張圣潔 （上海理工大學(xué) 管理學(xué)院，上海200093）

0 引 言

今天是一個以新一代信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、以協(xié)同創(chuàng)新為核心、以云平臺構(gòu)建資源池為載體實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)互通的景象。在互聯(lián)網(wǎng)科技不斷發(fā)展和創(chuàng)新下，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型是產(chǎn)業(yè)在發(fā)展浪潮中生存的基礎(chǔ)。在人工智能、大數(shù)據(jù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的推動下，整個物流行業(yè)也發(fā)生了翻天覆地的變化。對發(fā)展中國家以及新興國家來說，之所以國家間的物流發(fā)展遇到阻礙，主要是因為基礎(chǔ)設(shè)施相對落后[1]。物流行業(yè)是服務(wù)業(yè)中重要的模塊，同時物流作為企業(yè)的第三利潤源泉，也是當(dāng)今社會一個重要的發(fā)展模塊。在物流裝卸、搬運、包裝、運輸?shù)裙δ苤校锪鬟\輸成本占據(jù)整個物流成本的大半江山，在運輸這一功能中車輛調(diào)度決定了配送成本的高低。尤其是在今天電子商務(wù)快速發(fā)展以及新零售布局的不斷推進，配送需求日益增長，配送時效要求越來越高，傳統(tǒng)的物流配送模式已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟社會發(fā)展的需要，面對產(chǎn)業(yè)互聯(lián)下物流配送車輛調(diào)度問題不能再以人的主觀感受或是經(jīng)驗實現(xiàn)物流配送車輛的運作，如何運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決產(chǎn)業(yè)互聯(lián)下物流配送中存在的問題成為當(dāng)前研究主要課題[2]。在計算機技術(shù)領(lǐng)域，作為人工智能技術(shù)的一員——Agent 技術(shù)得到迅猛發(fā)展，通過學(xué)習(xí)和研究多Agent 系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)其具有良好的自治性、分布性等特征，運用Agent 技術(shù)非常適合解決基于產(chǎn)業(yè)互聯(lián)下復(fù)雜動態(tài)的物流配送車輛調(diào)度問題。

1 傳統(tǒng)配送與現(xiàn)在配送模式的對比

隨著科技的進步，人民生活水平不斷提高，傳統(tǒng)單一的物流配送模式已經(jīng)不能適應(yīng)人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需求，傳統(tǒng)的物流配送活動會造成資源的過度浪費，以及時間成本的浪費。當(dāng)今是一個產(chǎn)業(yè)互聯(lián)的形態(tài)，產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是以生產(chǎn)者為用戶，以生產(chǎn)活動、服務(wù)活動為應(yīng)用場景的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)用。它涵蓋了人們的各種生產(chǎn)活動、服務(wù)活動；貫穿企業(yè)的研發(fā)、設(shè)計、仿真、采購、生產(chǎn)、銷售、供應(yīng)鏈、金融、物流等各個生產(chǎn)經(jīng)營活動[3]。產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建給我國經(jīng)濟高效運轉(zhuǎn)帶來利益，也正是產(chǎn)業(yè)互聯(lián)的發(fā)展改變了消費者傳統(tǒng)的生活模式，使得消費者現(xiàn)在的生活多姿多彩。消費者的需求不再是傳統(tǒng)的大眾化，越來越多的個性化服務(wù)被普遍接受，在滿足消費者需求的同時，要將產(chǎn)業(yè)互聯(lián)大背景下互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)靈活運用在物流行業(yè)中將物流成本降低到最小。在物流活動總成本中物流配送成本占據(jù)很大比例，所以有效的物流運輸決策對提高物流服務(wù)水平、降低成本具有重要意義。縱觀當(dāng)今物流配送體系，發(fā)現(xiàn)新型的配送模式已經(jīng)從簡單變復(fù)雜，單一變多樣，物流配送系統(tǒng)已經(jīng)形成了一個復(fù)雜的配送網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的物流配送體系與產(chǎn)業(yè)互聯(lián)背景下物流配送體系對比如圖1 所示，圖中D 代表配送中心；1、2、3、4、5、6、7、8 代表各配送目的地。

