呂永貴，李林珈，劉挺，趙云東，付聰，刀榮貴

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司物流中心，云南 玉溪 653100）

0 引言

近年來(lái)隨著卷煙銷(xiāo)量的不斷增加，同時(shí)，卷煙銷(xiāo)售品種和異形煙占比不斷提升，對(duì)卷煙的裝載和配送提出了更高要求?，F(xiàn)有的卷煙裝載方式主要通過(guò)人工進(jìn)行裝車(chē)和調(diào)配，存在訂單組拼效率低、裝車(chē)方案過(guò)度依賴(lài)人工經(jīng)驗(yàn)、碼放方案隨機(jī)不穩(wěn)定以及車(chē)廂空間利用率不足等問(wèn)題，由此帶來(lái)成本的增加和配送資源的浪費(fèi)。衡陽(yáng)市煙草公司物流配送中心的黎利華等在配送工作中發(fā)現(xiàn)，配送車(chē)輛出車(chē)次數(shù)與異形煙占比關(guān)系密切，通過(guò)籠車(chē)替代紙箱和周轉(zhuǎn)箱能夠提升配送車(chē)輛的裝載率；吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司的崔江波等通過(guò)路網(wǎng)配載、訂單池優(yōu)化、最晚配送時(shí)間優(yōu)化和最優(yōu)路徑設(shè)計(jì)，獲得了合理的配送方案。在成品卷煙的物流配送中，提高車(chē)廂的裝載率是降低運(yùn)輸總成本的一個(gè)關(guān)鍵因素，在對(duì)訂單和路徑進(jìn)行優(yōu)化處理的基礎(chǔ)上，提供科學(xué)的裝車(chē)碼放方案，同時(shí)兼顧各承運(yùn)商之間的均衡問(wèn)題，具有現(xiàn)實(shí)意義。

本文以A公司的技改項(xiàng)目為例，開(kāi)發(fā)完成一套“多約束條件下多規(guī)格成品卷煙的科學(xué)裝載系統(tǒng)”，通過(guò)引入智能算法模型，實(shí)現(xiàn)“三多三高一低”的目標(biāo)，即多規(guī)格煙箱、多種類(lèi)車(chē)廂、多到貨時(shí)間要求，提供優(yōu)化的科學(xué)裝載方案，提高車(chē)輛資源利用率、裝載率和裝卸作業(yè)效率，降低運(yùn)輸總成本，從而提高煙草企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

1 模型設(shè)計(jì)

根據(jù)物料信息、承運(yùn)商信息、車(chē)輛信息、商業(yè)信息、倉(cāng)庫(kù)信息和實(shí)時(shí)庫(kù)存信息等，建立多約束條件下多規(guī)格成品卷煙科學(xué)裝載的四個(gè)業(yè)務(wù)模型，分別為：訂單組拼模型、裝車(chē)碼放模型、路徑規(guī)劃模型和承運(yùn)均衡模型。

1.1 訂單組拼模型

訂單組拼模型的數(shù)據(jù)源包括承運(yùn)商的份額和運(yùn)輸單價(jià)、可使用車(chē)輛及車(chē)輛尺寸、各倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存、倉(cāng)庫(kù)關(guān)系、合同數(shù)據(jù)、商業(yè)公司關(guān)系等，其中倉(cāng)庫(kù)關(guān)系為是否是關(guān)聯(lián)倉(cāng)庫(kù)，為多點(diǎn)裝貨提供數(shù)據(jù)，商業(yè)公司關(guān)系則表示各商業(yè)公司之間的距離，用來(lái)判斷是否滿(mǎn)足順路拼車(chē)條件。訂單組拼模型為多約束條件下的運(yùn)籌優(yōu)化問(wèn)題，根據(jù)訂單合同數(shù)據(jù)，并考慮各倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存、倉(cāng)庫(kù)關(guān)系、商業(yè)公司關(guān)系、到貨時(shí)間等約束條件和滿(mǎn)足多點(diǎn)裝貨和多點(diǎn)卸貨的需求，實(shí)現(xiàn)訂單的合理組拼及車(chē)輛與訂單的合理匹配方案。本模型采用運(yùn)籌優(yōu)化求解器進(jìn)行調(diào)用求解，獲得最優(yōu)的訂單組拼方案。

