基于蟻群算法的AIJU公司大米配送路徑優(yōu)化研究

鄭娜

摘 要：中國是一個糧食生產(chǎn)大國，由于自然資源稟賦等差異，必然會形成巨大的糧食物流。而糧食的配送已成為糧食加工企業(yè)服務水平和經(jīng)濟效益的重要標志之一，而配送成本是糧食加工企業(yè)經(jīng)營成本的重要組成部分，因此越來越受到糧食企業(yè)的關注。糧食物流配送的關鍵環(huán)節(jié)就是配送車輛的路徑規(guī)劃問題，如何以最小的成本，最大程度地滿足客戶需求是實現(xiàn)精益物流的根本目標。這有利于提高車輛的利用率，降低物流成本，提高客戶滿意度，進而提升糧食加工企業(yè)的核心競爭力。

關鍵詞：糧食物流；車輛配送；路徑優(yōu)化；蟻群算法

中圖分類號：F762.1 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2017）15-0035-04

一、AIJU公司概況

AIJU公司始建于1936年，現(xiàn)有員工1 000余人，總資產(chǎn)7億元，經(jīng)營面積285畝，是一個具有悠久歷史、深厚底蘊、卓著聲譽的糧食企業(yè)老字號。企業(yè)一貫堅持“為耕者謀利、為食者造?！钡慕?jīng)營宗旨，現(xiàn)已發(fā)展成為集糧油儲備、糧油加工與經(jīng)營、物流配送、連鎖網(wǎng)點、房產(chǎn)開發(fā)等多元經(jīng)營、產(chǎn)儲銷一體化的大型糧油集團，是西安市糧食行業(yè)的骨干企業(yè)，也是城市應急供應保障單位，從2000年開始就承擔著西安市放心糧油工程。集團集糧油及熟食品加工、糧油儲備、豆制品加工、連鎖、物流等多元化經(jīng)營為一體，擔負著陜西省西安市及周邊地區(qū)的供應重任。公司儲存糧油總量為13萬噸，為中央、省、市三級儲備和省市成品儲備；5萬噸油脂儲備倉庫是西北地區(qū)最大的油脂儲備庫，鐵路運輸專用線兩條。AIJU糧店連鎖直營店分布在西安市區(qū)及周邊各區(qū)縣，目前，有500多家直營店，配送車輛70余臺，年銷售糧油25萬余噸，形成覆蓋全市，集儲存、配送和直營為一體的綜合性供應網(wǎng)絡。目前，公司還成功開發(fā)了“愛菊佳園”和“愛菊花園”兩個樓盤，建筑總面積為13萬平方米。

二、AIJU公司大米配送現(xiàn)狀及流程分析

AIJU公司的大米配送方案的設計是必須針對企業(yè)的經(jīng)營目標和企業(yè)的總體經(jīng)營情況進行的設計，然后將企業(yè)配送情況的具體問題轉化成數(shù)學模型，從而找到AIJU公司大米配送路徑的最佳方案。

（一）AIJU公司大米配送流程分析

AIJU公司的大米配送的目標要求，在客戶規(guī)定的時間內(nèi)，花費最小的成本將大米配送給客戶。做這項工作，要滿足目標，必須通過各個部門的通力合作才能夠達到。下圖是每個訂單要送到客戶手里的整個流程。

從上圖可以看出，配送中心是AIJU公司整個業(yè)務處理的關鍵，配送中心的主要任務是將客戶的需求時間和數(shù)量等信息及時地反饋給生產(chǎn)車間，然后由生產(chǎn)車間進行加工，加工好后，再將成品轉交給配送中心，由配送中心核根據(jù)客戶的需求、數(shù)量及時間等信息，安排車輛前去配送。這個時候，司機要準確無誤地核對訂單，按照客戶預訂的時間及路線進行配送，最終將大米保質(zhì)保量的送到客戶手中。如果在配送過程中出現(xiàn)問題，司機要盡快與配送中心保持聯(lián)系，必要時要通過配送中心與客戶聯(lián)系協(xié)商解決，對一些原則性的重大問題，司機無權自行進行解決。

（二）AIJU公司大米配送現(xiàn)狀

1.對物流配送的認識層次較低，缺乏正確的認識觀。雖然“物流配送”已經(jīng)逐步成為各行各業(yè)的熱門話題，但AIJU公司領導對物流配送的重視程度嚴重不夠，經(jīng)營中心僅集中于追求利潤最大化的觀念上，尚未把物流配送提升到戰(zhàn)略層面。另外，從事物流配送的工作人員思想意識相對落后，僅追求完成任務，當客戶需要大米配送下達訂單時，配送人員就會備貨、送貨，從不考慮如何高效、快捷地以最低成本完成大米的配送。而實際上，物流配送不僅需要降低物流成本，盡可能以最少的車輛、最少的人員配備完成配送，還需要依據(jù)客戶的需求，準時足量地滿足用戶要求，提高客戶的滿意度。

