時間:2023-07-06 16:29:16
序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇運輸路線規劃方法范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
中圖分類號:F25
文獻標識碼:A
文章編號:1672-3198(2013)15-0061-01
1 前言
隨著信息與科技的進步,企業所面臨的競爭已經由傳統的競爭方式逐漸轉變為整體供應鏈體系的競爭。物流指的是貨品運輸、存貨管理、訂單處理、倉庫,以及物料處理等相關的作業。目前,物流管理已經成為整體供應鏈中重要的一環,物流配送中心的控制系統規劃在貨物流通中扮演著相當重要的角色。許多統計數據顯示,整個物流作業在公司的營運成本中,占了相當大的比例。因此,物流配送作業能力的效率,對于與其合作的企業在競爭優勢上的提升有明顯的幫助。
現代的流通業已將原本僅具備基本作業功能的實體配送作業,提升成為具有策略使命的策略事業體。但是,以往物流配送中心對于車輛路線的規劃是采取直接服務式網絡進行收貨或取貨,但在面對眾多的需求時,這種服務方式很難在短時間內完成最佳的路線規劃,且往往會造成運輸成本的大幅增加。因此,有效的運用物流策略,將可掌握競爭優勢,并擴大企業體附加價值,同時降低物流處理過程中的成本,提高競爭市場的利潤。
2 物流配送控制系統
大多數的物料處理作業,都是屬于勞力密集且高重復性,而在倉庫作業中,貨品的存放位置擺設與揀貨作業策略,又直接的影響了物料處理成本的高低。物流配送中心的控制系統規劃在貨物流通中扮演著相當重要的角色,其目的在于如何有效降低運輸成本,商用車輛的路線與排程規劃為其重要營運決策。以往物流配送中心對于車輛路線的規劃是采取直接服務式網絡進行收貨或取貨的動作,但在面對眾多的需求點時,此種服務方式很難在短時間內完成最佳的路線規劃,且往往會造成運輸成本的大幅增加。在整個物流配送系統中,主要的兩個問題就是車輛路線問題和設施位置問題。
2.1 車輛路線問題
在貨物運輸的網絡設計上,目前的物流管理逐漸轉變為回路服務式網絡進行送貨或取貨的方式。所謂回路服務式也就是一直以來被廣泛研究的車輛路線問題(Vehicle Routing Problem,VRP)。車輛路線問題本質上是一個旅行推銷員問題(Traveling Salesman Problem,TSP),它是商品配送數學分析模式的基本問題形式。所謂旅行推銷員問題或車輛排程問題就是在討論:“在考慮有(無)車輛容量或時間等限制,同時每部車必須從配送中心(Depot)出發并回到配送中心之情況下,如何有效地安排每部車的行駛路線,使得所有顧客的需求能夠被滿足,且其總成本最小”。
自從VRP被提出后,國內外一直有許多的文獻探討,由于該問題屬于NP-hard。對于最基本的車輛路線問題,首先提供各種車輛路線問題一個可行的起始路線,以便進一步求得符合實際情況要求與限制的建議配送路線。在解法上,可分成路線建構法、路線改善法和綜合法三種;運算時,必須使用到最短路徑搜尋模式的結果(成本矩陣)。在通過數學規劃方式進行求解時,發現問題規模變大時,所花費的運算時間相當長,因此許多啟發式解法被應用于求解此問題。在現有的文獻中,大多以距離為最佳路線計算的旅行成本,然而在實際的運輸系統環境下,道路的行駛速率會隨著交通狀況變動而改變,道路旅行成本并非為固定值,因此如何在實時性的交通信息下重新規劃車輛路線,降低車輛的旅行成本便成為一個重要的課題。
2.2 設施位置問題
設施位置問題最早由Wolf和Baumol提出,在決定選擇位置時,以物流倉儲中心和顧客采用直接往返方式求得路徑成本。Webb對此問題做深入分析,并說明車輛直接往返運送與巡回方式決定的配送中心位置將有所不同,而設施位置的路徑成本應同時考慮車輛路徑,其路徑成本的計算較為正確,因此一般的以巡回式的位置優化方法作為比較分析差異而不采用直接往返式的方法做比較。
以總成本為績效評估的物流配銷系統中,倉庫中心的設置,相對增加倉庫設置及派車等相關成本,反之則增加運輸成本,因此適宜的物流倉儲中心位置設施的選擇,將能夠降低總物流儲運成本。關于位置設施問題,主要分為兩種:(1)中點問題:中點問題以設施位置與各顧客間距離總和最短,來決定位置設施數量和位置,此類問題稱為P-Median Problem,大部分應用在非緊急設施的設置上,如物流倉儲中心、倉庫、轉運站等設施。(2)中心問題:中心問題以位置設施至最遠顧客間的距離最短,以決定設施位置數量及位置,此類問題稱為P-Center Problem,主要應用在緊急救護上,如醫院、警察局等相關設施。由于本研究屬于非緊急設施位置問題,因此中點問題(P-Median)較適用于本研究。
在過去探討位置問題的相關研究文獻中,對于決定物流倉儲中心位置和數量選擇時,主要著重在設計物流倉儲中心和顧客間最短距離上,僅以物流倉儲中心和顧客間的運輸路徑距離成本總和作為評估考慮,卻忽略存貨成本和運輸距離成本彼此之間,由于運輸量大小的關系是相互影響。因此,必須在存貨和運輸成本兩者間取得平衡點,才不致因為物流倉儲中心數量和位置的選擇有所偏誤,進而影響日后物流倉儲中心運送物品到顧客之間的存貨及運輸等相關物流總成本增加。所以在位置優化問題之中若能同時考慮存貨成本因素,將有助于降低物流總成本,促使物流系統營運效率提升。
3 物流配送控制系統規劃
為了簡化問題的復雜度,本研究分別對車輛路線問題與設施位置問題進行了研究,做了以下的假設:
(1)僅考慮單一的物流配送中心。
(2)車輛為同種車輛,且車輛容量為已知。
(3)物流配送中心能提供顧客所需要的產品與數量。
(4)車輛只收或送,沒有回程取貨。
(5)不限車隊的大小。
同時,對研究問題施加如下的約束:
(1)每個需求點只能由一輛車服務,且只能被服務一次。
(2)車輛皆必須由配送中心出發,最后回到配送中心。
(3)必須滿足每個需求點的需求量。
(4)每條路線的總需求量不可超過車輛容量限制。
(5)每個回路不可有子回路的存在。
物流配送中心貨車路線規劃的目的在于根據所接收的實時資訊,能夠實時規劃一適合的車輛運送路線,滿足顧客的需求,順利地將貨物送達目的地,并使得總運送成本最低,為有效降低運輸成本,車輛與配送中心的信息必須要能實時相互配合。為了更符合真實物流運輸環境,將以掃描法進行車輛指派,并結合交通仿真產生實時交通信息,在路段行駛速率隨著時間變動下,利用禁制搜尋法進行路線更新,求解實時信息下動態車輛路線問題(Dynamic Vehicle Routing Problem,DVRP),并構建一車輛路線之交通仿真架構,結合VRP算法與動態仿真指派模式,希望來反映真實的交通特性。通過交通仿真指派模式,仿真路網中車流量與旅行時間之間的變化,并在車輛路線問題中加入交通實時信息,以求解實時資訊下動態車輛路線問題。
對于車輛路線問題,在文獻中,雖針對大型之位置優化問題作分析比較,但皆僅以考慮運輸距離成本為目標,主要以設計路徑距離為主,然而本文因同時考慮存貨與路徑成本的因素以物流總成本為考慮目標并不合適采用上述以距離為考慮的評估方法,因此以存貨路徑成本最小化的原則將顧客作群組。同樣地,對于顧客指派給物流倉儲中心,也因為同步規劃顧客需求量及顧客路徑成本的因素,而以負責該顧客群組最小存貨和路徑成本的物流倉儲中心作為物流倉儲中心的選擇指派。
4 結語
本研究整理有關供應鏈與物流管理、車隊管理、車輛指派及車輛路線問題的相關文獻,分析了物流配送中心在貨物流通中進行系統的規劃的重要作用,提出實時信息下動態VRP概念性架構,且根據概念性架構結合交通模擬構想,研究動態VRP仿真評估架構,用于未來路線的評估與實時信息的產生。在以車輛指派算法獲得初始路線規劃后,使用禁制搜尋法進行實時信息下車輛路線更新,以提供配送中心最佳的配送路線。本文在分析車輛路線問題的基礎上,重點研究了最大車輛服務量參數作為顧客的群組方式。
參考文獻
[1]蔡希賢,夏士智編譯.物流合理化的數量方法[M].武漢:華中工學院出版社,1985.
