基于蚁群算法的AIJU公司大米配送路径优化研究

郑娜

摘 要：中国是一个粮食生产大国，由于自然资源禀赋等差异，必然会形成巨大的粮食物流。而粮食的配送已成为粮食加工企业服务水平和经济效益的重要标志之一，而配送成本是粮食加工企业经营成本的重要组成部分，因此越来越受到粮食企业的关注。粮食物流配送的关键环节就是配送车辆的路径规划问题，如何以最小的成本，最大程度地满足客户需求是实现精益物流的根本目标。这有利于提高车辆的利用率，降低物流成本，提高客户满意度，进而提升粮食加工企业的核心竞争力。

关键词：粮食物流；车辆配送；路径优化；蚁群算法

中图分类号：F762.1 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2017）15-0035-04

一、AIJU公司概况

AIJU公司始建于1936年，现有员工1 000余人，总资产7亿元，经营面积285亩，是一个具有悠久历史、深厚底蕴、卓著声誉的粮食企业老字号。企业一贯坚持“为耕者谋利、为食者造福”的经营宗旨，现已发展成为集粮油储备、粮油加工与经营、物流配送、连锁网点、房产开发等多元经营、产储销一体化的大型粮油集团，是西安市粮食行业的骨干企业，也是城市应急供应保障单位，从2000年开始就承担着西安市放心粮油工程。集团集粮油及熟食品加工、粮油储备、豆制品加工、连锁、物流等多元化经营为一体，担负着陕西省西安市及周边地区的供应重任。公司储存粮油总量为13万吨，为中央、省、市三级储备和省市成品储备；5万吨油脂储备仓库是西北地区最大的油脂储备库，铁路运输专用线两条。AIJU粮店连锁直营店分布在西安市区及周边各区县，目前，有500多家直营店，配送车辆70余台，年销售粮油25万余吨，形成覆盖全市，集储存、配送和直营为一体的综合性供应网络。目前，公司还成功开发了“爱菊佳园”和“爱菊花园”两个楼盘，建筑总面积为13万平方米。

二、AIJU公司大米配送现状及流程分析

AIJU公司的大米配送方案的设计是必须针对企业的经营目标和企业的总体经营情况进行的设计，然后将企业配送情况的具体问题转化成数学模型，从而找到AIJU公司大米配送路径的最佳方案。

（一）AIJU公司大米配送流程分析

AIJU公司的大米配送的目标要求，在客户规定的时间内，花费最小的成本将大米配送给客户。做这项工作，要满足目标，必须通过各个部门的通力合作才能够达到。下图是每个订单要送到客户手里的整个流程。

从上图可以看出，配送中心是AIJU公司整个业务处理的关键，配送中心的主要任务是将客户的需求时间和数量等信息及时地反馈给生产车间，然后由生产车间进行加工，加工好后，再将成品转交给配送中心，由配送中心核根据客户的需求、数量及时间等信息，安排车辆前去配送。这个时候，司机要准确无误地核对订单，按照客户预订的时间及路线进行配送，最终将大米保质保量的送到客户手中。如果在配送过程中出现问题，司机要尽快与配送中心保持联系，必要时要通过配送中心与客户联系协商解决，对一些原则性的重大问题，司机无权自行进行解决。

（二）AIJU公司大米配送现状

1.对物流配送的认识层次较低，缺乏正确的认识观。虽然“物流配送”已经逐步成为各行各业的热门话题，但AIJU公司领导对物流配送的重视程度严重不够，经营中心仅集中于追求利润最大化的观念上，尚未把物流配送提升到战略层面。另外，从事物流配送的工作人员思想意识相对落后，仅追求完成任务，当客户需要大米配送下达订单时，配送人员就会备货、送货，从不考虑如何高效、快捷地以最低成本完成大米的配送。而实际上，物流配送不仅需要降低物流成本，尽可能以最少的车辆、最少的人员配备完成配送，还需要依据客户的需求，准时足量地满足用户要求，提高客户的满意度。

