電器一級倉庫向二級倉庫配送路線優(yōu)化的研究

...wd......wd...國美電器一級倉庫向二級倉庫配送路線優(yōu)化的研究目錄引言1第1章物流配送概述21.1物流配送的概念21.2物流配送的功能21.3配送路線優(yōu)化的意義3第2章物流配送模型及方法描述32.1多回路運輸—VRP模型32.2節(jié)約里程算法42.2.1節(jié)約里程算法的基本原理42.2.2節(jié)約里程算法主要步驟5第3章新疆國美電器配送運作現(xiàn)狀分析53.1公司簡介53.2公司配送現(xiàn)狀53.3公司配送存在的問題分析63.3.1運輸成本較高63.3.2二級倉庫庫存積壓嚴重63.3.3配送模式不合理,浪費嚴重7第4章新疆國美電器配送路線優(yōu)化研究74.1建設VRP模型74.2基于節(jié)約里程算法進展配送路線優(yōu)化74.3配送路線優(yōu)化后的結(jié)果134.4優(yōu)化前與優(yōu)化后對比分析134.5結(jié)論15摘要高效率合理的配送是物流系統(tǒng)順利運行的保證，配送線路安排的合理與否對配送速度、成本、效益影響很大。正確合理地安排車輛的配送線路，實現(xiàn)合理的線路運輸，可以有效地節(jié)約運輸時間，增加車輛利用率，從而降低運輸成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益與客戶服務水平，使企業(yè)到達科學化的物流管理,這也是企業(yè)提高自身競爭力的有效途徑之一。物流配送路徑優(yōu)化問題具有很高的計算復雜性，屬于無確定解多項式難題，高效的準確算法存在的可能性不大，但可根據(jù)啟發(fā)算法求得近似最優(yōu)解。本文首先對物流配送進展概述，然后以新疆國美電器一級倉庫向二級倉庫配送方案為例，對新疆國美電器的配送現(xiàn)狀進展分析，并運用節(jié)約里程算法對新疆國美電器的配送線路進展優(yōu)化，提出最優(yōu)配送方案。[關(guān)鍵詞]新疆國美電器配送節(jié)約里程算法路線優(yōu)化引言隨著社會主義市場經(jīng)濟的不斷開展，作為“第三利潤源泉〞的物流對經(jīng)濟活動的影響日益明顯，引起了人們越來越多的重視，成為當前“最重要的競爭領(lǐng)域〞。配送是現(xiàn)代物流的一個重要環(huán)節(jié)，隨著物流的全球化、信息化及一體化,配送在整個物流系統(tǒng)中的作用變得越來越重要。配送是連接生產(chǎn)與消費之間的一種中介服務。它是指按客戶(包括零售商店、用戶等)的訂貨要求(包括貨物種類、數(shù)量和時間等方面的要求)，在物流中心(包括配送中心、倉庫、車站、港口等)進展分貨、配貨工作，并將配好的貨物及時送交收貨人的物流活動。配送合理化與否是配送決策系統(tǒng)的重要內(nèi)容，配送線路的合理與否又是配送合理化的關(guān)鍵。選擇合理的配送路線，對企業(yè)和社會都具有很重要的意義。對企業(yè)來說，首先優(yōu)化配送路線，可以減少配送時間和配送里程，提高配送效率，增加車輛利用率，降低配送成本；其次可以加快物流速度，能準時、快速地把貨物送到客戶的手中，提高客戶滿意度；再次使配送作業(yè)安排合理化，提高企業(yè)作業(yè)效率，有利于企業(yè)提高競爭力與效益。對社會來說，它可以節(jié)省運輸車輛，減少車輛空載率，降低了社會物流成本，對其他企業(yè)尤其是生產(chǎn)企業(yè)具有重要意義。與此同時，還能緩解交通緊張狀況，減少噪聲、尾氣排放等運輸污染，對民生和環(huán)境也有不容無視的作用。