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        基于遺傳算法的物流運(yùn)輸路徑優(yōu)化研究—以烏魯木齊郵政速遞為例

        2022-08-17 11:44:12李莉阿力米熱木阿合買提江尹三平
        微型電腦應(yīng)用 2022年7期
        關(guān)鍵詞:路程烏魯木齊郵政

        李莉, 阿力米熱木·阿合買提江, 尹三平

        (1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué), 交通與物流工程學(xué)院, 新疆, 烏魯木齊 830000;2. 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 商學(xué)院, 湖南, 株洲 412000)

        0 引言

        城市共同配送,是商品現(xiàn)代流通的一種方式,旨在為電子商務(wù)的客戶提供服務(wù)。物流倉儲(chǔ)配送服務(wù)已然成為中國電子商務(wù)最為核心的行業(yè)環(huán)節(jié),能夠提供一個(gè)全面完善的物流倉儲(chǔ)配送解決方案也成了很多中小賣家、電子商務(wù)供應(yīng)商品牌商必須關(guān)注的問題。物流配送的許多環(huán)節(jié)都造成巨大的成本、人力、時(shí)間的浪費(fèi),物流企業(yè)必須重視物流配送系統(tǒng)的信息化管理,來降低物流成本。

        1 郵政速遞配送問題分析

        從烏魯木齊郵政速遞進(jìn)行城市配送的現(xiàn)狀中,發(fā)現(xiàn)城市共同配送仍存在一些問題:配送成本太高;配送路徑不合理;配送時(shí)間太長;運(yùn)力利用不合理。

        由于路徑優(yōu)化不合理出現(xiàn)迂回運(yùn)輸,并未選取短距離進(jìn)行運(yùn)輸而是選擇路程較長路徑進(jìn)行運(yùn)輸,主要是因?yàn)樵谶\(yùn)輸之前未進(jìn)行路徑的合理安排、組織不當(dāng)而發(fā)生的迂回,造成人力、運(yùn)力和財(cái)力的浪費(fèi)。

        2 多目標(biāo)優(yōu)化模型的建立

        近年來,新疆的物流行業(yè)迎來了蓬勃發(fā)展的時(shí)期,烏魯木齊郵政速遞也加快了其快速發(fā)展的步伐。作為物流行業(yè),快件的運(yùn)輸價(jià)格是固定不變的,那就只能通過城市物流共同配送路徑的優(yōu)化來降低企業(yè)的配送成本,在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)以最快的速度送達(dá)門店。物流運(yùn)輸路徑的優(yōu)化是多目標(biāo)優(yōu)化問題,包括效益最高、成本最低、路程最短、單位運(yùn)輸量最大、準(zhǔn)時(shí)性最高等。本研究建立對應(yīng)模型如式(1):

        由于計(jì)算機(jī)操作的隨機(jī)性,可能產(chǎn)生較大實(shí)驗(yàn)誤差,需要通過構(gòu)造綜合評估函數(shù)來減小誤差。假設(shè)多目標(biāo)優(yōu)化模型的綜合評估函數(shù),如式(2):

        minZ1=∑i∑j∑kBijxijk(損失最少)

        minZ2=∑i∑j∑kCijxijk(成本最低)

        minZ3=∑i∑j∑kDijxijk(路程最短)

        minZ4=∑i∑j∑kUijxijk(空載率最低)

        minZ5=∑i∑j∑kTijxijk(配送時(shí)間最短)

        minZ6=∑imaxSTi-di,0+maxdi-FTi,0(準(zhǔn)時(shí)性最高)

        (1)

        Z=aZ′1+bZ′2+cZ′3+dZ′4+eZ′5+fZ′6

        (2)

        本文根據(jù)不同研究目標(biāo)對企業(yè)整體效益會(huì)產(chǎn)生不同的影響,給每個(gè)優(yōu)化目標(biāo)設(shè)立相對應(yīng)的權(quán)重。將其進(jìn)行無量綱化處理為具有可比性的標(biāo)準(zhǔn)量,Z′1、Z′2、Z′3、Z′4、Z′5、Z′6量化后的數(shù)據(jù),再進(jìn)行綜合評估。

        3 多目標(biāo)優(yōu)化模型的求解

        3.1 數(shù)據(jù)的錄入

        本研究采用MATLAB軟件對所建立的數(shù)學(xué)模型和NSGA-Ⅱ算法進(jìn)行仿真。其中,點(diǎn)0表示烏魯木齊郵政速遞總部配送中心,i表示各網(wǎng)點(diǎn),i∈[1,55]。選取不同路段共10個(gè)網(wǎng)點(diǎn)作為研究對象,網(wǎng)點(diǎn)1-10的快件配送量分別是60 kg、 40 kg、45 kg、50 kg、57 kg、73 kg、63 kg、67 kg、50 kg、72 kg。表1為各網(wǎng)點(diǎn)間的距離和費(fèi)用表。根據(jù)NSGA-Ⅱ算法,利用MATLAB軟件,得出計(jì)算結(jié)果。

