本發(fā)明涉及物流配送技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及物流配送中最優(yōu)路徑規(guī)劃模擬系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

物流產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展推動了配送路徑問題的研究，在B2C電子商務(wù)模式下，商品需求多樣化、客戶需求個性化，配送小批量多次數(shù)的特征，需要確定適當?shù)呐渌吐肪€來滿足客戶在配送時間上的個性化要求。配送路徑的選擇是否合理，對加快配送速度、提高服務(wù)質(zhì)量、降低配送成本及增加經(jīng)濟效益都有較大影響。配送路徑的優(yōu)化問題是物流配送系統(tǒng)的一個主要問題，物流配送路徑的優(yōu)化就是以最低的運營成本、最快捷的響應(yīng)速度、最短的配送運輸時間，把貨物運至用戶手中。

在B2C農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)物流配送時，物流車裝載當日需要配送的貨品從倉庫出發(fā)，按照事先規(guī)劃好的最優(yōu)配送路徑為每一個客戶進行配送，最后返回倉庫。

隨著B2C農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)物流配送的發(fā)展，路徑規(guī)劃已經(jīng)不僅僅是求取路徑最小化的問題，所要考慮的問題越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的精確解法已經(jīng)落后，傳統(tǒng)的優(yōu)化解法不僅費時而且要求求得最優(yōu)解，是一種理想化的求解方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在配送之前能夠根據(jù)客戶的配送地址間線路間距、經(jīng)驗路況做分析，快速算出一條最優(yōu)配送路徑，在配送過程中，如果某路段堵車，能夠進行動態(tài)調(diào)整配送路線，為實現(xiàn)此目的，本發(fā)明提供務(wù)物流配送中最優(yōu)路徑規(guī)劃模擬系統(tǒng)。

B2C農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)物流配送，是以最低成本、最快響應(yīng)速度高質(zhì)量高效率的完成客戶的配送需求，需要精確的客戶地理位置數(shù)據(jù)，從而規(guī)劃最優(yōu)配送路徑；在實際中能夠根據(jù)任意客戶之間路段的堵車情況進行動態(tài)調(diào)整。

最優(yōu)路徑規(guī)劃的目標是用戶的位置以及用戶的數(shù)量確定后，系統(tǒng)能夠立刻為所有用戶規(guī)劃出一條從倉庫到所有的客戶位置的最優(yōu)配送路徑。物流運送車在正常行駛時，如果發(fā)生堵車事件，立即調(diào)整行駛路線，重新規(guī)劃最優(yōu)路徑，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整配送路線；并且能夠在可視化的界面上進行生動的現(xiàn)實模擬，讓物流配送車沿著動態(tài)調(diào)整規(guī)劃的路線行駛，在界面上體現(xiàn)最優(yōu)配送路徑，達到最佳的現(xiàn)實模擬效果。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：物流配送中最優(yōu)路徑規(guī)劃模擬系統(tǒng)，包括系統(tǒng)主界面、最短時間規(guī)劃、最短路徑規(guī)劃模塊；

所述系統(tǒng)主界面模塊，集合了最短時間和最短路徑的各種操作，主界面可以生成客戶數(shù)據(jù)，包括客戶的地理位置和客戶的順序編號，以及倉庫的位置等，還有最短時間、最短路徑的按鈕，堵車路段的設(shè)置以及規(guī)劃的最優(yōu)路徑結(jié)果顯示；

所述最短路徑規(guī)劃模塊，包含了回朔法和改進的模擬退火算法處理最短路徑算法，以倉庫為中心，找到從倉庫經(jīng)過所有客戶再回到倉庫的最短路徑；

所述最短時間規(guī)劃模塊，將各個路段的速度根據(jù)需要設(shè)為不同值，計算物流貨車通過所有的客戶所需的最短時間。

所述系統(tǒng)主界面模塊，包括路徑顯示框、操作列表、操作框、效果顯示框、執(zhí)行提示框。

所述路徑顯示框，用來顯示客戶位置、客戶編號、倉庫位置、規(guī)劃路線、貨車運動情況以及堵車后動態(tài)調(diào)整規(guī)劃后的路徑顯示和貨車運動軌跡；鼠標左鍵點擊顯示框的任意位置，每點擊一次，便會生成一個客戶，有相應(yīng)的圓點顯示標記；所述規(guī)劃的路線最終是封閉的，在顯示框中表示為若干條兩點之間的一段直線相連接。

