基于VSP的器材配送路線優(yōu)化研究

陳 明，李 青，任佳成 （空軍勤務(wù)學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

軍事裝備配送是根據(jù)保障對(duì)象的要求，在配送中心或其他物流結(jié)點(diǎn)進(jìn)行備貨、配裝，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間、地點(diǎn)，將恰當(dāng)?shù)奈镔Y，以合理的方式送交給對(duì)象的過(guò)程[1]。研究軍事物流配送，主要是借鑒地方物流配送的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我軍軍事物流發(fā)展現(xiàn)狀，探索我軍軍事物流配送路線優(yōu)化途徑，以期豐富軍事物流配送理論體系。通過(guò)基于VSP規(guī)劃法的軍事物流配送路線優(yōu)化，進(jìn)一步提升軍事物流的軍事和經(jīng)濟(jì)效益。

1 軍事物流配送路線優(yōu)化的內(nèi)容

配送路線優(yōu)化的內(nèi)容是避免不合理運(yùn)輸?shù)某霈F(xiàn)，因?yàn)椴缓侠磉\(yùn)輸是對(duì)運(yùn)力的浪費(fèi)，會(huì)間接甚至直接影響部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力。以下是不合理運(yùn)輸，也是配送路線優(yōu)化所要解決的問(wèn)題[2]。

1.1 迂回運(yùn)輸

凡不經(jīng)最短徑路的繞道運(yùn)輸，稱為迂回運(yùn)輸。并非所有的迂回運(yùn)輸都是不合理的，需要具體問(wèn)題具體分析。例如，在戰(zhàn)時(shí)，前方道路中斷，這時(shí)為了趕時(shí)間，以保證軍事行動(dòng)的需要，就必須迂回運(yùn)輸。

1.2 船空駛

車船空駛是指運(yùn)輸工具的無(wú)載荷運(yùn)行。在戰(zhàn)時(shí)，這種現(xiàn)象較為突出。有些空駛是必須的，但多數(shù)不應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生空駛，而無(wú)論如何，車船空駛都造成運(yùn)輸工具的不合理使用，造成運(yùn)力的浪費(fèi)。

1.3 載重能力的不合理利用

運(yùn)載工具的載重能力主要是指它在容積和重量方面載運(yùn)物資的能力。運(yùn)載工具載重能力的不合理利用反映在兩個(gè)方面：一是虧栽，二是超載。會(huì)造成虧噸和運(yùn)力浪費(fèi)以及超載造成運(yùn)載工具的損壞，造成不安全的重大隱患。

2 配送路線優(yōu)化的方法

在傳統(tǒng)的確定合理供應(yīng)范圍和確定物資調(diào)運(yùn)方案時(shí)，常用的是物資供應(yīng)分界線法，圖上作業(yè)法，表上作業(yè)法等。但是上述方法解決的是物資供應(yīng)量和需求量之間的優(yōu)化關(guān)系，沒(méi)有涉及配送路線的優(yōu)化。我們不妨設(shè)配送中心對(duì)其所屬區(qū)域具備足夠的保障能力，即物資供應(yīng)能力足夠強(qiáng)，從而引出下面的最佳配送路線規(guī)劃方法—車輛調(diào)度程序規(guī)劃法（簡(jiǎn)稱VSP規(guī)劃法）[3]。

VSP規(guī)劃法的基本思路見(jiàn)圖1中（1）所示，P為配送中心所在地，A和B為用戶（保障對(duì)象）所在地，相互之間道路距離分別為a、b、c。最簡(jiǎn)單的配送路線是利于兩輛車分別為A、B用戶進(jìn)行配送；此時(shí)，如（2）所示，車輛運(yùn)行距離為2a+2b；然而，如（3）所示改用一輛車巡回配送，運(yùn)行距離為a+b+c，如果道路沒(méi)有什么特殊情況，可以節(jié)約車輛運(yùn)行距離為

圖1 配送中心配送路線的選擇

實(shí)際應(yīng)用中，如果給數(shù)十家、上百家用戶配送，應(yīng)首先計(jì)算包括配送中心在內(nèi)的相互之間的最短距離，然后計(jì)算各用戶之間的可節(jié)約運(yùn)行距離，按照節(jié)約運(yùn)行距離的大小順序連接各配送地并規(guī)劃出配送路線。VSP規(guī)劃法比較適用于用戶多、規(guī)模大的情況，應(yīng)用起來(lái)十分方便。下面舉例進(jìn)行計(jì)算，以便更好地理解和掌握這一方法[4]。

圖2 配送中心的配送網(wǎng)絡(luò)圖

圖2所示為一配送網(wǎng)絡(luò)，P為配送中心所在地，A,B,…,J為用戶所在地，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字為配送量，單位為噸（t），線路上的數(shù)字為道路距離，單位為千米（km）。

為了盡量縮短車輛運(yùn)行距離，必須求出最佳配送路線?，F(xiàn)有可以利用的車輛是最大裝載量為2噸和4噸的兩種廂式貨車，并限制車輛一次運(yùn)行距離在30千米以內(nèi)。

