冷链食品运输路线优化.docx
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冷链食品运输路线优化
冷链食品运输路线优化
物流072班
组员:
粱利英(200700709075)、苏凤美(200700709071)、
周冬梅(200700709063)、梁小杰(200700709078)、
蓝冬菊(200700709060)、张欣欣(200700709080)、
周群(200700709058)、钟玲(200700709047)
摘要
食品工业要进展,速冻食品是一条必经之路。
冷链食品一样定义为适应于0-4储存的食品,冷链食品具有易腐,易变质的特性。
与一样食品相比较,冷藏食品运输的特点是运输装备的专门性,即用冷藏设备进行运输:
运输时效性,即在冷藏食品保质期内送达,时效性关于冷藏食品运输更为重要。
如何在规定时刻内,以最低成本运达冷藏食品,是冷藏食品运输中要考虑的关键咨询题。
运输成本要紧取决于运输路线,因此确定冷藏食品运输的最优路线是冷藏食品运输决策要考虑的要紧咨询题之一。
近年来,物流配送车辆路径咨询题的研究差不多引起了人们的广泛关注,但关于冷藏食品的运输路线优化的研究还不多见。
本文按照冷藏食品运输特性,以物流运营商运成本最低为目标,考虑超出客户时刻窗的惩处成本,建立了冷藏食品运输路线优化模型。
在路线优化方面,通过建立节约里程模型找出运输的最佳路径,从而节约运输里程、运达时刻,最终降低运输成本。
关键词:
冷藏食品运输路线优化模型
名目
摘要1
名目2
一、背景介绍3
1.1中国食品冷链进展状况3
1.2我国冷链物流运输现状评判3
1.3我国冷冻冷藏食品市场和冷藏链物流进展4
二、冷藏食品运输路线优化模型的建立4
2.1模型建立的差不多思路4
2.2目标函数的建立5
2.2.1运输成本5
2.2.2惩处成本。
5
2.2.3冷藏食品运输线路优化模型6
三、模型算法6
3.1算法运算的差不多思路6
3.2求解步骤8
四、算例分析8
4.1确定第一条最优运输路线9
4.2具体运算过程:
11
4.2.1节约运输成本的求法步骤:
11
4.2.2惩处成本的求法:
11
4.2.3节约总成本12
4.3确定第二条最优运输路线12
4.4确定第三条最优运输路线13
4.5确定第四条最优运输路线13
五、结论14
【参考文献】14
一、背景介绍
1.1中国食品冷链进展状况
中国食品冷链的进展历程:
冷链起源于19世纪上半叶冷冻机的发明,到了电冰箱的显现,各种保鲜和冷冻食品开始进入市场和消费者家庭。
到20世纪30年代,欧洲和美国的食品冷链体系差不多初步建立。
40年代,欧洲的冷链在二战中被摧残,但战后又专门快重建。
现在欧美发达国家已形成了完整的食品冷链体系。
新中国的冷链最早产生于50年代的肉食品外贸出口,并改装了一部分保温车辆。
1982年,中国颁布“食品卫生法”,从而推动了食品冷链的进展起步。
近20年来,中国的食品冷链持续进展,以一些食品加工行业的龙头企业为先导,差不多不同程度地建立了以自身产品为核心的食品冷链体系,包括速冻食品行业,肉食品加工企业,冰淇淋和奶制品企业和大型快餐连锁企业,还有一些食品类外贸出口企业。
1.2我国冷链物流运输现状评判随着城乡居民生活水平的提升和人们消费适应的改变,以水产品、畜产品、果蔬及花卉为代表的冷链物流日渐趋热,成为人们关注的焦点。
所谓冷链物流泛指冷藏冷冻类食品在生产、贮藏运输、销售,到消费前的各个环节中始终处于规定的低温环境下,以保证食品质量,减少食品损耗的一项系统工程。
它是随着科学技术的进步、制冷技术的进展而建立起来的,是以冷冻工艺学为基础、以制冷技术为手段的低温物流过程。
冷链物流的适用范畴包括初级农产品:
