电子商务物流配送:车辆路径方案的智能生成方法

本书针对网上零售企业物流配送中的车辆路径问题，以大幅度缩减问题求解的状态空间为突破口，引入知识工程和运筹学理论，从物流配送区域及客户的聚类分析着手，剖析分区后车辆路径方案形成的规律，提出适用于自动生成车辆路径方案的搜索算法，构建车辆路径方案求解模型，设计车辆路径方案智能求解系统。该方法克服了已有研究成果中可行的车辆路径方案集合随着客户点增加急剧膨胀的缺陷，大大削减了车辆路径可行方案的数量与客户数量的增减相关性。本书中的研究成果可为同领域的相关研究工作，如电子商务环境下车辆的实时监控、实时优化调度等，提供借鉴和参考。本书可供从事电子商务物流管理、物流优化的管理人员及科研人员参考使用。

黄敏芳，华北电力大学经济与管理学院副教授。2009年毕业于大连理工大学，获得工学博士学位。2009年6月进入华北电力大学经济与管理学院任教。主要从事供应链与物流管理的课程教学与相关工作。主要研究方向为电子商务物流管理与智能优化。先后主持了2项国家自然科学基金项目，1项北京市哲学社会科学规划项目，1项教育部高校博士点基金（新教师类）。在靠前外重要学术刊物及会议论文集上发表论文三十余篇。参编著作一部，译著一部。

目录 章 电子商务物流配送概述 1 1.1  电子商务物流配送的现状 2 1.2  电子商务物流配送的特征与模式 3 1.2.1  电子商务物流配送的特征 3 1.2.2  电子商务物流配送模式 6 1.3  电子商务物流智能配送 9 1.4  车辆路径问题 10 1.5  研究意义 11 1.6  研究内容与研究方法 12 第2章 相关研究问题的评述 15 2.1  网上零售物流配送问题的研究进展 16 2.1.1  VRP优化模型的研究进展 17 2.1.2  VRP求解方法的研究进展 21 2.1.3  大规模VRP求解方法的研究进展 27 2.1.4  2E-VRP的研究进展 30 2.2  基于知识的方案生成方法及决策支持系统生成器的研究进展 33 2.2.1  知识表示方法的国内外研究进展 33 2.2.2  人工智能搜索算法的研究进展 36 2.2.3  决策支持系统生成器的研究进展 39 2.3  国内外相关研究小结 40 第3章 物流配送区域及客户的聚类分析 41 3.1  VRP数学模型及其求解难度分析 42 3.1.1  VRP的描述及模型的建立 42 3.1.2  VRP求解难度分析 44 3.2  物流配送区域及客户的聚类分析原理及影响因素分析 45 3.2.1  物流配送区域及客户的聚类分析原理 45 3.2.2  物流配送区域及客户聚类的影响因素分析 46 3.3  基于知识的物流配送区域及客户的划分方法 46 3.3.1  物流配送区域及客户划分的定性影响因素分析 46 3.3.2  物流配送区域及客户划分的知识描述实例 49 3.4  基于模糊聚类的客户分群 51 3.5  实例验证 55 3.5.1  物流配送区域及客户聚类实例一 55 3.5.2  物流配送区域及客户聚类实例二 56 3.6  小结 59 第4章 车辆路径方案智能生成方法及求解模型 61 4.1  车辆路径方案的形成过程及各参数的变化分析 62 4.1.1车辆路径方案的形成过程 62 4.1.2  车辆路径方案形成过程中各参数变化情况的小结 63 4.2  生成车辆路径方案的智能搜索算法 65 4.3  车辆路径方案生成的控制策略 67 4.4  车辆路径方案求解模型及方案解与实际问题行车方案的映射 69 4.4.1  车辆路径方案求解模型的构建 69 4.4.2  车辆路径方案的解与实际问题行车方案的映射 70 4.5  实例验证 71 4.6  小结 75 第5章 车辆路径方案智能求解系统研究 76 5.1  车辆路径方案智能求解系统的分析 77 5.2  车辆路径方案智能求解系统的设计 77 5.2.1  车辆路径方案智能求解系统的结构 78 5.2.2  车辆路径方案智能求解系统的流程图 78 5.2.3  车辆路径方案智能求解系统的数据库和知识库的设计 79 5.2.4  模型求解软件的选择及接口的设计 85 5.3  车辆路径方案智能求解系统的实现 86 5.4  小结 88 第6章 应用研究及系统性能分析 89 6.1  应用研究 90 6.1.1  问题描述及抽象 90 6.1.2  车辆路径方案的生成及模型的建立 92 6.2  车辆路径方案智能求解系统的性能分析 94 6.3  对比分析 95 6.4  小结 97 第7章 新兴网上零售模式物流配送问题案例研究 98 7.1  大型网上超市的物流配送问题 99 7.1.1  引言 99 7.1.2  订单分配与物流配送联合优化问题的描述及模型构建 101 7.1.3  问题求解算法 102 7.1.4  算例分析 105 7.2  有机蔬菜网上直销的“农―宅”配送车辆路径方案智能 生成方法 108 7.2.1  引言 108 7.2.2  有机蔬菜网上直销的“农―宅”配送VRP的求解方法 109 7.2.3  “农―宅”配送车辆路径方案在线智能生成系统的构建 115 7.2.4  算例分析 116 7.2.5  小结 118 结论 120 参考文献 122

