智能物流運(yùn)輸服務(wù)集成調(diào)度研究.pdf

1、如何降低物流運(yùn)輸成本,提高運(yùn)輸效益,提升客戶(hù)滿(mǎn)意度是當(dāng)今全世界各企業(yè),特別是在中國(guó)這樣新興發(fā)展中國(guó)家的企業(yè)所面臨的重要經(jīng)營(yíng)決策問(wèn)題。提高物流運(yùn)輸?shù)臎Q策水平,不僅有助于提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益,同時(shí)還可以降低運(yùn)輸車(chē)輛能源消耗,減少環(huán)境污染,這對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)型、提高經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)發(fā)展能力有重要的意義。信息技術(shù)對(duì)物流運(yùn)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(shè)過(guò)程中,都將物流運(yùn)輸設(shè)定為一個(gè)重要的功能模塊,其主要功能包括信息采集

2、、運(yùn)輸調(diào)度、車(chē)輛跟蹤、決策優(yōu)化和信息交互等。其中,提高物流運(yùn)輸調(diào)度的決策支持水平是物流運(yùn)輸信息化建設(shè)的關(guān)鍵和難點(diǎn)。
　　 在實(shí)際運(yùn)作當(dāng)中,一間典型的企業(yè)日常物流運(yùn)輸調(diào)度通常包括以下三個(gè)決策步驟:車(chē)輛指派、路徑規(guī)劃和貨物裝載。車(chē)輛指派是指從當(dāng)前可選的車(chē)輛集合中,選擇合適的子集去執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)；路徑規(guī)劃是指為每輛車(chē)設(shè)計(jì)合適的運(yùn)輸線(xiàn)路；而貨物裝載則是在車(chē)輛和路徑都安排好的基礎(chǔ)上將相應(yīng)的貨物進(jìn)行裝載?，F(xiàn)階段,大部分企業(yè)在日常物流運(yùn)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(yàn),按照三大決策步驟的先后次序,手工地編制運(yùn)輸調(diào)度方案。而國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界大部分的研究也都集中在局部的決策問(wèn)題,如路徑規(guī)劃或貨物裝載上?？紤]將不同決策步驟結(jié)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(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)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(jìn)行研究,對(duì)于深化和拓展物流運(yùn)輸決策支持的研究具有重要的理論意義,同時(shí)對(duì)于企業(yè)日常運(yùn)輸調(diào)度

4、的規(guī)劃和物流決策支持信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。
　　 本文的研究屬于物流運(yùn)輸服務(wù)中運(yùn)營(yíng)管理的決策研究,以物流運(yùn)輸企業(yè)的日常運(yùn)作作為研究對(duì)象,以各個(gè)獨(dú)立的運(yùn)作之間的集成調(diào)度作為研究?jī)?nèi)容,分析物流運(yùn)輸集成調(diào)度的必要性,基于管理科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的理論和技術(shù),經(jīng)由對(duì)現(xiàn)有各種求解方法優(yōu)劣勢(shì)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(guò)大量的數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了新的解決方案的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了深入的分析。

5、
　　 本文的工作內(nèi)容分為以下四個(gè)部分:第一部分,文獻(xiàn)總結(jié)與分析。通過(guò)對(duì)學(xué)術(shù)界關(guān)于運(yùn)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(diǎn)和重點(diǎn)；第二部分,將路徑規(guī)劃與貨物裝載的集成調(diào)度轉(zhuǎn)化為帶三維裝載能力約束的路徑規(guī)劃問(wèn)題。在這一部分,本文提出了新的貨物裝載準(zhǔn)則和新的裝載點(diǎn)的定義方式,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了最小浪費(fèi)裝箱算法,快速地解決了貨物裝載子問(wèn)題,從而對(duì)整個(gè)問(wèn)題實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)；第三部分,將車(chē)輛指派

