《基于linprog函數(shù)的Matlab軟件中M公司運(yùn)輸路徑優(yōu)化的案例探析》11000字

第第I頁共20頁基于linprog函數(shù)的Matlab軟件中M公司運(yùn)輸路徑優(yōu)化的案例分析ADDINCNKISM.UserStyle摘要：伴隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)連續(xù)不斷的飛速發(fā)展，人們對(duì)不同地域產(chǎn)品的需求和對(duì)生活品質(zhì)的追求逐漸提升，被稱作“第三利潤(rùn)源泉”的物流對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響愈發(fā)明顯，逐漸的為人們所看重。作為物流活動(dòng)的核心過程，運(yùn)輸這一流程是削減物流成本最有潛力的研究方向。本文將山東M食品有限公司視作研究對(duì)象，結(jié)合國(guó)內(nèi)外關(guān)于物流配送路徑優(yōu)化的研究，探討分析了該公司的配送路徑優(yōu)化問題，針對(duì)其配送路徑選擇不科學(xué)的問題，在綜合分析了運(yùn)輸距離、配送時(shí)間要求、運(yùn)輸途中物資變質(zhì)等多個(gè)因素后，建立了具有多個(gè)約束條件的路徑優(yōu)化模型，該模型將運(yùn)輸成本最少和品質(zhì)滿意程度作為優(yōu)化目的，以期實(shí)現(xiàn)企業(yè)配送成本和顧客的滿意程度的共同優(yōu)化。以節(jié)約成本為最終目的，在多個(gè)約束條件下通過建造線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用MATLAB軟件中的linprog函數(shù)對(duì)模型進(jìn)行求解以及驗(yàn)證，最后得出最優(yōu)的路徑選擇方案，對(duì)實(shí)際工作有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：路徑優(yōu)化；線性規(guī)劃；MATLAB軟件；linprog函數(shù)TOC\o"1-3"\u1緒論 11.1研究背景與研究意義 11.1.1研究背景 11.1.2研究意義 11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 11.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 21.3研究?jī)?nèi)容及方法 21.3.1研究?jī)?nèi)容 21.3.2研究方法 22相關(guān)理論研究基礎(chǔ) 42.1.配送中心相關(guān)理論 42.1.1配送中心的概念 42.1.2配送中心類型 42.2路徑優(yōu)化相關(guān)理論 42.2.1運(yùn)輸路徑概念 52.2.2運(yùn)輸路徑構(gòu)成要素及其關(guān)系 52.2.3路徑優(yōu)化原則 62.3軟件及函數(shù)簡(jiǎn)介 62.3.1MATLAB函數(shù)linprog在求解物流運(yùn)輸問題中的原理 62.3.2線性規(guī)劃簡(jiǎn)介 73M食品有限公司運(yùn)輸現(xiàn)狀分析 83.1公司介紹 83.2公司運(yùn)輸現(xiàn)狀 83.3運(yùn)輸過程存在的問題及原因 93.3.1運(yùn)輸過程中存在的問題 93.3.2運(yùn)輸過程中問題產(chǎn)生的原因 104運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型建立及求解 124.1M食品有限公司的運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型建立 124.2算法求解 15結(jié)論 17參考文獻(xiàn) 181緒論1.1研究背景與研究意義1.1.1研究背景近年來，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的加快，被稱作“第三利潤(rùn)源泉”的物流對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所起到的影響愈發(fā)明顯，逐漸的為人們所看重。企業(yè)、各類工作者乃至社會(huì)都重點(diǎn)關(guān)注著配送中心的路徑優(yōu)化問題。現(xiàn)階段的運(yùn)輸路徑選擇沒有完整的科學(xué)依據(jù)支撐，單純依靠人們的工作經(jīng)驗(yàn)來完成，這樣的選擇當(dāng)然不夠完美。而以現(xiàn)階段的物流配送市場(chǎng)實(shí)際狀況來看，電子商務(wù)的快速發(fā)展、需求數(shù)量和種類的激增以及顧客規(guī)模的迅速擴(kuò)大導(dǎo)致了市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的配送模式已經(jīng)無法滿足行業(yè)需求。物流業(yè)本身屬于服務(wù)業(yè)，它尋求的就是在創(chuàng)造最多服務(wù)的同時(shí)降低成本，因此，對(duì)于許多物流企業(yè)來說，先進(jìn)的技術(shù)是極其重要的，讓顧客滿意一直是物流行業(yè)最重要的目標(biāo)[1]。為了滿足顧客的需求，配送中心就一定要取代原本的配送模式，使用全新的科學(xué)配送信息技術(shù)，才能在原來的成本基礎(chǔ)上完成更多的服務(wù)。1.1.2研究意義我國(guó)物流行業(yè)正在飛速發(fā)展，但是由于其行業(yè)配套的管理體系不足夠成熟、完善，造成了很多的問題。