2.車輛配送的信息化程度較低?，F(xiàn)有的AIJU公司大米配送信息化相對落后，公司近年來配備了部分計算機等辦公設備，僅用于日常的事務性工作，尚未涉及物流配送領域，信息技術僅是輔助性的管理方式。物流配送并未擺脫傳統(tǒng)的手工操作，且對物流配送的車輛安排、路線設計等全憑經(jīng)驗而定，唯一應用在物流配送的信息化方面主要集中于客戶的信息采集及傳輸階段，地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等信息手段尚未涉及，常常造成配送車輛大量空載、早到、配送路線重復等問題，加大了物流配送的額外成本，且影響服務質(zhì)量。

3.缺乏物流配送的專業(yè)管理人才和技術人才。從事物流配送的管理人員應充分掌握物流管理的相關理論，還應掌握經(jīng)濟學相關原理，盡量減少資金占用成本，加快資金周轉速度。同時，應熟練掌握計算機應用技術，利用信息網(wǎng)絡實現(xiàn)“零庫存、按需求運送、無縫隙傳送”的物流理想狀態(tài)。而AIJU公司從事物流配送的管理人員，多為公司的老員工，接受新事物的能力較弱，尚未接受物流管理方面的培訓與教育，思想相對落后，制定物流方案全憑經(jīng)驗，缺乏科學依據(jù)。而從事物流配送的人員大多為學歷低的農(nóng)民工，服務意識相對薄弱，缺乏素質(zhì)教育，這些因素都嚴重影響了AIJU公司的可持續(xù)發(fā)展。

4.物流配送技術落后。自動化、機械化水平還很低。雖然近年來AIJU公司為商品配送購置了不少專用車輛，但是很多工作還是以手工作業(yè)為主，使用的自動化設施嚴重缺乏，比如分揀設備和電子掃描儀器，都不是專業(yè)的，這樣必定降低員工的工作效率，并且貨物很容易損壞，嚴重影響了公司的經(jīng)濟效益，也影響了社會效益。

三、原始數(shù)據(jù)及參數(shù)選擇

（一）AIJU公司大米配送原始數(shù)據(jù)搜集

本文主要研究AIJU公司產(chǎn)品之一的大米如何從配送中心向每個客戶進行配送的問題，以便給公司的車輛在西安市的行駛過程中安排最佳的運行線路，讓總運輸費用最低以及按時抵達以提升客戶的滿意度。經(jīng)調(diào)查、收集和整理資料得知，AIJU公司目前在西安市區(qū)有107家顧客，通過對公司員工的調(diào)查得知該公司每個客戶的具體名稱及地址信息，配送中心和客戶地址的基本數(shù)據(jù)（如表1所示）。根據(jù)同一地區(qū)選擇一家送貨頻率最高的顧客的原則，選擇西安市城六區(qū)的20家店（見表1）作為重點研究對象，并對這20家客戶的地理位置簡化成了直角坐標形式，再根據(jù)調(diào)研，對每個坐標賦值，最后用蟻群算法對其求解。

本文所選擇的這20家店，具有很好的代表性，基本上是在同一區(qū)域選擇了最具有代表性的客戶，這些客戶屬于這一區(qū)域大米要貨量較大，且頻率較多的客戶。本文將AIJU公司配送中心編號為0，將這20個具有代表性的客戶的編號一次編為1—20，用V={0，1，2，3，……，20}表示整個點的集合，實地調(diào)研每個客戶點的實際位置，在2012年版的西安市交通旅游圖上，以鐘樓為原點作平面直角坐標系，然后找出每個客戶和配送中心在平面直角坐標系上的方位并標注。最后，將這些客戶和配送中心的點按照比例放在一個100×100的平面直角坐標系中，并做好每個點的記錄，該坐標系以0.5公里為單位，也就是說，這是一個半徑為25公里的目標區(qū)域，比例尺為1∶0.5（1厘米代表0.5公里）。為了在一張A4紙的平面直角坐標系里面便于表達，本文給每個點的坐標分別乘以10，變成整數(shù)。

所選取的20個客戶點的坐標不能代表每個點的絕對位置，僅代表其相對位置，各點坐標如下：V0（0.4，0.5），V1 （0，0.4），V2 （0.08，0.4），V3 （0.1，0.35），V4 （0.1，0.4），V5 （0.22，0.85），V6 （0.28，0.35），V7（0.3，0.5），V8 （0.33，0.32），V9 （0.4，0.69），V10（0.45，

0.35），V11 （0.5，0.3），V12（0.55，0.85），V13 （0.66，0.55），V14 （0.6，0.85），V15 （0.72，0.55），V16 （0.75，0.55），V17 （0.85，0.25），V18 （0.88，0.3），V19（0.9，

