公路貨運動態(tài)配貨優(yōu)化模型研究＊

張 赫 王 煒 孫愛娜

（大連海事大學(xué)交通運輸管理學(xué)院1） 大連 116026） （東南大學(xué)交通學(xué)院2） 南京 210096）

0 引 言

在物流配送活動中，配送車輛的路線問題及配貨優(yōu)化問題［1］是配送合理化的核心問題，對于企業(yè)提高服務(wù)水平、降低物流成本、增加經(jīng)濟(jì)效益的影響也最大.而且目前我國已有不少關(guān)于這方面的研究，如：馮牧、丁玉章［2］對上海便利店的連鎖公司的自動配貨模式進(jìn)行了分析；曾傳華，楊偉，石宣化［3］對汽車運輸企業(yè)倉儲管理信息系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)研究；劉洪南等［4］對配貨堆碼技術(shù)在倉儲運輸企業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究；趙建有等［5］對公路貨物運輸動態(tài)跟蹤系統(tǒng)監(jiān)控中心應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了研究；衛(wèi)紹元等［6］對公路貨物運輸管理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計進(jìn)行了研究；李智，董傲霜［7］在對虛擬物流信息平臺中特點進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上對智能配貨的設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行了分析；閻慶［8］等對物流配送中心的管理信息系統(tǒng)進(jìn)行了研究.但他們的研究對于現(xiàn)代城市的路網(wǎng)信息系統(tǒng)資源與公路車輛配貨的整合并沒有做到最完善.為實現(xiàn)成本最小化和效益最大化的根本目的，配送和城市路網(wǎng)信息一體化將是現(xiàn)代物流配送的發(fā)展方向，因此對配送和路網(wǎng)信息一體化下的車輛配貨問題進(jìn)行研究是具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義的.

1 公路貨運車輛行程時間預(yù)測

由于智能運輸系統(tǒng)（ITS）在物流運輸企業(yè)的廣泛應(yīng)用，使得這些企業(yè)的物流配貨過程趨于智能化管理.其智能化管理的過程就是將企業(yè)的配貨過程與實時動態(tài)的車輛信息有效地結(jié)合起來，通俗地講就是利用企業(yè)現(xiàn)有的貨源及貨物數(shù)量為實時動態(tài)地到達(dá)物流企業(yè)貨運站的車輛進(jìn)行配貨.為了獲取實時動態(tài)的車輛信息，就必須對企業(yè)車輛的行程時間進(jìn)行實時動態(tài)的預(yù)測.目前，關(guān)于行程時間預(yù)測已有不少研究.基本上可分為兩大類，一類是綜合模型，其適應(yīng)性強(qiáng)，但所需的交通參數(shù)較多.一類為基于路段上的時間預(yù)測模型，其適應(yīng)性弱，但模型簡單而且易于標(biāo)定.

在本文關(guān)于行程時間的預(yù)測是采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造了行程時間實時預(yù)測模型［9－13］.

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的行程時間預(yù)測模型的結(jié)構(gòu)見圖1.

圖1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的行程時間預(yù)測模型

2 車輛配貨模型優(yōu)化模型研究

2.1 配貨優(yōu)化方法的基本思想

在實際業(yè)務(wù)中，會存在一定數(shù)量的各類運輸工具等待貨物，也會存在一定數(shù)量的各種貨物等待運輸.因此用哪種運輸工具，裝哪種貨物本身就是一個合理分配運輸工具的問題［14－16］.本文首先應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的行程時間結(jié)果，推測出未來時刻到達(dá)公路貨運站的車輛數(shù)，并據(jù)此對公路配貨優(yōu)化模型進(jìn)行研究.

