人工智能与模式识别论文.doc

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华 中 科 技 大 学

《人工智能与模式识别》

报告论文

院系：

电子与信息工程系

班级：

电信中英班1101

姓名：

何宇坤

学号：

U201115729

指导老师：

刘澍

电话：

13058153519

邮箱：

826319028@

日期：

2015年1月17日

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蚁群算法在物流配送中的应用及其研究现状与改进算法

何宇坤

（华中科技大学电信系）

摘要：

本文介绍了蚁群算法与物流配送的相关背景，根据物流配送路径优化问题的特点，提出一种基于蚁群算法的优化路径算法。

该算法通过引入遗传算子，在局部搜索过程中能够避免算法早熟、停滞，同时改进信息素的更新方式、客户点选择策略，增强蚁群算法的正反馈作用，从而提高了算法的收敛速度和全局搜索能力。

关键词：

物流配送；路径优化；蚁群算法；蚁群系统

Applicationofantcolonyalgorithmanditsresearchinlogisticsandimprovedalgorithm

Abstract:

Thisarticledescribestheantcolonyalgorithmanddistributionofrelevantbackgroundtooptimizethecharacteristicsoftheproblemaccordingtothedistributionpath,pathalgorithmisproposedbasedontheantcolonyoptimizationalgorithm.Thealgorithmbyintroducinggeneticoperators,thelocalsearchprocesscanavoidprematurity,stagnation,whileimprovingthewaypheromoneupdate,customerspointselectionstrategiestoenhancethepositivefeedbackeffectofantcolonyalgorithmtoimprovetheconvergencespeedandglobalsearchcapability.

Keywords:

logisticdistribution;optimizingrouting;antcolonyalgorithm（ACA）;antsystem（AS）

1.研究背景

在经济全球化快速发展的进程中，物流作为“第三利润源”对经济活动的影响越来越强，而它作为当前经济最重要的竞争领域，在优化国内外两个市场的资源配置中起着尤为重要的作用。

随着电子商务的发展，出现了一些新的配送模式，使得储存不再是必然的环节，国外有巨头如ebay,国内也有阿里巴巴这样的电子商务帝国，他们的崛起，彻底改变了人们的生活方式。

而电子商务的发展，离不开物流配送行业的快速发展。

物流配送在美国、日本和西欧发展较快，已经形成了比较成熟的理论体系，不论是硬件方面还是软件方面都达到了相当高的水准。

近年来，国内配送业务也得到了长足发展，并形成了自身的特点

2.物流综述

2.1物流的概念

物流（Logistic）就是由货物的运输、贮藏、装卸、搬运、流通加工、配送、情报处理等一系列功能所组成的一个行业或者部门。

物流是一个跨部门的交叉行业,涉及面非常的广,其他行业的发展也会对物流业产生正面或者负面的影响。

物流业的具体策略设计工作包括:

（1）企业物流的诊断和分析,包括物流成本、物流流程、物流资源配置、人力资源配置以及物流职能机构设置等的诊断和分析。

（2）企业物流策略的分析和设计,包括物流供应链和物流运作模式的分析和重新设计。

（3）企业全面物流设计,包括资源整合、物流流程优化、物流管理、资源配置、物流技术、电子化物流等的规划和设计。

（4）企业物流实施策略的规划和设计,包括企业物流网络管理、总仓和异地仓储管理、运输管理、库存控制、成本和风险控制、物流实施指标、评估等物流实施过程中实施手段和物流各环节的规划和设计。

2.2供应链与物流供应链

一般认为,供应链是物流、信息流、资金流三个流的统一,物流贯穿供应链的全过程,从供应商到核心企业的供应物流,核心企业的内部物流,再到分销商与最终客户的分销物流,以及伴随而生的废弃物物流、回收物流等,形成了以核心企业为集散中心的物流体系。

物流连接供应链的各个企业,是企业间相互合作的纽带。

供应链物流的特点可以用如下几个术语简要概括:

信息共享;过程同步;合作互利;交货淮时;响应敏捷;服务满意。

而物流是供应链管理体系的重要组成部分,供应链的其他两个部分对物流起着指导和启发作用。

2.3国内外物流学的发展状况

2.3.1国外物流发展概况

国外对于物流学的研究历史要比国内起步早很多,至少已有70余年的历史。

但是物流的发展和经济的发展也是密切相关,当一个行业基本没有什么大的利润可以实现的时候,关于该行业的研究仅仅是浮于纸上。

直到本世纪70年代以后,物流业突然随着各种相关行业的发展而受到越来越多的关注。

很多新的名词出现:

MRP（物流需求计划）、MRPn（制造资源计划）、ERP（企业资源计划）等;但是成功的依然不多,最主要是受到通信能力的限制。

但是时间到今天,我国物流业刚刚正式起步的同时,信息产业的巨大发展使得人们可以在任何地方得到需要的信息,物流业的最后一个客观障碍被扫除了。

有些大型的物流企业,例如沃尔玛公司甚至拥有自己的商业通讯卫星。

虽然国外的物流业发展比国内早,但是由于客观因素的制约,正好使我国搭上了国际物流业迅猛发展的末班车。

国际上第三方物流业有20年历史,虽然它是处在成长成熟期的年轻行业,但在国民经济中己起着相当重要的作用。

据统计,1997一2000年,世界500强企业对第三方物流的需求由40%增加到了56%。

在欧洲的物流服务市场,2002年约有28%由第三方物流完成。

其中,德国99%的运输业务和50%以上的仓储业务交给了第三方物流。

通过第三方,德国物流成本可以下降到商品总成本的10%。

英国的第三方物流,在商业领域己从货物配送发展到店内物流。

美国从1990年出现第三方物流后,2000年的市场规模约600美元,前20名第三方物流服务企业净收入达到93.4亿美元,被称作玫瑰色的新产业。

日本在近20年内,物流业每增长.26%,经济总量就增加1%[1]。

自1996年开始,日本开始出现第三方物流公司,而且有众多公司己成为或表示要成为第三方服务提供者。

纵观国际上第三方物流发展的特点,基本上的做法是首先由政府制定各种物流相关的法律法规,例如日本政府制定的《仓库法》、《综合物流实施大纲》等等;在游戏规则确定之后,第三方物流部门一方面加强自身的管理建设,降低成本,另一方面不断拓展服务内容,提高服务质量。