我國(guó)的物流行業(yè)才剛剛起步，目前仍然處在發(fā)展的初期階段，大多數(shù)國(guó)內(nèi)的企業(yè)在服務(wù)內(nèi)容、速度和成本等方面仍然存在著很多的不足，在現(xiàn)實(shí)運(yùn)營(yíng)當(dāng)中，由于客戶需求和城市道路交通網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，企業(yè)要面臨更多變的配送情形[2]。我國(guó)物流行業(yè)只有進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化提升后，才能在當(dāng)下繼續(xù)發(fā)展。當(dāng)前物流其配送效率和結(jié)果依舊不盡如人意，其中，配送中心的服務(wù)范圍過大以及同城配送網(wǎng)絡(luò)的過于復(fù)雜是兩個(gè)重要原因，這不僅造成企業(yè)配送成本的提高，更容易導(dǎo)致配送時(shí)間的延長(zhǎng)，致使客戶滿意度降低。而作為一種新型的科學(xué)配送技術(shù)，運(yùn)輸路徑優(yōu)化完美契合了我國(guó)物流企業(yè)的轉(zhuǎn)型需求[3]。本文自實(shí)際背景出發(fā)，引入了運(yùn)輸路徑模型，運(yùn)用數(shù)學(xué)的方法來解決M食品有限公司的運(yùn)輸路徑優(yōu)化選擇問題，針對(duì)不同需求，計(jì)算如何選擇配送中心的開放程度以及對(duì)應(yīng)配送路徑，才能最終達(dá)到配送成本和顧客滿意度的雙重最優(yōu)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀Holmbergk（1999）考慮了有關(guān)非線性運(yùn)輸涉及的費(fèi)用選址問題，并通過分枝界定法，對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解[4]。Siddhartha（2002）引入物流成本對(duì)傳統(tǒng)選址模型進(jìn)行拓展，提出一個(gè)綜合分析模型[5]。Kalenatic（2011）提出針對(duì)若干個(gè)物流節(jié)點(diǎn)選址的混合整數(shù)規(guī)劃模型，通過動(dòng)態(tài)的物流供應(yīng)系統(tǒng)，在變化的環(huán)境中提供一個(gè)具有靈活性的選址方式[6]。Danting和Ramser（1959）在《Thetruckdispatchingproblem》中首次提出車輛路徑問題。Wren,Gillett（1974）等人提出Sweep算法(掃描法)。Christofides（1987）等人提出了k度中心樹以及與其相關(guān)聯(lián)的算法，Gendreau（1991）等人將禁忌搜索的方法應(yīng)用在了VRP上。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀運(yùn)輸成本在選址決策過程中有著非常關(guān)鍵的作用，其與配送中心選址有著密不可分的關(guān)系，這也是貫穿早期配送中心選址研究的相關(guān)方向內(nèi)容。通過理論模型建立目標(biāo)函數(shù)，求解總距離或設(shè)施與點(diǎn)之間最優(yōu)運(yùn)輸路徑。朱金峰（2009）對(duì)運(yùn)輸車輛的路線規(guī)劃問題進(jìn)行函數(shù)模型分析，以總成本最小作為數(shù)學(xué)函數(shù)模型的求解目標(biāo)對(duì)運(yùn)輸車輛路線進(jìn)行優(yōu)化，最后再以算例來驗(yàn)證模型分析是否正確ADDINCNKISM.Ref.{ACB10C88813B4e8bA258A9E20D873CEA}[7]。丁原祖（2010）對(duì)傳統(tǒng)車輛路徑相關(guān)問題以及配送中心的配送模式進(jìn)行了分析，并且在以往研究的基礎(chǔ)上，建立基于車輛可重復(fù)利用和選址的相關(guān)模型，從而達(dá)到縮減運(yùn)輸距離和節(jié)省成本的目的[8]。邵舉平和曹倩（2015）采用多目標(biāo)運(yùn)輸路徑模型結(jié)合使用模糊隸屬度函數(shù)對(duì)顧客滿足度進(jìn)行綜合分析，設(shè)計(jì)出相關(guān)函數(shù)模型，通過案例分析檢驗(yàn)函數(shù)模型是否真實(shí)有效[9]。劉承子和劉麗英（2018）通過采用節(jié)約里程法，選擇分析了廣州市城市內(nèi)的典型店鋪，為其規(guī)劃配送線路，通過多次求解,其結(jié)果表明該方法得出的路線規(guī)劃能夠提升配送效率[10]。由此可見，我國(guó)物流相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相對(duì)于國(guó)外起步較晚，當(dāng)前我國(guó)的物流水平相對(duì)比較落后，吸取國(guó)外的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)貼合自身?xiàng)l件，進(jìn)行物流產(chǎn)業(yè)的升級(jí)是當(dāng)下主要的發(fā)展方向。1.3研究?jī)?nèi)容及方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本文主要研究M食品有限公司的發(fā)展現(xiàn)狀以及配送運(yùn)輸分析，并根據(jù)以上內(nèi)容提出針對(duì)性的解決方案第1章詳述了國(guó)內(nèi)外運(yùn)輸路徑方面的研究現(xiàn)狀。第2章簡(jiǎn)述了配送中心的概念、定義以及類型，并且簡(jiǎn)明扼要的闡述了路徑優(yōu)化的意義以及簡(jiǎn)單介紹了Matlab函數(shù)。第3章簡(jiǎn)述了M公司的發(fā)展現(xiàn)狀以及其當(dāng)前存在的運(yùn)輸問題，并針對(duì)存在的問題進(jìn)行了分析。