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天水卷烟厂配送线路优化方案的研究与设计
[摘要]高效率合理的配送是物流系统顺利运行的保证，配送线路安排的合理与否对配送速度、成本、效益影响很大。
正确合理地安排车辆的配送线路，实现合理的线路运输，可以有效地节约运输时间，增加车辆利用率，从而降低运输成本，提高企业经济效益与客户服务水平，使企业达到科学化的物流管理,这也是企业提高自身竞争力的有效途径之一。
物流配送路径优化问题具有很高的计算复杂性，属于NP完全难问题，高效的精确算法存在的可能性不大，但可根据启发算法求得近似最优解。
本文首先对物流配送进行概述，然后以甘肃烟草工业有限责任公司的配送方案为例，对的配送现状甘肃烟草工业有限责任公司进行分析，利用运用节约算法对甘肃烟草工业有限责任公司的配送线路进行优化，提出最优配送方案。
[关键词]配送车辆路径问题节约算法
引言
随着社会主义市场经济的不断发展，作为“第三利润源泉”的物流对经济活动的影响日益明显，引起了人们越来越多的重视，成为当前“最重要的竞争领域”。
配送是现代物流的一个重要环节，随着物流的全球化、信息化及一体化,配送在整个物流系统中的作用变得越来越重要。
配送是连接生产与消费之间的一种中介服务。
它是指按客户（包括零售商店、用户等）的订货要求（包括货物种类、数量和时间等方面的要求），在物流中心（包括配送中心、仓库、车站、港口等）进行分货、配货工作，并将配好的货物及时送交收货人的物流活动。
配送不是单纯的运输或送货，而是运输与其他活动（集货，分货，配货）的组合，是“配”与“送”的有机结合。
因此对于配送问题的研究可分为对“配”和“送”两方面的研究。
“配”主要为配送中心选址问题，“送”包括旅行商问题（TSP）、车辆路线优化问题（VRP）。
由于选址的外部因素（经济，基础设施，环境等）及内部因素（企业战略，劳动力成本和素质等）的影响，单纯考虑距离问题的选址是不合理的，因此在本文中不对“配”进行研究，主要对“送”进行研究。
配送路线的优化，是配送优化中的一个关键环节。
在配送过程中，配送线路合理与否对配送速度、成本、效益影响很大。
设计合理、高效的配送路线方案，不仅可以减少配送时间，降低作业成本，提高企业的效益，而且可以更好地为客户服务，提高客户的满意度，维护企业良好的形象。
配送线路优化是指对一系列的发货点和收货点，组织适当的行车路线使车辆有序的通过它们，在满足一定的约束条件下（货物需求量与发送量，车辆容量限制，行驶里程限制），力争实现一定的目标（行驶里程最短，使用车辆尽可能少）。
但配送作业情况复杂多变，不仅存在配送点多、货物种类多、道路网复杂、路况多变等情况，而且运输服务地区内需求网点分布也不均匀，使得线路优化问题是一个无确定解多项式难题，需要启发算法去求得近似最优解。
本文将以甘肃烟草工业有限责任公司当前的配送线路的优化问题作为研究对象，对天水两区五县需求量及运距进行分析计算，建立VRP数学模型，运用节约里程算法对建立的模型进行求解，对天水卷烟的配送路线进行优化。
最后对新求出来的的结果和原来的线路进行比较分析，从而为该公司提供较合理的配送方案，以期减少配送里程，降低物流运输成本，提高该公司物流运作效率，客户服务质量和整体竞争力。
第1章绪论
1.1选题背景
物流作为企业的第三利润源泉，是企业降低成本、提高利润的重要领域。
因此，烟草物流成本理论已成为物流分支理论中的一个热点。
科学运作烟草物流配送是烟草物流成本能否得到最大程度降低的一个重要因素。
从某种意义上来说，烟草物流配送水平的高低将直接决定着烟草物流成本的高低，进而影响到烟草企业的经济效益。
