基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃模式下的超市配送路徑優(yōu)化研究

摘 要：隨著外賣(mài)的迅速發(fā)展，對(duì)超市外賣(mài)配送問(wèn)題的研究愈發(fā)重要，超市的配送問(wèn)題，本質(zhì)上就是配送路線的優(yōu)化問(wèn)題。配送路線規(guī)劃是否合理將會(huì)直接影響到商家的配送成效，商家正確安排合理的貨物配送路線，可以高效靈活調(diào)度車(chē)輛，提高配送作業(yè)效率，從而降低物流成本，最終提高商家的效益和服務(wù)水平。文章概述了物流配送，然后通過(guò)收集并整理正大優(yōu)鮮商家相關(guān)配送路線資料和數(shù)據(jù)，分析得出該商家向各個(gè)消費(fèi)者配送貨物中存在著配送路線不固定、車(chē)輛裝載率不高等問(wèn)題，并通過(guò)節(jié)約里程法來(lái)減少該商家配送的總里程，改善車(chē)輛調(diào)度情況、提高車(chē)輛裝載率降低成本，進(jìn)而提高該商家的效益。

關(guān)鍵詞：外賣(mài)；配送；路線優(yōu)化；節(jié)約里程法；評(píng)價(jià)分析

中圖分類號(hào)：F253.4

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷影響，客戶消費(fèi)水平和層次都不斷提高，商家之間的競(jìng)爭(zhēng)變得激烈。商家處在因?yàn)榭焖僮兓鵁o(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，為了提高在同行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力，所有商家都在不斷通過(guò)尋找加強(qiáng)管理來(lái)降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。對(duì)于配送商家來(lái)說(shuō)，配送過(guò)程成本占物流總成本的比例相當(dāng)大，如果一個(gè)配送商家配送過(guò)程成本過(guò)高，那么它的物流成本一定很高，從而超市的利潤(rùn)就很低[1]。文章就是以正大優(yōu)鮮商家為例，優(yōu)化其配送路線來(lái)提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 正大優(yōu)鮮商家配送狀況

目前正大優(yōu)鮮商家的路線規(guī)劃主要是由項(xiàng)目管理人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和各連鎖客戶超市的需求是否緊急來(lái)安排的，除了主要的5條常用路線外，其他路線隨意性很強(qiáng)。但隨著大量知名大中型配送商家逐步打入市場(chǎng)，配送商家的競(jìng)爭(zhēng)壓力越來(lái)越大，商家利潤(rùn)也不斷下降，迫于競(jìng)爭(zhēng)的壓力，正大優(yōu)鮮商家只能不斷降低商品的價(jià)格來(lái)與其他配送商家競(jìng)爭(zhēng)。所以為了提高利潤(rùn)，增強(qiáng)商家的競(jìng)爭(zhēng)力，配送路線的優(yōu)化就是很有必要的[2]。

因?yàn)樵撋碳业呐渌吐肪€并不固定，除了根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)理的安排外，司機(jī)開(kāi)車(chē)的習(xí)慣也會(huì)對(duì)路線有一定的影響，經(jīng)過(guò)調(diào)查總結(jié)得知，該商家目前主要存在5條配送路線，因?yàn)樵撋碳遗渌吐肪€比較雜亂，難以統(tǒng)計(jì)，所以就以常用的5條路線為該商家目前的配送路線，5條路線見(jiàn)表1。

2 正大優(yōu)鮮商家配送路線存在的問(wèn)題

2.1 配送路線設(shè)置不合理

目前該商家的路線規(guī)劃主要是由項(xiàng)目管理人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和各連鎖客戶超市的需求是否緊急來(lái)安排， 缺乏設(shè)計(jì)一個(gè)規(guī)范的配送貨物路線和選擇正確的配送車(chē)輛的思路，在車(chē)輛有限的情況下，不合理的配送路線會(huì)導(dǎo)致空車(chē)返程現(xiàn)象，不僅增加了配送時(shí)間，而且降低了配送效率，客戶點(diǎn)不能及時(shí)收到貨物，滿足不了顧客需求，導(dǎo)致顧客的流失；若在車(chē)輛充足的情況下，一對(duì)一的配送方式成本高，造成了資源浪費(fèi)，沒(méi)有做到運(yùn)輸資源的合理配置。