0.35），V20 （0.95，0.35）。

（二）參數(shù)選擇

以下對AIJU公司的大米配送路徑進行求解。設螞蟻的數(shù)量為10，每輛車的載重為20噸，迭代次數(shù)初始信息素濃度為0.9。除了參數(shù)值外，給出每個客戶的一些變量，比如客戶時間窗、需求量、客戶的地理位置坐標等，其中客戶的需求量是一般情況下客戶3天的大致需求量，客戶的需求量是通過對AIJU公司的進行調(diào)研得到，變量的初始值（見下頁表2）。下頁表2中涵蓋了配送中心的地理位置、所允許接受大米配送的時間窗起點、終點，以及假定每個客戶的配送時間為150分鐘。

配送中心的時間窗起始值設定為0，也就是說，從開始配送的時間算起，時間設定為0便于計算。

四、AIJU公司大米配送優(yōu)化方案確定

（一）原始方案

根據(jù)調(diào)查，目前AIJU公司大米配送的模式為：由配送中心（西安市自強東路705號）向西安市的各個客戶需求點配送大米。主要采用對分布在同一條回路的客戶集中配送的配送方式。依據(jù)公司目前的配送模式，所選取的20個客戶點，需要配送車輛4輛，車輛行駛總路徑為348公里。這四輛車行駛的路線為：

車輛1運行線路為：配送中心0—2—1—5—9—0配送中心。

車輛2運行線路為：配送中心0—8—4—3—11—0配送中心。

車輛3運行線路為：配送中心0—19—20—18—17—10—6—0配送中心。

車輛4運行線路為：配送中心0—7—13—15—16—14—12—0配送中心。

（二）優(yōu)化方案

采用本文的大米配送車輛路徑優(yōu)化模型，根據(jù)下頁表2各初始變量值，將參數(shù)及初始數(shù)值在MATLAB中運行，經(jīng)過程序運算得出的最優(yōu)路徑方案如下。

最優(yōu)路徑總長度為256公里，使用車輛數(shù)目為3輛。其中，每輛車的行駛路線分別為：

車輛1運行線路為：配送中心0—4—2—3—1—5—9—0配送中心。

車輛2運行線路為：配送中心0—13—15—16—14—12—11—10—6—0配送中心。

車輛3運行線路為：配送中心0—7—8—19—20—18—17—0配送中心。

與原始方案相比，在既定的需求量和有限的時間窗約束下，所使用的配送車輛由4輛減少為3輛，且配送的路徑長度由348公里減少為256公里，有效地降低物流成本，提高AIJU公司的大米配送的經(jīng)濟效益和社會效益，有利于提高客戶滿意度，盡最大能力為客戶服務。

五、管理建議

配送已然成為糧食加工企業(yè)服務水平和經(jīng)濟效益的重要標志之一，物流配送路徑優(yōu)化對降低物流成本，提高配送企業(yè)的經(jīng)濟效益和效率，提升企業(yè)的核心競爭力具有重要意義。配送過程中，路徑的選取決定著配送的質(zhì)量，因此路徑優(yōu)化是一個關鍵的環(huán)節(jié)，這對于提高車輛的利用率，提高企業(yè)經(jīng)濟效益而言，起著至關重要的作用。由于大米是生活必需品，客戶的需求時間和需求數(shù)量相對固定，這就要求配送企業(yè)能夠按照客戶的需要，合理安排車輛配送，制定詳細的運輸車輛配送路線，盡可能降低物流成本，提高配送時間的可靠性。

針對AIJU公司大米配送的實際情況，筆者提出考慮時間窗的大米配送車輛路徑規(guī)劃模型，并以典型的20個客戶點為例，提出了車輛配送的優(yōu)化方案，實現(xiàn)了降低物流成本，提高服務質(zhì)量的目標。筆者認為，AIJU公司的領導層應該高度重視大米配送路徑的優(yōu)化，合理安排配送的路徑和配送時間。首先準確調(diào)研每個客戶點的大米需求量，根據(jù)需求設計合理的送貨路線，盡可能覆蓋所有的用戶，并根據(jù)實際情況對配送路線調(diào)整，隨時隨地動態(tài)優(yōu)化運輸配送路徑，在最合適的時間內(nèi)，盡量使車輛滿載，以減少總的行駛里程，最終實現(xiàn)總行程最短以及所需的車輛與人員最少，減少配送成本，實現(xiàn)企業(yè)的利潤最大化。

參考文獻：

[1] 余昌艷.基于蟻群算法的糧食加工企業(yè)物流配送路徑優(yōu)化研究[D].武漢：武漢科技大學，2009.

[2] 張英偉.基于人工蜂群法的城市物流配送服務車輛調(diào)度問題研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2014.

[3] 郭建紅.帶時間窗的卷煙物流配送動態(tài)車輛路徑優(yōu)化方法研究[D].北京：北京交通大學，2013.

[責任編輯 劉嬌嬌]