公路貨運平臺訂單分配模型及應用

陳 靜

（北京交通大學 經(jīng)濟管理學院，北京 100044）

公路貨運平臺訂單分配模型及應用

陳 靜

（北京交通大學 經(jīng)濟管理學院，北京 100044）

通過文獻綜述，在分析公路貨運平臺及訂單分配問題現(xiàn)狀的基礎上，為提高運輸資源利用率，建立了訂單分配模型；最后，通過算例對模型進行了應用，指出集中決策比分散決策更能優(yōu)化運輸資源。

公路貨運平臺；訂單分配；運輸資源優(yōu)化

1 引言

2012年我國公路貨運平臺開始進入發(fā)展期；2014年在資本市場的青睞下，公路貨運行業(yè)涌現(xiàn)出眾多平臺，公路貨運平臺企業(yè)之間的競爭越來越激烈。然而，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，公路貨運行業(yè)的盈利仍在2%-5%之間，更多的是負利，整個行業(yè)依然處于微利時代。當前，專線公司依然是公路貨運行業(yè)的主力軍，公路貨運平臺對專線企業(yè)的整合已成現(xiàn)實；隨著制造業(yè)和生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模的增加，貨源呈現(xiàn)集結趨勢。公路貨運平臺只有提供高質量的服務才能吸引更多的貨源，從而在激烈的競爭中脫穎而出，而決定其服務水平高低的核心問題是訂單分配問題。

公路貨運平臺通常集合了多個專線公司的運輸資源，在其收到貨主的運輸訂單后，對其進行匯總歸類，并將運輸訂單分配給各個專線公司，由專線公司完成運輸訂單的承運工作，這一過程稱為訂單分配過程。顯然，訂單分配問題直接決定了服務貨主的承運主體及承運主體相應的運輸成本。一個好的訂單分配方案可以以最低的運輸成本滿足各個貨主的需求，同時為承運人帶來收益；反之，則不然。

當前，多數(shù)公路貨運平臺只是提供貨運供需雙方連接的通道及其交易的場所，并沒有對運輸訂單進行統(tǒng)一分配。這會導致一些專線公司的運輸路線重合，導致運輸資源的極大浪費，從而使得運輸成本居高不下。因此，本文建立了公路貨運平臺的訂單分配模型，旨在為公路貨運平臺優(yōu)化運輸資源配置提供參考。

2 文獻回顧

國內(nèi)物流學者對物流服務供應鏈領域的訂單分配問題（又稱任務分配問題）進行了大量的研究。他們往往通過構建多目標規(guī)劃模型將物流服務訂單分配給各個物流服務分包商，然后通過不同方法將多目標規(guī)劃模型轉化成單目標規(guī)劃模型進行求解，從而得到分配方案。如李珊珊（2014）以總交易費用最小、總采購成本最小、短缺服務數(shù)量最小及延遲服務數(shù)量最小為目標構建了由一個物流服務集成商和多個物流服務提供商構成的兩級物流服務供應鏈中的多目標訂單分配模型，通過加權方法將多目標模型轉化為單目標規(guī)劃模型，求得最終分配方案。但是，由于物流服務集成商和公路貨運平臺的性質不同，現(xiàn)有的訂單分配模型不能直接應用到貨運領域的訂單分配問題中。

國外學者多通過組合拍賣理論來研究貨運領域的運輸訂單分配問題，同時構建訂單分配模型解決獲勝者確定問題，且模型多以車輛路徑規(guī)劃問題為基礎。Dai和Chen（2014）構建了一個由多個承運人組成的運輸網(wǎng)絡中帶有取送貨需求的運輸訂單分配模型，該模型實際上是車輛路徑規(guī)劃問題；同時，他們通過拉格朗日乘子將該模型分解成各個承運人的投標決策模型，作為組合拍賣中的決策依據(jù)。最后算例表明，集中決策產(chǎn)生的分配方案遠遠優(yōu)于分散決策產(chǎn)生的分配方案。

但是，Dai和Chen（2014）的模型考慮的是相同物品的運輸，而在實踐中，不同貨主需要運輸?shù)膶ο笸遣煌?，且物品運輸?shù)哪康牡赝ǔＪ俏ㄒ淮_定的；同時，專線運輸最大的特點是直達運輸，即其往往從起點城市運輸?shù)浇K點城市，然后再從新的起點城市運輸指定城市。故本文在已有研究的基礎上，考慮專線運輸?shù)闹边_性質，構建了適合公路貨運平臺的訂單分配模型。

3 訂單分配模型

3.1 問題描述及假設

某個公路貨運平臺收到了來自不同貨運服務需求方的N個運輸訂單，現(xiàn)有K個承運人滿足承運條件，考慮公路貨運平臺如何以整體利益最大化為標準，將運輸訂單分配給合適的承運人，即每個運輸訂單應該由哪個承運人承運，每個承運人以什么樣的路線進行運輸，才能使得公路貨運平臺的整體利益最大。本文假設：（1）所有承運人擁有同質的車輛；每輛車必須從停車場出發(fā)，再回到停車場；（2）網(wǎng)絡節(jié)點要么是運輸訂單的起終點，要么是承運人的停車場；（3）同一個承運人最多只能經(jīng)過同一個網(wǎng)絡節(jié)點一次；（4）每個運輸訂單有且只能由一個承運人承運；（5）運輸訂單的承運人必須先經(jīng)過起點城市再經(jīng)過終點城市。

3.2 符號及變量說明

N：運輸網(wǎng)絡中網(wǎng)絡節(jié)點的總數(shù)量；

i,j：運輸網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡節(jié)點，i,j=1,2,...,N；

