河北快運公司車輛配載設(shè)計和實現(xiàn) 物流管理專業(yè)

交通運輸組織學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書一、課程設(shè)計目的與要求1、課程設(shè)計目的《交通運輸組織學(xué)》課程是交通運輸本科專業(yè)的必修課，一門理論與實踐結(jié)合緊密的核心課程。本課程設(shè)計是在該門課程的課堂教學(xué)完成之后，為鞏固課程涉及到的交通運輸組織學(xué)方面的方法、理論而開展的。通過課程設(shè)計，使學(xué)生能結(jié)合實際背景，應(yīng)該已學(xué)理論，解決實際問題，從而培養(yǎng)學(xué)生資料查閱能力、繪圖能力、理論聯(lián)系實際的能力、系統(tǒng)解決問題的邏輯思維能力等，為今后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。2、課程設(shè)計要求本課程設(shè)計要求學(xué)生根據(jù)課程涉及的相關(guān)內(nèi)容與方法，結(jié)合實際背景，系統(tǒng)解決實際問題。從背景分析、提出問題、解決問題、主要結(jié)論等幾個方面開展。要求課程設(shè)計具有系統(tǒng)性、完整性、與課程相關(guān)性并具有一定的研究深度。二、課程設(shè)計的依據(jù)與資料來源課程設(shè)計的依據(jù)：①交通運輸部客貨運組織與管理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范②董千里交通運輸組織學(xué)[M]人民交通出版社，2008年③李維斌公路運輸組織學(xué)[M]人民交通出版社，2005年④崔書堂，朱艷茹交通運輸組織學(xué)[M]東南大學(xué)出版社，2008年⑤戴彤焱運輸組織學(xué)[M]機械工業(yè)出版社，2008年資料來源：指導(dǎo)教師提供相關(guān)資料；實際調(diào)研收集資料；相關(guān)書籍；網(wǎng)絡(luò)資料收集。三、課程設(shè)計學(xué)生應(yīng)完成的內(nèi)容內(nèi)容應(yīng)從設(shè)計背景交代（實際現(xiàn)狀分析與問題分析），提出問題，闡述解決問題的理論，并采用理論與模型計算分析，提出優(yōu)化方案。四、課程設(shè)計要求及其它1、時間安排：二周設(shè)計時間（2012年12月24日～2013年1月4日），實際操作中，可提前進行相關(guān)資料的收集與大綱的完成；2、要求獨立完成，一人一題，每人提交1份打印的設(shè)計成果（A4）及電子文檔；3、格式要求：裝訂按照要求的順序依次裝訂成冊，文檔具體格式參考格式模板；4、紀(jì)律要求：集中在固定教室嚴(yán)格考勤，按照作息，一般不允許請假，如遇特殊情況，需要填寫請假條報院領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，否則按照每天曠課8節(jié)處理。另請假或曠課時數(shù)累計達全部設(shè)計時間的1/3以上，該課程設(shè)計按照零分計。目錄TOC\o"1-3"\h\u一、課程設(shè)計目的與要求 5二、課程設(shè)計的依據(jù)與資料來源 5三、課程設(shè)計學(xué)生應(yīng)完成的內(nèi)容 6四、課程設(shè)計要求及其它 61概述 81.1設(shè)計的目的和意義 81.2設(shè)計思路 82公司的運輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析 93車輛配載問題分析 113.1車輛配載問題的概述 113.2公司車輛配載問題的提出 133.3基于問題的解決思路 144車輛配載問題的解決 154.1車輛滿載率提高 154.1.1模型建立 154.1.2模型求解 164.2車輛裝載次序確定 245設(shè)計方案的評價 255.1方案的優(yōu)點 255.2方案的缺點 256總結(jié) 26參考文獻 271概述1.1設(shè)計的目的和意義隨著我國物流市場體系的不斷完善，從事物流行業(yè)的企業(yè)逐漸興起，尤其第三方物流企業(yè)在國內(nèi)市場的發(fā)展空間越來越廣闊。