“最后一公里”路径规划模型研究
时间：2020-10-30 15:08:22 来源：达达文档网 本文已影响 人 
邓宇 徐靖翔 刘玉婷
摘要：末端物流配送主要是以学校、住宅区、办公写字楼为主要场景，当前物流配送没有系统地对路径进行规划，配送期长，导致无法高效对客户进行服务。首先通过利用单机模型模拟单个快递员的工作流程，以最小化配送时间为目标建立路径规划模型，然后采集成都市某配送中心的数据，接着使用遗传算法求解，验证了模型的有效性。
关键词：最后一公里;快递派送;路径规划模型
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）09-0279-02
1 引言
城市中的学校、住宅区、办公区域相对集中，从四面八方而来的快递首先送达当地的快递集散中心，为了运输车辆的通行方便，集散点一般设立在城市的郊区，而“最后一公里”的实现途径则需要通过快递员的配送来实现门到门的服务。随着快递的发展，同城即时配送逐渐兴起，客户对商品派送时间的要求也越来越高，既要保证物品不损坏，又要保证准时送达，因此，配送顺序和路径就显得尤为重要[1]。
在产业界，目前的快递配送业务呈现出粗放式扩张的特点，现代路径规划方法远未得到有效而深入的应用。通过配送车辆路径的规划，实现低成本、高效率、集约化的配送服务是每一个配送公司都难以逾越、且影响到其生死存亡的关键问题。该问题的研究无论对于单个配送公司的降本增效，还是整个社会的即时配送水平的提高，乃至现代电子商务的持续健康发展都具有重要的现实意义[2]。
然而，理论界现有的研究成果，在面对四散分布的菜鸟驿站，邮箱，以及具体小区的门牌，要想做到快速、低成本的即时配送也绝非易事。该问题具有传统的长时间送达的物流所无法比拟的复杂性与特殊性，具体体现在：①问题的动态性与时间紧迫性极强;②每一订单都有包裹放置地点的要求（如：某菜鸟驿站，某小区，某邮箱，某具体门牌号）;③快件有大小之分，配送车辆的大小，如何合理的规划每次配送的货物会对配送时间有影响;④各个快递的送达时间，以及在之前配送中用去的时间，也将影响每个物件配送的顺序[3]。
为此，本文在综述理论界已有相关研究的基础上，根据“最后一公里”配送问题的特点，针对不同客户不同的配送需求会增加配送员的往返次数，降低效率的问题，合理考虑时间、距离等因素，通过对配送路线的合理规划，来减少配送员的配送用时。提出一种最小化配送时间的路径规划模型，并运用成都市某配送中心的真实数据，对提出的模型进行模拟仿真。
2 问题描述
随着社会经济的飞速发展，物流运输的强度和效率就显得格外重要。车辆运输的方式、成本很难在短时间内优化，因此最简单减少运输成本的方式就是对快递员派件进行规划。由于当前的物流末端配送点主要设置在人口聚集处，因此就会导致因未对当地物流配送进行路线优化而导致的快递运输配送期长，无法高效对客户进行配送服务等物流问题。
2.1 模型假设
假设一：车辆速度恒定，不考虑路况，红绿灯影响。假设二：配送区域范围固定。假设三：一个区域有一位快递员配送。假设四：即送即走，无须等待。
2.2 基于α/β/γ三元组描述模型
α域：本文研究的调度问题机器环境为单机问题，单一派送员上按顺序。個订单，每个客户的地理位置已知。β域：配送员应该在客户要求的时间窗内进行完成派送。γ域：目标函数为最短配送时间。
3 建立“最后一公里”调度规划模型
3.1 符号说明
3.2 模型建立
以最小化为：
（1）为目标函数，表示最短配送时间，（2）一（3）保证每个派送点仅被服务一次;式（4）一（5）表示车辆从末端配送中心出发最后到达配送中心。
4 数值算例
4.1数据收集
以成都市某顺丰速运的到户配送为例进行仿真实验，收集该配送中心2019年12月27日的到户配送信息，包括：配送地点，配送交货期。在对数据进行预处理之后，得到各配送点之间的距离，以及各客户要求的时间窗，某位快递员的数据如表1所示：
4.2 基于遗传算法求解算例
遗产算法是一种通过模拟种群的进化过程搜索最优解的启发式算法，借助遗传算子进行交叉、变异等操作机制，在经过迭代后得到最优或近似最优解。本文选取遗传算法求解模型。
4.2.1 染色体编码
本文将染色体定义为由快递员的配送路径，基因用十六进制与二进制编码，用0表示配送中心，用1-9与A-F表示客户，客户后接的数字0与1表示客户的实时位置。如染色体“0 A120 91 31 0”中，“0 A120 91310”代表快递员的配送路径为0-10-2-9-3-4-0。
4.2.2 适应度函数
个体的适应度是指种群中个体对环境的适应能力，可由适应度函数来评估。个体的适应度越高，则表示个体越能在环境中生存下来并进行繁殖。本研究目标是最小化快递员的配送里程。
4.2.3 求解结果
求解得到以下排序：金林俊景、丽景华庭、西藏花园、红运花园、晋阳社区、成都花园、绿城花园、双景秀庭、龙文教育。与实际配送路径比较，优化后的配送路径使用的时间更少。
5 总结
快递作为服务行业，在考虑运输成本的同时，更需要注重客户的满意程度，在客户规定的时间窗内送达。本文以单个派送员的配送为研究目标，建立最小化配送时间的路径规划模型，并以真实数据进行仿真实验，验证了模型的有效性，为“最后一公里”路径规划研究提供了新思路。
参考文献：
[1]王征，李婷玉，岳彩凡.同城即时配送问题基于多预测场景的在线调度[J].系统工程理论与实践，2018，38（12）：3197-3211.
[2]王旭坪，詹林敏，张珺，考虑碳税的电子商务物流最后一公里不同配送模式的成本研究[Jl.系统管理学报，2018，27（4）：776-782.
[3）杨钥，李树雪，刘玉利.“最后一公里”校园物流配送平台系统设计[J].电脑知识与技术，2019，15 （21）：278-279.
【通联编辑：光文玲】
