车辆配载与调度方案设计

第七章 车辆配载与调度方案设计本章学习目标了解和掌握配送中心车辆 配置数量方案选择的方法和步骤； 掌握零担货物车辆配 载方案选择的方法和步骤； 熟练掌握车辆配载动态方案选择的方法； 熟练掌握配送 经营方案选择的决策。车辆配载与调度的业务内容包括规划车辆配置数量，设计车辆的运行路线、 运行 区域、运行时间表等。，调查运输任务的完成情况， 以及分析车辆运行规律， 优化 路线等。本章将通过车辆配置数量设计、 配载方案选择以及配送经营方案选择决策等， 来介绍车辆配载与调度的操作方法和内容。7.1 车辆配载与调度方案设计基本实验7.1.1 配送中心车辆配置数量方案选择1. 试验目的、类型和学时(1) 试验目的：了解和掌握配送中心车辆配置数量方案选择的方法和步骤， 在 租车和自备车辆选择中，如何既保证配送的需要，又降低车辆的运营成本。(2) 试验类型：设计研究。(3) 试验学时： 3 课时。2. 实验条件准备(1) 计算机基本配置。硬件：2GB内存，320GB硬盘，15英寸液晶显示器，Pentium 43.0GHz CPU;软件： Windows XP SP2 操作系统， Office 系统。( 2)宽带上网。( 3) Excel 软件、 Access 软件。( 4 )投影仪。3. 实验知识点准备( 1 )配送车辆数量频率累计数。( 2)内插法。4. 方案设计背景 根据某连锁超市配送中心过去一年的日常经营数据， 统计出必 要的车辆数量分析情况，如表 7-1 所示。表7-1 配送中心日常车辆分布表车辆数量（0，10）（11，15）（16，20）（21，25）（26，30）（31，35）（36，40）出现频率/%102025201555频率累计/%103055759095100已知条件如下：自备车辆每天使用费用G=500元，自备车辆每天闲置费用G2=300元，租用车辆每天费用G3=1000元。5. 方案设计要求 请为该配送中心设计一个方案，该配送中心应该配置多少车辆？6. 方案设计参考（1）利用配送车辆数量频率累计数公式：xP（y） =（ G-Ci） /（ G3+G2-Gi）x 1求得：xp（y） （1000 500）/（1000 300 500）62.5%x 1（2）根据频率累计数与表7-1对比，X取值范围在（21, 25），进一步用内 插法可以得到：X=22 （辆）。结论：配送中心最佳车辆配置数三 22辆。7.1.2 零担货物配载方案选择1. 试验目的、类型和学时（1）实验目的：了解零担货物车辆配载方案选择的方法和步骤。在充分保 证 货物质量和数量完好的前提下，尽可能提高车辆在容积和载重两方面的装载量， 以提 高运能运力的利用率，降低送货成本。（2）试验类型：设计研究。（3）试验学时： 3课时。2. 实验条件准备（1）计算机基本配置。硬件：2GB内存，320GB硬盘，15英寸液晶显示器， Pen tium 43.0GHz CPU;软件：Windows XP SP2操作系统，Ofice系统。（2）宽带上网。（3）Excel 软件、Access 软件。3. 实验知识点准备（1）车辆集装配载技术。（2）装载质量最大化。3）装载容积最大化4. 方案设计背景某配送中心有五批货物，需要通过铁路装载运输，这五批货物的质量分别为 20t 、32t 、18t 、10t 、32t ，其相应的货物体积分别为： 30m3、24m3、22m3、 15m3、60m3，用铁路棚车装运，该铁路棚车的最大装运质量是601,即W=601,最大装 运 体积为120n，即V） =120n分别按不同的优化目标配装。ni,5. 方案设计要求（1 ）以货车静载重最大为优化目标，如何装载？（2）以货车装载容积最大为优化目标，如何装载？（3）对比以上两种配载方式，那种方式更优？6. 方案设计参考（1）以货车装载质量最大为优化目标将五批货物的质量按输入顺序赋予变量Xx5,配装模型为：5，Maxz=20x +32x+18x+10x+32x233452OX +32X +I8X +IOX +32X W 60 30x+24x +22x +15x +60x w1234512345120X=0 或 1, i=1 , 2, 3, 4, 5i运行结果：选择的物品为物品2、物品3、物品4。最优结果显示：总体积 61m3, 总质量 60t 。