第一步：首先計(jì)算相互之間最短距離，根據(jù)圖2中配送中心至各用戶之間，用戶與用戶之間的距離，得出配送路線最短的距離矩陣，如圖3所示。

第二步：從最短距離矩陣中（圖3）計(jì)算出各用戶之間的節(jié)約行程（如圖4）。

圖3 最短配送路線距離矩陣

圖4 配送路線節(jié)約行程圖

各結(jié)點(diǎn)之間的距離是相互的，取A為頂點(diǎn)。例如，計(jì)算A～B的節(jié)約距離；

P-A的距離：a=10

P-B的距離：b=9

A-B的距離：c=4

第三步：對(duì)節(jié)約行程按大小順序進(jìn)行排列，見(jiàn)表1。

第四步：按照節(jié)約行程排列順序表1，組合成配送路線圖。

（1）初始解：如圖5所示，從配送中心P向各個(gè)用戶配送。配送路線10條，總運(yùn)行距離為148千米。

（2）二次解：按照節(jié)約行程的大小順序連接A-B、A-J、B-C，如圖6所示，配送路線7條，總運(yùn)行距離為109千米，需要2噸車6輛，4噸車1輛。在圖中可以看出，規(guī)劃的配送路線Ⅰ，裝載量為3.6噸，運(yùn)行距離27千米。

（3）三次解：按照節(jié)約行程大小順序，應(yīng)該是C-D和D-E，C-D和D-E都有可能連接到二次解的配送路線Ⅰ中，但是由于受車輛裝載量和每次運(yùn)行距離這兩個(gè)條件的限制，配送路線Ⅰ不能再增加用戶，為此不再連接C－D；連接D－E，組成配送路線Ⅱ，該路線裝載量為1.8噸，運(yùn)行距離22千米。此時(shí)，配送路線共6條，總運(yùn)行距離99千米，需要2噸汽車5輛，4噸汽車1輛。

表1 配送路線節(jié)約行程排序表

圖5 初始解

圖6 二次解

（4）四次解：接下來(lái)的順序是A－I，E－F，由于將用戶A組合到配送路線Ⅰ中，而且該路線不能擴(kuò)充用戶，所以不再連接A－I；連接E－F并入到配送路線Ⅱ中，配送路線Ⅱ裝載量為3.3噸，運(yùn)行路線為29千米。此時(shí)，配送路線共5條，運(yùn)行距離90千米，需2噸車3輛，4噸車2輛。

（5） 五次解：按節(jié)約行程順序接下來(lái)應(yīng)該是I－J，A－C，B－J，B－D，C－E，但是，這些連接均由于包含在已組合的配送路線中，不能再組成新的配送線路。接下來(lái)可以將F－G組合到配送路線Ⅱ中。這樣配送路線Ⅱ裝載量為3.9噸，運(yùn)行距離為30千米，均未超出限制條件。此時(shí)，配送路線只4條，運(yùn)行距離85千米，需要2噸車2輛，4噸車2輛。

（6）最終解：接下來(lái)的節(jié)約行程的大小順序?yàn)镚－H，由于受裝載量及運(yùn)行距離限制，不能再組合到配送路線Ⅱ內(nèi)，所以不再連接G－H；連接H－I組成新的配送路線Ⅲ，見(jiàn)圖7。

到此為止，完成了全部的配送路線的規(guī)劃設(shè)計(jì)，共有3條配送路線，運(yùn)行距離為80千米。需要2噸車1輛，4噸車2輛。其中配送路線Ⅰ：4噸車1輛，運(yùn)行距離27千米，裝載量為3.6噸；配送路線Ⅱ：4噸車1輛，運(yùn)行距離30千米，裝載量為3.9噸；配送路線Ⅲ：2噸車1輛，運(yùn)行距離為23千米，裝載量為1.3噸。

使用VSP規(guī)劃法注意事項(xiàng)：

（1）要充分考慮敵情威脅和道路狀況。

（2）預(yù)測(cè)需求的變化和發(fā)展。

（3）要考慮到指定的交付時(shí)間。

（4）規(guī)模較大的配送網(wǎng)絡(luò)應(yīng)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。

圖7 配送中心最佳配送路線（最終解）

3 確定配送路線的目標(biāo)分析與約束條件

配送路線合理與否對(duì)配送速度、成本、效益影響較大，采用科學(xué)的合理的方法來(lái)確定配送路線，是物流配送的重要環(huán)節(jié)[5]。

3.1 確定配送的目標(biāo)

目標(biāo)的選擇是根據(jù)配送的具體要求、配送中心的實(shí)力以及各種客觀條件來(lái)確定的?？梢杂幸韵露喾N選擇方法。

（1）以效益最高為目標(biāo)的選擇。指計(jì)算時(shí)以利潤(rùn)的數(shù)值最大為目標(biāo)。

（2）以成本最低為目標(biāo)的選擇。實(shí)際上也是選擇了以效益最高為目標(biāo)。

（3）以路程最短為目標(biāo)的選擇。這里指成本與路程的相關(guān)性較強(qiáng)、而與其它的因素相關(guān)性較弱時(shí)，可以選擇以路程最短為目標(biāo)。

（4）以時(shí)間最小為目標(biāo)的選擇。

（5）以準(zhǔn)確性最高為目標(biāo)的選擇。它是配送中心中重要的服務(wù)指標(biāo)。

（6）以選擇運(yùn)力利用最合理、勞動(dòng)消耗最低為目標(biāo)。

3.2 確定配送路線的約束條件

配送的約束條件主要有以下幾項(xiàng)：

（1）滿足所有收貨目標(biāo)對(duì)貨物品種、規(guī)格、數(shù)量的要求；

（2）在允許通行的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行配送；

（3）各配送路線的貨物量不得超過(guò)車輛容積和載重量的限制；

（4）在配送中心現(xiàn)有運(yùn)力允許的范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文運(yùn)用VSP規(guī)劃法作為基本原理對(duì)配送路線選擇問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，適用于對(duì)象多、規(guī)模大的情況。實(shí)例分析進(jìn)一步說(shuō)明VSP規(guī)劃法在配送運(yùn)輸問(wèn)題上可行性，且對(duì)不同配送問(wèn)題有著求解速度快，配送成本最低，以及配送目標(biāo)的可選性。