面向超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種面向超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸優(yōu)化方法，包括聚類、選址規(guī)劃和路徑規(guī)劃，具體為采用自下而上的聚類方法和基于指派的聚類算法相結(jié)合的方法進(jìn)行計(jì)算；給定配送中心數(shù)目為p，以最小化總成本為目標(biāo)計(jì)算出最佳的選址方案；比較不同配送中心數(shù)目的選址方案，綜合管理成本來選擇理想選址方案；根據(jù)每個(gè)聚類內(nèi)部的配送點(diǎn)數(shù)量的需求、地理信息，計(jì)算每個(gè)配送點(diǎn)的配送交接的時(shí)間需求和點(diǎn)與點(diǎn)間的交通時(shí)間需求；應(yīng)用蟻群算法，計(jì)算得出最佳配送路徑。該種面向超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸優(yōu)化方法，能夠有效解決由于配送點(diǎn)大規(guī)模增長(zhǎng)后帶來的大計(jì)算量問題，與現(xiàn)有選址-路徑規(guī)劃相比，計(jì)算開銷大幅降低、效率明顯提高。
【專利說明】面向超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種面向超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]配送中心選址與運(yùn)輸路徑優(yōu)化(LRP, location and routing problem),是指在給定顧客位置和倉(cāng)庫(kù)可能位置的情況下，確定倉(cāng)庫(kù)的數(shù)量、位置和車輛的運(yùn)輸路線，使總成本最小，同經(jīng)典的設(shè)施選址問題和車輛路徑問題密切相關(guān)。事實(shí)上，這兩個(gè)問題可以視為配送中心選址與運(yùn)輸路徑優(yōu)化問題的特殊情況。從實(shí)踐的角度來看，配送中心選址與運(yùn)輸路徑優(yōu)化是物流配送和分銷管理面臨的實(shí)際問題；然而從數(shù)學(xué)的角度來看，這通常可以被描述為一個(gè)組合優(yōu)化問題。這是一個(gè)NP難問題，因?yàn)樗藘蓚€(gè)NP困難問題:設(shè)施選址(LAP, location assignment problem)和車輛路徑(VRP, vehicle routing problem)。
[0003]LRP的概念最初由20世紀(jì)70年代提出。但到了 20世紀(jì)80年代后期，由于實(shí)際應(yīng)用的迫切需要，LRP的研究才得到了廣泛重視。在算法研究上，基于LRP是LAP和VRP兩個(gè)NP問題的集合，求解上有很大的難度。目前主要應(yīng)用的方法有，啟發(fā)式算法、禁忌搜索算法，遺傳算法。其中，啟發(fā)式算法簡(jiǎn)單實(shí)用、運(yùn)用比較廣泛；遺傳算法因?yàn)槠淙炙阉髂芰?qiáng)，有效避免組合優(yōu)化問題，并且在VRP問題求解上非常有效，因此可以結(jié)合啟發(fā)式算法和遺傳算法來求解。
[0004]21世紀(jì)以來，電子商務(wù)和物流配送相互促進(jìn)、快速發(fā)展。物流配送的需求急劇增長(zhǎng)，配送問題的規(guī)模呈爆炸性增長(zhǎng)。在傳統(tǒng)中，上百個(gè)配送點(diǎn)的LRP問題已經(jīng)屬于大規(guī)模問題。但在21世紀(jì)的今天，擁有上萬個(gè)配送點(diǎn)，甚至數(shù)十萬配送點(diǎn)的配送系統(tǒng)習(xí)空見慣。原有的傳統(tǒng)算法已經(jīng)無法有效應(yīng)對(duì)由于配送規(guī)模增長(zhǎng)帶來的巨大計(jì)算壓力。因此，設(shè)計(jì)面向超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸綜合優(yōu)化的高效計(jì)算方法，是經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展所帶來的實(shí)際需求，可以有效促進(jìn)我國(guó)物流的高效、集約化發(fā)展。
[0005]上述問題是在超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸綜合優(yōu)化過程中應(yīng)當(dāng)予以考慮并解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種面向超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸優(yōu)化方法解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的擁有上萬個(gè)配送點(diǎn)，甚至數(shù)十萬配送點(diǎn)的配送系統(tǒng)時(shí)，原有的傳統(tǒng)算法已經(jīng)無法有效應(yīng)對(duì)由于配送規(guī)模增長(zhǎng)帶來的巨大計(jì)算壓力的問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種面向超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸優(yōu)化方法，包括以下步驟:
