基本信息
- 項目名稱：
- 物流配送的路徑優(yōu)化與車輛調度系統(tǒng)設計
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 車輛路徑問題是物流管理領域關注的熱點和難點問題之一。如何合理地安排車輛、行車路徑和出行時間，以最低成本將貨物準時送達客戶，實現(xiàn)物流配送系統(tǒng)高效低成本地運作，這是多年來困擾學術界和產業(yè)界的難題。本研究針對物流配送路徑優(yōu)化與車輛調度問題進行了較全面的分析和研究，針對小規(guī)模物流配送問題，在求解過程中，采用C-W節(jié)約算法并設計了適用該算法的軟件，較好地解決了小規(guī)模配送中的路徑優(yōu)化和車輛調度問題。
- 詳細介紹：
- 物流配送是物流活動中直接與消費者相連的環(huán)節(jié)。在物流的各項成本中，配送成本占了相當高的比例。因此，采用科學合理的方法來進行配送路徑選擇和車輛調度，是物流配送中非常重要的一項活動。 物流配送路徑優(yōu)化與車輛調度問題，可以歸結為對于一系列配送點，如何組織合適的行車線路，使配送車輛有序地通過它們，在滿足貨物配送量、車輛容量限制、行駛里程限制、時間限制的情況下，達到里程最短，費用盡量少，時間盡量少，用車數(shù)量盡量少幾個目標。在本文中，首先分析了物流業(yè)、配送業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，進而引出配送路徑優(yōu)化與車輛調度問題，在對此問題進行了分析和分類之后，針對城市小規(guī)模物流配送問題，采用C-W節(jié)約算法構建數(shù)學模型，并對該算法進行了計算機編程，實現(xiàn)了對該問題的快速處理和計算機實現(xiàn)，同時該軟件運行速度快、計算精確、占用系統(tǒng)資源少，是解決該問題的有效途徑。將此軟件應用于中小型物流企業(yè)可以為企業(yè)帶來可觀的經濟效益和社會效益，具有十分廣闊的市場前景。
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 在城市配送業(yè)務中，配送線路安排的合理與否對配送速度、成本、效益影響很大，特別是多用戶配送線路的確定更為復雜。采用科學、合理的方法來進行配送線路優(yōu)化，是物流配送中非常重要的一項活動。本作品設計的主要目的就是解決小規(guī)模物流配送的路徑優(yōu)化與車輛調度問題，為多個用戶的配送問題確定合理的配送方案，節(jié)約配送成本，提高配送效率，并設計軟件對該問題的計算實現(xiàn)計算機的快速處理。 設計的基本思路是首先分析物流業(yè)、配送業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，引出配送路徑優(yōu)化與車輛調度問題，在對此問題進行了分析和分類之后，針對小規(guī)模物流配送問題的特點，在求解過程中，應用C-W節(jié)約算法尋找最優(yōu)路徑和配送方案，并運用計算機編程語言設計適用該算法的操作軟件，通過運行軟件實現(xiàn)對該問題的快速處理并得到最佳的優(yōu)化方案。 該設計的創(chuàng)新點和技術關鍵：應用C-W節(jié)約算法處理小規(guī)模物流配送問題，該方法針對性強，運算思路思路清晰明了，精確度高，計算時間短。運用計算機軟件實現(xiàn)了該問題的快速準確處理。避免了人工計算可能出現(xiàn)的錯誤和低效率。 主要技術指標：本軟件的開發(fā)平臺是VB6.0，該平臺兼容性好，以Windows XP為操作系統(tǒng)，適用性強，運算速度<1秒,運行時所占用的內存和虛擬內存僅為10.82MB和 5.61MB,軟件占用磁盤空間僅為2.67MB, 經過五十余次算例驗證，運算精度可接近百分之百。
科學性、先進性
- 由一個配送中心和多個零售商組成的分布式二級供應鏈中，配送車輛路線安排問題十分復雜，精確算法的計算量太大，需要采用啟發(fā)式算法，節(jié)約法是一種常見的啟發(fā)式算法，它運用一些經驗法來降低優(yōu)化模型的精確程度，并通過模仿人的跟蹤校正過程，來求得運輸路線的滿意解（不一定是最優(yōu)解）。 本研究在解決配送路徑和車輛調度問題時所采用的C-W節(jié)約算法是根據(jù)物流中心的運輸能力和物流中心到各送/取貨點以及各個送/取貨點之間的距離，制定是總的車輛運輸噸公里數(shù)最小的方案。 本作品中所設計的軟件在城市小規(guī)模配送（3-50個配送點）中優(yōu)勢明顯，操作界面清晰明了、簡單快捷，特別適合于運輸距離近、批量小的配送問題，如超市連鎖，或者同種貨物、多客戶的情況，如乳制品的配送物流。
