物流管理-中山五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送路線優(yōu)化研究論文

1、中山五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送路線優(yōu)化研究【摘要】近年來，隨著電子商務(wù)的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)銷售的蓬勃興起，快遞行業(yè)也進(jìn)入高速發(fā)展階段。與此同時，伴隨著快遞行業(yè)競爭日益激烈，從眾多同行業(yè)中脫穎而出就必須在物流作業(yè)的各個子環(huán)節(jié)降低成本，提高效率。而快遞配送是整個物流作業(yè)的重要環(huán)節(jié)，配送路線影響著配送效率和服務(wù)質(zhì)量，因此，對快遞配送進(jìn)行路線優(yōu)化是非常必要的措施之一。本文首先在回顧國內(nèi)外相關(guān)研究的理論基礎(chǔ)上，闡述車輛路徑問題和C-W節(jié)約里程法、掃描算法的研究背景和思路。其次，結(jié)合快遞末端配送的特點，分析當(dāng)前五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送的現(xiàn)狀。然后采用節(jié)約里程法和掃描算法兩種方法進(jìn)行優(yōu)化，對C-W節(jié)約里程法和掃描算法的原理

2、、步驟做詳細(xì)介紹，進(jìn)而結(jié)合實例分析。而本文選擇五桂山鎮(zhèn)郵政快遞企業(yè)作為研究對象，一是五桂山鎮(zhèn)郵政配送網(wǎng)點只有一家，二是縮小區(qū)域范圍更易提出最恰當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法。最后選用五桂山鎮(zhèn)代表性的地點作為數(shù)據(jù)來源，進(jìn)行構(gòu)建C-W節(jié)約里程法的模型。根據(jù)兩種優(yōu)化方法得出最終的優(yōu)化方案，進(jìn)行對比分析。研究結(jié)果表明：(1）郵政快遞配送路線的簡約性、方便性影響配送效率。（2）采用C-W節(jié)約里程法和掃描算法解決當(dāng)前存在的問題有一定的效果，對于同類行業(yè)具有一定的參考價值?！娟P(guān)鍵詞】郵政快遞；配送路線問題；C-W節(jié)約里程法；掃描算法Research on Optimization of Postal Express Deli

3、very Route in Wuguishan Town, ZhongshanAbstract For the past few years, With the development of e-commerce and network sales booming, express industry entered a stage of rapid development. At the same time, with the increasingly competitive industry, from many in the industry must be in each link of

4、 logistics operations to reduce costs and improve efficiency.Express delivery is an important part of the entire logistics operation. The distribution route affects the efficiency and quality of service. Therefore, it is very necessary to optimize the route of express delivery.Firstly, This article

5、first reviews the related research both at home and abroad based on the theory, vehicle routing problem and C - W save mileage method, scanning the research background and ideas of the algorithm.Secondly, combining the characteristics of express delivery at the end, analyze the current status of pos

6、tal delivery in Wuguishan Town. Then the two methods of mileage saving method and scanning algorithm are used for optimization. The principles and steps of C-W mileage saving method and scanning algorithm are introduced in detail, and then combined with an example analysis. And this article chooses

7、Wuguishan Town postal delivery company as the research object. First, there is only one post distribution network in Wuguishan Town. Second, it is easier to propose the most appropriate optimization method by narrowing the area. Finally, the representative locations of Wuguishan Town were selected a

8、s data sources to build the model of the C-W mileage saving method. Based on the two optimization methods, the final optimization scheme is obtained and compared for analysis.The results show that: (1) The simplicity and convenience of postal express delivery routes affect the efficiency of delivery

9、. (2) Using the C-W mileage saving method and scanning algorithm to solve current problems has a certain effect, and has certain reference value for similar industries.Keywords postal delivery; routing problem; C-W mileage saving method; scanning algorithm目 錄1 前言11.1 研究背景11.2研究意義21.3 文獻(xiàn)綜述21.3.1車輛路線問

10、題國外研究現(xiàn)狀21.3.2車輛路線問題國內(nèi)研究現(xiàn)狀31.4研究內(nèi)容和研究方法51.4.1研究內(nèi)容51.4.2研究方法51.5本文創(chuàng)新點62 理論基礎(chǔ)72.1配送概述72.1.1快遞末端配送內(nèi)涵及特點72.1.2配送路線優(yōu)化的意義及原則82.1.3影響配送路線選擇的因素82.2車輛路徑問題相關(guān)理論92.2.1車輛調(diào)度問題理論概況92.2.2車輛路徑問題理論概況92.2.3運用VRP模型考慮的問題102.3配送路線優(yōu)化方法相關(guān)理論112.3.1配送路線問題優(yōu)化方法112.3.2常見的配送路線優(yōu)化比較122.4配送運輸基本作業(yè)流程122.5車輛路線優(yōu)化模型及參數(shù)說明132.6模型構(gòu)建143中山五桂山

11、鎮(zhèn)郵政快遞配送路線現(xiàn)狀分析153.1五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送路線相關(guān)數(shù)據(jù)153.1.1五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送網(wǎng)點布局153.1.2五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送點數(shù)據(jù)153.1.3五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送車輛及配送量數(shù)據(jù)173.2五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送路線運行現(xiàn)狀183.3五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送路線存在的問題194基于節(jié)約里程法的中山五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送路線優(yōu)化分析214.1節(jié)約里程法相關(guān)內(nèi)容214.1.1節(jié)約里程法的原理214.1.2節(jié)約里程法的基本步驟224.2利用節(jié)約里程法對配送路線進(jìn)行優(yōu)化錯誤!未定義書簽。4.3節(jié)約里程法優(yōu)化結(jié)果方案285基于掃描法的中山五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送路線優(yōu)化分析295.1掃描法相關(guān)內(nèi)

