第3章 物流运输技术

3物流运输技术3.1运输计划的编制3.2运输方式的选择3.3运输车辆的确定知识归纳复习题学习目的与要求通过本章的学习，您应该能够：知识目标（1）掌握运输方式选择应考虑的因素（2）明晰运输计划编制的依据、原则（3）了解运输方式的选择模型（4）知道运输计划编制的模型（5）有效把握运输方式选择方法（6）熟悉车辆拼装、车辆智能调度系统能力目标（1）能够进行车辆优化（2）能够分析运输方式的选择模型（3）能够辨析车辆优化调度的神经网络算法（4）能够解析运输方式选择的综合评价法（5）能够解读运输方式选择的定性分析法（6）能够比较运输方式选择的定量研究方法和定性研究方法关键词汇全球定位系统(GlobalPositioningSystem)运输车辆（CarrierVehicle）车辆智能调度系统（VehiclesIntelligenceDispatchingSystem）神经网络(NerveNetworkMethod)运输计划(TransportationPlan)货物拼装(CargoAssembly)车辆优化(VehicleRouteOptimization)车辆调度(VehiclesDispatch)复合运输(CompoundTransportation)3.1运输计划的编制3.1.1运输计划编制的依据编制运输计划时，要具有一定的依据：（1）商品购销合同（2）商品调拨计划（3）其他委托任务（4）各种运输方式的运输能力（5）营运历史记录3.1运输计划的编制3.1.2运输计划编制的原则编制运输计划应遵循以下几个基本原则：（1）关键性原则（2）强制性和弹性原则（3）完整性和系统性原则（4）实现性和鼓励性原则（5）连续性原则3.1运输计划的编制3.1.3运输计划编制的模型运输计划的编制必然要处理物资调运问题，下面将分别就单一品种物资调运和多品种物资调运研究其数学模型。（1）单一品种物资调运模型①问题的提出。从若干个物流中心向若干个物流需求点（客户）运送同一品种的物资，已知各物流中心的运输能力、各客户的货物需求量以及物流中心和客户的位置，求各物流中心的运输范围和货物运输量，使总物流成本最小（最经济）或总物流运作效率最高（时间和距离最节省）。3.1运输计划的编制②数学模型。已知有m个物流中心，能力为Ai(i=1，2，…，m)(运输能力或生产能力等)；n个需求点，需求量为Bj(j=1,2,…，n)；Ai到Bj的运输成本为cij,需确定Ai到Bj的运输量xij。xij应满足以下条件：（Ⅰ）每个运输中心总的运输量不超出其运输能力，即i=1,2,…,m（3-1）（Ⅱ）每个客户点的货物量需求必须满足，即j=1,2,…，n（3-2）3.1运输计划的编制优化的目标函数为使总成本达到最小。因此，单品种物资调运的数学模型为：s.t.i=1,2,…,m（3-3）j=1,2,…,nxij≥0,i=1,2,…，m；j=1,2,…，n③模型求解。模型（3-3）是一个典型的运输问题，可先将其化为产销平衡问题，然后用表上作业法进行求解，也可用单纯形法进行模型的求解。3.1运输计划的编制（2）多品种物资调运模型①问题的提出。需求点同时需要若干种产品，求最优运输计划。②数学模型。设l为总的物资品种数，可在单一产品模型中增加一个下标k表示物资品种，则式（3-3）可以化成：s.t.i=1,2,…,m;k=1,2,…,l（3-4）j=1,2,…,n;k=1,2,…,lxijk≥0,i=1,2,…，m；j=1,2,…，n；k=1,2,…，lmin111()mnlijijkijkCCx1mijkikixA1nijkijkjxB3.1运输计划的编制③模型求解。（Ⅰ）若产品数l很小，需求量Bjk很大，则可先分z次求单一产品的运输计划，最后合并各计划。(Ⅱ)若产品数l较大，需求量Bjk较小，则可先合并某些产品，再按（Ⅰ）法求解。3.2运输方式的选择3.2.1运输方式选择应考虑的因素运输是实现物流的基础。