《生鮮電商前置倉(cāng)路徑規(guī)劃實(shí)證研究》9700字（論文）

生鮮電商前置倉(cāng)路徑規(guī)劃實(shí)證研究目錄TOC\o"1-2"\h\u25534摘要 1104051緒論 2305831.1設(shè)計(jì)目的及意義 3257591.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及技術(shù)路線 4147872生鮮電商前置倉(cāng)路徑規(guī)劃理論基礎(chǔ) 4102872.1生鮮電商前置倉(cāng)簡(jiǎn)介 421302.2生鮮電商前置倉(cāng)配送模式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 5181482.3車(chē)輛路徑問(wèn)題 527293前置倉(cāng)配送網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型構(gòu)建 6111613.1建模思路 610203.2模型假設(shè)及符號(hào)說(shuō)明 624123.3目標(biāo)函數(shù) 8196504模型求解 11188174.1算法簡(jiǎn)介 11312154.2算法設(shè)計(jì) 11173675實(shí)例驗(yàn)證 1299785.1公司描述 139455.2數(shù)據(jù)獲取及參數(shù)設(shè)置 13166655.3算法求解 1672706結(jié)語(yǔ) 17摘要近年來(lái)由于我國(guó)居民對(duì)生鮮食品需求的不斷增長(zhǎng)，推動(dòng)了生鮮電子商務(wù)市場(chǎng)的快速發(fā)展。生鮮食品易腐易損，因此需要在特定的溫度環(huán)境下儲(chǔ)存和運(yùn)輸，但我國(guó)大部分企業(yè)仍存在冷鏈配送過(guò)程管理不當(dāng)、配送資源規(guī)劃不合理等問(wèn)題，使得企業(yè)物流成本居高不不下，制約了生鮮電商的發(fā)展。而前置倉(cāng)模式能很好的解決這一問(wèn)題，在居民區(qū)附近設(shè)置前置倉(cāng)，生鮮食品可以提前從城市邊緣的中心倉(cāng)運(yùn)送到前置倉(cāng)，根據(jù)客戶(hù)的下單指示，再由居民點(diǎn)附近的前置倉(cāng)進(jìn)行末端配送，大大降低了冷鏈物流配送成本。本設(shè)計(jì)依據(jù)當(dāng)前生鮮電商前置倉(cāng)配送模式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)前置倉(cāng)的配送路徑進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，采用遺傳算法作為解決路徑問(wèn)題的主要算法。在一般配送路徑規(guī)劃模型的基礎(chǔ)上，考慮生鮮食品的貨損成本和冷鏈成本，以總成本最小為目標(biāo)，建立從總倉(cāng)到前置倉(cāng)的路徑規(guī)劃模型。通過(guò)對(duì)樸樸超市進(jìn)行調(diào)研，獲取數(shù)據(jù)，同時(shí)運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行編程求得路徑最優(yōu)解，旨在降低樸樸超市的物流成本，幫助企業(yè)提高核心競(jìng)爭(zhēng)力。關(guān)鍵詞：前置倉(cāng)；遺傳算法；生鮮電商；路徑規(guī)劃1緒論2020年中國(guó)GDP增長(zhǎng)了3.2%ADDINNE.Ref.{0DD93167-6CC0-4A54-9AFE-BBCBEECAB603}[1]，成為全球唯一實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)的大型經(jīng)濟(jì)體。國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提升了居民的生活水平，消費(fèi)者觀念也在逐漸發(fā)生變化。民以食為天，人們的食品消費(fèi)觀念從原先的“吃飽喝飽”轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺院煤群谩?，開(kāi)始更加注重于食品的品質(zhì)安全、口感以及新鮮程度，而生鮮食品作為居民日常最基本的消費(fèi)項(xiàng)目，成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。近年來(lái)，由于電商的普及以及人們對(duì)食材品質(zhì)的追求，生鮮電商在中國(guó)迅速崛起。自2005年易果網(wǎng)成立，生鮮電商在中國(guó)市場(chǎng)初露頭角，但是此時(shí)客戶(hù)還未形成網(wǎng)上購(gòu)物的習(xí)慣，多數(shù)企業(yè)面臨倒閉；2012年到2015年期間，部分生鮮電商企業(yè)依靠外場(chǎng)資本迅速崛起，通過(guò)燒錢(qián)補(bǔ)貼和價(jià)格戰(zhàn)來(lái)獲得用戶(hù)，但盈利頗微；2016年后迎來(lái)行業(yè)洗牌期，隨著消費(fèi)者需求的增長(zhǎng)，市場(chǎng)迎來(lái)了資本巨頭的投資，業(yè)內(nèi)資源得到整合，逐漸形成了多種生鮮電商模式并存的局面；2019年末受疫情影響，居民買(mǎi)菜成為一大難題，非接觸送菜模式成為這段時(shí)間的最大亮點(diǎn)，用戶(hù)線上買(mǎi)菜再一次促進(jìn)生鮮電商的發(fā)展，而生鮮市場(chǎng)也將迎來(lái)新的機(jī)遇ADDINNE.Ref.