考虑顾客收货时间的两层车辆路径优化问题

作者:吴向向;李辉; 刊名:甘肃科学学报 上传者:钟芋伶

【摘要】考虑了包含顾客收货时间的两层车辆路径问题,构建了相应的混合整数规划模型,并考虑了最小化总成本和总运输距离等不同的目标函数.通过对两层车辆路径优化模型实验数据的分析,揭示了其优于单层车辆路径模型的特点,并分别分析了顾客需求、顾客收货时间等因素变化对规划决策的影响,为实际车辆路径优化问题提供了管理启示.

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随着城市物流业的飞速发展,关于货物运输的车辆路径优化问题受到越来越多研究者的关注。两层车辆路径优化模型的设置包括以下几个问题:对于从仓库出发的任一车辆而言,它最终都要返回到仓库;第二层路径包括中转站和顾客之间,以及顾客和顾客之间的路径集合;从特定中转站出发的车辆最终需要返回到相同的中转站;在满足顾客需求的前提下,寻求总的运输成本或其他目标的最小化[1]。但是在该类模型中,车辆无法将货物从仓库直接运送至终端顾客[2]。传统的考虑时间窗口的车辆路径优化问题的文献一般都假设单层配送。Ko9等[3]研究了考虑运输车队和顾客时间窗口的车辆路径规划问题,将被使用车辆的固定成本、车辆运输成本、仓库运营成本等综合因素作为目标函数并运用贪婪改进搜索算法来求解问题。Spliet等[4]介绍了在顾客存在多个候选服务时间窗口情况下的两层随机车辆路径优化问题,将总运输成本最小作为目标函数,并应用分支定界算法求解该模型。Bard等[5]运用分支定界算法求解考虑时间窗口的车辆路径优化问题,将所派遣的运输车辆最小化作为目标函数,并运用贪婪搜索及适应性搜索算法来求得目标函数的可行解和上界。Yu等[6]研究了香港快递行业的车辆路径优化问题,模型以最小化运输成本和延迟成本为目标函数并应用禁忌搜索算法去求解模型。近年来,关于两层车辆路径优化问题的研究也取得了一定的成果。Perboli等[2]详细介绍了两层车辆路径优化模型的定义及各种拓展和变形问题,并具体举例说明了两层车辆路径优化模型的基本特点及性质。Pureza等[7]考虑了两阶段车辆路径优化问题以降低所有顾客的最长延迟服务时间为目标函数的问题。Soysal等[8]将环境相关的因素纳入到模型中,考虑了基于不同时间段道路拥堵状况变化的情况下如何最小化总运输成本和碳排放量的两层车辆路径优化问题。然而在上述两层车辆路径优化问题的研究中,大部分只考虑了第二层的货物运输时间,而将第一层的货物运输时间忽略不计。当顾客下单之后,物流从仓库发货就已经开始计算运货时间,因此将第一层货物运输时间及第二层货物运输时间等全部计算在内才能更能够反映实际情况。其中,CetinKaya等[9]指出对于某些特定的军事或民用路径,由于道路拥堵或安全问题,特定车辆的通行只能在特定时间窗口进行,在考虑第一、二层中路径上的各个运输路径时间窗口及在各个路径上的运输时间窗口、成本等基础上建立了混合整数模型。在实际的货物运输中,对于大部分顾客而言,他们期望货物能够在自己下单之后尽早送达,而非在所允许的时间窗口之内到达,因此以上考虑时间窗口的研究有一定的局限性。Wang等[10]提出将顾客收货时间纳入到两层车辆路径优化模型中,并将顾客需求供应从单个仓库扩展到多个仓库,从而进一步增加了问题难度,但与实际情况更为接近。所谓顾客收货时间,是指对每位顾客设定一个能够接受的货物满足截止时间,在此之前货物到达都满足要求,在此之后送达则会产生一个与延误时间、顾客货物需求量都相关的惩罚成本。通过对已有研究成果的梳理及分析,目前将顾客收货时间及两层货物运输时间综合考虑的两层车辆路径优化问题的研究文献很少。在以往考虑时间窗口的文献的基础上,将顾客所能接受的收货时间以及第一、二层货物运输时间、中转站的装卸时间、顾客处的货物处理时间等综合考虑,建立更加符合实际情况的两层车辆路径优化模型考虑顾客收货时间的两层车辆路径优化模型。在建立混合整数模型之后,通过随机生成的数据实例,利用GurobiOptimizer6.5.0求解模型。通过对顾客需求、顾客收货时间等因素的试验分析,总结出它们各自对最终规划决策的影响。

参考文献

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