12、容295.1.1掃描算法的原理295.1.2掃描算法的基本步驟295.2利用掃描算法對配送路線進(jìn)行優(yōu)化295.3掃描算法優(yōu)化結(jié)果方案356結(jié)論與展望376.1結(jié)論376.2建議396.3展望39參考文獻(xiàn)41致 謝431 前言1.1 研究背景在當(dāng)代，快遞企業(yè)為了能在眾多同行業(yè)中獲得競爭優(yōu)勢，紛紛采取不同的方法實現(xiàn)資源優(yōu)化配置的“第三利潤源”。近年來，傳統(tǒng)龍頭國營企業(yè)中國郵政速遞物流受到民營快遞企業(yè)興起的沖擊，運營現(xiàn)狀越來越嚴(yán)峻。為了能在行業(yè)中保持優(yōu)勢，提高郵政快遞的競爭力，中國郵政速遞物流必須對現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)中國物流與采購聯(lián)合會發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，在2019年1-11月，郵政行業(yè)業(yè)務(wù)收入共完成8

13、681.5億元（不含郵政儲蓄銀行直接營業(yè)收入），同比增幅為21.6%；累計完成營業(yè)額共14517.3億元，相比增幅為31.2%。而1-11月，全國快遞業(yè)務(wù)量約完成567.9億件，同比上漲25.4%；營業(yè)收入累計完成6725.7億元，同比上增23.9%。這些數(shù)據(jù)表示，郵政快遞總收入業(yè)務(wù)收入約占3/4郵政總收入?？爝f業(yè)務(wù)的比重將呈上升趨勢，是郵政寄遞業(yè)務(wù)上漲的主要原動力。配送作為快遞服務(wù)鏈的重要一環(huán)，集經(jīng)營、庫儲存、分揀、裝卸、裝配、運輸?shù)茸迎h(huán)節(jié)為一體，在整個末端配送中，配送路線影響配送效率，最終直接影響整個郵政快遞的運營效率。11月份，根據(jù)國家郵政局相關(guān)數(shù)據(jù)表明，中國快遞發(fā)展能力指數(shù)為209.5

14、，同比增加了19.4%，呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的趨勢。這主要得益于四個方面，一是干線運輸，二是處理能力，三是末端配送，四是綠色環(huán)保方面。由此可見，末端配送效率的高低對于快遞企業(yè)的發(fā)展扮演至關(guān)重要的角色。中國郵政擁有遍布全國城鄉(xiāng)的配送網(wǎng)點，經(jīng)過多年的發(fā)展，中國郵政已形成集海、路、空三種運輸配送形式的龐大交通網(wǎng)。對于國內(nèi)城鄉(xiāng)近距離的配送主要以公路運輸為主。由于中國國內(nèi)投遞路線四通八達(dá)，遍布各地的運輸路線既便于投遞員進(jìn)行配送，也易于選擇最合適的路徑進(jìn)行配送。事實上，投遞員在進(jìn)行配送快遞時，其路線的選擇一般都是以投遞員長期積累的配送經(jīng)驗，摻雜主觀因素，甚至有些投遞員選擇的是不合理的配送路線，導(dǎo)致配送成本大大增加

15、，從而影響配送效率和配送服務(wù)質(zhì)量。由此可得，合理選擇配送路線影響配送速度、時間、效率。采取合適的配送路線優(yōu)化方法是讓郵政快遞從高速度向高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵所在。1.2 研究意義（1）理論意義：本文是根據(jù)中山市五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送的現(xiàn)狀及存在的問題，考慮配送路線和路線優(yōu)化問題，結(jié)合節(jié)約算法、掃描算法為五桂山鎮(zhèn)路線優(yōu)化問題進(jìn)行策劃，并給與相應(yīng)的優(yōu)化方案。（2）現(xiàn)實意義：隨著電商時代的高速發(fā)展，消費者對于商品的需求不只限于有形服務(wù)，對其連帶的無形服務(wù)質(zhì)量的要求也日益提高。對于中國郵政速遞，其重要的一項服務(wù)是配送。配送服務(wù)質(zhì)量和配送效率已經(jīng)被很多快遞企業(yè)作為衡量客戶服務(wù)滿意度與快遞發(fā)展與考核的關(guān)鍵指標(biāo)。與

16、此同時，隨著快遞業(yè)顯著的高速發(fā)展，降低物流成本成為社會關(guān)注的第三利潤源泉。在物流成本中，配送成本是快遞行業(yè)的物流成本的組成部分之一。因此，如何選取合理的配送路線，提高配送效率以降低配送成本成為公眾關(guān)注的熱門話題。通過配送路線優(yōu)化主要能解決以下問題：（1）減少配送時間，盡量避免浪費時間成本。（2）節(jié)約配送里程，提升配送效率，提高配送質(zhì)量，從而提高客戶滿意度。（3）選擇合理的配送路線，降低配送成本，提升綜合競爭力。對于郵政快遞而言，配送路線優(yōu)化可以節(jié)省配送車輛，選擇合理的時間進(jìn)行配送，增加快遞收取量，降低空載率。同時也能合理派遣投遞員進(jìn)行配送，避免人員和車載浪費。1.3 文獻(xiàn)綜述1.3.1 車輛路

17、線問題國外研究現(xiàn)狀關(guān)于物流配送車輛優(yōu)化調(diào)度問題(VRP）由Dautzig和Ramser（1959）最早提出，對調(diào)度問題常定義為：根據(jù)已經(jīng)確定的客戶(取貨點或送貨點)，采取合適的配送運輸路線，讓配送車輛從配送中心出發(fā)。依次地運輸配送，最后返回出發(fā)點，同時符合車輛最大容量、客戶運輸量、運輸里程等限制條件下，實現(xiàn)距離最短、成本最低等目標(biāo) 1。Clarke和 Wright（1964）提出改進(jìn)算法啟發(fā)式 Clarke-Wright節(jié)約算法，讓車輛路線優(yōu)化等內(nèi)容逐漸吸引許多學(xué)者的關(guān)注2。Miller和Gillet（1974）對掃描法開始系統(tǒng)性研究，而在實際求解過程中結(jié)合實例，并且求得最優(yōu)解，與此同時與傳統(tǒng)