[2]邢文訓,謝金星.現代優化計算方法[M].北京:清華大學出版社,1999.
1 概述
1.1 研究背景
近幾年,國內外各種災害事故突發事件頻頻發生,嚴重影響社會穩定、經濟發展和人民生命財產安全[1]。采用適當的疏散策略及方法是一種減少人員傷亡、財產損失,維護社會秩序的有效途徑[2]。疏散是指在一定的限制時間內,采用一定的策略與方法將受災區的人員送至安全區的活動過程[3]。數據分析是現代科研工作者們研究人員疏散問題的主要手段,而對特定建筑物內人員疏散的研究卻寥寥無幾,因此對此進行研究具有實際意義。
1.2 問題的提出
本設計根據對某廠各棟樓下午換班時間員工擁擠現狀的了解,發現 3號樓的三個出口擁擠程度差距甚大。因此,研究并優化3號樓三個出口的擁擠問題,以期達到緩解3號樓三個出口的擁擠程度、降低諸如踩踏事件的事故發生率、提高公共安全系數以及在發生地震、火災等突況時為緊急疏散提供良好的方案。
2 實驗數據收集與分析
2.1 3號樓簡易平面圖
由于3號樓每層的工作室布局結構完全相同,因此,僅以一樓為例,利用 Autocad 繪圖軟件,繪制出3號樓各出口及工作室的簡易平面布局圖見圖1 所示(F1-5表示一樓到五樓的樓梯)。
2.2 3號樓三個出口人流量數據采集
選擇兩個周(除去雙休日)為觀測時間,在每天的下午 16:00:00-16:30:00(下午換班時間)這 30 分鐘內,觀測3號樓三個出口的人口總流量。觀測數據見表1所示:
從以上三個出口的總人流量數據表可以看出,出口一與出口三的總人流量相差不多,而出口二的總人流量卻很少,僅占出口一的十分之一。
2.3 3號樓各出口人員狀況
利用卷尺測量出各出口和樓梯的寬度的尺寸數據,以及觀測實際各出口人流通過現狀可以發現出口二與出口一的飽和人數相差不大,但是實際情況卻是通過出口二進出3號樓的人相當少。同樣,可以發現出口三的飽和人數是出口一的兩倍,但是實際情況下,出口一與出口三的人流量相差不大。因此,改善各出口的人流量分配砘航庥導廢窒笄惺悼尚小
3 各方案設計及方案優化
3.1 方案一及其優化
方案一為根據各出口與工作室的位置關系,按照全局就近原則的人員路線規劃方案,即工作室距離哪個出口近工作室的人員就從哪個出口離開該樓。當人員均從最靠近三個出口的樓梯直下到出口處并離開工作樓時,其他樓梯幾乎沒有人通過且走廊也并未得到充分利用,造成靠近各出口的樓梯擁堵嚴重,疏散總時間增加。
3.2 方案二及其優化
方案二為在滿足局部最優原則的基礎上,考慮部分走廊與樓梯過于擁擠,而部分走廊與樓梯卻并未得到充分利用。因此,在避免靠近出口處的樓梯與走廊過于擁擠帶來的疏散時間較長等問題得出方案二的人員路線規劃方案如下:以下工作室經過出口一進行疏散:113、213、413、513、221、111、219、419、311、309;以下工作室經過出口二進行疏散:105、205、405、107、307、507、313、421、123、223、423、323、523、103、203、303、403、503、207、407;以下工作室經過出口三進行疏散:305、505、121、321、521、109、209、409、509、211、411、511、119、319、519。因此,方案二較為完美地降低了3號樓在各出口的人流擁擠現狀,提高了人員通行率,提高了公共安全,并且可為地震、火災等突發事故發生時提供良好的的人員疏散路線。
4 結束語
本文根據路線規劃與數據分析法,提出對3號樓各出口的擁擠程度優化,并根據數據對比確定最優路線規劃。得出以下幾項結論:
(1)通過對3號樓在下午換班時間三個出口的人員流動現狀的數據觀測,得出該樓三個出口擁擠程度相差甚大:出口一的擁擠程度較大,出口二不存在擁擠情況,出口三擁擠程度較小。
(2)通過對3號樓現狀數據分析,得出造成出口一擁擠程度較大的主要原因在于該樓內部的人員從出口一離開的人流高峰與外部人員從出口一進入該樓的人流高峰存在高峰疊加,從而使得擁擠程度劇增。
(3)通過對3號樓路線設計和優化,緩解了該樓各出口的擁擠程度。
參考文獻
1 引 言
目前如何降低物流供應鏈的成本已成為企業關注的領域,市場上許多物流信息系統就是為了讓企業對物流管理更加有序,從而提高物流供應鏈的效益。物流運輸系統作為物流供應鏈的一個重要模塊主要解決的是企業車輛安排及運輸規劃問題,降低整個運輸過程的成本,目前流行的智能運輸系統ITS的核心是應用現代通信、信息、網絡、控制、電子等技術,建立一個高效運輸系統。運輸系統與真實道路情況密不可分,Google提供的地圖接口能夠提供現實中車輛運輸的基礎數據及強大的地圖處理功能,從而讓運輸系統的車輛規劃系統更加符合實際情況。
2 物流運輸系統
根據美國物流管理協會給出的最新物流定義,物流是供應鏈運作的一部分,是以滿足客戶需求為目的,對貨物、服務和相關信息在產出地和消費地之間,實現高效且經濟地正向和反向的流動和存儲所進行的計劃、執行和控制的過程。概括來說,物流是指物品從供應地到接收地之間的流動,包括運輸、儲存、搬運、包裝等物流活動,其中運輸能實現物品在空間或時間上的轉移,雖然不產生新的物質產品,但卻是物流過程中最主要的增值活動,因此物流運輸系統最重要的功能是提供優化的運輸方案。目前物流運輸系統一般包含以下幾個方面:交通信息服務系統、交通管理系統、車輛控制系統、營運貨車管理系統、電子收費系統、緊急救援系統等。現代化物流運輸系統涉及多方面的因素,如運輸路徑的優化道路的規劃、運輸車輛的實時監控與調度、運輸服務質量的提升等,這些因素都與地理信息密切相關。因此有必要將地理信息技術引入到物流運輸系統中,從而有助于在物流運輸過程中合理利用資源并提高運輸效率。
3 Google地圖接口
3.1 Google地圖接口介紹
2005年6月,Google了用于二次開發的開放式地圖服務應用程序接口,Google地圖接口,至今已經發展到了第2版,Google地圖接口是谷歌公司對外開發的供程序員編程調用的接口,目前主要有以下幾種調用接口:JavaScript、Flash、JSON等。其中JavaScript接口是專門提供給網頁編程人員進行調用,適用于不同的程序語言環境。Google地圖接口具有以下特點:①操作簡便,可提供標準的地圖控制圖層,能夠實現地圖移動縮放等基本操作,同時還支持鼠標拖曳和滾輪滾動進行地圖操作;②實時響應,更新數據無須刷新頁面;③開發成本低,目前Google地圖接口為免費資源,只要申請一個Key就能使用全部Google地圖接口的地圖資源和服務;④不定期數據更新,Google會不定期進行地圖資源更新,用戶可以同步享受到最新地圖信息。
3.2 Google地圖接口功能
Google地圖接口提供的功能如下:
(1)通過客戶提供的詳細地址,確定客戶的地理位置,或者通過經緯度查詢客戶詳細地址。
(2)在地圖上用圖標顯示不同類型客戶的地理位置。
(3)精確計算往返任意兩個位置之間的行車距離和地圖路線。
(4) 提供強大的地圖處理功能及事件觸發效果,例如地圖圖層處理、縮放移動等。
本文研究的幾個重要Google地圖接口功能及相關調用代碼如下表所示:
4 Google地圖接口應用實例
4.1 Google地圖圖標
