智能物流運輸服務集成調(diào)度研究.pdf

1、如何降低物流運輸成本,提高運輸效益,提升客戶滿意度是當今全世界各企業(yè),特別是在中國這樣新興發(fā)展中國家的企業(yè)所面臨的重要經(jīng)營決策問題。提高物流運輸?shù)臎Q策水平,不僅有助于提高企業(yè)經(jīng)濟收益,同時還可以降低運輸車輛能源消耗,減少環(huán)境污染,這對于我國實現(xiàn)經(jīng)濟增長方式轉型、提高經(jīng)濟競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力有重要的意義。信息技術對物流運輸決策水平的提升有重要的作用。企業(yè)目前在信息化建設過程中,都將物流運輸設定為一個重要的功能模塊,其主要功能包括信息采集

2、、運輸調(diào)度、車輛跟蹤、決策優(yōu)化和信息交互等。其中,提高物流運輸調(diào)度的決策支持水平是物流運輸信息化建設的關鍵和難點。
　　 在實際運作當中,一間典型的企業(yè)日常物流運輸調(diào)度通常包括以下三個決策步驟:車輛指派、路徑規(guī)劃和貨物裝載。車輛指派是指從當前可選的車輛集合中,選擇合適的子集去執(zhí)行運輸任務；路徑規(guī)劃是指為每輛車設計合適的運輸線路；而貨物裝載則是在車輛和路徑都安排好的基礎上將相應的貨物進行裝載?，F(xiàn)階段,大部分企業(yè)在日常物流運輸管理中

3、,基本還是依靠調(diào)度員根據(jù)日常的工作經(jīng)驗,按照三大決策步驟的先后次序,手工地編制運輸調(diào)度方案。而國內(nèi)外學術界大部分的研究也都集中在局部的決策問題,如路徑規(guī)劃或貨物裝載上?？紤]將不同決策步驟結合在一起的研究起步不久,但已逐漸成為理論界和企業(yè)界關注的熱點問題之一。在這種宏微觀背景下,本文引入物流決策集成調(diào)度的概念,并以如何將三大決策步驟有效地集成作為主題進行研究,對于深化和拓展物流運輸決策支持的研究具有重要的理論意義,同時對于企業(yè)日常運輸調(diào)度

4、的規(guī)劃和物流決策支持信息系統(tǒng)的設計具有現(xiàn)實指導意義。
　　 本文的研究屬于物流運輸服務中運營管理的決策研究,以物流運輸企業(yè)的日常運作作為研究對象,以各個獨立的運作之間的集成調(diào)度作為研究內(nèi)容,分析物流運輸集成調(diào)度的必要性,基于管理科學、運籌學、計算機科學等領域的理論和技術,經(jīng)由對現(xiàn)有各種求解方法優(yōu)劣勢的分析與比較,在理論上提出了新的解決思路和算法,并通過大量的數(shù)據(jù)實驗驗證了新的解決方案的特點和優(yōu)勢,同時對實驗結果進行了深入的分析。

5、
　　 本文的工作內(nèi)容分為以下四個部分:第一部分,文獻總結與分析。通過對學術界關于運輸調(diào)度決策及其集成調(diào)度研究歷程與成果的梳理,分析現(xiàn)有研究的不足之處,找到本文研究的切入點和重點；第二部分,將路徑規(guī)劃與貨物裝載的集成調(diào)度轉化為帶三維裝載能力約束的路徑規(guī)劃問題。在這一部分,本文提出了新的貨物裝載準則和新的裝載點的定義方式,并在此基礎上設計了最小浪費裝箱算法,快速地解決了貨物裝載子問題,從而對整個問題實現(xiàn)了改進；第三部分,將車輛指派