随着竞争环境的变化，卷烟流通格局发生了较大的变化，尤其是经营体制的转变和个体工商户的迅速发展，使卷烟购销经营渠道和经营方式都发生了很大的变化，相应的卷烟物流配送模式也发生了重要改烟草行业作为国民经济发展和国家税收的重要产业之一，已成为国家重视的基础产业。
变。
武烟集团作为全国知名的烟草企业，借鉴国外先进经验，结合武汉本地实际，提出了管理与服务相结合、以服务为主的“全面访销、全面配送、专销结合、访送分离”的城市卷烟销售网络模式。
并把网络路线建设作为集团工作的重中之重来抓，作为“一把手工程”、“发展工程”、“生命工程”来抓。
1.2研究意义
由于市场竞争日趋激烈，企业为了降低成本、提高自身竞争力逐渐采用“零库存”的运作方式：
消费者对产品需求多样化和快速变化，企业相应必须采取“少批量、多批次”的进货和生产方式；另外还有对企业全面质量管理的要求等等因素，这些都要求更快、更频繁地运输少量、多批次的货物，直接或间接地导致了配送成本的增加，配送成本往往占据整个物流成本的一半以上，因此，提高配送效率具有巨大的经济效益，如何降低配送成本也因此成为一个备受关注的问题。
目前，我国烟草物流配送在理论和实际运作上都严重滞后于国外发达国家。
究其原因是：
一方面，由于我国烟草企业长期是国营体制，大锅饭思想使得烟草企业的管理思想僵化，管理者对企业物流配送不够重视，造成烟草物流配送发展严重滞后于烟草市场需求的扩大；另一方面，由于物流这门学科引入中国的时间并不长，致使国内学者对烟草物流配送的理论研究严重滞后于国外同行，烟草物流配送理论的缺失在实际企业管理中表现为：
企业无法科学地规划本企业的烟草物流配送，往往凭经验去运作企业物流配送，致使烟草物流配送成本长期居高不下，出现客户抱怨频繁等问题。
因此，提高烟草物流配送运作水平对于提高我国烟草企业核心竞争力具有重要的战略意义。
而提高配送效率与降低配送成本的实现，就必须进行配送路线路径的优化。
物流配送路线路径优化是物流系统中的关键一环。
对配送路线路径的优化，可以提高物流经济效益、实现物流科学化。
因此，从烟草企业的层面上看，烟草配送线路的设计与优化是关系到企业经济效益实现，关系到卷烟零售户的满意度提高，进而关系到企业核心竞争力提升和生存、发展的大问题。
配送路径规划的成功与否，将直接影响配送成本高低、工作效率快慢和服务质量优劣，关系到大物流建设的整体优势能否实现。
1.3研究内容与技术路线
烟草配送线路作为联系烟草企业和消费者的纽带，是烟草物流建设的重要内容。
通过对配送线路的优化，可以有效提升烟草物流的运作水平，有力的配合我国卷烟销售网络的建设工作，有利于“电话订货、电子结算、网上配货、现代物流”的新型卷烟经营模式在全国的推广。
基于此，本文在已有的研究基础上，通过大量现场调研，深入分析了烟草商业配送线路优化问题，并重点讨论了相应的优化模型的构建和应用。
第2章物流配送概述
1.1物流配送的概念
配送（distribution）起源于“送货上门”。
20世纪60年代初期，生产企业或中转仓库根据客户的需求，将货物准确的运送到客户手中，形成了配送的雏形——“普通送货。
随着客户对产品多样化和差异化的要求，为了满足客户的需求，原始的普通送货开始转向分拣、配货、送货一体化。
因此产生了配送。
按照国家质量技术监督局发布的中华人民共和国国家标准“物流术语”（GB/T18354—2001），配送是指在经济合理区域范围内根据用户要求，对物品进行拣选、加工、包装、分割、组配等作业，并按时送达指定地点的物流活动[1]。
1.2物流配送的功能
配送作为一种新型的物流手段，伴随着生产的不断发展而日趋成熟。
发展配送，无论对于物流系统的完善，企业的发展，还是整个经济社会效益的提高，都具有重要的作用。
（1）配送完善和优化了物流系统。
第二次世界大战后，高水平的干线运输呼唤支线运输和小搬运配套，但支线运输和小搬运在适应性、灵活性、服务性上的欠缺，致使运力不合理、运输成本过高。