蔬菜、水果;肉、禽、蛋;水产品、花卉产品。
加工食品:
速冻食品、禽、肉、水产等包装熟食、冰淇淋和奶制品;快餐原料。
专门商品:
药品。
由于食品冷链是以保证易腐食品品质为目的,以保持低温环境为核心要求的供应链系统,因此它比一样常温物流系统的要求更高、更复杂,建设投资也要大专门多,是一个庞大的系统工程。
业内人士指出,目前,我国的冷藏物流业尚处于初级时期,市场规模不大,区域性特点比较强,缺乏有阻碍力的、全国性的第三方冷藏物流行业领导。
从全国范畴来看,原有冷藏链设施一样自成系统、时有断裂、不能连网、效率低下,距离构建现代化低温物流体系差距甚大。
1.3我国冷冻冷藏食品市场和冷藏链物流进展我国冻制食品自20世纪六十年代开始显现,要紧是冻肉、冻禽和冻水产品,为保证市场供应,调剂淡旺季与全国打算调运,国内要紧产地与大都市兴建了一批大型冷库,并由铁路冷藏车和水运冷藏船相联,形成了冻制品产地——冷藏货车——冷库——市场之间的网络。
这种以食品原料冷冻、贮存和运输为目的的初级冻制品冷藏链,在较长时刻内,对保证国内副食品供应及出口贸易起了重要作用。
随着我国加入WTO,如何运用现代科学技术,成功开发各种冷冻冷藏
温度带食品,建设完善可靠、规范治理的食品冷藏链并提升社会公用化程度,全面提升我国食品安全与品质,充分利用食品资源,减少易腐食品缺失,加快农产品深加工,适应国内外市场需求,是冷冻食品产业与冷藏链设备制造业及有关产业共同面临的新课题。
二、冷藏食品运输路线优化模型的建立
2.1模型建立的差不多思路
定义路网G=(V,A),其中,V={vo,vi,…,vn}为点的集合,A={Vi,Vj}:
Vi,Vj€V,i半j为路段集合,V。
代表冷藏食品运输中心,Vi(i=1,2,…,n)代表所服务的第i个客户,客户i的需求量为wi。
运输中心的运送车辆路线用I表示,共有m部运送车辆,故1=1,2,•…,m)。
而cj为第I部车辆在路段(vi,vj)上的运输成本,且Cijl=Clji。
明显,i=j时,Cilj=0.
将超出客户时刻窗的惩处成本及随里程递增的运输成本作为冷藏食品运输商的运输总成本,以运输成本最小为目标,求解模型,以获得最佳的运输路线I0。
(忽略冷藏食品易腐性造成的货损成本)
2.2目标函数的建立构建模型时,将运输的综合成本作为目标函数。
冷藏食品的运输综合成本包括:
车辆运输成本,以及超出客户时刻窗的惩处成本。
2.2.1运输成本
运输成本包括固定成本和变动成本,其中固定成本为常数,与运输里程及客户数量没有直截了当关系,那个地点只考虑运输车辆的变动成本,可表示为•mnn
II
Ctr=Cijxij
(1)
I1i1j0
其中,Cj=CjWj为第I部车辆在路段(Vi,Vj)上的运输成本,Cj为
从第i点到第j点运送单位冷藏食品的运费,wij为从第i点向第j点运送冷藏食品的数量;xj为0、1变量,若第I车辆行经(Vi,Vj)路段,则xj=1,否则xij=0。
2.2.2惩处成本。
时刻过长,冷藏食品易腐烂,故在其运输中对时刻有严格的限制,即属于有时刻窗限制的运输咨询题。
在实际运输中,运输中心派出的运输车
辆到达客户的时刻,有三种情形,即:
(1)在要求时刻窗内运达;
(2)在要求时刻窗之外,客户能够同意范畴内运达;
(3)延迟并超出客户能够同意的范畴内运达。
第一种情形下运达,能够进行物资交换,没有惩处成本。
第二种情形运达,物资能够交接,但需要支付相应的惩处成本。
第三种情形下运达,无法完成运输任务,在模型中不考虑。
设客户j的时刻窗上线为th,下限为ti,可同意的范畴时刻上限Th,T
则惩处成本表示为:
tjTe,tjTh
Cpj(tj)0Tetjte,tetjth(3)
式(3)中!