"前言 随着电子商务的蓬勃发展，网上零售业交易规模不断扩大，网购订单量呈现飞速增长，预计到2020年全国快递总量可达千亿件。面对如此巨大的订单量，以及近年来频繁出现的爆仓困境，网上零售企业意识到如何保证高效的物流配送成为急迫任务。从本质上讲，电子商务物流配送问题可以归结为一种车辆路径问题。车辆路径问题是物流运作管理面临的难点问题。选取恰当的车辆路径，可以加快对客户需求的响应速度，提高服务质量，增强客户对物流配送环节的满意度，降低服务商的运作成本。由于每天客户订购的商品品种和数量、订单量、所需车型与数量、行走路线、送货时间都不相同，因此该类物流配送决策问题属于多目标动态实时优化问题，并且电子商务物流要求快速决策，这更增加了该问题的求解难度。而已有的定量优化方法所能解决的配送问题的规模很有限，并且往往仅以成本优化为目标而忽略了决策所耗费的时间。基于经验的定性决策方法虽能灵活有效地处理问题求解过程中的定性因素，但是这类方法在科学性和有效性上不占优势。若能在车辆路径问题的定量计算过程中融入人类的启发式求解知识，缩减问题求解的解空间规模，即将人的智能与机器的效能、定性推理与定量计算有机结合起来，将有利于提高问题求解的科学性和智能性。 本书以作者近年在电子商务物流管理中的研究工作为主，从缩减解空间入手，以节省求解时空成本为突破口，引入知识工程、模糊聚类分析、人工智能和运筹学理论，按照“物流配送区域及客户的聚类分析→车辆路径方案的智能生成→模型的构建及求解”这一研究思路，提出一种定性推理与定量分析相结合的方法来求解车辆路径问题这类复杂的决策问题，并构建“快速高效、实时在线”的智能求解系统。本书研究工作的意义在于为网上零售企业物流配送问题的优化决策提供一种新方法，为计算机在线智能地生成物流配送方案提供新工具，有利于促进人工智能与运筹学等相关学科的交叉与融合，提高物流配送理论的科学性、实用性和普适性，丰富和完善电子商务物流管理理论。在实践上，理论成果可用于指导电子商务企业车辆调度人员的实际作业，有助于电子商务企业实现效率与客户服务水平的综合提升，从而提高其竞争优势。 全书共分7章，前6章由黄敏芳撰写，第7章由黄敏芳、张源凯共同撰写，全书由王颜新副教授校对。 由于时间和作者水平有限，书中不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正。 作 者"