同時，商品經(jīng)濟的發(fā)展隨著物流行業(yè)的不斷擴大而日益加快，配送作為物流系統(tǒng)功能的重要組成部分，備受人們的關(guān)注。而車輛配載又是物流配送的重要環(huán)節(jié)，做到合理能夠提高物流配送的效率，可以為企業(yè)或配送中心節(jié)約不少成本。1、設(shè)計的目的通過對河北快運公司的車輛配載進行規(guī)劃，為解決公司與貨運公司整合中涉及到的車輛配載問題提供理論幫助；運用了不同目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，這樣公司在實際操作中可以根據(jù)貨物需求程度進行車輛選取和貨物的合理搭配，節(jié)約成本；學(xué)習(xí)《物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計》后，能夠運用自己所學(xué)的專業(yè)知識解決實際問題，在查閱相關(guān)知識和文獻時，學(xué)習(xí)更多、更深、更全面的專業(yè)知識，提高自己的專業(yè)文化水平。2、設(shè)計的意義車輛配載問題屬于相當(dāng)復(fù)雜約束條件的組合優(yōu)化問題，屬于NP-hard問題，通過查閱相關(guān)文獻了解，國內(nèi)大部分學(xué)者都對這個問題進行研究過，研究的內(nèi)容主要從車輛和貨物兩方面考慮，設(shè)定的目標(biāo)主要是考慮體積或重量，很少考慮配載之前如何對待裝貨物進行組合處理等。本次課程設(shè)計將會考慮貨物的組合處理和優(yōu)先考慮客戶對貨物的需求緊急程度兩種情況分別進行規(guī)劃，公司可以根據(jù)實際情況選擇其中一種，具有參考價值。本案例的車輛配載問題研究還能對物流市場體系的進一步完善做出小小的貢獻。1.2設(shè)計思路本次課程設(shè)計主要針對第二屆全國物流設(shè)計大賽案例7，先對邯鄲集團子公司河北快運公司目前的運輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀作詳細分析，然后就其中的一個子問題——車輛配載問題做深入研究。從案例給出的信息表中，得出該公司車輛配載問題關(guān)鍵所在——如何提高公司車輛的滿載率和確定裝貨次序？接下來，結(jié)合案例提出解決辦法，最后對方案的合理與否做定性分析。2公司的運輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析河北快運采用網(wǎng)絡(luò)化經(jīng)營模式，利用現(xiàn)代信息技術(shù)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)經(jīng)營。通過Internet網(wǎng)互聯(lián)互通；通過MIS系統(tǒng)實現(xiàn)作業(yè)流程標(biāo)準(zhǔn)化，統(tǒng)一化以及信息的及時反饋與溝通，實現(xiàn)貨物的全程跟蹤；通過GPS衛(wèi)星定位車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，對車輛進行監(jiān)控調(diào)度，對貨物實時跟蹤，打造貨物信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。由此形成運輸網(wǎng)、受理配送網(wǎng)、信息網(wǎng)三大網(wǎng)絡(luò)，為公司的物流業(yè)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。目前河北快運現(xiàn)在擁有很好的運輸網(wǎng)絡(luò)，分支機構(gòu)鋪設(shè)得很廣，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布局條件不錯，地理位置都具有一定程度上的優(yōu)勢，對整個營運網(wǎng)絡(luò)起到了很好的銜接作用。但是隨著業(yè)務(wù)的不斷擴大和發(fā)展，也暴露出了不少問題，從案例來看，可以總結(jié)如下：河北快運業(yè)務(wù)很雜亂，貨物種類比較復(fù)雜，如藥品、汽車配件、散熱器、鞋子、膠卷、兒童食品、化學(xué)藥品、設(shè)備、圖書等等，同時業(yè)務(wù)量有限，也就是說長期合作的客戶很少，一次性訂單不是很大，而且業(yè)務(wù)量不穩(wěn)定，波動性很大。