基于GIS物流配送线路优化与仿真
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本书以物流配送中心配送线路问题为研究对象，以降低物流配送服务成本和提高服务质量为目标，对其具有普遍意义的配送网点送货线路划分和单车线路优化两大问题，进行了深入的理论研究和应用分析。主要研究内容有：(1)提出了衡量物流配送中心送货线路负荷大小的“广义工作量”和”送货经济距离”的概念，为合理划分配送网点数与电子排单系统优化提供了参考依据；(2)采用二阶最邻近算法求解线路划分初始解，采用插入法对初始解进行改进，有效地提高了在多约束条件下的算法有效性，正确性与合理性；(3)采用同时兼顾单车线路网点数、订货量和总经济距离的个体适应度函数的混合遗传算法用于单车线路优化，降低了配送运行成本；(4)将研究成果与配送线路地理信息系统(gis)相结合，在杭州卷烟配送网络540多个配送网点进行了仿真实验，在提高物流配送服务水平、降低物流配送成本方面，取得明显的应用效果。
本书适合从事物流配送中心送货线路优化和配送车辆调度研究工作的专业技术人员参考，同时适合作为高校物流专业的高年级本科生、研究生的学习参考用书，对物流配送企业、物流科研院所相关研究人员、管理人员和操作人员，也具有较高的参考价值和应用价值。本书研究成果对促进我国物流配送技术的研究与发展，具有重要的理论价值和实际应用价值。
本书适合从事物流配送中心送货线路优化和配送车辆调度研究工作的专业技术人员参考，同时适合作为高校物流专业的高年级本科生、研究生的学习参考用书，对物流配送企业、物流科研院所相关研究人员、管理人员和操作人员，也具有较高的参考价值和应用价值。本书研究成果对促进我国物流配送技术的研究与发展，具有重要的理论价值和实际应用价值。
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本书提供作译者介绍
陈子侠，男，博士，教授，1962年10月出生，浙江永康人。1986年7月本科毕业于西南交通大学机械工程系，1989年3月硕士毕业于哈尔滨工业大学机械工程系，2007年2月博士毕业于上海交通大学机械与动力工程学院。1989年3月至1997年6月在中国第一汽车集团公司机械动力处工作，在一汽破格晋升为高级工程师；1997年6月至1999年12月在吉林大学计算机科学系任教，任副教授、硕士生导师；1999年12月开始在浙江工商大学计算机与信息工程学院任教，主要从事物流配送、信息管理与信息系统等方面的研究与教学工作。现为.. << 查看详细
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第1章 绪论
1.1 基于工作量均衡理论企业送货车辆路线问题的提出
1.1.1 物流配送企业末端配送面临的问题
1.1.2 基于工作量均衡理论的物流配送中心末端配送车辆路线问题
1.1.3 车辆路线问题的遍历性
1.2 物流配送中心末端配送vrp的研究现状
1.2.1 国外末端配送vrp研究
1.2.2 国内末端配送vrp研究
1.3 本书的主要研究工作
1.4 本书的结构
第2章 物流配送中心末端配送线路优化问题一般描述
2.1 末端配送vrp问题的计算复杂度
2.1.1 末端配送基本vrp问题的描述
2.1.2 末端配送vrp问题的分类
2.1.3 vrp问题的计算复杂度
2.2 末端配送vrp问题的求解策略
2.2.1 精确算法
2.2.2 启发式算法
2.3 大规模末端配送vrp问题的启发式算法
2.3.1 启发式初始解法
1.1 基于工作量均衡理论企业送货车辆路线问题的提出
1.1.1 物流配送企业末端配送面临的问题
1.1.2 基于工作量均衡理论的物流配送中心末端配送车辆路线问题
1.1.3 车辆路线问题的遍历性
1.2 物流配送中心末端配送vrp的研究现状
1.2.1 国外末端配送vrp研究
1.2.2 国内末端配送vrp研究
1.3 本书的主要研究工作
1.4 本书的结构
第2章 物流配送中心末端配送线路优化问题一般描述
2.1 末端配送vrp问题的计算复杂度
2.1.1 末端配送基本vrp问题的描述
2.1.2 末端配送vrp问题的分类
2.1.3 vrp问题的计算复杂度
2.2 末端配送vrp问题的求解策略
2.2.1 精确算法
2.2.2 启发式算法
2.3 大规模末端配送vrp问题的启发式算法
2.3.1 启发式初始解法
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目前，物流配送中心的末端配送主要采取集中统一的送货方式，这种配送模式必须综合考虑配送网点订货情况、物流配送中心规模、道路拥挤度、道路整改等因素对配送效能的影响。本书从衡量配送线路实际工作量大小的“广义工作量”指标入手，在地理信息系统(Geography Information System，GIS)和企业网络数据库系统的支持下，以提高网点客户满意度和降低配送成本为主要目标，进行物流配送中心末端配送线路优化课题的研究工作。.