步驟一:聚類，利用自下而上的聚類方法獲得初始聚類結(jié)果，將所得初始聚類結(jié)果中的前X個(gè)類作的核為直接指派的聚類方法的初始核，再應(yīng)用直接指派的聚類方法進(jìn)行計(jì)算；步驟二:選址規(guī)劃，給定配送中心數(shù)目為P，以最小化總成本為目標(biāo)計(jì)算出最佳的選址方案；步驟三:比較步驟二得出的不同配送中心數(shù)目的選址方案，綜合管理成本來選擇理想選址方案；
步驟四:路徑規(guī)劃，根據(jù)每個(gè)聚類內(nèi)部的配送點(diǎn)數(shù)量的需求、地理信息，計(jì)算每個(gè)配送點(diǎn)的配送交接的時(shí)間需求和點(diǎn)與點(diǎn)間的交通時(shí)間需求；
步驟五:根據(jù)步驟四所得計(jì)算的時(shí)間需求，應(yīng)用蟻群算法，計(jì)算得出最佳配送路徑。
[0008]優(yōu)選地，所述步驟一中利用自下而上的聚類方法獲得初始聚類結(jié)果的具體步驟為:
在初始狀態(tài)時(shí)，每個(gè)配送點(diǎn)為一個(gè)類；
在類的容量沒有達(dá)到預(yù)設(shè)上限時(shí)，相鄰的類相互聚合，直至沒有類可以再聚合時(shí)終止。
[0009]優(yōu)選地，所述步驟一中應(yīng)用直接指派的聚類方法計(jì)算的具體步驟為:
在初始狀態(tài)時(shí)，確定類的個(gè)數(shù)X，X為所需求的配送車輛的數(shù)目，并選擇所得初始聚類結(jié)果中的前X個(gè)類的幾何中心為直接指派的方法的初始核；
在類的容量沒有達(dá)到上限時(shí)，將每個(gè)零售點(diǎn)向最接近的類聚合后，更新類的核，直至所有配送點(diǎn)都已聚合到相應(yīng)的類時(shí)終止。
[0010]優(yōu)選地，所述步驟二的具體步驟為:
給定配送中心數(shù)目為P，求解每個(gè)配送中心最佳位置和服務(wù)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型如下:
其中是由配送中心到配送點(diǎn)聚類的距離之和；
有且只有P個(gè)配送中心可供選擇;
【權(quán)利要求】
1.一種面向超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:聚類，利用自下而上的聚類方法獲得初始聚類結(jié)果，將所得初始聚類結(jié)果中的前X個(gè)類作的核為直接指派的聚類方法的初始核，再應(yīng)用直接指派的聚類方法進(jìn)行計(jì)算；步驟二:選址規(guī)劃，給定配送中心數(shù)目為P，以最小化總成本為目標(biāo)計(jì)算出最佳的選址方案； 步驟三:比較步驟二得出的不同配送中心數(shù)目的選址方案，綜合管理成本來選擇理想選址方案； 步驟四:路徑規(guī)劃，根據(jù)每個(gè)聚類內(nèi)部的配送點(diǎn)數(shù)量的需求、地理信息，計(jì)算每個(gè)配送點(diǎn)的配送交接的時(shí)間需求和點(diǎn)與點(diǎn)間的交通時(shí)間需求； 步驟五:根據(jù)步驟四所得計(jì)算的時(shí)間需求，應(yīng)用蟻群算法，計(jì)算得出最佳配送路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的面向超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟一中利用自下而上的聚類方法獲得初始聚類結(jié)果的具體步驟為: 在初始狀態(tài)時(shí)，每個(gè)配送點(diǎn)為一個(gè)類； 在類的容量沒有達(dá)到預(yù)設(shè)上限時(shí)，相鄰的類相互聚合，直至沒有類可以再聚合時(shí)終止。
3.如權(quán)利要求1所述的面向超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟一中應(yīng)用直接指派的聚類方法計(jì)算的具體步驟為: 在初始狀態(tài)時(shí)，確定類的個(gè)數(shù)X，X為所需求的配送車輛的數(shù)目，并選擇所得初始聚類結(jié)果中的前X個(gè)類的幾何中 心為直接指派的方法的初始核； 在類的容量沒有達(dá)到上限時(shí)，將每個(gè)零售點(diǎn)向最接近的類聚合后，更新類的核，直至所有配送點(diǎn)都已聚合到相應(yīng)的類時(shí)終止。
4.如權(quán)利要求1所述的面向超大規(guī)模物流配送的選址與運(yùn)輸優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟二的具體步驟為: 給定配送中心數(shù)目為P，求解每個(gè)配送中心最佳位置和服務(wù)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型如下:
其中，是由配送中心到配送點(diǎn)聚類的距離之和； 有且只有P個(gè)配送中心可供選擇；
【文檔編號(hào)】G06Q50/28GK103473612SQ201310402200
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】周偉華 申請(qǐng)人:周偉華