但是天昊、天誠、天恒以及天信的貨物種類又相對單一，主要是煤以及礦石，客戶相對固定，業(yè)務(wù)量也比較穩(wěn)定，所以河北快運可以和這四個子公司好好合作，促成業(yè)務(wù)上的互補?？爝\與貨運兩部分業(yè)務(wù)亟需進行整合，達到共享資源，合理調(diào)配，以節(jié)省運營成本，并且發(fā)揮更大的作用。但是快運和貨運進行整合不是一件容易的事情，要考慮的因素很多，如快運和貨運的部分業(yè)務(wù)如何整合，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間如何有效銜接，車輛配載和車輛調(diào)度如何較好地實現(xiàn)，整合后部分或者全部的配送路線可能都會要相應(yīng)的做調(diào)整等等。以下是河北快運和以“天”字開頭的四個貨運子公司的業(yè)務(wù)特點對比：表2-1河北快運和四個天字頭貨運子公司的業(yè)務(wù)特點對比對比公司運營范圍運輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀貨物種類業(yè)務(wù)量河北快運70%分公司設(shè)在湖北及周邊省市，其余設(shè)在西安、上海、廣州、武漢等地。業(yè)務(wù)范圍遍及向全國各地擁有很好的運輸網(wǎng)絡(luò)，分支機構(gòu)現(xiàn)在鋪的很廣，節(jié)點條件很不錯業(yè)務(wù)種類等很雜，業(yè)務(wù)范圍為醫(yī)藥、日用百貨、卷煙、陶瓷、化工產(chǎn)品的物流配送，其中以醫(yī)藥為主業(yè)務(wù)量有限，且不很穩(wěn)定天信天昊天誠天恒原材料采購業(yè)務(wù)的物資供應(yīng)商來自全國，但是目前供應(yīng)地點主要都在邯鄲市運營網(wǎng)絡(luò)覆蓋面比較小貨物種類又相對單一，主要是煤以及礦石客戶相對固定，業(yè)務(wù)量也比較穩(wěn)定圖2-1河北貨運公司和和四個天字頭貨運子公司的運營網(wǎng)絡(luò)節(jié)點注：①綠線為河北快運的運輸網(wǎng)絡(luò)②紅圈是四個天字頭企業(yè)的原材料采購網(wǎng)絡(luò)節(jié)點3.車輛回程空載率較高，由于每家分公司獨自經(jīng)營，而且分公司貨物流向的收貨地不是固定的，有些服務(wù)范圍覆蓋得很廣，比如：保定分公司貨物（主要是配件、印刷品、膠卷3種）的收貨地分布全國各地，這樣勢必存在回程空載現(xiàn)象。4.車輛半載現(xiàn)象頗重，河北快運總公司對其下屬的十幾個分公司缺乏統(tǒng)一調(diào)配，各個分公司只與其覆蓋的營業(yè)網(wǎng)點聯(lián)系得很緊密，從而出現(xiàn)車輛半載現(xiàn)象。另外，不少分公司經(jīng)營省外乃至全國的運輸業(yè)務(wù)，由于業(yè)務(wù)量小，路程遠，車輛半載現(xiàn)象更為嚴(yán)重。5.網(wǎng)絡(luò)重復(fù)較多，不考慮客戶自提送貨方式，幾乎每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，即每一家分公司配送網(wǎng)絡(luò)都覆蓋了整個河北省，造成不必要的運輸資源浪費。因為客戶自提方式的路線是客戶自己決定，不在公司的服務(wù)范圍之內(nèi)。將案例里表7-2中客戶自提方式的一欄都剔除，為了便于分析，另并將部分送貨上門看做門到門方式，得到新表2-2如下：表2-2河北快運部分分公司配送貨物流量及流向表分公司名稱貨物種類具體貨物流向貨物量收貨方式發(fā)貨地收貨地門到門與收貨地物流公司合作石家莊分公司藥品石家莊浙江杭州100噸/月√藥品石家莊東北地區(qū)24噸/月√散熱器石家莊山東、鄭州30噸/月√保定公司配件保定全國各地40噸/月√印刷品保定全國各地80噸/月√膠卷保定全國各地40噸/月√滄州公司藥品滄州全國各地100噸/月√電子產(chǎn)品滄州廣東50噸/月√邯鄲公司兒童食品邯鄲省內(nèi)、浙江、江蘇、湖南、湖北160噸/月√天津公司藥品天津河北省內(nèi)30噸/月送貨上門設(shè)備天津河北省內(nèi)1000噸/月衡水公司藥品衡水長沙24噸/月√北京公司食品北京河北省內(nèi)80噸/月送貨上門由上表給出的信息做如下假設(shè)：有2家公司，即石家莊公司和保定公司同時收到一份來自鄭州的訂單，客戶要求的時間都差不多，貨物分別為散熱器和印刷品，假如散熱器和印刷品貨物都不足車輛裝載量的1/2。