18、啟發(fā)式算法進(jìn)行比較，從而得知掃描算法在求解路徑優(yōu)化問題是較為合理的3。J.Holland（1975）解決VRP問題倡導(dǎo)應(yīng)用現(xiàn)代啟發(fā)式算法：遺傳算法4。M.Dorigo（1991）初次提出蟻群算法(Ant Colony Optimization，簡稱ACO)，這是模仿螞蟻在尋找路線而得出的一種新型仿生式算法。通過研究，一些學(xué)者探索出螞蟻尋找路線與實際配送路線具有相似之處，并且將此方法應(yīng)用于車輛路徑優(yōu)化問題的求解中，且取得好的預(yù)期結(jié)果5。1.3.2 車輛路線問題國內(nèi)研究現(xiàn)狀隨著車輛路線問題逐漸得到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，國內(nèi)逐漸興起研究車輛路線優(yōu)化問題的算法。與國外相比，我國對車輛路線問題的研究在 19

19、90年以后才逐漸得到關(guān)注，時間上相對較遲。在車輛路線問題研究上，李軍和郭耀煌（2001）提到關(guān)于改善車輛路線優(yōu)化問題的方法，為得出了多個車場優(yōu)化為單個車場的解決方法，將掃描法和節(jié)約算法結(jié)合優(yōu)化6。趙魯華（2005）認(rèn)為可以從城市配送中心出發(fā)研究城市配送車輛調(diào)度問題時，之后再對調(diào)度內(nèi)部的工作流程和外部的車輛路線問題進(jìn)行了優(yōu)化7。林鳳濤（2007）運用蟻群算法，來解決路線優(yōu)化在車間配送系統(tǒng)中的問題，并通過進(jìn)行實例仿真，證實了蟻群算法優(yōu)點是具備良好搜索性8。陶波（2009）通過應(yīng)用最短路徑算法，構(gòu)建基于整數(shù)規(guī)劃的物流配送路線優(yōu)化模型，研究了對B2C企業(yè)的物流配送的影響9。李赫（2016）在研究快遞末

20、端配送效率影響因素及優(yōu)化路徑，結(jié)合快遞末端配送效率的內(nèi)涵和現(xiàn)狀，逐步對路徑相關(guān)影響因素優(yōu)化10。在節(jié)約里程法和掃描法解決配送路線問題研究上，陳曉偉、張悟移，耿繼武等人（2003）發(fā)現(xiàn)，節(jié)約算法較為簡潔地應(yīng)用于車輛路線優(yōu)化問題上，但也存在靈敏度等不足11。張穎敏（2011）對顧客分布點、車載限制以及運輸里程限制等對配送影響較大的因素進(jìn)行分析，并且運用C-W節(jié)約算法進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)12。張文華（2012）認(rèn)為在地理位置上應(yīng)用C-W節(jié)約里程法是較為個性化的，比如配送中心和配送點，證實了它同樣適合應(yīng)用于非規(guī)則多邊形的配送路線問題13。徐濛（2014）基于啟發(fā)式算法，以理論結(jié)合實際進(jìn)行物流配送路線優(yōu)化設(shè)計

21、，應(yīng)用節(jié)約算法，掃描算法，最近插入法等優(yōu)化方法建立模型14。鐘定業(yè)，羅福來（2015）結(jié)合掃描算法對海南花卉冷鏈存在的物流配送問題分析，得出了最優(yōu)配送路線優(yōu)化方案15。許智子（2015）建立路徑優(yōu)化混合整數(shù)模型是以配送集貨和時間窗一體化為目標(biāo)，然后改進(jìn)節(jié)約算法，最后進(jìn)行模型的應(yīng)用，利用物流企業(yè)的案例來說明和驗證算法的可行性16。王鈺祥，孫琪（2016）根據(jù)連鎖超市在生鮮配送路徑中存在的問題，通過掃描算法對配送路徑進(jìn)行優(yōu)化17。周磊（2016）解決某市蘇寧電器的配送路線問題是基于節(jié)約里程法進(jìn)行路線優(yōu)化 18。陳赫、趙迪、米騰飛等人（2017）介紹了節(jié)約里程法并通過該方法對某配送中心的配送路線進(jìn)行

22、了優(yōu)化，從而提高城市物流配送效率19。在郵政快遞配送路徑優(yōu)化研究上，吳新燕、高洋等人（2013）利用C-W節(jié)約里程法、掃描算法進(jìn)行優(yōu)化分析南京附近幾個城市的郵政快遞配送路徑。進(jìn)行比較，得出掃描算法是較為合適優(yōu)化方法20。呂雄偉（2009）對郵政車輛路線進(jìn)行求解的同時，相結(jié)生活上的車輛路線問題，得出了采用不同方法對總成本和使用車輛數(shù)目的影響21。李芳（2013）通過實證分析邯鄲郵車得出的優(yōu)化結(jié)果與蟻群算法的優(yōu)化方案對郵車的配送路徑對比分析，得出了改進(jìn)蟻群算法是可行和有效的 22。綜上所述，縱觀國內(nèi)外這些年來對于路線優(yōu)化問題的研究，解決配送路線優(yōu)化問題的方法是各種各樣的，各具有其優(yōu)缺點。因此，需從

23、實際情況出發(fā)，實事求是，根據(jù)實際路線問題選擇相應(yīng)的優(yōu)化方法分析應(yīng)用。1.4 研究內(nèi)容和研究方法1.4.1 研究內(nèi)容（1）本文先論述研究五桂山郵政快遞配送路線問題的相關(guān)背景和意義，闡明了車輛路線問題在國內(nèi)外上的研究現(xiàn)狀，并且分析了C-W節(jié)約里程法和掃描算法的研究現(xiàn)狀。（2）闡述相關(guān)的配送概念、車輛配送路線問題的相關(guān)理論，通過對節(jié)約算法和掃描算法兩種方法的比較分析在實際中的應(yīng)用的可行性。（3）對C-W節(jié)約算法和sweeping掃描算法構(gòu)建優(yōu)化方案前，先對節(jié)約算法和掃描算法進(jìn)行理論介紹，介紹它們的構(gòu)建，特點，原則，操作步驟。（4）結(jié)合實例中山市五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送，對原快遞配送路線進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，分別