1.1 基于產(chǎn)業(yè)互聯(lián)云平臺下物流行業(yè)的轉(zhuǎn)型

圖1 物流配送模式對比

圖2 基于產(chǎn)業(yè)互聯(lián)云平臺下的物流行業(yè)發(fā)展模式

隨著云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)以及“互聯(lián)網(wǎng)+”等的發(fā)展，電子商務(wù)也得到快速發(fā)展。產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是技術(shù)創(chuàng)新、模式創(chuàng)新集成融合的產(chǎn)物，通過對產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)理念、技術(shù)、平臺的應(yīng)用，重新構(gòu)造了整個社會生產(chǎn)經(jīng)營的生態(tài)環(huán)境，重構(gòu)了企業(yè)內(nèi)部的組織經(jīng)營框架、運營管理模式、商業(yè)服務(wù)模式，從而達到降低成本、提升效率、提高質(zhì)量、節(jié)約資源的目標(biāo)。在此大背景下，物流行業(yè)也要做出改變或是轉(zhuǎn)型，隨之出現(xiàn)了“智慧物流”的概念。互聯(lián)網(wǎng)思維結(jié)合物流，出現(xiàn)了不少優(yōu)秀物流企業(yè)。例如：電商物流領(lǐng)域的菜鳥網(wǎng)絡(luò)；運用互聯(lián)網(wǎng)理念運作“最后一公里”，打通O2O 模式的京東派；擁抱互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟，快遞企業(yè)延伸價值鏈來做電商的順豐優(yōu)選[4]。在這些模式支撐下云平臺的構(gòu)建是智慧物流發(fā)展的基礎(chǔ)，創(chuàng)造智慧物流核心部分的智慧思維系統(tǒng)為物流企業(yè)提供數(shù)據(jù)收集、處理、分析和預(yù)測，從而降低物流企業(yè)的運營成本，實現(xiàn)資源的有效配置，為消費者提供更好的服務(wù)體驗。通過物聯(lián)網(wǎng)（IOT） 技術(shù)+大數(shù)據(jù)技術(shù)+人工智能（AI） 技術(shù)的完美結(jié)合構(gòu)建了產(chǎn)業(yè)互聯(lián)下的云平臺，云平臺的構(gòu)建推動了物流行業(yè)快速發(fā)展[5]?，F(xiàn)如今，這些技術(shù)已經(jīng)無形地滲透到消費者生活中的點點滴滴，物流行業(yè)更是在這些技術(shù)的支撐下迎來了智慧物流的春天?；诋a(chǎn)業(yè)互聯(lián)云平臺下物流行業(yè)的發(fā)展模式如圖2 所示。

1.2 構(gòu)建產(chǎn)業(yè)互聯(lián)下多Agent 的車輛調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)架

在產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的大趨勢下，物流配送活動也要不斷進行優(yōu)化。根據(jù)實際調(diào)查結(jié)果顯示，物流運輸配送中國內(nèi)道路運輸車輛空載率超過了40%，而停車配貨時間的間隔大概是72 小時，造成嚴重的資源浪費與環(huán)境污染問題[6]。面對這種現(xiàn)狀，各相關(guān)部門、企業(yè)要靈活運用科學(xué)技術(shù)認真加以解決。隨著信息時代的到來，越來越多的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被應(yīng)用到物流行業(yè)中，例如GIS、GPS 等能在物流配送過程中有效地監(jiān)測到車輛的位置和信息，而Agent 作為人工智能的典型代表，能夠在各個功能之間有效的溝通和協(xié)調(diào)，在物流配送車輛調(diào)度中發(fā)揮最大優(yōu)勢[7]。通過學(xué)習(xí)和研究產(chǎn)業(yè)互聯(lián)下物流配送存在的問題，結(jié)合多Agent 技術(shù)系統(tǒng)的建模思想，構(gòu)建了產(chǎn)業(yè)互聯(lián)下多Agent的車輛調(diào)度模型，該模型由系統(tǒng)層、結(jié)構(gòu)層和功能層組成，具有良好的分布性、自治性等特征。其系統(tǒng)分布為：系統(tǒng)層有協(xié)調(diào)控制Agent，負責(zé)協(xié)調(diào)和處理一些全局性問題；結(jié)構(gòu)層由配送中心Agent 和用戶管理Agent 兩部分組成，構(gòu)成系統(tǒng)主體；功能層包括需求管理Agent、訂單Agent、車輛調(diào)度Agent 等六個功能型，各司其職、協(xié)同發(fā)展。物流配送車輛調(diào)度多Agent 系統(tǒng)如圖3 所示。