{A81348A6-8B37-4903-9103-9A3525D315D9}[2]。生鮮電商的發(fā)展歷程如表1-1所示。表1-1中國(guó)生鮮電商發(fā)展歷程發(fā)展階段時(shí)間代表萌芽期2005-2011易果生鮮、沱沱公社探索期2012-2015本來(lái)生活中糧我買(mǎi)網(wǎng)發(fā)展期Ⅰ2016-2018京東、盒馬生鮮、叮咚買(mǎi)菜發(fā)展期Ⅱ2019-現(xiàn)在多多買(mǎi)菜、橙心優(yōu)選生鮮電商市場(chǎng)的規(guī)模隨著發(fā)展在不斷擴(kuò)大，特別是近些年來(lái)發(fā)展速度尤為迅猛。2019年生鮮電商市場(chǎng)交易規(guī)模達(dá)到20400萬(wàn)億元，比2014年增長(zhǎng)5600萬(wàn)億元，同比增速達(dá)6.8%ADDINNE.Ref.{4F339571-8EE2-4530-8AD1-69821EB6A3FB}[3]。圖1-1為2014-2019年中國(guó)生鮮電商的市場(chǎng)交易規(guī)模。雖然生鮮市場(chǎng)前景廣闊，但由于生鮮食品易腐、易損、難保存的特點(diǎn)以及客戶(hù)對(duì)高品質(zhì)生鮮食品的需求，使得對(duì)配送條件以及配送時(shí)間的要求極高，一般需要使用到冷鏈運(yùn)輸車(chē)才能保證生鮮食品的質(zhì)量。行業(yè)內(nèi)未使用冷鏈運(yùn)輸車(chē)的平均貨損率在10%-20%，使用冷鏈運(yùn)輸車(chē)后可以降至2%-3%ADDINNE.Ref.{1E376205-A7EF-4308-A4A7-6F635E782A07}[4]，但我國(guó)大部分企業(yè)在冷鏈配送過(guò)程中仍存在管理不當(dāng)，配送資源規(guī)劃不完善等問(wèn)題，使得這些生鮮食品在運(yùn)輸途中受到不同程度的損耗，貨損率居高不下，成為困擾生鮮電商企業(yè)的一大難題。新冠疫情期間，居家生活使得各種非接觸式服務(wù)和銷(xiāo)售業(yè)務(wù)量爆炸式增長(zhǎng)，為配合城市居民及時(shí)送達(dá)的需求，前置倉(cāng)模式成為生鮮電商的主力軍。相對(duì)來(lái)說(shuō)，生鮮電商前置倉(cāng)模式屬于重資產(chǎn)、重運(yùn)營(yíng)的模式，一個(gè)城市擁有多個(gè)前置倉(cāng)的鋪設(shè)規(guī)模，其中中心倉(cāng)和前置倉(cāng)兩級(jí)備貨點(diǎn)需要大量的營(yíng)運(yùn)資金，再加上中心倉(cāng)到前置倉(cāng)的冷鏈配送以及最后一公里的前置倉(cāng)對(duì)多點(diǎn)客戶(hù)配送這兩段高支出的配送成本，使得總體來(lái)看，生鮮電商前置倉(cāng)模式需要高昂的成本投入和較長(zhǎng)的回報(bào)周期ADDINNE.Ref.{5B760A23-F2B1-4116-9E68-472ADA0BE9FF}[5]。如今，生鮮電商前置倉(cāng)模式還在更迭換代中，為減少資金的虛耗，低成本、高效率的物流配送方式成為了企業(yè)實(shí)現(xiàn)盈利的前提，也是生鮮電商前置倉(cāng)模式能否成功經(jīng)營(yíng)的關(guān)鍵。因此，在保障產(chǎn)品新鮮度的前提下，如何合理規(guī)劃前置倉(cāng)配送路徑，降低配送成本是前置倉(cāng)企業(yè)決策者需要解決的重要課題。1.1設(shè)計(jì)目的及意義1.1.1設(shè)計(jì)目的為了適應(yīng)生鮮行業(yè)消費(fèi)者的需求變化，滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)食品品質(zhì)的要求，打破當(dāng)前生鮮電商前置倉(cāng)模式運(yùn)營(yíng)資金高、成本投入大等發(fā)展瓶頸，本設(shè)計(jì)對(duì)生鮮電商前置倉(cāng)配送路徑進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，解決生鮮食品配送過(guò)程中的成本浪費(fèi)問(wèn)題，降低物流成本，同時(shí)為生鮮電商前置倉(cāng)模式的路徑規(guī)劃問(wèn)題提供切實(shí)可行的方案。1.1.2設(shè)計(jì)意義（1）理論意義首先，傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃問(wèn)題基本只考慮路程和時(shí)間因素進(jìn)行模型構(gòu)建，明顯不適用于生鮮食品。本設(shè)計(jì)課題通過(guò)考慮前置倉(cāng)的網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置，結(jié)合生鮮食品易腐、易損的特點(diǎn)后，對(duì)原有的路徑規(guī)劃基本模型中加入對(duì)貨損和冷鏈成本因素的分析，從生鮮食品質(zhì)量保證和經(jīng)濟(jì)效益雙方面對(duì)生鮮食品路徑問(wèn)題進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，使得模型更適用于生鮮電商前置倉(cāng)這一應(yīng)用場(chǎng)景。結(jié)合生鮮食品的特點(diǎn)，建立VRP問(wèn)題數(shù)學(xué)模型，引用算法進(jìn)行求解，通過(guò)案例數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型和算法的正確性和可行性，在一定程度上為生鮮電商的前置倉(cāng)配送路徑規(guī)劃提供理論依據(jù)。