为冷藏藏食品运达客户的时刻,tjWj为客户j的物资数量;入
为惩处系数。
则总的惩处成本为:
Cp=Cpj(tj)(4)
j1
223冷藏食品运输线路优化模型
以运输总成本最小为目标,受约束条件限制,确定出冷藏食品最优的
运输路线。
线路优化模型为:
MinFCtrCp(5)
三、模型算法
上述建立的运输线路优化模型为非线性规划咨询题,求解比较复杂。
采纳启发性算法,简化该咨询题的求解。
3.1算法运算的差不多思路采纳查找最邻客户法,确定线路中第一位被服务的客户。
最临近的客
户是指满足时刻窗的和车辆容量限制,同时尚未被排入任一线路的客户
该客户加入线路,除了满足上述两条件之外,还应该满足加入成本最低原则,即新加入的客户能使新增成本最低,从而保证运输成本最低。
采纳节约法求解:
节约算法的核心思想是将运输咨询题中存在的两个
回路(0i,0)和(0j,0)合并成一个回路(0…i,j,…0),合并后整个
运输回路的运输距离将发生变化,一样优化结果会使运输距离下降,下降值称为路线节约值。
节约里程法差不多原理是几何学中三角形一边之长必定小于另外两边之和。
节约法的目标是使所有车辆的行驶总里程最短,同时为所有站点提供服务的卡车数量最少。
该方法先假设每一个站点都有一辆虚拟的车辆提供服务,随后返回仓库,如图1-1所示,这时的路线里程最长。
下一步,将两
个站点合并到同一条行车路线上,减少一辆运输车,相应地缩短路线里程,选择节约距离最多的一对站点合并在一起,修订后的路线如图1-2。
图1节约法示意图
如图1所示,假定冷藏食品运输中心为Po,R到客户R和耳的距离分不为doi和doj,用Sj表示路线节约值,则合并后节约距离为:
Sij=doi+doj—lij
(7)
式中lij为客户P到客户Pj的距离。
运送车辆的运输成本与运输里程成正比,故节约值Sj越大,其成本越
小。
运输里程和客户的物资量两个因素决定了冷藏食品在运输途中腐烂的所造成的货损成本。
线路优化不改变客户的物资量。
因此冷藏食品的货损成本优化要紧由运输里程决定。
货损成本与运输里程成正比。
惩处成本只
n
Cpj(8)
j1
式(8)中Csj为从客户i到客户j运输中的节约成本,Cij为单位物资从i运输到j客户的运输成本。
由上,可得搜索新客户的顺序:
1、时刻窗先后顺序。
超出可同意的时刻窗,意味着无法完成订单,因此必须按照时刻窗为第一顺序原则,加入新客,保证所有客户都可同意的范畴内被服务。
2、运输里程顺序。
运输里程直截了当阻碍运输成本和货损成本,对运输总成本专门大,作为第二顺序。
3.2求解步骤
按照上述算法,具体求解步骤如下:
(1)初始化,输入已知的参数;
(2)由配送中心开始查找“最邻客户”,加入成为第一条路线上的第一位被服务的客户;
(3)令i为某一线路上最后一位加入的客户。
重复步骤
(2),得到下一个邻近客户j。
依次加入当前线路中。
若所有尚未被排入任一路线的客户均无法满足时刻窗限制或车辆容量限制,则重新建立一条新的路线,直到所有客户全部排入线路为止。
四、算例分析
一配送中心,向10个客户Pj(j=1,2,•…,10)配送酸奶。
酸奶储存期限为24小时,配送温度为0C。
客户的需求量和时刻窗见表1.配送p0及
客户间的距离(Km)见表2•运输任务由配送中心利用q=3t的冷藏车来完成,其他参数见表3。
确定最佳运输路线。
表1客户物资需求量和时刻窗
客户
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
需求量
0.7
1.5
0.8
0.4
1.4
1.5
0.6
0.8
2.5
0.6
20:
3
21:
3
20:
5
21:
50
21:
00
22:
0
21:
20
22:
4
23:
1
20:
00
0
0
0
0
0
0
时刻窗
一
一
一
22:
20
21:
30
21:
40
21:
0
22:
0
21:
2
22:
4
23:
1
23:
4
20:
30
0
0
0
0
0
0
20:
0
21:
0
20:
2
21:
20
20:
30
21:
4
20:
40
22:
1
22:
4
19:
30
0
0
0
0
0
0
同意时刻窗
一
一
——
一
22:
00
一
22:
20
一
一
21:
00
21:
3
22:
3
21:
5
22:
50
23:
1
23:
4
0:
20
0
0
0
0
0
表2配送中心及客户之间的距离
客户
P0
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
P0
0
10
9
7
8
8
8
3
4
10
7
P1
10
0
4
9
14
18
18
13
14
11
4
P2
9
4
0
5
10
14
17
12
13
15
8
P3
7
9
5
0
5
9
15
10
11
17
13
P4
8
14
10
9
0
6
7
10
12
18
15
