城市配送中心车辆路径优化问题研究.doc

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兰州交通大学毕业设计（论文）

摘要

车辆路径问题是运输配送中的难题之一，也是物流系统优化的关键一环。

对此，国内外学者进行了广泛而深入的研究，提出了不同条件下的多种求解方法。

各种方法都优点和不足之处，也有其应用上的局限和障碍，如何有效而充分地运用这些方法解决实际问题，使之服务于物流配送实践，是重要的研究课题。

基于配送车辆线路问题的复杂性和多样性，相关软件的使用将是一个必然趋势。

本文简要介绍了国内外车辆路径问题的发展现状，对于配送中心车辆相关概念进行了介绍。

对单车辆和多车辆配送情况简要介绍，并建立数学模型，介绍了车辆路径问题的相关算法，特别对节约里程法（克拉克-怀特算法）以及Logware软件中的ROUTER模块的原理和方法深入研究，探讨了多辆车情况下的配送车辆线路问题。

通过一个案例，应用节约里程法对算例进行线路安排，与Logware软件的得到的线路方案进行对比，二者结果相近，但软件的计算速度更快，效率更高。

此外，分析了节约里程法和Logware软件对多车辆线路的结果。

关键字：

车辆路径问题；配送；节约里程法（克拉克-怀特算法）；Logware软件。

兰州交通大学毕业设计（论文）

Abstract

Thevehicleroutingproblemisoneofthedifficultproblemsoftransportdistributionandoneimportantpartofthelogisticssystemoptimization.Forthis,thedomesticandoverseasscholarsmakemuchextensiveandin-depthresearch,andputforwardsolutionsunderdifferentconditions.Everymethodhasitsadvantagesanddisadvantages,alsohasitslimitationandobstacleonapplication.Itisanimportantresearchsubjectthathowtoeffectivelymakefulluseofthesemethodstosolvetheactualproblem,andservicethelogisticsdistributionpractice.Basedonthecomplexityanddiversityofthevehicleroutingproblem,touseoftherelatedsoftwarewillbeanecessarytrend.

Thispaperbrieflyintroducesthedevelopmentstatusquoofvehicleroutingproblemathome,Fordistributioncentervehiclerelatedconceptsareintroduced.onasinglevehicleandmultiplevehicledistributionisbrieflyintroduced,introducesthealgorithmofvehicleroutingproblem,especiallyforsavingmileage（Clark-Whitealgorithm）andtheprincipleandmethodofROUTERmoduleinLogwaresoftwareresearch.discussesthedistributionvehiclelinecarcasearrangementproblem.Throughacasestudy,applicationofsavingalgorithmforlinearrangementforexample,comparedwiththecircuitsLogwaresoftwareobtainedarrangementscheme,thetworesultsaresimilar,butthespeedofcalculationsoftwarefaster,moreefficient.Inaddition,analysesthearrangementsofthevehiclelineC-WalgorithmandtheresultofLogwaresoftware.

Keywords:

VehicleRoutingProblem,Distribution,SavingMileage（ClarkeWrightAlgorithm）,LogwareSoftware

67

目录

摘要 I

Abstract II

第一章绪论 1

第一节研究背景和意义 1

第二节研究现状 3

一、国外研究现状 3

二、国内研究现状 4

第三节研究思路 5

第二章 基本理论概述 7

第一节配送 7

一、配送的概念 7

二、配送的要素 7

三、配送的作用 9

第二节物流及配送中心 10

一、物流的概念 10

二、配送中心的概念 12

三、配送中心的功能 13

第三节旅行商问题 15

一、旅行商问题介绍 15

二、旅行商问题的数学模型 15

第三章车辆路径问题及其相关算法 18

第一节车辆路径问题 18

一、车辆路径问题概述 18

二、车辆路径问题的分类 20

三、车辆路径问题的构成要素 23

第二节求解VRP问题的算法 24

一、求解VRP问题的启发式算法 24

二、求解VRP问题的精确算法 27

第四章车辆路径问题的数学模型及求解方法 34

第一节VRP的数学模型 34

一、物流配送中的VRP描述 34

二、物流配送中VRP的数学模型 35

第二节节约里程算法解决VRP问题 36

一、节约里程算法介绍 36

二、节约历程算法原理 37

三、运算步骤 38

四、节约里程法优缺点 39

第三节Logware软件解决VRP问题 40

一、Logware软件概述 40

二、利用ROUTER模块求解VRP问题 40

第五章案例分析极其结果分析 46

第一节案例 46

第二节节约里程法计算 47

第三节Logware软件运行 53

结论 59

参考文献 61

致谢 62

附录 63

第一章绪论

第一节研究背景和意义

随着物流业向全球化、信息化及一体化发展,配送在整个物流系统中的作用变得越来越重要。

运输系统是配送系统中最重要的一个子系统,运输费用占整体物流费用的50%左右,所以降低物流成本首先要从降低物流配送的运输成本开始。

其中,运输线路是否合理直接影响到配送速度、成本和效益,特别是多用户配送线路的确定是一项复杂的系统工程。

选取恰当的车辆路径,可以加快对客户需求的响应速度,提高服务质量,增强客户对物流环节的满意度,降低服务商运作成本。

优化运输物流,降低运输成本,是企业尤其是物流配送企业提高企业竞争力的有效途径之一。

尽管物流活动自古有之，但直到1915年，“物流”这一名词才第一次出现在阿齐·肖的《市场流通中的若干问题》一书中，经过数十年的理论研究和实际运作，人们认识到合理!

