基于圖上作業(yè)法的A物流公司車輛調度方案優(yōu)化

摘" 要：物流業(yè)作為一國經濟發(fā)展的大動脈，是一項基礎性的行業(yè)，其發(fā)達水平是國家或區(qū)域整體現代化水平的一個主要指標。在整個物流運輸系統中，車輛調度優(yōu)化問題是當前眾多企業(yè)想要解決的問題。所以對于一個物流公司來說，要想長期、平穩(wěn)地發(fā)展，對其車輛調度的合理調配就顯的尤為重要。該文以A公司為例，重點研究該公司的車輛調度情況。收集該物流公司近期調度相關數據，對該公司運輸車輛調度上存在的問題（調運路線不合理、裝載率較低、運輸車輛的油耗成本較高等）進行分析，并提出可供參考的解決方案。該文通過圖上作業(yè)法計算得出最優(yōu)車輛調度優(yōu)化路徑并給出最優(yōu)車輛調運方案，從而提高物流企業(yè)的市場競爭力，提高物流運輸效率，降低物流企業(yè)的運輸成本。

關鍵詞：車輛調度;運輸路線;圖上作業(yè)法;運輸效率;運輸成本

中圖分類號：U292" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）09-0130-05

Abstract： As the main artery of a country's economic development， the logistics industry is a basic industry， and its developed level is a main indicator of the overall modernization level of the country or region. In the whole logistics and transportation system， vehicle scheduling optimization is a problem that many enterprises want to solve. Therefore， for a logistics company， if you want to long-term and stable development， the reasonable deployment of its vehicle scheduling is particularly important. Taking A company as an example， this paper focuses on the vehicle scheduling situation of A company. We collected the recent scheduling data of the logistics company， analyzed the problems existing in the transportation vehicle scheduling of the company（unreasonable transportation route， low loading rate， high fuel consumption cost of transport vehicles， etc.）， and put forward solutions for reference. This paper calculates the optimal vehicle scheduling optimization path and gives the optimal vehicle dispatching scheme through the operation method on the graph， so as to improve the market competitiveness of logistics enterprises， improve the logistics transportation efficiency and reduce the transportation cost of logistics enterprises.

Keywords： vehicle scheduling; transportation route; diagram operation method; transport efficiency; transportation cost

在現代物流集約化、集成化的發(fā)展過程中，運輸作為一個與客戶有著直接關系的環(huán)節(jié)，其核心是運輸車輛的集約、貨物配裝及送貨的過程[1]。運輸首先要處理的是車輛的調度問題，通過對行車路線進行準確、合理地安排，提高配送車輛的利用率，就能夠為運輸車輛節(jié)約大量的時間，進而降低物流成本。與此同時，由于近年受到疫情因素的影響，網絡購物逐漸興起，消費者的網購習慣日益形成，除了對快遞服務的需求大大增加，人們對物流配送的時間也有了更高的需求，為滿足國家的經濟發(fā)展需求，企業(yè)的物流運輸從過去的粗獷發(fā)展到現在的精細管理。一方面，車輛調度優(yōu)化有助于公司降低物流成本，并提高運作效率。另一方面，通過緩解交通壓力，減少資源消耗和對環(huán)境的污染真正做到環(huán)保物流[2]。目前，大部分的物流終端都是在城鎮(zhèn)區(qū)域內進行的，但隨著城鎮(zhèn)人口的快速增加，城鎮(zhèn)道路交通處于亞健康狀況，這將極大地影響到物流服務品質。所以，如果能夠對車輛進行合理的調配，不但能夠縮短配送時間，而且在規(guī)定的時限之內將貨物進行分發(fā)，從而節(jié)約成本，提升收益，還能夠更好地為顧客提供服務，提升顧客的滿意度。因此，本文就如何進行物流運輸的車輛分配問題進行了探討。