根据客户的要求以及承运的货物种类，选择什么样的运输方式，在规定的时间内高效率、低成本地将货物运到目的地，是物流合理化的重要问题。一般来讲，应从物流系统要求的服务水平和允许的物流成本来决定采用哪种运输方式。在选择运输方式时，可以从以下几个方面考虑：（1）物品种类（2）运输距离（3）运输量（4）运输时间（5）运输成本3.2运输方式的选择3.2.2运输方式选择方法(1)运输方式选择的定性分析方法定性分析方法主要是依据完成运输任务可用的各种运输方式的运营特点及主要功能、货物的特性以及货主的要求等因素对运输方式进行直观选择的方法。①单一运输方式的选择：铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输、管道运输。②复合运输：公铁联运、陆海联运、陆空（海空）联运、大陆桥运输。3.2运输方式的选择(2)运输方式选择的定量分析方法运用综合评价法选择运输方式应满足运输的基本要求，即经济性、迅速性、安全性和便利性。由于运输对象、运输距离和货主对运输时限要求不一样，对经济性、迅速性、安全性和便利性的要求程度也不同，因此可采取综合评价的方法来进行运输方式的确定。如果以运输方式的经济性、迅速性、安全性和便利性四个标志作为选择依据，那么就可以采用综合评价的方法，得出合理的选择结果。这种评价方法的步骤如下：①运输方式的评价因素设评价运输方式的重要度为：经济性（F1）、迅速性（F2）、安全性（F3）、便利性（F4）3.2运输方式的选择②确定运输方式的综合评价值如果用F1、F2、F3、F4分别表示运输方式的经济性、迅速性、安全性和便利性的值，若各因素对运输方式选择具有同样重要性，则运输方式的综合评价值F为：F=F1+F2+F3+F4（3-5）但是，由于货物的形状、价格、交货日期、运输批量和交货地点的不同，因此，可以通过给这些评价因素赋予不同的权数加以区别。如这四个评价因素的权重分别为a1、a2、a3、a4，则运输方式的综合评价值可表示为：F=a1F1+a2F2+a3F3+a4F4（3-6）假如可供选择的运输方式有铁路、公路、航空，它们的评价值分别为F(T)、F(G)、F(H)，则有以下公式：F(T)=a1F1(T)+a2F2(T)+a3F3(T)+a4F4(T)（3-7）F(G)=a1F1(G)+a2F2(G)+a3F3(G)+a4F4(G)（3-8）F(H)=a1F1(H)+a2F2(H)+a3F3(H)+a4F4(H)（3-9）显然，其中评价值最大者为选择对象。3.2运输方式的选择3.2.3运输方式的选择模型假如给定几种运输方式，并知道各类货物的货流量时，就可确定各备选运输方式的一个集合，并估计每个备选运输方式的费用。通过优化模型就可以把每一组货物分配到费用最低的备选运输方式上。最简单、最常见的一种情况是，假定运输成本函数是线性函数，即单位运费是常量，与货流量无关。在这种情况下，货流量在备选运输方式上的分配可以通过线性规划模型完成，其目标函数使总的系统成本最小。由于任一备选运输方式上的总运量是分配在该运输方式上的不同货种运量的和，所以，为使计算的运输费用符合实际，还必须对常规线性规划模型进行改进。3.2运输方式的选择设有m个备选运输方式（方案）（m=1，2，…，i），n种货物（n=1，2，…，j）；Tij为j类货物用运输方式i的货流量；cij为用运输方式i运输j类货物的单位平均运费。假定cij是常量，则得到一个简单的线性规划模型，用于向各备选运输方式分配货流。满足约束条件式中Tij——运输方式i需要运输的j类物流量。minijijijCT(0)ijjijiTTT3.2运输方式的选择当备选运输方式的总运输费用与其货流量有关时，就需要一个更复杂的模型进行优化。