研究工作主要包括配送线路广义工作量和送货经济距离概念的提出和应用、配送线路的划分、单车线路优化和电子排单系统的可视化输出等内容。
首先，本书提出了衡量配送线路工作量大小的“广义工作量”的概念。广义工作量是配送中心进行配送线路区域，划分的一项重要经济指标，它与送货经济距离(S)、送货量(D)、零售网点数量(N)等因素相关，它要求不同配送线路之间广义工作量大小基本均衡，以使所有线路车辆送货员或驾驶员在其配送过程中更好地为客户提供满意的服务。在体现广义工作量大小的影响因素中，客户订货量(配送中心送货量)、送货经济距离、单车线路的网点客户数等都是物流配送中心送货线路划分的重要因素。送货经济距离是指在考虑路段长短、拥挤程度、车道数量、路面类型等因素基础上，实现两点间配送时间最短的车辆行驶距离值。广义工作量概念的提出是进行配送线路划分的先决条件，也是求解配送成本与网点客户服务水平之间均衡点的前提。
其次，在企业配送网络GIS支持下，以广义工作量均衡和车辆容载量为目标值，对所有配送网点进行配送线路的划分，把一个包含几千个配送网点的NP难点问题，转化为有限个实际可控、可观测的子系统进行求解。本书采用最邻近算法求得物流配送中心送货线路划分的初始解，然后采用插入算法对线路划分初始解进行改进，在GIS平台上的仿真结果表明了改进后线路划分方案的合理性。为了使划分结果进一步符合物流企业的实际应用，本书在常规最邻近算法的基础上，提出了二阶最邻近算法的内涵，证明了该算法每次选择下一个新网点时，其与当前线路上已有的两个次新网点所组成的网点子集都是聚集度最高的，由此得到的配送线路中的客户网点聚集程度，要高于常规一阶最邻近算法所得到的线路，这为下一阶段的单车线路优化提供了较好的理论基础。
本书在配送线路划分的前提下，在GIS平台上进行了单车配送线路的优化调度，即综合考虑单车线路每次送货的网点数量、订货数量、道路拥挤度等因素的变化，求解出每日每次每条送货线路的行驶路线安排，实现物流配送中心送货车辆的每日每次动态电子排单的可视化输出。
本书作者在对国内外单车线路优化问题大量调研的基础上，提出了自己独特的、适合国内物流配送中心末端配送的单车线路求解方案：先用最节约插值法构建问题的初始可行解，生成初始解路径集合；然后采用混合遗传算法的全局搜索策略优化最节约插值法得到的初始解，进而得到一个相对满意的解。由于传统遗传算法全局搜索能力很强但局部搜索能力不足，爬山算法则具有很强的局部搜索能力，是一种常用的寻找局部最优解的方法，因此，本书将二者相结合，以期取长补短。实践表明，这种策略可大大提高配送线路的优化性能。为了使每日每次单车配送线路更加符合实际电子排单和道路交通状况，本书以杭州市某段景区为例，从城市交通网络中道路路段间的地理关联关系入手，在最短路径算法基础上考虑道路畅通度系数，探讨不同配送时间段道路畅通度随机因素对单车线路配送效能的影响，分析结果使送货经济距离数据库的建立和应用更加符合配送线路的实际运营状况。..