2.车辆配送的信息化程度较低。现有的AIJU公司大米配送信息化相對落后，公司近年来配备了部分计算机等办公设备，仅用于日常的事务性工作，尚未涉及物流配送领域，信息技术仅是辅助性的管理方式。物流配送并未摆脱传统的手工操作，且对物流配送的车辆安排、路线设计等全凭经验而定，唯一应用在物流配送的信息化方面主要集中于客户的信息采集及传输阶段，地理信息系统、卫星定位系统等信息手段尚未涉及，常常造成配送车辆大量空载、早到、配送路线重复等问题，加大了物流配送的额外成本，且影响服务质量。

3.缺乏物流配送的专业管理人才和技术人才。从事物流配送的管理人员应充分掌握物流管理的相关理论，还应掌握经济学相关原理，尽量减少资金占用成本，加快资金周转速度。同时，应熟练掌握计算机应用技术，利用信息网络实现“零库存、按需求运送、无缝隙传送”的物流理想状态。而AIJU公司从事物流配送的管理人员，多为公司的老员工，接受新事物的能力较弱，尚未接受物流管理方面的培训与教育，思想相对落后，制定物流方案全凭经验，缺乏科学依据。而从事物流配送的人员大多为学历低的农民工，服务意识相对薄弱，缺乏素质教育，这些因素都严重影响了AIJU公司的可持续发展。

4.物流配送技术落后。自动化、机械化水平还很低。虽然近年来AIJU公司为商品配送购置了不少专用车辆，但是很多工作还是以手工作业为主，使用的自动化设施严重缺乏，比如分拣设备和电子扫描仪器，都不是专业的，这样必定降低员工的工作效率，并且货物很容易损坏，严重影响了公司的经济效益，也影响了社会效益。

三、原始数据及参数选择

（一）AIJU公司大米配送原始数据搜集

本文主要研究AIJU公司产品之一的大米如何从配送中心向每个客户进行配送的问题，以便给公司的车辆在西安市的行驶过程中安排最佳的运行线路，让总运输费用最低以及按时抵达以提升客户的满意度。经调查、收集和整理资料得知，AIJU公司目前在西安市区有107家顾客，通过对公司员工的调查得知该公司每个客户的具体名称及地址信息，配送中心和客户地址的基本数据（如表1所示）。根据同一地区选择一家送货频率最高的顾客的原则，选择西安市城六区的20家店（见表1）作为重点研究对象，并对这20家客户的地理位置简化成了直角坐标形式，再根据调研，对每个坐标赋值，最后用蚁群算法对其求解。

本文所选择的这20家店，具有很好的代表性，基本上是在同一区域选择了最具有代表性的客户，这些客户属于这一区域大米要货量较大，且频率较多的客户。本文将AIJU公司配送中心编号为0，将这20个具有代表性的客户的编号一次编为1—20，用V={0，1，2，3，……，20}表示整个点的集合，实地调研每个客户点的实际位置，在2012年版的西安市交通旅游图上，以钟楼为原点作平面直角坐标系，然后找出每个客户和配送中心在平面直角坐标系上的方位并标注。最后，将这些客户和配送中心的点按照比例放在一个100×100的平面直角坐标系中，并做好每个点的记录，该坐标系以0.5公里为单位，也就是说，这是一个半径为25公里的目标区域，比例尺为1∶0.5（1厘米代表0.5公里）。为了在一张A4纸的平面直角坐标系里面便于表达，本文给每个点的坐标分别乘以10，变成整数。

所选取的20个客户点的坐标不能代表每个点的绝对位置，仅代表其相对位置，各点坐标如下：V0（0.4，0.5），V1 （0，0.4），V2 （0.08，0.4），V3 （0.1，0.35），V4 （0.1，0.4），V5 （0.22，0.85），V6 （0.28，0.35），V7（0.3，0.5），V8 （0.33，0.32），V9 （0.4，0.69），V10（0.45，

0.35），V11 （0.5，0.3），V12（0.55，0.85），V13 （0.66，0.55），V14 （0.6，0.85），V15 （0.72，0.55），V16 （0.75，0.55），V17 （0.85，0.25），V18 （0.88，0.3），V19（0.9，

