快遞與外賣共同配送的路徑規(guī)劃研究

楚尚軒 浙江理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院

快遞與外賣共同配送的路徑規(guī)劃研究

楚尚軒 浙江理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院

針對(duì)目前研究最后一公里路徑規(guī)劃問題的文章大多未考慮快遞與外賣共同配送的模式，且沒有利用實(shí)際數(shù)據(jù)來驗(yàn)證其效果，本文以最少配送時(shí)間為目標(biāo)構(gòu)建了快遞與外賣共同配送的路徑規(guī)劃模型?？爝f與外賣在路線上會(huì)有很多重合，共同配送能減少快遞員行走的距離。另一方面，快遞與外賣單量的波谷和峰值不一樣，可以充分運(yùn)用對(duì)方的閑置運(yùn)力來應(yīng)對(duì)彼此單量高峰的沖擊。在這種背景下對(duì)快遞與外賣共同配送的路徑進(jìn)行規(guī)劃研究，通過全局優(yōu)化來提升效率及降低成本，具有一定的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

快遞 路徑規(guī)劃 蟻群算法

引言

電子商務(wù)的快速發(fā)展使得快遞的數(shù)量每年迅速增長，2016年中國快遞業(yè)務(wù)量達(dá)到312.8億件，同比增長51.4%。2011年至2016年的復(fù)合增長率為53.5%，收入規(guī)模達(dá)到3974.4億元。這些快遞在配送的最后一公里，要依靠快遞員將其從網(wǎng)點(diǎn)送到每一個(gè)顧客的手中。據(jù)外賣行業(yè)大數(shù)據(jù)顯示，2016年中國外賣市場(chǎng)規(guī)模已超過1000億元，預(yù)計(jì)到2020年可達(dá)7000億。這些外賣需要配送員在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)送到消費(fèi)者手中。隨著電子商務(wù)和外賣的快速發(fā)展，最后一公里的效率和管理水平越來越受到關(guān)注。最后一公里的配送是影響消費(fèi)者體驗(yàn)的主要環(huán)節(jié)，其調(diào)度水平的高低，直接影響最后一公里的效率，而路徑規(guī)劃問題是配送的核心和重要環(huán)節(jié)。

一、問題描述

城市中快遞配送單量多，客戶分布廣，位置隨機(jī)性強(qiáng)。外賣配送除了有快遞配送的這些特點(diǎn)，還有時(shí)效性的要求。每個(gè)配送網(wǎng)點(diǎn)完全覆蓋了整個(gè)城市并且配送范圍兩兩不重合?？爝f員從配送網(wǎng)點(diǎn)出發(fā)，完成分配給其指定區(qū)域的包裹后再返回網(wǎng)點(diǎn)重復(fù)這一過程。對(duì)于外賣，快遞員需要在指定時(shí)間去商戶提取并在指定時(shí)間內(nèi)配送至消費(fèi)者。

二、快遞與外賣共同配送的路徑規(guī)劃模型

1.參數(shù)與變量

集合

V 小區(qū)集，V={2,3,…,n+1}

V0節(jié)點(diǎn)集（小區(qū)和商戶），商戶由數(shù)字1表示，小區(qū)集由數(shù)字2,3…,n表示

K 快遞員集，K={1,2,…,m}

參數(shù)

Qk快遞員k的運(yùn)載能力

ct單位距離的行駛成本

dij節(jié)點(diǎn)i和j之間的距離

Pi節(jié)點(diǎn)i的取貨量

Di節(jié)點(diǎn)i的送貨量

ai節(jié)點(diǎn)i的最早開始配送時(shí)間

bi節(jié)點(diǎn)i的最遲開始配送時(shí)間

ti節(jié)點(diǎn)i的所需服務(wù)時(shí)間

M 一個(gè)任意大的數(shù)

決策變量

xij快遞員k的決策變量，如果快遞員k從i點(diǎn)行駛到點(diǎn)j則xij=1；否則xij= 0

L0k快遞員k離開網(wǎng)點(diǎn)的載貨量

Lj快遞員離開節(jié)點(diǎn)j后載貨量

sik快遞員開始服務(wù)節(jié)點(diǎn)i的時(shí)間，如果快遞員k沒有服務(wù)節(jié)點(diǎn)i，則

2.數(shù)學(xué)模型：

約束（4–1）是目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)是行駛距離最短。約束（4–2）確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能被一個(gè)快遞員服務(wù)。約束（4–3）限制了對(duì)于快遞員服務(wù)節(jié)點(diǎn)后必須離開，保證了路徑的連貫性。約束（4–4）- （4–6）保證每個(gè)快遞員從商家出發(fā)，到達(dá)顧客后必須離開，最終返回商家。約束（4–7）-（4–9）表示快遞員載貨量，分別為初始載貨量、服務(wù)第一個(gè)節(jié)點(diǎn)后的載貨量和快遞員在路徑中的載貨量。M是一個(gè)任意大的數(shù)。約束（4–10）-（4–11）表示載重量約束條件，每個(gè)快遞員所裝載的貨物總重量不能超過車輛的額定裝載能力。約束（4–12）和（4–13）為時(shí)間窗約束條件，保證了時(shí)間安排的可行性。最后，約束（4–14）表示變量的取值范圍。

三、實(shí)驗(yàn)測(cè)試

使用評(píng)測(cè)程序?qū)σ?guī)劃出的方案進(jìn)行測(cè)評(píng)，快遞員配送20萬個(gè)快遞包裹和8千個(gè)外賣所用的時(shí)間為98萬分鐘，平均一單的配送時(shí)間為5分鐘。經(jīng)過調(diào)研得知目前配送一單快遞平均需要8分鐘，配送一單外賣平均需要10分鐘。對(duì)比可知此方案能很好的節(jié)約配送時(shí)間，提高配送效率。

四、結(jié)語

針對(duì)傳統(tǒng)文獻(xiàn)大多未考慮快遞與外賣共同配送的問題，本文從兩個(gè)階段對(duì)快遞與外賣共同配送的路徑規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。第一階段考慮了快遞的路徑規(guī)劃問題，考慮到快遞員行駛距離影響運(yùn)輸時(shí)間從而影響整個(gè)快遞的配送效率，以快遞員總行駛距離最小為目標(biāo)函數(shù)，同時(shí)考慮到外賣的配送地點(diǎn)及時(shí)間約束，得到了各條路徑及每條路徑上的快遞數(shù)量。最后采用蟻群算法進(jìn)行求解，得到了所有快遞與外賣共同配送的路徑規(guī)劃。結(jié)果顯示，經(jīng)過共同配送的路徑優(yōu)化后，快遞與外賣的配送時(shí)間都得到降低，并且可以用更少的快遞員完成更多快遞與外賣的配送。

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