本文基于多个单项预测模型，提出了针对百丽鞋业的需求组合预测模型。通过算例分析，表明本文提出的方法可行且易于操作，并且具有相对较高的预测精度，可以作为鞋业市场需求量预测的有效工具。在深入分析百丽鞋业物流配送网络的基础上，采用C-W节约算法以及该方法在物流配送车辆调度中的运用，并加以改进，使其可以解决带有时间窗的物流配送车辆调度问题；最后，针对百丽鞋业鞋类市内小批量多频次配送问题，采用环路送货的多目标规划方法对百丽鞋业的配送路线优化进行了研究，以期解决百丽鞋业物流配送网络覆盖范围日益扩大、物流配送网络日益复杂的问题。研究表明，本文进行的百丽鞋业市场需求预测与物流配送网络优化设计，极大地改善了百丽物流配送系统，初步建立了高效率、高服务质量的配送网络，提高了整体管理水平，提升了企业形象。通过大量的百丽实际案例分析验证了本文的实际应用价值。