0.35），V20 （0.95，0.35）。

（二）参数选择

以下对AIJU公司的大米配送路径进行求解。设蚂蚁的数量为10，每辆车的载重为20吨，迭代次数初始信息素浓度为0.9。除了参数值外，给出每个客户的一些变量，比如客户时间窗、需求量、客户的地理位置坐标等，其中客户的需求量是一般情况下客户3天的大致需求量，客户的需求量是通过对AIJU公司的进行调研得到，变量的初始值（见下页表2）。下页表2中涵盖了配送中心的地理位置、所允许接受大米配送的时间窗起点、终点，以及假定每个客户的配送时间为150分钟。

配送中心的时间窗起始值设定为0，也就是说，从开始配送的时间算起，时间设定为0便于计算。

四、AIJU公司大米配送优化方案确定

（一）原始方案

根据调查，目前AIJU公司大米配送的模式为：由配送中心（西安市自强东路705号）向西安市的各个客户需求点配送大米。主要采用对分布在同一条回路的客户集中配送的配送方式。依据公司目前的配送模式，所選取的20个客户点，需要配送车辆4辆，车辆行驶总路径为348公里。这四辆车行驶的路线为：

车辆1运行线路为：配送中心0—2—1—5—9—0配送中心。

车辆2运行线路为：配送中心0—8—4—3—11—0配送中心。

车辆3运行线路为：配送中心0—19—20—18—17—10—6—0配送中心。

车辆4运行线路为：配送中心0—7—13—15—16—14—12—0配送中心。

（二）优化方案

采用本文的大米配送车辆路径优化模型，根据下页表2各初始变量值，将参数及初始数值在MATLAB中运行，经过程序运算得出的最优路径方案如下。

最优路径总长度为256公里，使用车辆数目为3辆。其中，每辆车的行驶路线分别为：

车辆1运行线路为：配送中心0—4—2—3—1—5—9—0配送中心。

车辆2运行线路为：配送中心0—13—15—16—14—12—11—10—6—0配送中心。

车辆3运行线路为：配送中心0—7—8—19—20—18—17—0配送中心。

与原始方案相比，在既定的需求量和有限的时间窗约束下，所使用的配送车辆由4辆减少为3辆，且配送的路径长度由348公里减少为256公里，有效地降低物流成本，提高AIJU公司的大米配送的经济效益和社会效益，有利于提高客户满意度，尽最大能力为客户服务。

五、管理建议

配送已然成为粮食加工企业服务水平和经济效益的重要标志之一，物流配送路径优化对降低物流成本，提高配送企业的经济效益和效率，提升企业的核心竞争力具有重要意义。配送过程中，路径的选取决定着配送的质量，因此路径优化是一个关键的环节，这对于提高车辆的利用率，提高企业经济效益而言，起着至关重要的作用。由于大米是生活必需品，客户的需求时间和需求数量相对固定，这就要求配送企业能够按照客户的需要，合理安排车辆配送，制定详细的运输车辆配送路线，尽可能降低物流成本，提高配送时间的可靠性。

针对AIJU公司大米配送的实际情况，笔者提出考虑时间窗的大米配送车辆路径规划模型，并以典型的20个客户点为例，提出了车辆配送的优化方案，实现了降低物流成本，提高服务质量的目标。笔者认为，AIJU公司的领导层应该高度重视大米配送路径的优化，合理安排配送的路径和配送时间。首先准确调研每个客户点的大米需求量，根据需求设计合理的送货路线，尽可能覆盖所有的用户，并根据实际情况对配送路线调整，随时随地动态优化运输配送路径，在最合适的时间内，尽量使车辆满载，以减少总的行驶里程，最终实现总行程最短以及所需的车辆与人员最少，减少配送成本，实现企业的利润最大化。

参考文献：

[1] 余昌艳.基于蚁群算法的粮食加工企业物流配送路径优化研究[D].武汉：武汉科技大学，2009.

[2] 张英伟.基于人工蜂群法的城市物流配送服务车辆调度问题研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2014.

[3] 郭建红.带时间窗的卷烟物流配送动态车辆路径优化方法研究[D].北京：北京交通大学，2013.

[责任编辑 刘娇娇]