24、基于節(jié)約算法和掃描算法進(jìn)行對比分析，同時著重驗證節(jié)約里程法和節(jié)約算法在解決五桂山鎮(zhèn)郵遞快遞配送路線問題的可行性和有效性，提出路線優(yōu)化的對策和建議。1.4.2 研究方法根據(jù)本文的主要研究內(nèi)容，為了使研究結(jié)果更具可信度，本文對五桂山郵政快遞配送路線問題的兩種研究方法包括：文獻(xiàn)綜述、實證分析。（1）文獻(xiàn)分析法。通過網(wǎng)絡(luò)查詢收集國內(nèi)外有關(guān)研究路線優(yōu)化問題的文獻(xiàn)資料，以及學(xué)校圖書館查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，對研究中所涉及的末端配送、節(jié)約里程法、掃描算法、配送路線優(yōu)化方法等相關(guān)概念的理論進(jìn)行歸納。逐步了解研究中各主要概念的發(fā)展脈絡(luò)、支撐觀點，為本優(yōu)化研究奠定了堅實的基礎(chǔ)理論。 （2）實證研究法。在實證研究部分，關(guān)

25、鍵采用人員訪談以及啟發(fā)式算法。首先根據(jù)研究問題設(shè)計訪談內(nèi)容，通過與五桂山郵政投遞員進(jìn)行人員訪談，了解快遞配送的相關(guān)信息。然后通過高德地圖調(diào)研和實地調(diào)研兩個部分收集數(shù)據(jù)。最后根據(jù)關(guān)于啟發(fā)式算法（節(jié)約里程法、掃描算法）進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)分析、設(shè)計方案、呈現(xiàn)結(jié)果。理論分析實證分析研究內(nèi)容研究背景與意義文獻(xiàn)綜述配送路線優(yōu)化理論研究結(jié)論與展望原配送路線規(guī)劃節(jié)約里程法優(yōu)化優(yōu)化優(yōu)化結(jié)果對比分析掃描算法優(yōu)化本文研究的技術(shù)路線如下：圖1-11.5 本文創(chuàng)新點本論文創(chuàng)新點在于，車輛配送路線優(yōu)化研究在國內(nèi)外上較為普遍，但對于郵政快遞配送路線優(yōu)化極少?；谶@種現(xiàn)狀，以五桂山鎮(zhèn)為研究的區(qū)域，縮小范圍，能根據(jù)實地情況，結(jié)

26、合目前郵政快遞配送的效率進(jìn)行研究，以提出最佳的優(yōu)化方法。應(yīng)用傳統(tǒng)便捷的啟發(fā)式算法：節(jié)約算法和掃描算法。二者既能解決當(dāng)前五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送存在的問題，也能提升郵政快遞的服務(wù)質(zhì)量，提高客戶滿意度，從而增強競爭優(yōu)勢。2 理論基礎(chǔ)2.1 配送概述配送（distribution）起源于1960年，配送的初始模式叫做“送貨上門”。指某企業(yè)將貨品及時精準(zhǔn)地運送到顧客手中以完成服務(wù)。伴隨著顧客對送貨附加服務(wù)要求性的多樣化，普通送貨模式慢慢向分揀、配貨、送貨一體化轉(zhuǎn)變，于是形成了配送這個專業(yè)名稱。1980年后，配送工具逐漸完善，配送范圍逐步擴張，配送方式日趨多樣化和個性化，配送也開始追求信息化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化

27、、自動化23。在中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)物流術(shù)語中，配送是指在經(jīng)濟合理區(qū)域范圍內(nèi)根據(jù)用戶的要求，對物品進(jìn)行揀選、加工、包裝、分割、組配等作業(yè)，并按時送達(dá)指定地點的物流活動24。2.1.1 快遞末端配送內(nèi)涵及特點快遞完成服務(wù)的末端環(huán)節(jié)是配送，也是快遞企業(yè)與顧客接觸的最后一環(huán)。配送環(huán)節(jié)由分選配送范圍、貨車裝載、車輛調(diào)度、策劃車輛行駛路線、確定配送次序等子環(huán)節(jié)構(gòu)成。由于快遞行業(yè)在配送快遞和服務(wù)對象與普通的物流運作商有獨特的特點，因此可歸結(jié)為以下幾個特點。第一，配送范圍較小。末端配送主要是根據(jù)劃定的區(qū)域，每個配送網(wǎng)點都有固定的配送范圍，依據(jù)網(wǎng)點服務(wù)范圍制定配送方案。第二，配送額量小，快遞配送量以小規(guī)模的

28、批量為特點進(jìn)行多次數(shù)配送。由于快遞包裝類型和容量的多樣化，因此，快遞末端配送次數(shù)視情況而定，一般為一日兩到三次的配送。第三，配送對象分散，個性化突出?？爝f收貨人即為末端配送的服務(wù)對象。區(qū)域范圍固定，但配送地點較為分散，存在未知因素的可能性較大。因此，需要制定較為恰當(dāng)?shù)姆?wù)方案，這顯現(xiàn)了制定合理的配送路徑的重要性。2.1.2 配送路線優(yōu)化的意義及原則（一）意義在進(jìn)行配送貨物給客戶的整個流程中，首先是從配送中心根據(jù)各配送點的需求進(jìn)行分配運輸，那么將多個配送點連接，形成一個道路交通網(wǎng)絡(luò)。配送路線優(yōu)化設(shè)計的重要點在于充分分析各路線最大運輸距離、道路行駛狀況、派送地的分布狀況、車輛最大裝載量等限制因素，