配送的出现使干线运输、支线运输及小搬运统一，输送过程得以优化和完善。
（2）配送提高了末端物流的效益。
配送通过大批量进货，集中发货，以及将多个小批量集中一起大批量发货，都能有效的节省运力，实现经济运输，降低成本，使末端的物流经济效益得到提高。
（3）配送通过集中库存使企业实现低库存或零库存。
采取准时制配送方式之后，生产企业完全可以依靠配送中心的准时配送而不需保持自己的库存或保持少量安全库存而不必留有经常库存。
（4）配送简化事物，方便客服。
采用配送的方式，客户只需向一处订购，或一个进货单位联系就可以订购到以往需要去许多地方才能顶到的货物，因此大大的减轻了客户的工作量和负担，也节省了事务的开支。
（5）配送可以降低整个社会物资的库存水平。
发展配送，实行集中库存，整个社会物资的库存总量必然低于各企业分散的库存总量。
同时，配送有利于灵活高度，有利于发挥物资的作用。
此外，集中库存可以发挥规模经济优势，降低库存成本[2]。
1.3配送路线优化的意义
配送合理化与否是配送决策系统的重要内容，配送线路的合理与否又是配送合理化的关键。
选择合的理配送路线，对企业和社会都具有很重要的意义。
对企业来说，
（1）优化配送路线，可以减少配送时间和配送里程，提高配送效率，增加车辆利用率，降低配送成本。
（2）可以加快物流速度，能准时、快速地把货物送到客户的手中，提高客户满意度。
（3）使配送作业安排合理化，提高企业作业效率，有利于企业提高竞争力与效益[3]。
对社会来说，它可以节省运输车辆，减少车辆空载率，降低了社会物流成本，对其他企业尤其是生产企业具有重要意义。
与此同时，还能缓解交通紧张状况，减少噪声、尾气排放等运输污染，对民生和环境也有不容忽视的作用[4]。
第3章物流配送模型及方法描述
3.1多回路运输—VRP模型
多回路运输问题是现实中很普遍的一种调配问题，特别对于有大量服务对象的实体，例如拥有一个上千客户的企业。
此类调配的核心问题是如何对车辆进行调度。
因此，VRP（VehicleRoutingProblem）模型也应运而生，成了解决多回路问题的一个相当成功的模型[5]。
该问题研究目标是：
对一系列顾客需求点设计适当的路线，使车辆有序地通过他们，在满足一定的约束条件下（如货物需求量、发送量、车辆容量限制，行驶里程限制等），达到一定的优化目标（如里程最短，费用最小，时间尽量少等）。
它涉及了多辆交通工具的服务对象的选择和路径确定两方面问题[6]。
一个典型的VRP模型可以如下表述：
（1）基本条件现有m辆相同的车辆停在一个共同的源点
，它需给n个客户提供货物，顾客为
。
（2）模型目标确定所需的车辆数N，并指派这些车辆到一个回路中，同时包括回路内的路径安排和调度，使总费用最小。
（3）限制条件：
N不大于m；每一个订单都要完成；每辆车完成任务后都要回到源点
；车辆的容量限制不能超过；运输规章限制[7]。
3.2节约算法
节约算法（SavingAlgorithm）是用来解决运输车辆数目不确定的VRP问题，它是目前用来解决VRP模型最有名的启发式算法。
3.2.1节约算法的基本原理
节约算法的核心思想是将运输问题中存在的两个回路（0，…，i，0）和（0，j，…，0）合并成一个回路（0，…，i，j，…，0）。
在上面的合并操作中，整个运输问题的总运输距离会发生变化，如果变化后总运输距离下降，则称节约了运输距离[6]。
相应的变化值，叫做节约距离
，如式
（1）所示。
（1）
调整过程如图3所示[8]。
调整前调整后
图1节约算法的图像描述
3.2.2节约里程算法主要步骤
已知条件:
需求点集
={1,2,…,n},各点需求量
各点间最短距离
。
第一步,形成一个初始解。
确定各车辆配送点集
令
=1,2,…,n（先采取单点配送）。
第二步,进行节约度的计算。
计算所有点对的节约度