2.2 運(yùn)輸路線中迂回路徑較多

根據(jù)表1的配送路線顯示，該商家目前在配送過(guò)程中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)對(duì)客戶的重復(fù)，存在迂回運(yùn)輸，運(yùn)輸路線并不是最短路徑。每次配送產(chǎn)生的對(duì)流運(yùn)輸、過(guò)遠(yuǎn)運(yùn)輸?shù)炔缓侠磉\(yùn)輸形式較多，往往導(dǎo)致車(chē)輛運(yùn)輸資源浪費(fèi)，造成配送總里程增加。例如，配送路線ABD都存在線路迂回現(xiàn)象，特別是配送路線B，需要3次運(yùn)輸才能滿足，造成配送總里程增加，配送成本相應(yīng)增高。

2.3 配送空載率高

根據(jù)表1顯示，該商家對(duì)于車(chē)輛的調(diào)度不合理，常常造成運(yùn)輸過(guò)程中實(shí)載率低、空載率高，例如配送路線E，雖然只需要一次來(lái)回就可以滿足2個(gè)客戶的需求，但2個(gè)客戶的需求只有37件，這里造成的空載率還是比較高的。

3 正大優(yōu)鮮商家配送路線優(yōu)化方案

3.1 配送路線優(yōu)化

配送路線是指配送中心中各送貨車(chē)輛向各個(gè)客戶送貨時(shí)所要經(jīng)過(guò)的線路。配送路線是否合理對(duì)提高商家的配送效率、改善車(chē)輛調(diào)度情況和降低配送成本都有直接影響，因此將配送路線優(yōu)化到最優(yōu)是配送工作的最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。而要想將配送路線優(yōu)化到最優(yōu)，選擇合適的方法是最為重要的[3]。

配送路線的確定：

（1）確定目標(biāo)。配送路線優(yōu)化的目標(biāo)有多種選擇：以經(jīng)濟(jì)效益最高為目標(biāo)，指優(yōu)化時(shí)以商家利潤(rùn)最大化為最終目標(biāo)；以成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)際上也是選擇了以商家效益為目標(biāo)；以運(yùn)送距離最短為目標(biāo)，如果成本與路程相關(guān)性較強(qiáng)，其實(shí)也是為了降低成本而使商家效益達(dá)到最高，但只有其他因素與運(yùn)距相關(guān)性比較小時(shí)，才可以選它作為目標(biāo)，本文就是以運(yùn)送距離最短為優(yōu)化目標(biāo)，將該商家目前配送貨物給各客戶的路線優(yōu)化到運(yùn)距最短，減少迂回運(yùn)輸，從而提高該商家的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

（2）確定約束條件。通常配送路線的約束條件有：保證商品質(zhì)量、規(guī)格、數(shù)量；保證商品在要求時(shí)間內(nèi)送達(dá)；保證配送的貨物數(shù)量不超過(guò)已有車(chē)輛載重量限制；保證要配送的貨物數(shù)量在本商家運(yùn)力范圍以內(nèi)。本文沒(méi)有考慮貨物質(zhì)量、數(shù)量、貨物送達(dá)時(shí)間這幾個(gè)約束條件，著重考慮了貨物量不得超過(guò)車(chē)輛裝載量與該商家運(yùn)力的約束條件。

3.2 商家配送路線優(yōu)化的目標(biāo)

在本文中，該商家配送路線優(yōu)化的目標(biāo)就是縮減商家配送的總里程，因?yàn)槟壳霸撋碳业呐渌吐肪€沒(méi)有形成一個(gè)有序的系統(tǒng)，路線雜亂，造成的物流總成本中，迂回運(yùn)輸所導(dǎo)致的成本占的比重較多，所以縮減該商家配送總里程，減少迂回運(yùn)輸是迫在眉睫的目標(biāo)。

3.3 商家配送路線優(yōu)化方案

（1）節(jié)約里程法。節(jié)約里程法又可以簡(jiǎn)稱為節(jié)約算法，通常是用來(lái)將2個(gè)運(yùn)輸回路簡(jiǎn)化合并成一個(gè)回路，最終使運(yùn)輸總里程縮減到最低，在優(yōu)化路線中使用節(jié)約里程法，目的就是使配送路線達(dá)到最優(yōu)，配送總里程最低[5]。通過(guò)使用節(jié)約算法來(lái)對(duì)該商家的配送路線進(jìn)行優(yōu)化，因?yàn)樵谶M(jìn)行配送任務(wù)的過(guò)程中配送路線的約束條件相對(duì)較多，具有一定的變數(shù)，像配送車(chē)輛的總?cè)萘?、配送時(shí)間限制等，節(jié)約算法的優(yōu)點(diǎn)就是能夠方便靈活地調(diào)整現(xiàn)有條件[6]。