（2）實(shí)際意義兩方面，一是從企業(yè)角度出發(fā)，本文引用的實(shí)例目前還未規(guī)劃中心倉(cāng)到前置倉(cāng)的車(chē)輛配送路徑網(wǎng)絡(luò)，只是對(duì)配送車(chē)輛發(fā)車(chē)進(jìn)行簡(jiǎn)單排班。根據(jù)這一情況，搜尋企業(yè)相關(guān)資料以及數(shù)據(jù)，對(duì)配送車(chē)輛調(diào)度以及路線安排進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，能夠?yàn)檫@一企業(yè)提供實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；二是從消費(fèi)者角度出發(fā)，面對(duì)城市居民對(duì)食品品質(zhì)愈加嚴(yán)格的要求，合理科學(xué)地規(guī)劃車(chē)輛配送路徑，能保證食品的品質(zhì)和新鮮程度，讓居民享有更加安全的食品?；诖耍?guī)劃設(shè)計(jì)配送路徑，對(duì)于配送車(chē)輛安排不規(guī)范，物流成本浪費(fèi)這些問(wèn)題的解決有一定的現(xiàn)實(shí)意義。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及技術(shù)路線1.2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容本文考慮到生鮮食品到儲(chǔ)存時(shí)間短，需要在低溫環(huán)境下儲(chǔ)存的特點(diǎn)，構(gòu)建從總倉(cāng)到前置倉(cāng)考慮車(chē)輛成本、貨損成本以及冷鏈成本的路徑優(yōu)化模型，并采用遺傳算法求解模型，最后驗(yàn)證了模型和算法的可行性和有效性。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：對(duì)前置倉(cāng)和中心倉(cāng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抽象并簡(jiǎn)化。構(gòu)建生鮮電商前置倉(cāng)配送網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型，考慮貨損，冷鏈，車(chē)輛這三大因素。選取遺傳算法，設(shè)計(jì)算法中的編碼，選擇，交叉等操作，為生鮮電商前置倉(cāng)配送網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型設(shè)計(jì)求解算法。調(diào)研樸樸超市，獲取案例數(shù)據(jù)，利用MATLAB程序仿真軟件驗(yàn)證了模型和算法的合理性和有效性。1.2.2技術(shù)路線本文技術(shù)路線如圖1-2所示。2生鮮電商前置倉(cāng)路徑規(guī)劃理論基礎(chǔ)2.1生鮮電商前置倉(cāng)簡(jiǎn)介所謂前置倉(cāng)，就是設(shè)置到居民點(diǎn)附近的前置倉(cāng)庫(kù)ADDINNE.Ref.{D0E0AC00-F259-4715-8B54-FA4C704B7138}[6]。而生鮮電商前置倉(cāng)模式是將生鮮食品前置到距離消費(fèi)者更近的場(chǎng)景，企業(yè)用冷鏈車(chē)先將貨物從中心倉(cāng)運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)前置倉(cāng)，客戶(hù)線上下單后，再由配送員從前置倉(cāng)送到客戶(hù)手中，實(shí)現(xiàn)了配送產(chǎn)品一小時(shí)，甚至半小時(shí)到達(dá)目的地的目標(biāo)，獲得客戶(hù)體驗(yàn)感和配送效率的雙贏。生鮮電商的前置倉(cāng)一般包括冷凍、冷藏和常溫儲(chǔ)藏區(qū)，由城市中心倉(cāng)為前置倉(cāng)補(bǔ)貨，補(bǔ)貨頻率相對(duì)較高，一般單個(gè)生鮮電商前置倉(cāng)為500-600平米，有3500左右的SKU，每個(gè)前置倉(cāng)服務(wù)1.5公里范圍ADDINNE.Ref.{7C85BC67-8BBD-412F-BDB1-4976CB8ED9AF}[7]。2.2生鮮電商前置倉(cāng)配送模式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)關(guān)于設(shè)計(jì)中的前置倉(cāng)車(chē)輛路徑規(guī)劃問(wèn)題，主要指的是從配送中心運(yùn)送到各個(gè)前置倉(cāng)，再根據(jù)運(yùn)輸品種情況選取運(yùn)輸車(chē)輛，采用提前規(guī)劃好的行駛方案，選擇合適的運(yùn)輸線路，使得配送工作能夠順利高效的完成。按我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物流術(shù)語(yǔ)中的明確闡述，物流網(wǎng)絡(luò)指某個(gè)物流活動(dòng)中相互聯(lián)系的組織與設(shè)施的集合ADDINNE.Ref.{B352E47D-6CC9-4FFC-9BF4-00D198616846}[8]。生鮮電商前置倉(cāng)模式配送網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示。其中配送路徑用箭頭指代。2.3車(chē)輛路徑問(wèn)題2.3.1車(chē)輛路徑問(wèn)題描述車(chē)輛路徑研究主要集中在車(chē)輛路徑規(guī)劃方面，運(yùn)籌學(xué)中又稱(chēng)為VRP問(wèn)題，最早是由Datzig和Ramaser于1995年首次提出ADDINNE.Ref.