基于優先級的物流園區共同配送車輛調度優化研究

摘 要：隨著物流行業的快速發展，共同配送模式逐漸成為行業關注的焦點。物流園區作為物流活動的核心集聚地，不僅承擔著物流配送的重要任務，還面臨提高配送效率和降低運營成本的巨大挑戰。在這樣一個多方利益協調和資源共享的復雜環境中，物流園區內部的車輛調度優化問題顯得尤為重要，是提升物流園區整體運營效率的關鍵所在。文章針對基于優先級的物流園區車輛調度優化問題展開深入研究，并提出有效的優化方案，以期為我國物流園區的車輛調度提供參考，助力物流園區在數字經濟背景下實現高效運營。

關鍵詞：物流園區；共同配送；車輛調度；優先級；調度優化

中圖分類號：F259.27 文獻標志碼：A DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.20.023

Abstract： With the rapid development of logistics industry， joint distribution mode has gradually become the focus of the industry. As the core gathering place of logistics activities， logistics parks not only undertake the important task of logistics distribution， but also faces great challenges of improving distribution efficiency and reducing operating costs. In such a complex environment of multi-party interest coordination and resource sharing， the optimization of vehicle scheduling within logistics parks is particularly important， which is the key to improve the overall operational efficiency of logistics parks. This paper aims to carry out in-depth research on the optimization of vehicle scheduling with logistics parks based on priority， and put forward an effective optimization plan， in order to provide beneficial suggestions for v2e556a24fd67999baa594648d60daf68ehicle scheduling in logistics parks in China， and help logistics parks achieve the efficient operation under the background of digital economy.

Key words： logistics park; joint distribution; vehicle scheduling; priority; scheduling optimization

0 引 言

隨著全球經濟的快速發展和物流行業的不斷演進，物流園區作為現代供應鏈中的關鍵節點，承擔著集貨、分撥、存儲和配送等多重功能。物流園區的共同配送模式被視為提升物流效率、降低運營成本的有效途徑，能夠減少車輛的重復行駛、優化貨物流通路徑，緩解城市交通壓力和減少環境污染。隨著物流行業規模的擴大，物流園區面臨日益增長的貨物流通需求和日趨激烈的市場競爭，如何在保證服務質量的前提下，提高配送效率和降低成本，成為物流園區管理者和參與者共同關注的問題。在此背景下，基于優先級的車輛調度優化策略考慮貨物配送的緊急性和重要性，通過合理分配資源、優化配送順序和路徑，可以實現更高效的物流服務。因此，本文基于優先級的思想，對物流園區共同配送車輛調度問題進行優化研究，以期為物流園區的高效經濟運營提供理論支持。

何文忠等（2023）指出，根據園區的自身定位和細分市場，發展適合園區的路子是走向成功的關鍵[1]；何馨韻（2023）提出了多層級共同配送網絡規劃，并研究DEA評價方法應用于評價快遞網點的效率值[2]；馬昊明（2023）引入“快遞+即時物流”的共同配送模式，嘗試解決資源共享和行業整合的問題，并提出了“快遞+即時物流”共同配送模式的末端共同配送網點選址和配送路徑規劃方案[3]；黃韻怡（2022）立足于Y企業的現實條件，提出了共享配送模式與著眼于長期發展的車輛優化配置模式[4]；付朝暉等（2021）考慮客戶服務關系變化與客戶需求的異質性情況，設計了一種共享客戶需求、配送車輛與物流中心的共享物流模式[5]。何金海（2015）在構建物流園區共同配送中心車輛調度優化模型中，考慮時間懲罰成本和超里程懲罰成本，同時還考物流園區共同配送中心的配送任務優先級別，確定了不同配送任務的輕重緩急[6]。