6、與路徑規(guī)劃的集成調(diào)度轉(zhuǎn)化為帶有固定成本和單位運(yùn)行成本的多車(chē)型路徑規(guī)劃問(wèn)題。在這一部分,本文對(duì)現(xiàn)有的大規(guī)模鄰域搜索概念進(jìn)行了探索和擴(kuò)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(wèn)題開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)的解決方法；第四部分,將車(chē)輛指派、路徑規(guī)劃與貨物裝載三者的集成調(diào)度轉(zhuǎn)化為帶三維裝載能力約束、固定成本與單位運(yùn)行成本的多車(chē)型路徑規(guī)劃問(wèn)題。本文在分析前兩章解決方案與本問(wèn)題的相似與不同之處的基礎(chǔ)上,對(duì)其進(jìn)行結(jié)合與改進(jìn),設(shè)計(jì)了整體優(yōu)化的解決方案。

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

8、言,也保證了極高的效率；第三,針對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的鄰域搜索技術(shù),本文在理論上進(jìn)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(gè)集合的元素不能超過(guò)一個(gè)的約束,允許每個(gè)集合中有多個(gè)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(shí)也避免了為保證不超過(guò)一個(gè)元素參與多重交換而進(jìn)行的大量檢測(cè)工作,同時(shí)還可能找到其它新的改進(jìn)。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(duì)大規(guī)模鄰域搜索技術(shù)在理論上的創(chuàng)新和補(bǔ)充；第四,本文在理

9、論上首次提出了車(chē)輛指派、路徑規(guī)劃與貨物裝載三大決策的集成調(diào)度問(wèn)題,并成功將其轉(zhuǎn)化為運(yùn)籌學(xué)和組合優(yōu)化領(lǐng)域常見(jiàn)的問(wèn)題形式。這個(gè)問(wèn)題在實(shí)際的物流運(yùn)輸調(diào)度決策中有重要的意義,勢(shì)必引起學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。
　　 本論文對(duì)理論和實(shí)踐方面的貢獻(xiàn)體現(xiàn)在:第一,本文將物流公司日常運(yùn)輸調(diào)度三大決策的集成調(diào)度轉(zhuǎn)化為運(yùn)籌學(xué)領(lǐng)域常見(jiàn)的問(wèn)題形式,使得我們可以利用相關(guān)領(lǐng)域的理論、算法和工具進(jìn)行描述、推理論證及優(yōu)化；第二,為三維裝載問(wèn)題設(shè)計(jì)了以最小空間浪費(fèi)為

10、目的的全新裝載法則,同時(shí)定義了新的可行裝載點(diǎn)的計(jì)算方法。新的裝箱算法可以在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)空間進(jìn)行更深入的搜索,從整體上提高了算法的優(yōu)化能力,進(jìn)而對(duì)整個(gè)問(wèn)題實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)；第三,為帶有固定成本和單位運(yùn)行成本的多車(chē)型路徑規(guī)劃問(wèn)題設(shè)計(jì)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(duì)可行解的鄰域進(jìn)行搜索和優(yōu)化；其次針對(duì)固定成本的問(wèn)題設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的子問(wèn)題并運(yùn)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(yùn)行成本的多車(chē)型路徑規(guī)劃這一全新問(wèn)

11、題定義了數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了完整的解決方案。同時(shí),本文為該問(wèn)題設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)作為后來(lái)研究者的參考；第五,在實(shí)踐方面,本文針對(duì)路徑規(guī)劃與貨物裝載、車(chē)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(yǔ)言編碼實(shí)現(xiàn),成功地改進(jìn)了基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)有運(yùn)行結(jié)果；第六,本文的研究成果可以方便地應(yīng)用到物流實(shí)際當(dāng)中,為構(gòu)建物流運(yùn)輸調(diào)度決策支持系統(tǒng)提供核心計(jì)算和優(yōu)化引擎,以提高企業(yè)物流運(yùn)輸決策的管理水平和整體效益。本文的解決方案對(duì)