第4章研究了使用linprog函數(shù)求解最優(yōu)線路的模型建立以及采用節(jié)約算法進(jìn)行的求解優(yōu)化。1.3.2研究方法本文用到的研究方法主要有：文獻(xiàn)綜述法、案例研究法、對(duì)比分析法，具體內(nèi)容如下：（1）首先，通過查閱物流配送中心和運(yùn)輸路徑優(yōu)化方面的相關(guān)文獻(xiàn)，以國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)為參考，作為了解當(dāng)前物流企業(yè)進(jìn)行運(yùn)輸線路優(yōu)化的方法，為后續(xù)的研究工作提供理論基礎(chǔ)及形成文獻(xiàn)綜述。（2）通過對(duì)公司當(dāng)前存在的問題進(jìn)行案例研究分析，把相關(guān)理論應(yīng)用于問題的解決方案中，理論結(jié)合實(shí)際改善公司的路徑優(yōu)化方案。（3）通過建立具有多個(gè)約束條件的數(shù)學(xué)模型，采用linprog函數(shù)對(duì)模型進(jìn)行求解，運(yùn)用節(jié)約算法結(jié)合約束條件改進(jìn)的方式對(duì)配送中心的運(yùn)輸路徑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)運(yùn)用相關(guān)理論模型分析了路徑優(yōu)化前后的成本變化，以此來驗(yàn)證分析方法是否真實(shí)有效。

2相關(guān)理論研究基礎(chǔ)2.1.配送中心相關(guān)理論2.1.1配送中心的概念配送中心是一種服務(wù)于物流行業(yè)的設(shè)施和機(jī)構(gòu)。配送中心需要接收末端用戶發(fā)送的訂貨信息并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚瑢?duì)上游運(yùn)輸來的各個(gè)品種貨物進(jìn)行分類揀選，根據(jù)用戶訂單信息中的具體要求來完成分揀、加工以及裝配等作業(yè)，并進(jìn)行配送[11]。配送中心還需要接收來自供應(yīng)者的各種各樣數(shù)量繁多的貨物，在經(jīng)過倒裝、分類、保管、流通加工以及情報(bào)處理等作業(yè)后，要根據(jù)繁多需求者的訂貨要求來準(zhǔn)備好貨物，并以優(yōu)秀的服務(wù)水平實(shí)施配送[12]。2.1.2配送中心類型(1)專業(yè)配送中心：專業(yè)配送中心主要有兩個(gè)不同的含義，其中一個(gè)含義是指無論是配送對(duì)象還是配送技術(shù)，都是隸屬于某一專業(yè)領(lǐng)域的，并且在該專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具備著相當(dāng)?shù)木C合性，可以對(duì)和該專業(yè)相關(guān)的種類不同的物資配送。而另一個(gè)含義是強(qiáng)調(diào)把配送作為一種專業(yè)化職能，并不從事與運(yùn)營(yíng)相關(guān)的服務(wù)型配送中心[13]。(2)柔性配送中心：這種配送中心不是向著專業(yè)化、固定化的方向開展的，它可以靈活變化，對(duì)于配送用戶的請(qǐng)求有著極強(qiáng)的順應(yīng)性，它不會(huì)固定供求關(guān)系，并且還會(huì)不時(shí)的開展和改動(dòng)配送用戶。(3)供給配送中心：專門為一些特定的用戶(例如組合公司、聯(lián)運(yùn)商店)進(jìn)行組織供給的配送中心[14]。(4)銷售配送中心：。銷售配送中心一共有三種不同的類型：第一種是生產(chǎn)企業(yè)為了將自身產(chǎn)品銷售給消費(fèi)者所建造的配送中心；第二種是流通企業(yè)通過樹立配送中心來擴(kuò)展銷售，以此作為自身運(yùn)營(yíng)的一種方式；第三種，是生產(chǎn)企業(yè)和流通企業(yè)間互相結(jié)合的協(xié)作性配送中心[15]。(5)城市配送中心：由于城市的規(guī)模大小普遍滿足汽車運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)里程，因此，選取汽車配送并且以城市界限作為運(yùn)輸范圍的配送中心，可以將貨物快速的送到客戶的手上[16]。(6)區(qū)域配送中心：國(guó)外較為常見的一種配送中心，具有很強(qiáng)的輻射能力以及巨大的庫(kù)存準(zhǔn)備，配送目標(biāo)為全國(guó)甚至全世界范圍的用戶[17]。（7）貯存型配送中心：我國(guó)當(dāng)前擬建造的配送中心大多數(shù)是這一類，具備著強(qiáng)大的儲(chǔ)存能力，可承擔(dān)較大范圍的配送[18]。（8）流通型配送中心：不具備長(zhǎng)久儲(chǔ)存貨物的能力，只能采用臨時(shí)存放或者隨進(jìn)隨出的方法進(jìn)行配貨、送貨的配送中心[19]。2.2路徑優(yōu)化相關(guān)理論2.2.1運(yùn)輸路徑概念裝載貨物的運(yùn)輸車輛從配送中心出發(fā)，將貨物送至有相應(yīng)需求的客戶手中，每個(gè)客戶的需求都必須得到滿足，并且每個(gè)客戶只能被一輛運(yùn)輸車服務(wù)，但同一輛運(yùn)輸車可以滿足多個(gè)客戶的需求[20]。即配送中心、需求客戶以及二者之間的可行道路共同構(gòu)成一張完整的供需運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，對(duì)配送車輛數(shù)量、發(fā)車時(shí)間以及車輛配送行駛路徑等信息進(jìn)行規(guī)劃，確保運(yùn)輸車輛能夠依次有序的對(duì)所有客戶需求點(diǎn)完成配送服務(wù)，并返回配送中心，此規(guī)劃方案要使車輛的運(yùn)行調(diào)度能達(dá)到一個(gè)最優(yōu)目標(biāo)，諸如耗時(shí)最短、運(yùn)輸成本最低、客戶滿意度最高等。