P5
8
18
14
9
6
0
7
10
12
18
15
P6
8
18
17
15
13
7
0
6
8
17
15
P7
3
13
12
10
11
10
6
0
2
11
10
P8
4
14
13
11
12
12
8
2
0
9
11
P9
10
11
17
15
18
18
17
11
9
0
8
P10
7
4
8
13
15
15
15
10
11
8
0
表3其他参数表
序号
名称
符号
单位
数值
1
酸奶价格
P
元/吨
4000
3
惩处系数
入
%
0.2
4
单位运输成本
C
元/吨公里
0.8
5
运输速度
V
公里/小时
30
6
装卸时刻
H
分钟/客户
20
4.1确定第一条最优运输路线
1将客户按时刻的先后顺序排列,得表4
2运算每一客户之间连接的距离节约值,见表5
表4各客户按时刻先后排序的时刻窗户
客户
P10
P1
P3
P5
P7
P2
P4
P6
P8
P9
时刻窗
20:
00
20:
30
20:
50
21:
00
21:
20
21:
30
21:
50
22:
00
22:
40
23:
10
20:
30
21:
00
21:
20
21:
30
21:
40
22:
00
22:
00
22:
40
23:
10
23:
40
同意时
19:
30
20:
00
20:
20
20:
30
20:
40
21:
00
21:
20
21:
40
22:
10
22:
40
刻窗
21:
00
21:
30
21:
50
22:
00
22:
20
22:
30
22:
50
23:
10
23:
40
00:
20
表5客户之间连接的距离节约值
客户
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
P1
——
15
8
4
0
0
0
0
9
13
P2
15
——
11
7
3
0
0
0
4
8
P3
8
11
——
10
6
0
0
0
0
1
P4
4
7
10
一
10
3
0
0
0
0
P5
0
3
6
10
一
9
1
0
0
0
P6
0
0
0
3
9
一
5
4
1
0
P7
0
0
0
0
1
5
一
5
2
0
P8
0
0
0
0
0
4
5
一
5
0
P9
9
4
0
0
0
1
2
5
一
9
P10
13
8
1
0
0
0
0
0
9
一
3按时刻窗先后顺序,客户Ro要求的时刻最早,因此客户Pio为第一客
户。
接下来客户选择见表6和表7表6客户选择表1
客户
节约运输里程
节约运输成本
惩处成本
节约总成本
选择
p1
13
7.28
0
7.28
是
p2
8
9.2
OO
——OO
否
p3
1
r0.64
OO
——OO
否T
P4
0
0
OO
——OO
否
P5
0
0
0
0
否
P6
0
0
OO
——OO
否
P7
0
0
2.4
-2.4
否T
P8
0
0
OO
——OO
否
P9
9
18
OO
——OO
否
表7客户选择表2
客户
节约运输里程
节约运输成本
惩处成本
节约总成本
选择
p1
28
33.6
3.6
30.00
是
p3
21
13.44
2.11
11.33
否
P4
17
5.44
0.96
4.48
否
P5
13
14.56
1.87
12.69
否
P6
13
15.6
4
11.6
否
P7
13
6.24
0
6.24
否
P8
11
7.04
OO
——OO
否
P9
22
44
OO
——OO
否
4.2具体运算过程:
按时刻窗先后顺序,客户R。
要求的时刻最早,因此客户R。
为第一客户接下来应先算出R。
到各个客户之间节约运输里程、节约运输成本、惩处成本。
4.2.1节约运输成本的求法步骤:
1、通过节约法原理,求出每一客户之间连接的距离节约值。
2、节约运输成本二节约运输里程x运费x某一客户的需求量
表5中客户之间连接的距离节约值是由表2配送中心及客户之间的距离运算可得。
例如:
表5中Pi与P2的距离节约值二Pi到Po的距离+P2到Po的距离-R与P2的距离=10+9-4=15。
同理可得其它客户之间连接的距离节约值。
由表5可知,Ro与R的距离节约值为13公里,由表1可知R客户物资需求量为0.7吨,由表3其他参数表可知,单位运输成本为0.8元/吨公里,因此Ro与R节约运输成本为=13X0.7X0.8=7.28同理可得:
假设冷藏车送到客户时,刚好是客户的时刻下线,即送到客户的时刻是20:
10,由于装卸时刻为20分钟,因此冷藏车从20:
30从动身;
若选择客户Pi,R和R。
之间的距离为7公里,运送速度是30公里/小时,可算出运送时刻t=7/30=0.24h〜15分,即冷藏车到达R时是20:
45,在Pi的时刻窗范畴内,因此惩处成本为0。
若选择客户P2,P2和P10之间的距离为8公里,可算出运送时刻t=8/30=0.27h〜17分,即冷藏车到达P2时是20:
47,不在客户P?