Google地圖接口提供了圖層的功能,可以在Google地圖上標記不同客戶類型的圖標。在物流運輸系統中,圖標能夠讓系統使用者直觀地了解物流中心和客戶之間在地圖上的方位信息,能夠使物流相關人員直觀地估算出物流中心大致位置、客戶密度等信息,本章所有應用實例都是以廢舊家電回收運輸為例進行說明,調用接口的addOverlay()方法,在廢舊家電回收系統中具體應用的結果如圖1所示,其中綠色圖標代表回收中心,橘色圖標代表街道(居委會),連線代表回收中心和街道(居委會)對應的回收關系。
圖1 實例的圖標顯示
4.2 行車距離矩陣計算
車輛運輸規劃問題(VRP),要解決的是如何從物流中心(回收中心)規劃車輛,派送(回收)客戶的物品,該問題的目標一般是所派的車輛最少、車輛行走的總距離最短等。無論采用什么求解模型,都需要計算出客戶點集合與物流中心中任意兩個位置之間的距離,最終得到距離矩陣。大多數文獻采用的都是根據兩位置之間的經緯度,得到的距離矩陣是兩位置之間的直線距離。但是在真實道路情況下,任意兩位置之間的距離不是直線,Google地圖接口提供了兩位置之間實際行車路線及距離的計算功能。
實例中測試的回收中心為長寧流動站,待回收的4個街道(居委會)分別為華陽路街道辦事處、虹橋街道辦事處、天山街道辦事處、仙霞街道辦事處。通過程序循環調用接口的gdir.load()方法,可以自動獲得圖2的實際行車距離矩陣。
4.3 行車路線規劃
物流運輸模型可以計算出完成運輸過程所需的車輛數以及各個車輛依次經過客戶點的順序。此外,Google地圖提供了一個強大的功能,即只要輸入多個位置點,就可以得出詳細的車輛行走路線。以4.2節中的長寧流動站和對應的街道為例,車輛路徑模型得到的結果為:需要1輛載重為5噸的車。該車的路線為:長寧流動站(回收中心)天山街道辦事處華陽路街道辦事處仙霞街道辦事處虹橋街道辦事處長寧流動站(回收中心)。調用接口的directions.loadFromWaypoints(arr)方法,即可得到詳細行車路線。本文僅截取從長寧流動站(地址為上海市安順路)到天山街道辦事處(地址為上海市長寧區遵義路185號)的行車路線,其他路段與圖3類似。
5 結 論
Google地圖接口提供了許多功能,將地圖功能引用到物流運輸系統中,一方面能夠讓模型結果更加直觀,另一方面能夠讓模型的基礎數據更加符合真實道路情況。隨著人們對GIS的重視,越來越多的Google地圖接口功能將會被開發和應用,進而提高企業的物流運輸環節的效率。
參考文獻:
[1]黃衛,陳里得.智能運輸系統(ITS) 概論[M].北京:人民交通出版社,1999.
[2]李勇建.供應鏈上的新元素——企業逆向物流管理實踐[M].北京:人民交通出版社,2003.
關鍵詞:智能配送;遺傳算法;GIS先驗知識
中圖分類號: P208 文獻標識碼:A
Optimization and Realization of the Intelligence Distribution Based on Prior Knowledge of GIS
ZHENG Xiangli
(Shenzhen Careland Technology Co., Ltd. Shenzhen 518040,China)
Abstract:As the core process of the logistics ,the efficiency of distribution will affect the development of logistics industry directly.The optimal route planning of distribution does not match to the actual experience because of much the current distribution schedule depends on traditional mathematical models.The paper proposes a algorithm that took realtime traffic information, driving experience and other practical factors as GIS prior knowledge to guide the intelligent distribution and carried out to achieve. Application results show that the research can improve the efficiency of logistics and distribution greatly.
Key words:intelligence distribution; genetic algorithms;prior knowledge of GIS
1 引 言
近年來,隨著物流行業的不斷發展,物流信息量迅速增加,需求的處理也越來越復雜,對配送系統的要求也越來越高,因此人們開始研究如何構建智能的物流配送系統來滿足需求。目前國內研發生產的物流配送系統大多是基于各種啟發式算法基礎構建的VRP模型,利用這些數學模型分析配送路線,結果可能會與實際經驗不完全相符,具有一定的局限性,因此應用率不高。基于此背景,在已有的導航軟件研發的經驗基礎之上,研究將行車配送過程中的現實因素如實時交通、行車經驗等信息與現有智能配送系統進行整合,建立基于GIS先驗知識的智能配送系統,提高其實用價值。
2 智能配送概述
配送是物流中一種特殊的、綜合的活動形式,集裝卸、運輸于一身,通過一系列的活動完成送貨的目的。隨著集約化、一體化的物流配送的發展,需將配送的各個環節綜合起來,配送的核心在于集貨線路優化、貨物配裝及送貨過程的優化。
智能物流配送是指在配送規劃時,運用計算機技術、圖論、運籌、統計、GIS等方面的技術,根據配送的要求,由計算機自動規劃出一個最佳的配送方案,包括物品的裝載與車輛的調度、配送路線規劃的優化等方案,旨在降低物流成本,提高客戶服務水平,減輕調度人員和司機勞動強度,滿足城市配送、電子商務、電話購物等現代城市物流配送業務的發展需要;以車輛最少、里程最少、運輸費用最低、時間最快、滿意度最高等因素為目標,把配送訂單科學地分配給可用的車輛,結合配送路線的規劃進行合理的裝載,以完成配送任務[1]。
在實際配送過程中,由于受交通路況、客戶需求、商品本身特性等條件的制約,而且各種因素又具有不確定性的特點,物流配送規劃往往是一個極其復雜的系統工程[2]。目前解決這一問題的辦法是將復雜問題分解或轉化為一個或幾個已經研究過的基本問題,如背包問題、最短路徑問題、最小費用流問題等,再采用較為成熟的理論和方法進行求解,以得到智能配送問題的最優解或滿意解。但是這種求解方法得到的最優解往往是理想狀態下的,未能考慮現實世界的不確定因素的影響,實用性較低[3]。因此文章引入了以歷史交通數據、司機行車經驗信息作為樣本的先驗知識,再結合現今較為成熟的方法求得配送的最佳路徑,最后根據規劃的路徑進行貨物的合理裝載與配送。
3 基于先驗知識的智能配送的優化策略
3.1 優化原理
要實現對貨物的智能配送,首先需將物流配送中心當日訂單的配送信息可視化到GIS電子地圖上,然后利用GIS特有的空間分析功能對客戶的位置、訂單數量及種類等進行分析,最后結合配送中心本身的位置、道路的交通狀況以及車輛的裝載能力確定配送路線。其中道路的交通狀況除了道路的通達情況之外,還應考慮道路的實時通行狀況。