3则最优解为：X=X=X=1, X=X5=0,即选择质量为32t、181、101的货物装 车，5 i5配成整零车的静载重为601、体积为61no（2）以货车装载容积最大为优化目标建立模型：将五批货物按体积由小到大排列,并赋予变量X1 X5, 配装模型15为：Maxz=30x+24x+22x+15x+60x1234520x+32x+18x+10x+32xw 601234530x+24x+22x+15x+60xw 12012345X!=0 或 1,i=1 , 2,3,4, 5运行结果：选择的物品为物品3、物品4、物品5。最优结果显示：总质量 601, 总体积 97m3。则最优解为：X3=X=X5=1,X1=X=0,即选择体积为22n、15n、60n的货物装车，配351成整零车的体积为97n、静载重为601。（3）两种方案对比 一般来说,货物配装时优先考虐提高零担车静载重或载质量 利用率是正确的。但有时载质量相差不大, 货车容积却能得到充分利用,则采用充分利用货车容积的方 案才是合理的。7.1.3 车辆配载的动态规划模型1. 实验目的、类型和学时（1）实验目的：了解车辆配载动态规划模型的设计方法和步骤。在装运很 多种 商品的情况下,提高尽可能根据商品特点和商品的价值系数安排车辆的装运,以提高 车辆的装载价值量和运能运力的利用率,降低配送成本。（2）实验类型：设计研究。（3）实验学时： 3 课时。2. 实验条件准备（1）计算机基本配置。硬件：2GB内存，320GB硬盘，15英寸液晶显示器，Pen tium 43.0GHz CPU;软件：Windows XP SP2操作系统，Ofice系统。（2）宽带上网。（3）Excel 软件、Access 软件。3. 实验知识点准备（ 1 ）车辆集装配载技术。（2）动态规划模型配载方案（ 3 ）装载价值最大化。4. 方案设计背景某配送中心送货车辆的载质量为8t,现在需要运输四种机电产品，其质量分（1）请为公司设计一个合理的配载方案。方案要能充分利用货车的运载能 力。（2）该配载方案货车的运载能力最大是多少吨？6.方案设计参考（1）配载方案设计。第一步：分阶段计算。第一阶段计算如表7-3所示。 表7-3第一阶段计算W012345678X00r 0111222F(W)000333666第二阶段计算如表7-4所示。表7-4第二阶段计算WX2W-WX2联+%w-wx)F ( 3 )200r 00+001010+002020+0030:3:0+3=33103+0=34040+3=331:1r3+0=35050+3=33123+0=36060+6=361P 33+3=6206+0=67070+6=661P 43+3=6216+0=68080+6=66153+3=6226+0=6第三阶段计算如表7-5所示。表7-5第三阶段计算WX3wwxaP X +F2(WWX )3 a3F ( 3 )a0P 000 + 0 = 001010 + 0 = 002020 + 0 = 003:030+3=334040+3=34104+0=45:050+3=34114+0=46060+6=66:124+0=40070+6=67134+3=78080+6=68144+3=7208+0=8第四阶段计算如表7-6所示。表7-6 第四阶段计算8135+3=88第二步：寻找最优解方案。寻找最优解方案的次序与计算顺序相反，由第四阶段 向第一阶段进行。在第四阶段计算表中，加之最大值匚(3)= 8,对应两组数据，其中一组中X4=0，另 一组中X4=1o当X4=1时，即第四种物品装入一件。表7-6中第三列数字 表示其余种货 物的装载量。当 X4=1 时，其他三种货物装载质量为 3t 。按相反方向，在第三阶段计算表中，查W=3时得装载质量最大之Fa( 3)=3,对应 X3=0，查表7-5中第三列数字，当W=3时，其他两种货物装载质量为3仁3在第二阶段计算表中，查W=3时，F2(3)=3,对应两组数据：茨=0或=1,其余量 为3或0，即其他(第一种)货物装载质量为3t或0o再查第一阶段计算表，当W=3时，对应X=1 ;当闪=0时，对应X=0o因此得到两i组最优解：(A) X=1，X=0，X=0，X=1;1234(B) X=0， X=1， X=0， X=1o1234装载质量为：F( X) =1x 3+1 x 5=8(t) o如果在第四阶段计算表中取X4=0,则余项W-WX=8;在第三阶段计算表中，查W=8-栏，F (W)=8对应X =2，因此得到第三组最优：3B(C) X=0,X=0,X=2,X=0。1234装载质量为：F(X)=2x 4=8(t)。(2) 结论：装载质量为F( X) =2x 4=8( t)。7.1.4 配送经营方案选择决策1. 实验目的、类型和学时(1 )实验目的：利用决策模型解决配送方案选择问题。