29、得出最合適的路線，最終使得配送的成本最低，路程最短，時間最少。（二）原則（1）配送費用最低?？爝f企業(yè)以利潤最大化作為主要目標(biāo)。配送成本費用對快遞企業(yè)獲利有關(guān)鍵的影響，成本費用最小化影響著利潤最大化。因此在制定配送路線時，一般遵循配送效益最高戶配送成本最低為原則。（2）配送里程最短。在快遞企業(yè)運營過程中，配送成本與配送里程相關(guān)性很強，配送里程達(dá)到最短，有利于降低配送成本。因此，當(dāng)以配送里程最短為原則進(jìn)行規(guī)劃配送路線時，需要擇優(yōu)選擇最短路線，以達(dá)到最優(yōu)配送方案。（3）配送服務(wù)水準(zhǔn)最優(yōu)。對于快遞企業(yè)而言，客戶對配送服務(wù)質(zhì)量要求較為嚴(yán)格，客戶在配送服務(wù)滿意度上的高低影響配送路線的選擇和規(guī)劃，因此需要考

30、慮以準(zhǔn)時配送為重要原則，以達(dá)到客戶對企業(yè)服務(wù)水準(zhǔn)的肯定。（4）配送勞動的消耗量最小。2.1.3 影響配送路線選擇的因素影響配送路線選擇的因素眾多，可分為動態(tài)和靜態(tài)因素兩類，行駛車輛變化、道路通行狀況、配送對象多樣為動態(tài)因素。配送點的分布范圍、運輸距離和配送工具為靜態(tài)因素。（1）配送工具配送工具是完成快遞末端配送的載體，是快遞實現(xiàn)由配送中心向各個配送點轉(zhuǎn)移的中介。一般而言，郵政快遞運輸交通方式有航空、鐵路、公路和水運。結(jié)合末端配送的特點，郵政快遞的末端配送主要是公路運輸。代步工具為三輪車，面包車和摩托車。本文以中山五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送為研究對象，配送車輛主要為郵政小型面包車和廂式三輪車。（2）道

31、路通行能力考慮到郵政快遞末端配送主要為市內(nèi)、鎮(zhèn)內(nèi)的配送，為不確定的配送點。道路的通行情況影響配送的時速、配送成本等。本文研究的是五桂山鎮(zhèn)的郵政快遞配送，鎮(zhèn)內(nèi)不同的道路通行能力無疑會影響車輛的行駛狀態(tài)，進(jìn)而影響配送路線情況。（3）運輸距離郵政快遞配送主要是鎮(zhèn)內(nèi)配送，從配送中心出發(fā)到不同的配送點會有多條道路路線選擇。考慮到快遞到達(dá)配送中心時，根據(jù)快遞到達(dá)地點不同，路線的長短不同對配送車輛路線選擇有較大影響。2.2 車輛路徑問題相關(guān)理論2.2.1 車輛調(diào)度問題理論概況車輛調(diào)度是指為實現(xiàn)距離最短、成本最低、用時最少等目標(biāo)，確定行駛路線，使車輛在符合制約條件下，依次地完成過規(guī)定的裝貨點和卸貨點。（見表2

32、-1）表2-1車輛調(diào)度主要原則制度性科學(xué)性靈活性根據(jù)行車相關(guān)制度調(diào)度，按車輛行駛的區(qū)域和路線派車1. 基本了解使用車輛進(jìn)行調(diào)度的要求和規(guī)則2. 擇優(yōu)選取合理最佳路線，避免迂回運輸3. 在一條線路上重復(fù)派車在一般情況下，車輛不能一次派完，要留備用車輛，以應(yīng)急需在制度性要求用車的數(shù)量和次數(shù)下，可以根據(jù)實際情況的改變，及時安排車輛調(diào)度，靈活地安排車輛運輸2.2.2 車輛路徑問題理論概況所謂車輛路徑問題（VRP），一般是指對一系列發(fā)貨點和收貨點，組織調(diào)用合適的車輛，安排合理的行駛路線，使安排的車輛有序地通過，在滿足特定的約束條件下（客戶需求量與貨物發(fā)貨量、交貨與發(fā)貨時間、車輛載重量限制、運輸里程限制、

33、行駛時間限制等），以實現(xiàn)一定的目標(biāo)（如車輛行駛總里程最短、運輸總費用最低、運輸時間最短、配置車輛數(shù)量少等）23。在現(xiàn)實中，車輛調(diào)度問題普遍存在。在約束的條件下，有大量服務(wù)對象的企業(yè)在需要車輛進(jìn)行運輸時，難以單條路線來完成所有的任務(wù)，這就需要有數(shù)條路線來配送。因此，對現(xiàn)有車輛進(jìn)行調(diào)度安排是解決調(diào)配問題的關(guān)鍵。2.2.3 運用VRP模型考慮的問題（一）運用VRP模型，研究實際問題時，要考慮以下幾方面的問題（見表2-2）。表2-2運用VRP模型考慮的因素庫房車輛時間窗客戶道路貨物1.庫房數(shù)量2.庫房的級數(shù)、位置與大小1.車輛型號和數(shù)量2.運輸成本3.時間限制4.最大的里程和最大載重量1.發(fā)貨點收貨點

34、的工作時間2. 軟硬時間窗1.客戶需求2客戶配送位置1.道路擁擠程度2. 路程行車費用1.貨物類型2.貨物數(shù)量（二） 一個典型的VRP模型可以表述如下：（1）基本條件目前共有m輛載重量一致的貨車安排在相同的配送中心V0 ，根據(jù)配送任務(wù)，為現(xiàn)有的n個客戶配送貨物，客戶分別稱為V1,V2,V3Vn。（2）模型目標(biāo)根據(jù)貨運量安排N輛運輸車輛，同時安排這些運輸車輛到相同線路中，并且包括行駛次序和調(diào)度，讓總配送成本C最小。（3）制約條件1） N m（參與配送車輛不多于總車輛）；2)完成所有需要配送的地點；3)任務(wù)完成后的車輛都回到共同的配送中心；4)車輛裝載符合最大載重量限制，有需求則考慮時間窗的限制；