當前實時交通信息的應用發展還不是很成熟,直接運用實時交通信息進行路線規劃的可行性較小,再者此時的路線規劃只是單純的通過確定配送的路線來安排貨物的裝載,往往與車輛在途的實時路線規劃存在差異。基于此,將歷史的交通路況、司機行車經驗等信息加以分析作為GIS先驗知識加以運用,結合遺傳算法進行配送路線的優化。
線路的規劃主要考慮以下幾個原則[3]:
a、 集中的原則:分布位置比較集中的客戶盡量劃分在一條線路上;
b、 線路最少的原則:在車輛運力允許的條件下,盡量用最少的線路進行配送;
c、 線路最短的原則:劃分線路時,盡量使線路最短;
d、 行車時間最短的原則:在一定的交通狀況下,保證車輛配送所花費的時間最短。
配送路線確定之后,每條路線上的客戶數量、訂單數量、配送商品的總體積、總重量、商品特殊性等信息也就決定了。根據這些參數和物流中心的車輛、人員狀況,就可以決定裝車方案。
3.2 具體的方法
智能物流配送的優化主要體現在兩個方面:一是利用遺傳算法實現智能配送車輛調度的優化;二是在GIS優化的遺傳算法的基礎上,將歷史交通路況、司機行車經驗、等信息作為經驗知識引入。
3.2.1 遺傳算法實現物流配送優化
遺傳算法是通過模擬生物的遺傳和進化過程而建立的一種自適應全局優化概率搜索算法,它通過模擬達爾文“優勝劣汰、適者生存”的原理鼓勵產生好的結構,模仿孟德爾的遺傳變異理論在算法迭代的過程中在保持原有的結構地基礎上,再去尋找更好的結構而產生的[4]。其基本思想是對一組可行解個體組成的群體進行選擇、交叉和變異等遺傳算子的運算,產生新一代群體,并逐步使群體進化到最優解的狀態。
遺傳算法的運算過程:①初始化。設置進化代數計數器t=0;設置最大進化代數T;隨機生成M個個體作為初始群體P(0)。②個體評價。計算群體P(t)中各個個體的適應度。③選擇運算。將選擇算子作用于群體。④交叉運算。將交叉算子作用于群體。⑤變異運算。將變異算子作用于群體。群體P(t)經過選擇、交叉、變異運算之后得到下一代群體P(t+1)。⑥終止條件判斷。若t≤T,則t=t+1,轉到步驟②;若t>T,則以進化過程中所得到的具有最大適應度的個體作為最優解輸出,終止計算[5]。
利用遺傳算法進行物流配送的優化,算法的設計如下:
1) 編碼方法設計[6]:采用Crefenstette等提出的巡回路線編碼法:假設將配送問題中所有用戶所組成的列表記為W,給配送中心和每個用戶分配一個1~n之間的序號,序號的排列也記為W,即W=(t0,t1,t2…tn)。配送順序記為T,T=(t0,t1,t2,…tn),規定每配送完一個用戶,就從W中將其刪除。
2) 遺傳算子設計
選擇算子常用的方法有輪轉法、最優保存法和期望值選擇方法,其中輪轉法以被證明不能收斂到全局最優解,而最優保存方法可以收斂到全局最優解,故在此選用最優保存法[7]。
交叉算子一般采用單點交叉、雙點交叉和均勻交叉等算子,但由于配送優化問題采用的是序號編碼方法,常規的交叉算子無法直接使用,在此首先進行常規的雙點交叉,然后通過路徑有效順序的修改來實現交叉運算[8]。
配送優化問題中個體編碼串上的各基因與配送路徑上的用戶號是對應的,各基因值互不相同,可以采用倒位變異算子,通過將個體編碼串中隨機選取的兩基因座之間的基因逆序排列,從而產生新的巡回路徑[9]。
根據遺傳算法的過程對實際問題進行分析、運算,在過程中加入先驗知識模型,求得物流配送路徑的最優解,其流程如下圖1所示:
3.2.2 先驗知識統計與分析
在地理信息系統的應用中,往往存在很多現實因素,若能對這些因素加以分析和處理,就可以在一定程度上提高處理的效率。在智能配送這一行業中,可以運用的GIS先驗知識包括道路交通、司機的行車經驗等信息。
1)道路交通信息
在目前的技術條件下,要將實時交通信息數據直接應用于智能物流配送還存在一定的困難,但是可以將已有的歷史交通信息數據進行充分的利用,將其作為先驗知識輔助決策。在使用歷史交通信息數據之前,首先對其進行統計分析,將其按照一定的準則抽象存儲于先驗知識庫中以備調用。
2) 司機經驗
雖然根據最短路徑程序算法規劃的道路都是按地理距離最短優先,已經考慮了長度、車道數、道路等級等影響因素,但由于道路存在一些客觀因素如修路、車流量等,可能與實際不符。物流配送老司機如果多年來都配送相同的幾段道路的話,對路在線的交通狀況就非常了解,根據常年累積的行車經驗選擇避開一些易擁堵路段,使得司機所選擇的路徑不一定是最短的,但是到達配送地點的時間相對較短,可以在一定程度上提高配送效率;司機在道路等級的選擇上,通常選擇城市道路網中等級較高的路段,除非該路段車流量大、行車緩慢,或者有更好的低級別的道路,這樣司機的行車路線就能在一定程度上保證了道路等級的一致性和連貫性;除此之外司機在配送過程中,如非特別需要,對于一些生僻的、路況較差的路段選擇的概率較小,而根據一般算法規劃的路徑為了追求里程最短而忽略了這一點。
因此將老司機的行車經驗信息作為一種先驗信息儲存于GIS先驗知識庫中,在進行配送優化時綜合考慮其影響,規劃的結果會更切實際,實用性更強。
為了有效的運用這些先驗信息,首先建立一個GIS先驗知識庫對其進行統一管理和調用,然后對先驗知識庫中的先驗知識進行建模,最后指導路線的規劃,先驗知識建模思路如下圖2所示。
4 應用實例
文中研究成果已在公司幾個系統中進行了運用,實驗以凱立德電子地圖數據作為基礎平臺,以湖北省某醫藥公司在武漢市的藥店藥品配送為例,隨機選取了部分門店數據和配送車輛數據進行配送規劃實驗(門店數為30車輛數為4),實驗結果如圖3所示。
3-a 為優化前系統規劃配送情況
3-b 優化后系統規劃配送情況
通過結果可以看出,系統成功地將配送中心的待配送任務進行了規劃,利用四輛車對30家門店的送貨任務進行了分配并規劃了配送路線(包括返程路線)。其中圖3-a是利用原有的系統對車輛鄂A-C1553進行配送規劃的結果,車輛的配送里程為336.371公里,圖3-b是用文中方法優化后對車輛鄂A-C1553的配送路線規劃,配送里程為317.015公里,較優化前縮短里程近20公里;加入先驗知識優化后車輛行走的路線為以省道優先,避開了路況較差的鄉道,企業按照系統規劃的路線,根據路線上客戶分布順序安排貨物的裝載方案,派出車輛鄂A-C1553進行配送。根據配送結果分析,該優化方案確定。提高了物流配送的效率。
5 總 結
文章將實時交通信息、行車經驗等信息作為先驗數據進行建模,并將其與遺傳算法結合實現,應用到智能配送的優化中來,在很大程度上解決了傳統算法規劃的配送方案與實際不相符的問題。研究的應用表明,該研究成果對于提高物流配送的效率具有指導意義,由于條件的限制,未能將物流貨物的類別對建模的影響考慮進來,這是需要進一步研究的問題。
參考文獻
[1] 葉年發,沈海燕,馮云梅.基于RFID及智能優化的物流配送方法和技術的研究[J].交通運輸系統工程與信息,2008,8(2):131-135.
[2] 劉云霞,彭鴻廣,曹玉華.不確定信息的物流配送系統實時車輛優化調度策略[J].浙江科技學院學報,2008,20(4):289-291.
[3] 李子豪.智慧物流平臺――公路運輸管理系統的設計與實現[D].北京:北京交通大學,2011.
[4] 張連蓬,劉國林,江濤,等.基于先驗知識的GIS路徑尋優算法[J].測繪科學:2003,28(3):27-29.
[5] 陳國良,王煦法,莊鎮泉,等.遺傳算法及其應用[M].北京:人民郵電出版社,1996.
[6] 林娜,李志.基于GIS和遺傳算法的物流配送中心選址研究[J].遙感信息:2010,5:110-114.