配送線路優(yōu)化是指對一系列的發(fā)貨點和收貨點，組織適當?shù)男熊嚶肪€使車輛有序的通過它們，在滿足一定的約束條件下〔貨物需求量與發(fā)送量，車輛容量限制，行駛里程限制〕，力爭實現(xiàn)一定的目標〔行駛里程最短，使用車輛盡可能少〕。但配送作業(yè)情況復雜多變，不僅存在配送點多、貨物種類多、道路網(wǎng)復雜、路況多變等情況，而且運輸服務地區(qū)內(nèi)需求網(wǎng)點分布也不均勻，使得線路優(yōu)化問題是一個無確定解多項式難題，需要啟發(fā)算法去求得近似最優(yōu)解。本文將以新疆國美電器當前的配送線路的優(yōu)化問題作為研究對象，對各縣市需求量及運距進展分析計算，建設VRP數(shù)學模型，運用節(jié)約里程算法對建設的模型進展求解，對國美電器的配送路線進展優(yōu)化。最后對優(yōu)化的結(jié)果進展分析，從而為該公司提供較合理的配送方案，以期減少配送里程，降低物流運輸成本，提高該公司物流運作效率，客戶服務質(zhì)量和整體競爭力。第1章物流配送概述1.1物流配送的概念配送〔distribution〕起源于“送貨上門〞。20世紀60年代初期，生產(chǎn)企業(yè)或中轉(zhuǎn)倉庫根據(jù)客戶的需求，將貨物準確的運送到客戶手中，形成了配送的雛形——“普通送貨〞。隨著客戶對產(chǎn)品多樣化和差異化的要求，為了滿足客戶的需求，原始的普通送貨開場轉(zhuǎn)向分揀、配貨、送貨一體化。因此產(chǎn)生了配送。按照國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)視局發(fā)布的中華人民共和國國家標準“物流術(shù)語〞〔GB/T18354—2001〕，配送是指在經(jīng)濟合理區(qū)域范圍內(nèi)根據(jù)用戶要求，對物品進展揀選、加工、包裝、分割、組配等作業(yè)，并按時送達指定地點的物流活動。1.2物流配送的功能配送作為一種新型的物流手段，伴隨著生產(chǎn)的不斷開展而日趨成熟。開展配送，無論對于物流系統(tǒng)的完善，企業(yè)的開展，還是整個經(jīng)濟社會效益的提高，都具有重要的作用?！?〕配送完善和優(yōu)化了物流系統(tǒng)。第二次世界大戰(zhàn)后，高水平的干線運輸呼喚支線運輸和小搬運配套，但支線運輸和小搬運在適應性、靈活性、服務性上的欠缺，致使運力不合理、運輸成本過高。配送的出現(xiàn)使干線運輸、支線運輸及小搬運統(tǒng)一，輸送過程得以優(yōu)化和完善?！?〕配送提高了末端物流的效益。配送通過大批量進貨，集中發(fā)貨，以及將多個小批量集中一起大批量發(fā)貨，都能有效的節(jié)省運力，實現(xiàn)經(jīng)濟運輸，降低成本，使末端的物流經(jīng)濟效益得到提高?！?〕配送通過集中庫存使企業(yè)實現(xiàn)低庫存或零庫存。采取準時制配送方式之后，生產(chǎn)企業(yè)完全可以依靠配送中心的準時配送而不需保持自己的庫存或保持少量安全庫存而不必留有經(jīng)常庫存?！?〕配送簡化事物，方便客服。采用配送的方式，客戶只需向一處訂購，或一個進貨單位聯(lián)系就可以訂購到以往需要去許多地方才能頂?shù)降呢浳?，因此大大的減輕了客戶的工作量和負擔，也節(jié)省了事務的開支?！?〕配送可以降低整個社會物資的庫存水平。開展配送，實行集中庫存，整個社會物資的庫存總量必然低于各企業(yè)分散的庫存總量。同時，配送有利于靈活高度，有利于發(fā)揮物資的作用。此外，集中庫存可以發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢，降低庫存成本。1.3配送路線優(yōu)化的意義配送合理化與否是配送決策系統(tǒng)的重要內(nèi)容，配送線路的合理與否又是配送合理化的關(guān)鍵。