按目前的獨自經(jīng)營方式來看，這2家公司必定各自安排運輸路線進行配送，至少會使用2輛車，但是如果該石家莊公司和保定公司合作，只安排一輛車進行拼裝配送，就可以節(jié)省一輛車使用所耗費的成本。顯然目前的網(wǎng)絡(luò)重復(fù)將會導(dǎo)致大量的資源浪費，所以公司對各公司的合作經(jīng)營的考慮、配送路線的優(yōu)化、車輛配載合理化勢在必行。3車輛配載問題分析3.1車輛配載問題的概述從上面的河北快運公司的運輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析來看，優(yōu)點比較明顯，但是隱藏的問題也不少。為了能夠使公司的運輸網(wǎng)絡(luò)朝著更快、更準(zhǔn)、更高效的方向發(fā)展，需要對各個問題合理解決，由于運輸網(wǎng)絡(luò)本身就是一個相當(dāng)復(fù)雜的規(guī)劃難題，因為要進行優(yōu)化，其考慮的因素是非常多，而且在理論研究中很難考慮全面，各個約束條件之間的關(guān)系不能很好進行定量分析，所以接下來，只對運輸網(wǎng)絡(luò)問題的一個子問題，即車輛配載問題，進行規(guī)劃。在解決這個問題之前，我們先要搞清楚什么問題才是車輛配載問題，也就是說在什么情況下需要考慮車輛配載問題，因為并不是每批貨物在裝車之前需要用到車輛配載，比如某批貨物是同一包裝規(guī)格，同一貨物特性的，并且是直達運輸，就沒有必要考慮去如何配載這批貨物，直接裝車即可。那么到底車輛配載問題是怎么描述的？車輛配載問題的原始問題可以描述為：有多個客戶，其貨品體積和質(zhì)量均小于單車裝額定裝載量和裝載容積。為提高車輛裝載效率和車輛裝載利用率，降低運輸成本，如何采用拼裝的形式將多個客戶的貨物裝在同一配送車輛上，由一輛車按著指定的路徑依次將貨物送達客戶，同時要使裝載貨物的車輛數(shù)盡可能的少。運用數(shù)學(xué)語言可以簡單描述為：假設(shè)配送車輛的額定裝載量為，額定容積為，用于運送n種不同物品的重量分別為，，…，，容積分別為，，…，，每一種物品的價值系數(shù)（可表示為價值、費用、價格等）用，，…，表示。另設(shè)表示第種物品的裝入數(shù)量，則和的約束條件下，要求最大。配載貨物時，除了要保證所裝的貨物的總質(zhì)量和總體積都在車輛的額定范圍之內(nèi)外，還必須遵循以下基本原則：1、輕重搭配的原則。車輛裝貨時，必須將重貨置于底部，輕貨置于上部，重心下移確保穩(wěn)固，同時避免重貨壓壞輕貨，以保證運輸安全。2、大小搭配的原則。貨物包裝的尺寸有大有小，大小搭配以減少箱內(nèi)的空隙確保穩(wěn)固，同時充分利用了車廂的內(nèi)容積。3、貨物性質(zhì)搭配原則。拼裝在一個車廂內(nèi)的貨物，其化學(xué)性質(zhì)、物理屬性、滅火方法不能互相抵觸，以保證運輸安全。4、到達同一地點的適合配裝的貨物應(yīng)盡可能一次積載。5、根據(jù)車廂的尺寸、容積，貨物外包裝的尺寸來確定合理的堆碼層次及方法。裝載易滾動的卷狀、桶狀貨物，要垂直擺放。7、貨與貨之間，貨與車輛之間應(yīng)留有空隙并適當(dāng)襯墊，所以在進行貨物配載時并不是所有的貨物重量和體積都恰好到達車輛的額定值就是最優(yōu)的方案。8、裝貨完畢，應(yīng)在門端處采取適當(dāng)?shù)姆€(wěn)固措施，以防開門卸貨時，貨物傾倒砸傷人員或造成貨損。9、盡量做到“后送先裝”，以節(jié)省卸貨時間，提高整個配送效率。所以說要涉及到車輛配載時一般是在貨物品種的很多，且體積和質(zhì)量都不相同，需要進行拼裝的情況下，尤其是有很多小物件，像快遞等；而在運輸同一一種貨物或者不同貨物但容重都差不多的時候就不需要考慮車輛配載，直接進行裝載。以上這些配載原則是貨物裝載時必須要慎重考慮的，只有按原則做好一切裝貨準(zhǔn)備，才能保證貨物能夠按時、按量送達客戶手中，最終提高服務(wù)效率。