{7FF595B7-B6B5-4D81-ABFD-B8722B1E8F3E}。指已知中心點(diǎn)和需求點(diǎn)位置、需求量、車(chē)載最大容量，對(duì)運(yùn)輸條件進(jìn)行約束，規(guī)劃車(chē)輛的行駛路徑以及順序，得到了滿(mǎn)足目標(biāo)條件的路線方案的最優(yōu)解。約束條件包括貨物需求、交貨量、交貨時(shí)間、最大載重、最大里程、工期等，優(yōu)化目標(biāo)一般為：里程最短、成本最低、時(shí)間最短、車(chē)輛規(guī)模最小、車(chē)輛利用率高等ADDINNE.Ref.{9963628C-050A-45BF-821E-9E158212DEE3}[10]。2.3.2車(chē)輛路徑問(wèn)題分類(lèi)在實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用中，車(chē)輛的路徑選擇受到很多因素的影響，包括配送方的配送資源、客戶(hù)的時(shí)間要求、道路交通狀況、配送環(huán)境等客觀因素，以及決策者的思維慣性、分配驅(qū)動(dòng)者的行為習(xí)慣等主觀因素ADDINNE.Ref.{67A4EFE9-CC70-4D27-A3C9-E594799448D1}[11]。根據(jù)上述影響車(chē)輛路徑選擇的客觀因素，本文按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)將車(chē)輛路徑問(wèn)題進(jìn)行如下分類(lèi)，如表2-1所示。表2-1車(chē)輛路徑問(wèn)題類(lèi)型表分類(lèi)方式類(lèi)別設(shè)計(jì)采用任務(wù)特征裝貨問(wèn)題卸貨問(wèn)題裝卸混合問(wèn)題配送中心數(shù)目單配送中心問(wèn)題多配送中心問(wèn)題配送中心對(duì)車(chē)所屬關(guān)系車(chē)輛開(kāi)放問(wèn)題車(chē)輛封閉問(wèn)題優(yōu)化目標(biāo)數(shù)目單目標(biāo)問(wèn)題多目標(biāo)問(wèn)題車(chē)輛類(lèi)型單車(chē)型問(wèn)題多車(chē)型問(wèn)題已知信息特征確定性VRP不確定性VRP2.3.3求解車(chē)輛路徑問(wèn)題的一般算法求解VRP問(wèn)題的主要方法可以分為精確算法和啟發(fā)式算法。精確算法根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析和數(shù)學(xué)規(guī)劃，采用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法求得模型最優(yōu)解。但隨著客戶(hù)點(diǎn)的增多，精確算法無(wú)法避開(kāi)算法使用時(shí)指數(shù)爆炸問(wèn)題ADDINNE.Ref.{FC9B7A5F-41BE-425E-9410-DDBFBB5AF675}[12]，因而僅適用于小規(guī)模VRP問(wèn)題。啟發(fā)式算法包括傳統(tǒng)啟發(fā)式算法和現(xiàn)代啟發(fā)式算法，是車(chē)輛路徑問(wèn)題中應(yīng)用最為廣泛的一類(lèi)問(wèn)題，其求解是有效的，但往往無(wú)法得到最優(yōu)解。傳統(tǒng)的啟發(fā)式算法是在一定的步數(shù)內(nèi)為一個(gè)特定問(wèn)題的可行集構(gòu)造可行解的算法，而現(xiàn)代的啟發(fā)式算法不依賴(lài)于問(wèn)題的唯一性條件。與經(jīng)典的啟發(fā)式算法相比，它的應(yīng)用范圍更廣，是一種多模塊的聚合算法。求解車(chē)輛路徑問(wèn)題的常用算法如圖2-2所示。3前置倉(cāng)配送網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型構(gòu)建3.1建模思路為合理安排生鮮電商前置倉(cāng)模式的配送路徑，本文基于第二章對(duì)生鮮電商前置倉(cāng)的配送網(wǎng)絡(luò)的分析以及路徑問(wèn)題和算法的認(rèn)識(shí)，對(duì)中心倉(cāng)到前置倉(cāng)的車(chē)輛配送路徑進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)考慮的成本因素有:車(chē)輛成本、貨損成本以及冷鏈成本，最終構(gòu)建總成本最小的目標(biāo)函數(shù)。3.2模型假設(shè)及符號(hào)說(shuō)明3.2.1模型假設(shè)（1）每個(gè)前置倉(cāng)的需求量和坐標(biāo)已知；（2）中心倉(cāng)唯一，且位置已知；（3）配送使用的車(chē)為同一種車(chē)型，并且參數(shù)已知；（4）任意兩個(gè)前置倉(cāng)之間可以通行；（5）每個(gè)前置倉(cāng)的需求量為非負(fù)值且均小于車(chē)輛的最大裝載容量，每個(gè)前置倉(cāng)的需求都要滿(mǎn)足，并且只由一輛車(chē)訪問(wèn)一次；（6）每一輛車(chē)從中心倉(cāng)出發(fā)，最后需回到中心倉(cāng)；（7）配送車(chē)輛的最大行駛里程是已知；（8）配送車(chē)輛無(wú)中途指派問(wèn)題；（9）配送途中交通狀況良好，車(chē)輛為勻速行駛；3.2.2符號(hào)說(shuō)明對(duì)前置倉(cāng)的配送路徑優(yōu)化模型的參數(shù)變量符號(hào)作如下說(shuō)明，如表3-1，表3-2，表3-3所示。