同意的时刻范畴内,即超出了客户P2可同意的时刻范畴,因此惩处成本是^。
同理算得P3、P4、P5、P6、P8、P9。
若选择客户P7,P7和Pi。
之间的距离是10公里,可算出运送时刻t=10/30=20分,冷藏车到达P7时是20:
50,在客户P7的要求时刻窗之外,在客户P7可同意的时刻范畴内送达,超出了要求时刻30分钟,现在,需要支付相应
的惩处成本。
惩处成本=入PWj△t=0.2%x4000X0.6X(30/60)=24
4.2.3节约总成本
节约总成本二节约运输成本-惩处成本
选出节约总成本最大的客户加入路线。
按照表6、表7分析,第一条线
路上的客户为P10、R、P2,现在运输车辆的载重量为Q=0.6+0.7+1.5=2.8t,剩余的载重量无法满足剩余的其他任何客户,因此第一条最优运输路线是:
P0-P10-P1-P2-P0。
同样的道理,可算得冷藏车的其他几条最优运输路线:
P。
-P3-BP4-R、P0-P7-P6-P8-P)、P0-P9-P0。
具体内容如下:
4.3确定第二条最优运输路线
在剩余的客户中客户P3要求时刻最早,作为第一个客户。
接下来客户选择见表&表9。
表8客户选择表3
客户
节约运输里程
节约运输成本
惩处成本
节约总成本
选择
P4
10
3.2
1.6
1.60
否
P5
6
6.72
0
6.72
是
p6
r0
r0
4
-4.00
否1
p7
0
0
0
0.00
否
p8
0
0
OO
——OO
否
P9
0
0
00
一O
否1
表9客户选择表4
客户
节约运输里程
节约运输成本
惩处成本
节约总成本
选择
P4
16
5.12
0
5.12
是
p7
7
3.36
0.96
2.40
否
p8
6
3.84
3
0.84
否
从表8中可见,选择客户P5,表9中可见,选择客户P4,现在第二条最优运输路线为Po-P3-P5-P4-P0。
4.4确定第三条最优运输路线
在剩余的客户中,客户P7要求的时刻最早,客户P7作为第一个客户。
接下来客户的选择见表10和表11表10客户选择表5
客户
节约运输里程
节约运输成本
惩处成本
节约总成本
选择
P6
5
6
1.56
4.44
是
p8
5
2.4
0
2.40
否
p9
2
1.28
OO
——OO
否
表11客户选择表6
客户
节约运输里程
节约运输成本
惩处成本
节约总成本
选择
P8
9
5.76
0
5.76
是
P9
6
12
0.67
11.33
否
按照表10和表11,第三条线路选择的客户为P7、P6、P8,因为尽管现在Pg节约的总成本比P8大,若选择Pg,运输车辆的载重量为Q=0.6+2.5+1.5=4.6t,超过了冷藏车的载重量,因此第三条最优运输路线为:
P0-P7-P6-F8-P0。
4.5确定第四条最优运输路线
只剩余客户Pg,单独作为第四条运输路线,即P0-P9-P0。
综上分析,冷藏车的最优运输路线是:
P0-P10-P1-P2-P0、P0-P3-P5P4-P0、
P0-P7-P6-P8-P0、P0-P9-P0。
五、结论
(1)冷链食品具有易腐性,因此必须要在客户同意的时刻窗内送到客户手中,本研究考虑了超出客户时刻窗的惩处成本等多个因素,通过运输路线的优化使节约运输成本和惩处成本的总成本之和最小。
(2)运用启发式算法,查找“最临客户”,“最临客户”包括时刻窗最临和运输里程最临两个方面。
以时刻窗为第一顺序原则,然后再通过运输里程顺
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- 食品 运输 路线 优化