3.2公司車輛配載問題的提出從案例給出的信息以及上述對河北快運運輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀的分析中，可以看出河北快運要想對其現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化，首先必須解決自身快運和其他以“天”字開頭的四個子公司貨運的整合，在這個整合中除了要對它們之間部分相關(guān)或者交叉業(yè)務(wù)進行整合，配送路線進行調(diào)整，各自的職能區(qū)域劃分外，還要對其車輛調(diào)度和車輛配載進行重新規(guī)劃。另外可以看到河北快運本身在車輛配載上就存在一些問題，最明顯的就是：車輛滿載率太低，回程空載率高，直接導(dǎo)致車輛資源浪費，成本提高。盡管對河北快運公司來說配送的貨物品種很多，但是分配到每個公司配送的貨物種類并不復(fù)雜，最多就5種貨物，如石家莊分公司。由于分公司都是獨立經(jīng)營，拼裝方式可能運用很少，不能很好地根據(jù)配送路徑和車型進行貨物的混裝，來加快配送效率?；趩栴}1、2可以推測出車輛的裝載順序問題，因為車輛的裝載順序是建立在前面兩個問題的基礎(chǔ)上，只有知道了哪些車要裝哪些貨物和行車路線，才能合理地安排貨物的裝載順序，這樣在裝卸貨物時候顯得更加方便，在時間上創(chuàng)造更節(jié)約的空間。3.3基于問題的解決思路河北快運車輛配載問題的解決是本課程設(shè)計最重點的部分，所以關(guān)于快運和貨運如何進行整合包括網(wǎng)點如何重新布局、他們之間是怎樣聯(lián)系合作的以及配送路徑的優(yōu)化等等都不做詳細解說，盡管車輛配載需要建立在此基礎(chǔ)上，但可以以河北目前的車輛配載設(shè)計作為整合后重新配載的參考。于是在進行問題解決之前先做如下幾項說明：快運和貨運的整合方案不加以考慮；不考慮運營網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)點布局和配送路徑的變動，還是按照原來的配送模式進行或者假設(shè)配送路線已經(jīng)達到最優(yōu)；由于不清楚每個分公司車輛數(shù)和車型的具體情況，可以把車輛數(shù)的總和作為每個公司的車輛數(shù)的上限。針對河北快運車輛配載的3個問題，并結(jié)合案例，提出如下解決思路：1、提高車輛滿載率：把一些同一配送點且客戶要求時間差不多的貨物整合到一起，安排統(tǒng)一配送。于是，會有兩種情況發(fā)生：第一種情況：不考慮客戶對貨物需求的緊急程度，僅僅以車輛的滿載率最大化為目標(biāo)，相當(dāng)于每種貨物的緊急程度都一樣，采用聚類分析方法先對要運輸?shù)呢浳镞M行組合處理，然后利用基本配載數(shù)學(xué)模型結(jié)合實際情況對貨物進行配裝，使得車輛的載重量和容積得到有效利用，使多輛運送的總體利用率達到最大。第二種情況：是考慮客戶對貨物需求的緊急程度，即優(yōu)先考慮顧客需求優(yōu)先級，在此基礎(chǔ)上同第一種情況一樣，利用基本配載數(shù)學(xué)模型結(jié)合實際情況對貨物進行配裝，使車輛的載重量和容積得到有效利用。這種方法，能夠以最快的時間送到客戶的手中，但會可能會改變原有的配送路線。在實際操作中，應(yīng)該同時考慮這兩種情況，然后選擇一種最優(yōu)的方案進行車輛配載來提高車輛的滿載率。另外，各公司之間應(yīng)加強合作和聯(lián)系，充分利用拼裝優(yōu)勢，節(jié)省資源，同時公司在安排運輸任務(wù)的時候，應(yīng)該及時地為執(zhí)行該運輸任務(wù)的車輛尋找安排返程貨源，以解決車輛回程空載率高的問題。河北快運公司應(yīng)該先要協(xié)調(diào)好各個公司之間的運輸合作關(guān)系，合理安排哪個分公司和哪個分公司合作共同運輸哪幾種貨物，然后按照怎樣的路徑，送往哪幾個目的地。貨物送達后，為避免車輛回程空載，事先要聯(lián)系好回程貨源等等一系列的問題。貨物的裝載次序優(yōu)化：在已確定好的運輸路線基礎(chǔ)上，當(dāng)我們知道哪些貨物裝入哪輛車?yán)锖螅透鶕?jù)先送后裝的順序進行裝貨，由此看出這個問題的解決會更依賴于優(yōu)先考慮客戶需求的緊急程度情況下的車輛配載。