周瑞華

（1.深圳市凱立德科技股份有限公司，廣東 深圳 518042）

考慮城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的物流配送優(yōu)化方法

周瑞華1

（1.深圳市凱立德科技股份有限公司，廣東 深圳 518042）

隨著城市路網(wǎng)的建設(shè)與擴張，城市物流配送體系的構(gòu)建變得更為復雜。對城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)影響下的物流配送路線選擇進行了研究，為物流企業(yè)在配送路線的選擇與優(yōu)化方面提供分析思路。實驗證明，該方法在優(yōu)化線路里程方面頗有效果。

路網(wǎng)結(jié)構(gòu)；物流配送；蟻群算法

在城市物流配送中，城市道路網(wǎng)絡(luò)是物流配送所依附的重要載體。伴隨著我國城市道路網(wǎng)絡(luò)的擴張與升級，物流配送網(wǎng)絡(luò)變得更加復雜，如何選擇切實有效的配送路線以降低物流配送成本成為物流活動中的首要問題。

傳統(tǒng)的物流配送排單多是根據(jù)資深排單員的經(jīng)驗或者是地圖上各配送點間的直線距離進行的[1]，未能考慮道路的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、路左還是路右等實際情況，這樣的排單會給配送車輛在配送訂單時帶來諸多不便，造成多走回頭路、繞遠等情況。文章對城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的物流配送路線選擇方法進行了優(yōu)化，為物流企業(yè)在配送路線選擇與優(yōu)化方面提供分析思路。

1 城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析

城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)是由一定數(shù)量的城市道路按照一定方式組合而成的具有一定形態(tài)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從縱向來看，對城市道路進行等級配置，就形成了城市道路網(wǎng)絡(luò)的等級結(jié)構(gòu)；從橫向來看，對城市道路進行排列組合，并通過適當?shù)姆绞竭M行銜接，就形成了城市道路網(wǎng)絡(luò)的布局結(jié)構(gòu)。因此，城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)是一個綜合性的概念，包括路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)和路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)，本文主要從城市路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)來進行分析。

城市路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)是城市的交通網(wǎng)絡(luò)骨架，其形態(tài)主要有：方格式路網(wǎng)、環(huán)形放射式路網(wǎng)、自由式路網(wǎng)和混合式路網(wǎng)4種[2]。為了有效地描述城市路網(wǎng)布局，采用路網(wǎng)布局指標通過定量的方式來反映城市路網(wǎng)的布局結(jié)構(gòu)。該指標體系中包含多個指標，其中對物流配送路徑選擇產(chǎn)生影響的指標有反映2點間實際距離大小的非直線系數(shù)指標和反映路網(wǎng)平均行程距離的可達性指標。

1）非直線系數(shù)指標。非直線系數(shù)指標是路網(wǎng)布局的重要評價指標之一，用來反映路網(wǎng)中2點之間的交通便捷程度[3]。非直線系數(shù)指標計算式如下：

式中，η為2點直接的非直線系數(shù)；F為2點之間的實際最短距離；為2點間的直線距離。

2）路網(wǎng)可達性指標。路網(wǎng)可達性是指在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)某一點出發(fā)抵達任一目的地的行程距離、行程時間或費用的大小[4]。常用車輛的平均行程時間或距離表示路網(wǎng)的可達性，本文采用路網(wǎng)的平均行程距離來表示，假設(shè)路網(wǎng)的平均出行距離為D，其矩陣表達式為：

路網(wǎng)中某一節(jié)點的可達性，即某一點開始至其他各點的平均出行距離Di表示為：

式中，n為區(qū)域內(nèi)的節(jié)點數(shù)目為矩陣D第i行元素之和。

路網(wǎng)可達性的值越大，代表路網(wǎng)的平均行駛距離越大，即路網(wǎng)中交通越不方便；反之，交通越便捷。

2 城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)影響下的物流配送

2.1 建立模型

本文研究單配送中心無時間窗配送路線問題，具體描述如下：物流配送由1個配送中心、N個配送點組成，配送點不提出時間限制。送貨的車輛從配送中心出發(fā)，依次給每一個配送點送貨，完成最后一個配送點的配送任務(wù)后返回配送中心，目標是使得總配送里程最小。為了構(gòu)造數(shù)學模型方便，將配送中心編號為0，各配送點編號為1，2，…，x，則該問題的數(shù)學模型如下：