表3-1主要集合定義說(shuō)明集合定義前置倉(cāng)集合，；配送車(chē)輛集合，；表3-2主要符號(hào)定義說(shuō)明符號(hào)定義車(chē)輛最大額定裝載量；前置倉(cāng)的需求量；前置倉(cāng)到前置倉(cāng)的距離；，節(jié)點(diǎn)編號(hào)；車(chē)輛的行駛速度；車(chē)輛成本；車(chē)輛的單次固定成本；車(chē)輛單位距離的運(yùn)輸費(fèi)用；生鮮食品的平均單價(jià)；車(chē)輛行駛過(guò)程的熱量；卸貨過(guò)程的熱量；制冷成本；車(chē)輛的單位制冷成本；貨損成本；車(chē)輛從前置倉(cāng)i到前置倉(cāng)j所需要的時(shí)間；車(chē)輛k服務(wù)前置倉(cāng)所需的時(shí)間；車(chē)輛行駛途中的貨損系數(shù)；卸貨過(guò)程中的貨損系數(shù)；表3-3決策變量定義說(shuō)明集合定義；；；3.3目標(biāo)函數(shù)3.3.1車(chē)輛成本車(chē)輛成本包括固定成本和運(yùn)輸成本。固定成本涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，包括車(chē)輛購(gòu)置成本、維修成本、保險(xiǎn)成本和人力資源成本。本文假設(shè)中心倉(cāng)的車(chē)輛型號(hào)是一樣的，車(chē)輛的固定成本為常數(shù)，不會(huì)因運(yùn)輸途中車(chē)輛行駛的時(shí)間以及路線的長(zhǎng)度而改變，只和派送車(chē)輛數(shù)量有關(guān)。運(yùn)輸成本包括油耗費(fèi)用、車(chē)輛行駛磨損后的保養(yǎng)費(fèi)用以及車(chē)輛維修費(fèi)用等因素，此部分考慮到這些因素是與車(chē)輛的行駛路徑長(zhǎng)短呈正相關(guān)，綜合以上，車(chē)輛成本表示如下: （3-1）3.3.2制冷成本生鮮食品需要保存在低溫的環(huán)境中才能保持其新鮮度，因此要求車(chē)廂內(nèi)始終保持較低的溫度，這就需要冷藏車(chē)從中心倉(cāng)出發(fā)到服務(wù)完最后前置倉(cāng)的時(shí)間內(nèi)始終處于低溫環(huán)境，維持這種低溫狀態(tài)產(chǎn)生的成本即為制冷成本ADDINNE.Ref.{2E4A9C0A-BFF8-442F-8AB2-F38E72B3F6A4}[13]。車(chē)輛的制冷成本主要包括兩部分：行駛過(guò)程中的制冷成本和卸貨過(guò)程中的制冷成本。在行駛過(guò)程中，配送車(chē)輛的冷卻成本主要由隔熱墻傳遞到車(chē)廂內(nèi)的熱量決定，可由式（3-2）ADDINNE.Ref.{06DDB200-78F3-426B-AB55-CE662B3F0CF6}[14]計(jì)算行駛過(guò)程的熱量： （3-2）式中為熱傳導(dǎo)率,單位為；為車(chē)廂表面積，單位為；、，分別表示為車(chē)廂外界溫度以及車(chē)廂內(nèi)部溫度，單位為℃；t為載品保冷時(shí)間。其中，為車(chē)廂外表面積，為車(chē)廂內(nèi)表面積。卸貨過(guò)程中，車(chē)內(nèi)外空氣產(chǎn)生對(duì)流，車(chē)廂內(nèi)部溫度相應(yīng)的升高，由于冷熱空氣直接接觸，因此無(wú)熱傳導(dǎo)系數(shù)，開(kāi)門(mén)卸貨過(guò)程的熱量可表示為ADDINNE.Ref.{02DB3155-CABF-494D-AF0D-6D09A6E4F922}[15]： （3-3）式中為車(chē)門(mén)面積。綜合以上分析，車(chē)輛由中心倉(cāng)到各個(gè)前置倉(cāng)整個(gè)配送過(guò)程的制冷成本可表示為： （3-4）3.3.3貨損成本生鮮食品在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程會(huì)隨著時(shí)間的增加而逐漸變質(zhì)，產(chǎn)生一定的貨損，同時(shí)無(wú)論生鮮食品是否儲(chǔ)存在低溫環(huán)境中，都存在貨損成本，該貨損成本在運(yùn)輸過(guò)程中主要有兩部分組成：一部分是在運(yùn)輸過(guò)程中隨著運(yùn)輸時(shí)間的增加，貨物逐漸萎蔫的貨損成本ADDINNE.Ref.{C00011AC-702A-46D2-AB93-DE6BFF73F2DB}[16]。假設(shè)產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中所處的環(huán)境溫度濕度恒定不變，外界環(huán)境溫度為一恒定值，此時(shí)只考慮時(shí)間增加變化而造成的貨損。另一部分是在卸貨過(guò)程中，因員工操作不當(dāng)以及車(chē)內(nèi)外空氣對(duì)流，產(chǎn)生溫度、濕度的變化而造成的貨損成本。運(yùn)輸過(guò)程中，假設(shè)溫度不變，則生鮮食品的貨損系數(shù)可認(rèn)為是一常數(shù)，對(duì)于同類(lèi)產(chǎn)品，貨損成本與時(shí)間成正比，因?yàn)檐?chē)輛是勻速行駛的，所以貨損成本與配送距離成正比。運(yùn)輸距離越長(zhǎng)，其貨損成本越高，由運(yùn)輸造成的貨損成本，可表示為： （3-5）其中，為運(yùn)輸途中的貨損系數(shù)。裝卸過(guò)程中卸貨而造成的貨損成本，可表示為: （3-6）其中，為裝卸過(guò)程中的貨損系數(shù)。綜合分析車(chē)輛配送以及裝卸過(guò)程中的貨損情況，車(chē)輛配送過(guò)程中產(chǎn)生的總貨損成本可表示如下： （3-7）根據(jù)上述對(duì)前置倉(cāng)配送路徑模型的描述和分析，前置倉(cāng)配送路徑規(guī)劃數(shù)學(xué)模型建立如下： （3-8） （3-9）s.t. （3-10） （3-11） （3-12） （3-13） （3-14）式子（3-8）-（3-9）為模型的目標(biāo)函數(shù)，表示配送過(guò)程中的車(chē)輛成本、冷鏈成本和貨損成本。