所述操作列表，包括了倉庫位置初始框、最短時間和最短路徑兩個按鈕；倉庫位置初始框用來設(shè)定倉庫的位置；選定倉庫位置后，點擊“最短時間”按鈕，對所有點，包括倉庫點和客戶點，進行最短時間規(guī)劃；點擊“最短路徑”按鈕，系統(tǒng)會對所有點進行最短路徑規(guī)劃；最短時間按鈕、最短路徑按鈕可隨意切換。

所述操作框，操作框中有一個“設(shè)置”按鈕，以及“設(shè)置堵車路段”的輸入提示。

所述效果顯示框，顯示貨車所在路段、時間及路徑最優(yōu)值。

所述執(zhí)行提示框，提示規(guī)劃后從倉庫到客戶再到倉庫的所有路徑的具體路線。

所述最短路徑規(guī)劃模塊，當客戶數(shù)量較少時采用回溯法，回溯算法作為程序的一個函數(shù)；函數(shù)返回最短路徑長度，物流車的配送路徑由整型數(shù)組返回；若有兩客戶之間的路段發(fā)生堵車，則返回堵車信息；

排列空間樹中遞歸搜索最優(yōu)解，物流類Logistics是其一個必要的預(yù)處理過程；

假定表示保存當前物流車配送路徑的整型數(shù)組；表示保存當前規(guī)劃的最優(yōu)配送路徑的整型數(shù)組；整型變量表示保存當前節(jié)點之間的路徑長度；整型變量表示保存目前最優(yōu)解的長度值，已被定義為Logistics中的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。

回溯法深度搜索函數(shù)搜索第個客戶的過程如下：

（1）當時，表示處在排列樹的葉節(jié)點的父節(jié)點上，此時需要驗證從到有一條邊以及從到起點也有一條邊；若兩條邊都存在，則表示發(fā)現(xiàn)了一個新路徑；驗證該路徑是否目前發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)路徑；若是，則將路徑和它的長度分別存入與中；

（2）當時，檢查當前層節(jié)點的孩子節(jié)點，并且僅當以下情況出現(xiàn)時，移動到孩子節(jié)點之一：

①有從到的一條邊，定義了網(wǎng)絡(luò)中的一條路徑；

②路徑的長度小于當前最優(yōu)解的長度；

③變量保存目前所構(gòu)造的路徑的長度；

每次找到一個更好的配送路徑時，除了更新時的時間耗費外，需耗時；又因為需發(fā)生次更新且每一次更新的耗費為時間，因此更新所需時間為；通過使用增加強一些限制性條件能減少由搜索的樹節(jié)點的數(shù)量。

所述減少搜索時間的限制性條件如下：

（1）當時，當前擴展結(jié)點位于排列樹的第層；排列樹中存在從頂點到頂點的邊時，從而構(gòu)成一條路徑；因此，如果這條路經(jīng)的成本大于當前最優(yōu)值，則剪去相應(yīng)的子樹，從而減少搜索最優(yōu)解的計算量；

（2）當物流車在配送過程中出現(xiàn)堵車時，由于已經(jīng)走過的路經(jīng)不需要再規(guī)劃，只需要對未走過的路線進行規(guī)劃；因此，只對未訪問的結(jié)點進行優(yōu)化可以節(jié)省大量的優(yōu)化時間。

所述最短路徑規(guī)劃模塊，當客戶數(shù)量較多時采用改進的模擬退火算法，改進的模擬退火算法新解的產(chǎn)生和接受可分為如下5個步驟：

（1）由蟻群算法產(chǎn)生一個位于解空間的新解；

（2）計算與新解所對應(yīng)的目標函數(shù)差，目標函數(shù)差按增量計算；

（3）判斷新解是否被接受, 判斷的依據(jù)是一個接受準則, 接受準則是Metropolis準則；

（4）當新解被確定接受時，用新解代替當前解，將當前解中對應(yīng)于產(chǎn)生新解時的變換部分予以實現(xiàn)，同時修正目標函數(shù)值；此時，當前解實現(xiàn)了一次迭代；在此基礎(chǔ)上開始下一輪試驗；當新解被判定為舍棄時，則在原當前解的基礎(chǔ)上繼續(xù)下一輪試驗；