，然后对计算结果进行升序排列。
第三步，进行回路的合并。
从升序排列的节约度序列中的最上面的值开始，直到节约里程
的队列空为止,重复下列步骤:
按照节约里程
队列从大到小的顺序,分析客户i和j之间合并的可能性（是否满足装载限制条件、不在同一路径内以及合并次数不超过2）,将i,j连接起来,即可令
。
如果不是这样,则从节约里程队列中去除当前的节约里程，分析下一个客户对[9]。
第4章甘肃烟草工业有限责任公司配送运作现状
4.1公司简介
甘肃烟草工业有限责任公司的前身是兰州卷烟厂，始建于1936年。
2002年，与原天水卷烟厂合并，形成了“一厂两点”的生产经营管理模式。
2004年11月，根据国家烟草专卖局实施省级烟草管理体制工商分开的总体部署，划归中国烟草实业发展中心管理。
2007年底实施公司制改制，兰州卷烟厂更名改制为甘肃烟草工业有限责任公司。
2008年9月，根据国家烟草专卖局（国烟法[2008]476号文件）批复，甘肃烟草工业有限责任公司与浙江中烟工业有限责任公司跨省联合，重组改制。
企业占地面积1200余亩，其中公司本部占地410余亩，天水卷烟厂占地近800亩。
现有职工1800余人，其中公司本部1100余人，天水卷烟厂近700人。
主要产品有“兰州”品牌的系列卷烟，销售于甘肃及省外20个省市区，
甘肃烟草工业有限责任公司在国家烟草专卖局、中国烟草实业发展中心的正确领导和甘肃省烟草专卖局（公司）等商业系统的关心支持下，始终坚持行业“做精做强主业，保持平稳发展”基本方针，以加快发展为中心，不断深化体制机制改革，优化烟草资源配置，着力推进品牌发展，狠抓企业基础管理，大力夯实发展基础，企业经济效益不断提高，综合实力不断增强，市场竞争力进一步提升，对地方经济发展的贡献逐年增大。
2008年，实现税利34.48亿元，同比增长22.36%，占到全省大口径财政收入的6%，成为甘肃省第一纳税大户，为地方经济社会发展做出了新的贡献。
2008年，积极推进与浙江中烟工业有限责任公司进行跨省联合重组。
2008年10月21日，召开了第一次股东会议和第二届第一次董事会议，与浙江中烟工业有限责任公司跨省联合品牌整合完成。
中国烟草实业发展中心以甘肃公司2007年12月31日的公司净资产23.427亿元出资，拥有公司64.31%的股权；浙江中烟以现金13亿元出资,拥有公司35.69%的股权。
在行业加快培育“两个10多个”、努力实现“两个跨越”的新形势下，勤劳智慧的兰烟人将认真贯彻行业各项方针政策，坚持科学发展观，认真实践“两个至上”价值观，稳步推进企业体制机制改革，正朝着把“兰州”品牌打造成为“中式卷烟”代表品牌这个目标奋进。
近年来，烟草行业以培育10多个重点骨干企业和10多个重点骨干品牌为目标，大力推进卷烟工业企业组织结构调整，加大卷烟产品结构调整力度。
我公司通过产品结构调整、品牌整合和新产品研发，卷烟品牌集中到现在的“兰州”一个品牌，经典、如意、飞天“兰州”、六味“兰州”等一批新产品的上市，为完善品牌结构、提高品牌效益、提升品牌形象发挥了重要作用。
公司始终把产品质量作为增强企业核心竞争力的突破口，狠抓产品质量的前移性控制，加强产品的精细加工，产品质量稳步提高。
狠抓产品开发和科技创新，全力实施“降焦减害增香”工程，产品焦油量排序多年来位居行业前列，“兰州”牌卷烟荣获甘肃名牌产品称号。
2008年，国家烟草专卖局将“兰州”品牌视同全国性卷烟重点骨干品牌，纳入全国性卷烟重点骨干品牌评价体系。
在国家烟草专卖局“深化改革、推动重组、走向联合、共同发展”主要任务指引下，行业着力于“完善体制机制，优化资源配置，增强竞争实力，全面提升水平”，建设“严格规范、富有效率、充满活力”的中国烟草。
