生鲜电商物流配送的车辆路径问题研究

发布时间：2020-07-05 17:14

【摘要】：我国是生鲜农产品生产与交易大国,生鲜农产品是人民群众的主要食品来源。生鲜农产品的传统交易方式主要是生产者与购买者面对面进行交易,随后发展到流动商贩、批发商、批发市场与超市等农产品流通方式。如今,随着信息技术的发展、人民群众消费观念与购买方式的改变,生鲜电商的发展速度越来越快,已经成为人民群众购买生鲜农产品的主要渠道之一。由于生鲜农产品具有易损耗、易腐烂、保质期短、新鲜度难以保障等特性,生鲜电商企业的客户具有购买频次多、单次购买量比较小、需求随机、地理位置分散、且具有配送时间窗要求与农产品新鲜度限制等特性。因此,生鲜电商企业对物流配送要求非常高,使得生鲜电商的物流配送成本高昂。物流配送一直是生鲜电商发展的瓶颈问题,已经成为生鲜电商“最后一公里”的关键环节。解决生鲜电商企业物流配送问题的关键在于科学规划配送车辆的行驶路线,即求解生鲜电商企业物流配送的车辆路径问题(vehicle routing problem,VRP)。不同类型的生鲜电商企业具有不同的物流配送目标,拥有不同的配送工具,客户的坐标分布、购买量、时间窗及农产品新鲜度要求也不一样。生鲜电商必须根据企业目标、拥有物流资源现状、客户需求与交通路网等实际情况进行物流配送规划,既要保持农产品的新鲜度,又要保证到达客户的速度,还要使物流成本最小化,合理规划具有一定难度,亟待系统、深入研究。本文基于不同视角研究生鲜电商企业的物流配送问题,分析生鲜电商不同产品的物流配送需求,刻画生鲜电商企业的不同配送情景,从以下方面展开研究:(1)研究新鲜度限制条件下生鲜电商配送的带时间窗车辆路径问题(vehicle routing problem with time windows,VRPTW)。考虑到常温条件下生鲜农产品的新鲜度随着时间推移而下降,引入农产品新鲜度度量函数;考虑到生鲜电商的客户主要分布在城市,城市交通路网具有时变特性,引入时变路网条件下车辆行驶时间计算方法;在此基础上综合考虑车辆可以在不同时刻从配送中心出发、车辆容量、客户需求量、时间窗、服务时间与农产品新鲜度限制等因素,以总配送成本最小为目标构建具有最低新鲜度限制的生鲜电商配送VRPTW数学模型,根据模型特点设计一种免疫蚁群算法求解;最后,采用多类型算例证明本文方法具有合理性与有效性。以期为生鲜电商企业在常温条件下配送新鲜度抗衰性较强的农产品提供决策参考。(2)基于配送经济成本与环境成本兼顾视角,研究生鲜电商冷链配送的时变车辆路径问题(time-dependent vehicle routing problem,TDVRP)。首先分析城市交通路网的时变特性,设计基于时间段划分的路段行驶时间计算方法,并引入车辆碳排放计算函数;在此基础上综合考虑车辆可以在不同时刻从配送中心出发、车辆容量、客户需求量、时间窗、服务时间等因素,以人力成本与车辆固定使用成本之和作为配送经济成本,将车辆油耗成本与碳排放成本之和作为环境成本,以配送经济成本与环境成本之和最小为目标构建生鲜电商冷链配送的TDVRP数学模型,根据模型特点设计一种改进蚁群算法求解;最后,采用多类型算例证明本文方法具有合理性与有效性。以期为生鲜电商企业采用冷链方式配送附加值较高、新鲜度抗衰性较低的农产品提供决策参考。(3)研究带交通拥堵规避方法的生鲜电商低碳时变车辆路径问题(low-carbon time-dependent vehicle routing problem,LCTDVRP)。考虑到交通拥堵已经成为大中城市的常见现象,首先分析城市交通路网的时变特性,设计车辆不停靠策略下的路段行驶时间计算方法、车辆拥堵停靠策略下的车辆总使用时间计算方法,然后引入车辆碳排放计算函数;在此基础上综合考虑车辆可以在不同时刻从配送中心出发、车辆容量、客户需求量、时间窗、服务时间与车辆碳排放等因素,以所有车辆的碳排放量最小为目标构建生鲜电商配送的LCTDVRP数学模型;再引入交通拥堵指数,设计基于拥堵指数的交通拥堵规避方法,根据模型特点设计一种混合蚁群算法求解;最后,采用多类型算例证明本文方法具有合理性与有效性。以期能为生鲜电商企业实施低碳物流提供决策参考。(4)研究生鲜电商联合配送的开放式多物流中心车辆路径问题(open multi-depot vehicle routing problem,OMDVRP)。考虑到大型生鲜电商企业拥有多个物流中心,设计一种共享物流资源的多物流中心处理方法,并引入农产品新鲜度度量函数;在此基础上综合考虑车辆可以在不同时刻从配送中心出发、车辆容量、客户需求量、时间窗、服务时间与农产品新鲜度限制等因素,以总配送成本最小为目标构建生鲜电商联合配送的OMDVRP数学模型,再根据模型特点设计一种混合启发式算法求解;最后,采用多类型算例证明本文方法具有合理性与有效性。以期为拥有多个物流中心的生鲜电商企业提供联合配送的决策参考。研究成果将进一步丰富管理科学、物流管理领域的理论与方法,为学术同行提供研究参考;为生鲜电商企业提供物流配送的决策参考,为政府有关部门提供相关政策建议。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：F724.6;F323.7;F326.6
【图文】：

行驶速度,时间段,行驶时间,车辆

1 2{ , ,..., }L T T T为配送时间段集合，1[ , ]R RT T 为第R个时间段，sk 在路段(i , j )上的行驶速度，RijkF 为时间段R内车辆k 在路段设车辆k 在时间段R内离开节点i行驶向节点 j，车辆k 行驶间段、各时间段内的行驶速度与行驶时间如图 2-1 所示。

车辆行驶,路网,时变,计算方法

图2-2(a)表示车辆离散行驶速度，图 2-2(b)表示车辆连续行驶时间。具体描述如下：令w车辆从某一节点离开的时间；[ L , U ]为配送时间范围，该配送时间由R个时间段组成；pijP 为从节点i到节点 j 的路段；pij 为车辆行驶完路段pijP 全程的行驶时间，由pijM 个时间段, 1,pm p mij ijb b [ ]组成， 1,...,pijm M，p1ijb L,, 1pijp Mijb

【参考文献】