上述研究以杭州市区卷烟配送网络为数据获取源和应用案例，分别建立物流配送中心配送线路划分和单车线路优化两个阶段的系统模型，采用多种算法(或其混合)进行求解。由于大规模配送网络车辆路线问题是一个典型的NP难点，随着网点数量的增加，系统计算的复杂度无论在空间上还是在时间上都将成指数级增长，这对于规模较大的即时配送调度问题的优化计算是难以接受的。据作者调研，物流配送企业对网点客户订单的有效反应要求很高，节拍很短，有时甚至不允许电脑计算时间过长，因此有必要进行本课题的系统建模与算法研究，解决物流配送中心末端配送的复杂配送网络求解时间过长、计算工作量过高的现实问题。
本书作者采用Maplnfo、VB、SQL Server 2000等开发技术将上述模型与算法集成到企业配送网络GIS环境下，完成物流配送中心末端配送系统的设计与实现。通过与GIS系统的集成，将线路划分结果与单车线路电子排单结果，直观地输出在电子地图上，从而实现物流配送中心末端配送车辆路线问题的可视化输出控制。研究成果在烟草、百货、医药、油料等企业的物流配送中心末端集中配送领域，具有普适性和推广应用前景。
本书研究内容的创新点主要体现在以下几个方面：(1)在定义物流配送中心送货线路“广义工作量”和“送货经济距离”概念的基础上，根据不同配送线路工作量均衡和送货经济距离最短的多目标决策问题求解期望，采用改进后的二阶最邻近算法和插入法进行送货线路划分，从而兼顾了配送成本降低与客户满意度提高两者之间的“二律背反”关系；(2)单车线路优化应用了标准遗传算法与爬山算法相结合的混合遗传算法，在其中的同化操作中，首次提出并应用能综合体现单车线路网点数(N)、送货量(D)和总经济距离(S)三个指标的个体适应度函数，作为判断单车线路同化操作优劣的尺度标准；(3)根据道路拥挤度的随机变化，确定单车配送线路任意两个网点间不同时间段的送货经济距离，及时调整配送计划和配送路线，采用概率模型替代传统确定性模型；(4)研究成果已应用于杭烟物流配送中心的配送网络，取得了明显的应用效果，弥补了国内车辆线路问题研究大多停留在理论层次的不足。
本书适合从事物流配送中心送货线路优化和配送车辆调度研究工作的专业技术人员参考，同时适合作为高校物流专业高年级本科生、研究生的学习参考用书，对物流配送企业、物流科研院所相关研究人员、管理人员和操作人员，也具有较高的参考价值和实际应用价值。
由于本人水平有限，时间仓促，书中不足之处在所难免，恳请各位专家、读者批评指正。...
陈子侠
于浙江工商大学
(E-mail：13336053625@zj165．com)
研究工作主要包括配送线路广义工作量和送货经济距离概念的提出和应用、配送线路的划分、单车线路优化和电子排单系统的可视化输出等内容。
首先，本书提出了衡量配送线路工作量大小的“广义工作量”的概念。广义工作量是配送中心进行配送线路区域，划分的一项重要经济指标，它与送货经济距离(S)、送货量(D)、零售网点数量(N)等因素相关，它要求不同配送线路之间广义工作量大小基本均衡，以使所有线路车辆送货员或驾驶员在其配送过程中更好地为客户提供满意的服务。在体现广义工作量大小的影响因素中，客户订货量(配送中心送货量)、送货经济距离、单车线路的网点客户数等都是物流配送中心送货线路划分的重要因素。送货经济距离是指在考虑路段长短、拥挤程度、车道数量、路面类型等因素基础上，实现两点间配送时间最短的车辆行驶距离值。广义工作量概念的提出是进行配送线路划分的先决条件，也是求解配送成本与网点客户服务水平之间均衡点的前提。
其次，在企业配送网络GIS支持下，以广义工作量均衡和车辆容载量为目标值，对所有配送网点进行配送线路的划分，把一个包含几千个配送网点的NP难点问题，转化为有限个实际可控、可观测的子系统进行求解。本书采用最邻近算法求得物流配送中心送货线路划分的初始解，然后采用插入算法对线路划分初始解进行改进，在GIS平台上的仿真结果表明了改进后线路划分方案的合理性。为了使划分结果进一步符合物流企业的实际应用，本书在常规最邻近算法的基础上，提出了二阶最邻近算法的内涵，证明了该算法每次选择下一个新网点时，其与当前线路上已有的两个次新网点所组成的网点子集都是聚集度最高的，由此得到的配送线路中的客户网点聚集程度，要高于常规一阶最邻近算法所得到的线路，这为下一阶段的单车线路优化提供了较好的理论基础。