K：專線公司的總個數(shù)；

k：專線公司k，k=1,2,...,K；

Wk：專線公司k擁有的車輛總輛數(shù)，k=1,2,...,K；

Ck：專線公司k的車輛總容量，k=1,2,...,K；

ok：專線公司k的停車場，k=1,2,...,K；

L：運輸訂單的總數(shù)量；

l：運輸訂單l，l=1,2,...,L；

dl：運輸訂單l的運輸量，l=1,2,...,L；

pl：運輸訂單l的貨主支付價格，l=1,2,...,L；

Pi：起點為i的運輸訂單集合，i=1,2,...,N；

Di：終點為i的運輸訂單集合，i=1,2,...,N。

決策變量：

ylk：若 ylk=1，專線公司k承運訂單l；否則不承運，k=1,2,...,K，l=1,2,...,L；

3.3 決策模型

公路貨運平臺的決策模型如下：

目標函數(shù)（1）表示公路貨運平臺整體利潤最大化；約束條件式（2）表示同一個承運人到達和離開同一個網(wǎng)絡節(jié)點的車輛數(shù)相同；式（3）表示承運的運輸總量不超過車輛的總容量；式（4）表示車輛到達或離開某個網(wǎng)絡節(jié)點時的承運量為相應運輸訂單的運量；式（5）表示空車出發(fā)再空車返回停車場；式（6）表示停車場發(fā)出的車輛數(shù)不大于車輛總數(shù)；式（7）表示每個運輸訂單有且只能由一個承運人承運；式（8）除停車場以外，同一個承運人最多只能經(jīng)過同一個節(jié)點一次；式（9）表示如果承運人承運運輸訂單，則先經(jīng)過運輸訂單的起點，再經(jīng)過運輸訂單的終點；否則，可能經(jīng)過也可能不經(jīng)過相應的路線；式（10）-（12）為決策變量的取值范圍。

4 算例分析

公路貨運平臺A收到了貨運服務需求方的4個運輸訂單，運量均為1，起終點及貨主支付價格見表1；現(xiàn)有5個承運人滿足承運條件，這些承運人均有一輛容量為10的車輛，且其停車場依次為節(jié)點9、10、11、12、13；各個網(wǎng)絡節(jié)點的坐標信息見表2，該平臺的運輸網(wǎng)絡圖如圖1所示。公路貨運平臺要以整體利益最大化為標準分配運輸訂單。由于運輸成本和運輸距離直接相關，因此本文假設承運人的運輸成本為其相應的運輸距離之和。

表1 運輸訂單基本信息表

表2 網(wǎng)絡節(jié)點的坐標信息

圖1 公路貨運平臺A的運輸網(wǎng)絡圖

各個貨運需求方獨立決策時產(chǎn)生的方案和公路貨運平臺集中分配時產(chǎn)生的方案見表3。顯然，集中分配時產(chǎn)生的分配方案更能節(jié)省運輸成本，更能提高運輸資源的利用率。

表3 網(wǎng)絡節(jié)點的坐標信息

5 結論及展望

公路貨運資源整合的根本目的是為貨運服務需求方提供高質量的服務，而決定公路貨運平臺服務水平高低的核心問題是運輸訂單分配問題。因此，本文構建了公路貨運平臺的運輸訂單分配模型，得出了如下結論：集中決策下產(chǎn)生的分配方案，其效益要優(yōu)于分散決策下產(chǎn)生的分配方案；同時，公路貨運平臺要充分發(fā)揮其整合作用，而不是僅僅起連接供需雙方的作用，才能在激烈的競爭中長久地生存下去。

當然，本文的研究還存在不足之處。如本文只涉及運輸訂單的分配，并未考慮由此帶來的收益分配問題；同時，本文在分配運輸訂單時只考慮了成本因素而未考慮時間等其他因素。未來可以考慮研究多因素影響的運輸訂單分配問題，從而更好地滿足公路貨運平臺的發(fā)展需要。

[1]Krajewska M A,Koper H.Collaborating freight forwarding enterprises：request allocation and profit sharing[J].OR Spectrum,2006,28(2)：301-317.

[2]Berger S,Bierwirth C.Solutions to the request reassignment problem in collaborativecarriernetworks[J].Transportation Research Part E：Logistics and Transportation Review,2010,46(5)：627-638.

[3]Dai B,Chen HX.A multi-agent and auction based framework and approach for carrier collaboration[J].Logistics Research,2011,3(2)：101-120.

[4]Dai B,Chen HX.Price-setting based combinatorial auction approach for carrier collaboration with pickup and delivery requests[J].Operation Research,2014,(14)：361-386.

[5]交通運輸部.交通運輸行業(yè)統(tǒng)計發(fā)展公報[R].2016.

[6]王宏.組合拍賣的理論與實踐[J].產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟評論,2009,8(1)：111-151.

[7]張璐.公路貨運平臺訂單分配問題研究[D].北京：北京交通大學,2015.

[8]李珊珊.物流服務供應鏈訂單分配優(yōu)化及其遺傳算法[J].運籌與管理,2014,23(5)：35-41.

Application of Order Allocation Model in Highway Freight Transportation Platform

Chen Jing(School of Economics&Management,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China)

In this paper,through literature review and on the basis of an analysis of the order allocation problem currently in the highway freight platform,we established an order allocation model to improve the utility rate of the transportation resources and at the end,through applying the model in a numerical case,pointed out that compared to distributive decision-making,the centralized decision-making could better optimize the transportation resources.

highway freight platform;order allocation;transportation resource optimization

U492.3

A

1005-152X(2017)06-0127-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2017.06.029

2017-04-10

陳靜（1992-），女，河北人，北京交通大學碩士研究生，研究方向：物流網(wǎng)絡工程。