考慮到路網(wǎng)布局對配送路徑選擇的影響，將與2點間距離有關(guān)的非直線系數(shù)加入模型中，改進可得到考慮路網(wǎng)布局的配送路線選擇模型。

2.2 模型計算

本文采用蟻群算法來對物流配送路線選擇問題進行優(yōu)化求解。計算流程如下：

1）生成m個螞蟻，每個螞蟻對應(yīng)的禁忌表設(shè)為空，并建立禁忌表指針。設(shè)定初始時刻t=0，初始迭代次數(shù)cycle=0。建立最短路徑向量α及最短路徑長度變量α為空設(shè)為一個很大的正數(shù)。將每一個螞蟻隨機放在要訪問的n個配送點上。

2）每一只螞蟻所處的配送點序號寫入該螞蟻禁忌表指針所指的格內(nèi)，表明螞蟻從該配送點出發(fā)，此時禁忌表指針移向禁忌表的下一格。

3）每一個螞蟻按照路網(wǎng)中2點間可達性指標大小選出下一步要到達的配送點，并移動至該配送點。將該配送點的序號寫入該螞蟻禁忌表指針所指向的格內(nèi)，指針再移向下一格。重復執(zhí)行該步驟，直到螞蟻遍歷所有的配送點。

4）把各螞蟻最后訪問的配送點記錄下來，計算各螞蟻所走過的路徑總長度Sk，并找出其中的最小值S，若把最小值對應(yīng)的路徑寫入α中。

5）若cycle小于規(guī)定的迭代次數(shù)，各螞蟻的禁忌表指針指向第一格，將上一輪最后遍歷的配送點序號寫入該螞蟻禁忌表指針所指向的格內(nèi)，指針移向下一格，轉(zhuǎn)到步驟3）。若cycle等于規(guī)定迭代次數(shù)時結(jié)束該步驟。

2.3 實驗結(jié)果

利用上述方法對武漢市某藥品配送公司的20個配送訂單進行了優(yōu)化，并與人工排單結(jié)果進行比較。如表1所示，優(yōu)化后物流配送路線較人工排單優(yōu)化最大達18．77%，最小為6．08%，平均優(yōu)化配送里程12．69%，優(yōu)化效果明顯。

表1 實驗結(jié)果

3 結(jié) 語

傳統(tǒng)的人工排單方式在物流配送中已難以滿足物流企業(yè)高效、低成本的需求。文章利用蟻群算法結(jié)合城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)對物流配送路線選擇進行優(yōu)化，可以在很大程度上降低物流成本，提高物流企業(yè)的生產(chǎn)管理水平。

[1] 高曉亮,伊俊敏,甘衛(wèi)華．倉儲與配送管理[M]．北京:清華大學出版社,2006

[2] 鐘石泉．物流配送車輛路徑優(yōu)化方法研究[D]．天津:天津理工大學,2007

[3] 錢雪娟．城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)評價方法探討[J]．交通科技與經(jīng)濟,2006,9(2):88-90

[4] 曾松,楊佩坤．城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可達性評價[J]．同濟大學學報，2001,6(4):668-670

[5] 孫洪茹．城市物流配送體系及其路線優(yōu)化的研究[D]．青島:山東科技大學,2005

[6] 吳靜．改進的智能算法及其在物流運輸優(yōu)化中的應(yīng)用[D]．天津:天津理工大學,2008

[7] 郎茂樣．基于遺傳算法的物流配送路徑優(yōu)化問題研究[J]．中國公路學報．2002,15(3):76-79

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B

1672-4623（2014）03-0054-02

10.11709/j.issn.1672-4623.2014.03.017

周瑞華，工程師，主要研究方向為計算機、GIS、GPS導航技術(shù)及應(yīng)用。

2014-03-12。

項目來源：深圳市2013年度基礎(chǔ)研究資助項目（JCYJ20130401145907839）。