35、5）VRP示意圖見圖2-1所示。圖2-1 VRP示意圖2.3 配送路線優(yōu)化方法相關(guān)理論2.3.1 配送路線問題優(yōu)化方法當(dāng)今，車輛路線問題（VRP）優(yōu)化方法主要有精確算法和啟發(fā)式算法兩類。而啟發(fā)式算法主要分為傳統(tǒng)和現(xiàn)代兩類型。（1）精確算法：精確算法一般運用于較小規(guī)模的路線優(yōu)化問題，一般應(yīng)用數(shù)學(xué)求解方法中的線性規(guī)劃，非線性規(guī)劃，整數(shù)規(guī)劃。（2）傳統(tǒng)的啟發(fā)式算法：求解車輛路徑問題主要是從初始的客戶開始，然后將還沒有選定的客戶根據(jù)一定的規(guī)則加入到現(xiàn)有的路徑當(dāng)中，直到將全部的客戶都添加進(jìn)到原有的路線之中，構(gòu)成合理的方案。傳統(tǒng)的啟發(fā)算法主要包括插入法，節(jié)約算法，掃描算法。（3）現(xiàn)代的啟發(fā)算法：隨著對車輛

36、路徑問題求解方法的不斷深入，傳統(tǒng)的算法求解出現(xiàn)各種不精準(zhǔn)的問題。而現(xiàn)代啟發(fā)式算法具備良好的搜索性能，能夠準(zhǔn)確且迅速地求得大規(guī)模VRP 的最優(yōu)解?，F(xiàn)代啟發(fā)式算法主要包括遺傳算法，蟻群算法等。2.3.2 常見的配送路線優(yōu)化比較常見的幾種物流配送路線優(yōu)化方法有：蟻群算法、遺傳算法、節(jié)約里程法、掃描算法。下面以表格的形式展現(xiàn)各自的優(yōu)缺點以及實施的難易程度。表2-3 常見優(yōu)化方法比較分析優(yōu)化方法時間優(yōu)勢劣勢優(yōu)化效率適用難度節(jié)約里程法1964年方法步驟簡易，縮短運輸里程，提高車輛利用率對客戶的需求變化反應(yīng)速度較慢高簡易掃描算法1974年能穿插插入法，將二者優(yōu)勢有機結(jié)合起來需掃描每個客戶點，速度較慢一般簡易

37、遺傳算法1975年利于全局擇優(yōu)，便于實現(xiàn)并行優(yōu)化選擇參數(shù)較困難，只能針對具體問題進(jìn)行分析一般難蟻群算法1991年易于并行計算，便于和其他算法結(jié)合需要持續(xù)調(diào)整變量一般難見表2-3可以看出，相對于蟻群算法、遺傳算法，節(jié)約里程法和掃描算法雖為傳統(tǒng)啟發(fā)式算法，但較容易實施，根據(jù)貨運量、距離、車載量等初始數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行算法，對初始數(shù)據(jù)要求低，且優(yōu)化效果好。因此，對于五桂山郵政快遞配送路線優(yōu)化，本文采用節(jié)約里程法和節(jié)約算法。2.4 配送運輸基本作業(yè)流程在安排配送工作時，通常有多樣的可供選擇的行駛路線，根據(jù)客戶分布位置進(jìn)行劃定配送區(qū)域，根據(jù)配送貨品特征安排車輛配載，根據(jù)各配送點的送達(dá)時間暫定配送點的先后順序

38、。由于車輛的使用狀況和貨物的實際情況、運輸費用不一樣，相應(yīng)的車輛安排有所不同。同時，綜合考慮交通情況、配送點位置、配送時間限制等因素來選擇最佳的配送路線23。配送作業(yè)的一般流程見圖2-2所示。圖2-2配送運輸基本作業(yè)流程2.5 車輛路線優(yōu)化模型及參數(shù)說明以某個配送中心為初始配送中心點，向劃定的區(qū)域內(nèi)的配送點進(jìn)行快遞配送。首先根據(jù)配送網(wǎng)點需要進(jìn)行配送的收貨點進(jìn)行整理，結(jié)合實際情況進(jìn)行分析?？梢詫⒋四Ｐ兔枋鰹椋杭僭O(shè)某地區(qū)有一個配送中心（Z）在該區(qū)域內(nèi)的n個配送點進(jìn)行配送運輸，每個配送點j的每日平均配送量為Ki（i=1,2,3n）,由該配送中心安排m輛貨車進(jìn)行配送，使得車輛行駛路徑路程最短。以車輛優(yōu)

39、化模型表示參數(shù)說明：Z：表示為配送中心（或配送網(wǎng)點）；n：表示配送點的總數(shù)；Ki：表示配送點i的配送量（i=1,2,3n）；dij：表示配送點i到配送點j之間的距離（i,j=1,2,3n）,當(dāng)i/j=0時，即為配送中心。例如：d0j表示從配送中心到配送點j的行駛距離；m：表示完成全部配送量所需要的配送車輛總數(shù)；Q：表示每輛配送車輛的裝載量限制；D：表示每輛配送車輛的最大運輸里程； na:表示配送車輛a參與配送點的數(shù)量（a=1,2,3m,當(dāng)a=0時,表示配送車輛沒有參與配送）；Xija: 取值0或1，1指配送的車輛a由配送點i到配送點j，0指配送車輛a由配送點j到配送點i；Yia：取值0或1，1