2.2.2運(yùn)輸路徑構(gòu)成要素及其關(guān)系首先是配送中心，配送中心是運(yùn)輸路徑的起始點(diǎn)，配送中心的工作較為復(fù)雜，從商品入庫(kù)開始依次為：商品入庫(kù)→商品驗(yàn)貨→貨物保管→貨物挑選→商品出庫(kù)→貨物打包→貨物配送→貨物送達(dá)→客戶驗(yàn)收。通過配送中心的作業(yè)環(huán)節(jié)能夠明顯的看出，有繁多技術(shù)被應(yīng)用在了配送的過程中，因?yàn)榕渌瓦\(yùn)輸是從配送中心這一個(gè)點(diǎn)出發(fā)來向多個(gè)客戶需求點(diǎn)進(jìn)行配送，屬于一對(duì)多關(guān)系，所以通過編程運(yùn)算使用科學(xué)合理地方法來選擇運(yùn)輸?shù)穆窂娇梢杂行У慕档瓦\(yùn)輸?shù)某杀荆⑶姨嵘\(yùn)輸?shù)男省D2.1配送中心工作流程影響運(yùn)輸?shù)闹饕蛩胤譃橐韵聨c(diǎn)（1）配送中心配送中心一般是運(yùn)輸車輛路徑規(guī)劃方案的制定者，負(fù)責(zé)決定配送車輛的數(shù)量、裝載量、行駛路徑等。（2）客戶客戶是商貨物的需求方的位置分布、商品需求量、送達(dá)時(shí)間窗等是配送中心對(duì)于路徑優(yōu)化方案制定的基本依據(jù)。（3）配送貨物配送貨物即為客戶所需產(chǎn)品，而不同的產(chǎn)品有不同的屬性。（4）配送車輛配送車輛即為貨物的運(yùn)輸工具，其屬性主要包括車輛型號(hào)、載重量、最大行駛速度、使用成本等，不同屬性的配送車輛所運(yùn)輸?shù)呢浳镆膊槐M相同。（5）路徑網(wǎng)絡(luò)路徑網(wǎng)絡(luò)一般指配送中心和客戶點(diǎn)之間的所有配送車輛的可行道路集合而成的道路網(wǎng)，在諸多約束條件下，配送車輛按照路徑優(yōu)化方案選擇出來的道路。（6）約束條件約束條件是現(xiàn)實(shí)客觀條件的表現(xiàn)。在路徑優(yōu)化問題中，約束條件一般分為配送中心和客戶的數(shù)量約束、客戶需求量約束以及客戶的時(shí)間窗約束；配送網(wǎng)絡(luò)中路徑中的約束，包括車輛載重量約束、車輛行駛速度和里程約束等。2.2.3路徑優(yōu)化原則配送運(yùn)輸路徑的選擇對(duì)配送運(yùn)輸?shù)某杀?、運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間以及效益影響都很大。所以，一定要應(yīng)用科學(xué)并且合理的方式方法去選擇配送運(yùn)輸路徑，我們可以使用數(shù)學(xué)方法來建立對(duì)配送運(yùn)輸路徑的選擇的數(shù)學(xué)模型，再通過精確的計(jì)算對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。無論選取什么樣的方法，首先，我們一定要清楚明確自己所要完成的目標(biāo)。在這之后，再去考慮完成目標(biāo)的相關(guān)因素，在有約束的框架內(nèi)去找出最優(yōu)解，從而來達(dá)成我們的最終目標(biāo)。2.3軟件及函數(shù)簡(jiǎn)介2.3.1MATLAB函數(shù)linprog在求解物流運(yùn)輸問題中的原理對(duì)于一個(gè)物流生產(chǎn)企業(yè)來說，經(jīng)營(yíng)活動(dòng)大致分為三個(gè)環(huán)節(jié)：購(gòu)進(jìn)原材料、制造生產(chǎn)以及出售給分銷商，運(yùn)輸路徑問題存在于購(gòu)進(jìn)原材料與運(yùn)送到分銷商兩個(gè)階段，一家企業(yè)可能會(huì)有不同的生產(chǎn)制造廠地，需要從不同的原材料供應(yīng)地進(jìn)貨，加工以后再運(yùn)往不同的收貨地，面臨不同的原材料供應(yīng)點(diǎn)和市場(chǎng)上的收貨點(diǎn)，同時(shí)來往不同地點(diǎn)耗費(fèi)的成本各不相同，在這么一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)中，企業(yè)便想找到一個(gè)最優(yōu)的運(yùn)輸方案來使得運(yùn)輸成本最低。求解運(yùn)輸成本最優(yōu)的方案實(shí)際上就是求函數(shù)中的最小值問題，linprog函數(shù)是MATLAB軟件中優(yōu)化工具箱中自帶的函數(shù)，以目標(biāo)函數(shù)最小化為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建，是求解線性規(guī)劃問題最簡(jiǎn)單快捷的工具。2.3.2線性規(guī)劃簡(jiǎn)介線性規(guī)劃是運(yùn)籌學(xué)中的一個(gè)重要分支，它是處理線性目標(biāo)函數(shù)和線性約束問題的比較成熟的方法。建立線性規(guī)劃模型在影響因素較多環(huán)境下可將問題明確化，使研究問題更加直觀，在經(jīng)濟(jì)、軍事、商業(yè)、運(yùn)輸以及教育系統(tǒng)中都有廣泛的應(yīng)用。依靠數(shù)學(xué)軟件的強(qiáng)大運(yùn)算能力，能簡(jiǎn)化模型的求解，運(yùn)用相應(yīng)的方法便能求解到最優(yōu)的運(yùn)輸路徑，運(yùn)算簡(jiǎn)單、精確。線性規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)形式要求目標(biāo)函數(shù)最小化、約束條件必須取等式、變量不能為負(fù)數(shù)，不符合條件的線性模型必須要先將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)形，再進(jìn)行求解。