（2）簡(jiǎn)述商家配送路線優(yōu)化問(wèn)題。該商家有5輛配送車(chē)輛，按照每次配送大約10個(gè)客戶，接下來(lái)就是將配送總里程縮減到最短的方案。問(wèn)題有這樣幾個(gè)特點(diǎn)：①該商家只有一個(gè)且地址確定已知；②10個(gè)客戶超市的需求量已知并且各個(gè)超市客戶地址確定已知；③10個(gè)超市客戶之間的路線距離是固定已知的；④配送車(chē)輛在給各個(gè)客戶配送完貨物后空車(chē)返回該商家；⑤該商家目前已有配送車(chē)輛的載重量很單一。本次優(yōu)化的目標(biāo)是將該商家配送路線的總里程縮減到最短。

（3）商家配送路線簡(jiǎn)圖。根據(jù)調(diào)查、搜集資料得出以下路網(wǎng)分布情況，如圖1所示。

（4）各客戶一次需求量（以一個(gè)月的需求量為例）。每輛配送車(chē)大約每次可裝載60件貨物（不考慮大體積商品等帶來(lái)的誤差），所以下面使用算法時(shí)，將以每輛車(chē)可裝載60件貨物為基準(zhǔn)，調(diào)查研究得知各個(gè)客戶平均每月的需求量見(jiàn)表2。

（5）優(yōu)化求解。步驟一：根據(jù)路網(wǎng)分布圖1計(jì)算各點(diǎn)的最短距離，見(jiàn)表3（P為正大優(yōu)鮮商家的代碼）。

步驟二：根據(jù)表3計(jì)算各超市客戶間的節(jié)約里程。

用節(jié)約里程法算出正大優(yōu)鮮商家各超市客戶的節(jié)約里程，見(jiàn)表4。

步驟三：以從大到小的順序排列計(jì)算所得的節(jié)約里程，見(jiàn)表5。

根據(jù)表5可知，客戶M與客戶O聯(lián)合為同一配送路線可節(jié)約里程9 km，客戶K與客戶L聯(lián)合為同一配送路線可節(jié)約里程8.7 km，客戶R與客戶T聯(lián)合為同一配送路線可節(jié)約里程8 km，客戶M與客戶Q聯(lián)合為同一配送路線可節(jié)約里程7 km，客戶N與客戶O聯(lián)合為同一配送路線可節(jié)約里程6 km，客戶N與客戶Q聯(lián)合為同一配送路線可節(jié)約里程4 km，客戶T與客戶X聯(lián)合為同一配送路線可節(jié)約里程3.7 km，客戶S與客戶T聯(lián)合為同一配送路線可節(jié)約里程3.1 km，客戶S與客戶X聯(lián)合為同一配送路線可節(jié)約里程2.4 km，客戶R與客戶S聯(lián)合為同一配送路線可節(jié)約里程2.1 km，客戶O與客戶Q聯(lián)合為同一配送路線可節(jié)約里程1.3 km，客戶R與客戶X聯(lián)合為同一配送路線可節(jié)約里程1 km，其余節(jié)點(diǎn)聯(lián)合為同一配送路線節(jié)約里程均為0 km。但受配送車(chē)輛裝載量為60件的限制，不能將M、Q兩客戶和O、Q兩客戶聯(lián)合為同一配送路線，因?yàn)镼的需求量已經(jīng)為60件，需要一輛車(chē)來(lái)單獨(dú)配送。

根據(jù)表4及表5安排該商家的配送線路如下：

配送線路a：派1輛車(chē)來(lái)配送客戶Q，因?yàn)镼需求量60件，所以一輛車(chē)正好可以滿足客戶Q。

配送線路b：派1輛車(chē)配送60件商品給客戶M，客戶M剩21件要再進(jìn)行配送。

配送線路c：派1輛車(chē)配送60件商品給客戶K，客戶K剩3件要再進(jìn)行配送。

配送線路d：派1輛車(chē)配送60件商品給客戶S，客戶S剩12件要再進(jìn)行配送。

配送線路e：派1輛車(chē)配送3件商品給客戶K和配送54件商品給客戶L，總計(jì)這輛車(chē)需裝載57件商品，至此超市客戶K、L配送結(jié)束。

配送線路f：派1輛車(chē)配送21件超市客戶M和配送34件商品給超市客戶0，總計(jì)這輛車(chē)需裝載55件商品，至此超市客戶M、O配送結(jié)束。

配送線路g：派1輛車(chē)配送12件商品給超市客戶S和配送44件商品給超市客戶R，總計(jì)這輛車(chē)需裝載56件商品，至此超市客戶S、R商品配送結(jié)束。