選擇合理的配送路線，對企業(yè)和社會都具有很重要的意義。對企業(yè)來說，(1)優(yōu)化配送路線，可以減少配送時間和配送里程，提高配送效率，增加車輛利用率，降低配送成本。(2)可以加快物流速度，能準時、快速地把貨物送到客戶的手中，提高客戶滿意度。(3)使配送作業(yè)安排合理化，提高企業(yè)作業(yè)效率，有利于企業(yè)提高競爭力與效益。對社會來說，它可以節(jié)省運輸車輛，減少車輛空載率，降低了社會物流成本，對其他企業(yè)尤其是生產(chǎn)企業(yè)具有重要意義。與此同時，還能緩解交通緊張狀況，減少噪聲、尾氣排放等運輸污染，對民生和環(huán)境也有不容無視的作用。第2章物流配送模型及方法描述2.1多回路運輸—VRP模型多回路運輸問題是現(xiàn)實中很普遍的一種調(diào)配問題，特別對于有大量服務對象的實體，例如擁有一個上千客戶的企業(yè)。此類調(diào)配的核心問題是若何對車輛進展調(diào)度。因此，VRP〔VehicleRoutingProblem〕模型也應運而生，成了解決多回路問題的一個相當成功的模型。該問題研究目標是：對一系列顧客需求點設計適當?shù)穆肪€，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、車輛容量限制，行駛里程限制等〕，到達一定的優(yōu)化目標〔如里程最短，費用最小，時間盡量少等〕。它涉及了多輛交通工具的服務對象的選擇和路徑確定兩方面問題。一個典型的VRP模型可以如下表述：〔1〕基本條件現(xiàn)有m輛一樣的車輛停在一個共同的源點，它需給n個客戶提供貨物，顧客為?！?〕模型目標確定所需的車輛數(shù)N，并指派這些車輛到一個回路中，同時包括回路內(nèi)的路徑安排和調(diào)度，使總費用最小?！?〕限制條件：N不大于m；每一個訂單都要完成；每輛車完成任務后都要回到源點；車輛的容量限制不能超過；特殊問題還需考慮時間限制；運輸規(guī)章限制。2.2節(jié)約里程算法節(jié)約里程算法〔SavingAlgorithm〕是用來解決運輸車輛數(shù)目不確定的VRP問題，它是目前用來解決VRP模型最有名的啟發(fā)式算法。2.2.1節(jié)約里程算法的基本原理節(jié)約里程算法的核心思想是將運輸問題中存在的兩個回路〔0，…，i，0〕和〔0，j，…，0〕合并成一個回路〔0，…，i，j，…，0〕。在上面的合并操作中，整個運輸問題的總運輸距離會發(fā)生變化，如果變化后總運輸距離下降，則稱節(jié)約了運輸距離。相應的變化值，叫做節(jié)約距離，如式〔1〕所示?！?〕調(diào)整過程如圖2所示。jjjji0i00ii調(diào)整前調(diào)整后圖2-1節(jié)約算法的圖像描述2.2.2節(jié)約里程算法主要步驟條件:需求點集={1,2,…,n},各點需求量,各點間最短距離。第一步,形成一個初始解。確定各車輛配送點集令,=1,2,…,n(先采取單點配送)。第二步,進展節(jié)約度的計算。計算所有點對的節(jié)約度，然后對計算結(jié)果進展升序排列。第三步，進展回路的合并。從升序排列的節(jié)約度序列中的最上面的值開場，直到節(jié)約里程的隊列空為止,重復以下步驟:按照節(jié)約里程隊列從大到小的順序,分析客戶i和j之間合并的可能性(是否滿足裝載限制條件、不在同一路徑內(nèi)以及合并次數(shù)不超過2),將i,j連接起來,即可令。如果不是這樣,則從節(jié)約里程隊列中去除當前的節(jié)約里程，分析下一個客戶對。第3章新疆國美電器配送運作現(xiàn)狀分析3.1公司簡介新疆國美電器成立于2004年9月25日。