線性規(guī)劃的求解方法有一般圖解法和單純形法（SimpleMethod），單純形法是Dantzig于1947年第一次提出的，后經(jīng)學(xué)者的不斷實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)漸趨完善。單純法是一種迭代算法，它是從所有基本可行解當(dāng)中的一個(gè)較小部分中不斷迭代最終產(chǎn)生最優(yōu)解的一種算法。MATLAB軟件中工具箱所用到的是投影法，它實(shí)際上是在單純法基礎(chǔ)上的一個(gè)變形，相比于前兩種方法，MATLAB的linprog函數(shù)使用的投影法，使得運(yùn)算過程大大簡(jiǎn)化，避免用手算時(shí)的繁瑣，提高規(guī)劃的效率和精準(zhǔn)度，能迅速地解出物流運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)方案。線性規(guī)劃問題有求最大值和求最小值兩種，在MATLAB中求解以最小值為標(biāo)準(zhǔn)形式，不符合標(biāo)準(zhǔn)的線性模型必須轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)形之后方能求解。

3M食品有限公司運(yùn)輸現(xiàn)狀分析3.1公司介紹山東M食品有限公司創(chuàng)建于1997年，前身為臨沂市M食品罐頭廠、臨沂市M食品有限公司，2001年7月更為現(xiàn)名。公司地處于平邑縣地方工業(yè)園區(qū)，總占地面積約為10萬平方米，總建筑面積約為6萬平方米。公司成立之初以罐頭加工為主要業(yè)務(wù)，經(jīng)過二十多年的發(fā)展擴(kuò)大，如今業(yè)務(wù)范圍已覆蓋到水果種植、生產(chǎn)、加工、銷售等方面，成為一家供、產(chǎn)、銷三位一體的綜合性企業(yè)?，F(xiàn)有員工1200余人，擁有8條國(guó)內(nèi)先進(jìn)的果品罐頭生產(chǎn)線，研制開發(fā)以黃桃、山楂、梨為主十大系列，180多個(gè)果蔬罐頭品種，年加工能力5.6萬噸。公司2006年被臨沂市人民政府命名為“市級(jí)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)龍頭企業(yè)”，2008年被省財(cái)政廳等五部門授予“山東省成K型企業(yè)”，2009年被省扶貧開發(fā)辦公室授予“山東窗扶貧龍頭企業(yè)”，2010年被授予“山東省農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)龍頭企業(yè)”，2009年度被列為“國(guó)家W政部農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)項(xiàng)H扶持企業(yè)”，2011年被中國(guó)罐頭工業(yè)協(xié)會(huì)評(píng)為理事會(huì)員單位，2012年被山東省人民政府評(píng)為全省扶貧開發(fā)先進(jìn)集體，公司是山東省農(nóng)業(yè)發(fā)展銀行等五家金融部門授信為AA+級(jí)信用企業(yè).3.2公司運(yùn)輸現(xiàn)狀公司現(xiàn)有的運(yùn)輸配送工作主要由配送員和司機(jī)共同完成，配送員和司機(jī)都由公司的配送部門進(jìn)行管理，配送人員在接到相應(yīng)的送貨通知后,由調(diào)度員對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的資源調(diào)度和任務(wù)分配，確保配送人員的利用效率。公司目前實(shí)行定時(shí)定線配送為主，即時(shí)配送為輔的配送方式。對(duì)于擁有固定需求的客戶，公司嚴(yán)格按照固定的時(shí)間安排表進(jìn)行運(yùn)輸配送，配送頻率根據(jù)客戶的需求量不同而相應(yīng)做出調(diào)整，對(duì)于臨時(shí)性的客戶需求，公司則按照客戶數(shù)量和時(shí)間的需求為其提供針對(duì)性服務(wù)，按照客戶在時(shí)間、數(shù)量方面的要求進(jìn)行及時(shí)配送。公司主要運(yùn)輸流程如下圖所示：圖3.1運(yùn)輸示意圖公司現(xiàn)有業(yè)務(wù)均為自主配送，配送網(wǎng)絡(luò)以山東省臨沂縣為中心，覆蓋全省以及周邊的江蘇、安徽、天津等多個(gè)省市，長(zhǎng)期客戶達(dá)130余家。目前公司經(jīng)營(yíng)配送范圍已經(jīng)覆蓋了山東省55％的地域，濟(jì)寧和連云港是公司當(dāng)前銷售配送業(yè)務(wù)比較集中的三個(gè)地區(qū)，這兩個(gè)地區(qū)的運(yùn)輸配送業(yè)務(wù)工作量較大。公司在各地均建設(shè)了冷藏倉(cāng)庫(kù)，擁有冷藏倉(cāng)庫(kù)13個(gè)，庫(kù)存面積49000平方米，設(shè)置有38條運(yùn)輸線路，服務(wù)華中、華南等多個(gè)重點(diǎn)城市、167個(gè)區(qū)縣，擁有專業(yè)冷藏車268輛，上千輛外包冷藏車，所有冷藏車都具有冷鏈可視化監(jiān)控設(shè)備。圖3.2專業(yè)冷藏車3.3運(yùn)輸過程存在的問題及原因3.3.1運(yùn)輸過程中存在的問題M食品公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)多年，在這個(gè)過程中，其管理模式不斷改善優(yōu)化，已趨近成熟。