配送線路h：派1輛車(chē)配送15件商品給超市客戶T和配送22件商品給超市客戶X，總計(jì)這輛車(chē)需裝載37件商品，至此超市客戶T、X配送結(jié)束。

配送線路i：派1輛車(chē)配送39件商品給超市客戶N，超市客戶N配送結(jié)束。

根據(jù)上述配送安排結(jié)果，總結(jié)出了正大優(yōu)鮮商家超市客戶具體優(yōu)化后的配送線路，結(jié)果見(jiàn)表6。根據(jù)表6優(yōu)化后的配送路線進(jìn)行商品配送，可以使配送總里程達(dá)到最小，縮減正大優(yōu)鮮商家配送總成本，提高商家的效益。

4 優(yōu)化前后配送路線評(píng)價(jià)分析

4.1 經(jīng)濟(jì)收益增加

基于節(jié)約里程法對(duì)路線的優(yōu)化，使得運(yùn)輸總里程縮短，見(jiàn)表7，商家在優(yōu)化后，每月可節(jié)約運(yùn)送里程約11 km，每年可節(jié)約的運(yùn)送總里程達(dá)到133 km。因?yàn)榕渌瓦\(yùn)輸?shù)目偫锍虝?huì)直接影響商家的成本，所以商家經(jīng)過(guò)優(yōu)化后運(yùn)輸總里程縮短了，也就說(shuō)明了成本會(huì)降低，這樣就可以提高商家的競(jìng)爭(zhēng)力，最終也利于增加商家的經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)上述優(yōu)化結(jié)果對(duì)比可以看出優(yōu)化前后的車(chē)輛裝載情況，優(yōu)化前正大優(yōu)鮮商家的車(chē)輛最低裝載量是34件，優(yōu)化后車(chē)輛最低裝載量是37件，由此看出配送車(chē)輛的裝載率有所提高。在配送過(guò)程中，車(chē)輛的裝載率代表著車(chē)輛的利用率，裝載率越高，代表著一次配送中所配送的貨物更多，因?yàn)樯碳臆?chē)輛型號(hào)一樣，導(dǎo)致配送前后裝載量的變化并不是很高。不過(guò)對(duì)比優(yōu)化前后可以發(fā)現(xiàn)商家的滿載率有所提高，避免了部分資源的浪費(fèi)，優(yōu)化后的配送路線提高了車(chē)輛的滿載率，有利于商家經(jīng)濟(jì)效益的提高[7]。

4.2 服務(wù)水平提高

正大優(yōu)鮮商家除了按時(shí)給每個(gè)客戶配送貨物，同時(shí)，也會(huì)為一些客戶提供大型貨物的配送，如其他食品等。在配送路線優(yōu)化前，配送中心的車(chē)輛總是得不到合理利用，往往在要給客戶配送貨物的時(shí)候，出現(xiàn)了配送車(chē)輛都外出配送貨物，對(duì)客戶的服務(wù)水平大大降低了。

基于節(jié)約算法優(yōu)化后的配送路線，可靈活調(diào)度車(chē)輛，使得客戶配送和客戶貨物配送同時(shí)進(jìn)行，大大提高了正大優(yōu)鮮商家的服務(wù)水平，貨物的及時(shí)送達(dá)，容易滿足客戶，提高了客戶滿意度，這也使得“回頭客”增多，最終也是有利于商家經(jīng)濟(jì)效益的提高[8]。

4.3 配送效率提高

對(duì)比正大優(yōu)鮮商家優(yōu)化前后的結(jié)果，最直觀的結(jié)果是配送運(yùn)距的減少，而間接的結(jié)果是商家的配送效率也提高了，優(yōu)化前的商家，每輛車(chē)負(fù)責(zé)一條線路，有3條配送線路（ABD）都會(huì)往返至少兩次，這不僅造成運(yùn)距的增加，也使得配送所花的時(shí)間是雙倍的。而優(yōu)化后的配送路線，并不是由一輛車(chē)負(fù)責(zé)配送路線上所有客戶超市的需求，如表6配送路線說(shuō)明中所說(shuō)，先返回的車(chē)輛可進(jìn)行其他路線的運(yùn)輸，這樣可以省下一些配送時(shí)間，優(yōu)化后的配送路線不僅提高了商家到各客戶超市的配送效率，同時(shí)也提高了給客戶配送的效率，由表6可以看出，車(chē)輛的調(diào)度是很靈活的，有一輛車(chē)會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)空出，這也說(shuō)明商家可以及時(shí)調(diào)出車(chē)輛給客戶配送，提高給客戶配送的效率。

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