基于GIS的同城O2O外賣車輛路徑優化設計

2021-09-18 18:22:36姜曉紅張萌萌

物流科技 2021年6期

姜曉紅張萌萌

摘? 要：同城O2O外賣配送的管理與優化是當前外賣行業亟待解決的問題。依據外賣配送特點、配送時間、餐損控制等約束，建立以最大顧客滿意度為優化目標的配送路徑優化模型，綜合運用GIS技術得到具有可視化、科學性和高效率的優化決策;以某大學校區O2O外賣路徑為研究對象驗證所建模型的可行性，分別以顧客滿意度最大化為優化目標、最短路徑為優化目標進行路徑優化，加以對比分析，結果顯示GIS技術能夠提供很好的解決方案。同城O2O外賣配送路徑的優化可以方便消費者，降低成本，提高餐飲業的整體服務水平。

關鍵詞：O2O外賣;車輛路徑優化;GIS;校園配送

中圖分類號：F252.14? ? 文獻標識碼：A

Abstract： The management and optimization of the delivery of O2O in the same city is an urgent problem to be solved in the current takeout industry. According to the characteristics of takeaway distribution and the constraints of delivery time and meal loss control， the distribution route optimization model with the maximum customer satisfaction as the optimization objective is constructed. With the comprehensive use of GIS technology， visualization， scientific and efficient optimization decision-making has been put forward. Taking the take-out route of O2O in one university campus the research object， the feasibility of the model is verified. The path optimization is carried out with the maximization of customer satisfaction as the optimization objective and the shortest path as the optimization objective， and comparative analysis is made. The analysis results show that GIS technology can provide a good solution. The optimization of the distribution route of O2O takeout in the same city can facilitate consumers， reduce costs and improve the overall service level of catering industry.

Key words： O2O takeout food; path optimization; GIS; campus distribution

0? 引? 言

外賣配送屬于物流配送范疇，但快遞與物流配送有很大差異，配送過程中與普通貨物配送特征區分明顯。具體來講在配送中快餐外賣特點主要體現在以下四點：外賣特征屬性要求不同、服務時效要求不同、配送點作業不同、配送裝備特殊性[1-2]。同城O2O外賣配送模式主要有兩種：企業商戶自營配送模式、互聯網在線平臺類型。無論是自營配送還是在線平臺配送模式，成本仍然很高，存在的問題很多，如尚不能滿足網絡訂餐行業的迫切需求，外賣配送問題重重，配送路線不合理，餐損問題嚴重，配送時間超時等，外賣配送的管理與優化是當前外賣行業亟待解決的問題。在校園中主要采用自主配送，效率問題一直影響著外賣服務質量其中存在的主要問題包括以下四點：（1）人力成本高，配置不合理;（2）路線規劃不合理，浪費人力時間成本;（3）餐損問題嚴重;（4）時間要求嚴格[3-5]。因此迫切需要研究同城O2O外賣配送路徑優化問題。

路徑優化問題是物流配送研究領域中的典型問題，對外賣車輛路徑優化方面的研究考慮的優化目標主要是最短路徑和最短時間以及客戶滿意度等方面[6-10]。隨著社會發展以及國民生活水平提高，顧客滿意度問題越來越被餐飲行業看重。本文以顧客滿意度為目標，綜合考慮外賣配送的特殊性，以及配送中存在的諸多影響因素，對外賣車輛路徑優化進行研究。另一方面，解決該問題的方法主要有以下四類：（1）精確優化方法;（2）啟發式方法;（3）模擬方法;（4）人工智能方法[11-13]。越來越多的研究將地理信息系統（GIS）與模型相結合來解決規劃問題，如優化物流配送車輛的安排，解決行程路線規劃[14-16]。GIS可以作為一種決策支持系統，為物流配送系統提供較優的決策方案。本文將充分利用GIS空間數據處理和分析能力完成物流系統的決策分析。

1? 配送路徑優化模型

1.1? 模型構建

1.1.1? 優化目標

依據外賣配送特點，考慮配送員數量及人力成本、配送時間、餐損控制等約束，從外賣車輛配送路徑中路況影響下的餐損、顧客滿意配送時間兩方面構建了以顧客滿意度為優化目標的外賣配送車輛路徑優化模型。在外賣配送服務中，影響顧客滿意程度的因素主要體現在：餐飲中心的食物質量及配套服務、送餐速度、外賣送達后的物品完好情況。因此選取送餐時間、外賣到達后的物品完好情況作為影響顧客滿意度的兩種影響因素。

（1）送達時間

顧客在外賣平臺上拍下訂單后會有預期送達時間。將預設的需求時間點記為t。當需求時間t小于等于b（b為外賣客戶下單時約定的最遲送達時間）顧客滿意時間，顧客滿意度不受影響為100%，當配送車輛在顧客預設的時間窗超時抵達時，顧客滿意度會隨抵達時間下降至0。因此，客戶滿意度與送貨車輛到達時間之間的關系可以用分段函數表示，如圖1所示。

（2）外賣送達后的物品完好情況

設定道路等級影響外賣送餐的物品完好情況，將道路等級影響因素設定為道路寬度與道路平整情況。將道路等級分五個等級p，設置系數范圍為1～5，對應顧客滿意度等級為10～2，具體設置如表1所示。