40、指車輛a完成配送點i的貨物，0表示由其他車輛完成配送點i的貨物。2.6 模型構(gòu)建假設(shè)將節(jié)約配送路線的里程數(shù)最小視作為目標(biāo)函數(shù)，則可以構(gòu)建配送路線優(yōu)化模型。Min s=i=1nj=0na=1mdijxijaa=1myia=1 mi=1,2ni=0 (1)i=0nkiyiaQ a=1,2m (2)i=0nj=0ndijxijaD (3)i=1nxija=yja j=0,1,2 (4)j=1nxija=yia (5)則可得優(yōu)化模型：第一條公式表示總配送量由m輛配送車輛來共同完成，每個配送點的配送量由一輛配送車輛來完成。第二條公式為同條配送路線上的配送量在車輛最大裝載量之內(nèi)。第三條公式表示配送路線的總

41、里程在車輛行駛最大里程之內(nèi)。第四條公式表有且只有一輛配送車輛到達(dá)每個配送點。第五條公式表示有且僅有一輛配送車輛離開每個配送點。3 中山五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送路線現(xiàn)狀分析3.1 五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送路線相關(guān)數(shù)據(jù)3.1.1 五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送網(wǎng)點布局五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送網(wǎng)點與五桂山鎮(zhèn)郵政支局位于同一地理位置，位于五桂山鎮(zhèn)商業(yè)街11號。網(wǎng)點主要處在五桂山鎮(zhèn)城桂公路旁，是貫穿整個五桂山鎮(zhèn)的主要通道，輻射一定的服務(wù)范圍。由網(wǎng)點往南或往北可通過城桂公路再向鄉(xiāng)道到達(dá)五桂山各個分區(qū)。網(wǎng)點地理位置見圖3-1所示。圖3-1 五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送網(wǎng)點3.1.2 五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送點數(shù)據(jù)（1）由于五桂山鎮(zhèn)的郵政快遞

42、配送收貨點較多，工作量過大，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集時并沒有把所有的收貨點數(shù)據(jù)都收集，而是選擇了十個以上的有代表性的地點作為配送路線數(shù)據(jù)，含括五桂山鎮(zhèn)長命水，石鼓，南橋，龍?zhí)粒鹉线@幾個分區(qū)，其中由于配送點每日的配送量會有差入，因此選取代表性地點的配送量會較平日多。見表3-1所示。（2）結(jié)合郵政投遞員對每日投遞量的大小，選用配送快遞包裹多的地點作為研究首要數(shù)據(jù)。（3）結(jié)合五桂山鎮(zhèn)區(qū)域居住人口基數(shù)，選擇人口密度大的地點作為第二數(shù)據(jù)。表3-1配送點分布區(qū)域配送點編號序號距離配送網(wǎng)點距離長命水村廣東藥科大學(xué)A13.8公里長命水村長富花苑B24.8公里長命水村陽光翠苑C34.9公里長命水村雅居樂長堤半島D4

43、5公里石鼓區(qū)廣東理工學(xué)院E53公里石鼓區(qū)聚興花園F62.6公里石鼓區(qū)石鼓村G71.8公里石鼓區(qū)馬槽村H81.4公里龍?zhí)羺^(qū)龍?zhí)凉I(yè)區(qū)I93公里龍?zhí)羺^(qū)龍?zhí)链錔104.5公里龍?zhí)羺^(qū)保利遠(yuǎn)洋領(lǐng)秀山K115.2公里龍?zhí)羺^(qū)龍?zhí)潦袌鯨124.6公里南橋區(qū)萬鑫花園M136.5公里南橋區(qū)南橋村N147.3公里桂南區(qū)桂南工業(yè)區(qū)O1513.6公里桂南區(qū)山水豪庭P1615公里為了方便顯示數(shù)據(jù)信息，以下各收貨點以AP的字母表示，郵政快遞配送網(wǎng)點則以字母Z表示。郵政快遞配送網(wǎng)點Z到各收貨點的具體路程，以及各收貨點的具體路程見圖3-2所示。圖3-2郵政快遞配送網(wǎng)絡(luò)3.1.3 五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送車輛及配送量數(shù)據(jù)五桂山鎮(zhèn)郵政

44、快遞由配送中心往返于各個配送點的快遞運輸車輛主要是小型面包車和廂式三輪車（詳細(xì)相關(guān)參數(shù)見表3-2）。1、小型面包車（載重300kg，載貨尺寸長寬高1.8mx1.3mx1.1m，載貨體積2.6立方），結(jié)合實際快遞裝載，載重約220kg。2、廂式三輪車（載重180kg，載貨尺寸長寬高1.4mx0.95m x 0.9m，載貨體積1.1立方），結(jié)合實際快遞裝載，載重約180kg。表3-2 郵政配送車輛參數(shù)一覽表車型小型面包車廂式三輪車尺寸（m）2.2*1.3*1.31.4*0.95*0.9載重（kg）220180 最大行駛距離（km）3625油費/公里（元）0.70.6表3-3和表3-4是五桂山鎮(zhèn)郵政

45、快遞平均每天及半日的配送量及快遞的重量。由于這些配送點的快遞量并不確切，以及快遞重量具有不確定性，所以上述關(guān)于重量的數(shù)據(jù)取近似值。同時，五桂山郵政快遞配送每日配送兩次，分別在上午和下午。因此，在進(jìn)行配送路線優(yōu)化時，以半日的配送量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃。表3-3各配送點平均每天、半日配貨量 單位（件）收貨點ABCDEFGH配送量20011613211018080110100半日10058665590405550收貨點IJKLMNOP配送量1001201329013010070110半日5060664565503555表3-4配送點平均每天、半日配貨量的重量 單位（kg）收貨點ABCDEFGH重量1508

46、79982.51356082.575半日7543.549.541.567.53041.537.5收貨點IJKLMNOP重量7590996898755582.5半日37.54549.5344937.52841.53.2 五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送路線運行現(xiàn)狀中山市五桂山鎮(zhèn)面積大約101.23平方公里，包括長命水村、石鼓村、龍?zhí)链濉⒛蠘虼濉⒐鹉洗?個村和五桂山社區(qū)。隸屬五桂山的郵政快遞配送網(wǎng)點只有一處，因此在整個五桂山鎮(zhèn)范圍內(nèi)建立起自己的配送網(wǎng)絡(luò)，依靠自身的配送隊伍涵蓋五桂山鎮(zhèn)各個分區(qū)。五桂山郵政快遞網(wǎng)點擁有三類配送車輛，郵政廂式三輪車（最大裝載重量為 180 kg），郵政小型面包車（最大載重量為220

