石河子大学毕业论文
题 目：新疆国美电器一级仓库向二级仓库配送路线优化研究 院 （系）： 商学院商务管理系
年 级： 2009级
专 业： 物流管理
班 级： 2009（2）班
学 号： 2009175390
姓 名： XXX
指导教师： xxx
完成日期： 2013年3月14日
目 录
引言 ........................................................................ 1
第1章 物流配送概述 ......................................................... 2
1.1物流配送的概念 .................................................................................................................................... 2
1.2 物流配送的功能 ................................................................................................................................... 2
1.3 配送路线优化的意义 ........................................................................................................................... 3
第2章 物流配送模型及方法描述 ............................................... 3
2.1 多回路运输—VRP模型 ...................................................................................................................... 3
2.2 节约里程算法 ....................................................................................................................................... 4
2.2.1节约里程算法的基本原理 ....................................................................................................... 4
2.2.2节约里程算法主要步骤 ........................................................................................................... 5
第3章 新疆国美电器配送运作现状分析 ......................................... 5
3.1 公司简介 ............................................................................................................................................... 5
3.2 公司配送现状 ....................................................................................................................................... 5
3.3公司配送存在的问题分析 .................................................................................................................... 6
3.3.1运输成本较高 ............................................................................................................................... 6
3.3.2二级仓库库存积压严重 ............................................................................................................... 6
3.3.3配送模式不合理,浪费严重 .......................................................................................................... 7
第4章 新疆国美电器配送路线优化研究 ......................................... 7
4.1 建立VRP模型 ..................................................................................................................................... 7
4.2基于节约里程算法进行配送路线优化 ................................................................................................ 7
4.3配送路线优化后的结果 ...................................................................................................................... 13
4.4优化前与优化后比较分析 .................................................................................................................. 13
4.5结论 ...................................................................................................................................................... 15
致谢语 ..................................................................... 17