Key words: rural e-commerce logistics;route optimization;nearest insertion;scanning method
中圖分類號:F724.6 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2018)16-0091-04
0 引言
隨著我國電子商務的興起,開拓鄉村快遞物流市場,讓鄉村快遞物流下鄉進村,既是鄉村經濟社會發展的需要,也是廣大農民群眾的熱切期盼。快遞產業的信息化讓繁冗復雜的快遞訂單業務便捷化;快遞業與通訊技術的融合,使得快遞業的覆蓋范圍越來越廣,營業網點從城市擴展到集鎮,切實實現電商下鄉以及農產品進城。
農村電子商務能夠帶動農村經濟快速發展,但是物流是制約農村電子商務發展的關鍵問題所在,合理地規劃配送路線決定著快遞企業的服務效率和質量。當前,我國農村快遞業的網點建設還不夠完善,農村物流的配送效率低下、路線規劃不規范。因此,為了促進農村電子商務的發展,就必須提高物流快遞企業的運營質量,對網點的配送路徑的優化就顯得尤為重要。本文以廣西柳州融水縣電子商務物流作為研究對象,對農村物流的配送路徑進行分析并進行優化方案設計,以達到提高配送效率、降低物流成本的目的,促進當地電子商務物流的發展。
1 路徑優化方法
本文先利用VRP問題的啟發式算法――掃描法對所有服務點進行分組,要求每個群組的路線不超出車輛載重量以及每個需求點只能由一輛車滿足,然后通過TSP問題的啟發式算法――最近插入法對每個組內的服務點進行路線規劃,目標是使運距最短。
模型假設:
①單一物流中心,多部車輛配送。
②每個需求點由一輛車服務,每個客戶點貨物需求量不超過車輛的載重容量。
③車輛為單一車種,即視為相同的載重量,且有容量限制。
④無時窗限制的配送問題。
⑤客戶的位置和需求量均為已知。
⑥配送的貨物視為同一種商品,便于裝載。
掃描法在VRP求解方法中是一種先分群再尋找最佳路線的算法。求解過程分為兩步:第一步是分派車輛服務的站點或客戶點;第二步是決定每輛車的行車路線。原理是先以物流中心為原點,將所有需求點的極坐標算出,然后依角度大小以逆時鐘或順時鐘方向掃描,若滿足車輛裝載容量即劃分為一群,將所有點掃描完畢后在每個群內部用最短路徑算法求出車輛行駛路徑。
掃描法是一種逐次逼近法,用該方法不一定能求得物流配送車輛路徑優化問題的最優解,但是能夠有效地求得問題的滿意解。對于某個具體的物流配送車輛路徑優化問題,由于存在多種客戶編號方法,當僅選擇一種客戶編號方案用掃描法求解時,其計算量相對較小,但相應的解的質量可能不會很高;當選用多種客戶編號方案用掃描法求解時,一般能得到質量很高的滿意解,但相應的計算量會成倍增加。
在本文對融水苗族自治縣物流配送車輛路徑優化問題實例中,配送路線不多,且各服務點分布較為均勻,利用掃描法能快速有效地找到滿意解。
最近插入法是TSP問題的求解方法。它的求解過程分為4步:首先從一個節點出發,找到一個最近的節點,形成一個往返式子回路;在剩下的節點中,尋找一個離子回路中某一節點最近的節點,再在子回路中找到一個弧,使弧的兩端節點到剛尋找到的最近節點的距離之和減去弧長的值最小,實際上就是把新找到的節點加入子回路以后使得增加的路程最短,就把這個節點增加到子回路中。重復以上過程,直到所有的節點都加入到子回路中。最近插入法可以得到相對比較滿意的解。
2 融水縣農村電子商務物流配送概況
融水縣為旅游地區,交通道路設施良好,常見的“三通一達”快遞公司的站點在縣城已基本具備。“三通一達”一起簽約一個鄉鎮業務“快遞服務綜合部”,專門負責農村;部分鄉鎮入駐了農村淘寶和京東派。配送路線上,多數快遞企業主要是以柳州市―融水縣―各鄉鎮配送路線為主,各快遞企業的快遞由融水縣總倉配送到各鄉鎮,但極少配送到村里,一般由村民到鄉鎮自提。
由此可見農村快遞業的網點建設還不夠完善,沒有對配送路線進行系統地規劃,合理的規劃配送路線決定著快遞企業的服務效率和質量,對快遞企業進軍農村市場有重要的影響。
3 選址配送路徑優化
根據2016年柳州市郵政行業發展統計公報,2016年柳州市快遞業務量達1864.94萬件。根據柳州市國民經濟和社會發展統計公報,截至2016年末,全市常住人口395.87萬人。因此可估算柳州市人均年快遞業務量為4.71件,擬在融水縣設立29個快遞服務網點,估算各服務點的日物流量數據如表1所示。
據了解,各快遞公司將快遞首重設置為1KG,因此,本文假設快遞的平均重量為1.5KG,融水鎮有若干輛載重量為3000KG的運輸貨車,每輛車運輸的快遞為2000件。
以掃描法將服務網點分群。
步驟一,將所有服務網點的位置顯示在地圖上,如圖1所示,以融水鎮V0為原點。
步驟二,以向右的水平線為零角度線,按逆時針方向,依角度大小開始掃描。
步驟三,按照服務點位置分布,V9首先被掃描,其業務量為226件,繼續按逆時針依次掃描,經過服務點V24、V27、V26、V25、V28、V10、V4,這時業務量相加為226+154+147+387+297+115+266+179=1771,如果再增加一個服務點,就會超出2000件的限制,所以服務點V9、V24、V27、V26、V25、V28、V10、V4由第一輛車完成配送任務。
步驟四,剩下服務點的計算以此類推,直到所有的服務點都被劃分到群中。最終分組為
S1={V0,V9,V24,V27,V26,V25,V28,V10,V4}
S2={V0,V29,V18,V11,V12,V19,V5,V23,V16}
S3={V0,V7,V15,V22,V8,V6,V1,V20,V17,V21}
S4={V0,V2,V3,V13,V14}
具體數據如表2所示。
組群內各服務點相對位置如表3、表4、表5、表6。
以群組S1為例,
步驟一,找到與融水鎮距離最小的節點V4,形成一個子回路,S1’={V0,V4,V0}
步驟二,在剩下的節點中,離子回路某一節點最近的節點有V24,將V24歸入回路中,S1’={V0,V4,V24,V0}
步驟三,在剩下的節點中,離子回路某一節點最近的有V25
假如將V25插入V0和V4之間,增加距離為37578+15208-22697=30089
假如將V25插入V4和V24之間,增加距離為15208+13378-12689=15897
假如將V25插入V0和V24之間,增加距離為37578+13378-29257=21699
即應將V25插入V4和V24之間,S1’={V0,V4,V25,V24,V0}
步驟四,其他點插入法以此類推,直到所有節點加入到回路中。
【關鍵詞】石油運輸;運輸路線選擇 ;路線優化; 運輸系統
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
面對高油價時代的到來,成本劇增的物流運輸企業如何應對挑戰?運輸公司的做法是:發揮專業化管理優勢,優化運輸路線。全面開展運輸效率提速工作;強化經營管理,在降本減耗上下功夫,抵御高物流成本經營風險。
一、運輸路線規劃
(一)運輸車輛路線安排問題
運輸車輛路線安排問題(VehicleRoutingProblemsVRP)是指運輸車輛從一個或者多個設施到多個地理上分散的客戶點,優化設計一套貨物流動的運輸路線,同時要滿足一些列的約束條件。該問題的前提條件是設施位置、客戶點位置和道路情況已知,由此確定一套車輛運輸路線,以滿足目標函數(通常,VRP的目標函數是總費用最少)。實際上,VRP是按如下假設定義最少費用問題的:
(1)所有車輛路線均起始并終止于設施點。
(2)每個客戶只能接受一個設施的貨物。
(3)滿足其他一些約束條件。
(二)定位―配給問題
定位-配給 問題可解釋為:依據客戶點的地理分布與貨物分配關系,確定出某一地理范圍內設施的數量和位置。
二、石油配送路線優化
(一)運輸車輛安排