此外，公司在運(yùn)輸方面也做了很多改進(jìn)，但仍然存在很多不夠完善的地方：（1）沒有形成系統(tǒng)的運(yùn)輸配送體系從運(yùn)輸路徑的安排來看，雖然山東M食品有限公司目前已經(jīng)成立了相應(yīng)的運(yùn)輸管理部門，但是司機(jī)才是整個(gè)配送運(yùn)輸過程中線路選擇的主要人員，并且配送線路的安排主要還是依靠車輛調(diào)度一個(gè)人完成。公司目前的車輛調(diào)配工作主要依靠工作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)劃，配送工作并沒有科學(xué)規(guī)劃方法和專業(yè)的人才保證，相關(guān)的物流配送人員在制定運(yùn)輸方案以及物流作業(yè)方案、公司運(yùn)輸資源計(jì)劃、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等方面沒有相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)支撐，導(dǎo)致所做的計(jì)劃無法達(dá)到最優(yōu)。（2）運(yùn)輸路線依靠司機(jī)經(jīng)驗(yàn)選擇作為亟待發(fā)展的企業(yè)，公司在發(fā)展前期并沒有對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)輸線路問題進(jìn)行系統(tǒng)的研究，基本依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作。不同地區(qū)運(yùn)輸車輛的路徑選擇問題主要是取決于司機(jī)的送貨經(jīng)驗(yàn)，正常情況下司機(jī)都是通過導(dǎo)航在地圖上標(biāo)出目的地，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)選擇配送的路徑和順序。這種選擇路徑的方式通常不能達(dá)到提高配送效率、節(jié)約配送時(shí)間、降低配送成本和客戶滿意度的要求，還可能會(huì)遇到突如其來的交通問題，存在著不穩(wěn)定因素，因此這種依靠經(jīng)驗(yàn)規(guī)劃運(yùn)輸路線的方式在運(yùn)輸計(jì)劃安排、運(yùn)輸能力的匹配、運(yùn)輸線路的選擇等方面不夠科學(xué)，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)對(duì)流運(yùn)輸、迂回運(yùn)輸?shù)痊F(xiàn)象。圖3.3運(yùn)輸路徑選擇示意圖（3）現(xiàn)代信息化程度低目前許多現(xiàn)代化的配送中心為了實(shí)現(xiàn)管理和運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)化都配備了自動(dòng)分揀機(jī)、輸送機(jī)、電梯等先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，為了完善公司的配送，公司是在原有的設(shè)備和管理體系上都有所改進(jìn)，引入自動(dòng)分揀系統(tǒng)、RF系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)、貨架等現(xiàn)代化管理工具，但目前公司的應(yīng)用狀況仍不容樂觀。目前，公司新設(shè)備在物流配送過程中的應(yīng)用僅限于庫(kù)存控制和總務(wù)管理，對(duì)于運(yùn)輸路線的選擇，貨物裝配的協(xié)商，可操作性物流信息系統(tǒng)應(yīng)用的滯后導(dǎo)致配送過程的科學(xué)性和及時(shí)性難以得到保證。另外，配送中心和倉(cāng)庫(kù)之間沒有聯(lián)網(wǎng)，倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存信息不能在網(wǎng)絡(luò)上公開和共享。配送中心與供應(yīng)商之間不存在信息披露和共享，供應(yīng)商不能提前制定生產(chǎn)計(jì)劃和供應(yīng)計(jì)劃，信息化水平低，導(dǎo)致供應(yīng)商和客戶都不能提前準(zhǔn)備和及時(shí)響應(yīng)，嚴(yán)重影響了物流配送的效率。3.3.2運(yùn)輸過程中問題產(chǎn)生的原因（1）運(yùn)輸管理觀念落后配送活動(dòng)直接向最終客戶提供服務(wù)，是及時(shí)發(fā)貨的主要手段，也可以說是企業(yè)活動(dòng)中與客戶聯(lián)系最密切的重要環(huán)節(jié)。目前，M食品有限公司正處于快速發(fā)展階段，沒有充分認(rèn)識(shí)到運(yùn)輸配送的重要性，物流管理的理念相對(duì)落后。在制定企業(yè)戰(zhàn)略的過程中對(duì)于公司的運(yùn)輸配送問題沒有足夠的重視，只把物流服務(wù)過程作為產(chǎn)品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程，對(duì)冷鏈物流的理解還停留在運(yùn)輸、儲(chǔ)存等概念上。而沒有充分認(rèn)識(shí)到科學(xué)的物流配送工作才能夠保證企業(yè)實(shí)現(xiàn)價(jià)值增值。（2）路徑規(guī)劃不合理據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在冷鏈物流的各項(xiàng)成本中，配送成本大多能夠占到物流成本的35%-60%，運(yùn)輸成本約占配送成本的一半。如果能在這一環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)高效率，將顯著削減企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本，帶來可觀的利潤(rùn)空間。