節(jié) 運輸系統(tǒng)及運輸優(yōu)化PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1節(jié)節(jié) 運輸系統(tǒng)及運輸優(yōu)化運輸系統(tǒng)及運輸優(yōu)化2第1頁/共48頁3物流網(wǎng)絡(luò)的物流網(wǎng)絡(luò)的“運輸連接點運輸連接點”“”“運輸路徑運輸路徑”“”“運輸手段運輸手段”車站物流中心港口機場貨場運輸連接點車站物流中心港口機場貨場運輸連接點運輸手段運輸路徑汽車 飛機船舶 列車 管道公路 水路 管網(wǎng)航空線路 鐵路運 輸圖圖6.1 6.1 運輸網(wǎng)絡(luò)示意圖運輸網(wǎng)絡(luò)示意圖第2頁/共48頁4第3頁/共48頁5第4頁/共48頁6第5頁/共48頁7p托運人決策的影響因素 運輸成本 庫存成本 作業(yè)成本 服務(wù)水平成本第6頁/共48頁8第7頁/共48頁9第8頁/共48頁10第9頁/共48頁11 水路運輸按航行區(qū)域，大體上可

2、以劃分為海洋運輸和內(nèi)河運輸兩種類型。水上服務(wù)僅限于一定范圍。國內(nèi)水運服務(wù)受限于內(nèi)陸水運系統(tǒng)，要求托運人靠近水路或使用其他運輸方式接應(yīng)水運。 與其他運輸方式相比，水運造成的貨物滅失和損壞成本較低，因為貨主對低價值散裝貨的破損不太關(guān)心，延遲帶來的損失也不嚴重（買方經(jīng)常囤積大量庫存） 水路運輸?shù)闹匾攸c是利用天然水道，進行大噸位、長距離的運輸，由于運量大、成本低，非常適合于運輸大宗貨。與其他運輸方式相比，水運對貨物的載運和裝卸要求不高，因而占地較少。 水路運輸?shù)娜秉c也顯而易見。一是速度慢，船舶平均航速較低，不能快速將貨物運達目的地；二是水路運輸受自然條件影響大，特別是受氣候條件影響較大，比如斷流、臺

3、風(fēng)影響等，因而呈現(xiàn)較大的波動性。 第10頁/共48頁12 管道是很獨特的運輸方式，它所能運送的貨物種類很有限，4種主要通過管道運輸?shù)呢浳锸牵菏图俺善酚?、天然氣、煤、化學(xué)制品。 管道運輸?shù)囊粋€主要優(yōu)勢是費用低。大直徑、全負荷管道運輸效率很高。管道提供的是地下的、全封閉的服務(wù)，因此，貨損、貨差率低。另外，因為管道運輸速度很慢，還可以將管道作為倉庫。也就是說，如果產(chǎn)品不是急用，緩慢的管理運輸可以看作是免費倉庫存儲。 管道的另一個服務(wù)優(yōu)勢是它的可靠性。管道運輸基本上不受天氣影響，很少有機械故障。雖然運輸時間長，但能準確估計交貨時間，減少了安全庫存的需要。 管道運輸也有相對劣勢。首先，管道線路是相對固

4、定的，因此有地域靈活性或可達性的限制。其次，管道運輸?shù)漠a(chǎn)品有局限性，并且只能提供單向服務(wù)。第11頁/共48頁13表6.2 各種運輸方式的成本和運作績效的相對排名運輸方式運作特點成本1=最高平均運送時間1=最快運作時間的變化率安全性1=最高絕對值1=最低百分比1=最低鐵路運輸33435公路運輸22324航空運輸11153水上運輸55542管道運輸44211每噸-公里成本 門到門的速度 絕對變化除以平均運送時間的比率第12頁/共48頁14第13頁/共48頁15第14頁/共48頁16第15頁/共48頁17買賣雙方協(xié)定國際貿(mào)易術(shù)語解釋通則運輸運輸主要承運人國內(nèi)承運人貨物運輸保險中介人港口海關(guān)國外承運人