参考文献 ................................................................... 18
摘要
高效率合理的配送是物流系统顺利运行的保证，配送线路安排的合理与否对配送速度、成本、效益影响很大。正确合理地安排车辆的配送线路，实现合理的线路运输，可以有效地节约运输时间，增加车辆利用率，从而降低运输成本，提高企业经济效益与客户服务水平，使企业达到科学化的物流管理, 这也是企业提高自身竞争力的有效途径之一。物流配送路径优化问题具有很高的计算复杂性，属于无确定解多项式难题，高效的精确算法存在的可能性不大，但可根据启发算法求得近似最优解。本文首先对物流配送进行概述，然后以新疆国美电器一级仓库向二级仓库配送方案为例，对新疆国美电器的配送现状进行分析，并运用节约里程算法对新疆国美电器的配送线路进行优化，提出最优配送方案。
[关键词] 新疆国美电器 配送 节约里程算法 路线优化
[Abstract]
Reasonable and efficient distribution is the insurance of a smooth running logistics system; distribution line arrangement is reasonable or not has a great influence on the speed of delivery, costs and benefits. To arrange a reasonable and correct delivery line for vehicle and achieve a reasonable transport line can effectively increase the utilization of vehicles, save transportation time, thus reducing transportation costs, improving economic efficiency, enhancing customer service levels and enable enterprises to achieve scientific logistics management, which is one of the effective way for an enterprise to improve its competitiveness. The optimization of logistics distribution routing which has high computational complexity is a NP-hard problem, that is why efficient exact algorithm is unlikely to exist. In the beginning of this paper is an overview of logistics and distribution, and then take Xinjiang Gome, Ltd. distribution as an example to analysis of the status of its distribution, and use saving algorithm, has recently inserted to optimize the distribution lines for Xinjiang Gome, and at last, propose the best distribution scheme.
[Key words] Xinjiang Gome Distribution Saving mileage algorithm Rounte optimization
引言
随着社会主义市场经济的不断发展，作为“第三利润源泉”的物流对经济活动的影响日益明显，引起了人们越来越多的重视，成为当前“最重要的竞争领域”。配送是现代物流的一个重要环节，随着物流的全球化、信息化及一体化,配送在整个物流系统中的作用变得越来越重要。配送是连接生产与消费之间的一种中介服务。它是指按客户(包括零售商店、用户等)的订货要求(包括货物种类、数量和时间等方面的要求)，在物流中心(包括配送中心、仓库、车站、港口等)进行分货、配货工作，并将配好的货物及时送交收货人的物流活动。
配送合理化与否是配送决策系统的重要内容，配送线路的合理与否又是配送合理化的关键。选择合理的配送路线，对企业和社会都具有很重要的意义。
对企业来说，首先优化配送路线，可以减少配送时间和配送里程，提高配送效率，增加车辆利用率，降低配送成本；其次可以加快物流速度，能准时、快速地把货物送到客户的手中，提高客户满意度；再次使配送作业安排合理化，提高企业作业效率，有利于企业提高竞争力与效益。
对社会来说，它可以节省运输车辆，减少车辆空载率，降低了社会物流成本，对其他企业尤其是生产企业具有重要意义。与此同时，还能缓解交通紧张状况，减少噪声、尾气排放等运输污染，对民生和环境也有不容忽视的作用 。
配送线路优化是指对一系列的发货点和收货点，组织适当的行车路线使车辆有序的通过它们，在满足一定的约束条件下（货物需求量与发送量，车辆容量限制，行驶里程限制），力争实现一定的目标（行驶里程最短，使用车辆尽可能少）。但配送作业情况复杂多变，不仅存在配送点多、货物种类多、道路网复杂、路况多变等情况，而且运输服务地区内需求网点分布也不均匀，使得线路优化问题是一个无确定解多项式难题，需要启发算法去求得近似最优解。
本文将以新疆国美电器当前的配送线路的优化问题作为研究对象，对各县市需求量及运距进行分析计算，建立VRP数学模型，运用节约里程算法对建立的模型进行求解，对国美电器的配送路线进行优化。最后对优化的结果进行分析，从而为该公司提供较合理的配送方案，以期减少配送里程，降低物流运输成本，提高该公司物流运作效率，客户服务质量和整体竞争力。
第1章 物流配送概述
1.1物流配送的概念
配送（distribution）起源于“送货上门”。20世纪60年代初期，生产企业或中转仓库根据客户的需求，将货物准确的运送到客户手中，形成了配送的雏形——“普通送货”。随着客户对产品多样化和差异化的要求，为了满足客户的需求，原始的普通送货开始转向分拣、配货、送货一体化。因此产生了配送。
按照国家质量技术监督局发布的中华人民共和国国家标准“物流术语”（GB/T 18354—2001），配送是指在经济合理区域范围内根据用户要求，对物品进行拣选、加工、包装、分割、组配等作业，并按时送达指定地点的物流活动。
1.2 物流配送的功能
配送作为一种新型的物流手段，伴随着生产的不断发展而日趋成熟。发展配送，无论对于物流系统的完善，企业的发展，还是整个经济社会效益的提高，都具有重要的作用。
（1）配送完善和优化了物流系统。第二次世界大战后，高水平的干线运输呼唤支线运输和小搬运配套，但支线运输和小搬运在适应性、灵活性、服务性上的欠缺，致使运力不合理、运输成本过高。配送的出现使干线运输、支线运输及小搬运统一，输送过程得以优化和完善。