甘肃烟草工业有限责任公司顺应行业改革发展形势，着力于完善体制机制，继2007年实施公司制改制后，2008年下半年，按照国家烟草专卖局关于进一步提高烟草资源配置效率、增强中国烟草整体实力和市场竞争力的目标任务，甘肃烟草工业有限责任公司与浙江中烟工业有限责任公司跨省联合，重组改制。
更名改制、跨省联合以来，公司按照现代企业制度的要求，积极构建高效顺畅的管理运行机制，实施质量/环境/职业健康安全管理体系贯标，努力提升基础管理水平，实施内部资源整合，优化内部管理流程，建立了较为扎实的工作基础。
面对烟草行业在更高水平、更高层次上的改革发展，甘肃烟草工业有限责任公司将紧紧围绕行业当前和今后一个时期全面建设“严格规范、富有效率、充满活力”的中国烟草的目标任务，为推动甘肃烟草工业有限责任公司的持续健康发展而不懈努力。
4.2企业现状
随着社会经济的发展，天水烟草正从传统百货店和个体零售的模式向以连锁经营为主业的多样化的模式转变，对分销网络的要求越来越高，建立高效的物流配送体系则有利于降低企业成本、缩短流通时间、达到资源利用高效化。
简要阐述物流配送对公司的重要性以及现存的问题，最后提出相应的优化对策与建议。
随着国家烟草专卖局“深化改革、推动重组、走向联合、共同发展”战略的推进，工商分设、工业重组效果显著，卷烟生产企业的集中度要求卷烟分销体系也要成规模和集中化。
4.3前景
在国家烟草专卖局“深化改革，推动重组，走向联合，共同发展”主要任务的推动下，2005年1月1日，甘肃烟草工业有限责任公司划归中国烟草实业发展中心管理。
在新的历史时期，勤劳智慧的兰烟人将认真贯彻行业各项方针政策，坚持科学发展观，切实维护“两个利益”，稳步推进企业体制机制改革，正在全力朝着做大做强“兰州”品牌、把甘肃烟草工业有限责任公司打造成为“中式卷烟”代表企业这个目标奋进。
4.4目的和目标：
1.降低和控制成本，节约资金。
物流运营成本是企业的第三利润源，企业通过外包一方面节约了物流成本，同时减少了物流设施的投资。
2.充分利用企业外部资源。
弥补自己资源和能力的不足，加快内部组织结构与流程的重组优化，提高管理效率，同时强化企业核心竞争力，企业外包的主要目的是为了优化企业资源配置，集中资源与精力培育企业的核心能力。
3.实现信息共享与风险分担。
能够实现信息共享，风险分担，从而变得更有柔性，能够对市场的风云变幻做出敏捷反应
4.5甘肃烟草工业有限责任公司配送线路存在的问题
（1）运力不能得到充分发挥。
由于天水市两区五县区域广阔，城市交通路程长，人口密度不均，给全市整体配送带来巨大的运输压力，不同送货线路之间存在工作量不均衡的情况。
有的线路“吃不饱”，而有些偏远线路送货任务繁重，送货人员和司机经常加班送货，产生一系列的安全隐患和服务质量问题，给公司及员工的利益带来很大的影响。
（2）车辆调度安排不合理。
由于每条线路上每次零售户需求分别不同。
每次运输线路都是由司机凭经验选择路径行驶，盲目性较大，经常走“弯路、远路、冤枉路”，费力费时。
（3）配送车辆的满载率低。
由于缺乏对客户信息的完整收集，导致车辆的配载不均衡，经常出现半车、空等现象，直接的结果是满载率低。
4.6公司配送现状
甘肃烟草工业有限责任公司配送现状是由设在天水市北道仓库的一级仓库，分别向7个二级仓库按周期（一般为三天）配送货物如图2所示。
各分公司按周期上报需求量,由甘肃烟草工业有限责任公司总仓统一进行配送。
甘肃烟草工业有限责任公司总仓配送时的是4米2t小型货车或者6米5t的中型货车。
该车可以装卷烟2t或者5t，目前甘肃烟草工业有限责任公司原配送路线如图一所示（A是甘肃烟草工业有限责任公司仓库）
甘肃烟草工业有限责任公司原始配送图2
各区县每星期需求卷烟的基本数据如表一所示。
表一各地区周货运量
客户
B麦积区
C秦州区
D武山县
E甘谷县
F秦安县
G张家川回族自治县
H清水县
货运量
1.9t
2.4t
1.8t
2.2t
2.4t
2.3t
1.9t