獲獎情況及鑒定結果
- 本作品曾在大連交通大學2010年5月份舉辦的大連交通大學學生物流設計大賽中獲得一等獎。
作品所處階段
- 中試階段。
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 本作品中的軟件可以現(xiàn)場運行演示。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 使用說明：輸入配送點的個數(shù)、各個配送點之間的距離、各點的需求量、運輸車輛的容量和行駛里程限制，即可顯示運算結果。 主要優(yōu)勢在于：針對小規(guī)模問題設計，運算速度快方案結果準確度高，占用計算機系統(tǒng)資源量小，對軟硬件要求低。 技術說明：開發(fā)平臺是VB6.0，該平臺兼容性好，無需額外安裝其他軟件環(huán)境，界面簡潔明了，所占空間小，便于攜帶。以Windows XP為操作系統(tǒng)，適用性強。使用了spread軟件完善了界面，使之更加清晰有層次。 市場分析和經濟效益預測：現(xiàn)代社會物流配送業(yè)高速發(fā)展，客戶對配送的要求也日益提高，設計合理的配送路徑和車輛調度方案能夠降低配送的成本、提高配送的效率和客戶滿意度，因此對從事物流配送的企業(yè)來說擁有自己的配送系統(tǒng)對配送業(yè)務進行優(yōu)化是未來的發(fā)展趨勢。本作品中的軟件是針對城市小規(guī)模配送專門設計的，應用簡單，針對性較強，應用于中小型物流企業(yè)可以為企業(yè)可以節(jié)約大量配送成本，帶來可觀的經濟效益和社會效益，具有十分廣闊的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 一、目前國內外學者研究的有以下幾種模型：（1）帶車輛容量約束的單車場VRP（2）帶時間窗的車輛路徑問題VRPTW（3）車型車輛路徑問題MFVRP/HFVRP（4）多車場車輛路徑問題MVRP（5）帶回程運輸?shù)能囕v路徑問題VRPB（6）分割送貨車輛路徑問題VRPSD（7）開放式車輛路徑問題OVRP（8）隨機需求車輛路徑問題VRPSD（9）動態(tài)隨機車輛路徑問題VRPDS（10）多目標的車輛路徑問題MVRP。 二、國內外車輛調度模型求解算法研究現(xiàn)狀：求解物流配送車輛調度問題的方法可以分為精確算法和啟發(fā)式算法兩大類。精確算法指可求出其最優(yōu)解的算法，主要有：(1)分枝定界算法 (2)K階中心樹和相關算法 (3)動態(tài)規(guī)劃法 (4)集分割和列生成法 精確算法基于嚴格的數(shù)學手段，在問題可求解的情況下，計算結果優(yōu)于啟發(fā)式算法，但由于無法避免計算量的指數(shù)爆炸問題，精確算法只能有效地解決小規(guī)模的VRP，各算法所適用的問題特點也不同。 啟發(fā)式算法是在狀態(tài)空間中的改進搜索算法，它對每一個搜索位置進行評價，得到最好的位置，再從這個位置進行搜索直到目標。由于VRP是強NP難題，高效的精確算法存在的可能性不大，為此要構造高質量的啟發(fā)式算法?，F(xiàn)有文獻中提出的啟發(fā)式算法有以下幾類：(1)Clarke-Wright節(jié)約算法 (2)Sweep算法（3) 兩階段算法 (4)禁忌搜索 (5)模擬退火算法 (6)遺傳算法 (7)蟻群算法。 三、國內相關軟件發(fā)明專利情況：國內現(xiàn)有一種物流配送車輛路徑優(yōu)化方法專利（CN101739812A），包括下述步驟：步驟1，參數(shù)設置及初始化；步驟2：若Nc≤Nmax，判斷迭代次數(shù)是否達到最大迭代次數(shù)，如果是，就結束循環(huán)，執(zhí)行步驟7；否則，執(zhí)行步驟3；步驟3，并購操作，再對物流配送路徑進行調整操作；步驟4，重組操作，插入操作，調整操作；步驟5，成本評估；步驟6，選擇最優(yōu)物流配送路徑方案；步驟7，獲得最優(yōu)物流配送車輛路徑方案。此方法通過抽象企業(yè)并購行為，由并購操作，重組操作等組成的并購方法，提高物流配送路徑優(yōu)化的收斂性，可以高效地得到最優(yōu)物流配送路徑方案。 該方法主要針對配送點特別多的大規(guī)模物流配送。運算量大占用系統(tǒng)資源多，并且需要人為調整。對中小規(guī)模的配送路徑規(guī)劃和車輛調度問題不適用。
