基于“互联网+物流”的干线运输服务网络设计问题研究

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已有的服务网络设计问题考虑了弧线固定建设成本、弧线容量、商品分布可变成本、商品需求、车辆容量、车辆最大工作时间等约束。研究商品在弧线网络上如何分布,保证总成本最低;而在这些问题研究中,有些因素与实际物流运输不相符,如商品有最长在途时间限制;在互联网+物流环境下。干线一般采取分段分包运输模式:干线运输一般考虑整车租赁成本,而不是弧线固定建设成本和商品分布可变成本等等。本文针对此,提出基于“互联网+物流”的干线运输服务网络设计问题(Capacitated Line-haul Freight Transportation Service Network Design Problem basedon the‘Internet and Logistics’,CLFTSNDP-IL)。在该问题中,每个节点可以同时有商品运进和运出,且每个商品的起点和终点是成对关系,此外,问题考虑了商品最长在途时间、商品转运及不同商品在同一节点转运时的同步性、运输车辆回程的折扣(非空载情况下)等约束。
  本文为CLFTSNDP-IL问题建立以运输总成本最小为目标函数的数学模型,设计禁忌搜索算法求解。并对该算法从编码、初始解生成、商品路线邻域集、禁忌表设置、解改进方法和终止准则六个方面进行设计和改进。首先利用改进的Floyed算法生成节点间最短路线,求得商品的初始分布路线、初始解及目标函数值:其次采用1-1交换、1-0插入方法生成每个商品路线邻域集;根据CLFTSNDP-IL问题及每个商品特性设置禁忌表长度,确定禁忌表更新机制;再者以商品路线邻域集为基础,通过序列方法或随机组合方法选择商品路线,并采用一元替换路线法与二元替换路线法改进解;最后基于局部搜索思想与替换路线法对当前解进行改进直至搜索结束最终得到优化结果。
  本文首先构造一组小规模算例,利用CPLEX测算得到算例的解及最优目标值,并将其与禁忌搜索算法求得的解及最优目标值进行比较,验证数学模型与算法的正确性。其次,为了验证本文算法的有效性,根据服务网络设计问题(Service NetworkDesign Problem,SNDP)的标准案例构建CLFTSNDP-IL问题测试算例。用CPLEX软件对每组算例测算2小时,将得到的结果与禁忌搜索算法求得的最好解进行比较,验证算法的有效性。最后,通过数据分析车辆回程折扣及商品转运对干线车辆运输成本的影响。
  实验结果表明,本文算法能有效地解决CLFTSNDP-IL问题,三组案例与CPLEX相比平均差距为0.56%。车辆回程折扣分别为O.8、O.6、O.4时,车辆运输成本节约总体平均值分别为4.86%、12.35%、21.70%。由此发现,车辆回程折扣越大,运输总成本节约越大。由数据分析知,不考虑商品转运的成本最高G口p比商品转运多115.37%,整体的平均Gap为53.43%,体现了商品转运可以急剧减少干线车辆运输成本。CLFTSNDP-IL问题研究为基于“互联网+物流”的物流企业优化长距离干线运输提供了一定的理论指导。
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