1" 圖上作業(yè)法基本概念

圖上作業(yè)法是一種基于運輸圖的線性規(guī)劃運輸模型求解方法，是中國物資流通部門從實際工作中提煉出的一種高效的物資運輸規(guī)劃策略。這種方法具有直觀、簡便易行等特點，已被許多物資管理單位采用。通過一系列的規(guī)劃和計算，它在運輸交通中完成了物資調運計劃的編制工作，以最小化物資運行總噸公里數、降低物資運費并縮短運輸時間。在精確算法中，圖上作業(yè)法是在表上作業(yè)法的基礎上，人們根據實際的車輛調度情況，發(fā)現如果運輸工具一樣，那么運費往往與運送物資的多少以及里程有關。因此，在求最佳方案時，用噸公里作為度量單位更為方便和簡潔。并且使用噸公里作為度量單位，還能在已經畫出的交通圖上操作，這種方法便稱為圖上作業(yè)法[3]。

2" 圖上作業(yè)法的求解步驟

步驟1：將有圈的交通圖變?yōu)闊o圈的交通圖。

步驟2：在無圈的圖上作出流向圖。作流向圖的原則為“先外后內，先端點后中間”，要求每條邊上均有流向，若每條邊沒有流向，則標上調運量為0的虛流向。

步驟3：補上丟掉的邊，查看是不是有迂回的現象，如果有迂回的現象則進入步驟4，如果沒有迂回現象則進入步驟5。

步驟4：對方案進行調整。將迂回圈的流量最小的邊丟棄，補回原來丟掉的邊，得到一個新的交通圖，再返回步驟2。

步驟5：得出有效交通圖。

3" 基于圖上作業(yè)法的車輛調度優(yōu)化

本文中的建模數據以A公司數據為例，選擇其中14個配送收點、3個配送發(fā)點，總共17個點位進行車輛調度優(yōu)化的研究，以城市中各中轉場為發(fā)點，市內各營業(yè)網點為收點，通過分析中轉場和運輸節(jié)點的實際情況，得出各營業(yè)點的具體詳細地址，通過調查繪制表格，表1為該公司每天每個營業(yè)點貨物需求量相關數據。

其中中轉場要向多個營業(yè)點運輸貨物，所以本文針對中轉場和各個營業(yè)點的實際需求量，結合A公司的中轉場和營業(yè)點建立了車輛調度優(yōu)化模型。表2針對不同營業(yè)點的貨物需求量和顧客訂單信息，構造出一種簡單易行的數學模型。根據真實情況分析，取城市中3個快運中轉場為發(fā)點，其中中轉場P、Q、R場地送往各網點的貨物量分別為6、10、14 t，中轉場具體信息見表2。

假設3個中轉場代號分別為P、Q、R，并且3個中轉場需要對14個營業(yè)點進行貨物運輸，中轉場共有15輛配送車輛可以調配使用，在滿足各營業(yè)點需求的前提下求解最佳路徑的車輛調度優(yōu)化方案，建立中轉場到各營業(yè)點的距離和各營業(yè)點間的距離（單位：km）。即可做出初始運輸路線圖大致如圖1所示。

圖1中各運輸線路（點到點）間的距離數據見表3。

根據初始運輸路線得出初始運輸路徑共4條：Q—M—C—F—G—D路徑長27.2 km，R—A—B—L—D—L—H—L—B—A—K路徑長共68.5 km，P—N，P—E兩條路徑長共24.2 km，優(yōu)化前的路徑總長為119.9 km。根據路線可以看出優(yōu)化前的路徑是存在迂回運輸和對流運輸的，為不合理的運輸方式，因此要在原有運輸線路圖上做出調整，利用圖上作業(yè)法消除對流和迂回從而實現優(yōu)化。

其在貨物配送過程中主要運輸車輛可分為自營車輛和外包車輛，常用運輸車輛基本為公司自營車輛，車型分為3種：4.2 m車型載重量為1.5 t，6.5 m車型載重量為8 t，還有一種9.6 m車型載重量為12 t。在車輛運輸貨物時，裝載率是必須要考慮的因素之一，合適的裝載率不僅可以節(jié)約成本，也可以避免造成車輛資源的浪費。車輛裝載率的計算公式如下，各個運輸線路的裝載率數據見表4。