4.7公司配送存在的问题分析
4.7.1运输成本较高
甘肃烟草工业有限责任公司总仓在向7个烟草局配送货物时都是一个地点发一辆整车进行配送,因为配送线路没有经过优化,配送时路线经常出现重复现象,造成运输资源浪费,致使运输成本较高
4.7.2配送模式不合理,浪费严重
甘肃烟草工业有限责任公司总仓向分公司配送时,只是进行单纯的点对点的配送,在这种配送模式下,就会导致运距过长,消耗的作业时间偏多,浪费较多人力和物力资源,从而影响公司的盈利。
5.1节约里程法的基本思路
节约里程法的基本思路如图3，设A为配送中心，B和C为配送点（即客户），A到B或C的距离分别为a、b，两个配送点之间的距离为c。
现有两种送货方案，即A向B、C分别送货和A向B、C同时送货。
对比这两种方案，可得出，方案①的配送路线为：
A—B—A—C—A，配送距离为：
L1=2a+2b；方案②配送路线为：
A—B—C—A，配送距离为：
L2=a+b+c。
显然，由几何性质可得，方案②优于方案①，S=a+b-c，其中S为节约里程量。
图3节约里程法理解图
5.2节约里程法的步骤
基于节约里程法的基本思路，在配送网络中尽量使运输车辆多载，尽量节约总配送时间和总配送里程。
具体步骤如下：
（1）计算各配送点间最短路径，一般可以通过Dijkstra算法得到。
（2）进行节约里程的计算。
即两个配送点之间的里程节约里程为这两个配送点分别到配送中心的最短路径之和减去两个配送点之间的距离。
（3）对节约里程进行排序。
一般按照节约里程大小的降序排列，得出排序表。
（4）形成初始解。
在满足车辆限载、客户需求量大小、时间限制等所有条件下，根据第一步所得的最短路径对配送点进行一对一直达式配送，得到所需车辆和行程。
（5）进行回路的合并，得出方案优化。
从节约里程排序表找出产生该节约里程的两个配送点i、j，再判断连接i、j的回路是否存在合并的可能性。
如果一个回路以（p，i）开始，一个回路以（j，p）结束，且满足需求量和车载量等约束条件，则该回路可以合并，并进行下面的合并操作：
删除两个回路中的部分路径（i，p）和（p，j），然后引入新的连接（i，j），得到新的回路（p，…，i，j…，p），。
重复此过程，直至没有可以合并的回路，从而得出优化方案。
（6）确定最优方案。
重复上一步，并对得出的优化方案进行比较，得出最终优化方案。
5.3实例分析
甘肃烟草有限责任公司烟草物流配送中心及各个配送支点如下图4所示，图中数值为各点相距的公里数，一次配送中，要由配送中心A点向其他配送支点进行配送，现有2t和5t的货车可以使用，在这次配送中，B、C、D、E、F、G、H各点的需求量分别是1.9t、2.4t、1.8t、2.2t、2.4t、2.3t、1.9t。
具体配送方案如下：
各区县每星期需求卷烟的基本数据如表二所示、
表二各地区周货运量
客户
B麦积区
C秦州区
D武山县
E甘谷县
F秦安县
G张家川回族自治县
H清水县
货运量
1.9t
2.4t
1.8t
2.2t
2.4t
2.3t
1.9t
图4各配送点位置图
（1）利用最短路径算法，求出各配送节点间的最短距离，计算结果如表三（单位：
公里）。
表三各节点间最短距离
A
B
60
B
C
100
40
C
D
120
90
50
D
E
160
100
60
50
E
F
150
90
70
110
60
F
G
150
90
110
150
100
40
G
H
120
100
140
190
140
80
4
（2）根据表三，计算各配节点的节约里程，结果见表四（单位：
公里）
表四各节点间节约里程
B
C
120
C
D
90
170
D
E
120
200
230
E
F
120
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