5、準備訂貨準備訂貨生產(chǎn)挑選物品包裝辦理單證辦理單證出口許可證銷售單據(jù)財務(wù)結(jié)算單據(jù)海關(guān)單證運輸單據(jù)顧客顧客圖6-2 國際運輸程序第16頁/共48頁18第17頁/共48頁19第18頁/共48頁20第19頁/共48頁21第20頁/共48頁22 運輸成本、速度和一致性是決策者心目中最重要的運輸服務(wù)要素，因此，這三項是運輸服務(wù)選擇的基礎(chǔ)。 運輸方式的選擇即是戰(zhàn)術(shù)性決策又是操作性決策。與某個承運商簽訂合同的決策屬于戰(zhàn)術(shù)性決策，而具體運輸方式的選擇則是操作性決策。對于兩種決策來說，托運人都必須權(quán)衡運輸成本和庫存成本。一種運費最低的運輸方式，并不一定使總運輸成本最低。運輸?shù)乃俣群涂煽啃詴绊懲羞\人和買方的庫存水

6、平（訂貨庫存和安全庫存）以及他們之間的在途庫存水平。運輸對庫存的影響有以下幾點： （1）較慢的運輸模式會引起較大的中轉(zhuǎn)或運輸庫存； （2）較大運量的運輸方式會出現(xiàn)訂單批量超過需求量的情況，從而增加庫存； （3）不可靠的運輸模式會引起安全庫存的提高。 在選擇運輸方式時，就需要考慮庫存持有成本可能升高，而抵消運輸服務(wù)成本降低的情況。因此，選擇運輸方式時的最合理方案應(yīng)該是，既能滿足顧客需求，又使總成本最低的服務(wù)。第21頁/共48頁23例例6.16.1 某箱包公司生產(chǎn)系列箱包產(chǎn)品，其分撥計劃是將生產(chǎn)的成品先存放在工廠，然后由工廠運往公司自有的基層倉庫。目前，公司使用鐵路運輸將工廠的成品運往倉庫。鐵路運

7、輸?shù)钠骄鶗r間為T=21天，每個存儲點平均儲存100000件箱包，箱包的平均價值C=30元，庫存成本I=30%每年。 公司希望選擇使總成本最小的運輸方式。據(jù)估計，運輸時間從目前的21天每減少一天，平均庫存水平可以減少1%。每年倉庫賣出D=700000件箱包。公司可以利用以下運輸服務(wù)： 其中采購成本和運輸時間的變化忽略不計。運輸服務(wù)方式運輸費率(元/單位)門到門運送時間T（天）每年運輸批次鐵路運輸0.12110卡車運輸0.2520航空運輸1.4240第22頁/共48頁24解答：解答：在選擇運輸方式時要考慮總成本，包括運輸成本，不同運輸方式的運輸成本不同，各種運輸方式下的運輸成本為年運輸量與運輸費率

8、的乘積。在途貨物的庫存成本，不同運輸方式將影響貨物的在途時間，在途庫存的持有成本不同。在途庫存成本為ICDT/365分撥渠道兩端的庫存成本。分撥渠道兩端的平均庫存大約是Q/2，其中Q是運輸批量。每單位貨物的庫存成本為IC，但產(chǎn)品價值C在分撥渠道的不同地點是不同的。在工廠，C是產(chǎn)品的出廠價值，在倉庫，C是產(chǎn)品的出廠價值加上運輸費率。計算各種運輸方式下的總成本:第23頁/共48頁25成本類型鐵路運輸卡車運輸航空運輸運輸成本0.1700000=700000.2700000=1400001.4700000=980000在途庫存0.33070000021/365=3624660.3307000005/3

9、65=863010.3307000002/365=34521工廠庫存0.33070000/2=6300000.33035000/20.84=2646000.33017500/20.81=127575倉庫庫存0.330.170000/2=3160500.330.235000/20.84=1331820.330.417500/20.81=64638合計13785166240831206734 由上表可以看出，雖然采用鐵路運輸時的運輸費率最低，采用航空運輸時的庫存成本最低，但卡車運輸?shù)目偝杀咀畹?。如果使用卡車運輸，運輸時間減少到5天，兩個端點的庫存水平比使用鐵路運輸減少50%。第24頁/共48頁26

