带时间窗的货车-无人配送车协同配送车辆路径问题研究

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在过去十几年里,伴随线上零售业的稳健发展和网购用户规模的不断增大,我国的快递业务量也在此期间迅速增长,根据数据显示,2009年我国快递业务量为19亿件,而到了 2021年我国快递总量已经占全球快递总量达到一半以上,达到1083亿件。庞大的快递业务量给末端快递配送带来了极大压力,同时也使得快递行业对快递员也产生了更多需求,然而数据显示快递员却一直处于短缺状态。基于此可以看出,我国快递行业面临业务增长量过大,快递员供给不足的双重压力。此外,经过激烈的市场竞争,国内快递企业已经从发展之初的百家争鸣,到成如今的几大巨头“割据”局面,同时各企业也开始逐渐意识到提高配送服务质量和降低配送成本上对于提高企业竞争力的重要性,在整个快递物流体系中,末端配送成本所占比重一直以来最大,且存在效率低、劳动力不足以及服务质量不稳定等问题。在此背景下,本文针对快递末端配送人力资源短缺以及难以送货上门等情况,提出一个货车-无人配送车协同配送的方案,以快递企业提供快递配送服务为场景,在考虑混合时间窗因素的基础上,对货车-无人配送车协同配送路径问题进行了分析和研究。具体工作安排如下:(1)在相关文献的基础上,研究了带时间窗的车辆路径问题、两级车辆路径问题和货车-无人机协同配送路径规划问题的相关理论和数学模型,以及各类问题模型之间约束条件的区别性。同时对参考文献中求解各种车辆路径规划问题的求解算法进行总结与学习,最后基于综合比较将选择自适应大规模邻域搜索算法作为求解算法。(2)结合以往学者的研究成果与本文相应快递配送背景,考虑了混合时间窗、车辆容量等约束条件,针对带时间窗的货车-无人配送车协同配送车辆路径问题进行数学模型的构建。(3)本文采用的求解算法是将自适应大规模邻域搜索算法与模拟退火算法相结合的算法,使用python实现算法编程与求解。结合案例的相关数据为其设计一套科学合理的货车-无人配送车协同配送方案。本文共有图21幅,表11个,参考文献60篇。
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