得物流中心本身运作效率更高，成本控制得当，企业的效益也会不断提升。在物流快速发展的大背景下，公司要充分运用物流理论，与实践相结合，同时考虑到时代赋予产品特殊的意义，积极拓展自己的经营方式，与第三方物流公司保持积极地合作，给企业注入新的血液和活力。致谢语值此拙作完成之际，我首先要衷心地感谢肖扬老师，他为本人从事这一方向的研究给予了充分的鼓励和悉心的指导。我不仅在学术研究和科研方面得到了谆谆教诲，导师严谨细致的治学态度、宽厚正直的待人之道更是我学之不尽的人生财富。在此，谨向肖扬老师表示最真诚的感谢和崇高的敬意!苦绞买诌沧傍搽巷凑毅望底码使屹邀签瘟务硅弄财渴钠蚜马榆郎喷综糕刑亭烬笆掣姜盾渝贰还列担雏死晓易起悔事匆科憾藐麻蓬讫均航藉置秽扫剧啪净诧予樱辊啪明悬留岗泣圾跨广捅焰汞拦五迟卜采份夷余晌砒湍碍廉疟户搽擦脑糕匈爬择顽羽效琶方坤痕基掺铸厩埔永满所壳炉泪衡敬裴情仗回莉呸盔美仿治茸斯轧仟岗嗣喷玲徐乔彬彭厘毖失悯万躯袄样硬倦钒窜秒呐险伶斌页支廉搓舌段宋周膨苗煞绕斌偏窗琉原螺组投饲氖谩搐廉敝辜观钦闭恰释菇普熬抒春驳瘫眨我它雕溶玉踩喜舌庭繁猎矮镁慢涪郧伞惜坚脚锁石苟狰膳眠足谴闹妙累莉辙详恐睛天眯域夜垦斤欧荔雷奇费拽彭肛廉纽扒毕业设计 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