在產(chǎn)品物流運(yùn)輸過程中，產(chǎn)品配送路線的科學(xué)選擇是設(shè)計(jì)配送計(jì)劃和車輛調(diào)度方案的重中之重。對(duì)于M食品有限公司來說，其分銷環(huán)節(jié)是將工廠倉(cāng)庫(kù)中的產(chǎn)品高效的保質(zhì)保量的交付給客戶。公司存在的配送效率低等大多數(shù)問題都是因?yàn)楣驹O(shè)計(jì)配送路線的方法缺少合理性和科學(xué)依據(jù)。（3）信息化管理能力弱公司目前沒有專業(yè)的技術(shù)人員和系統(tǒng)保障，無法實(shí)現(xiàn)貨物運(yùn)輸、車輛調(diào)度、運(yùn)輸路線選擇方面的信息共享和協(xié)調(diào)。且公司對(duì)物流和運(yùn)輸缺乏有效的管理和規(guī)劃，雖然建立并采用了倉(cāng)儲(chǔ)物流管理系統(tǒng)，但是與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的物流管理信息系統(tǒng)相比，信息的互聯(lián)程度還不夠，信息管理能力的欠缺導(dǎo)致了系統(tǒng)的利用程度不足。

4運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型建立及求解4.1M食品有限公司的運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型建立為了提高M(jìn)食品有限公司運(yùn)輸配送線路的合理性，降低物流運(yùn)輸成本，提高公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，本文主要針對(duì)公司的運(yùn)輸路徑優(yōu)化問題進(jìn)行了分析研究，針對(duì)其運(yùn)輸路徑選擇不科學(xué)的問題，建立具有多個(gè)約束條件的路徑優(yōu)化模型。求解運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)方案實(shí)際上是求函數(shù)中的最小值問題，linprog函數(shù)是MATLAB軟件中優(yōu)化工具箱中自帶的函數(shù)，以目標(biāo)函數(shù)最小化的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建，是求解線性規(guī)劃問題最簡(jiǎn)單快捷的工具。用linprog函數(shù)求解線性規(guī)劃問題的具體語法如下：X=linprog(F,A,b)：求解問題minFX，X的約束條件為Ax≤B。X=linprog(F,A,b,Aeq,Beq：求解上述問題，增加約束條件Aeq=Beq。若此約束條件不存在，那么將A=[]、b=[]。X=linprog(F,A,b,Aeq,Beq,lb,ub)：定義變量X的下界lb和上界ub，使得X處在此范圍中。X=linprog(F,A,b,Aeq,Beq,lb,ub,X0)：初值定義為X0。若是大型算法則忽略初值。(X,fval)=linprog((F,A,b,Aeq,Beq,LB)：返回目標(biāo)函數(shù)最小值fval和當(dāng)目標(biāo)函數(shù)取最小值時(shí)X的取值。M食品有限公司有A、B兩個(gè)生產(chǎn)廠地，需要從I、II兩個(gè)水果園進(jìn)水果，還要向甲、乙、丙三個(gè)大型市場(chǎng)供應(yīng)罐頭，I水果園每次最多可提供水果量為3噸，II水果園每次最多可提供的水果為4噸；甲、乙、丙三個(gè)市場(chǎng)的罐頭需求量分別為3噸、5噸和4噸，去年兩家果園水果價(jià)格一樣，每單位的水果可制造2單位的罐頭，那么如何設(shè)計(jì)A、B兩個(gè)廠地的運(yùn)輸途徑才能使得運(yùn)輸成本最小？根據(jù)表4.1、表4.2和圖4.1可計(jì)算在初始方案下，運(yùn)輸費(fèi)用f（x）=80×1.5+50×1+60×2+70×1.5+50×2.5+60×0.5+30×2+40×3+30×2+30×2=850元。表4.1單位運(yùn)費(fèi)表Ⅰ水果園Ⅱ水果園甲市場(chǎng)乙市場(chǎng)丙市場(chǎng)A廠地8060503030B廠地5070604030表4.2原先運(yùn)輸方案Ⅰ水果園Ⅱ水果園甲市場(chǎng)乙市場(chǎng)丙市場(chǎng)合計(jì)612A廠地1.52.02.522B廠地1.01.50.532圖4.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖優(yōu)化方案：針對(duì)上述結(jié)果，首先構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，建立線性方程組。設(shè)A廠地從I、II水果園分別進(jìn)水果X1,X2噸的水果，B廠地分別從I、II水果園進(jìn)X3,X4噸的水果；A廠地分別對(duì)甲、乙、丙供X5,X6,X7單位的罐頭，B廠地分別對(duì)甲、乙、丙供X8,X9,X10單位的罐頭（如表3所示）。則優(yōu)化后的模型中，目標(biāo)函數(shù)f（x）=80X1+60X2+50X3+70X4+50X5+30X6+30X7+60X8+40X9+30X10。