（2）配送提高了末端物流的效益。配送通过大批量进货，集中发货，以及将多个小批量集中一起大批量发货，都能有效的节省运力，实现经济运输，降低成本，使末端的物流经济效益得到提高。
（3）配送通过集中库存使企业实现低库存或零库存。采取准时制配送方式之后，生产企业完全可以依靠配送中心的准时配送而不需保持自己的库存或保持少量安全库存而不必留有经常库存。
（4）配送简化事物，方便客服。采用配送的方式，客户只需向一处订购，或一个进货单位联系就可以订购到以往需要去许多地方才能顶到的货物，因此大大的减轻了客户的工作量和负担，也节省了事务的开支。
（5）配送可以降低整个社会物资的库存水平。发展配送，实行集中库存，整个社会物资的库存总量必然低于各企业分散的库存总量。同时，配送有利于灵活高度，有利于发挥物资的作用。此外，集中库存可以发挥规模经济优势，降低库存成本 。
1.3 配送路线优化的意义
配送合理化与否是配送决策系统的重要内容，配送线路的合理与否又是配送合理化的关键。选择合理的配送路线，对企业和社会都具有很重要的意义。
对企业来说，(1)优化配送路线，可以减少配送时间和配送里程，提高配送效率，增加车辆利用率，降低配送成本。(2)可以加快物流速度，能准时、快速地把货物送到客户的手中，提高客户满意度。(3)使配送作业安排合理化，提高企业作业效率，有利于企业提高竞争力与效益。
对社会来说，它可以节省运输车辆，减少车辆空载率，降低了社会物流成本，对其他企业尤其是生产企业具有重要意义。与此同时，还能缓解交通紧张状况，减少噪声、尾气排放等运输污染，对民生和环境也有不容忽视的作用 。
第2章 物流配送模型及方法描述
2.1 多回路运输—VRP模型
多回路运输问题是现实中很普遍的一种调配问题，特别对于有大量服务对象的实体，例如拥有一个上千客户的企业。此类调配的核心问题是如何对车辆进行调度。因此，VRP（Vehicle Routing Problem）模型也应运而生，成了解决多回路问题的一个相当成功的模型。
该问题研究目标是：对一系列顾客需求点设计适当的路线，使车辆有序地通过他们，在满足一定的约束条件下（如货物需求量、发送量、车辆容量限制，行驶里程限制等），达到一定的优化目标（如里程最短，费用最小，时间尽量少等）。它涉及了多辆交通工具的服务对象的选择和路径确定两方面问题。
一个典型的VRP模型可以如下表述：
（1）基本条件 现有m辆相同的车辆停在一个共同的源点v0，它需给n个客户提供货物，顾客为v1、v2,…，vn。
（2）模型目标 确定所需的车辆数N，并指派这些车辆到一个回路中，同时包括回路内的路径安排和调度，使总费用最小。
（3）限制条件：N不大于m；每一个订单都要完成；每辆车完成任务后都要回到源点v0；车辆的容量限制不能超过；特殊问题还需考虑时间限制；运输规章
限制。
2.2 节约里程算法
节约里程算法（Saving Algorithm）是用来解决运输车辆数目不确定的VRP问题，它是目前用来解决VRP模型最有名的启发式算法。
2.2.1节约里程算法的基本原理
节约里程算法的核心思想是将运输问题中存在的两个回路（0，„ ，i，0）和（0，j，„ ，0）合并成一个回路（0，„ ，i，j，„，0）。在上面的合并操作中，整个运输问题的总运输距离会发生变化，如果变化后总运输距离下降，则称节约了运输距离。相应的变化值，叫做节约距离
CijciocojcjiCij，如式（1）所示。 （1）
调整过程如图2所示。
调整前 调整后
图2-1 节约算法的图像描述
2.2.2节约里程算法主要步骤
已知条件:需求点集NR={1,2,„, n},各点需求量Ri,各点间最短距离cij。
Ij第一步,形成一个初始解。确定各车辆配送点集I1,I2,,Im令j,
j=1,2,„,n (先采取单点配送)。
第二步,
进行节约度的计算。计算所有点对的节约度
进行升序排列。 ，然后对计算结果
第三步，进行回路的合并。从升序排列的节约度序列中的最上面的值开始，
直到节约里程的队列空为止,重复下列步骤:
按照节约里程队列从大到小的顺序,分析客户i和j之间合并的可能性(是否满足装载限制条件、不在同一路径内以及合并次数不超过2),将i, j连接起来,即可令IiIiIj;Ij。如果不是这样,则从节约里程队列中去除当前的节约里程，分析下一个客户对。
第3章 新疆国美电器配送运作现状分析
3.1 公司简介
新疆国美电器有限公司成立于2004年9月25日。目前，新疆国美电器有限公司在全疆拥有大型家电直营卖场22家，在乌鲁木齐市区设立10家门店；在库尔勒、阿克苏、哈密、昌吉、石河子、奎屯、克拉玛依、伊犁、喀什9个地州城市均设立了分公司，拥有专业的电器直营卖场12家，公司现拥有员工1200余名，年销售额突破10亿元。
3.2 公司配送现状
新疆国美电器配送现状是由设在乌鲁木齐的一级仓库，分别向9个二级仓库按周期（一般为三天）配送货物如图一所示。各分公司按周期上报需求量,由乌鲁木齐总仓统一进行配送。新疆国美电器总仓配送时租赁的是17.5米半挂高低平板车。该车可以装电冰箱一类的大家电27台，洗衣机一类的中型家电56台。在配送时，电冰箱一类的的大家电和洗衣机一类的中型家电是分开配送的，都是整车配送，不会因分公司的需求量出现半车配送的情况。从成本考虑，一车能装电冰箱一类大家电的数量有限，本文主要对洗衣机一类中型家电的配送路线进行优化。
目前国美电器洗衣机一类中型家电原配送路线如图一所示(p乌鲁木齐
):
图一
各分公司某一周期洗衣机一类中型家电需求量如图二所示：
3.3公司配送存在的问题分析 3.3.1运输成本较高
国美电器乌鲁木齐总仓在向9个分公司配送货物时都是一个地点发一辆整车进行配送,因为配送线路没有经过优化,配送时路线经常出现重复现象,造成运输资源浪费,致使运输成本较高。
3.3.2二级仓库库存积压严重
国美电器总仓在配送过程中没有根据各分公司的具体需求进行配货,在分公司提出货物需求时,为了满配载量运输都是整车配送,这就造成了各分公司库存积压严重。
3.3.3配送模式不合理,浪费严重
国美电器总仓向分公司配送时,只是进行单纯的点对点的配送,在这种配送模式下,就会导致运距过长,消耗的作业时间偏多,浪费较多人力和物力资源,从而影响公司的盈利。
第4章 新疆国美电器配送路线优化研究
4.1 建立VRP模型
多回路运输问题是现实生活中十分常见的一种调配问题。此类调配问题的核心问题是车辆调度。因此VRP模型也应运而生，成了解决多回路问题的一个相当成功的模型。据此对新疆国美电器的配送系统建立VRP模型。
基本条件：国美电器乌鲁木齐总仓需给9个分公司送货，客户依次为1，2，„,9，现租赁9辆17.5米半挂高低平板车（长17.5m,宽2.8m,）平均每百公里油耗36L，柴油每升7.07元，司机工资按公里算,2000公里以内每公里1.15元,超过2000公里超出部分每公里1.45元。
模型目标：确定所需要的车辆的数目N、及各车行走的路径，并指派这些车辆到一个回路中，同时包括回路内的路径安排和调度，使得运输总费用最小。
限制条件：
（1）17.5米半挂高低平板车可以装56台电冰箱一类的中型家电，不能超过车辆的容量限制。
（2） 每辆车完成任务之后都要回到源点p处。