6、與路徑規(guī)劃的集成調(diào)度轉化為帶有固定成本和單位運行成本的多車型路徑規(guī)劃問題。在這一部分,本文對現(xiàn)有的大規(guī)模鄰域搜索概念進行了探索和擴展,提出了新的大規(guī)模鄰域搜索算法,并為較為棘手的固定成本問題開發(fā)了專門的解決方法；第四部分,將車輛指派、路徑規(guī)劃與貨物裝載三者的集成調(diào)度轉化為帶三維裝載能力約束、固定成本與單位運行成本的多車型路徑規(guī)劃問題。本文在分析前兩章解決方案與本問題的相似與不同之處的基礎上,對其進行結合與改進,設計了整體優(yōu)化的解決方案。

7、
　　 本論文的創(chuàng)新點包括以下五個方面:第一,對于貨物裝載部分的研究,本文從理論上設計了一種的裝載方式,即最小浪費法則。在此基礎上,本文設計了全新的最小浪費裝箱算法。最小浪費算法指引貨物擺放在對空間造成最小浪費的位置,這在三維裝載問題上的應用尚屬首次；第二,本文將三維空間內(nèi)的正常點和角點的概念加以融合,定義了新的貨物可行裝載點的查找和計算方式。這樣的設計大大地增加了三維空間的搜索深度,同時對于需要快速解決裝載部分的集成調(diào)度問題而

8、言,也保證了極高的效率；第三,針對大規(guī)模數(shù)據(jù)的鄰域搜索技術,本文在理論上進行了拓展,放松了大規(guī)模鄰域搜索中多重交換要求涉及到每個集合的元素不能超過一個的約束,允許每個集合中有多個元素參與搜索的多重交換。這樣做盡管有可能造成多重交換的不可行,但同時也避免了為保證不超過一個元素參與多重交換而進行的大量檢測工作,同時還可能找到其它新的改進。本文將新提出的方法命名為折中的大規(guī)模鄰域搜索,是對大規(guī)模鄰域搜索技術在理論上的創(chuàng)新和補充；第四,本文在理

9、論上首次提出了車輛指派、路徑規(guī)劃與貨物裝載三大決策的集成調(diào)度問題,并成功將其轉化為運籌學和組合優(yōu)化領域常見的問題形式。這個問題在實際的物流運輸調(diào)度決策中有重要的意義,勢必引起學術界和工業(yè)界的關注。
　　 本論文對理論和實踐方面的貢獻體現(xiàn)在:第一,本文將物流公司日常運輸調(diào)度三大決策的集成調(diào)度轉化為運籌學領域常見的問題形式,使得我們可以利用相關領域的理論、算法和工具進行描述、推理論證及優(yōu)化；第二,為三維裝載問題設計了以最小空間浪費為

10、目的的全新裝載法則,同時定義了新的可行裝載點的計算方法。新的裝箱算法可以在較短的時間內(nèi)對空間進行更深入的搜索,從整體上提高了算法的優(yōu)化能力,進而對整個問題實現(xiàn)了改進；第三,為帶有固定成本和單位運行成本的多車型路徑規(guī)劃問題設計了兩步解決方法,首先利用折中的大規(guī)模鄰域搜索算法對可行解的鄰域進行搜索和優(yōu)化；其次針對固定成本的問題設計了專門的子問題并運用商業(yè)軟件快速地解決；第四,為帶三維裝載約束,固定成本和單位運行成本的多車型路徑規(guī)劃這一全新問

11、題定義了數(shù)學模型,設計了完整的解決方案。同時,本文為該問題設計了三組實驗基準數(shù)據(jù)作為后來研究者的參考；第五,在實踐方面,本文針對路徑規(guī)劃與貨物裝載、車輛指派與路徑規(guī)劃以及三者之間的集成調(diào)度都探討出了解決方案,并且利用C++程序語言編碼實現(xiàn),成功地改進了基準數(shù)據(jù)的現(xiàn)有運行結果；第六,本文的研究成果可以方便地應用到物流實際當中,為構建物流運輸調(diào)度決策支持系統(tǒng)提供核心計算和優(yōu)化引擎,以提高企業(yè)物流運輸決策的管理水平和整體效益。本文的解決方案對