綜合考慮校園外賣特點，配送高峰期與學生下課時間段高度重合等諸多因素，不同場景下顧客滿意時間不同，所以設定b分鐘作為客戶滿意度閾值。即，如果時間tb， k<0。假定外賣到達后的物品完好情況與道路整體狀況呈現一定的關系，用路線中道路整體狀況作為表征物品完好情況的指標，即：

y=Level? ? p=1，2，3，4，5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

其中：Level表示第n條路線的等級是p，p的數值越小，表明等級越高，道路越平整。配送中心編號為0，客戶編號為ii=1，2，…，n。

外賣配送顧客滿意度模型表示為：

y=? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

其中：m為車輛所經過路徑中所有路段的數目。

1.1.2? 約束條件

首先，外賣配送車輛每次運送的運輸量是有限的，所以每輛外賣車輛所服務的客戶需求之和應小于或等于外賣配送車輛的承受閾值，即：

gx≤w? ? k=1，2，…，m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

另外，每位顧客僅有唯一車輛為他服務。故有：

x=1? ? i=1，2，…，n? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（4）

只有一輛車到達和離開每個客戶，故有：

y=x? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （5）

其中：j=0，1，…，n; k=1，2，…，m。

y=x? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （6）

其中：i=0，1，…，n; k=1，2，…，m。

每輛車都從配送中心出發，最后回到原來配送中心，即有：

y=y? ? k=1，2，…，m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（7）

y=0或1。其中i=0，1，…，n;j=0，1，…，n;k=1，2，…，m。

x=0或1。其中i=0，1，…，n;k=1，2，…，m。

1.2? 求解算法

ArcGIS軟件使用Dijkstra算法計算路徑優化問題。Dijkstra算法主要特征是從起點延伸到外層，直到到達終點。算法步驟如下：

（1）在起算階段，S中僅有一個源點，并不包含路徑。此時，S=v，v的距離為0。頂點集合U里面包括其他頂點，而v被排除在外。即：U=其余頂點。如果v和U在頂點u中有邊，則包含兩者的屬性記錄正常值。即有權值。若兩者無邊，則權值為∞。

（2）在集合U中選取距離v最小的頂點k。將該頂點加入S中即可。

（3）將k重置為中間點。再次計算U中各頂點長度。若v經k到u的行程較未經k的行程短，可以對u的數值進行修正。修正后，將頂點k的路程作為權重加到邊上。

（4）重復步驟2和3，直到所有頂點都包含在S中。

2? 實例應用

以某大學校區作為研究區域，選取單個、多個配送中心為例進行路徑優化，分別以顧客滿意度最大化、最短路徑為優化目標進行路徑優化，加以對比分析。

2.1? 單配送點路徑優化

配送點選取位于該大學校區附近的“三顧冒菜”。訂單位置隨機選取學校宿舍區的九處位置作為配送目的地，其中預期開始配送時間與預期最遲配送時間的差值即為模型中的b值。

將兩種實驗方案進行對比（如表2所示）。由于校區范圍較小，總體配送路線未發生重大變化，僅在局部地區出現小幅度的改動，其發生變化的原因是，考慮到顧客滿意度情況，在選取路徑時優先考慮等級屬性高的道路，而對比實驗會選取道路最短作為配送路徑。相比之下，考慮顧客滿意度的情景更多考慮到配送食物的抵達狀態，防止湯水外溢等情況的發生。

2.2? 多配送中心的路徑優化

（1）以顧客滿意度最大為路徑選擇依據

各配送中心路徑信息如表3所示。

（2）以最短里程為路徑選擇依據（對比實驗）

對比項目中仍選取相同配送速度，在屬性設置中以配送車輛通行路程作為阻抗，以達到總里程最短的目的，建立對比試驗的幾何網絡模型，求解得到配送路徑。對比試驗路線如圖2。

分別計算基于顧客滿意度和最短里程的兩種配送路徑的顧客滿意度，結果如表4。椒麻雞米飯的配送路線因為可選路徑少等原因，在兩種方案選取了同樣的配送路徑。而“三顧冒菜”和“藍灣咖啡”的配送中心則出現了一些不同的配送路徑。對比試驗中“三顧冒菜”配送中心的兩種方案在圖2中的B區域有所差異，對比試驗比基于顧客滿意度的方案短2.3米，但總體顧客滿意度相較最短路徑方案，最終滿意度增加6，提升1.42%。“藍灣咖啡”配送如圖2中A區域的時候，選取的距離比基于顧客滿意度的優化方案少13.5米，但總體顧客滿意度相較最短路徑方案提升16點，提升幅度為4.97%。總體而言，基于顧客滿意度的配送方案，能在保證顧客可以接受的時間范圍內，將外賣在運輸過程中產生的顛簸等情況降低到最小，從而達到提升顧客滿意度的目的。

3? 結? 論

基于地理信息系統技術，對外賣配送的車輛路徑規劃進行了優化研究。針對同城O2O外賣配送特點，建立了切合實際的車輛路徑優化模型。應用GIS技術進行外賣配送車輛路徑優化，使其在決策可視化、效率和可靠性等方面得到改善。通過對外賣配送地理要素特點的分析，建立了外賣配送路網的模型，從顧客滿意度這一視角分析問題，力圖改善實際生活中以顧客滿意最大化的路徑優化問題。

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