基于優(yōu)先級(jí)的物流園區(qū)共同配送車輛調(diào)度優(yōu)化研究

摘 要：隨著物流行業(yè)的快速發(fā)展，共同配送模式逐漸成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。物流園區(qū)作為物流活動(dòng)的核心集聚地，不僅承擔(dān)著物流配送的重要任務(wù)，還面臨提高配送效率和降低運(yùn)營(yíng)成本的巨大挑戰(zhàn)。在這樣一個(gè)多方利益協(xié)調(diào)和資源共享的復(fù)雜環(huán)境中，物流園區(qū)內(nèi)部的車輛調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題顯得尤為重要，是提升物流園區(qū)整體運(yùn)營(yíng)效率的關(guān)鍵所在。文章針對(duì)基于優(yōu)先級(jí)的物流園區(qū)車輛調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題展開(kāi)深入研究，并提出有效的優(yōu)化方案，以期為我國(guó)物流園區(qū)的車輛調(diào)度提供參考，助力物流園區(qū)在數(shù)字經(jīng)濟(jì)背景下實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)營(yíng)。

關(guān)鍵詞：物流園區(qū)；共同配送；車輛調(diào)度；優(yōu)先級(jí)；調(diào)度優(yōu)化

中圖分類號(hào)：F259.27 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.20.023

Abstract： With the rapid development of logistics industry， joint distribution mode has gradually become the focus of the industry. As the core gathering place of logistics activities， logistics parks not only undertake the important task of logistics distribution， but also faces great challenges of improving distribution efficiency and reducing operating costs. In such a complex environment of multi-party interest coordination and resource sharing， the optimization of vehicle scheduling within logistics parks is particularly important， which is the key to improve the overall operational efficiency of logistics parks. This paper aims to carry out in-depth research on the optimization of vehicle scheduling with logistics parks based on priority， and put forward an effective optimization plan， in order to provide beneficial suggestions for v2e556a24fd67999baa594648d60daf68ehicle scheduling in logistics parks in China， and help logistics parks achieve the efficient operation under the background of digital economy.

Key words： logistics park; joint distribution; vehicle scheduling; priority; scheduling optimization

0 引 言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和物流行業(yè)的不斷演進(jìn)，物流園區(qū)作為現(xiàn)代供應(yīng)鏈中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，承擔(dān)著集貨、分撥、存儲(chǔ)和配送等多重功能。物流園區(qū)的共同配送模式被視為提升物流效率、降低運(yùn)營(yíng)成本的有效途徑，能夠減少車輛的重復(fù)行駛、優(yōu)化貨物流通路徑，緩解城市交通壓力和減少環(huán)境污染。隨著物流行業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，物流園區(qū)面臨日益增長(zhǎng)的貨物流通需求和日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，如何在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下，提高配送效率和降低成本，成為物流園區(qū)管理者和參與者共同關(guān)注的問(wèn)題。在此背景下，基于優(yōu)先級(jí)的車輛調(diào)度優(yōu)化策略考慮貨物配送的緊急性和重要性，通過(guò)合理分配資源、優(yōu)化配送順序和路徑，可以實(shí)現(xiàn)更高效的物流服務(wù)。因此，本文基于優(yōu)先級(jí)的思想，對(duì)物流園區(qū)共同配送車輛調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化研究，以期為物流園區(qū)的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)提供理論支持。

何文忠等（2023）指出，根據(jù)園區(qū)的自身定位和細(xì)分市場(chǎng)，發(fā)展適合園區(qū)的路子是走向成功的關(guān)鍵[1]；何馨韻（2023）提出了多層級(jí)共同配送網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，并研究DEA評(píng)價(jià)方法應(yīng)用于評(píng)價(jià)快遞網(wǎng)點(diǎn)的效率值[2]；馬昊明（2023）引入“快遞+即時(shí)物流”的共同配送模式，嘗試解決資源共享和行業(yè)整合的問(wèn)題，并提出了“快遞+即時(shí)物流”共同配送模式的末端共同配送網(wǎng)點(diǎn)選址和配送路徑規(guī)劃方案[3]；黃韻怡（2022）立足于Y企業(yè)的現(xiàn)實(shí)條件，提出了共享配送模式與著眼于長(zhǎng)期發(fā)展的車輛優(yōu)化配置模式[4]；付朝暉等（2021）考慮客戶服務(wù)關(guān)系變化與客戶需求的異質(zhì)性情況，設(shè)計(jì)了一種共享客戶需求、配送車輛與物流中心的共享物流模式[5]。何金海（2015）在構(gòu)建物流園區(qū)共同配送中心車輛調(diào)度優(yōu)化模型中，考慮時(shí)間懲罰成本和超里程懲罰成本，同時(shí)還考物流園區(qū)共同配送中心的配送任務(wù)優(yōu)先級(jí)別，確定了不同配送任務(wù)的輕重緩急[6]。