4.2基于节约里程算法进行配送路线优化
本文采用节约里程算法的并行方式优化配送路线：
表4-1 各分公司的运输距离(单位:千米)
数据来源：百度地图
为了尽量缩短车辆运行距离，必须求出最佳配送路线，现有可以利用的车辆能够承载56台洗衣机一类的中型家电，优化过程中不能超出车辆承载量。
第一步：首先计算相互之间最短距离，根据表4-1中的配送中心至各分公司之间、总公司与分公司的距离，得出最短配送路线距离矩阵。如表4-2所示。
表4-2 最短配送路线距离矩阵
第二步：从最短配送路线距离矩阵中，计算出各分公司之间的配送路线节约行程图，如表4-3所示。
表4-3 配送路线节约行程表
第三步：对节约行程按大小顺序进行排列，配送路线行程排序表如表4-4
所示。
表4-4 配送路线节约行程排序表
第四步：按照配送路线行程排序表（见表4-4）组合成配送路线图。 ① 初始解：
如图4-2所示，从配送中心P向分公司配送，配送线路9条，总运行距离为9930km。
图4-2 初始解
② 二次解
按照节约行程的大小顺序连接6--7,组合成配送路线一，如图4-3所示，配送线路有8条，总运行距离为7935.1km，所需车辆为8辆，6、7分公司总需求为29台。连接7--8并入配送路线一后，6、7、8分公司总需求量为49，小于一辆车的限载量56台，故7—8可以并入配送线路一。配送线路一的运行距离为2973.6km，比优化前的运行距离5900.8km节约了2927.2km，并且减少了两个司机。
图4-3 二次解
③ 三次解
按照节约行程的大小顺序，应该5--6,5--6有可能连接到二次解的配送路线一中，但是，由于一辆车只能载56台的限制，配送路线一不能再增加分公司了，为此不再连接5--6。同样的理由5—7、6—9都不能并入配送线路一中。连接4--5组成配送线路二（如图4-4），该路线4、5分公司总需求量为40台。连接1--4,1、4、5分公司总需求量为55台，小于一辆车的载重限额56台，所以将1—4并入配送路线二中，且配送路线二不能再增加分公司了。路线二运行距离为1656.3km，此时，共有配送线路5条，总运行距离为6196.7km，比二次解7020.8km节约824.1km。
图4-4 三次解
④ 四次解
接下来的顺序是4——6,1--5,1--6,1--7,2--4,2--5，5—8,1—2因为配送路线二已经不能再增加分公司了，所以这些都不能并入配送路线二。而连接8--9并入到配送路线一中后，分公司的总需求量为59台，超出一辆车的载重限额，不符合条件，故不能连接8--9。同样的道理7—9,2—7,3—5,1—3都不能并入配送线路1、2。连接2—3形成配送路线三（如图4-5），2、3分公司总需求量为43，运行距离为297.6km，此时，配送路线只有4条，司机有4人，总运行距离为6125.3km，比三次解时节约71.4km。
图4-5 四次解
⑤ 最终解
由上面的4步解已将配送路线基本优化完毕，还留下分公司9哈密没有并到已经优化好的路线中，这是从新疆的特殊地理交通条件和成本上考虑的，哈密地处东疆，和其他8个分公司离的都比较远，不适合并入前几条配送路线中，适合单独配送。
4.3配送路线优化后的结果
到此为止，完成了全部的配送路线的规划设计，共有4条配送路线，运行距离6125.3km，需要17.5米半挂高低平板车4辆。配送路线一运行距离为2973.6km。配送路线二运行距离为1656.3km，。配送路线三运行距离为297.6km。配送路线四运行距离为1197.8km。优化前运行总路程为9930km，优化后与优化前相比，节约了3804.7km。并且由现有的9个司机变为4个司机，由现有的9辆17.5米半挂高低平板车变为4辆。
4.4优化前与优化后比较分析
由上文可知，通过节约算法对配送线路进行优化，得到优化方案，因此我们需要通过一系列指标来评价方案的优劣性。本文将以所需车辆数，行驶总里程，总油耗，人力资源和总费用这些指标，对优化后的方案进行评价分析如表4-5所示。
表4-5 优化结果对比表
从表4-5对比中可知，从车次需求数的角度来看，优化后的方案与优化前方案相比较节约了4/9的车次需求。优化后的方案需要使用更少的车次，减少了国美电器的货车使用，使国美电器车辆安排使用上具有更大弹性。因此，在用车角度上考虑，优化后的方案比优化前的方案合理。从总运输里程角度考虑，优化后的方案的总运输里程为6125.3千米，与原方案的9930千米相比较，减少了车辆行驶的里程数。优化后的方案减少了公司车辆的损耗和资源的浪费，给国美电器带去更多的效益。因此，从运输里程的角度考虑，优化后的方案最优。从燃油消耗的角度考虑，优化后的方案的消耗为2205.108升，与原方案的3574.8升相比较，优化方案降低了油耗量。配送线路优化后，不仅能减少国美电器公司的燃油费用的支出，还能降低社会资源的浪费。因此，从燃油消耗的角度上考虑，优化后方案最优。从公司人力资源消耗角度来考虑，优化后的方案所需司机为4人次，减少人力的消耗为5人次。优化后的方案能使公司在人员安排上将更具有弹性，还能降低公司费用的支出。因此，从国美电器公司人力资源消耗的角度考虑，优化后方案最优。从支出的总费用角度来考虑，优化后的方案的费用支出依次
22634.21元，与原方案的为36693.336元相比较，优化后的方案总费用更低。
结合车次需求数，总运输里程，燃油消耗，人力资源消耗，支出的总费用五个角度一齐分析，优化后的方案比现行的配送路线更优。
4.5结论
新疆国美电器一级仓库向二级仓库配送线路优化的结果如图4-6所示：
图4-6
乌鲁木齐---阿克苏---喀什---库尔勒---乌鲁木齐为配送线路一； 乌鲁木齐---克拉玛依---奎屯---伊宁---乌鲁木齐为配送路线二； 乌鲁木齐---昌吉---石河子---乌鲁木齐为配送路线三；
因为新疆的地理原因以及交通线路的原因，哈密并入以上三条配送路线中配送成本反而增加，所以将乌鲁木齐---哈密单独出来做为配送路线四。
新疆国美电器为了推广品牌，扩大市场，在疆内建立了多家分公司。但随之
而来的就是配送成本的问题，公司为保持正常的盈利，降低配送成本则势在必行，这就意味着公司要对原配送路线进行优化。
本文针对新疆国美电器9个分公司中型家电配送状况进行了线路规划，应用了节约里程算法进行了计算分析.经过效益分析，证明经过优化后的配送里程数缩短了3804.7km，节约燃油1369.692升，从而降低了配送成本，提高了企业效益。
在科学技术日新月异的今天，只有最大限度地提高物流配送效率，最大限度地降低物流配送的成本，才能使企业获得持续、健康的发展，才能最终得到消费者的认可。鉴于此，配送路线的优化已成为刻不容缓的任务。
在物流快速发展的大背景下，新疆国美电器要充分运用物流理论，与实践相结合，同时考虑到时代赋予产品特殊的意义，积极拓展自己的经营方式，与客户保持积极地合作，给企业注入新的血液和活力。
致谢语
在本文完成之际，我首先要衷心地感谢蒲静导师，她为我的论文写作给予了充分的鼓励和悉心的指导。师从蒲静老师，我不仅在学术研究和论文写作方面得到了谆谆教诲，导师严谨细致的治学态度、宽厚正直的待人之道更是我学之不尽的人生财富。在此，谨向蒲老师表示最真诚的感谢和崇高的敬意!