本书在配送线路划分的前提下，在GIS平台上进行了单车配送线路的优化调度，即综合考虑单车线路每次送货的网点数量、订货数量、道路拥挤度等因素的变化，求解出每日每次每条送货线路的行驶路线安排，实现物流配送中心送货车辆的每日每次动态电子排单的可视化输出。
本书作者在对国内外单车线路优化问题大量调研的基础上，提出了自己独特的、适合国内物流配送中心末端配送的单车线路求解方案：先用最节约插值法构建问题的初始可行解，生成初始解路径集合；然后采用混合遗传算法的全局搜索策略优化最节约插值法得到的初始解，进而得到一个相对满意的解。由于传统遗传算法全局搜索能力很强但局部搜索能力不足，爬山算法则具有很强的局部搜索能力，是一种常用的寻找局部最优解的方法，因此，本书将二者相结合，以期取长补短。实践表明，这种策略可大大提高配送线路的优化性能。为了使每日每次单车配送线路更加符合实际电子排单和道路交通状况，本书以杭州市某段景区为例，从城市交通网络中道路路段间的地理关联关系入手，在最短路径算法基础上考虑道路畅通度系数，探讨不同配送时间段道路畅通度随机因素对单车线路配送效能的影响，分析结果使送货经济距离数据库的建立和应用更加符合配送线路的实际运营状况。..
上述研究以杭州市区卷烟配送网络为数据获取源和应用案例，分别建立物流配送中心配送线路划分和单车线路优化两个阶段的系统模型，采用多种算法(或其混合)进行求解。由于大规模配送网络车辆路线问题是一个典型的NP难点，随着网点数量的增加，系统计算的复杂度无论在空间上还是在时间上都将成指数级增长，这对于规模较大的即时配送调度问题的优化计算是难以接受的。据作者调研，物流配送企业对网点客户订单的有效反应要求很高，节拍很短，有时甚至不允许电脑计算时间过长，因此有必要进行本课题的系统建模与算法研究，解决物流配送中心末端配送的复杂配送网络求解时间过长、计算工作量过高的现实问题。
本书作者采用Maplnfo、VB、SQL Server 2000等开发技术将上述模型与算法集成到企业配送网络GIS环境下，完成物流配送中心末端配送系统的设计与实现。通过与GIS系统的集成，将线路划分结果与单车线路电子排单结果，直观地输出在电子地图上，从而实现物流配送中心末端配送车辆路线问题的可视化输出控制。研究成果在烟草、百货、医药、油料等企业的物流配送中心末端集中配送领域，具有普适性和推广应用前景。
本书研究内容的创新点主要体现在以下几个方面：(1)在定义物流配送中心送货线路“广义工作量”和“送货经济距离”概念的基础上，根据不同配送线路工作量均衡和送货经济距离最短的多目标决策问题求解期望，采用改进后的二阶最邻近算法和插入法进行送货线路划分，从而兼顾了配送成本降低与客户满意度提高两者之间的“二律背反”关系；(2)单车线路优化应用了标准遗传算法与爬山算法相结合的混合遗传算法，在其中的同化操作中，首次提出并应用能综合体现单车线路网点数(N)、送货量(D)和总经济距离(S)三个指标的个体适应度函数，作为判断单车线路同化操作优劣的尺度标准；(3)根据道路拥挤度的随机变化，确定单车配送线路任意两个网点间不同时间段的送货经济距离，及时调整配送计划和配送路线，采用概率模型替代传统确定性模型；(4)研究成果已应用于杭烟物流配送中心的配送网络，取得了明显的应用效果，弥补了国内车辆线路问题研究大多停留在理论层次的不足。
本书适合从事物流配送中心送货线路优化和配送车辆调度研究工作的专业技术人员参考，同时适合作为高校物流专业高年级本科生、研究生的学习参考用书，对物流配送企业、物流科研院所相关研究人员、管理人员和操作人员，也具有较高的参考价值和实际应用价值。
由于本人水平有限，时间仓促，书中不足之处在所难免，恳请各位专家、读者批评指正。...