方程式（3-10）-（3-14）是模型的約束條件。方程式（3-10）表明，每條路線上的總需求量不超過(guò)單個(gè)車(chē)輛的最大負(fù)載。式（3-11）-（3-12）表示每個(gè)前倉(cāng)只能有一輛車(chē)服務(wù)，且僅能服務(wù)一次。式（3-13）表示每個(gè)前置倉(cāng)都會(huì)被服務(wù)。式（3-14）表示車(chē)輛從中心倉(cāng)出發(fā)最后要返回中心倉(cāng)。4模型求解生鮮電商前置倉(cāng)的路徑規(guī)劃屬于典型的NP-hard問(wèn)題，客戶(hù)群規(guī)模大，計(jì)算復(fù)雜，為保證模型函數(shù)獲得最優(yōu)解，因此本文選取啟發(fā)式算法中運(yùn)算速度快、全局搜索能力強(qiáng)的遺傳算法對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行求解。4.1算法簡(jiǎn)介4.1.1遺傳算法遺傳算法是一種借鑒生物界自然選擇和遺傳學(xué)機(jī)理的隨機(jī)化搜索最優(yōu)解的方法ADDINNE.Ref.{13FA7CEB-AA6E-49FA-AB5E-277FDFB0936F}[17]，根據(jù)“適者生存”的原則，自然會(huì)隨機(jī)選擇淘汰一部分適應(yīng)能力差的個(gè)體，讓其余適應(yīng)能力強(qiáng)的個(gè)體留下。遺傳算法采用隨機(jī)選擇，對(duì)搜索空間沒(méi)有特殊要求，不需要求導(dǎo)，具有收斂速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)ADDINNE.Ref.{E984AF96-AE8C-417D-87F1-637FC6B63D32}[18]。4.1.2遺傳算法實(shí)施步驟遺傳算法的實(shí)施步驟包括:個(gè)體編碼、種群初始化、適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算、選擇、交叉和變異等操作ADDINNE.Ref.{5BE7E216-0F17-4126-A9AF-F087E7BFEBD1}[19]，其編碼技術(shù)和操作過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，在全局最優(yōu)解的搜索上有顯著優(yōu)勢(shì)，適用于本文路徑規(guī)劃問(wèn)題的求解，具體流程如圖4-1所示。4.2算法設(shè)計(jì)（1）編碼：二進(jìn)制編碼和實(shí)數(shù)編碼是最常用的染色體編碼方法。對(duì)于函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，實(shí)數(shù)編碼是最有效的，不僅不需要譯碼，而且可以有效地處理決策變量的復(fù)雜約束。因此，本文選擇實(shí)數(shù)編碼方法，采用共同編碼的方式對(duì)中心倉(cāng)和及前置倉(cāng)的所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編碼，用自然數(shù)0表示中心倉(cāng)，1,2，...，n表示n個(gè)前置倉(cāng)，如032067048150可表示為有三輛車(chē)從中心倉(cāng)出發(fā)，第一輛車(chē)經(jīng)過(guò)前置倉(cāng)3號(hào)和2號(hào)。第二輛車(chē)經(jīng)過(guò)前置倉(cāng)6號(hào)和7號(hào)，第三輛車(chē)依次經(jīng)過(guò)前置倉(cāng)4號(hào)、8號(hào)、1號(hào)、5號(hào)，每輛車(chē)最后都回到了中心倉(cāng)。（2）種群初始化：設(shè)置種群的初始規(guī)模為G，依據(jù)構(gòu)建模型的約束條件進(jìn)行遺傳算法的搜索，獲得滿(mǎn)足模型約束條件的初始解。要設(shè)置較大的種群規(guī)模，避免陷入局部最優(yōu)的狀況。（3）計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)：將目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為適應(yīng)度函數(shù)，求得初始種群對(duì)應(yīng)染色體的適應(yīng)度ADDINNE.Ref.{843DA685-77BD-432A-AF5E-4A98AF85A3BE}[20]。適應(yīng)度越大的個(gè)體，被淘汰的幾率越小。為適應(yīng)度函數(shù)，為模型的目標(biāo)函數(shù)，將代入公式可得到個(gè)體的適應(yīng)度，函數(shù)公式如下： （4-1）（4）選擇操作：選擇操作以適應(yīng)度為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)優(yōu)勝劣汰法則，將上一代種群適應(yīng)度高的染色體基因遺傳給下一代。本文采用了最常用的比例選擇方法，根據(jù)個(gè)體適應(yīng)度的比例，適應(yīng)度值越高，選擇概率越大。（5）交叉：為了加快算法的收斂速度，根據(jù)交叉概率將種群中兩個(gè)染色體的基因片段進(jìn)行交換，使適應(yīng)度高的個(gè)體得到更多的交叉，獲得更優(yōu)秀的父代，交叉概率一般設(shè)置在0-1之間?？