城市間石油運輸主要是靠油罐車來運輸,屬于危險品運輸,一般是在半夜凌晨車輛較少的時候進行運輸的,因此一般可以不用考慮交通堵塞的情況,可以用最短路徑發來進行運輸路線地安排車輛運輸。
(二)發展公路交通運輸的措施
1.加強市場監管
良好的時常運營需要一個規范化的市場監制,才能創造一個有序的運輸市場氛圍。(1)嚴格的市場管理機制能加速市場的運作,整體清算以及規范運輸業的收費制度和內容,加強實施運輸專項治理。(2)根據“先易后難,分步實施”的基準,有計劃地處理運力超過運量的主要因素。(3)實施多元經營管理機制,開展運輸市場多種準入操作模式,研究科學的熱線、主干線和客運線路經營權招投標,經過市場運作構建公開、良好的市場運輸環境。
2.提升運輸行業的生產力
實施多元化籌資的經營模式,積極鼓勵各種結構組織以及個體經營商戶投資建設客貨運場地,完善運輸場地的基礎設施。與此同時做出合理的客貨運場地規劃,明確選址以及建設工作,滿足更多人的需求,促進運輸市場生產力的進步。
3.調整運輸市場構架
加強運輸市場結構調整,擴大公路運輸市場規模。于單位結構組織按照治理機制著手,將“精、專、新、特”作為全新的規劃趨勢,積極鼓勵社會群體投身于運輸行業,提高我們就業率。于運輸結構組織需加大開展超長線路、高速快客推行集團化。危險貨物、跨區線路、站場經營、現代物流實現公司化,而維修、檢測、駕校、線路等管理經營鼓勵其呈多元化發展。于運力結構中,國道主干線客運、高速公路需以高級客車為主要發展點;城鄉客運以普通客車或者中級客車為主。
4.加強隊伍建設
根據“設權應法定、有權必有責、用權受監督、侵權須賠償”的基準,健全行政執法檢查制,保證執法人員于開展行政處罰、行政許可以及監督監測時,根據法定范圍、權限、程序處理,建立良好的執法榜樣。
三、公路運輸的發展方向
自從我國加入世貿組織以及成功舉辦世貿組織后,社會經濟不斷向前,物流行業也隨之發展,公路于運輸行業中發揮著極其重要的作用。所以公路交通運輸的發展更需要方便、快捷、安全的運輸目標,同時其有著較好的發展趨勢和前景。
1.與物流結合更加緊密
物流行業屬于現代化發展的一種全新模式,其經濟運營模式已成為當今世界不可或缺的重要內容。公路運輸與物流相結合,不但滿足了市場經濟的發展要求,更加適應了現代化發展進程,同時也給予了我國運輸行業更大的市場機遇以及挑戰。因此,公路交通運輸單位需加強物流水平服務,不斷提升自我競爭力。
2.科學化和規模化發展
由于市場格局的不斷變化,同時公路交通運輸行業也出現了更為科學和良性的轉變,由過往的運輸模式“走得了”轉變為“走得好”。此外,隨著社會經濟的發展,公路建設不斷增加,公路交通運輸的基礎設施建設也得到較大的投資,高速公路的發展以及管理的完善,有利于客運和貨運的發展。科學化和規模化的管理,將之能適應社會經濟的大環境,提高公路的通達作用以及改善運輸條件,因此,規模化發展和集約化經營已為當今我國公路交通運輸的重要發展方向。
3.運輸系統智能化
我國許多行業應該實現信息技術管理,而智能化運輸管理系統將成為今后公路運輸的發展趨勢。智能化公路運輸系統不但能提升公路交通運輸安全服務,而且能降低交通堵塞。同時,提升公路交通網的通行作用,能減少汽車對環境造成的污染,進而提升汽車運輸效率以及經濟效益和社會效益。
四、加快物流運輸發展的對策
1、發展現代物流業并不僅是提高道路水路運輸企業組織化、信息化程度,改變經營主題多、小、散、弱現狀的直接途徑,也是加強行業監督、營造統一規范、競爭有序、充滿活力的運輸市場最有效的抓手。
2、打破傳統的運輸管理體系,發展綜合運輸體系。打破現行條塊分割的運輸管理體制,統一協調各種運輸方式,整合現有物流資源,實施高質量、全方位、一體化的綜合物流運輸體系。綜合運輸體系具有發展運輸的大生產規模效益優勢,具有運輸競爭力價格優勢、廣泛的物流服務能力和專業經驗,既能提供批量貨物的一體化服務方案,又能提供特殊貨物的個性化服務方案。在綜合運輸體系中,各種聯運體系是其中水平較高的方式,聯運方式充分利用面向社會的各種運輸系統,通過協議完成一票到底的運輸。
3.運輸決策不當。現在很多企業對運輸作為“第三方利潤源”的錯誤認識和受“大而全,小而全”傳統思想的影響,很多生產和商業企業備有自己的車隊,不愿將采購、銷售、運輸交由外部處理,自己承擔物流運輸,運輸的不合理現象經常發生。運輸工具、運輸線路選擇不當,運力不高等,導致運輸成本增加。
4、要提高道路運輸企業的集約化、規模化經營水平,提高運輸生產的組織化程度,提高企業的競爭能力和運輸效率,必須通過市場機制來優化運輸資源的配置,利用高速公路的潛能發揮道路運輸的經營優勢。實踐表明,推廣節點運輸方式是有效途徑。通過組織節點運輸,促進企業間聯合,實行集約化經營。構筑節點運輸網絡,重新確定大、中、小型運輸工具在起點、訖點、中間點的配置比例,提升運輸工具在起點、訖點、中間點結合的檔次,促進運輸企業組織結構調整、運力結構調整、經營結構調整和運輸組織結構調整,讓節點運輸成為牽一發動全身的推進器。
結束語
中石油的配送運輸系統的基本結構是一個復雜的網絡,需要進行指導、監督、調節和限制,其中物流運輸路線的優化選擇極為重要,及時糾正將要發生和已經發生的偏差,把各項成本盡量壓縮,獲得生存,提高經濟效益。要堅持科學的物流管理原則,優化選擇物流運輸路線,抓住物流運輸路線與成本控制的關鍵環節并采取相應的措施,實施有效的管理及優化選擇。
gps在公共交通車輛導航中的作用可具體地例證它的功能,如其智能調度功能,使裝有gps的出租車配備合理,能最大程度地滿足乘客需求,減少空載率,降低能源消耗,節省運行成本,并使行車、乘車安全系數大大提高等。
二、gps在道路工程中的應用
目前,gps在道路工程中主要用于建立各種道路工程控制網及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發展,對勘測技術提出了更高的要求,由于線路長,已知點少,用常規測量手段不僅布網困難,而且難以滿足高精度的要求。目前,國內已逐步采用gps技術建立線路首級高精度控制網,如滬寧、滬杭高速公路的上海段就是利用gps建立了首級控制網,然后用常規方法布設導線加密。實踐證明,在幾十千米范圍內的點位誤差只有2厘米左右,達到了常規方法難以實現的精度,同時也大大提前了工期。gps技術也同樣應用于特大橋梁的控制測量。由于無需通視,可構成較強的網形,提高點位精度,同時對檢測常規測量的支點也非常有效。如在江陰長江大橋的建設中,首先用常規方法建立了高精度邊角網,然后利用gps對該網進行了檢測,gps檢測網達到了毫米級精度,與常規精度網符合較好。gps技術在隧道測量中具有廣泛的應用前景,其測量無需通視,減少了常規方法的中間環節,因此,速度快、精度高,具有明顯的經濟和社會效益。
三、gps在汽車導航和交通管理中的應用
三維導航是gps的首要功能,飛機、船舶、地面車輛以及步行者都可利用gps導航接收器進行導航。汽車導航系統是在全球定位系統gps基礎上發展起來的一門新型技術,由gps導航、自律導航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、cd—rom驅動器、lcd顯示器組成。
gps導航是由gps接收機接收gps衛星信號(三顆以上),求出該點的經緯度坐標、速度、時間等信息。為提高汽車導航定位精度,通常采用差分gps技術。當汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而捕獲不到gps衛星信號時,系統可自動導入自律導航系統,此時由車速傳感器檢測出汽車的行進速度,通過微處理單元的數據處理,從速度和時間中直接算出前進的距離,陀螺傳感器直接檢測出前進的方向,陀螺儀還能自動存儲各種數據,即使在更換輪胎暫時停車時,系統也可以重新設定。