10、1起、止點不同的單一路徑規(guī)劃起、止點不同的單一路徑規(guī)劃 這類路徑規(guī)劃問題稱為最短路問題。最短路徑問題是線路優(yōu)化模型理論中最為基礎(chǔ)的問題之一。 問題描述：假設(shè)有一n個節(jié)點和m條弧的連通圖G（Vn,Em),并且圖中的每條?。╥,j)都有一個長度cij(或者費用cij)，則最短路徑問題為：在連通圖中找到一條從節(jié)點1到節(jié)點n距離最短（或費用最低）的路徑。 求解此類最短路徑問題，主要有以下幾種算法：（1）Dijkstra算法；（2）逐次逼近法；（3）Floyd算法。下面通過一個實例對該類問題進行說明。第25頁/共48頁27例例6.26.2 某運輸公司簽訂了一項運輸合同，要把A市的一批貨物運送到B市，該公

11、司根據(jù)這兩個城市之間可選擇的行車路線的地圖繪制了如圖所示的公路網(wǎng)絡(luò)。圖中，圓圈也稱節(jié)點，代表起點、目的地和與行車路線相交的其他城市。鏈代表兩個結(jié)點之間的公路，每一條公路都標(biāo)明運輸里程。2165434283274111A市市B市市圖6-3 A、B兩地之間運輸路線示意圖 可以看出，從A市出發(fā)到達B市，可以有很多條路線可以選擇。但是如何選擇運輸路線，才能使總路程的長度最短？這就是運輸規(guī)劃中的最短路問題。第26頁/共48頁28解答：最短路的計算方法（1）找出第n個距起點最近的節(jié)點。對n=1,2,，重復(fù)此過程，直到所找出的最近節(jié)點是終點。（2）在前面的迭代過程中找出（n-1）個距起點最近的節(jié)點，及其距起

12、點最短的中徑和距離，這些節(jié)點和起點統(tǒng)稱為已解的節(jié)點，其余的稱為未解節(jié)點。（3）每個已解的節(jié)點和一個或多外未解的節(jié)點相連接，就可以得出一個候選點連接距離最短的未解點。如果有多個距離相等的最短連接，則有多個候選點。（4）將每個已解節(jié)點與其候選點之間的距離累加到該已解節(jié)點與起點之間最短路徑的距離上，所得出的總距離最短的候選點就是第n個最近的節(jié)點，其最短路徑就是得出該距離的路徑（若多個候選點都得出相等的最短距離，則都是已解節(jié)點）。第27頁/共48頁29步驟直接連接到未解節(jié)點的已解節(jié)點與其直接連接的未解結(jié)點相關(guān)總成本第n個最近解點最小成本最新連接11123411241-22122345114+7=114

13、+2=6562-5312553446114+7=116+3=96+8=14495-4414453366119+1=109+4=136+8=143104-3534566610+2=129+4=136+8=146123-6表6.3 最短路徑法的計算步驟表通過上表的計算可知，最短路徑為1-2-5-4-3-6，最短距離為12。最短路徑法適合利用計算機進行求解，把運輸網(wǎng)絡(luò)中的鏈和節(jié)點的資料都存入數(shù)據(jù)庫中，選好起點和終點后，計算機可以很快就算出最短路徑。第28頁/共48頁302多個起、止點的路徑規(guī)劃多個起、止點的路徑規(guī)劃 當(dāng)有多個貨源和多個目的地時，就需要指定目的地的供貨地，同時要找到供貨地、目的地之間的

14、最佳路徑。例例6.3 某公司下屬三個倉庫，供應(yīng)四個客戶的需要，三個倉庫的供應(yīng)量和四個客戶的需求量，以及由各倉庫到各客戶的運輸單價如下表所示。求運輸費用最少的運輸方案。 銷地客戶1客戶2客戶3客戶4供應(yīng)量運價產(chǎn)地倉庫A311310700倉庫B1928400倉庫C74105900需求量3006005006002000第29頁/共48頁31表上做業(yè)法，該方法適合于對相對簡單的問題進行求解，求解過程方便直觀，而且由于計算量不大，可以用手工直接完成。利用表上作業(yè)法有兩個基本步驟：（1）確定初始調(diào)運方案 最小元素法是按運價表依次挑選運費小的供-需點組合，盡量優(yōu)先安排運費最低組合的方法。 311310192