1 物流園區共同配送

1.1 物流園區共同配送的定義

物流園區共同配送指在特定的物流園區內，不同的物流企業通過共享資源和協調操作，以達到提高配送效率、降低物流成本目的的配送方式。物流園區共同配送的核心是資源共享和協同作業，以優化配送路線、減少空駛率，同時通過規模經濟有效降低了整體物流成本。各參與主體通過信息共享、資源共享和協同作業，實現貨物配送過程中信息流、物流和資金流的高效管理。另外，物流園區共同配送涉及復雜的管理和協調問題。參與主體之間需要建立有效的溝通機制和合作關系，以確保配送活動順利進行。在實際操作中，各參與主體可以使用物流管理軟件進行訂單處理、車輛調度、庫存管理等，以支撐復雜的協同作業。另外，共同配送通過減少車輛行駛次數和里程，可有效降低碳排放和能源消耗，有利于環境保護。

1.2 物流園區共同配送的意義

在高度競爭的市場環境中，一方面，共同配送模式不僅可以整合車輛、人員和倉儲空間等物流資源，實現規模經濟，降低物流成本，也可以通過減少車輛行駛次數和行駛距離，減少碳排放和能耗，實現綠色物流和可持續發展的目標；另一方面，共同配送模式通過統一調度和管理，可以更好地適應市場需求變化，提供更加靈活和高效的物流服務，增強物流園區的市場競爭力，為園區內企業提供更加優質的物流服務，進而促進整個區域經濟的發展。隨著數字技術和智能技術的發展，物流園區可以通過先進的信息技術和自動化設備，挖掘物流園區共同配送的潛力，實現更高水平的精準調度和實時監控，提高整體物流的響應速度和服務質量。

2 車輛調度優化的理論基礎

2.1 車輛調度優化的基本原理

通過科學合理的規劃和調度，車輛調度優化可以實現車輛資源的最大化利用，降低運輸成本，提高運輸效率。在實際應用中，車輛調度優化涉及路線規劃、裝載優化、行程時間管理和對應急情況的快速響應，要求考慮貨物的裝卸效率、配送時間窗口和交通狀況等多種因素，以找到成本最低、效率最高的配送方案，從而對車輛運行路徑進行精確規劃。車輛調度中面臨實際操作的不確定性和動態變化。因此，有效的車輛調度策略需要具備一定的靈活性和適應性，以將物聯網、大數據分析等技術應用在車輛調度優化策略中，使車輛調度可以基于實時數據進行，從而快速響應變化，及時調整調度計劃。

2.2 優先級在車輛調度中的應用

在車輛調度中，基于客戶要求的交貨時間、貨物的性質（如易腐爛或易損壞的物品）、訂單的價值和客戶的重要性等因素，進行綜合考慮，可識別和區分各個配送任務的緊急程度和重要性，為不同的配送任務或訂單分配不同的優先級，確保關鍵任務可以得到優先處理，從而提高整個物流系統的效率和響應速度。優先級調度策略需要對物流系統中的信息流進行精確控制和處理，并依賴先進的物流管理軟件和實時數據跟蹤系統等高效的信息技術系統支持，以確保相關數據的實時更新和準確性，從而提高優先級調度的可行性，確保物流操作更加透明化和系統化。隨著物流行業競爭的加劇和客戶需求的多樣化，采用基于優先級的車輛調度策略將成為物流企業提高服務水平、增強市場競爭力的重要手段。

3 物流園區共同配送車輛調度優化模型構建

3.1 模型的目標和假設

構建物流園區共同配送車輛調度優化模型的目標是最小化成本和最大化服務水平。模型需要優化車輛的配送路線和時間表，以減少行駛距離和時間、降低燃油消耗和人工成本，同時確保及時準確地完成配送任務。因此，提出以下假設：第一，所有車輛的類型和容量是統一的；第二，車輛可以在任何時間開始配送任務；第三，所有配送點都可以在指定時間內到達；第四，車輛配送過程中不會遇到交通延誤或其他意外情況。