最后，还要感谢石河子大学商学院所有关心和教育过我的老师们，感谢商学院图书馆对于论文的帮助，以及新疆国美电器乌鲁木齐总公司提供宝贵的资料。同时，感谢评阅本文的各位老师，敬请提出宝贵的意见，并予以指正。
参考文献
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石河子大学毕业论文
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学 号： 2009175390
姓 名： XXX
指导教师： xxx
完成日期： 2013年3月14日
目 录
引言 ........................................................................ 1
第1章 物流配送概述 ......................................................... 2
1.1物流配送的概念 .................................................................................................................................... 2
1.2 物流配送的功能 ................................................................................................................................... 2
1.3 配送路线优化的意义 ........................................................................................................................... 3
第2章 物流配送模型及方法描述 ............................................... 3
2.1 多回路运输—VRP模型 ...................................................................................................................... 3
2.2 节约里程算法 ....................................................................................................................................... 4
2.2.1节约里程算法的基本原理 ....................................................................................................... 4
2.2.2节约里程算法主要步骤 ........................................................................................................... 5
第3章 新疆国美电器配送运作现状分析 ......................................... 5
3.1 公司简介 ............................................................................................................................................... 5
3.2 公司配送现状 ....................................................................................................................................... 5
3.3公司配送存在的问题分析 .................................................................................................................... 6
3.3.1运输成本较高 ............................................................................................................................... 6
3.3.2二级仓库库存积压严重 ............................................................................................................... 6
3.3.3配送模式不合理,浪费严重 .......................................................................................................... 7
第4章 新疆国美电器配送路线优化研究 ......................................... 7
4.1 建立VRP模型 ..................................................................................................................................... 7
4.2基于节约里程算法进行配送路线优化 ................................................................................................ 7
4.3配送路线优化后的结果 ...................................................................................................................... 13
4.4优化前与优化后比较分析 .................................................................................................................. 13
4.5结论 ...................................................................................................................................................... 15
