河北快运公司车辆配载设计

课 程 设 计课程名称: 交通运输组织学 设计题目: 河北快运公司车辆配载设计 学生姓名: XXX 学 号: 20XXXXXXXXX 班 级: 交通运输XXX 院系名称: 交通运输工程学院 指导老师: 周骞、叶鸿、王佳 2012 年 12 月交通运输组织学课 程 设 计课程名称: 交通运输组织学 设计题目: 河北快运公司车辆配载设计 学生姓名: XXXX 学 号: 20XXXXXXXXX 班 级: 交通运输XXX 院系名称: 交通运输工程学院 指导老师: : 周骞、叶鸿、王佳 长沙理工大学课程设计任务书 交通运输工程 学院 交通运输 专业 20XX级 X 班课程名称 交通运输组织学 题目 车辆配载设计 学生姓名 XXX 学号 20XXXXXXXXXX 同组设计者：无一、已知技术参数和设计要求1、已知技术参数与参考资料交通运输部客货运组织与管理相关标准与规范董千里 交通运输组织学M 人民交通出版社，2008年李维斌 公路运输组织学 M 人民交通出版社，2005年崔书堂，朱艳茹 交通运输组织学M 东南大学出版社，2008年戴彤焱 运输组织学M 机械工业出版社，2008年2、设计要求本课程设计是针对学生学习和运用专业知识的综合考核和检查，使学生接受工程类基本训练的重要环节，是交通运输交通运输组织学专业课程学习的必修内容之一。本课程设计的特点是，内容所涉及的知识面较一般习题广，有较强的系统性和综合性，在运算、绘图、编写设计文本方面有较高的要求。本课程实际应针对交通运算组织学课程涉及的相关理论与方法，结合具体实践背景，解决实际问题。要求 所涉及方法、模型与理论知识与本课程相关； 有具体的实践背景； 课程实际要求完整、系统，从提出问题、解决问题与结论三个方面开展，思路清晰，条理清楚。二、课程设计应完成的任务 1、围绕课程中交通组织方面内容，完成对其方法、模型的阐述；2、结合实际背景，采用以上理论，进行运输组织优化等针对性设计，提出方案；3、对方案结果进行分析。三、工作计划本次课程设计安排时间为二周，2012年12月24日至2013年1月4日，具体工作计划如下：1、2012年12月24日25日，项目背景资料的收集与整理；2、2012年12月26日27日，完成课程设计大纲；3、2012年12月28日2012年12月31日，完成课程设计背景与基础资料的分析部分书写工作；4、2013年1月1日2日，完成课程设计核心模型分析与问题解决部分的书写工作；5、2013年1月3日2013年1月4日，完成绘图与结论部分的书写以及修改工作。四、课程设计完成提交文档要求按照以下顺序装订成册：1、 封面； 2、扉页； 3、任务书； （4）指导书；5、目录； 6、正文； 7、附录（表格或图纸）；8、成绩评定表指导老师：同意按照任务书要求开展设计教研室意见：同意按照任务书要求开展设计教研室主任：时间：注：1、此任务书由指导老师填写。如果不够，可以加页； 2、此任务书最迟必须在课程设计开始前一周下达给学生；交通运输组织学课程设计指导书一、课程设计目的与要求1、课程设计目的交通运输组织学课程是交通运输本科专业的必修课， 一门理论与实践结合紧密的核心课程。本课程设计是在该门课程的课堂教学完成之后，为巩固课程涉及到的交通运输组织学方面的方法、理论而开展的。通过课程设计，使学生能结合实际背景，应该已学理论，解决实际问题，从而培养学生资料查阅能力、绘图能力、理论联系实际的能力、系统解决问题的逻辑思维能力等，为今后从事相关工作打下基础。2、课程设计要求本课程设计要求学生根据课程涉及的相关内容与方法，结合实际背景，系统解决实际问题。