基于組織計(jì)算的快遞干線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)調(diào)度研究

(同濟(jì)大學(xué) 上海 200092)

一、引言

軸輻式網(wǎng)絡(luò)是快遞物流網(wǎng)絡(luò)的典型形式。軸輻式快遞網(wǎng)絡(luò)以年均物流OD流量為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在樞紐分撥之間形成集中貨物的規(guī)模效應(yīng)，降低系統(tǒng)的總成本。快遞網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)之間的貨量需求具有顯著地波動(dòng)，針對(duì)確定OD流需求的快遞物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)往往導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中車輛資源和分撥資源不均衡利用，導(dǎo)致貨物不能及時(shí)中轉(zhuǎn)。因此實(shí)時(shí)調(diào)度對(duì)于降低快遞成本，提高快遞服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量很有必要。

二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)

(一)快遞網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究

由于每天的貨量都有差異，基于平均貨量做出線路規(guī)劃很可能貨物無(wú)法及時(shí)中轉(zhuǎn)等異常情況。胡青蜜(2013)等人針對(duì)確定性O(shè)D流需求的快遞網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案往往導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源非均衡利用問題，分析了快遞網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間 OD流不確定性特點(diǎn)與不確定OD流需求的物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)難點(diǎn),結(jié)合庫(kù)存理論,建立了不確定OD流需求的物流網(wǎng)絡(luò)混合整數(shù)規(guī)劃模型。Alumur等研究了不確定性需求下單分配和多分配樞紐中位問題的選址模型，將不確定需求分成幾種狀態(tài)場(chǎng)景，并估計(jì)了各狀態(tài)場(chǎng)景下發(fā)生的概率。此外，也有部分學(xué)者對(duì)隨機(jī)需求性等問題進(jìn)行了研究。Yang Zhang(2010)提出了一種用于動(dòng)態(tài)貨物路由規(guī)劃的技術(shù)，基于給定一天的貨量，能夠在快速的時(shí)間內(nèi)給出一套新的貨物路由方案，并且能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)貨量和車輛狀況。

(二)車輛實(shí)時(shí)調(diào)度方法研究

車輛調(diào)度問題最早是由Datzig和Ramse于1959年首次提出的,很快引起運(yùn)籌學(xué)、組合數(shù)學(xué)、圖論與網(wǎng)絡(luò)分析、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等學(xué)科專家的高度重視,成為組合優(yōu)化領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn)問題。賈振亮研究了實(shí)時(shí)需求信息下物流配送車輛調(diào)度系統(tǒng)。嘗試?yán)脛?dòng)態(tài)的觀點(diǎn)處理實(shí)時(shí)訂貨信息下具有隨機(jī)性需求量與需求地點(diǎn)的車輛優(yōu)化配送問題,期望在訂貨需求信息不斷變動(dòng)的情況下,適時(shí)改變車路線與增加車輛進(jìn)行服務(wù),使其能夠更有效率的服務(wù)所有需求。但是由于快遞干線網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜龐大，還未有人研究過它的實(shí)時(shí)調(diào)度方法。

(三)國(guó)內(nèi)外組織仿真技術(shù)的研究和進(jìn)展

計(jì)算組織理論(COT，Computational Organization Theory)是一個(gè)跨學(xué)科的科學(xué)領(lǐng)域，其采用計(jì)算和數(shù)學(xué)方法來(lái)研究和測(cè)試組織理論，開辟了組織理論研究的新方向。陸云波等學(xué)者開發(fā)出了可計(jì)算項(xiàng)目組織和流程理論模型(CPOP)。CPOP將項(xiàng)目工作作為初始輸入，Agent為處理系統(tǒng)，涌現(xiàn)出隱性工作，最后用績(jī)效指標(biāo)(如職位工作飽和度等)來(lái)測(cè)量CPOP的最終輸出結(jié)果。基于此理論，同濟(jì)組織仿真中心研發(fā)了仿真平臺(tái)OrgSimTM，有可能在效率、易用性、模型精準(zhǔn)性上有效解決問題。

三、組織計(jì)算模型搭建與調(diào)度算法設(shè)計(jì)

(一)搭建物理模型

搭建組織全息計(jì)算模型需要考慮與整個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的維度大致可以分為轉(zhuǎn)運(yùn)中心與線路運(yùn)輸兩個(gè)大方面。

轉(zhuǎn)運(yùn)中心方面主要是關(guān)于：①宏觀的轉(zhuǎn)運(yùn)中心的基礎(chǔ)信息;②轉(zhuǎn)運(yùn)中心內(nèi)部庫(kù)區(qū)的基礎(chǔ)信息;③收發(fā)件相關(guān)的前后端點(diǎn)，即網(wǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)信息。

線路運(yùn)輸方面主要有:①觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸?shù)呢浟浚瑥木W(wǎng)點(diǎn)到網(wǎng)點(diǎn)的貨量;②運(yùn)輸過程中貨物需要經(jīng)過的轉(zhuǎn)運(yùn)中心節(jié)點(diǎn)，即路由(也成為走貨路徑);③搭載這些貨物從一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)中心到另一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)中心車輛的行駛路徑;④任意兩個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)中心之間的距離以及車輛的行駛速度。

(二)確定優(yōu)化KPI

轉(zhuǎn)運(yùn)中心留倉(cāng)量:留倉(cāng)件一般是指貨物由于沒有按照計(jì)劃搭載規(guī)定的車輛而 滯留在轉(zhuǎn)運(yùn)中心，可以用來(lái)判斷轉(zhuǎn)運(yùn)中心空爆倉(cāng)的情況。

貨物時(shí)效達(dá)成率:通過計(jì)算在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)目的地的貨物總量除以全網(wǎng)的 貨物總量可以得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)效達(dá)成率，能夠診斷出網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量好壞。

車線段裝載率:利用某車線段上的總裝車貨量除以該車線段上的總運(yùn)力即可 得到車線段裝載率，描述了線路段上車輛的裝載情況，車輛的裝載率是否過低/過高，是否出現(xiàn)線路爆倉(cāng)。

(三)實(shí)時(shí)調(diào)度算法設(shè)計(jì)

①路由調(diào)整:調(diào)整需要改進(jìn)的路由(根據(jù)選擇的指標(biāo))，可以選擇一條或者選 擇一部分，修改路由經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)。②車線變更:可以根據(jù)車線的屬性，選擇其中一個(gè)或者部分屬性進(jìn)行修改，以達(dá)到某些優(yōu)化目的。③車線取消:如果該車線的裝載率未達(dá)到規(guī)定的值，則可以通過取消該車線以減少運(yùn)輸?shù)某杀荆虎苘嚲€新開:如果較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，總是存在某個(gè)方向上的留倉(cāng)貨或者頻繁地加開該方向上的加班車，則可以通過新開一條正班車車線來(lái)高留倉(cāng)貨物的時(shí)效以及減少加班車帶來(lái)的較高成本。

四、結(jié)束語(yǔ)

由于快遞網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，布局復(fù)雜，管理者很難把握全局、對(duì)一些異常情況作出高效全局的管理決策。本文研究的基于Orgsim的快遞干線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)能有效把握全局信息，并在短時(shí)間內(nèi)給出最優(yōu)的調(diào)度，降低快遞成本、提高服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量，為管理者帶來(lái)方便。