例如德国物流正在提出“五星级货物旅馆”的口号,实际上是对物流中心的管理和运作提出更高的要求。

物流中心的货物配送应该做到加工更方便、物审更快捷、服务更周到、运作成本更低,这样才能吸引更多的客户。

2.3.2国内物流发展概况

人尽其才,物尽其流。

物流学在我国的兴起是上世纪70年代末,政府和企业都为我国物流业的发展倾注了很多的心血和精力,但是几十年过去了,不但第三方物流没有出现,作为试点的配送站最后也名存实亡。

直到90年代中期,随着经济的发展,第三方物流业却悄悄从我国沿海地区自发的发展起来,直到今日,形成了一股“第三方物流热”。

今天作为与能源、信息流并列的物流,己经被看成是继资源、劳动力之后的第三利润源泉,在国民经济中正发挥着重要作用。

中国物流学会的前身是1980年成立的中国物资经济学会和1984年成立的中国物流研究会。

1984年8月,中国物流研究会第一次学术会议在北京召开,大会收到各地提交的论文150多篇。

1995年,中国物资流通协会成立。

协会是行业组织,学会是学术组织,协会和学会利用各自优势,在物流领域做了大量工作,对中国物流的理论研究与实际推动做出了新的贡献。

从1999年下半年开始第三方物流配送系统在中国得到了较快发展。

我国己经初步具备了发展物流管理和配送技术的经济环境和市场条件。

初步形成了供求平衡或供过于求的买方市场格局。

同时现代物流管理和配送体系中的先进理念和技术,由西方开始进入并得到越来越广泛的应用。

全球经济一体以及产品融合趋势的加强,使企业从传统对单纯仓储、运输的需求开始发展到综合物流服务。

人们消费观念的变化,使传统商业由原来的店式经营逐渐向无柜台、无铺面经营方式转变,出现多种新型商业形态,客观上促进了物流的发展,例如2003年中国电子商务的市场规模达到近9.9万【2】亿美元,就为物流创造了巨大的市场。

我国的第三方物流尚处于初级阶段,国际流行的物流网络设计、预测、存订货管理等服务只有少数企业才能提供。

第三方物流在日本占总物流量的80%,美国57%,我国只占18%【3】。

所以第三方物流是我国现阶段物流行业的发展重点。

2.4物流所面对的实践难题

从前面的分析看出,当前物流业所涉及的领域是广泛的,遍及管理学、经济学、运筹学、数学、信息学、计算机科学等多个学科的内容。

但是如果从最实际的角度出发,就是要完成两个大的目标1.降低成本;2.满足客户需求。

换句话说,就是在满足某些“约束条件”的基础上实现“最节约成本”的配送方案。

物流业的最主要成本投入就是两大块,一块是前期投入,就是建立仓库、配送中心,安排配送工具,如卡车;另一大块就是实际运行中的管理和配送消耗。

2.4.1物流配送路径寻优问题

思考前面叙述的物流业长期发展所形成的一些通用经验,发现物流配送的一个重要目标就是要在满足客户要求（一般是时间）的前提下,能够投入最少的配送成本（主要是各种运输线路上的损耗）。

在网络化的今天,由于信息流通便捷,各部门协同工作的能力越来越强,实现诸如“整合运输”、“最低库存”、“快速反应”的客观条件越来越充实;因此,如何充分利用现有条件,达到物流配送的最小成本消耗已经成为一个越来越受到重视的问题。

特别是“整合运输”等一系列新的货物运输概念的提出,更使得原来的单线的,仓库一>单个客户一>仓库的配送模式被完全推翻,取而代之的是每个运输单位运输不同的货物到不同的客户手中;而不是像往常那样,每个配送单位分配单名客户,把货物运到客户手中就立即返回,造成路程上的大量浪费。

这一问题可以描述为:

如何选择最优配送路

径,使得投入的运输成本最低,又能满足客户的要求。

实际上,由于客户数 目的巨大,这一问题的可行解数目非常巨大,甚至不可能用类似于枚举法 的方法在能够接受的时间范围内得到最优解或者较优解,因此该问题已 经成为一个公认的物流难题。

2.4.2物流配送其他问题

前期的资金投入,最大的成本投资就是配送中心的建设;一组好的配送中心,应该能够对各种因素对将来物流配送造成的影响作好综合的考虑和权衡。

事实上,这样的因素非常多,例如:

城市和城区的政策、文化经济氛围、各类市场的位置、劳动力供给和成本、能源通讯状况、企业的目标、税收、公共设施的成本和供应、环境管理政策、优惠鼓励性政策、离中心仓库和潜在客户的距离、土地及其建设成本、铁路,公路水上运输条件和能力、供应设施的位置、环境气候条件等等。

这些因素不但数量众多,而且很多还是互相矛盾,关系复杂。

因此,物流配送中心的选址和建设问题是一个需要综合考虑的难题。

物流配送所面对的实际情况是复杂的,货物的流动方向也很可能是随机的,或者互逆的,如何处理这方面的关系也是物流将面对的一个实际问题。

同