        表1 各網(wǎng)點(diǎn)間距離、費(fèi)用表

        在針對烏魯木齊郵政速遞總部對各網(wǎng)點(diǎn)物流運(yùn)輸路徑優(yōu)化的過程中,設(shè)rij為交通修正系數(shù)。當(dāng)交通狀況為擁擠時(shí),rij為1.8;當(dāng)交通狀況為正常時(shí),rij為1;當(dāng)交通狀況為空閑時(shí),rij為0.7。

        3.2 MATLAB仿真及求解

        1) 遺傳算法流程圖

        根據(jù)物流配送路徑優(yōu)化問題及建立的數(shù)學(xué)模型,主要包含6個(gè)步驟,如圖1所示。

        圖1 遺傳算法流程圖

        2) 數(shù)據(jù)錄入

        錄入數(shù)據(jù)如表2所示。

        3) 程序編碼

        部分程序代碼如下:

        functionf= initialize_variables(N,M,V, min_range, max_range)

        functionf= non_domination_sort_mod(x,M,V)

        functionf= tournament_selection(chromosome, pool_size, tour_size)

        functionf= genetic_operator(parent_chromosome,M,V, mu, mum, l_limit, u_limit)

        functionf= replace_chromosome(intermediate_chromosome,M,V,pop)

        表2 錄入數(shù)據(jù)表

        4) 迭代程序代碼

        設(shè)置參數(shù):N=100,pc=0.6,pm=0.03,迭代次數(shù)為80。

        (1) 兩網(wǎng)點(diǎn)之間配送時(shí)間最短,如圖2所示。由迭代圖得知,當(dāng)?shù)螖?shù)為70開始,配送時(shí)間趨于穩(wěn)定。

        圖2 配送時(shí)間迭代圖

        (2) 兩網(wǎng)點(diǎn)之間配送距離最短,如圖3所示。由迭代圖得知,當(dāng)?shù)螖?shù)為60時(shí),起伏較??;當(dāng)?shù)螖?shù)為70時(shí),配送距離趨于穩(wěn)定。

        (3) 兩網(wǎng)點(diǎn)間配送費(fèi)用最少,如圖4所示。由迭代圖可知,當(dāng)?shù)螖?shù)為70時(shí),物流運(yùn)輸費(fèi)用趨于穩(wěn)定。

        5) 最優(yōu)解

        圖3 配送距離迭代圖

        圖4 配送費(fèi)用迭代圖

        利用MATLAB軟件仿真得到Pareto最優(yōu)解,如表3所示。

        表3 Pareto最優(yōu)解

        由于計(jì)算機(jī)操作的隨機(jī)性,可能產(chǎn)生較大實(shí)驗(yàn)誤差,需要通過構(gòu)造綜合評估函數(shù)來減小誤差。利用MATLAB仿真軟件得出Pareto最優(yōu)解之后,按照權(quán)重公式Z=aZ′1+bZ′2+cZ′3+dZ′5+fZ′6,根據(jù)烏魯木齊郵政速遞配送中心對各優(yōu)化目標(biāo)的重視程度,假設(shè)利潤比配送成本重要,配送成本比路程略重要,路程比空載率略重要,配送時(shí)間比空載率重要得多,得出權(quán)重矩陣:

        V=0.924 1,0.553 1,0.357 2,0.185 7,0.786 3T

        通過計(jì)算比較得到,方案7是所有方案中得最優(yōu)解。

        4 總結(jié)

        隨著人工智能日趨成熟,各大企業(yè)也應(yīng)利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)順勢發(fā)展。內(nèi)地諸多物流企業(yè)已采用新能源車輛配送貨物,烏魯木齊郵政速遞也應(yīng)適時(shí)的引進(jìn)節(jié)約資源的物流設(shè)備設(shè)施,幫助企業(yè)因地制宜的尋求更加科學(xué)、高效、合理的運(yùn)營方案。目前,物流企業(yè)進(jìn)銷存價(jià)格已處于最低水平,若想進(jìn)一步的提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,物流運(yùn)輸路徑的優(yōu)化是烏魯木齊郵政速遞經(jīng)濟(jì)效益的冰山一角。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,烏魯木齊郵政速遞城市共同配送將進(jìn)一步拓展在新疆乃至全國的貿(mào)易往來,那么在所有網(wǎng)點(diǎn)間商品的配送便成了研究的重點(diǎn),也是烏魯木齊郵政速遞在今后運(yùn)營中的重要研究方向。

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