15、8734105 銷地客戶1客戶2客戶3客戶4供應(yīng)量運價產(chǎn)地倉庫A400300700倉庫B300100400倉庫C600300900需求量300600500600表6.4 初始調(diào)運方案第30頁/共48頁32（2）初始方案的檢驗最優(yōu)方案的數(shù)字特征檢驗數(shù)：閉回路：閉回路： 從理論上講，對于表上作業(yè)法的初始方案來說，從調(diào)運方案表上的一個空格出發(fā)，存在一條且僅存在一條以該空格（用xij表示）為起點，以其他填有數(shù)字的點為其他頂點的閉合回路，簡稱閉回路。這個閉回路有以下性質(zhì)：每個頂點都是轉(zhuǎn)角點；閉合回路是一條封閉折線，每一條邊都是水平或垂直的；每一行（列）若有閉合回路的頂點，則必有兩個。 只有從空格出發(fā)，其

16、余各轉(zhuǎn)角點所對應(yīng)的方格內(nèi)均填寫數(shù)字時，所構(gòu)成的閉合回路才是我們所說的閉回路；另外，過任一空格的閉合回路不僅是存在的，而且是唯一的。第31頁/共48頁33 銷地客戶1客戶2客戶3客戶4供應(yīng)量產(chǎn)地倉庫A400300700倉庫B300100400倉庫C600300900需求量300600500600 表6.5給出了單元格（1，1）和（3，1）所形成的閉回路：（1，1）（1,3）(2，3)（2，1）（1，1）（3，1）（2，1）（2，3）（1，3）（1，4）（3，4）（3，1）。其他空格的閉回路與此同理。 在調(diào)運方案內(nèi)的每個空格所形成的閉回路上，作單位物資的運量調(diào)整，總可以計算出相應(yīng)的運費是增加還是減

17、少。我們把所計算出來的每條閉回路上調(diào)整單位運量而使運輸費用發(fā)生變化的增減值，稱其為檢驗數(shù)。如果檢驗數(shù)小于0，表示在該空格的閉回路上調(diào)整運量會使運費減少；相反，如果檢驗數(shù)大于0，則會使運費增加。表6.5 初始調(diào)運方案第32頁/共48頁34用閉回路法求檢驗數(shù)時，需給每一空格找一條閉回路。當(dāng)產(chǎn)銷點很多時，這種計算很繁，可以用較為簡便的方法“位勢法”求解。設(shè)u1,u2,um；v1,v2,vn，是對應(yīng)運輸問題的m+n個約束條件的對偶變量。在初始調(diào)運方案中x13,x14,x21,x23,x32,x34是基變量，這時對應(yīng)的檢驗數(shù)是：基變量 檢驗數(shù)x21 c21-( u2+v1)=0 設(shè)v1=0，并且c21=

18、1 所以 u2=1x23 c23-(u2+v3)=0 2-( u2+v3)=0 x13 c13-(u1+v3)=0 3-( u1+v3)=0 x14 c14-(u1+v4)=0 10-( u1+v4)=0 x34 c34-(u3+v4)=0 5-( u3+v4)=0 x22 c22-(u2+v2)=0 4-( u2+v2)=0第33頁/共48頁35通過這些方程可以求得u1=2 u2=1 u3= -3 v1=0 v2=7 v3=1 v4=8在初始解調(diào)運方案中增加一行一列，在列中填入ui,在行中填入vi。接下來，按ij=cij-(ui+vj)計算所有空格的檢驗數(shù)。完成后的表格見表6.6。31131