紤]到多中心路徑優(yōu)化問(wèn)題的復(fù)雜性以及計(jì)算的簡(jiǎn)便性，本文選擇單點(diǎn)交叉法，操作描述如下：隨機(jī)選擇兩條染色體的基因片段交叉點(diǎn)的位置，交換交叉點(diǎn)后的基因，從而得到兩個(gè)不同的染色體。（6）變異：變異是針對(duì)單個(gè)染色體執(zhí)行的操作。本文根據(jù)變異概率選中染色體，隨機(jī)選擇基因片段中的2個(gè)基因進(jìn)行交換，生成新的染色體。變異概率大小要適中，一般設(shè)置在0.01-0.1之間，在保證算法穩(wěn)定性的前提下，提高計(jì)算速度。（7）終止條件判斷：設(shè)置最大迭代次數(shù)X，判斷算法是否達(dá)到迭代次數(shù)，避免無(wú)效迭代，減少運(yùn)算時(shí)間。5實(shí)例驗(yàn)證5.1公司描述樸樸超市是一家定位于一站式服務(wù)30分鐘即時(shí)配送的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)購(gòu)物平臺(tái)，總部設(shè)立于福州，目前市場(chǎng)范圍已經(jīng)輻射到廈門(mén)、武漢、廣州、成都等地。其經(jīng)營(yíng)品類(lèi)包括：肉禽蛋品、海鮮水產(chǎn)、蔬菜水果、酒水沖飲、休閑零食等，豐富多樣的商品品種，讓用戶(hù)足不出戶(hù)，通過(guò)手機(jī)就能搞定日常一切需求。樸樸超市選擇前置倉(cāng)配送模式，將中心倉(cāng)設(shè)立在租金較為便宜的郊區(qū)，同時(shí)在居民點(diǎn)附近建設(shè)前置倉(cāng)，這樣的商品配送方式能夠極大減少供應(yīng)鏈中的冗余環(huán)節(jié)，同時(shí)能夠降低營(yíng)運(yùn)成本以及配送成本。樸樸超市現(xiàn)已在福州設(shè)立了3個(gè)中心倉(cāng)以及47個(gè)中心倉(cāng)，彼此之間協(xié)同作業(yè)，配送區(qū)域覆蓋福州市區(qū)全境。為了驗(yàn)證成本模型和算法的有效性，本文以樸樸超市運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目為例，進(jìn)行了數(shù)據(jù)搜索，并通過(guò)Matlab2018b編程實(shí)現(xiàn)了模型和算法的求解。5.2數(shù)據(jù)獲取及參數(shù)設(shè)置經(jīng)實(shí)地調(diào)查了解到樸樸超市每一個(gè)中心倉(cāng)所服務(wù)的前置倉(cāng)范圍不同，故選取其在福州市閩侯縣設(shè)立的南通中心倉(cāng)，該中心倉(cāng)負(fù)責(zé)對(duì)20個(gè)前置倉(cāng)進(jìn)行配送，為計(jì)算方便，對(duì)中心倉(cāng)以0進(jìn)行編號(hào)，20個(gè)前置倉(cāng)以1，2，...20進(jìn)行編號(hào)。中心倉(cāng)及前置倉(cāng)的分布如圖5-1所示。中心倉(cāng)和前置倉(cāng)節(jié)點(diǎn)的經(jīng)緯度位置，以及各個(gè)前置倉(cāng)四月份某天16時(shí)的果蔬需求量、食品卸貨時(shí)間信息如表5-1所示。表5-1中心倉(cāng)及前置倉(cāng)相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)號(hào)經(jīng)度緯度需求量（t)卸貨時(shí)間（h)A119.289925.9483001119.272926.04740.7320.12119.265026.06070.3200.053119.282126.03420.6330.094119.323626.04320.4110.075119.308826.06600.4400.076119.309526.08110.6510.097119.285926.08350.3250.058119.295426.09420.3580.069119.302226.12230.3540.0510119.269226.02980.5010.0811119.261026.08390.4180.0712119.272226.05740.7240.113119.334126.03180.3520.0614119.329926.09620.3200.0515119.331526.12750.3500.0616119.358926.00850.3400.0517119.230425.99990.3320.0518119.315126.07140.5060.0819119.284526.11630.3310.0520119.314426.05220.3010.05樸樸超市目前在福州市內(nèi)并未統(tǒng)一冷藏車(chē)車(chē)型，但大部分配送路線采用福田奧鈴BJ5048XLC-FH型號(hào)冷藏車(chē)，因此本設(shè)計(jì)選擇這一車(chē)型進(jìn)行計(jì)算，該車(chē)型的主要參數(shù)如表5-2所示。表5-2福田奧鈴冷藏車(chē)參數(shù)指標(biāo)參數(shù)指標(biāo)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)ISF3.8s5141貨箱內(nèi)尺寸4085×2100×2000百公里耗油12.2L外形尺寸5995×2110×2210總質(zhì)量4495(kg)排放標(biāo)準(zhǔn)GB17691-2005國(guó)Ⅴ額定在載質(zhì)量1165（kg）最高車(chē)速95km/h整備質(zhì)量3200（kg）燃料種類(lèi)柴油設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)獲取如下：由于果蔬是裝在托盤(pán)里進(jìn)行配送，因此排除托盤(pán)重量后的冷藏車(chē)最大載重量為1t；通過(guò)參考樸樸超市APP售賣(mài)的所有水果和蔬菜的價(jià)格，計(jì)算得到果蔬平均單價(jià)為16430元/t，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離可由google經(jīng)緯度公式得到，在編程中直接應(yīng)用。