4車輛配載問題的解決根據(jù)上述對問題解決思路的分析，結(jié)合案例給出的信息，現(xiàn)對河北快運車輛配載問題進行如下解決：4.1車輛滿載率提高4.1.1模型建立動態(tài)規(guī)劃法貨物配載的數(shù)學(xué)模型如下：目標(biāo)函數(shù)：模型中，（1）和（2）是貨物配載方案的目標(biāo)函數(shù)，為使車輛的載重和容積利用達到最大；約束條件（3）：把每個客戶的貨物看成一個整體單位，不可分割；約束條件（4）和（5）：每輛車的裝載重量和裝載容積約束；約束條件（6）：每種貨物只裝一輛車的約束。4.1.2模型求解1、客戶對貨物需求的緊急程度相當(dāng)在這種情況下時，最主要是考慮車輛有限時，對n種貨物進行組合選擇配載。解決該問題之前，需要進行適當(dāng)假設(shè)和部分參數(shù)設(shè)置，具體如下：假設(shè)條件：（1）使用同一車型裝載貨物；（2）每種貨物的待運量不超過一輛車的載重和容積；（3）所有貨物可以混裝，無需對貨物進行分類；（4）不考慮裝于同一車上的貨物之間的影響因素，即不需利用隔離物隔離；（5）貨物沒有優(yōu)先裝載指令性；（6）車輛數(shù)量有限，要求得到滿意裝載能力利用率。參數(shù)設(shè)置：同種車型k輛，集合集合為p[1，2，…，k]，車輛的額定載重為G()，額定容積為V（），貨車的容重比R=V/G()；貨物集合M，貨物的體積集合M(v)={，，…，，…，}；質(zhì)量集合M(g)={，，…，，…，}；貨物容重比集合M(c)={，，…，，…，}其中；結(jié)合案例進行假設(shè)：河北快運公司現(xiàn)要運送一批貨物，由石家莊分公司、保定公司、天津公司3家公司合作運送，車型為中型廂式貨車，車輛數(shù)3輛（這是為了容易理解模型的求解，實際上是不只3輛），貨物有10種，車輛的額定容積為10，額定載重量為6，各種貨物的體積和重量如下表4-1所示：表4-1貨物信息表貨物12345678910藥品1藥品2藥品3配件1配件2膠卷設(shè)備1設(shè)備2設(shè)備3散熱器2.43.60.535.42.66.42.41.21.8312.50.620.621.512這里藥品1，藥品2，藥品3因收貨地不同可看作不同品種貨物，配件和設(shè)備也如此。求解模型步驟如下：第一階段：貨物聚類。把拼裝的貨物按照容重比差值進行分組組合，使體積大重量小和體積小重量大的貨物搭配在一起，能夠使車輛的容積大載重同時接近滿載，減少浪費。輸入貨物集合M中所有貨物的體積集合M(v)={，，…，，…，}；質(zhì)量集合M(g)={，，…，，…，}，把每種貨物看成是一類，計算相對應(yīng)的貨物比容集合M(c)={，，…，，…，}其中；表4-2貨物容重比貨物12345678910藥品1藥品2藥品3配件1配件2膠卷設(shè)備1設(shè)備2設(shè)備3散熱器2.43.60.535.42.66.42.41.21.8312.50.620.621.5120.83.60.252.74.33.21.61.20.9輸入貨車的額定裝載量G()，額定容積V（），計算貨車容重比R=V/G，并設(shè)定R為臨界值；R=10/6=1.67。確定貨物容重比直接的距離定義為，=，按照此公式計算m種貨物兩兩間容重比距離，得到貨物距離關(guān)系表；由于上三角和下三角關(guān)于對角線對稱，所以只寫出上三角的值即可。表4-3貨物距離關(guān)系表ij123456789100.83.60.252.74.33.21.61.20.910.802.80.64.21.93.52.40.80.40.123.603.41.40.90.70.42.02.42.730.20[4.8]2.54.13.01.41.00.74502.30.71.83.43.84.152.701.60.51.11.51.864.301.12.73.13.473.201.62.02.381.600.40.791.200.3100.90如果中任意，則停止計算，否則繼續(xù)，把最大的合并成一個新貨物，記作第m+1種貨物，并把原來的兩種貨物取消。如果存在多個這樣的貨物則同時合并。如上表3-3，最大為4.8，對應(yīng)的貨物編號是3和4，這兩種貨物合并成一種新的貨物11。