从背景分析、提出问题、解决问题、主要结论等几个方面开展。要求课程设计具有系统性、完整性、与课程相关性并具有一定的研究深度。二、课程设计的依据与资料来源课程设计的依据：交通运输部客货运组织与管理相关标准与规范董千里 交通运输组织学M 人民交通出版社，2008年李维斌 公路运输组织学 M 人民交通出版社，2005年崔书堂，朱艳茹 交通运输组织学 M东南大学出版社，2008年戴彤焱 运输组织学M 机械工业出版社，2008年资料来源： 指导教师提供相关资料； 实际调研收集资料； 相关书籍； 网络资料收集。三、课程设计学生应完成的内容 内容应从设计背景交代（实际现状分析与问题分析），提出问题，阐述解决问题的理论，并采用理论与模型计算分析，提出优化方案。四、课程设计要求及其它1、时间安排：二周设计时间（2012年12月24日2013年1月4日），实际操作中，可提前进行相关资料的收集与大纲的完成；2、要求独立完成，一人一题，每人提交1份打印的设计成果（A4）及电子文档；3、格式要求：装订按照要求的顺序依次装订成册，文档具体格式参考格式模板；4、纪律要求：集中在固定教室严格考勤，按照作息，一般不允许请假，如遇特殊情况，需要填写请假条报院领导批准，否则按照每天旷课8节处理。另请假或旷课时数累计达全部设计时间的1/3以上，该课程设计按照零分计。运输与物流工程系2012年12月目 录一、课程设计目的与要求5二、课程设计的依据与资料来源5三、课程设计学生应完成的内容6四、课程设计要求及其它61 概述81.1设计的目的和意义81.2设计思路82 公司的运输网络现状分析93 车辆配载问题分析113.1 车辆配载问题的概述113.2 公司车辆配载问题的提出133.3 基于问题的解决思路144 车辆配载问题的解决154.1 车辆满载率提高154.1.1 模型建立154.1.2 模型求解164.2 车辆装载次序确定245 设计方案的评价255.1 方案的优点255.2 方案的缺点256 总结26参考文献27第 29 页 共 29 页1 概述1.1设计的目的和意义随着我国物流市场体系的不断完善，从事物流行业的企业逐渐兴起，尤其第三方物流企业在国内市场的发展空间越来越广阔。同时，商品经济的发展随着物流行业的不断扩大而日益加快，配送作为物流系统功能的重要组成部分，备受人们的关注。而车辆配载又是物流配送的重要环节，做到合理能够提高物流配送的效率，可以为企业或配送中心节约不少成本。1、设计的目的通过对河北快运公司的车辆配载进行规划，为解决公司与货运公司整合中涉及到的车辆配载问题提供理论帮助；运用了不同目标的数学模型，这样公司在实际操作中可以根据货物需求程度进行车辆选取和货物的合理搭配，节约成本；学习物流系统规划与设计后，能够运用自己所学的专业知识解决实际问题，在查阅相关知识和文献时，学习更多、更深、更全面的专业知识，提高自己的专业文化水平。2、设计的意义车辆配载问题属于相当复杂约束条件的组合优化问题，属于NP-hard问题，通过查阅相关文献了解，国内大部分学者都对这个问题进行研究过，研究的内容主要从车辆和货物两方面考虑，设定的目标主要是考虑体积或重量，很少考虑配载之前如何对待装货物进行组合处理等。本次课程设计将会考虑货物的组合处理和优先考虑客户对货物的需求紧急程度两种情况分别进行规划，公司可以根据实际情况选择其中一种，具有参考价值。本案例的车辆配载问题研究还能对物流市场体系的进一步完善做出小小的贡献。1.2设计思路本次课程设计主要针对第二届全国物流设计大赛案例7，先对邯郸集团子公司河北快运公司目前的运输网络现状作详细分析，然后就其中的一个子问题车辆配载问题做深入研究。