这时，平均运费Cij不是常量，而是与某一备选运输方式i的总货流量Ti有关，那么上述规划模型需要改进为满足约束条件cij（Ti）=fi(Ti)(Tij＞0)式中，cij（Ti）=fi(Ti)是运输方式i的运费与货流量之间的关系，fi(Ti)有待用其他方法确定。min()ijijiijCTTijjiTT3.3运输车辆的确定3.3.1货物的拼装在拼装货物时应注意以下几点：(1)了解货物的物理、化学性质。冷藏品、危险品一般都单独装；干货、湿货尽量分隔开，在不能避免时湿货一般应放在下面，干货放到上面，中间用干燥的垫料布隔开；易受潮的货物不能与湿货及容易出汗的货物同装一箱；化工原料、有毒物品等不能与食物同装等等。(2)充分利用箱容。堆码要整齐严密，货物与货物之间不要留有空隙，如有空隙要垫上缓冲材料，以防货物移动。(3)针对不同的包装应作合理安排，如纸箱要放在木箱上；裸装的机器等货物要加固绑扎，木桶和铁制货物应用适当的衬垫物隔开，以免移动后碰撞。另外，还应根据包装强度决定堆放层数。(4)对于轻重差别较大的货物，应做到“重不压轻，大不压小”，重货在下、轻货在上。对于过重的货物如机器等应特别注意箱内均匀分布重量，不应把超重货物放在箱子的一头，而另一头装轻质货物，以免吊装或运输过程中发生危险。3.3运输车辆的确定(5)拼装前应量好容器的尺寸，计算出精确的尺寸，以免实际拼装时货物装不下。(6)在同一路线上货物拼箱时，应做到“后送先装”。最后到达目的地的货物先装，最先到达的货物装在箱门口。这样可以节省运输时间，以免中途卸货时翻箱倒货。(7)货物拼装往往采用轻重商品混合搭配，在以重质货物运输为主的情况下，同时搭配一些轻质货物。比如铁路运矿石、钢材等重物时上面搭运轻质农、副产品等，在基本不增加运力投入、不减少重质货物运输的情况下，解决轻质货物的搭运。(8)尽量不要将散发粉尘的货物与清洁货物混装。解决货物拼装问题，当数据量较小时，可以用手工计算。当数据量大时，可依靠软件将货物的有关数据输入计算机，即可由计算机自动输出拼装方案。3.3运输车辆的确定车辆的优化调度问题一般可根据时间特性和空间特性分为车辆路径规划问题和车辆调度问题。当不考虑时间要求，仅根据空间位置安排车辆的线路时称为车辆路径规划问题（VRP—VehicleRoutingProblem）；考虑时间要求安排运输线路时称为车辆调度问题（VSP—VehicleSchedulingProblem）。某些学者将有时间要求的车辆调度问题称为VehicleRoutingProblemwithTimeWindows。车辆优化调度问题可根据不同性质具体分为以下几类：（1）货运车辆优化调度问题的分类货运车辆优化调度问题可根据不同性质大致分为以下几类：①按照货物运输的任务分类②按照车辆载货状况分类③按照车辆类型分类④按照车辆是否返回车场分类⑤按照优化的目标分类⑥按照货物的种类要求分类3.3运输车辆的确定（2）组合优化与计算复杂性实际中的车辆优化调度问题可能是以上分类中的一种或几种的综合。例如，某配送中心需要多辆车向其多个客户配送货物，这些车的类型不一，运输的货物种类包括食品、百货、水果和蔬菜等多类，调度优化时希望运输费用最省，同时也希望运输时间最短，这样，问题变为一个多车型多货种的送货满载车辆的多目标优化调度问题。车辆的优化调度问题是一个有约束的组合优化问题，属于NP难题（NondeterministicPolynomialProblem），是一个非确定型的多项式问题。NP难题有多个解，随着其输入规模的扩大，问题的求解难度大大增加，求解的时间呈几何级数上升。目前，尚无有效的多项式时间算法来求解NP难题。在求解车辆优化调度问题时，常常将问题分解或转化为一个或几个已经研究过的基本问题，如最短路径问题、最小费用流问题、节约里程问题等。再用比较成熟的理论和方法进行求解，以得到原车辆调度问题的最优解或满意解。3.3运输车辆的确定（3）车辆优化的调度方法动态规划法精确算法线性规划法分支界定法神经网络算法智能算法遗传算法模拟退火算法构造算法启发算法两阶