致谢语 ..................................................................... 17
参考文献 ................................................................... 18
摘要
高效率合理的配送是物流系统顺利运行的保证，配送线路安排的合理与否对配送速度、成本、效益影响很大。正确合理地安排车辆的配送线路，实现合理的线路运输，可以有效地节约运输时间，增加车辆利用率，从而降低运输成本，提高企业经济效益与客户服务水平，使企业达到科学化的物流管理, 这也是企业提高自身竞争力的有效途径之一。物流配送路径优化问题具有很高的计算复杂性，属于无确定解多项式难题，高效的精确算法存在的可能性不大，但可根据启发算法求得近似最优解。本文首先对物流配送进行概述，然后以新疆国美电器一级仓库向二级仓库配送方案为例，对新疆国美电器的配送现状进行分析，并运用节约里程算法对新疆国美电器的配送线路进行优化，提出最优配送方案。
[关键词] 新疆国美电器 配送 节约里程算法 路线优化
[Abstract]
Reasonable and efficient distribution is the insurance of a smooth running logistics system; distribution line arrangement is reasonable or not has a great influence on the speed of delivery, costs and benefits. To arrange a reasonable and correct delivery line for vehicle and achieve a reasonable transport line can effectively increase the utilization of vehicles, save transportation time, thus reducing transportation costs, improving economic efficiency, enhancing customer service levels and enable enterprises to achieve scientific logistics management, which is one of the effective way for an enterprise to improve its competitiveness. The optimization of logistics distribution routing which has high computational complexity is a NP-hard problem, that is why efficient exact algorithm is unlikely to exist. In the beginning of this paper is an overview of logistics and distribution, and then take Xinjiang Gome, Ltd. distribution as an example to analysis of the status of its distribution, and use saving algorithm, has recently inserted to optimize the distribution lines for Xinjiang Gome, and at last, propose the best distribution scheme.
[Key words] Xinjiang Gome Distribution Saving mileage algorithm Rounte optimization
引言
随着社会主义市场经济的不断发展，作为“第三利润源泉”的物流对经济活动的影响日益明显，引起了人们越来越多的重视，成为当前“最重要的竞争领域”。配送是现代物流的一个重要环节，随着物流的全球化、信息化及一体化,配送在整个物流系统中的作用变得越来越重要。配送是连接生产与消费之间的一种中介服务。它是指按客户(包括零售商店、用户等)的订货要求(包括货物种类、数量和时间等方面的要求)，在物流中心(包括配送中心、仓库、车站、港口等)进行分货、配货工作，并将配好的货物及时送交收货人的物流活动。
配送合理化与否是配送决策系统的重要内容，配送线路的合理与否又是配送合理化的关键。选择合理的配送路线，对企业和社会都具有很重要的意义。
对企业来说，首先优化配送路线，可以减少配送时间和配送里程，提高配送效率，增加车辆利用率，降低配送成本；其次可以加快物流速度，能准时、快速地把货物送到客户的手中，提高客户满意度；再次使配送作业安排合理化，提高企业作业效率，有利于企业提高竞争力与效益。
对社会来说，它可以节省运输车辆，减少车辆空载率，降低了社会物流成本，对其他企业尤其是生产企业具有重要意义。与此同时，还能缓解交通紧张状况，减少噪声、尾气排放等运输污染，对民生和环境也有不容忽视的作用 。
配送线路优化是指对一系列的发货点和收货点，组织适当的行车路线使车辆有序的通过它们，在满足一定的约束条件下（货物需求量与发送量，车辆容量限制，行驶里程限制），力争实现一定的目标（行驶里程最短，使用车辆尽可能少）。但配送作业情况复杂多变，不仅存在配送点多、货物种类多、道路网复杂、路况多变等情况，而且运输服务地区内需求网点分布也不均匀，使得线路优化问题是一个无确定解多项式难题，需要启发算法去求得近似最优解。
本文将以新疆国美电器当前的配送线路的优化问题作为研究对象，对各县市需求量及运距进行分析计算，建立VRP数学模型，运用节约里程算法对建立的模型进行求解，对国美电器的配送路线进行优化。最后对优化的结果进行分析，从而为该公司提供较合理的配送方案，以期减少配送里程，降低物流运输成本，提高该公司物流运作效率，客户服务质量和整体竞争力。
第1章 物流配送概述
1.1物流配送的概念
配送（distribution）起源于“送货上门”。20世纪60年代初期，生产企业或中转仓库根据客户的需求，将货物准确的运送到客户手中，形成了配送的雏形——“普通送货”。随着客户对产品多样化和差异化的要求，为了满足客户的需求，原始的普通送货开始转向分拣、配货、送货一体化。因此产生了配送。
按照国家质量技术监督局发布的中华人民共和国国家标准“物流术语”（GB/T 18354—2001），配送是指在经济合理区域范围内根据用户要求，对物品进行拣选、加工、包装、分割、组配等作业，并按时送达指定地点的物流活动。
1.2 物流配送的功能
配送作为一种新型的物流手段，伴随着生产的不断发展而日趋成熟。发展配送，无论对于物流系统的完善，企业的发展，还是整个经济社会效益的提高，都具有重要的作用。
（1）配送完善和优化了物流系统。第二次世界大战后，高水平的干线运输呼唤支线运输和小搬运配套，但支线运输和小搬运在适应性、灵活性、服务性上的欠缺，致使运力不合理、运输成本过高。配送的出现使干线运输、支线运输及小搬运统一，输送过程得以优化和完善。