47、kg），摩托車。郵政廂式三輪車和小型面包車實際裝載量一般依據(jù)當(dāng)日派送快遞包裹大小而定。見圖3-3為快遞通用包裝箱外形尺寸。圖3-3快遞通用包裝箱外形尺寸見表3-5可知，由于A和E點均為高校，統(tǒng)一裝車配送。原配送路線方案一般以5條為主，故五桂山郵政快遞網(wǎng)點每次運輸配送需要1輛面包車和4輛三輪車，共5名司機，總運輸距離為78.4km，總?cè)加唾M為50.24元。表3-5原配送路線方案表路線里程（km）配送量（kg）車型油耗（L）燃油費（元）Z-A-E-Z14142.5三輪車1.28.4Z-B-C-D-Z14.1134.5三輪車1.218.46Z-F-G-H-Z7109三輪車0.64.2Z-I-J-K-

48、L-Z11.3166三輪車1.136.78Z-M-N-O-P-Z32156面包車3.222.4總計78.470857.3450.243.3 五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送路線存在的問題五桂山鎮(zhèn)僅有一個郵政配送網(wǎng)點，雖然五桂山鎮(zhèn)整體區(qū)域不大，也具有自身獨立的配送模式和配送路線，但目前仍然存在問題。（1）配送管理缺乏統(tǒng)一五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送網(wǎng)點由政府統(tǒng)一安排網(wǎng)點地址，人員配置，倉庫管理，日常運作全由政府統(tǒng)一安排，但也難免出現(xiàn)漏洞。五桂山區(qū)域各個配送點的快遞配送量不等，因此，難以做統(tǒng)一配送管理安排，缺乏整體性的配送運輸方式，易產(chǎn)生額外配送成本。（2）配送路線復(fù)雜由于五桂山鎮(zhèn)居民分布點不均勻，配送點較多，且對配

49、送車輛未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的管理控制，常會出現(xiàn)空返現(xiàn)象。而對于五桂山各地村落，內(nèi)部道路復(fù)雜，更沒有標(biāo)準(zhǔn)的路線行走規(guī)范。同時，許多快遞配送員依據(jù)經(jīng)驗和主觀判斷進(jìn)行配送，在途中難免會出現(xiàn)迂回運輸。（3）配送效率較低。郵政快遞配送對象和配送地點的分散性影響了配送過程中的配送服務(wù)時間要求不同，使得配送時間成本具有不確定性，加上快遞配送過程無法集中統(tǒng)一配送，易降低效率。（4）配送里程過遠(yuǎn)。在郵政快遞末端配送中，不注重規(guī)劃配送路線，容易導(dǎo)致在實際運送過程中產(chǎn)生多余的里程，間接影響配送成本。4 基于節(jié)約里程法的中山五桂山鎮(zhèn)郵政快遞配送路線優(yōu)化分析4.1節(jié)約里程法相關(guān)內(nèi)容4.1.1 節(jié)約里程法的原理在1964年克拉克

50、（Clark）和懷特（Wright）提出節(jié)約里程法，又稱為C-W節(jié)約算法。節(jié)約里程法能使得每輛配送車輛的運輸裝載能力發(fā)揮到最佳狀態(tài)，需要滿足下列條件：1.每輛配送車輛不能超過最大裝載量。2.每輛配送車輛行駛距離不得超過規(guī)定的最大行駛里程。3.每個配送點的配送量由一輛配送車輛負(fù)責(zé)運送。為簡化，將現(xiàn)有的兩條線路（0，,i，0）和（0，j,0）拼接成為一條線路（0，,i,j,0）。簡化操作后，總運輸里程改變，假如合并成一條線路后總運輸里程下降，則節(jié)約了運輸里程。此節(jié)約里程為節(jié)約值S（i，j）,其計算公式為Cij=Ci0+C0j-Cij=s（i,j）。通常以Cij表示節(jié)約度，稱之為節(jié)約量。圖4-1節(jié)約

51、算法的基本思想示意圖見圖4-1所示，假設(shè)配送中心用P點示意，配送點為A點和B點，PA的路程用a 表示，PB的路程用b 表示，則AB的路程用c表示。從節(jié)約算法的示意圖可以得出：第一條路線方案是派兩輛車分別為配送點A、B地送貨，總路程為2（a+b）；第二條路線方案僅用一輛車輛完成A、B兩地的貨物的配送，總路程為：a+b+c。忽略其他因素的影響，兩種路線方案的路程差值為2（a+b）- （a+b+c）。根據(jù)三角形原理，第二條路線方案比第一條路線方案節(jié)約的路程數(shù)為a+b-c。可得節(jié)約量為：CAB=CPA+CPB-CAB。即三角形定律：兩邊之長大于第三邊。4.1.2 節(jié)約里程法的基本步驟已知給出的條件為：將所有配送點設(shè)為：=0,1,2n，0點表示為配送中心；所有配送點的配送量設(shè)為：Ki=i=1,2,3；每個配送點之間的距離設(shè)為：dij=i,j=0,1,2第一步：初始解求解。計算各配送點到配送中心0的最短距離，以及各點間的距離dij。將各配送點與配送中心相連，則配送路線是只有一個配送點。第二步：計算節(jié)約里程。計算全部兩點間連接后的路程節(jié)約值是s（i,j），節(jié)約里程公式為ij。第三步：依降序方式進(jìn)行排序，形成節(jié)約里程排序表。第四步：合并回路，得出最優(yōu)配送路線方案。根據(jù)節(jié)約里程排序表的數(shù)值大小，從大到小進(jìn)行連接形成回路。并且滿足車輛最大載重量Q和最大行駛距離D等約束條件，否則