从案例给出的信息表中，得出该公司车辆配载问题关键所在如何提高公司车辆的满载率和确定装货次序？接下来，结合案例提出解决办法，最后对方案的合理与否做定性分析。2 公司的运输网络现状分析河北快运采用网络化经营模式，利用现代信息技术实现了联网经营。通过Internet网互联互通；通过MIS系统实现作业流程标准化，统一化以及信息的及时反馈与沟通，实现货物的全程跟踪；通过GPS卫星定位车辆监控调度系统，对车辆进行监控调度，对货物实时跟踪，打造货物信息服务网络。由此形成运输网、受理配送网、信息网三大网络，为公司的物流业发展奠定了坚实基础。目前河北快运现在拥有很好的运输网络，分支机构铺设得很广，网络节点布局条件不错，地理位置都具有一定程度上的优势，对整个营运网络起到了很好的衔接作用。但是随着业务的不断扩大和发展，也暴露出了不少问题，从案例来看，可以总结如下：1 河北快运业务很杂乱，货物种类比较复杂，如药品、汽车配件、散热器、鞋子、胶卷、儿童食品、化学药品、设备、图书等等，同时业务量有限，也就是说长期合作的客户很少，一次性订单不是很大，而且业务量不稳定，波动性很大。但是天昊、天诚、天恒以及天信的货物种类又相对单一，主要是煤以及矿石，客户相对固定，业务量也比较稳定，所以河北快运可以和这四个子公司好好合作，促成业务上的互补。2 快运与货运两部分业务亟需进行整合，达到共享资源，合理调配，以节省运营成本，并且发挥更大的作用。但是快运和货运进行整合不是一件容易的事情，要考虑的因素很多，如快运和货运的部分业务如何整合，各网络节点之间如何有效衔接，车辆配载和车辆调度如何较好地实现，整合后部分或者全部的配送路线可能都会要相应的做调整等等。以下是河北快运和以“天”字开头的四个货运子公司的业务特点对比：表2-1 河北快运和四个天字头货运子公司的业务特点对比对比公司运营范围运输网络现状货物种类业务量河北快运70%分公司设在湖北及周边省市，其余设在西安、上海、广州、武汉等地。业务范围遍及向全国各地拥有很好的运输网络，分支机构现在铺的很广，节点条件很不错业务种类等很杂，业务范围为医药、日用百货、卷烟、陶瓷、化工产品的物流配送，其中以医药为主业务量有限，且不很稳定天信天昊天诚天恒原材料采购业务的物资供应商来自全国，但是目前供应地点主要都在邯郸市运营网络覆盖面比较小货物种类又相对单一，主要是煤以及矿石客户相对固定，业务量也比较稳定图2-1河北货运公司和和四个天字头货运子公司的运营网络节点注：绿线为河北快运的运输网络红圈是四个天字头企业的原材料采购网络节点3.车辆回程空载率较高，由于每家分公司独自经营，而且分公司货物流向的收货地不是固定的，有些服务范围覆盖得很广，比如：保定分公司货物（主要是配件、印刷品、胶卷3种）的收货地分布全国各地，这样势必存在回程空载现象。 4.车辆半载现象颇重，河北快运总公司对其下属的十几个分公司缺乏统一调配，各个分公司只与其覆盖的营业网点联系得很紧密，从而出现车辆半载现象。另外，不少分公司经营省外乃至全国的运输业务，由于业务量小，路程远，车辆半载现象更为严重。5.网络重复较多，不考虑客户自提送货方式，几乎每一个网络节点，即每一家分公司配送网络都覆盖了整个河北省，造成不必要的运输资源浪费。因为客户自提方式的路线是客户自己决定，不在公司的服务范围之内。