由gps衛星導航和自律導航所測到的汽車位置坐標、前進的方向都與實際行駛的路線軌跡存在一定誤差,為修正這兩者間的誤差,使之與地圖上的路線統一,需采用地圖匹配技術,加一個地圖匹配電路,對汽車行駛的路線與電子地圖上道路的誤差進行實時相關匹配,并做自動修正,此時,地圖匹配電路通過微處理單元的整理程序進行快速處理,得到汽車在電子地圖上的正確位置,以指示出正確行駛路線。cd-rom用于存儲道路數據等信息,lcd顯示器用于導航的相關信息。
導航系統與電子地圖、無線電通信網絡及計算機車輛管理信息系統相結合,可以實現車輛跟蹤和交通管理等許多功能,如車輛跟蹤、出行路線的規劃和導航、信息查詢、話務指揮、緊急援助等。
車輛跟蹤即利用gps和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置,并任意放大、縮小、還原、換圖;可以隨目標移動,使目標始終保持在屏幕上;還可以實現多窗口、多車輛、多屏幕同時跟蹤,利用該功能可對重要車輛和貨物進行跟蹤運輸。
出行路線規劃和導航主要包括以下幾方面。
自動線路規劃。由駕駛員確定起點和終點,由計算機軟件按照要求自動設計最佳行駛路線,包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數最少的路線等。
人工線路設計。由駕駛員根據自己的目的地設計起點、終點和途經點等,自動建立線路庫。線路規劃完畢后,顯示器能夠在電子地圖上顯示設計路線,并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。
集中管理
豐田生產方式強調均衡化和即時制生產,因而需要物流運送嚴格按計劃進行,而低庫存拉動系統補給則對高頻次、小規模運送提出了要求,豐田的物流管理正處于重要的變革進程中。
事實上,位于肯塔基厄蘭格的北美豐田汽車工程與制造公司的物流控制小組已經承擔了越來越多的計劃與協調等物流職能,包括路線設計、集成基礎設施管理以及包裝箱的循環利用管理。“對這些運輸線路和頻次進行集中設計和控制,而非像原來一樣由工廠決定或者直接外包給供貨商,意味著豐田對于供應商和市場的變化反應更加迅捷。”物流控制中心的副經理Brown認為。
北美豐田汽車工程與制造公司在厄蘭格有一個中心部門負責采購、生產控制和物流控制,而Brown的小組就承擔著入廠物流、包裝設計、新車型物流以及其他一些領域的工作,其核心職能是監控和管理供貨商以及決定包裝需求,與采購小組一起共同負責采購物流服務。
除此之外,北美豐田汽車工程與制造公司還在物流包裝上承擔了更多的協調職能,包括監控可回收包裝箱的循環利用。“公司對包裝箱回收流向進行統一規劃和集中管理比單個工廠分別進行更加靈活”。物流控制經理Bold說。
這種更加集成的視野和方法對豐田物流管理來說是一個重要的轉變。Brown強調豐田正在努力保持一個“綜合的供應鏈視角”,即做出任何采購和生產決策時,都要平衡成本支出、產品價格、運輸、庫存和包裝等因素。
實際上,北美豐田的許多物流職能被分散在每個工廠的制造和生產控制部門。如零配件和包裝箱的內部運輸,以及工廠的碼頭運作和空包裝箱的搬運都由制造部門負責。而生產控制部門則負責零配件訂購、生產計劃和分配中心的管理,包括將碼頭和裝配線的材料進行分類、將空的包裝箱分類再回收等。
這種設置在一定程度上反映了豐田生產方式對制造工廠和供應商的整合。不過,在這一思路下,豐田依然充分地利用了第三方物流資源。目前豐田每家分工廠的生產控制部門仍然外包給首要物流供應商,以實現滿載運輸和循環取貨運輸。物流供應商會根據運輸量和前置期來決定運輸路線,并且根據工廠要求設定運輸頻次,北美豐田汽車工程與制造公司則負責那些不能被移動的或者需要合并成滿載的原材料的運輸。
北美豐田汽車工程與制造公司決定從普林斯頓、印第安那開始,嘗試讓相關計劃更加集中,并且盡量在內部消化。物流控制小組的總經理adams 希望在接下來的幾年里,所有的工廠都能夠進行集中計劃管理。
有趣的是,Brown的厄蘭格團隊還對豐田從北美進口的零配件整體物流進行集中控制,包括預測、配套許可、包裝設計以及供應商準備。
北美豐田汽車工程與制造公司的經理還非常重視工廠和供應商的規模經濟。憑借一個全網絡綜合的視角,豐田可以增加直接運輸的數量。物流控制小組的總經理adams認為,“將所有的體系進行整合使得我們可以看到所有工廠的物流總量和路線規劃。如果每個工廠單獨設計,那么所有的工廠只能看到自己的物流信息,不利于形成規模經濟。”
豐田在各個地區的運作地圖,從一定程度上解釋了實行集中物流管理的優勢。目前一共有7家裝配廠生產12種車型,此外還有設于拉斐特的斯巴魯工廠,印第安納州的凱美瑞工廠,這些都是由北美豐田汽車工程與制造公司負責與豐田有關的原材料運輸(在墨西哥的馬自達工廠,目前由馬自達自行負責物流)。
統一規劃
接管物流規劃設計是北美豐田汽車工程與制造公司一個重要的革新。為了應對生產的變化,該公司每年大約要對運輸線路進行10次分析和重新設計,并且每年對聯合運輸點至少進行一次調研,看是否需要變化。“自己接管物流可以對所有工廠進行定期監控,從而更好地了解工廠的情況。”Brown說道。他同時介紹說,“我們努力根據市場的波動狀況來調整運輸路線,如果我們跟不上市場波動的步伐,就可能導致運輸效率降低、供應鏈風險抬高。”
新車型上市或主要車型的更新通常會導致供應商的變化,從而會引發物流網絡的重新規劃。將雷克薩斯引入喬治城就是一個案例。北美豐田汽車工程與制造公司已經著手對這種變化的影響進行研究。“我們最新對2016年的展望就是基于已知的信息。”adam說道,“我們必須確保所做的決定至少不會在未來一到兩年內產生負面影響。”
豐田還會通過評估供應商地點來衡量過去的規劃是否合理。Brown說,高度的本地化生產和精心規劃的物流流向使得供應鏈系統更加靈活。舉個例子,這家工廠可以在汽車進行生產的前五天根據顧客要求對生產計劃進行變更,甚至可以在生產當天提出改變車輛噴漆顏色。總體上,統一規劃讓供應鏈變得更加高效、靈活。
運輸路線的設計也是統一規劃的重要內容。在豐田,運輸方式中效率最高的一種是被其稱之為“直線運輸”的方式,即直接從一家供應商那里進行滿載運輸或者途經不同站點裝貨,貨滿后直接運送到工廠。有一些工廠有多條運輸線路和碼頭,譬如喬治城工廠。在這種情況下,豐田則充分利用工廠附近的分撥中心。承運商按照時間順序將貨物運送至分撥中心,在中心內根據碼頭或者路線編碼對貨物進行分類,然后通過往返拖車運至工廠大門處。
通過區域“交叉轉運貨倉”進行運輸是豐田另一種值得推崇的模式。在運送距離過長,或是批量小且無法直接運送到工廠大門或分撥中心的情況下,豐田會利用卡車從供應商那里集貨然后運送至交叉轉運貨倉處(豐田稱之為“輔助運輸路線”)。交叉轉運貨倉處的工作方式與分撥中心基本一致,區別在于貨物已經按工廠的要求不同分好了類。
根據精益原理,低庫存可以減少倉儲成本、物料積壓時間、內部物料搬運成本,可以提高對于零配件質量及供應商績效控制。這些節省的費用是巨大的,但是,低庫存會增加組合運輸的路徑數量及頻次、增加同一路徑零部件供應商的數量、增加運輸成本。經驗告訴我們,如果把庫存作為一個參數,經過運輸路徑的優化設計,運輸成本會最初只是隨著庫存水平的降低而逐漸略微上升,接著將按照指數級急劇上升。為了避免保持低庫存造成運輸成本上升大于其所節省的費用,更先進的循環取貨的入廠物流管理模式被提出并加以應用。
當發出一個零配件需求時,我們知道最簡便的方法是從單個供應商處將大量的零配件一次運輸。與此形成對照的是,循環取貨方式配送是從多個供應商處提取多品種、少批量的零配件。這樣的方法是車輛必須運用循環取貨、多頻次地滿足工廠的需求。而且,這種與工廠生產合拍的運輸計劃能保持工廠最小的庫存。當然,大型的JIT生產工廠擁有很多供應商,所以有效的路徑設計會有效地控制大批量/低頻次配送的費用。使用這種方法,外部的運輸成本會有所增加,因此我們需要對這些成本與獲得的利益作出恰當的評估。
循環取貨方式雖然在國外汽車行業的物料供應中起到極其重要的作用,然而在國內仍然是個新生事物。其起源于英國北部的牧場為解決牛奶運輸問題而發明的一種運輸方式,為閉合式運輸系統,特點為從已設計好的路線在固定取料和送貨窗口時間從供應商運送物料至工廠和從工廠返回空料箱料架至供應商處。卡車在規定的時間離開,在規定的時間到達每個供應商處,并最終返回。