車輛的裝載率=。（1）

平均裝載率=。（2）

由表4可以算出優(yōu)化前的平均裝載率約為68.2%。

經實際調查可知，目前A公司使用的自營廂式貨車均使用0號柴油，現在省內柴油價格大概為7.09元/ L，而不同的車型每公里的油耗也是不同的，其中4.2 m車型，即1.5 t車的油耗大概為每公里0.12 L，每公里所使用的油費約為0.85元;6.5 m的車型，即8 t車的油耗大概為每公里0.26 L，每公里所使用的油費約為1.84元;而9.6 m的車型，即12 t車的油耗大概為每公里0.32 L，每公里所使用的油費約為2.27元，因此能夠合理安排所使用的調運車輛，將直接減少油耗費用，并影響調度成本。在路徑優(yōu)化的基礎上，提高車輛的裝載率，減少車輛的油耗費用將成為本次車輛調度優(yōu)化的主要目標。經計算，優(yōu)化前每天的車輛油耗費用共約為13.3×1.84+10.9×1.84+27.2×2.27+68.5×1.84×2=358.352元。

根據上述線路數據，得到初始運輸交通圖①，如圖2所示。

根據以上交通圖，首先采用“丟邊破圈”的方法，將有圈的交通圖變?yōu)闊o圈的交通圖，去掉的邊一般是距離較長的邊，當計算出的外圈長小于1/2整圈長，且內圈長小于1/2整圈長時則該調運方案為最優(yōu)調運方案。因此以R點開始調，運時，假定甩掉R—E段，然后根據“就近調運”，“靠右”原則，進行反復運算，最終得出最優(yōu)調運方案如圖3所示。

在圖3所示交通圖中，可以計算出，以下內容。

右邊圈：

整圈長=11+5.1+4.9+1.1+3.0+3.1+4.1+5.6+9.5+10.9+13.3+17.4=89 km。

內圈長=10.9+5.6+4.1+3.1+3.0=26.7 kmlt;89 km/2。

外圈長=13.3+4.9+5.1+11=34.3 kmlt;89 km/2。

左邊圈：

整圈長=2.3+3.9+1.7+9.3+4.4+4.1+3.1+3.0+1.1=32.9 km。

內圈長=9.3+4.4+1.7=15.4 kmlt;32.9 km/2。

外圈長=2.3+3.9+4.1+3.1+3.0=16.4 kmlt;32.9 km/2。

經計算，此時右邊整圈長為89 km，內圈長26.7 km，外圈長34.3 km，滿足最優(yōu)調運方案;左邊整圈長32.9 km，內圈長15.4 km，外圈長16.4 km，滿足條件，因此此方案為最優(yōu)調運方案。

通過圖上作業(yè)法在最初始的線路上求得最優(yōu)調運路徑為6條路徑，分別為：路線1，P—N;路線2，P—E;路線3，R—A—B—L—H;路線4，L—D;路線5，A—K—J—I;路線6，Q—M—C—F—G—D，路線詳細信息由見表5。

表5" 圖上作業(yè)法優(yōu)化后的路徑

優(yōu)化后的總路程長為96.6 km，相比優(yōu)化前共減少23.3km。

已知公司給定的車型有3種：1.5、8、12 t，根據貨物的載運量，可以制定出以下幾種較為合理的調運車型，且根據調運選用的車型計算出此種方案每日花費的費用，并判斷裝載率是否合理。

裝載率大于80%即為合理運輸，因此根據表6得出調運車型選用方案如下：路線P—N選用方案②;路線P-E選用方案②;路線R—A—B—L—H選用方案②;路線L—D只有方案①一種調運方案;路線A—K—J—I選用方案②;路線Q—M—C—F—G—D選用方案①。按照優(yōu)化后的車型選用方案得知車輛總油耗費用每天約為215.731元，優(yōu)化后的平均裝載率約為85.7%。

根據以上計算可得出優(yōu)化前后調運距離共減少23.3 km，與優(yōu)化前的調運方案相比每日共節(jié)省燃油費用165.069元，車輛平均裝載率提高17.5%。對A公司進行實例分析并得出相應結論，即采用圖上作業(yè)法優(yōu)化車輛調運路徑，并在此基礎上優(yōu)化車輛的油耗成本，可以在不影響工作效率、降低運輸成本、提高車輛裝載率的情況下，提高企業(yè)的效益，為企業(yè)節(jié)約了大量的資金。證明A公司針對車輛調度優(yōu)化問題構建的模型是完全正確的，通過合理的計算確定最優(yōu)調運方案，可以大大降低A公司的貨物運輸成本。