将案例里表7-2中客户自提方式的一栏都剔除，为了便于分析，另并将部分送货上门看做门到门方式，得到新表2-2如下：表2-2 河北快运部分分公司配送货物流量及流向表分公司名称货物种类具体货物流向货物量收货方式发货地收货地门到门与收货地物流公司合作石家庄分公司药品石家庄浙江杭州100吨/月药品石家庄东北地区24吨/月散热器石家庄山东、郑州30吨/月保定公司配件保定全国各地40吨/月印刷品保定全国各地80吨/月胶卷保定全国各地40吨/月沧州公司药品沧州全国各地100吨/月电子产品沧州广东50吨/月邯郸公司儿童食品邯郸省内、浙江、江苏、湖南、湖北160吨/月天津公司药品天津河北省内30吨/月送货上门设备天津河北省内1000吨/月衡水公司药品衡水长沙24吨/月北京公司食品北京河北省内80吨/月送货上门 由上表给出的信息做如下假设：有2家公司，即石家庄公司和保定公司同时收到一份来自郑州的订单，客户要求的时间都差不多，货物分别为散热器和印刷品，假如散热器和印刷品货物都不足车辆装载量的1/2。按目前的独自经营方式来看，这2家公司必定各自安排运输路线进行配送，至少会使用2辆车，但是如果该石家庄公司和保定公司合作，只安排一辆车进行拼装配送，就可以节省一辆车使用所耗费的成本。显然目前的网络重复将会导致大量的资源浪费，所以公司对各公司的合作经营的考虑、配送路线的优化、车辆配载合理化势在必行。3 车辆配载问题分析3.1 车辆配载问题的概述从上面的河北快运公司的运输网络现状分析来看，优点比较明显，但是隐藏的问题也不少。为了能够使公司的运输网络朝着更快、更准、更高效的方向发展，需要对各个问题合理解决，由于运输网络本身就是一个相当复杂的规划难题，因为要进行优化，其考虑的因素是非常多，而且在理论研究中很难考虑全面，各个约束条件之间的关系不能很好进行定量分析，所以接下来，只对运输网络问题的一个子问题，即车辆配载问题，进行规划。在解决这个问题之前，我们先要搞清楚什么问题才是车辆配载问题，也就是说在什么情况下需要考虑车辆配载问题，因为并不是每批货物在装车之前需要用到车辆配载，比如某批货物是同一包装规格，同一货物特性的，并且是直达运输，就没有必要考虑去如何配载这批货物，直接装车即可。那么到底车辆配载问题是怎么描述的？车辆配载问题的原始问题可以描述为：有多个客户，其货品体积和质量均小于单车装额定装载量和装载容积。为提高车辆装载效率和车辆装载利用率，降低运输成本，如何采用拼装的形式将多个客户的货物装在同一配送车辆上，由一辆车按着指定的路径依次将货物送达客户，同时要使装载货物的车辆数尽可能的少。 运用数学语言可以简单描述为：假设配送车辆的额定装载量为，额定容积为，用于运送n种不同物品的重量分别为，容积分别为，每一种物品的价值系数（可表示为价值、费用、价格等）用，表示。另设表示第种物品的装入数量，则和的约束条件下，要求最大。 配载货物时，除了要保证所装的货物的总质量和总体积都在车辆的额定范围之内外，还必须遵循以下基本原则：1、轻重搭配的原则。车辆装货时，必须将重货置于底部，轻货置于上部，重心下移确保稳固，同时避免重货压坏轻货，以保证运输安全。 2、大小搭配的原则。货物包装的尺寸有大有小，大小搭配以减少箱内的空隙确保稳固，同时充分利用了车厢的内容积。 3、货物性质搭配原则 。拼装在一个车厢内的货物，其化学性质、物理属性、灭火方法不能互相抵触，以保证运输安全。4、到达同一地点的适合配装的货物应尽可能一次积载。 5、根据车厢的尺寸、容积，货物外包装的尺寸来确定合理的堆码层次及方法。装载易滚动的卷状、桶状货物，要垂直摆放。 7、货与货之间，货与车辆之间应留有空隙并适当衬垫，所以在进行货物配载时并不是所有的货物重量和体积都恰好到达车辆的额定值就是最优的方案。8、装货完毕，应在门端处采取适当的稳固措施，以防开门卸货时，货物倾倒砸伤人员或造成货损。9、尽量做到“后送先装”，以节省卸货时间，提高整个配送效率。 所以说要涉及到车辆配载时一般是在货物品种的很多，且体积和质量都不相同，需要进行拼装的情况下，尤其是有很多小物件，像快递等；而在运输同一一种货物或者不同货物但容重都差不多的时候就不需要考虑车辆配载，直接进行装载。