1 物流園區(qū)共同配送

1.1 物流園區(qū)共同配送的定義

物流園區(qū)共同配送指在特定的物流園區(qū)內(nèi)，不同的物流企業(yè)通過(guò)共享資源和協(xié)調(diào)操作，以達(dá)到提高配送效率、降低物流成本目的的配送方式。物流園區(qū)共同配送的核心是資源共享和協(xié)同作業(yè)，以優(yōu)化配送路線、減少空駛率，同時(shí)通過(guò)規(guī)模經(jīng)濟(jì)有效降低了整體物流成本。各參與主體通過(guò)信息共享、資源共享和協(xié)同作業(yè)，實(shí)現(xiàn)貨物配送過(guò)程中信息流、物流和資金流的高效管理。另外，物流園區(qū)共同配送涉及復(fù)雜的管理和協(xié)調(diào)問(wèn)題。參與主體之間需要建立有效的溝通機(jī)制和合作關(guān)系，以確保配送活動(dòng)順利進(jìn)行。在實(shí)際操作中，各參與主體可以使用物流管理軟件進(jìn)行訂單處理、車輛調(diào)度、庫(kù)存管理等，以支撐復(fù)雜的協(xié)同作業(yè)。另外，共同配送通過(guò)減少車輛行駛次數(shù)和里程，可有效降低碳排放和能源消耗，有利于環(huán)境保護(hù)。

1.2 物流園區(qū)共同配送的意義

在高度競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境中，一方面，共同配送模式不僅可以整合車輛、人員和倉(cāng)儲(chǔ)空間等物流資源，實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，降低物流成本，也可以通過(guò)減少車輛行駛次數(shù)和行駛距離，減少碳排放和能耗，實(shí)現(xiàn)綠色物流和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)；另一方面，共同配送模式通過(guò)統(tǒng)一調(diào)度和管理，可以更好地適應(yīng)市場(chǎng)需求變化，提供更加靈活和高效的物流服務(wù)，增強(qiáng)物流園區(qū)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為園區(qū)內(nèi)企業(yè)提供更加優(yōu)質(zhì)的物流服務(wù)，進(jìn)而促進(jìn)整個(gè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。隨著數(shù)字技術(shù)和智能技術(shù)的發(fā)展，物流園區(qū)可以通過(guò)先進(jìn)的信息技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備，挖掘物流園區(qū)共同配送的潛力，實(shí)現(xiàn)更高水平的精準(zhǔn)調(diào)度和實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高整體物流的響應(yīng)速度和服務(wù)質(zhì)量。

2 車輛調(diào)度優(yōu)化的理論基礎(chǔ)

2.1 車輛調(diào)度優(yōu)化的基本原理

通過(guò)科學(xué)合理的規(guī)劃和調(diào)度，車輛調(diào)度優(yōu)化可以實(shí)現(xiàn)車輛資源的最大化利用，降低運(yùn)輸成本，提高運(yùn)輸效率。在實(shí)際應(yīng)用中，車輛調(diào)度優(yōu)化涉及路線規(guī)劃、裝載優(yōu)化、行程時(shí)間管理和對(duì)應(yīng)急情況的快速響應(yīng)，要求考慮貨物的裝卸效率、配送時(shí)間窗口和交通狀況等多種因素，以找到成本最低、效率最高的配送方案，從而對(duì)車輛運(yùn)行路徑進(jìn)行精確規(guī)劃。車輛調(diào)度中面臨實(shí)際操作的不確定性和動(dòng)態(tài)變化。因此，有效的車輛調(diào)度策略需要具備一定的靈活性和適應(yīng)性，以將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)應(yīng)用在車輛調(diào)度優(yōu)化策略中，使車輛調(diào)度可以基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行，從而快速響應(yīng)變化，及時(shí)調(diào)整調(diào)度計(jì)劃。