4" 優(yōu)化前后方案對比

經過了解調研得知，企業(yè)原始配送路線存在迂回運輸，車輛的調配使用不夠靈活，裝載率低下，且優(yōu)化前行駛的總里程為119.9 km，從表7中的數據可以看出優(yōu)化前后結果的對比。

4.1" 運輸距離

不管采用哪一種優(yōu)化方法，其首要目標都是先減少運輸方案的距離，與原運輸方案相比，圖上作業(yè)法解得的方案減少了原運輸方案的運程，優(yōu)化前119.9 km，優(yōu)化后96.6 km，減少了23.3 km的距離。

4.2" 運輸車輛裝載率

從該公司初始的運輸方案可以看出，雖然車輛的使用數量較少，但是裝載率卻很低，未能實現使每一輛車合理化使用，這無疑也是對車輛資源的一種浪費。因此在進行車輛方案的選擇中，對裝載率的約束就變得十分重要。在經過對方案的優(yōu)化選擇后，可以看到裝載率得到有效提高，車輛的裝載率優(yōu)化前后對比如圖4所示。

5" 優(yōu)化方案總結

綜合本章對運輸線路、車輛裝載率、運輸成本3方面的優(yōu)化分析可知，優(yōu)化后的車輛調度方案對A公司運輸方面有了質的提升。此次只是選取市內部分網點進行優(yōu)化，如果將城市中所有網點采取調度優(yōu)化，那將對A公司的物流運輸系統中的以下方面有很大的改善。

5.1" 減少車輛損耗，降低車輛維修成本

當對車輛調度進行優(yōu)化時，車輛的利用率達到最高，基本上在任何一種運輸上選擇的全部都是最佳路線。如果是按照最佳路徑進行運輸，就可以大大減少運輸車輛的損耗，并且對于那些使用壽命相對較長的車輛來說，可以最大程度給他們帶來最高的效能[4]，所以說能夠節(jié)約運輸車輛帶來一系列的維修成本，行駛的公里數越少，這也就意味著整個車輛的磨損也就越小，從而降低了車輛的維修成本。

5.2" 節(jié)約了運輸時間

通過相關的路徑、調度優(yōu)化可以帶來時間上的節(jié)約，當中轉場地的車輛得到充分利用，各種車輛根據最優(yōu)化的路線進行了分工和協作，這樣就可以在最短的時間里，將所有的貨物都進行有效的交易，從而在最短的時間里，快速地提高所有貨物的交付效率，同時還可以節(jié)省雙方的時間，在無形之中，將整個物流公司的滿意度都提高起來，只有讓顧客感到滿意，才可以更好地為顧客提供更好的服務，才可以在激烈的市場競爭中保持自己的位置。

6" 結束語

文章內容針對貨物運輸過程中的車輛調度的具體執(zhí)行過程中的配送點、調運次序的安排問題，以減少貨運距離、提高車輛裝載率、減少運輸成本為目標，提出一套科學高效的車輛調度優(yōu)化方案。該方案包含貨物運輸里程的縮減，車輛裝載率的提升，車輛運輸中產生的燃油成本的降低。在此基礎上，以A物流公司為案例，從運輸成本、路線、裝載率3個角度，對其優(yōu)化算法進行實證研究。試驗結果顯示：A公司在進行了優(yōu)化后，物流運輸的合理化程度大大提升;這一顯著成果為A公司的長期發(fā)展提供了堅實的保障。可以采用縮短運輸距離，提高裝載率的方式來減少車輛運輸成本，從而提高公司的利潤，提高客戶的滿意程度，從而促進公司良性有序地發(fā)展。

盡管本文在車輛調度方面獲得了相關的可行解，但車輛的調度是極其復雜和多變的，需要經過一系列復雜而精密的步驟來完成，可能會根據天氣、貨量的變化而產生波動。對于調度模型的優(yōu)化分析，需要根據公司的發(fā)展狀況進行相應的調整和改進，也需進一步深入研究，以確保其始終保持穩(wěn)定和適應性。希望通過本文可以使A公司車輛調度得到優(yōu)化，從而降低企業(yè)運輸成本，提高客戶滿意度，實現客戶和企業(yè)之間的互惠共贏。

參考文獻：

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基金項目：2023年沈陽城市建設學院機械工程學院交通運輸專業(yè)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)項目（10520230201）

第一作者簡介：韓松岐（2001-），女。研究方向為物流運輸車輛調度。