陈子侠
于浙江工商大学
(E-mail：13336053625@zj165．com)
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现代商贸流通业是国民经济的重要支柱和先导产业。改革开放以来，中国商贸流通业的发展有力地推动了国民经济的发展，但其现代化、国际化程度还较低，过高的商贸流通成本和商务成本正在严重制约中国产业国际竞争力的提升。.
当今世界，制造业与服务业的相互渗透和融合是一个明显的经济发展趋向。现在，中国经济发展总体上处在工业化中期阶段，沿海发达地区已开始进入工业化中后期阶段，制造业与服务业相互融合或者说制造业服务化的趋势已经出现并将进一步增强。可以预见，未来制造业国际竞争的主战场不在生产制造环节，而是在研发设计、商贸流通和品牌经营等方面。谁占领了研发设计中心、商贸流通中心的地位，谁就占据了产业链中高附加值环节，拥有了产业发展的控制权。
在过去的一二十年中，中国制造业主要依靠生产要素低价格优势和生产规模优势，显示出较强的国际竞争力。但是，随着资源紧张程度的加剧和生产要素价格上涨，环境压力的增大和保护成本的上升，中国制造业发展正面临着严峻的新挑战。同时，随着经济全球化和信息化进程不断加快，特别是在中国加入世界贸易组织后，中国商贸流通领域的对外开放程度空前提高。跨国公司大举进入中国零售、批发和物流等商贸流通领域，不仅深刻改变了中国商贸流通业的发展格局和市场竞争秩序，而且直接影响着中国国民经济的控制力和国家经济安全。因此，深化中国商贸流通业改革，推动商贸流通领域的制度创新、技术创新和管理创新，推进中国商贸流通业现代化和国际化进程，大幅度提高商贸流通效率，不仅对于提升中国商贸流通业的国际竞争力，而且对于创造中国制造业新的国际竞争优势，都是紧迫而重大的研究课题和战略选择。..
令人遗憾的是，至今在中国经济生活中仍然严重存在着重生产轻流通、重制造业轻服务业、重外贸轻内贸的传统习惯和思维方式。在科学研究方面，有关商贸流通理论和重大现实问题研究有分量的创新性成果不多，研究力量总体上比较薄弱。在学科建设方面，虽然国际贸易学的理论体系和研究方法相对完善，但以研究国内或区域内商品流通领域交易方式、交换关系及其规律为主的贸易经济学，以前被商业经济学所取代，现在也没有形成与国际主流经济学接轨、较为成熟的理论体系和研究方法。在人才培养方面，中国严重缺乏零售、批发、外贸、物流等方面的高级人才，高等学校虽然开设了市场营销、国际经济与贸易、电子商务、物流管理等有关商贸流通专业，但这些专业横跨文科(如市场营销专业属于管理学科、国际经济与贸易专业属于经济学科)和工科(如电子商务专业和物流管理专业)，至今没有形成能满足社会对复合型高级商贸流通人才需要和比较完整科学的贸易经济学专业。由于缺乏现代商贸专业人才，中国本土商贸企业与跨国公司在零售、批发和物流等领域的竞争中，明显处在弱势地位。
2004年11月，浙江工商大学现代商贸研究中心被国家教育部批准为部省共建人文社会科学重点研究基地，它肩负着在中国商贸流通领域开展科学研究、人才培养、学术交流、资料信息建设和提供咨询服务等重任。现代商贸研究中心现在下设有商贸业改革与发展研究所、专业市场与流通研究所、商贸企业创新研究所和国际贸易研究所，共有专兼职研究人员30多人。我们主要依托现代商贸研究中心的力量，编辑出版“现代商贸研究丛书”，目的就是为了“交流商贸研究信息，创新商贸研究理论”，努力为中国商贸流通的理论研究、人才培养和实践创新尽一份绵薄力量。
是为序。...