貨物11的容積為0.5+3=3.5，重量為2.5+0.6=3.1，于是容重比變?yōu)椋?.5/3.1=1.1。（5）重復(fù)計算各種貨物容重比之間的距離得到降一級的新距離關(guān)系；表4-4貨物距離關(guān)系表ij125678910110.83.62.74.33.21.61.20.91.110.802.81.9[3.5]2.40.80.40.10.323.600.90.70.42.02.42.72.552.701.60.51.11.51.81.664.301.12.73.13.43.273.201.62.02.32.181.600.40.70.591.200.30.1100.900.2111.10（6）對重復(fù)步驟4-5，直到貨物的容重比之間的距離均小于臨界值R為止，聚類完成。（7）將聚類后的貨物分別看成一個新的貨物集，分別計算出各種新貨物的體積和車輛額定容積比值，每種新貨物的重量和車輛額定裝載量的比值。并按照重量優(yōu)先、體積次之，由大到小的順序依次排列對應(yīng)的貨物，此時形成新的待裝貨物集合。表4-5聚類后新待裝貨物信息表貨物編號聚類貨物品種實際貨物品種143，4，79.95.11.9132，105.431.8555.422.7121，653.61.4882.41.51.6991.211.2第二階段：貨物配裝。采用啟發(fā)式算法，先裝大件貨物，然后比較車輛剩余容重與貨物容重差距距離依次裝載貨物，從而取得最優(yōu)方案。已知車輛數(shù)為輛，車型單一，額定裝載量G，最大容積為V，第i輛車已裝的貨物集合為：。輸入經(jīng)過聚類后新的待裝貨物集合，其對應(yīng)的重量集合和容積集合分別為和。取前種貨物分別裝入輛車中，每輛車中僅放一種貨物，則。表4-6初始裝貨表單位：體積、重量車輛i貨物聚類貨物品種實際貨物品種貨物集合已裝體積已裝重量車輛剩余體積車輛剩余重量1143，4，79.95.10.10.92132，105.434.633555.424.64（3）剩余（n-k)件貨物為未裝貨物集合，對應(yīng)的容重比為。然后對集合N求未裝貨物總體積和總重量，計算出，求出所有車輛的剩余總體積和剩余總重量，計算。根據(jù)表4-5和4-6，得知=5+2.4+1.2=8.6，=3.6+1.5+1=7.1，=8.6/7.1=1.21，=3*10-(9.9+5.4+5.4)=9.3，=3*6-（5.1+3+2）=7.9，=9.3/7.9=1.17若，從所有車中選取剩余容積最大的車輛，否則若，從所有車中選取剩余重量最大的車輛，記為P。然后求出第P輛車內(nèi)所裝貨物的體積，重量，則可得到。案例中，由于=1.21>=1.17，選取剩余容積最大的車輛，即第2輛和第3輛，由于第3輛車的剩余重量多于第2輛車的剩余重量，所以先選擇第3輛車，記為第P輛車。第P輛車內(nèi)所裝貨物的體積=5.4，=2,=4.6/4=1.15。比較與未裝貨物集N的容重，尋找min的貨物放進車輛P內(nèi)，記為貨物L(fēng)，，。若貨物L(fēng)存在，轉(zhuǎn)入步驟（7），否則貨物集N中選取能滿足下列條件的L：，。若步驟（5）的貨物L(fēng)存在，轉(zhuǎn)入步驟（7），不存在則：若從所有車中選取剩余容積次大的車輛，若，從所有車中選取剩余重量次大的車輛記為P，轉(zhuǎn)入步驟（4）。令，然后再轉(zhuǎn)入步驟（3）。將所有未裝貨物中聚類的貨物進行拆分，依次判斷是否可以裝入輛車中的任一輛，如果可以裝入，則令該貨物為L，轉(zhuǎn)入步驟（7）。輸出案例中，min===0.05，于是把貨物放入車輛P內(nèi)，記為貨物L(fēng)，=5.4+1.2=6.6<=10，=2+1<6。滿足條件，故轉(zhuǎn)入步驟（7），把貨物L(fēng)和車輛P中的貨物進行合并。表4-7改進裝貨表單位：體積、重量車輛i貨物聚類貨物品種實際貨物品種貨物集合已裝體積已裝重量車輛剩余體積車輛剩余重量1143，4，79.95.10.10.92132，105.434.633，L5，95，96.633.43依次類推，最后得出該次貨物配載的最終方案如下表：表4-8配載方案匯總表車輛編號貨物編號聚類貨物品種實際貨物品種體積重量1143，4，79.95.12，13，82，8，107.84.53，，5，9，12(1)5，9，195.6注：是在最后計算中步驟（8）對聚類貨物12進行拆分所得。