目前，新疆國美電器在全疆擁有大型家電直營賣場22家，在烏魯木齊市區(qū)設立10家門店；在庫爾勒、阿克蘇、哈密、昌吉、石河子、奎屯、克拉瑪依、伊犁、喀什9個地州城市均設立了分公司，擁有專業(yè)的電器直營賣場12家，公司現(xiàn)擁有員工1200余名，年銷售額突破10億元。3.2公司配送現(xiàn)狀新疆國美電器配送現(xiàn)狀是由設在烏魯木齊的一級倉庫，分別向9個二級倉庫按周期〔一般為三天〕配送貨物如圖一所示。各分公司按周期上報需求量,由烏魯木齊總倉統(tǒng)一進展配送。新疆國美電器總倉配送時租賃的是17.5米半掛上下平板車。該車可以裝電冰箱一類的大家電27臺，洗衣機一類的中型家電56臺。在配送時，電冰箱一類的的大家電和洗衣機一類的中型家電是分開配送的，都是整車配送，不會因分公司的需求量出現(xiàn)半車配送的情況。從成本考慮，一車能裝電冰箱一類大家電的數(shù)量有限，本文主要對洗衣機一類中型家電的配送路線進展優(yōu)化。目前國美電器洗衣機一類中型家電原配送路線如圖一所示(p烏魯木齊):圖一各分公司某一周期洗衣機一類中型家電需求量如圖二所示：分公司1克拉瑪依2石河子3昌吉4奎屯5伊寧6阿克蘇7喀什8庫爾勒9哈密需求量152518241620121710數(shù)據(jù)來源：新疆國美電器內(nèi)部資料3.3公司配送存在的問題分析3.3.1運輸成本較高國美電器烏魯木齊總倉在向9個分公司配送貨物時都是一個地點發(fā)一輛整車進展配送,因為配送線路沒有經(jīng)過優(yōu)化,配送時路線經(jīng)常出現(xiàn)重復現(xiàn)象,造成運輸資源浪費,致使運輸成本較高。3.3.2二級倉庫庫存積壓嚴重國美電器總倉在配送過程中沒有根據(jù)各分公司的具體需求進展配貨,在分公司提出貨物需求時,為了滿配載量運輸都是整車配送,這就造成了各分公司庫存積壓嚴重。3.3.3配送模式不合理,浪費嚴重國美電器總倉向分公司配送時,只是進展單純的點對點的配送,在這種配送模式下,就會導致運距過長,消耗的作業(yè)時間偏多,浪費較多人力和物力資源,從而影響公司的盈利。第4章新疆國美電器配送路線優(yōu)化研究4.1建設VRP模型多回路運輸問題是現(xiàn)實生活中十分常見的一種調(diào)配問題。此類調(diào)配問題的核心問題是車輛調(diào)度。因此VRP模型也應運而生，成了解決多回路問題的一個相當成功的模型。據(jù)此對新疆國美電器的配送系統(tǒng)建設VRP模型。基本條件：國美電器烏魯木齊總倉需給9個分公司送貨，客戶依次為1，2，…,9，現(xiàn)租賃9輛17.5米半掛上下平板車〔長17.5m,寬2.8m,〕平均每百公里油耗36L，柴油每升7.07元，司機工資按公里算,2000公里以內(nèi)每公里1.15元,超過2000公里超出局部每公里1.45元。模型目標：確定所需要的車輛的數(shù)目N、及各車行走的路徑，并指派這些車輛到一個回路中，同時包括回路內(nèi)的路徑安排和調(diào)度，使得運輸總費用最小。限制條件：〔1〕17.5米半掛上下平板車可以裝56臺電冰箱一類的中型家電，不能超過車輛的容量限制?！?〕每輛車完成任務之后都要回到源點p處。