（2）配送提高了末端物流的效益。配送通过大批量进货，集中发货，以及将多个小批量集中一起大批量发货，都能有效的节省运力，实现经济运输，降低成本，使末端的物流经济效益得到提高。
（3）配送通过集中库存使企业实现低库存或零库存。采取准时制配送方式之后，生产企业完全可以依靠配送中心的准时配送而不需保持自己的库存或保持少量安全库存而不必留有经常库存。
（4）配送简化事物，方便客服。采用配送的方式，客户只需向一处订购，或一个进货单位联系就可以订购到以往需要去许多地方才能顶到的货物，因此大大的减轻了客户的工作量和负担，也节省了事务的开支。
（5）配送可以降低整个社会物资的库存水平。发展配送，实行集中库存，整个社会物资的库存总量必然低于各企业分散的库存总量。同时，配送有利于灵活高度，有利于发挥物资的作用。此外，集中库存可以发挥规模经济优势，降低库存成本 。
1.3 配送路线优化的意义
配送合理化与否是配送决策系统的重要内容，配送线路的合理与否又是配送合理化的关键。选择合理的配送路线，对企业和社会都具有很重要的意义。
对企业来说，(1)优化配送路线，可以减少配送时间和配送里程，提高配送效率，增加车辆利用率，降低配送成本。(2)可以加快物流速度，能准时、快速地把货物送到客户的手中，提高客户满意度。(3)使配送作业安排合理化，提高企业作业效率，有利于企业提高竞争力与效益。
对社会来说，它可以节省运输车辆，减少车辆空载率，降低了社会物流成本，对其他企业尤其是生产企业具有重要意义。与此同时，还能缓解交通紧张状况，减少噪声、尾气排放等运输污染，对民生和环境也有不容忽视的作用 。
第2章 物流配送模型及方法描述
2.1 多回路运输—VRP模型
多回路运输问题是现实中很普遍的一种调配问题，特别对于有大量服务对象的实体，例如拥有一个上千客户的企业。此类调配的核心问题是如何对车辆进行调度。因此，VRP（Vehicle Routing Problem）模型也应运而生，成了解决多回路问题的一个相当成功的模型。
该问题研究目标是：对一系列顾客需求点设计适当的路线，使车辆有序地通过他们，在满足一定的约束条件下（如货物需求量、发送量、车辆容量限制，行驶里程限制等），达到一定的优化目标（如里程最短，费用最小，时间尽量少等）。它涉及了多辆交通工具的服务对象的选择和路径确定两方面问题。
一个典型的VRP模型可以如下表述：
（1）基本条件 现有m辆相同的车辆停在一个共同的源点v0，它需给n个客户提供货物，顾客为v1、v2,…，vn。
（2）模型目标 确定所需的车辆数N，并指派这些车辆到一个回路中，同时包括回路内的路径安排和调度，使总费用最小。
（3）限制条件：N不大于m；每一个订单都要完成；每辆车完成任务后都要回到源点v0；车辆的容量限制不能超过；特殊问题还需考虑时间限制；运输规章
限制。
2.2 节约里程算法
节约里程算法（Saving Algorithm）是用来解决运输车辆数目不确定的VRP问题，它是目前用来解决VRP模型最有名的启发式算法。
2.2.1节约里程算法的基本原理
节约里程算法的核心思想是将运输问题中存在的两个回路（0，„ ，i，0）和（0，j，„ ，0）合并成一个回路（0，„ ，i，j，„，0）。在上面的合并操作中，整个运输问题的总运输距离会发生变化，如果变化后总运输距离下降，则称节约了运输距离。相应的变化值，叫做节约距离
CijciocojcjiCij，如式（1）所示。 （1）
调整过程如图2所示。
调整前 调整后
图2-1 节约算法的图像描述
2.2.2节约里程算法主要步骤
已知条件:需求点集NR={1,2,„, n},各点需求量Ri,各点间最短距离cij。
Ij第一步,形成一个初始解。确定各车辆配送点集I1,I2,,Im令j,
j=1,2,„,n (先采取单点配送)。
第二步,
进行节约度的计算。计算所有点对的节约度
进行升序排列。 ，然后对计算结果
第三步，进行回路的合并。从升序排列的节约度序列中的最上面的值开始，
直到节约里程的队列空为止,重复下列步骤:
按照节约里程队列从大到小的顺序,分析客户i和j之间合并的可能性(是否满足装载限制条件、不在同一路径内以及合并次数不超过2),将i, j连接起来,即可令IiIiIj;Ij。如果不是这样,则从节约里程队列中去除当前的节约里程，分析下一个客户对。
第3章 新疆国美电器配送运作现状分析
3.1 公司简介
新疆国美电器有限公司成立于2004年9月25日。目前，新疆国美电器有限公司在全疆拥有大型家电直营卖场22家，在乌鲁木齐市区设立10家门店；在库尔勒、阿克苏、哈密、昌吉、石河子、奎屯、克拉玛依、伊犁、喀什9个地州城市均设立了分公司，拥有专业的电器直营卖场12家，公司现拥有员工1200余名，年销售额突破10亿元。
3.2 公司配送现状
新疆国美电器配送现状是由设在乌鲁木齐的一级仓库，分别向9个二级仓库按周期（一般为三天）配送货物如图一所示。各分公司按周期上报需求量,由乌鲁木齐总仓统一进行配送。新疆国美电器总仓配送时租赁的是17.5米半挂高低平板车。该车可以装电冰箱一类的大家电27台，洗衣机一类的中型家电56台。在配送时，电冰箱一类的的大家电和洗衣机一类的中型家电是分开配送的，都是整车配送，不会因分公司的需求量出现半车配送的情况。从成本考虑，一车能装电冰箱一类大家电的数量有限，本文主要对洗衣机一类中型家电的配送路线进行优化。
目前国美电器洗衣机一类中型家电原配送路线如图一所示(p乌鲁木齐
):
图一
各分公司某一周期洗衣机一类中型家电需求量如图二所示：
3.3公司配送存在的问题分析 3.3.1运输成本较高
国美电器乌鲁木齐总仓在向9个分公司配送货物时都是一个地点发一辆整车进行配送,因为配送线路没有经过优化,配送时路线经常出现重复现象,造成运输资源浪费,致使运输成本较高。
3.3.2二级仓库库存积压严重
国美电器总仓在配送过程中没有根据各分公司的具体需求进行配货,在分公司提出货物需求时,为了满配载量运输都是整车配送,这就造成了各分公司库存积压严重。
3.3.3配送模式不合理,浪费严重
国美电器总仓向分公司配送时,只是进行单纯的点对点的配送,在这种配送模式下,就会导致运距过长,消耗的作业时间偏多,浪费较多人力和物力资源,从而影响公司的盈利。
第4章 新疆国美电器配送路线优化研究
4.1 建立VRP模型
多回路运输问题是现实生活中十分常见的一种调配问题。此类调配问题的核心问题是车辆调度。因此VRP模型也应运而生，成了解决多回路问题的一个相当成功的模型。据此对新疆国美电器的配送系统建立VRP模型。
基本条件：国美电器乌鲁木齐总仓需给9个分公司送货，客户依次为1，2，„,9，现租赁9辆17.5米半挂高低平板车（长17.5m,宽2.8m,）平均每百公里油耗36L，柴油每升7.07元，司机工资按公里算,2000公里以内每公里1.15元,超过2000公里超出部分每公里1.45元。
模型目标：确定所需要的车辆的数目N、及各车行走的路径，并指派这些车辆到一个回路中，同时包括回路内的路径安排和调度，使得运输总费用最小。
限制条件：
（1）17.5米半挂高低平板车可以装56台电冰箱一类的中型家电，不能超过车辆的容量限制。
（2） 每辆车完成任务之后都要回到源点p处。
4.2基于节约里程算法进行配送路线优化
本文采用节约里程算法的并行方式优化配送路线：
表4-1 各分公司的运输距离(单位:千米)
数据来源：百度地图