其余固定參數(shù)如下表所示。表5-3固定參數(shù)固定參數(shù)單位參數(shù)值配送車(chē)輛最大載重t1車(chē)輛最大行駛距離km500車(chē)輛行駛速度km/h35廂體厚度cm8每輛車(chē)固定成本元150每輛車(chē)單位距離行駛費(fèi)用元/km3.5生鮮產(chǎn)品的單位成本元/t16430單位制冷成本元/kcal1熱傳導(dǎo)率（）0.7室外溫度℃20車(chē)廂內(nèi)溫度℃4生鮮產(chǎn)品運(yùn)輸貨損系數(shù)/0.002生鮮產(chǎn)品開(kāi)啟車(chē)門(mén)貨損數(shù)/0.0035.3算法求解種群規(guī)模N=100，迭代次數(shù)X=400，交叉概率=0.8，變異概率=0.01，通過(guò)程序運(yùn)行得到配送路徑圖和迭代收斂圖。圖5-3遺傳算法迭代曲線圖程序計(jì)算時(shí)間為17.744378秒，經(jīng)過(guò)四百次迭代，得到配送總成本為4765.5829元，一共需派出9輛冷藏車(chē)，算法結(jié)果及各部分成本如表5-4，表5-5所示。表5-4遺傳算法結(jié)果車(chē)輛序號(hào)配送路徑行駛距離/km載重量/t10-12-2-020.3760.98120-14-15-20-018.0940.69230-17-3-018.0020.96540-6-18-015.6440.99350-2-12-013.7970.96960-1-10-011.7600.98770-14-15-20-021.7320.97180-4-5-015.2000.85190-8-9-019.2540.712表5-5配送成本車(chē)輛序號(hào)車(chē)輛成本/元冷鏈成本/元貨損成本/元總成本/元1198.2895200.17679.603478.06852226.062311.24879.768617.0783213.329257.58756.848527.7644191.16172.0181.082444.2525217.389273.62758.49549.5066221.316291.82180.589593.7267203.27219.5869.91492.768204.754226.37881.575512.7079213.007258.31779.275550.599從圖5-3中能夠看出最初由于存在劣質(zhì)染色體，模型的目標(biāo)函數(shù)值比較高，后續(xù)通過(guò)不斷優(yōu)化迭代，得到最優(yōu)目標(biāo)，在第69次迭代后，目標(biāo)值趨于穩(wěn)定，達(dá)到最優(yōu)值4765.5829。在尋求最優(yōu)配送路徑的過(guò)程中，目標(biāo)函數(shù)值的收斂趨勢(shì)說(shuō)明了模型構(gòu)建的合理性及算法求解的可行性，也表明此模型可以適配樸樸超市中心倉(cāng)到前置倉(cāng)的配送路徑規(guī)劃問(wèn)題。為驗(yàn)證模型及算法的有效性，假設(shè)程序迭代一次的路徑結(jié)果為樸樸超市中心倉(cāng)到前置倉(cāng)的車(chē)輛調(diào)度方案，配送路徑如圖5-4所示。將不采用遺傳算法的車(chē)輛調(diào)度結(jié)果與采用遺傳算法的結(jié)果進(jìn)行了比較，比較結(jié)果如表5-6所示。表5-6使用遺傳算法求解結(jié)果前后對(duì)比結(jié)果使用遺傳算法求解前使用遺傳算法求解后總路程/km180.632153.879派出車(chē)輛數(shù)/輛109車(chē)輛成本/元2132.2121888.5555冷鏈成本/元2580.9722210.744貨損成本/元666.329667.14總成本/元5379.51294766.4395由表5-6可知，遺傳算法可以得到總體較優(yōu)的結(jié)果。相比于樸樸超市的車(chē)輛調(diào)度結(jié)果，使用遺傳算法在總成本方面節(jié)約了11.4%，在車(chē)輛行駛總路程方面節(jié)約了14.8%，同時(shí)減少了一輛冷藏車(chē)的派遣，提高了車(chē)輛利用率，證明了設(shè)計(jì)模型及算法的有效性。但由于遺傳算法的局部搜索能力差，使用遺傳算法后求得的貨損成本較車(chē)輛調(diào)度結(jié)果高出0.811，也表明遺傳算法在實(shí)際應(yīng)用方面對(duì)于局部求解的局限性。6結(jié)語(yǔ)通過(guò)前章實(shí)例驗(yàn)證，本次設(shè)計(jì)對(duì)生鮮電商前置倉(cāng)路徑進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)以達(dá)到配送成本最小的結(jié)果。在模型中考慮到了車(chē)輛的固定成本、運(yùn)輸成本、制冷成本以及貨損成本，以總成本最低為目標(biāo)設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，并使用遺傳算法，通過(guò)MATLAB進(jìn)行計(jì)算，準(zhǔn)確快速地得到樸樸超市從南通中心倉(cāng)到各個(gè)前置倉(cāng)的配送路徑方案。雖然遺傳算法計(jì)算效率高，能近似得到全局最優(yōu)解，但目前仍有局限