1.2 裝車(chē)碼放模型

裝車(chē)碼放模型的設(shè)計(jì)，即是將有限個(gè)長(zhǎng)方體狀物體盡可能多的裝入到一個(gè)大長(zhǎng)方體中，使得填充率最大。不同品規(guī)的卷煙，其煙箱的規(guī)格尺寸存在差異，同時(shí)，采用的運(yùn)輸車(chē)輛的車(chē)廂空間也存在差異。根據(jù)A公司成品卷煙常規(guī)運(yùn)輸車(chē)內(nèi)碼放要求，將不同品規(guī)卷煙的煙箱看成不同的空間塊，在車(chē)廂空間和裝貨品類(lèi)與裝貨順序確定的條件下，將車(chē)廂空間按照空間塊的方式分解為空間塊集合，裝貨碼放的過(guò)程即為將每一種煙箱依次填充到車(chē)廂空間集合并創(chuàng)建一個(gè)組序列的過(guò)程。

裝車(chē)碼放模型采用空間重疊檢測(cè)、空間分割和空間合并的方法。將待碼放的煙箱和已碼放的煙箱在車(chē)廂坐標(biāo)軸上進(jìn)行投影，通過(guò)計(jì)算投影坐標(biāo)值之間的關(guān)系，判定兩者之間是否存在空間重疊；車(chē)廂空間內(nèi)的碼放過(guò)程即為用煙箱空間塊去分割車(chē)廂空間塊的過(guò)程，如果兩者沒(méi)有重疊，則車(chē)廂空間塊不被分割，如果存在重疊，則按設(shè)定的分割方式對(duì)車(chē)廂空間進(jìn)行分割；碼放操作會(huì)導(dǎo)致車(chē)廂空間塊被分割從而產(chǎn)生很多細(xì)碎空間，為提高車(chē)廂空間的利用率，將具有重合表面的空間塊進(jìn)行空間合并處理。

1.3 路徑規(guī)劃模型

路徑規(guī)劃包括兩部分的路線設(shè)計(jì)，即以裝貨點(diǎn)為集合的裝車(chē)路線和以卸貨點(diǎn)為集合的卸車(chē)路線。采用改進(jìn)的迪杰斯特拉（Dijkstra）算法，基于貪心算法的策略，每次遍歷到新節(jié)點(diǎn)不斷使用對(duì)比、排序方式記錄已走過(guò)的路徑，組成路徑排行榜列表并持續(xù)刷新路徑結(jié)果，直到篩選過(guò)所有需經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)為止，實(shí)現(xiàn)單節(jié)點(diǎn)到多節(jié)點(diǎn)的路徑規(guī)劃。根據(jù)商業(yè)公司的訂單合同數(shù)據(jù)，以里程最短為目標(biāo)函數(shù)，規(guī)劃最優(yōu)的多點(diǎn)裝貨和多點(diǎn)卸貨的路徑。

1.4 承運(yùn)均衡模型

承運(yùn)均衡模型的數(shù)據(jù)源是周期內(nèi)總發(fā)貨量統(tǒng)計(jì)、承運(yùn)商周期內(nèi)歷史發(fā)貨量統(tǒng)計(jì)及承運(yùn)商運(yùn)輸單價(jià)，將所有的裝載任務(wù)按運(yùn)輸量平均分配到每個(gè)承運(yùn)商。A公司對(duì)全國(guó)都有物流配送需求，將全國(guó)到貨地分為8個(gè)區(qū)域，設(shè)定不同的片區(qū)系數(shù)，同時(shí)，根據(jù)裝載量的不同，確定相應(yīng)的運(yùn)量系數(shù)。這樣，運(yùn)輸單價(jià)可以表示為：

運(yùn)輸單價(jià)（元/箱）=（合同執(zhí)行價(jià)（元/t·km）×片區(qū)系數(shù)×貨物重量（t）×里程（km））/貨物箱數(shù)（箱）

承運(yùn)均衡模型優(yōu)先考慮各承運(yùn)商運(yùn)輸數(shù)量的份額比例，同時(shí)兼顧運(yùn)輸單箱價(jià)格，即優(yōu)先使用份額較少的承運(yùn)商，然后再根據(jù)各承運(yùn)商的運(yùn)輸單價(jià)和訂單合同單價(jià)進(jìn)行均衡匹配。與訂單組拼模型類(lèi)似，采用運(yùn)籌優(yōu)化求解器確定承運(yùn)商及對(duì)應(yīng)的運(yùn)輸份額。