为了尽量缩短车辆运行距离，必须求出最佳配送路线，现有可以利用的车辆能够承载56台洗衣机一类的中型家电，优化过程中不能超出车辆承载量。
第一步：首先计算相互之间最短距离，根据表4-1中的配送中心至各分公司之间、总公司与分公司的距离，得出最短配送路线距离矩阵。如表4-2所示。
表4-2 最短配送路线距离矩阵
第二步：从最短配送路线距离矩阵中，计算出各分公司之间的配送路线节约行程图，如表4-3所示。
表4-3 配送路线节约行程表
第三步：对节约行程按大小顺序进行排列，配送路线行程排序表如表4-4
所示。
表4-4 配送路线节约行程排序表
第四步：按照配送路线行程排序表（见表4-4）组合成配送路线图。 ① 初始解：
如图4-2所示，从配送中心P向分公司配送，配送线路9条，总运行距离为9930km。
图4-2 初始解
② 二次解
按照节约行程的大小顺序连接6--7,组合成配送路线一，如图4-3所示，配送线路有8条，总运行距离为7935.1km，所需车辆为8辆，6、7分公司总需求为29台。连接7--8并入配送路线一后，6、7、8分公司总需求量为49，小于一辆车的限载量56台，故7—8可以并入配送线路一。配送线路一的运行距离为2973.6km，比优化前的运行距离5900.8km节约了2927.2km，并且减少了两个司机。
图4-3 二次解
③ 三次解
按照节约行程的大小顺序，应该5--6,5--6有可能连接到二次解的配送路线一中，但是，由于一辆车只能载56台的限制，配送路线一不能再增加分公司了，为此不再连接5--6。同样的理由5—7、6—9都不能并入配送线路一中。连接4--5组成配送线路二（如图4-4），该路线4、5分公司总需求量为40台。连接1--4,1、4、5分公司总需求量为55台，小于一辆车的载重限额56台，所以将1—4并入配送路线二中，且配送路线二不能再增加分公司了。路线二运行距离为1656.3km，此时，共有配送线路5条，总运行距离为6196.7km，比二次解7020.8km节约824.1km。
图4-4 三次解
④ 四次解
接下来的顺序是4——6,1--5,1--6,1--7,2--4,2--5，5—8,1—2因为配送路线二已经不能再增加分公司了，所以这些都不能并入配送路线二。而连接8--9并入到配送路线一中后，分公司的总需求量为59台，超出一辆车的载重限额，不符合条件，故不能连接8--9。同样的道理7—9,2—7,3—5,1—3都不能并入配送线路1、2。连接2—3形成配送路线三（如图4-5），2、3分公司总需求量为43，运行距离为297.6km，此时，配送路线只有4条，司机有4人，总运行距离为6125.3km，比三次解时节约71.4km。
图4-5 四次解
⑤ 最终解
由上面的4步解已将配送路线基本优化完毕，还留下分公司9哈密没有并到已经优化好的路线中，这是从新疆的特殊地理交通条件和成本上考虑的，哈密地处东疆，和其他8个分公司离的都比较远，不适合并入前几条配送路线中，适合单独配送。
4.3配送路线优化后的结果
到此为止，完成了全部的配送路线的规划设计，共有4条配送路线，运行距离6125.3km，需要17.5米半挂高低平板车4辆。配送路线一运行距离为2973.6km。配送路线二运行距离为1656.3km，。配送路线三运行距离为297.6km。配送路线四运行距离为1197.8km。优化前运行总路程为9930km，优化后与优化前相比，节约了3804.7km。并且由现有的9个司机变为4个司机，由现有的9辆17.5米半挂高低平板车变为4辆。
4.4优化前与优化后比较分析
由上文可知，通过节约算法对配送线路进行优化，得到优化方案，因此我们需要通过一系列指标来评价方案的优劣性。本文将以所需车辆数，行驶总里程，总油耗，人力资源和总费用这些指标，对优化后的方案进行评价分析如表4-5所示。
表4-5 优化结果对比表
从表4-5对比中可知，从车次需求数的角度来看，优化后的方案与优化前方案相比较节约了4/9的车次需求。优化后的方案需要使用更少的车次，减少了国美电器的货车使用，使国美电器车辆安排使用上具有更大弹性。因此，在用车角度上考虑，优化后的方案比优化前的方案合理。从总运输里程角度考虑，优化后的方案的总运输里程为6125.3千米，与原方案的9930千米相比较，减少了车辆行驶的里程数。优化后的方案减少了公司车辆的损耗和资源的浪费，给国美电器带去更多的效益。因此，从运输里程的角度考虑，优化后的方案最优。从燃油消耗的角度考虑，优化后的方案的消耗为2205.108升，与原方案的3574.8升相比较，优化方案降低了油耗量。配送线路优化后，不仅能减少国美电器公司的燃油费用的支出，还能降低社会资源的浪费。因此，从燃油消耗的角度上考虑，优化后方案最优。从公司人力资源消耗角度来考虑，优化后的方案所需司机为4人次，减少人力的消耗为5人次。优化后的方案能使公司在人员安排上将更具有弹性，还能降低公司费用的支出。因此，从国美电器公司人力资源消耗的角度考虑，优化后方案最优。从支出的总费用角度来考虑，优化后的方案的费用支出依次
22634.21元，与原方案的为36693.336元相比较，优化后的方案总费用更低。
结合车次需求数，总运输里程，燃油消耗，人力资源消耗，支出的总费用五个角度一齐分析，优化后的方案比现行的配送路线更优。
4.5结论
新疆国美电器一级仓库向二级仓库配送线路优化的结果如图4-6所示：
图4-6
乌鲁木齐---阿克苏---喀什---库尔勒---乌鲁木齐为配送线路一； 乌鲁木齐---克拉玛依---奎屯---伊宁---乌鲁木齐为配送路线二； 乌鲁木齐---昌吉---石河子---乌鲁木齐为配送路线三；
因为新疆的地理原因以及交通线路的原因，哈密并入以上三条配送路线中配送成本反而增加，所以将乌鲁木齐---哈密单独出来做为配送路线四。
新疆国美电器为了推广品牌，扩大市场，在疆内建立了多家分公司。但随之
而来的就是配送成本的问题，公司为保持正常的盈利，降低配送成本则势在必行，这就意味着公司要对原配送路线进行优化。
本文针对新疆国美电器9个分公司中型家电配送状况进行了线路规划，应用了节约里程算法进行了计算分析.经过效益分析，证明经过优化后的配送里程数缩短了3804.7km，节约燃油1369.692升，从而降低了配送成本，提高了企业效益。
在科学技术日新月异的今天，只有最大限度地提高物流配送效率，最大限度地降低物流配送的成本，才能使企业获得持续、健康的发展，才能最终得到消费者的认可。鉴于此，配送路线的优化已成为刻不容缓的任务。
在物流快速发展的大背景下，新疆国美电器要充分运用物流理论，与实践相结合，同时考虑到时代赋予产品特殊的意义，积极拓展自己的经营方式，与客户保持积极地合作，给企业注入新的血液和活力。
致谢语
在本文完成之际，我首先要衷心地感谢蒲静导师，她为我的论文写作给予了充分的鼓励和悉心的指导。师从蒲静老师，我不仅在学术研究和论文写作方面得到了谆谆教诲，导师严谨细致的治学态度、宽厚正直的待人之道更是我学之不尽的人生财富。在此，谨向蒲老师表示最真诚的感谢和崇高的敬意!
最后，还要感谢石河子大学商学院所有关心和教育过我的老师们，感谢商学院图书馆对于论文的帮助，以及新疆国美电器乌鲁木齐总公司提供宝贵的资料。同时，感谢评阅本文的各位老师，敬请提出宝贵的意见，并予以指正。
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