3.2 模型的參數和變量定義

3.2.1 決策變量

Xijk：一個二進制變量，如果車輛k從配送點i直接前往配送點j，則為 1，否則為 0。

Tk：車輛k的總行駛時間。

Dk：車輛k的總行駛距離。

3.2.2 參數

N：配送點的總數。

M：可用車輛的總數。

Qk：車輛k的最大載重量。

dij：配送點i和j之間的距離。

qi：配送點i的貨物需求量。

Ck：車輛k的單位行駛成本。

Si和Ei：配送點i的服務時間窗口開始和結束時間。

3.2.3 輔助變量

Lijk：車輛k在配送點i的貨物裝載量。

3.3 數學模型的構建

車輛調度優化模型的目標是最小化總配送成本，目標函數如下。

式中，α是時間成本的系數。

約束條件如下。

第一，每個配送點僅被一輛車訪問一次。

第二，車輛容量限制。

第三，時間窗口約束。

式中，tij是從點i到點j的行駛時間。

第四，確保車輛從園區出發并返回園區。

式中，0表示物流園區。

第五，防止路徑中的子循環出現，確保車輛路徑的連續性：

4 基于優先級的車輛調度策略

4.1 優先級確定的方法

確定優先級，要先確定客戶需求的緊急程度，以綜合考慮客戶下單時間、預期交付時間和訂單的重要性，如果客戶需要在特定時間內收到貨物，那么這些訂單的優先級應當更高。為了提高配送效率，鄰近或同一方向的訂單可以被分配相同或相近的優先級，以便在一次行程中同時配送，減少重復行駛的距離，提高配送過程的整體效率。如果一輛車的容量已接近滿載，那么后續的訂單優先級需要相應降低。為確定訂單的優先級，可以采用動態調整機制，在實際操作中利用計算機算法和人工智能技術根據實時情況調整訂單的優先級，從而確保調度決策的及時性和準確性。優先級的確定有助于提升配送服務的質量和客戶滿意度，有效降低物流成本，提高整體配送效率。

4.2 優先級調度策略的設計

優先級調度策略的設計需要綜合考慮配送任務的多環節多方面，以確保物流園區共同配送的高效性和經濟性。第一，配送松弛時間越短的訂單，優先級應相應更高，物流企業需要確保在規定時間內完成配送。在調度策略中應優先考慮那些具有緊迫交貨要求的訂單，以減少延遲交付的可能性，提升企業服務質量，提高客戶滿意度和物流企業的信譽。第二，對于那些常規配送量較大的客戶，要適當提高其訂單的優先級，增強與重要客戶的合作關系，提升整體配送效率，從而在保證服務質量的同時，優化車輛的裝載率和運輸效率。第三，對于容易引發高額違約罰款或損失的訂單，包括對時間敏感或具有特殊需求的貨物，應該賦予更高的優先級。優先處理這些訂單，可以有效減少潛在的經濟損失，同時提升客戶信任。第四，在理想情況下，高收益的訂單應優先配送，但同時需要平衡客戶公平性、維護長期合作關系，以最大化物流企業的收入。第五，長期合作的穩定客戶或具有戰略意義的客戶訂單，可以考慮給予更高的優先級，以鞏固與核心客戶的合作關系，在市場上樹立良好的品牌形象。

4.3 調度策略的實施

物流園區的管理者、各物流公司、物流司機和相關人員等所有參與方需要充分理解并接受基于優先級的車輛調度策略。一方面，物流園區相關部門可以通過培訓、研討會和定期的溝通會議，明確調度策略的目標、操作流程，以及各方的責任和期望，并建立一個有效的溝通和反饋機制，確保在操作過程中遇到的問題能得到及時解決。另一方面，物流園區需要建立一個集成的訂單管理系統、實時的車輛跟蹤系統，以及高效的數據處理和分析工具。訂單管理系統應能夠自動計算并更新訂單的優先級，同時提供給調度員實時的訂單狀態和位置信息。實時的車輛跟蹤系統可以幫助調度員監控車輛的實際行駛情況，以便在必要時進行調整。數據處理和分析工具則可以用以分析歷史數據，識別優化調度策略的潛在機會。在集成的信息系統中，需要設置相應的應急響應機制，在發生交通堵塞、車輛故障等突發事件時，可以重新分配訂單、更改配送路線和臨時調整車輛的優先級，最大限度地提高物流園區共同配送的效率和效益，提升客戶服務水平和企業競爭力。