4.2基于節(jié)約里程算法進展配送路線優(yōu)化本文采用節(jié)約里程算法的并行方式優(yōu)化配送路線：表4-1各分公司的運輸距離(單位:千米)城市0烏魯木齊1克拉瑪依2石河子3昌吉4奎屯5伊寧6阿克蘇7喀什8庫爾勒9哈密0烏魯木齊0314.4148.835.7243.3682.51001.71467.2472.5598.91克拉瑪依0191.6286.1140.3590.2928.51394776902.42石河子0121.599.7552.31140.61470.3611.4737.83昌吉0216.1653.51033.41499506.7630.64奎屯0446.61236.51702707.3833.75伊寧0835.21300.7880.81277.96阿克蘇0465549.31346.37喀什01012.61808.48庫爾勒0807.49哈密0數(shù)據(jù)來源：百度地圖為了盡量縮短車輛運行距離，必須求出最正確配送路線，現(xiàn)有可以利用的車輛能夠承載56臺洗衣機一類的中型家電，優(yōu)化過程中不能超出車輛承載量。第一步：首先計算相互之間最短距離，根據(jù)表4-1中的配送中心至各分公司之間、總公司與分公司的距離，得出最短配送路線距離矩陣。如表4-2所示。表4-2最短配送路線距離矩陣P1314.412148.8191.62335.7286.1121.534243.3140.399.7216.145682.5590.2552.3653.5446.6561001.7928.51140.61033.41236.5835.2671467.213941470.3149917021300.746578472.5776611.4506.7707.3880.8549.31012.689598.9902.4737.8630.6833.71277.91346.31808.4807.49第二步：從最短配送路線距離矩陣中，計算出各分公司之間的配送路線節(jié)約行程圖，如表4-3所示。表4-3配送路線節(jié)約行程表12271.623646334417.4292.462.945406.727964.7479.256387.69.94409.884967387.6145.73.98.58492003.97810.99.91.58.5274.2924.9927.18910.99.948.53.5766.9257.72649第三步：對節(jié)約行程按大小順序進展排列，配送路線行程排序表如表4-4所示。表4-4配送路線節(jié)約行程排序表序號連接點節(jié)約里程序號連接點節(jié)約里程16--72003.9192--7145.727--8927.1203--564.736--8924.9211--36445--6849222--36355--7849233--462.966--9766.9241--810.974--5479.2251--910.981--4417.4262--89.994--6409.8272--99.9101--5406.7282--69.9111--6387.6294--78.5121--7387.6304--88.5132--4292.4314--98.5142--5279323--64155--8274.2333--94161--2271.6343--73.9178--9264355--93.5187--9257.7363--81.5第四步：按照配送路線行程排序表〔見表4-4〕組合成配送路線圖。初始解：如圖4-2所示，從配送中心P向分公司配送，配送線路9條，總運行距離為9930km。圖4-2初始解二次解按照節(jié)約行程的大小順序連接6--7,組合成配送路線一，如圖4-3所示，配送線路有8條，總運行距離為7935.1km，所需車輛為8輛，6、7分公司總需求為29臺。連接7--8并入配送路線一后，6、7、8分公司總需求量為49，小于一輛車的限載量56臺，故7—8可以并入配送線路一。配送線路一的運行距離為2973.6km，比優(yōu)化前的運行距離5900.8km節(jié)約了2927.2km，并且減少了兩個司機。