表4.3假設(shè)的運(yùn)輸量XⅠ水果園Ⅱ水果園甲市場(chǎng)乙市場(chǎng)丙市場(chǎng)合計(jì)X1+X2+X3+X4X5+X6+X7+X8+X9+X10A廠地X1X2X5X6X7B廠地X3X4X8X9X10Subjectto：X5+X8=3（1）X6+X9=5（2）X7+X10=4（3）X1+X2+X3+X4=6（4）2X1+2X2-X5-X6-X7=0（5）2X3+2X4-X8-X9-X10=0（6）X1+X3≤3（7）X2+X4≤4（8）Xi≥0（i=0,1,2,…,10）（9）等式（1）表示保證甲市場(chǎng)的供貨量為3噸，等式（2）表示乙市場(chǎng)的供貨量為5噸，等式（3）表示丙市場(chǎng)的供貨量為4噸；等式（4）表示A、B兩個(gè)加工廠地進(jìn)的水果綜合為6噸，等式（5）表示A廠地產(chǎn)銷相等，等式（6）表示B廠地產(chǎn)銷相等；不等式（7）表示I水果園提供的水果最多為3噸，不等式（8）表示II水果園提供的水果最多為4噸；不等式（9）表示A、B兩個(gè)加工廠地從I水果園和II水果園進(jìn)的水果，以及向甲、乙、丙三個(gè)市場(chǎng)的輸送的罐頭都不可能小于零。上述10個(gè)條件變量在MATLAB中的求解過程為：>>F=[80605070503030604030]；%目標(biāo)函數(shù)表示>>Aeq=[0000100100；0000010010；%等式的約束條件系數(shù)0000001001；1111000000；1100-1-1-1000；0011000-1-1-1]；>>Beq=[354600]；%等式的約束條件常數(shù)項(xiàng)>>LB=[0000000000]；>>A=[1010000000；0101000000]；%不等式的約束條件系數(shù)>>b=[3;5]；%不等式的約束條件常數(shù)項(xiàng)>>[X,fval]=linprog[F,A,b,Aeq,Beq,LB]%求解模型，返回目標(biāo)函數(shù)最小值fval和X的取值Optimizationterminated.求解結(jié)果為：X=0.0000，4.0000，2.0000，0.0000，3.0000，5.0000，0.0000，0.0000，0.0000，4.0000fval=760.0000由此得出優(yōu)化后的模型如下：X1=0，X2=4，X3=2，X4=0，X5=3，X6=5，X7=0，X8=0，X9=0，X10=4如表4所示，即在優(yōu)化后模型下，A廠地從從I水果園進(jìn)水果0噸，從II水果園進(jìn)水果4噸，供貨給甲市場(chǎng)3噸，供貨給乙市場(chǎng)5噸，供貨給丙市場(chǎng)0噸；B廠地從I水果園進(jìn)貨2噸，從B水果園進(jìn)貨0噸，供貨給甲市場(chǎng)0噸，供貨給乙市場(chǎng)0噸，供貨給丙市場(chǎng)4噸。此時(shí)運(yùn)輸費(fèi)用最低為760元，相比于優(yōu)化之前，節(jié)省運(yùn)輸成本。表4.4優(yōu)化后變量Ⅰ水果園Ⅱ水果園甲市場(chǎng)乙市場(chǎng)丙市場(chǎng)合計(jì)612A廠地04350B廠地200044.2算法求解節(jié)約算法對(duì)配送運(yùn)輸路線設(shè)計(jì)采用的是啟發(fā)式的分析思路。通常的分析方式是先把各個(gè)需求點(diǎn)均按照直接往返的運(yùn)輸方式作為初始的運(yùn)輸行駛路線，接著對(duì)各個(gè)需求點(diǎn)進(jìn)行連接并計(jì)算其節(jié)約量，然后再按照節(jié)約量從大到小的順序進(jìn)行排列，并在一定的約束條件下不斷對(duì)運(yùn)輸路徑進(jìn)行優(yōu)化。操作步驟如下：第一步：對(duì)每?jī)蓚€(gè)需求點(diǎn)進(jìn)行節(jié)約距離值計(jì)算s(a,b),令M={s(a,b)∣s(a,b)>0}；且按由大到小順序進(jìn)行排列。第二步：若M=P,則取消；否則選擇節(jié)約距離最大的s(a,b)作為觀察對(duì)象，若達(dá)成以下條件之一：點(diǎn)a和點(diǎn)b兩個(gè)點(diǎn)全都不在已經(jīng)設(shè)計(jì)好的線路中；點(diǎn)a和點(diǎn)b全都在業(yè)已設(shè)計(jì)好的線路中，但全都不是線路的內(nèi)點(diǎn)（內(nèi)點(diǎn)即不與配送中心相連接）；點(diǎn)a和點(diǎn)b在業(yè)已設(shè)計(jì)好的線路中，全都不是內(nèi)點(diǎn)，而且一個(gè)為起點(diǎn)，一個(gè)為終點(diǎn)；則進(jìn)行下一步，否則進(jìn)行第四步。第三步：連接點(diǎn)a和點(diǎn)b，可以得到線路0-a-b-0，對(duì)點(diǎn)a和點(diǎn)b相連之后所產(chǎn)生的線路中的總運(yùn)輸量G進(jìn)行考察，并對(duì)運(yùn)輸貨車的載重率進(jìn)行計(jì)算。如果載重率上升或無變化，進(jìn)行下一步，如果載重率下降，進(jìn)行第四步。第四步：令M1=M-s(a,b),刪除第a行和第b列，即a點(diǎn)和b點(diǎn)不能再并其它線路中；進(jìn)行第二步。公司運(yùn)輸路徑節(jié)約算法流程圖如圖5.1所示：圖5.1節(jié)約算法流程

結(jié)論運(yùn)輸路徑優(yōu)化是企業(yè)必定要做的工作，因?yàn)檫\(yùn)輸成本是每一個(gè)物流企業(yè)不得不考慮的重要問題。本文通過對(duì)M食品有限公司的問題分析研究，以運(yùn)輸成本最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)建立線性規(guī)劃模型，找出影響運(yùn)輸路徑優(yōu)化的約束條件，運(yùn)用MATLAB中l(wèi)inprog函數(shù)對(duì)模型進(jìn)行求解，通過計(jì)算新的模型，最后的結(jié)論顯示新的路徑比優(yōu)化之前降低了運(yùn)輸費(fèi)用，大大削減了企業(yè)的成本，從而為公司贏得了更多的利益和更好的效果。從優(yōu)化后的模型及結(jié)果可以知道，MATLAB軟件對(duì)于解決復(fù)雜的