假設(shè)有m種車型，第i型車輛數(shù)為Ai（i＝1，2，…，m），按貨運計劃在一定時間內(nèi)需要運出n種不同的貨物，每種貨物的運量為Qi（j＝1，2，…，n），第i型車裝第j種貨物的技術(shù)定額為Pij，如果i型車不能裝運第j種貨物，則Pij＝0.現(xiàn)有解決問題是如何分配這些車輛去裝貨，使車輛的平均凈載重達(dá)到最大，即用最少的車輛完成盡可能多的貨運量.據(jù)此可建立如下形式的線性規(guī)劃模型

約束條件為

1）保證各型車裝載某種貨物的噸數(shù)應(yīng)當(dāng)?shù)扔谶@種貨物的運輸噸數(shù)

2）車輛數(shù)與行程時間關(guān)系

式中：假設(shè)動態(tài)配貨方案間隔為T，則ΔAi是根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的行程時間，計算出的到達(dá)場站的剩余時間小于T的第i型車的車輛數(shù)；Ai是n時刻第i型車的車輛數(shù).

3）所有自變量不能為負(fù)值

式中：K為目標(biāo)函數(shù)，裝載多種貨物的所使用的車輛數(shù)；xij為自變量，分配i型車裝載j種貨物的車輛數(shù)；ω為車輛實載率.其他符號所代表的涵義如前所述.

2.2 配貨優(yōu)化方法的計算步驟

本文采用解乘數(shù)法對物流企業(yè)的實時動態(tài)配貨優(yōu)化過程進(jìn)行研究，其計算步驟如下.

1）建立初始方案；

2）確定剩余或不足行；3）計算解乘數(shù)r；4）變換矩陣；5）調(diào)整方案；6）對第一次改進(jìn)方案，重復(fù)第2至5步，直至最后得最優(yōu)方案.

3 實例應(yīng)用

由于本文是基于實時動態(tài)的車輛行程時間來研究物流場站動態(tài)配貨優(yōu)化模型，所以在本文的實例計算過程當(dāng)中，與車輛行程時間相關(guān)的到達(dá)物流場站的車輛數(shù)以及場站實時的貨運量均為變量.

在本例當(dāng)中是結(jié)合大連市某物流運輸企業(yè)在某一時刻的車輛數(shù)以及貨運量來研究車輛動態(tài)配貨優(yōu)化模型的，應(yīng)用上述解乘數(shù)法以及VB軟件進(jìn)行模擬，結(jié)果見圖2.

4 結(jié)束語

利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測方法對物流運輸企業(yè)貨運車輛路段行程時間進(jìn)行了預(yù)測.然后，利用解乘數(shù)法的基本思想并結(jié)合實例應(yīng)用相關(guān)軟件對公路物流運輸企業(yè)的配貨優(yōu)化模型進(jìn)行了研究.此研究成果對于物流運輸企業(yè)提高服務(wù)水平、降低物流成本、增加經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義.

圖2 企業(yè)貨運場站分布界面

［1］王 煒，徐吉謙，楊 濤，等.城市交通規(guī)劃理論及其應(yīng)用［M］.南京：東南大學(xué)出版社，1998.

［2］馮 牧，丁玉章.談?wù)勛詣优湄浵到y(tǒng)［J］.信息與電腦，2000（10）：23－25.

［3］曾傳華，楊 偉，石宣化.汽車運輸企業(yè)倉儲管理信息系統(tǒng)研究［J］.四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2001（4）：4－7.

［4］劉洪南.配貨堆碼技術(shù)在倉儲運輸企業(yè)中的應(yīng)用［J］.包裝工程，2003，24（3）：63－66.

［5］趙建有.公路貨物運輸動態(tài)跟蹤系統(tǒng)監(jiān)控中心應(yīng)用技術(shù)［J］.長安大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，24（5）：85－89.

［6］衛(wèi)紹元.公路貨物運輸管理信息系統(tǒng)的研究與設(shè)計［J］.遼寧工學(xué)院學(xué)報，2006，24（4）：243－245.

［7］李 智，董傲霜.虛擬物流信息平臺中智能配貨的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.沈陽工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2003（3）：42－44.

［8］閻 慶.物流配送中心管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2004.

［9］羅積玉，邢 瑛.經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計分析方法及預(yù)測［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1987.

［10］張 赫，楊兆升，王 煒.基于實時交通流信息的中心式動態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)行車路線優(yōu)化技術(shù)研究［J］.公路交通科技，2004，19（9）：91－94.

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