5 案例分析與模型驗證

5.1 案例選取

本文選取A物流園區作為案例分析對象。A物流園區集合了多家物流企業，涵蓋從倉儲、配送到運輸等多個物流服務領域。其復雜的物流活動和多元化的服務需求為驗證基于優先級的車輛調度優化模型提供了理想的測試環境。A物流園區的企業數量眾多，每日處理的訂單量巨大，訂單類型多樣，使得優化調度策略的需求尤為迫切。A物流園區的地理位置較好，連接著多條主要交通干線，可以顯著影響物流效率。通過與園區管理層、各物流企業和物流司機等多方進行交流和訪談，收集了關于物流操作、訂單處理、車輛調度等的實際數據和信息。通過對這些信息進行深入分析，能夠更準確地理解物流園區共同配送的實際需求和存在的問題，從而為模型的構建和驗證提供堅實的基礎。

5.2 模型應用與結果分j1IYtFi5TSb10Q4NxJajgQ==析

5.2.1 基礎數據

首先，收集A物流園區的10個任務配送數據，如表1所示。其中，每個任務的優先級數字越小表示優先級越高。

其次，收集10個任務點之間的距離信息，如表2所示。

5.2.2 虛擬距離計算

虛擬距離數據反映了考慮優先級后的任務間距離。虛擬距離數據如表3所示。該表格使用了簡化的公式：虛擬距離 = 實際距離/優先級。

5.2.3 模型求解

在模型求解過程中，首先將配送任務的具體數據、虛擬距離和其他相關參數輸入LINGO程序中，包括固定成本、單位成本、車輛限重、運行速度、時間懲罰成本系數和超里程懲罰成本系數。選擇固定成本為150元，單位成本為5元，變動成本為

1 066元，每輛車限重為3 t，車輛運行速度為40 km/h，時間成本系數為300，通過運行結果可以得到物流園區共同配送車輛調度優化模型的最優成本為1 120元。其中，固定成本為400元，變動成本為720元，時間懲罰成本為0元，超里程懲罰成本為0元，表示所有的物流企業都可以在規定的時間內滿足配送客戶需求的前提下完成配送任務。具體運行結果如表4所示，需要三輛車共同完成配送任務。通過這種方法，可以確保物流園區內的共同配送活動在保持高效率的同時，達到成本效益最大化的目標。

6 結 論

本文綜合考慮了配送任務的優先級、車輛載重限制、配送時間窗口等多重關鍵因素，構建了基于優先級的物流園區共同配送車輛調度優化模型，確保了方案的可行性和實用性。實例研究表明，優化后的調度策略能夠有效減少車輛行駛距離，降低總成本，成功提升物流園區車輛調度的效率和成本效益。案例分析也驗證了此模型在實際操作中的應用價值，通過優化模型，物流園區能夠更好地應對復雜的配送任務。本文旨在為物流園區提供一種有效的車輛調度優化工具，為物流行業的高效運作提供理論和實踐指導。

參考文獻：

[1] 何文忠，朱睿穎，許虎．精準定位助推園區高效發展[N]．現代物流報，2023-11-29（3）.

[2] 何馨韻．多層級共同配送網絡規劃研究[D]．北京：北京印刷學院，2023.

[3] 馬昊明．共享經濟背景下的城市共同配送體系構建[D]．濟南：山東交通學院，2023.

[4] 黃韻怡．共享模式下Y企業多中心車輛調度優化研究[D]．廣州：華南理工大學，2022.

[5] 付朝暉，劉長石．多物流中心共同配送的車輛路徑問題研究[J]．計算機工程與應用，2021，57（16）：291-298.

[6] 何金海．基于優先級的物流園區共同配送車輛調度優化研究[J]．西華大學學報（自然科學版），2015，34（4）：71-75.