基于自適應遺傳算法的農村快遞配送中心選址研究

2024-12-31 00:00:00潘潔麻存瑞牛義鋒黃海豐

物流科技 2024年23期

摘 "要：考慮到農村快遞配送時效性差，快遞員工作時間長等原因，構建了農村快遞配送中心選址模型。為了提升算法求解效率，更好地適應農村快遞需求隨機性高的特征，設計了一種自適應遺傳算法。通過對重慶市某郊縣道路網絡求解，結果表明，文章模型能夠兼顧運營成本和快遞員工作時間；相比傳統遺傳算法，自適應遺傳算法求解農村快遞配送中心選址的效率更高。

關鍵詞：農村快遞；配送中心選址；自適應遺傳算法

"中圖分類號：F252.14 " "文獻標志碼：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.23.005

Abstract： Considering the poor timeliness of rural express delivery and the long working hours of couriers， a location model for rural express delivery centers is constructed. In order to improve the efficiency of algorithm solving and better adapt to the high randomness of rural express delivery demand， an adaptive genetic algorithm is designed. By solving the road network of a suburban county in Chongqing， the results show that the model in this paper can balance operating costs and courier working hours; compared to traditional genetic algorithms， adaptive genetic algorithms have higher efficiency in solving the location and delivery of rural express delivery centers.

Key words： rural express; distribution center location; adaptive genetic algorithm

0 "引 "言

"近年來農村快遞市場需求日益旺盛，每天有1億多件快遞包裹在農村地區流動。隨著鄉村振興戰略的深入實施和電子商務的飛速發展，健全農村物流寄遞體系越來越重要。國務院辦公廳印發的《關于加快農村寄遞物流體系建設的意見》中提出健全縣、鄉、村寄遞服務體系，補齊農村寄遞物流基礎設施短板。農村快遞配送中心作為農村寄遞服務體系中的重要環節，在農村快遞流通中發揮著關鍵作用，研究其選址具有重要現實意義。

"農村快遞存在需求點分散，且需求量小的特點，使得不同配送點之間的配送距離遠，配送時間也較長。農村快遞若直接從縣級快遞配送中心出發可能會存在配送車輛服務完所有需求點后在規定時間內不能返回配送中心，導致司機工作時間不合理。為了保證農村快遞的時效性，通常每一個司機所服務的鄉村配送點少，車輛滿載率低，從而使得農村快遞配送成本高，嚴重阻礙了農村快遞企業高質量發展。合理選擇農村快遞配送中心，能大幅縮短配送距離、減少快遞配送時間，有效解決司機工作時間不合理與配送時效性差等問題。

1 "文獻綜述

隨著鄉村振興戰略的開展及農村快遞市場的日益增長，農村快遞配送問題也逐漸得到重視，近年來，一些學者針對農村快遞配送中心選址問題進行了深入研究。針對農村快遞配送成本高、時效性差等問題，葛江南等[1]采用集合覆蓋模型法對農村快遞配送中心選址問題進行了研究。李涵穎等[2]分析了當前農村快遞發展現狀及存在的問題，并采用P-中值模型進行農村快遞網點的選址布局研究。胡立和等[3]綜合考慮自然環境、基礎設施等影響因素，構建了農村配送中心選址評價指標體系，并采用層次分析法研究了農村配送中心選址問題。鑒于農產品最初一公里存儲難、損耗高的問題，謝龍等[4]提出了本地冷藏與產地直發運營聯合模式下的農村冷鏈物流中心選址模型。萬君等[5]運用層次分析法構建了農村配送網點評價指標體系并確定了各指標權重，通過優劣解距離法得出了各備選地與期望解的相對接近度，并依據相對接近度的大小選出了最優選址方案。李靜等[6]通過設計節點集種群初始化方法，利用改進后的蝗蟲優化算法求解農村快遞配送中心選址模型。董娜等[7]結合農村地區快遞分布及軸輻式物流特點，構建了包含縣—鄉—村三級的軸輻式農村快遞多層級配送中心選址模型，并使用改進麻雀算法求解。考慮到農產品運輸過程中具有易腐性，張永闖等[8]以桂林市靈川縣內行政村為研究對象，建立農村快遞配送中心選址模型，并借助LINGO求解，得到了農村快遞配送中心選址及配送路線。張曉楠等[9]建立了“倉儲地-農村配送中心-需求點”的三級網絡布局優化模型，并采用遺傳算法求解。代穎等[10]研究了自提服務半徑決策的農村快遞配送中心選址—路徑優化問題，建立了以總成本最小化為目標的農村快遞配送中心選址—路徑優化模型，并設計了一種變鄰域搜索算法求解。

綜上所述，既有研究大多都是通過構建數學模型和設計智能優化算法來對農村快遞配送中心選址問題展開研究，所構建的模型中，考慮司機的工作時長的較少。因此，本文考慮司機工作時長等約束構建農村快遞配送中心選址模型，并設計一種自適應遺傳算法對農村快遞配送中心選址問題進行求解。