( 2)实验类型：设计研究。(3) 实验学时： 3课时。2. 实验条件准备(1) 计算机基本配置。硬件：2GB内存，320GB硬盘，15英寸液晶显示器， Pentium 43.0GHz CPU;软件：Windows XP SP2操作系统，Office系统。( 2)宽带上网。(3) Excel 软件、 Access 软件。(4 )投影仪。3. 实验知识点准备(1 )非确定决策。(2) 乐观法。(3) 悲观法。(4) 最大后悔值法。4. 方案设计背景某配送中心为实现其配送方案优化的决策目标，提出了四种配送 经营方案，即：方案1 为自营车辆配送;方案2 为租赁车辆配送;方案3 为与客户互用车辆配送;方案4 为外包给第三方物流配送。配送中心还面临着未来市场自然状态的不确定性。 公司经研究把未来市场变 化 的状态划分为四个等级，即配送要求程度高、配送要求程度较高、配送要求程 度一 般、配送要求程度低。公司把四种方案和四个自然状态的要求进行结合分析， 估算出了各方案对应 各 自然状态下的效果损益值，有关资料如表 7-7所示。表7-7个方案效果值效果矩阵经营方案、自然状态配送要求程度高配送要求程度较 高配送要求程度一 般配送要求程度低方案1自营车 辆配送2148方案2租赁车 辆配送-1236方案3互用车 辆配送3452方案4外包给 第二方4-2365方案设计要求要求运用非确定型决策方法中的乐观法、悲观法和最大后悔值发分别做出最优决策方案的选择。6方案设计参考1）乐观法 求出各经营方案在各自然状态下的最大效果值。 MaxA=2，1，4，8=8MaxA=-1 , 2，3，6=6MaxA=3，4，5，2=5MaxA=4，-2， 3， 6=6 求出各最大效果值的最大值为8,即8所对应的经营方案1为应选择的经营2）悲观法（1）求出各经营方案在各自然状态下的最下效果值。Mi nA 二2, 1, 4, 8=1Mi nA=-1,2,3,6=-1Mi nA 二 3, 4, 5, 2=2 MinA=4,-2,3,6=-2（2）求出各最小效果值的最大值为 2,即2所对应的经营方案3为应选择的 经营方案。3）最大后悔值法 计算结果如表7-8所示。表7-8各方案的后悔值效果矩阵自然状态配送要求程度配送要求程度配送要求程度配送要求程度经营方案咼较咼般低方案1自营车 辆配送2310方案2租赁车 辆配送5222方案3互用车 辆配送1006方案4外包给 第二方0622方案1的最大后悔值是3； 方案2的最大后悔值是5; 方案3的最大后悔值是6；方案4的最大后悔值是6。 因此选最下的最大后悔值3对应的方案1为最优方7.2拓展训练7.2.1车辆配载方案选择1. 试验目的、类型和学时(1) 试验目的：了解车辆集装技术一一配送车辆的装货问题。在装运很多 种商品的情况下，尽可能根据商品的质量和体积安排车辆的装运， 以提高车辆的 装载总量，从而提高运能运力的利用率，降低配送成本。(2) 试验类型：设计研究。(3)试验学时：3课时。2. 实验条件准备(1) 计算机基本配置。硬件：2GB内存，320GB硬盘，15英寸液晶显示器，Pen tium 43.0GHz CPU；软件：Windows XP SP2操作系统，Ofice系统。(2) 宽带上网。(3) Excel 软件、Access 软件。(4) 投影仪。3. 实验知识点准备(1) 车辆集装配载技术(2) 装载总量最大化。4. 方案设计背景某配送中心某次需运输水泥和玻璃两种货物，水泥质量体积为09ms/1,玻璃 上1. 6ms/1,计划使用的车辆的载重量为lit,车厢容积为15用。5方案设计要求 如何装载可使车辆的载重能力和车厢容积都被充分利用？7.2.2 车辆调度方案选择1. 试验目的、类型和学时(1)试验目的：了解车辆调度方案选择的方法和步骤。在有很多不同类型 的 车辆可以调度的情况下,尽可能提高车辆在容积和载重两方面的装载量, 以提 高运能运力的利用率。(2)试验类型：设计研究。(3) 试验学时： 3 课时。2. 实验条件准备(1)计算机基本配置。硬件：2GB内存，320GB硬盘，15英寸液晶显示器， Pentium 43.0GHz CPU;软件： Windows XP SP2 操作系统， Office 系统。 ( 2)宽带上网。( 3) Excel 软件、 Access 软件。3. 实验知识点准备( 1 )经验派车法。( 2)定额比派车法。4. 方案设计背景某建材配送中心，某日需运输水泥 580t, 盘条 400t ，以及不定量的平板玻璃 该中心有