19、01928734105 銷地客戶1客戶2客戶3客戶4ui運價產(chǎn)地倉庫A12002倉庫B010-11倉庫C100120-3vi0718表6.6 檢驗數(shù)表格第34頁/共48頁36（3）方案調(diào)整 判定一個初始調(diào)運方案不是最優(yōu)調(diào)運方案的標(biāo)準，是在檢驗數(shù)表格中出現(xiàn)負值的檢驗數(shù)。如果檢驗數(shù)的負值不止個時，一般選擇負檢驗數(shù)絕對值最大的空格作為具體調(diào)整對象。 從表6.6可以發(fā)現(xiàn)，單元格x24的檢驗數(shù)是負數(shù)，因此對其進行調(diào)整，具體過程如表6.7所示。x13x14x13400+100=500 x14300-100=200 x23100-100=0 x240+100=100表表6.7 調(diào)動方案調(diào)整表調(diào)動方案調(diào)整表

20、從單元格x24開始，沿閉回路在各奇數(shù)次轉(zhuǎn)角點中挑選運量的最小數(shù)值作為調(diào)整量。在此將x23單元格的100作為調(diào)整量，將亮個數(shù)填入單元格x24內(nèi)，同時調(diào)整該閉回路中其他轉(zhuǎn)角點上的運量，使各行、列保持原來的供需平衡，這樣注得到一個新的調(diào)運方案，如表6.7所示。第35頁/共48頁373113101928734105 銷地客戶1客戶2客戶3客戶4供應(yīng)量 運價產(chǎn)地倉庫A500200700倉庫B300100400倉庫C600300900需求量300600500600表6.7 調(diào)整后的方案按新方案計算調(diào)運物資的運輸費用為：3500+10200+8100+4600+5300=8500元新方案是否最優(yōu)方案，還需再

21、進行檢驗。經(jīng)計算，該新方案的所有檢驗數(shù)都是非負數(shù)，說明該方案已經(jīng)是最優(yōu)方案了。第36頁/共48頁383起點和終點相同的路徑規(guī)劃起點和終點相同的路徑規(guī)劃 物流管理人員經(jīng)常會遇到起點和終點相同的路徑規(guī)劃問題。例如，從某倉庫送貨到零售店然后返回的路線；從零售店到客戶地點配送的路線規(guī)劃。起點和終點重合的路徑問題一般被稱為“流動推銷員”問題（TSP, Traveling Salesman Problem），是運籌學(xué)、圖論和組合優(yōu)化中的典型問題。 TSP問題一般描述如下：一個旅行者從出發(fā)地出發(fā)，經(jīng)過所有要到達的城市后，返回到出發(fā)地，要求合理安排其旅行路線，使得總旅行距離（或旅行費用、旅行時間等）最短。人們

22、已經(jīng)提出不少方法來解決這類問題。如果某個問題中包含很多個點，要找到最優(yōu)路徑是不切實際的，因為許多現(xiàn)實問題的規(guī)模太大。啟發(fā)式算法是求解這類問題的好辦法。第37頁/共48頁39 車輛路線安排問題（車輛路線安排問題（VRP, Vehicle Routing Problem）是指對物流配送的車輛進行優(yōu)化調(diào)度。該問題一般可以描述如下：對一系列裝貨點或（和）卸貨點，組織適當(dāng)合理的行車路線，使車輛有序地通過他們，在滿足一定的約束條件下（如貨物需求量、發(fā)送量、交發(fā)貨時間、車輛容量、數(shù)目限制、車輛行駛里程、時間限制等）下，達到一定的目標(biāo)（如最短路程、最小費用、最短時間、最少車輛等）。該問題涉及了多輛交通工具的服

23、務(wù)對象的選擇和路徑（服務(wù)順序）確定兩方面的問題。 VRP問題是組合優(yōu)化領(lǐng)域著名的NP難題之一，求解方法一般相當(dāng)復(fù)雜，通常的做法是應(yīng)用相關(guān)技術(shù)問題分解或者轉(zhuǎn)化為一個或多個已經(jīng)研究過的基本問題（如旅行商問題、指派問題、最短路問題等），再使用相對比較成熟的基本理論和方法進行求解。第38頁/共48頁40運用VRP模型對實際問題進行研究時，一般需要考慮以下幾個方面的問題：u（1）倉庫。倉庫的級數(shù)，每級倉庫的數(shù)量、地點和規(guī)模。u（2）車輛。車輛的型號和數(shù)量，每種車輛的容積和運作費用，出發(fā)時間和返回時間，司機休息時間，最大的里程和時間限制。u（3）時間窗口。由于各處的工作時間不同，每個站點每天只允許在特定的