2 云平臺下物流配送系統(tǒng)中車輛Agent 封層的研究

基于上述構(gòu)建的多Agent 物流配送車輛調(diào)度系統(tǒng)，主要對車輛調(diào)度這一封層做了詳細分析。因為車輛調(diào)度模塊占據(jù)物流配送功能的大部分資源（人力、物力、財力）。成本能否有效地控制以及資源能否合理運用等一系列問題中，車輛調(diào)度模塊是物流配送功能中的關(guān)鍵，車輛如何有效調(diào)度實際就是對車輛的行駛路徑有效規(guī)劃的安排。車輛調(diào)度問題是一個涉及多個目標(biāo)、多個約束條件復(fù)雜的組合優(yōu)化數(shù)學(xué)問題[7]，規(guī)劃的配送線路是否合理，直接影響著物流配送過程的服務(wù)時間和服務(wù)成本，從而影響整個物流活動過程的質(zhì)量，最重要的就是它會影響整個供應(yīng)鏈在物流運輸過程中能否實現(xiàn)整體最優(yōu)，即物流運輸成本最低，以及用戶對時間要求的恰到好處。車輛調(diào)度Agent封層中，構(gòu)成車輛調(diào)度的要素分為兩類：實體要素類和非實體要素類。實體要素是一些在物流配送中需要運用的實體資源，非實體要素是指目標(biāo)以及約束條件。

圖3 物流配送車輛調(diào)度多Agent 系統(tǒng)

（1） 實體要素

①貨物；②車輛；③運輸網(wǎng)絡(luò)；④配送中心；⑤用戶。

（2） 非實體要素

①要滿足用戶對物料的種類和數(shù)量的需求；②滿足用戶對貨物到達時間的要求；③車輛對載重的要求；④道路允許的通行時間。

3 物流配送的車輛調(diào)度模型

在實際活動過程中，車輛調(diào)度就是要用科學(xué)的方法實時派遣車輛進行物流配送，其中車輛的行車線路規(guī)劃是車輛調(diào)度問題最為核心的部分。在研究配送車輛的調(diào)度問題時，常常把車輛調(diào)度問題歸結(jié)為車輛的行車路線規(guī)劃問題即等同于旅行商問題（NP）。用數(shù)學(xué)語言描述該問題為：G= （V, E ）為賦權(quán)圖，V 表示頂點集，E 為邊集，cij為各頂點間的距離。已知cij＞0 且i=j 時，cij=+∞，i,j∈V，設(shè)：

則旅行商問題（即NP） 的數(shù)學(xué)模型如下：

物流配送中車輛調(diào)度問題如果用數(shù)學(xué)語言表達可以將其用目標(biāo)函數(shù)和約束條件兩部分組成。其中目標(biāo)函數(shù)的設(shè)定是根據(jù)實際物流活動中的決策者要達到的一個目的，通常要求成本最小、時間最短、利潤最大等，根據(jù)物流活動的安排來設(shè)定目標(biāo)函數(shù)。另外，在實際執(zhí)行車輛調(diào)度過程中，該問題會受到很多實際的復(fù)雜條件約束。具體的約束條件根據(jù)實際情況具體分析，但一般主要包括以上的約束條件。當(dāng)車輛調(diào)度問題越接近現(xiàn)實，其約束條件就會越復(fù)雜。

4 結(jié) 論

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步，推動了各行各業(yè)的相互融合。產(chǎn)業(yè)互聯(lián)成就一派新的經(jīng)濟景象。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷地推動下產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)互聯(lián)互通的同時也給物流行業(yè)帶來了挑戰(zhàn)與機遇，在產(chǎn)業(yè)互聯(lián)下傳統(tǒng)的物流配送已經(jīng)不能提高用戶滿意度，并出現(xiàn)了物流配送中車輛空載、等待時間過長等資源浪費問題。通過學(xué)習(xí)和了解Agent 技術(shù)能夠很大程度解決這些現(xiàn)實問題。在此背景下構(gòu)建了多Agent 的物流配送車輛調(diào)度系統(tǒng)，通過對系統(tǒng)中車輛調(diào)度Agent 這一封層仔細的研究發(fā)現(xiàn)：物流配送過程中有效的車輛調(diào)度是物流配送功能的關(guān)鍵之處。車輛調(diào)度問題可以用數(shù)學(xué)語言表達，根據(jù)實際情況列出多約束條件將其構(gòu)成多約束的組合優(yōu)化問題。在對車輛調(diào)度問題不斷的研究過程中，用合適方法找出產(chǎn)業(yè)互聯(lián)下物流配送車輛調(diào)度的合理方案，幫助物流企業(yè)科學(xué)地解決物流配送中復(fù)雜的車輛調(diào)度問題，并對整個物流行業(yè)的成本控制、效率提升，以及用戶滿意度的提高具有重大的現(xiàn)實意義。