2 系統(tǒng)組成

多約束條件下多規(guī)格成品卷煙的科學(xué)裝載系統(tǒng)的功能框架圖包括數(shù)據(jù)建模、裝車(chē)配單、數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)管理四個(gè)模塊，如圖1所示。

圖1 科學(xué)裝載系統(tǒng)功能框架圖

2.1 數(shù)據(jù)建模

數(shù)據(jù)建模模塊包括物料信息管理、承運(yùn)商管理、車(chē)輛信息管理、商業(yè)信息管理、商業(yè)關(guān)系模型、倉(cāng)庫(kù)信息管理、倉(cāng)庫(kù)關(guān)系模型、實(shí)時(shí)庫(kù)存管理和數(shù)據(jù)字典管理等9個(gè)子模塊。

2.2 裝車(chē)配單

裝車(chē)配單模塊包括訂單信息管理、自動(dòng)配單管理、車(chē)輛行程管理、裝車(chē)單管理、裝車(chē)作業(yè)序列、堆碼可視化、歷史訂單導(dǎo)入和歷史配單記錄等8個(gè)子模塊。

2.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析模塊包括累計(jì)里程統(tǒng)計(jì)、承運(yùn)費(fèi)用統(tǒng)計(jì)、車(chē)輛使用統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)份額統(tǒng)計(jì)、裝載率統(tǒng)計(jì)、人工派單裝載率和裝載率對(duì)比7個(gè)子模塊。

2.4 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊包括菜單管理、角色管理、用戶(hù)管理和系統(tǒng)字典管理等4個(gè)模塊。

3 主要功能

（1）根據(jù)承運(yùn)商的份額和運(yùn)輸單價(jià)、可使用車(chē)輛及車(chē)輛尺寸、各倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存、倉(cāng)庫(kù)關(guān)系模型、合同數(shù)據(jù)、商業(yè)關(guān)系模型等多種約束條件，一鍵式自動(dòng)配單，生成裝車(chē)單，如圖2所示。

圖2 自動(dòng)配單圖

（2）通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)展示碼放效果，實(shí)現(xiàn)可視化裝載，并可以將訂單中不同品規(guī)卷煙的煙箱碼放效果圖按裝車(chē)作業(yè)序列整理并導(dǎo)出，形成具有指導(dǎo)作用的裝車(chē)流程圖紙，如圖3、圖4所示。

圖3 可視化裝車(chē)三維模擬圖

圖4 煙箱裝車(chē)指導(dǎo)圖紙

（3）通過(guò)對(duì)各承運(yùn)商的累計(jì)里程、承運(yùn)費(fèi)用和車(chē)型使用等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)時(shí)更新裝載配單的約束信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)各承運(yùn)商運(yùn)輸量的均衡分配；同時(shí)，提供自動(dòng)配單和人工配單的裝載率的歷史數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證自動(dòng)配單的可靠性和高效性，如圖5、圖6所示。

圖5 承運(yùn)商數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)

圖6 裝載率對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要針對(duì)影響成品卷煙運(yùn)輸總成本的裝載運(yùn)輸問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，開(kāi)發(fā)完成了一套多約束條件下多規(guī)格成品卷煙的科學(xué)裝載系統(tǒng)。裝載系統(tǒng)以訂單組拼、裝車(chē)碼放、路徑規(guī)劃和承運(yùn)均衡等4個(gè)智能算法模型為基礎(chǔ)，分為數(shù)據(jù)建模、裝車(chē)配單、數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)管理等4個(gè)模塊，在綜合考慮承運(yùn)商運(yùn)輸?shù)臄?shù)量比例份額、運(yùn)輸單箱價(jià)格的前提下，實(shí)現(xiàn)一鍵式生成支持多點(diǎn)裝貨和多點(diǎn)卸貨的優(yōu)化裝載方案，并提供具有指導(dǎo)作用的裝車(chē)流程。在前期系統(tǒng)試運(yùn)行中，共完成110次自動(dòng)配單，平均裝載率為81.65%，而人工裝配單的平均裝載率僅為68.63%，裝載率提高了1.19倍。該系統(tǒng)能夠有效提高配送資源利用率和降低運(yùn)輸成本，進(jìn)而促進(jìn)成品卷煙物流配送的高質(zhì)量發(fā)展。