3 "算法設計

采用遺傳算法進行求解。考慮到農村快遞需求隨機性較大，傳統遺傳算法固定的交叉概率和變異概率，可能會影響種群多樣性，導致算法求解效率低。因此，本文引入帶自適應性的交叉和變異算子來替代固定概率的遺傳算子來提高算法的求解效率。自適應遺傳算法設計如下：

3.1 "染色體編碼。采用自然數編碼方式，對配送中心備選點與需求點編號進行組合排列。若有m個農村快遞配送中心備選點，n個需求點，則生成長度為m+n的自然數串。現假設m=3，1、2、3表示快遞配送中心備選點，n=4，4、5、6、7表示需求點，此時染色體長度為7。例如染色體編碼2，4，1，6，3，5，7，表示2號配送中心服務需求點4，1號配送中心服務需求點6，3號配送中心服務需求點5和7；染色體編碼1，2，4，6，3，5，7，則表示不選擇1號配送中心，選擇2號配送中心服務需求點4和6，3號配送中心服務需求點5和7。根據以上設計的編碼方法，隨機產生N個長度為m+n且不重復的初始染色體，作為初始種群進行迭代。

4 "算例分析

4.1 "數據設置。本文以重慶市某郊縣為例，將其轄區內各鎮看作備選點，并從這些備選點中選擇合理的快遞配送中心選址地。各鎮對應備選點編號如表2所示。

根據快遞配送網絡，調運百度地圖測距工具計算得到各快遞配送中心備選點至各備選點間的最短運輸距離。各配送中心備選點建設費用和容量，以及各備選點快遞日需求量，如表3和表4所示：

其他參數設置如表5所示。

4.2 "結果分析。采用MATLAB編程求解，得到最終選址方案，如圖3所示（x、y軸分別表示經緯度）。

如表6所示，最終選址方案以4（GPZ）、7（CTZ）、18（XLZ）號備選點作為農村快遞配送中心選址點，總成本為305.612萬元。4號配送中心位于郊縣城區，雖然土地費用較高，但接近眾多需求客戶，且靠近國道348，交通便利和客戶距離近，可減少配送成本，縮短配送時間，從而提升客戶滿意度。7號配送中心距離城區較近，臨近主干道國道242、國道42，兩條主干道可讓它在較短時間內響應需求，縮短配送時間。18號配送中心可以較好滿足邊緣4鎮的快遞需求。

為體現自適應遺傳算法的求解效率，本文也使用傳統遺傳算法對算例進行求解，并將兩種算法的收斂性進行對比。如圖4所示，雖然兩種算法都能得到理論最優解，但傳統遺傳算法在第75代左右才得到最優解，而本文所設計的自適應遺傳算法在30代左右就得到了最優解，求解效率顯著提升。

5 "結束語

"農村快遞配送中心是完善農村寄遞體系和推動農村地區流通的重要基礎設施，合理選擇農村快遞配送中心是實現“村村通快遞”的重要前提，能更好地滿足農民生產生活需要。本文以成本最小為優化目標，考慮司機工作時長等約束構建了農村快遞配送中心選址模型。為了提升算法求解效率，更好地適應農村快遞需求隨機性高的特征，設計了一種自適應遺傳算法。通過對重慶市某郊縣道路網絡求解，結果表明，相較于傳統遺傳算法，本文所設計的自適應遺傳算法對求解農村快遞配送中心選址具有更高的求解效率。

參考文獻：

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[2] 李涵穎，秦瓏. 基于P-中值模型的青島市南村鎮農村快遞末端配送網點布局優化研究[J]. 物流工程與管理，2021，43（10）：49

-53，62.

[3] 胡立和，王素杰，賓厚，等. 基于AHP的縣、鄉、村三級農村配送中心選址研究——以臨沂市為例[J]. 技術與市場，2022，29（11）：175-177.

[4] 謝龍，張曉東. 農村地區冷鏈物流中心選址規劃[J]. 山東科學，2022，35（5）：89-96.

[5] 萬君，張澤熙. 基于AHP-TOPSIS的農村電商末端網點選址問題研究——以建昌縣為例[J]. 物流科技，2022，45（12）：18-23.

[6] 李靜，陶娟. 求解農業物流配送中心選址的自學習蝗蟲算法[J]. 計算機工程與設計，2023，44（6）：1749-1757.

[7] 董娜，趙良，沈嚴航. 基于軸輻式結構的農村物流多層級配送節點選址研究[J]. 公路交通科技，2023，40（6）：218-224.

[8] 張永闖，姚洪發. 基于混合整數規劃模型的農村物流配送站選址研究——以靈川縣為例[J]. 桂林航天工業學院學報，2022，27（1）：50-56.

[9] 張曉楠，陳興慧，趙一霖，等. 電商扶貧視角下農村三級物流網絡布局優化[J]. 機械設計與制造，2023，61：1-5.

[10] 代穎，羅荊璇，楊斐，等. 帶服務半徑決策的農村快遞系統選址——路徑優化[J]. 系統工程，2023，41：1-10.