圖4-3二次解三次解按照節(jié)約行程的大小順序，應該5--6,5--6有可能連接到二次解的配送路線一中，但是，由于一輛車只能載56臺的限制，配送路線一不能再增加分公司了，為此不再連接5--6。同樣的理由5—7、6—9都不能并入配送線路一中。連接4--5組成配送線路二〔如圖4-4〕，該路線4、5分公司總需求量為40臺。連接1--4,1、4、5分公司總需求量為55臺，小于一輛車的載重限額56臺，所以將1—4并入配送路線二中，且配送路線二不能再增加分公司了。路線二運行距離為1656.3km，此時，共有配送線路5條，總運行距離為6196.7km，比二次解7020.8km節(jié)約824.1km。圖4-4三次解四次解接下來的順序是4——6,1--5,1--6,1--7,2--4,2--5，5—8,1—2因為配送路線二已經(jīng)不能再增加分公司了，所以這些都不能并入配送路線二。而連接8--9并入到配送路線一中后，分公司的總需求量為59臺，超出一輛車的載重限額，不符合條件，故不能連接8--9。同樣的道理7—9,2—7,3—5,1—3都不能并入配送線路1、2。連接2—3形成配送路線三〔如圖4-5〕，2、3分公司總需求量為43，運行距離為297.6km，此時，配送路線只有4條，司機有4人，總運行距離為6125.3km，比三次解時節(jié)約71.4km。圖4-5四次解最終解由上面的4步解已將配送路線基本優(yōu)化完畢，還留下分公司9哈密沒有并到已經(jīng)優(yōu)化好的路線中，這是從新疆的特殊地理交通條件和成本上考慮的，哈密地處東疆，和其他8個分公司離的都對比遠，不適合并入前幾條配送路線中，適合單獨配送。4.3配送路線優(yōu)化后的結(jié)果到此為止，完成了全部的配送路線的規(guī)劃設計，共有4條配送路線，運行距離6125.3km，需要17.5米半掛上下平板車4輛。配送路線一運行距離為2973.6km。配送路線二運行距離為1656.3km，。配送路線三運行距離為297.6km。配送路線四運行距離為1197.8km。優(yōu)化前運行總路程為9930km，優(yōu)化后與優(yōu)化前相比，節(jié)約了3804.7km。并且由現(xiàn)有的9個司機變?yōu)?個司機，由現(xiàn)有的9輛17.5米半掛上下平板車變?yōu)?輛。4.4優(yōu)化前與優(yōu)化后對比分析由上文可知，通過節(jié)約算法對配送線路進展優(yōu)化，得到優(yōu)化方案，因此我們需要通過一系列指標來評價方案的優(yōu)劣性。本文將以所需車輛數(shù)，行駛總里程，總油耗，人力資源和總費用這些指標，對優(yōu)化后的方案進展評價分析如表4-5所示。表4-5優(yōu)化結(jié)果比照表狀態(tài)優(yōu)化前優(yōu)化后節(jié)約算法各車型車次(次)17.5米半掛上下平板車94總運輸里程(km)99306125.3節(jié)約里程數(shù)〔km〕3804.7油耗〔L〕3574.82205.108節(jié)約油耗〔L〕1369.692司機〔次〕94節(jié)約人力〔次〕5總費用〔元〕36693.33622634.21節(jié)約費用〔元〕14059.126從表4-5比照中可知，從車次需求數(shù)的角度來看，優(yōu)化后的方案與優(yōu)化前方案相對比節(jié)約了4/9的車次需求。優(yōu)化后的方案需要使用更少的車次，減少了國美電器的貨車使用，使國美電器車輛安排使用上具有更大彈性。因此，在用車角度上考慮，優(yōu)化后的方案比優(yōu)化前的方案合理。從總運輸里程角度考慮，優(yōu)化后的方案的總運輸里程為6125.3千米，與原方案的9930千米相對比，減少了車輛行駛的里程數(shù)。優(yōu)化后的方案減少了公司車輛的損耗和資源的浪費，給國美電器帶去更多的效