2.2 優(yōu)先級(jí)在車輛調(diào)度中的應(yīng)用

在車輛調(diào)度中，基于客戶要求的交貨時(shí)間、貨物的性質(zhì)（如易腐爛或易損壞的物品）、訂單的價(jià)值和客戶的重要性等因素，進(jìn)行綜合考慮，可識(shí)別和區(qū)分各個(gè)配送任務(wù)的緊急程度和重要性，為不同的配送任務(wù)或訂單分配不同的優(yōu)先級(jí)，確保關(guān)鍵任務(wù)可以得到優(yōu)先處理，從而提高整個(gè)物流系統(tǒng)的效率和響應(yīng)速度。優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略需要對(duì)物流系統(tǒng)中的信息流進(jìn)行精確控制和處理，并依賴先進(jìn)的物流管理軟件和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)等高效的信息技術(shù)系統(tǒng)支持，以確保相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新和準(zhǔn)確性，從而提高優(yōu)先級(jí)調(diào)度的可行性，確保物流操作更加透明化和系統(tǒng)化。隨著物流行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和客戶需求的多樣化，采用基于優(yōu)先級(jí)的車輛調(diào)度策略將成為物流企業(yè)提高服務(wù)水平、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。

3 物流園區(qū)共同配送車輛調(diào)度優(yōu)化模型構(gòu)建

3.1 模型的目標(biāo)和假設(shè)

構(gòu)建物流園區(qū)共同配送車輛調(diào)度優(yōu)化模型的目標(biāo)是最小化成本和最大化服務(wù)水平。模型需要優(yōu)化車輛的配送路線和時(shí)間表，以減少行駛距離和時(shí)間、降低燃油消耗和人工成本，同時(shí)確保及時(shí)準(zhǔn)確地完成配送任務(wù)。因此，提出以下假設(shè)：第一，所有車輛的類型和容量是統(tǒng)一的；第二，車輛可以在任何時(shí)間開(kāi)始配送任務(wù)；第三，所有配送點(diǎn)都可以在指定時(shí)間內(nèi)到達(dá)；第四，車輛配送過(guò)程中不會(huì)遇到交通延誤或其他意外情況。

3.2 模型的參數(shù)和變量定義

3.2.1 決策變量

Xijk：一個(gè)二進(jìn)制變量，如果車輛k從配送點(diǎn)i直接前往配送點(diǎn)j，則為 1，否則為 0。

Tk：車輛k的總行駛時(shí)間。

Dk：車輛k的總行駛距離。

3.2.2 參數(shù)

N：配送點(diǎn)的總數(shù)。

M：可用車輛的總數(shù)。

Qk：車輛k的最大載重量。

dij：配送點(diǎn)i和j之間的距離。

qi：配送點(diǎn)i的貨物需求量。

Ck：車輛k的單位行駛成本。

Si和Ei：配送點(diǎn)i的服務(wù)時(shí)間窗口開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間。