24、時間內(nèi)取貨和/或送貨。u（4）顧客。顧客需求，裝載、卸載，所處的地理位置，分離需求，優(yōu)先等級。u（5）道路信息。車流密度，道路交通費用，距離或時間屬性。u（6）貨物信息。貨物的種類多少，兼容性，貨物的保鮮。u（7）運輸規(guī)章。工人每天的工作時間，車輛的周期維護。第39頁/共48頁41u（1）安排車輛負責(zé)相互距離最接近的站點的貨物運輸。u（2）安排車輛各日途經(jīng)站點時，應(yīng)注意使站點群更加緊湊。如果一周內(nèi)各日服務(wù)的站點不同，就應(yīng)該對一周內(nèi)每天的路線和時刻表問題分別進行站點群劃分。各日站點群的劃分應(yīng)避免重疊。u（3）從距倉庫最遠的站點開始設(shè)計路線u（4）卡車的行車路線應(yīng)呈水滴狀。u（5）盡可能使用最大的

25、車輛進行運送，這樣設(shè)計出的路線是最有效的。u（6）取貨、送貨應(yīng)該混合安排，不應(yīng)該在完成全部送貨任務(wù)之后再取貨。u（7）對過于遙遠而無法歸入群落的站點，可以采用其它配送方式。u（8）避免時間窗口過短。簡化的原則：簡化的原則：第40頁/共48頁421掃描法掃描法路線設(shè)計中的掃描法很簡單，即使問題規(guī)模很大，也可以通過手工計算得出結(jié)果。掃描法可闡述如下：（1 1）在地圖或方格圖中確定所有站點（含倉庫）的位置。）在地圖或方格圖中確定所有站點（含倉庫）的位置。（2 2）自倉庫始沿任一方向向外劃一條直線。沿順時針或逆時針方向旋轉(zhuǎn)該直線）自倉庫始沿任一方向向外劃一條直線。沿順時針或逆時針方向旋轉(zhuǎn)該直線直到與某

26、站點相交?？紤]：如果在某線路上增加該站點，是否會超過車輛的載貨直到與某站點相交?？紤]：如果在某線路上增加該站點，是否會超過車輛的載貨能力？如果沒有，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直線，直到與下一個站點相交。再次計算累計貨運量能力？如果沒有，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直線，直到與下一個站點相交。再次計算累計貨運量是否超過車輛的運載能力（先使用最大的車輛）。如果超過，就剔除最后的那個是否超過車輛的運載能力（先使用最大的車輛）。如果超過，就剔除最后的那個站點，并確定路線。隨后，從不包含在上一條路線中的站點開始，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直線站點，并確定路線。隨后，從不包含在上一條路線中的站點開始，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直線以尋找新路線。繼續(xù)該過程直到所有的站點都被安排到

27、路線中。以尋找新路線。繼續(xù)該過程直到所有的站點都被安排到路線中。（3 3）排定各路線上每個站點的順序使行車距離最短。排序時可以使用）排定各路線上每個站點的順序使行車距離最短。排序時可以使用“水滴水滴”法或求解法或求解“流動推銷員流動推銷員”問題的任何算法。問題的任何算法。第41頁/共48頁43例6.4 某公司用廂式貨車從貨主處取貨，圖6-4 (a)是一天的取貨量，單位是件。廂式貨車的載貨量是10000件。完成所有取貨任務(wù)需一天時間。公司需要多少條運輸路線（即多少部車），每條路線上應(yīng)該經(jīng)過哪些站點，每條路線上的站點怎樣排序。 首先，向北畫一條直線，進行逆時針方向“掃描”。這些都是隨機決定的。逆時針旋轉(zhuǎn)該直線，直到裝載的貨物能裝上一輛載重10000件的卡車，同時又不超載。一旦所有的站點都分派有車輛，就可以利用“水滴”法安排經(jīng)過各站點的順序，圖6-4(b)是所列出的最終的路線設(shè)計。200020002000200020002000200020001000100020002000300030001000100040004000200020003000300030003000200020002000