12（1）表示聚類貨物12中的實際貨物1。客戶對貨物需求的緊急程度不相同這種情況下，要優(yōu)先考慮客戶的需求緊急程度，學(xué)術(shù)上把它稱作客戶的需求優(yōu)先系數(shù)即客戶需求緊急性系數(shù)。如果貨物A要求在1小時內(nèi)送到而貨物B要求在4小時內(nèi)送達，則貨物A的需求系數(shù)要大于貨物B的需求系數(shù)。其實這種情況下最好是貨物很多，而車輛又只有一輛。對于客戶需求優(yōu)先系數(shù)取值按照客戶的需求緊急情況而定，如表4-9表4-9客戶需求優(yōu)先系數(shù)客戶要求貨物到達時間客戶需求優(yōu)先系數(shù)緊急程度1小時內(nèi)4特急2小時內(nèi)3急4小時內(nèi)2較急6小時內(nèi)1一般10小時內(nèi)0.5不急這種車輛配載模型與前面有一點不同的是，車輛數(shù)為1，稍微簡單點。模型建立如下：目標(biāo)函數(shù)：約束條件：在上述模型中，的貨物為較急貨物需優(yōu)先裝車，剩下的為一般貨物按最優(yōu)方案裝載。目標(biāo)函數(shù)和約束條件的含義以及在接下來要用到的貨物體積、重量、容重比參數(shù)在前面已做解釋，這里就不在贅述。求解模型運用了二階段算法，步驟大致如下：第一階段：優(yōu)先配裝客戶優(yōu)先級高的貨物輸入貨物集合M中所有貨物的體積集合M(v)={，，…，}；質(zhì)量集合M(g)={，，…，}，客戶需求系數(shù)M()={，，…，}，車輛的額定重量G和額定體積V。對待配裝的貨物按需求優(yōu)先級由高到低的順序進行排序，得到新的體積集M(v)={，，…，}，重量集M(g)={，，…，}，緊急系數(shù)集M()={，，…，}，使。如果則，貨物裝入車輛，設(shè)。對余下的至貨物用順序裝車法裝車，貨物裝車則。求，，并使其按非遞增次序排序。求車內(nèi)已有貨物的體積、重量和容重比，令，，。比較C和車輛的容重比R，若，則從待裝貨物中選取第一個滿足下列條件的貨物：，且，；若，則選擇滿足如下條件的貨物：，且，；若。（7）若步驟（6）中的貨物存在，則轉(zhuǎn)入步驟（9），否則選擇滿足下列條件的，，。若都不存在則該車輛配載結(jié)束。（8）計算，，，轉(zhuǎn)入步驟（6）。（9）輸出已裝貨物集合P=。對于這個配載模型，沒有進行實例分析，只是提出一種可供參考的方法，建議河北快運公司在實際運營中，以客戶利益至上的原則，優(yōu)先考慮客戶的需求緊急程度，來對貨物進行合理配載，提高服務(wù)效果。4.2車輛裝載次序確定確定了車輛行車路線（本設(shè)計中已經(jīng)假設(shè)了行車路線是既定的），上述的車輛滿載率提高方案解決了哪些車要裝哪些貨物，便開始要計劃車輛的裝載順序。先做如下情況假設(shè)，以便說明問題：假設(shè)河北快運公司收到客戶分別來自鄭州、杭州、長沙、廣州的訂單，同時要從鄭州、杭州、長沙、廣州收貨。這里就會涉及到一個共同配送或者說拼裝運輸?shù)膯栴}，知道了固定的貨物，具體的流程如圖4-1所示：（1）貨物合并（2）車輛裝載能力合并（3）多個配送點貨物運送基本示意圖貨物的裝載順序是根據(jù)路徑的順序來制定的，如果上述路徑順序為：鄭州—杭州—長沙—廣州，那裝貨的次序就是廣州—長沙—杭州—鄭州。廣州的最先裝車，鄭州的最后裝車?？傊侠淼难b貨順序，使得裝卸貨物節(jié)省許多時間，間接地提高了客戶的滿意度。5設(shè)計方案的評價5.1方案的優(yōu)點由于車輛配載問題屬于NP-hard難題，需要考慮的因素很多，所以采用定性分析法對其方案設(shè)計進行評價。本次設(shè)計中最關(guān)鍵的部分就是車輛滿載率的提高，分兩種情況進行了車輛配載規(guī)劃。1、第一種情況是客戶需求緊急程度相當(dāng)時，從公司實際出發(fā)，主要考慮車輛有限時，如何對貨物進行組合配裝，然后結(jié)合實際，采取啟發(fā)式算法，令車輛的載重量和容積得到有效利用。由于這種模型下，在配裝過程中依據(jù)先裝大件貨物后裝小件貨物的思想，符合公司實際操作現(xiàn)狀，是河北快運公司較有實用效果的方法。2、第二種情況客戶需求緊急程度不同時，優(yōu)先考慮客戶的需求緊急程度，可以及時將客戶急需貨物運出，在模型求解中運用了二階段法，可以更好地滿足客戶需求。3、