3.2.3 輔助變量

Lijk：車輛k在配送點(diǎn)i的貨物裝載量。

3.3 數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建

車輛調(diào)度優(yōu)化模型的目標(biāo)是最小化總配送成本，目標(biāo)函數(shù)如下。

式中，α是時(shí)間成本的系數(shù)。

約束條件如下。

第一，每個(gè)配送點(diǎn)僅被一輛車訪問(wèn)一次。

第二，車輛容量限制。

第三，時(shí)間窗口約束。

式中，tij是從點(diǎn)i到點(diǎn)j的行駛時(shí)間。

第四，確保車輛從園區(qū)出發(fā)并返回園區(qū)。

式中，0表示物流園區(qū)。

第五，防止路徑中的子循環(huán)出現(xiàn)，確保車輛路徑的連續(xù)性：

4 基于優(yōu)先級(jí)的車輛調(diào)度策略

4.1 優(yōu)先級(jí)確定的方法

確定優(yōu)先級(jí)，要先確定客戶需求的緊急程度，以綜合考慮客戶下單時(shí)間、預(yù)期交付時(shí)間和訂單的重要性，如果客戶需要在特定時(shí)間內(nèi)收到貨物，那么這些訂單的優(yōu)先級(jí)應(yīng)當(dāng)更高。為了提高配送效率，鄰近或同一方向的訂單可以被分配相同或相近的優(yōu)先級(jí)，以便在一次行程中同時(shí)配送，減少重復(fù)行駛的距離，提高配送過(guò)程的整體效率。如果一輛車的容量已接近滿載，那么后續(xù)的訂單優(yōu)先級(jí)需要相應(yīng)降低。為確定訂單的優(yōu)先級(jí)，可以采用動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，在實(shí)際操作中利用計(jì)算機(jī)算法和人工智能技術(shù)根據(jù)實(shí)時(shí)情況調(diào)整訂單的優(yōu)先級(jí)，從而確保調(diào)度決策的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。優(yōu)先級(jí)的確定有助于提升配送服務(wù)的質(zhì)量和客戶滿意度，有效降低物流成本，提高整體配送效率。

4.2 優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略的設(shè)計(jì)

優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略的設(shè)計(jì)需要綜合考慮配送任務(wù)的多環(huán)節(jié)多方面，以確保物流園區(qū)共同配送的高效性和經(jīng)濟(jì)性。第一，配送松弛時(shí)間越短的訂單，優(yōu)先級(jí)應(yīng)相應(yīng)更高，物流企業(yè)需要確保在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成配送。在調(diào)度策略中應(yīng)優(yōu)先考慮那些具有緊迫交貨要求的訂單，以減少延遲交付的可能性，提升企業(yè)服務(wù)質(zhì)量，提高客戶滿意度和物流企業(yè)的信譽(yù)。第二，對(duì)于那些常規(guī)配送量較大的客戶，要適當(dāng)提高其訂單的優(yōu)先級(jí)，增強(qiáng)與重要客戶的合作關(guān)系，提升整體配送效率，從而在保證服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，優(yōu)化車輛的裝載率和運(yùn)輸效率。第三，對(duì)于容易引發(fā)高額違約罰款或損失的訂單，包括對(duì)時(shí)間敏感或具有特殊需求的貨物，應(yīng)該賦予更高的優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先處理這些訂單，可以有效減少潛在的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)提升客戶信任。第四，在理想情況下，高收益的訂單應(yīng)優(yōu)先配送，但同時(shí)需要平衡客戶公平性、維護(hù)長(zhǎng)期合作關(guān)系，以最大化物流企業(yè)的收入。第五，長(zhǎng)期合作的穩(wěn)定客戶或具有戰(zhàn)略意義的客戶訂單，可以考慮給予更高的優(yōu)先級(jí)，以鞏固與核心客戶的合作關(guān)系，在市場(chǎng)上樹(shù)立良好的品牌形象。

4.3 調(diào)度策略的實(shí)施

物流園區(qū)的管理者、各物流公司、物流司機(jī)和相關(guān)人員等所有參與方需要充分理解并接受基于優(yōu)先級(jí)的車輛調(diào)度策略。一方面，物流園區(qū)相關(guān)部門可以通過(guò)培訓(xùn)、研討會(huì)和定期的溝通會(huì)議，明確調(diào)度策略的目標(biāo)、操作流程，以及各方的責(zé)任和期望，并建立一個(gè)有效的溝通和反饋機(jī)制，確保在操作過(guò)程中遇到的問(wèn)題能得到及時(shí)解決。另一方面，物流園區(qū)需要建立一個(gè)集成的訂單管理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)的車輛跟蹤系統(tǒng)，以及高效的數(shù)據(jù)處理和分析工具。訂單管理系統(tǒng)應(yīng)能夠自動(dòng)計(jì)算并更新訂單的優(yōu)先級(jí)，同時(shí)提供給調(diào)度員實(shí)時(shí)的訂單狀態(tài)和位置信息。實(shí)時(shí)的車輛跟蹤系統(tǒng)可以幫助調(diào)度員監(jiān)控車輛的實(shí)際行駛情況，以便在必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。數(shù)據(jù)處理和分析工具則可以用以分析歷史數(shù)據(jù)，識(shí)別優(yōu)化調(diào)度策略的潛在機(jī)會(huì)。在集成的信息系統(tǒng)中，需要設(shè)置相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，在發(fā)生交通堵塞、車輛故障等突發(fā)事件時(shí)，可以重新分配訂單、更改配送路線和臨時(shí)調(diào)整車輛的優(yōu)先級(jí)，最大限度地提高物流園區(qū)共同配送的效率和效益，提升客戶服務(wù)水平和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