（5）如果迭代次數(shù)還未達到最大迭代次數(shù)，則重復(fù)步驟（2），（3），（4）；否則，尋優(yōu)過程結(jié)束。

所述螞蟻群法，其步驟如下：

Step1：路徑初始化；將只螞蟻隨機放到個客戶點，每只螞蟻的禁忌表為螞蟻當前所在客戶點，各邊信息初始化為；

Step2：路徑構(gòu)造；每只螞蟻按照概率轉(zhuǎn)換規(guī)則選擇下一個客戶點，依次下去直到條不同路徑；

Step3：信息更新；每次找到一個客戶點后，將信息素、當前路徑長度、最優(yōu)路徑長度進行更新；

Step 4：得出結(jié)果；當執(zhí)行到足夠多的次數(shù)后，得到了最優(yōu)路徑的近似解。

所述最短路徑規(guī)劃模塊、所述最短時間規(guī)劃模塊中整個物流車在配送過程中為動態(tài)規(guī)劃路徑，步驟如下：

（1）配送矩陣；導(dǎo)入客戶間的權(quán)重信息；如果客戶與客戶之間能夠直達，則；否則，；

（2）最優(yōu)路徑初始化；，其中表示倉庫，表示個客戶；

（3）選定倉庫；令，其中可以是集合中的任何一個整數(shù)；

（4）求物流車出發(fā)前的最優(yōu)路徑；通過回溯法或改進的模擬退火算法依次選定，，，，則就是當前物流車的最優(yōu)路徑；

（5）配送過程中的動態(tài)規(guī)劃；如果物流車在行進的過程中遇到堵車，則需要根據(jù)物流車的當前情況進行調(diào)整；用回溯法或改進的模擬退火算法具體調(diào)整如下：

①如果堵車路段發(fā)生在物流車已經(jīng)通過的路段，則物流車不需要變更配送路線；

②如果物流車還有兩個客戶或一個客戶沒有配送，則即使發(fā)生堵車，物流車除了等待而別無選擇；

③如果堵車事件不是發(fā)生在物流車的規(guī)劃路線上，物流車同樣不需要變更配送路線；

④如果不是上述三種情形，則需要用回溯法對所有未配送的客戶重新規(guī)劃最優(yōu)路徑；

（6）循環(huán)；重復(fù)步驟（5），直至物流車配送結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果是：用戶可以在模擬系統(tǒng)界面上隨機標注倉庫與客戶的地址；模擬系統(tǒng)可根據(jù)用戶選擇的路徑規(guī)劃策略，如最短路徑、最少時間等進行配送路線規(guī)劃；模擬系統(tǒng)可根據(jù)某條路段堵車后進行動態(tài)調(diào)整，重新對配送路線進行規(guī)劃；模擬系統(tǒng)界面上可以模擬車輛從倉庫出發(fā)，沿著規(guī)劃的配送路線行進，最后返回倉庫。在配送過程中可模擬前方行進路線堵車事件，模擬系統(tǒng)能夠繞開堵車路段動態(tài)規(guī)劃配送路線。

附圖說明

圖1是物流配送中最優(yōu)路徑規(guī)劃模擬系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是模擬系統(tǒng)主界面圖。

圖3是最短路徑規(guī)劃效果圖。

圖4是遇到堵車時的最短路徑規(guī)劃效果圖。

圖5是最短時間規(guī)劃效果圖。

圖6是最短時間規(guī)劃效果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步地說明。

物流配送中最優(yōu)路徑規(guī)劃模擬系統(tǒng)結(jié)合了回朔法、模擬退火算法、蟻群算法，當客戶數(shù)量較少時采用回朔法，當客戶數(shù)量比較多時，采用人工智能算法的改進的模擬退火算法。

物流配送中最優(yōu)路徑規(guī)劃模擬系統(tǒng)分為幾個相對獨立的模塊。分層的模塊化設(shè)計思想，系統(tǒng)采用模塊化程序設(shè)計結(jié)構(gòu)，作為應(yīng)用程序有較強的可操作性和可擴展性；結(jié)構(gòu)層次分明，組織完備，清晰簡明。由上到下，系統(tǒng)依次調(diào)用各個模塊，滿足用戶需求；系統(tǒng)負責準確調(diào)用，實現(xiàn)用戶選擇的規(guī)劃策略，即最短時間或者最短路徑。

如圖1，物流配送路徑規(guī)劃模擬系統(tǒng)分為系統(tǒng)主界面、最短時間規(guī)劃、最短路徑規(guī)劃三個模塊；系統(tǒng)運行環(huán)境：Microsoft Visual C++6.0。

如圖2，系統(tǒng)主界面集合了最短時間和最短路徑的各種操作，主界面可以生成客戶數(shù)據(jù)，包括客戶的地理位置和客戶的順序編號，以及倉庫的位置等，還有最短時間、最短路徑的按鈕，堵車路段的設(shè)置以及規(guī)劃的最優(yōu)路徑結(jié)果顯示。