浙江工商大学现代商贸中心主任张仁寿
2007年11月于杭州
当今世界，制造业与服务业的相互渗透和融合是一个明显的经济发展趋向。现在，中国经济发展总体上处在工业化中期阶段，沿海发达地区已开始进入工业化中后期阶段，制造业与服务业相互融合或者说制造业服务化的趋势已经出现并将进一步增强。可以预见，未来制造业国际竞争的主战场不在生产制造环节，而是在研发设计、商贸流通和品牌经营等方面。谁占领了研发设计中心、商贸流通中心的地位，谁就占据了产业链中高附加值环节，拥有了产业发展的控制权。
在过去的一二十年中，中国制造业主要依靠生产要素低价格优势和生产规模优势，显示出较强的国际竞争力。但是，随着资源紧张程度的加剧和生产要素价格上涨，环境压力的增大和保护成本的上升，中国制造业发展正面临着严峻的新挑战。同时，随着经济全球化和信息化进程不断加快，特别是在中国加入世界贸易组织后，中国商贸流通领域的对外开放程度空前提高。跨国公司大举进入中国零售、批发和物流等商贸流通领域，不仅深刻改变了中国商贸流通业的发展格局和市场竞争秩序，而且直接影响着中国国民经济的控制力和国家经济安全。因此，深化中国商贸流通业改革，推动商贸流通领域的制度创新、技术创新和管理创新，推进中国商贸流通业现代化和国际化进程，大幅度提高商贸流通效率，不仅对于提升中国商贸流通业的国际竞争力，而且对于创造中国制造业新的国际竞争优势，都是紧迫而重大的研究课题和战略选择。..
令人遗憾的是，至今在中国经济生活中仍然严重存在着重生产轻流通、重制造业轻服务业、重外贸轻内贸的传统习惯和思维方式。在科学研究方面，有关商贸流通理论和重大现实问题研究有分量的创新性成果不多，研究力量总体上比较薄弱。在学科建设方面，虽然国际贸易学的理论体系和研究方法相对完善，但以研究国内或区域内商品流通领域交易方式、交换关系及其规律为主的贸易经济学，以前被商业经济学所取代，现在也没有形成与国际主流经济学接轨、较为成熟的理论体系和研究方法。在人才培养方面，中国严重缺乏零售、批发、外贸、物流等方面的高级人才，高等学校虽然开设了市场营销、国际经济与贸易、电子商务、物流管理等有关商贸流通专业，但这些专业横跨文科(如市场营销专业属于管理学科、国际经济与贸易专业属于经济学科)和工科(如电子商务专业和物流管理专业)，至今没有形成能满足社会对复合型高级商贸流通人才需要和比较完整科学的贸易经济学专业。由于缺乏现代商贸专业人才，中国本土商贸企业与跨国公司在零售、批发和物流等领域的竞争中，明显处在弱势地位。
2004年11月，浙江工商大学现代商贸研究中心被国家教育部批准为部省共建人文社会科学重点研究基地，它肩负着在中国商贸流通领域开展科学研究、人才培养、学术交流、资料信息建设和提供咨询服务等重任。现代商贸研究中心现在下设有商贸业改革与发展研究所、专业市场与流通研究所、商贸企业创新研究所和国际贸易研究所，共有专兼职研究人员30多人。我们主要依托现代商贸研究中心的力量，编辑出版“现代商贸研究丛书”，目的就是为了“交流商贸研究信息，创新商贸研究理论”，努力为中国商贸流通的理论研究、人才培养和实践创新尽一份绵薄力量。
是为序。...
浙江工商大学现代商贸中心主任张仁寿
2007年11月于杭州
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