5 案例分析與模型驗(yàn)證

5.1 案例選取

本文選取A物流園區(qū)作為案例分析對(duì)象。A物流園區(qū)集合了多家物流企業(yè)，涵蓋從倉(cāng)儲(chǔ)、配送到運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)物流服務(wù)領(lǐng)域。其復(fù)雜的物流活動(dòng)和多元化的服務(wù)需求為驗(yàn)證基于優(yōu)先級(jí)的車輛調(diào)度優(yōu)化模型提供了理想的測(cè)試環(huán)境。A物流園區(qū)的企業(yè)數(shù)量眾多，每日處理的訂單量巨大，訂單類型多樣，使得優(yōu)化調(diào)度策略的需求尤為迫切。A物流園區(qū)的地理位置較好，連接著多條主要交通干線，可以顯著影響物流效率。通過(guò)與園區(qū)管理層、各物流企業(yè)和物流司機(jī)等多方進(jìn)行交流和訪談，收集了關(guān)于物流操作、訂單處理、車輛調(diào)度等的實(shí)際數(shù)據(jù)和信息。通過(guò)對(duì)這些信息進(jìn)行深入分析，能夠更準(zhǔn)確地理解物流園區(qū)共同配送的實(shí)際需求和存在的問(wèn)題，從而為模型的構(gòu)建和驗(yàn)證提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5.2 模型應(yīng)用與結(jié)果分j1IYtFi5TSb10Q4NxJajgQ==析

5.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

首先，收集A物流園區(qū)的10個(gè)任務(wù)配送數(shù)據(jù)，如表1所示。其中，每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)數(shù)字越小表示優(yōu)先級(jí)越高。

其次，收集10個(gè)任務(wù)點(diǎn)之間的距離信息，如表2所示。

5.2.2 虛擬距離計(jì)算

虛擬距離數(shù)據(jù)反映了考慮優(yōu)先級(jí)后的任務(wù)間距離。虛擬距離數(shù)據(jù)如表3所示。該表格使用了簡(jiǎn)化的公式：虛擬距離 = 實(shí)際距離/優(yōu)先級(jí)。

5.2.3 模型求解

在模型求解過(guò)程中，首先將配送任務(wù)的具體數(shù)據(jù)、虛擬距離和其他相關(guān)參數(shù)輸入LINGO程序中，包括固定成本、單位成本、車輛限重、運(yùn)行速度、時(shí)間懲罰成本系數(shù)和超里程懲罰成本系數(shù)。選擇固定成本為150元，單位成本為5元，變動(dòng)成本為

1 066元，每輛車限重為3 t，車輛運(yùn)行速度為40 km/h，時(shí)間成本系數(shù)為300，通過(guò)運(yùn)行結(jié)果可以得到物流園區(qū)共同配送車輛調(diào)度優(yōu)化模型的最優(yōu)成本為1 120元。其中，固定成本為400元，變動(dòng)成本為720元，時(shí)間懲罰成本為0元，超里程懲罰成本為0元，表示所有的物流企業(yè)都可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)滿足配送客戶需求的前提下完成配送任務(wù)。具體運(yùn)行結(jié)果如表4所示，需要三輛車共同完成配送任務(wù)。通過(guò)這種方法，可以確保物流園區(qū)內(nèi)的共同配送活動(dòng)在保持高效率的同時(shí)，達(dá)到成本效益最大化的目標(biāo)。

6 結(jié) 論

本文綜合考慮了配送任務(wù)的優(yōu)先級(jí)、車輛載重限制、配送時(shí)間窗口等多重關(guān)鍵因素，構(gòu)建了基于優(yōu)先級(jí)的物流園區(qū)共同配送車輛調(diào)度優(yōu)化模型，確保了方案的可行性和實(shí)用性。實(shí)例研究表明，優(yōu)化后的調(diào)度策略能夠有效減少車輛行駛距離，降低總成本，成功提升物流園區(qū)車輛調(diào)度的效率和成本效益。案例分析也驗(yàn)證了此模型在實(shí)際操作中的應(yīng)用價(jià)值，通過(guò)優(yōu)化模型，物流園區(qū)能夠更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜的配送任務(wù)。本文旨在為物流園區(qū)提供一種有效的車輛調(diào)度優(yōu)化工具，為物流行業(yè)的高效運(yùn)作提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)。

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