2 上海通用汽車有限公司的循環取貨方式
上海通用汽車有限公司的物流處于一個非常復雜的階段:四種車型共線生產;國產化率不斷提高;及時供貨供應商的增多。因此這一切給上海通用汽車有限公司入廠一體化物流提出更高的要求:以低成本為中心,以客戶為導向,保持高度柔性的同時做到均衡供貨,最有效的裝載率、杜絕運輸中的浪費、每天每個零件供貨取貨時檢驗零件、與外包商利潤共享、不斷持續改進、閉環控制、100%無損失運輸。隨著產量、車型、業務活動范圍的增加及企業規模的不斷擴大,上海通用汽車有限公司有必要實施即時供貨計劃。循環取貨方式為這個計劃的實施提供了物流支持。它將通過運輸資源的整合和其他供應鏈工具,如適當的規劃、設計和持續優化等的運用以支持上海通用汽車有限公司精益生產精神和公司發展。循環取貨方式在2001年9月底開始試運行兩條路線,涉及7家國內供應商。兩條線在整整試運行了一年半后,從2003年3月份上海通用汽車開始全面運行該循環取貨方式。
在市場全球化和外包策略被廣泛用來提升企業核心競爭能力的今天,許多企業都選擇了供應鏈和物流管理作為獲取競爭優勢所必須采取的戰略步驟。在企業實施了供應鏈管理之后,供應鏈成本管理將成為這些企業獲得競爭優勢的新的突破點。上海通用汽車在循環取貨方式同樣采用的是LLM外包管理的模式(Leading Logistics Management)LLM是代表上海通用汽車管理循環取貨項目,將負責路線設計前數據的收集、路線規劃設計、所有窗口時間的設定、運輸物料數量與物料連接計劃、操作程序與流程、路線網絡重設計和調整、項目的實施、物料運輸狀態追蹤、每天對路線運行監控等日常管理、路線績效分析和報告等。
3 循環取貨方式的路線設計
整個路線設計分成三部分,分別由不同的三種軟件協助完成。使用這些路線設計軟件將決定外部物流運輸網絡。
3.1 建立路線網絡
路線對于運輸成本將產生重大影響。其軟件類似于GPS定位地圖軟件,在該軟件上把所有國產件供應商地點及貨物量經過一定的優化后組合成若干運輸路線。絕大部分供應商分布在上海市郊,少數供應商分布在江蘇與浙江,這些數據都將進入系統。供應商的交貨量對建立網絡來說是一個非常重要的參數,有些供應商的交貨量非常大,那么這些供應商就需直送工廠,而另一些供應商由于供貨量比較小就需要在網絡中整合。然而有時需要考慮裝載率及卡車使用效率等問題,那些供貨量較大的供應商的貨物也需整合到網絡中,分幾次運輸。
3.2 三維卡車貨物裝載
其軟件類似于集裝箱裝箱軟件。該系統能以圖象方式模擬各種貨物在卡車中的裝載方式,計算各種貨物的最佳裝載位置,計算整個車輛在多次裝載前后的重量、重心位置等,并能通過系統優化獲得非常高的裝載率。上海通用汽車循環取貨將以高效率的世界水準操作,長期目標是啟用12m可分離式掛車來進行所有取貨送貨工作。同時由于考慮到部分供應商廠家附近的道路狀況.也同時使用少量8m及5m的卡車。
3.3 卡車安排及司機安排
該系統以圖表方式目視化地顯示了每天各種類型的卡車需求,以及人員安排。由于循環取貨是24h工作,因此司機與卡車合理安排是非常重要的。這不僅需要考慮工廠生產對貨物到達的需求,還需考慮司機工作的時間安排、人體工程等因素,節約成本同樣是至關重要的。因此此系統是通過最小程度放空能力來保證在最大范圍的有效使用資產而作出最優化的方案。
中圖分類號:G710
文獻標識碼:C
D01:10.3969/j.issn.1672-8181.2015.03.166
1 中國物流業的現狀
隨著經濟的發展,改革開放的深入,網絡的普及以及電子商務的大行其道,中國商品市場供銷兩旺,但在整個供應鏈中,中國所獲利益,卻是整個利潤環節中最少的,特別是中國的物流產業,嚴重存在著成本高,效率低,技術落后等一系列問題。
2 中國物流業目前存在的問題
2.1 物流總體成本高
我國物流市場潛力巨大,但是物流總體成本過高,嚴重制約我國物流業的發展。
中國物流成本最高,占GDP的16.9%,最低的英國還不到10%,。以我國2010年GDP總量95933億元算,而當年全社會的物流費用支出就占19186億元,所以控制物流成本是促進我國物流業發展的一個先決條件。
2.2 物流運作效率低
限制我國物流業發展的另一個瓶頸是物流效率低下,大部分物流企業仍然沒有實現信息化,網絡化、機械化和自動化,仍然沿用分揀靠手工,搬運靠人工的傳統物流模式,導致了我國物流效率嚴重低下。
2.3 物流技術落后
從國際上物流發展的趨勢來看,物流企業正在朝著信息集成化,操作自動化,管理系統化的方向發展,但據調查,我國僅有39%的企業擁有物流信息系統,至于MRPII、ERP、VMI及SCM等在我國企業中使用尚不足10%,而實施ERP的比例目前則僅為3%左右。
3 利用現代物流技術促使我國物流業發展的措施
3.1 控制物流成本
物流成本控制技術是物流成本管理的中心環節,物流成本的預測、計劃、核算、分析等成本管理技術,提高了物流管理水平。
3.1.1 運輸成本的控制技術
運輸成本的控制目的,是使總的運輸成本最低,但又不影響運輸的可靠性、安全性和快捷性要求。為此,通過運輸網絡設計技術實現定制化運輸,可有效控制運輸成本。 3.1.2倉儲成本的控制技術
庫存管理ABC分析法:根據帕累托定律:“關鍵的少數和次要的多數”,運用數理統計的方法,對企業庫存物料、在制品、制成品等按其重要程度,價值高低,資金占有和銷售情況等進行分類、排序,從中找出關鍵的少數(A類)和次要的多數(B類和C類),并對關鍵的少數進行重點管理
3.1.3 配送成本的控制技術
配送中心選址技術:在滿足整體布局及其他要求的基礎上達到配送費用最小。用公式表示為:
配送路線的選擇技術:0-1規劃法:將車輛的配載和運輸路線的選擇結合在一起進行考慮的一種方法,其數學模型為:
3.2 提高物流效率
提高物流效率的方法主要是利用現代物流技術實現物流信息網絡化,物流功能自動化,物流服務專業化以及物流管理系統化。
3.2.1 物流信息網絡化
在物流倉儲活動中利用條形碼技術,采集跟蹤物流信息;通過EDI技術傳輸標準化的電子報文,最后通過WMS系統實現高效的業務管理。
在物流運輸配送活動中利用GIS技術在一幅地圖上實時動態顯示所有物流資源信息。再通過GPS車載定位系統顯示配送車輛的精確位置。最終,信息匯集到運輸管理系統(TMS),以實現車輛調度,運輸路線規劃等具體功能。
3.2.2 物流功能自動化
我國大部分物流企業的設施設備都比較陳舊落后,功能單一。為實現物流功能的機械化、自動化,運輸方面廣泛采用托盤一體化和集裝箱運輸;倉儲方面使用AS―RS系統,分揀方面使用CAPs系統;包裝方面,使用全自動包裝機;裝卸搬運方面,大量使用叉車、堆垛機、垂直輸送機械等。
3.2.3 物流服務的專業化
利用客戶關系管理系統(Customer Relationship Management)將客戶進行細分,提供針對性物流服務,提高物流服務的滿意度和服務效率。
3.2.4 物流管理的系統化
利用供應鏈管理技術(SCM),物料需求計劃(MRP),制造資源計劃fMRPⅡ)以及企業資源計劃fERP)等管理技術實現物流管理的綜合化、系統化。
3.3 加強物流人才培養
現代物流技術的發展和運用都離不開物流人才,對人才的培養也能從根本上促進我國物流業的發展。但目前在各類大專院校物流專業年培養規模僅在1萬人左右,在職人才培養也只有10萬人,物流行業仍需要大量人才,其中最缺乏的高級物流人才的需求每年還在以15%的速度增長。
綜上,現代物流技術是我國物流業打破桎梏的有效方式和手段,而如何利用現代物流技術促使我國物流業的發展更是根本解決之道。
參考文獻:
【1】譚開明.科學技術進步與現代物流業發展【J】.物流科技,2005.
【2】魏際剛.物流技術的創新、選擇和演進【J】.中國流通經濟,2()()6.