考虑节点等待的时变第四方物流路径问题

作者:崔妍;黄敏;张欣;李波; 刊名:系统工程 上传者:张金星

【摘要】第四方物流(4PL)是现代物流的重要研究方向。但大多研究忽略了不同时段上车辆流量不同而导致的行驶速度时变性。考虑到时变网络中在节点等待可能避免运输高峰的实际问题,基于中转节点允许等待的假设,本文提出了时变网络下考虑节点等待的4PL路径问题。根据网络中可能存在多个第三方物流(3PL)供应商的特点,建立了允许3PL供应商在节点等待的时变4PL路径问题的数学模型。并设计了基于K-短路的混合粒子群算法(K-PSO)。通过对4PL是否在转运节点更换3PL供应商以及对3PL供应商等待时间的分析,充分说明转换3PL供应商和在节点等待均能在保障完工的同时节省一定的运输费用。

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文章编号:1001-4098( 2018) 06-0109-08 考虑节点等待的时变第四方物流路径问题* 崔 妍1,黄 敏2,张 欣1,李 波1 ( 1. 沈阳工程学院 信息学院,辽宁 沈阳 110136; 2. 东北大学 信息科学与工程学院,流程工业综合自动化国家重点实验室( 东北大学) ,辽宁 沈阳 110819) 摘 要:第四方物流( 4PL) 是现代物流的重要研究方向。但大多研究忽略了不同时段上车辆流量不同而导致的行驶速度时变性。考虑到时变网络中在节点等待可能避免运输高峰的实际问题,基于中转节点允许等待的假设,本文提出了时变网络下考虑节点等待的 4PL 路径问题。根据网络中可能存在多个第三方物流( 3PL) 供应商的特点,建立了允许 3PL 供应商在节点等待的时变 4PL 路径问题的数学模型。并设计了基于 K-短路的混合粒子群算法( K-PSO) 。通过对 4PL 是否在转运节点更换 3PL 供应商以及对 3PL 供应商等待时间的分析,充分说明转换 3PL 供应商和在节点等待均能在保障完工的同时节省一定的运输费用。 关键词:时变网络; 第四方物流; 路径问题; K-短路算法; 粒子群算法中图分类号:F505 文献标识码:A 1 引言 第四方物流( Forth Party Logistics,4PL) 是以供应链整合为目的的现代物流运作模式[1]。4PL 的特点决定了它具备协同多家第三方物流( Third Party Logistics,3PL) 为客户定制配送方案的能力。在这一过程中,4PL 根据客户提出的要求定制配送方案。最终达到客户、3PL 供应商以及 4PL 供应商“三赢”的目的。 时变 4PL 路径问题( 4PL Routing Probem on the Time Varying Networks,4PLRPTVN) 是 4PL 路径优化问题的扩展。在已有研究中,一般将两节点间的运输时间视为恒定的[1-4],或者视为不确定的[5-7]。但在实际应用中,不同时段上车辆流量的不同会造成车辆行驶速度具有随“时间段”变化的特点。而 4PL 负责的往往是跨区域的任务,具有行程远、运期长等特点。因此,在相应的运输时间内,由于天气状况、交通条件、运输淡旺季等原因使得 4PL 的运输时间具有时变性。 对于时变网络,运输商在不同时间段通过相同路径可能会产生不同的运输时间,从而导致不同的运输费用。对 于 4PLRPTVN,如果 3PL 可以在节点等待,那么即使要为“等待”付出一定的费用,也有可能节省总的运输成本。等待时变问题在 4PLRP 研究中仍是一个新的领域,但是在其他优化问题中,这一问题已有涉及。例如: Cai 等[8]对时变条件下允许等待的最短路径问题进行了研究。辛春林等[9]针对时变条件下多式联运危险品路径优化问题,建立了时变条件下危险品多式联运的最短路径选择模型。Wen 等[10]针对实际路况信息,提出了求解时变网络下的费用最短路算法,并针对伦敦市的实际路况信息进行了测试。 以上成果为 4PLRPTVN 的研究打下坚实基础。但是在已有研究中,等待时间一般假设具有上限或通过约束加以限制。实际上,由于交货期的存在,各节点的等待时间是有上限的。因此,本文基于时变网络,在考虑节点等待的前提下,首先建立了考虑货物等待成本、3PL 供应商停靠与转换成本的 4PLRPTVN 数学规划模型。然后,给出了各节点等待时间及时变网络下运输时间的计算方法。设计了基于 K-短路算法的混合粒子群算法( K-PSO) 以及用于对比的基于剪枝策略的亚启发式算法( 简称

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