最短路徑規(guī)劃模塊包含了回朔法和改進的模擬退火算法處理最短路徑問題，以倉庫為中心，找到從倉庫經(jīng)過所有客戶再回到倉庫的最短路徑。

最短時間規(guī)劃模塊中將各個路段的速度設(shè)為不同的隨機值，計算物流貨車通過所有的客戶所需的最短時間。

系統(tǒng)采用MFC標準界面，所有相關(guān)操作均集合在此界面上。

系統(tǒng)界面除以上所述基本信息外，分為五個部分；分別是路徑顯示框、操作列表、操作框、效果顯示框、執(zhí)行提示框。

路徑顯示框是用來顯示客戶位置、客戶編號、倉庫位置、規(guī)劃路線、貨車運動情況以及堵車后動態(tài)調(diào)整規(guī)劃后的路徑顯示和貨車運動軌跡。鼠標左鍵點擊顯示框的任意位置，每點擊一次，便會生成一個客戶，有相應(yīng)的圓點顯示標記。其中規(guī)劃的路線最終是封閉的，在顯示框中表示為若干條兩點之間的一段直線相連接。當選定了倉庫位置后，倉庫處顏色變?yōu)樗{色，使易于辨識。

操作列表中包括了倉庫位置初始框、最短時間和最短路徑兩個按鈕。倉庫位置初始框是用來設(shè)定倉庫的位置，但前提是必須先有客戶點，這樣才能從其中選擇一個點作為倉庫。為方便操作，系統(tǒng)將倉庫的位置默認為1（即第一個客戶點）。只有選定了倉庫之后，才能進行最短路徑或者最短時間規(guī)劃。點擊“最短時間”按鈕，系統(tǒng)對所有點（包括倉庫和所有客戶點）進行最短時間規(guī)劃。點擊“最短路徑”按鈕，系統(tǒng)會對所有點進行最短路徑規(guī)劃。并且，兩者是可以隨意切換的。

操作框中有一個“設(shè)置”按鈕，以及“設(shè)置堵車路段”的輸入提示。設(shè)置的堵車路段必須是路徑顯示框中已經(jīng)規(guī)劃好的某一條確定路段，如果隨意設(shè)置不存在的堵車路段，系統(tǒng)會有“堵車路線不存在”的信息提示，如果設(shè)置的多次路段是正確的，但是貨車已經(jīng)通過或正在通過所設(shè)定的路段，系統(tǒng)會有“堵車信息提示已經(jīng)晚了”的提醒，并且如果貨車即將回到倉庫，即處在最后或者倒數(shù)第二條路段上，這時設(shè)置堵車路段，由于馬上要到倉庫了，已經(jīng)經(jīng)過了其他所有的客戶必須走剩下的路段，因此，系統(tǒng)會有“堵車提示信息無效,即將回到倉庫”的提示信息。需要注意的的是，在設(shè)置堵車路段時，可以按照執(zhí)行提示框的貨車行駛路段信息進行準確設(shè)置，這樣更具體，否則，如果不正確的設(shè)置，會有相應(yīng)錯誤信息的提醒。這個“設(shè)置”不僅僅可以設(shè)置一次堵車，還可以多次設(shè)置多次路段，實現(xiàn)多路段堵車也能夠動態(tài)調(diào)整動態(tài)規(guī)劃。

效果顯示框包含貨車所在路段和時間（路徑）最優(yōu)值兩塊。貨車所在路段顯示的是貨車當前正在行駛的路段，這個路段由該路段兩端的客戶編號以及一個箭頭組成，并且，該顯示是動態(tài)的，即當貨車到達另一路段時，貨車所在路段也會相應(yīng)地顯示另一路段的客戶編號。當在操作列表中點擊“時間最短”，效果顯示框的下方便顯示時間最優(yōu)值，當在操作列表選擇“路徑最短”時，效果顯示框的下方便顯示路徑最優(yōu)值。

執(zhí)行提示框提示的是規(guī)劃后從倉庫到客戶再到倉庫的所有路徑的具體路線。只有選擇了“時間最短”或者“路徑最短”，執(zhí)行提示框才會有具體的路線顯示。并且，執(zhí)行提示框的信息也是動態(tài)的，當“時間最短”和“路徑最短”之間發(fā)生切換，或者設(shè)置堵車路段生效時，執(zhí)行提示框會根據(jù)系統(tǒng)動態(tài)的規(guī)劃調(diào)整變化進行路線的動態(tài)顯示。使貨車行駛的所有具體路線一目了然。