高效的物流能够从以下几方面创造社会财富：

（1）促进国民经济合理布局，有利于社会资源的优化配置；

（2）有效地使用流通设施和设备，节约社会资源；

（3）减少流通环节，缩短生产周期，加速资金周转；

（4）简化信息流通渠道，增强社会物质财富的可调节性；

（5）促进社会分工，加速生产的集中化、规模化。

物流配送一般定义为：

根据用户的订货要求，在物流据点进行分货、配货工作，并将配好的货物送交收货人的一种物流方式，以最终完成社会物流运送，实现资源配置的优化。

配送将销售与供应结合起来，是物流系统的最后一个环节，它体现了物流效率和顾客满意程度。

配送将物流和商流紧密结合，包含了商流活动，也包含了物流中若干功能要素的一种活动形式。

物流中心配送是伴随着大生产、大流通而出现的一种完成资源配置和满足消费需求的方式，它实现了定时、定量、准时性、计划性、即时性，低费用甚至可以实现客户的零库存，以至可以完全取代客户原有的供应系统，用更高的供应质量和更低的供应成本，实现对用户的供应，实现企业销售和用户供应的一体化。

配送作为一种专业化、社会化的服务模式，适应了经济一体化的需要，适应了社会化大生产的发展，体现了现代经济的发展趋势。

在物流管理学中，研究物流配送路径优化问题并选取恰当的配送路径，可以加快对客户需求的响应速度，提高服务质量，增强客户对物流环节的满意度，降低服务商运作成本。

车辆路径问题当不考虑时间要求，仅根据空间位置安排路线时称为车辆路线问题（VehicleRoutingProblem简记VRP）；当考虑时间要求安排路线时称为车辆调度问题（VehicleSchedulingProblem简记VSP）；当同时考虑空间位置和时间要求时称为路线和调度混合问题。

车辆路径问题还有确定性（Deterministic）模式和随机性（Stochastic）模式之分。

确定性模式假设：

其一、客户的数目在配送开始前是已知且固定的；其二、客户的需求量在配送开始前是已知且固定的；其三、两点之间的旅行时间仅取决于这两点之间的距离。

而随机性模式不要求以上一个或多个假设。

随机性模式又称为随机需求车辆路径问题。

（1）配送路径优化有利于提高物流经济效益。

配送处于物流过程的末端，在一定程度上是物流活动的缩影。

配送过程把若干物流功能结合起来，使它们有机地融为一体，从而提高了各项功能的效率；通过合理配货、共同配送，可以消除重复运输、空载运输，提高运输工具的利用率，实现合理运输，降低运输成本；通过路径的优化，可以缩短运输时间，降低运输成本，为企业提供更好的服务。

（2）路径优化是配送环节中重要的组成部分之一。

配送是直接连接最终客户的物流活动。

由于配送中心网络覆盖面大，信息量大而传递快，物流手段先进、设备齐全、专业化程度高，所以其服务成为现代经济中客户不可缺少的后勤。

由于设备齐全、管理方式先进、有大量的信息可以提供并且可以及时传递、有网络覆盖，这些都为路径优化提供了可能性。

企业可以通过计算机设备，利用所收集到的信息，提供出一个路径优化的方案，并且可以根据网络的及时信息，在具体运输时，可以做到及时更改和监督的作用。

例如，可以通过网络告知司机某路段的阻塞，以便于让司机作出及时的调整。

物流配送车辆优化调度，是物流系统优化中关键的一环，也是电子商务活动不可缺少的内容。

对配送车辆进行优化调度，可以提高物流经济效益、实现物流科学化。

可以说对物流配送车辆优化调度理论与方法进行系统研究是物流集约化发展、构建综合物流系统、建立现代调度指挥系统、发展智能交通运输系统和开展电子商务的基础。

[1]

合理使用与调度运输工具，优化运输路线，降低企业物流成本，是物流管理的重要内容。

针对物流管理中对运输车辆优化调配的要求，1959年由Dantzig和Ramser[2]首先提出了车辆路径问题（VehicleRoutingProblem,VRP）的数学模型。

车辆路径问题已是近几十年来运筹学、应用数学、网络分析、计算机应用及交通运输等学科研究的一个热点问题，并且在通讯、生产、国防、生物、计算机应用等领域得到了广泛的应用。

本文将着重研究物流配送