以上这些配载原则是货物装载时必须要慎重考虑的，只有按原则做好一切装货准备，才能保证货物能够按时、按量送达客户手中，最终提高服务效率。3.2 公司车辆配载问题的提出从案例给出的信息以及上述对河北快运运输网络现状的分析中，可以看出河北快运要想对其现有的网络进行优化，首先必须解决自身快运和其他以“天”字开头的四个子公司货运的整合，在这个整合中除了要对它们之间部分相关或者交叉业务进行整合，配送路线进行调整，各自的职能区域划分外，还要对其车辆调度和车辆配载进行重新规划。另外可以看到河北快运本身在车辆配载上就存在一些问题，最明显的就是：1、 车辆满载率太低，回程空载率高，直接导致车辆资源浪费，成本提高。2、 尽管对河北快运公司来说配送的货物品种很多，但是分配到每个公司配送的货物种类并不复杂，最多就5种货物，如石家庄分公司。由于分公司都是独立经营，拼装方式可能运用很少，不能很好地根据配送路径和车型进行货物的混装，来加快配送效率。3、 基于问题1、2可以推测出车辆的装载顺序问题，因为车辆的装载顺序是建立在前面两个问题的基础上，只有知道了哪些车要装哪些货物和行车路线，才能合理地安排货物的装载顺序，这样在装卸货物时候显得更加方便，在时间上创造更节约的空间。3.3 基于问题的解决思路河北快运车辆配载问题的解决是本课程设计最重点的部分，所以关于快运和货运如何进行整合包括网点如何重新布局、他们之间是怎样联系合作的以及配送路径的优化等等都不做详细解说，尽管车辆配载需要建立在此基础上，但可以以河北目前的车辆配载设计作为整合后重新配载的参考。于是在进行问题解决之前先做如下几项说明：1、 快运和货运的整合方案不加以考虑；2、 不考虑运营网络中网点布局和配送路径的变动，还是按照原来的配送模式进行或者假设配送路线已经达到最优；3、 由于不清楚每个分公司车辆数和车型的具体情况，可以把车辆数的总和作为每个公司的车辆数的上限。针对河北快运车辆配载的3个问题，并结合案例，提出如下解决思路：1、提高车辆满载率：把一些同一配送点且客户要求时间差不多的货物整合到一起，安排统一配送。于是，会有两种情况发生：第一种情况：不考虑客户对货物需求的紧急程度，仅仅以车辆的满载率最大化为目标，相当于每种货物的紧急程度都一样，采用聚类分析方法先对要运输的货物进行组合处理，然后利用基本配载数学模型结合实际情况对货物进行配装，使得车辆的载重量和容积得到有效利用，使多辆运送的总体利用率达到最大。第二种情况：是考虑客户对货物需求的紧急程度，即优先考虑顾客需求优先级，在此基础上同第一种情况一样，利用基本配载数学模型结合实际情况对货物进行配装，使车辆的载重量和容积得到有效利用。这种方法，能够以最快的时间送到客户的手中，但会可能会改变原有的配送路线。在实际操作中，应该同时考虑这两种情况，然后选择一种最优的方案进行车辆配载来提高车辆的满载率。另外，各公司之间应加强合作和联系，充分利用拼装优势，节省资源，同时公司在安排运输任务的时候，应该及时地为执行该运输任务的车辆寻找安排返程货源，以解决车辆回程空载率高的问题。河北快运公司应该先要协调好各个公司之间的运输合作关系，合理安排哪个分公司和哪个分公司合作共同运输哪几种货物，然后按照怎样的路径，送往哪几个目的地。货物送达后，为避免车辆回程空载，事先要联系好回程货源等等一系列的问题。2、 货物的装载次序优化：在已确定好的运输路线基础上，当我们知道哪些货物装入哪辆车里后，就根据先送后装的顺序进行装货，由此看出这个问题的解决会更依赖于优先考虑客户需求的紧急程度情况下的车辆配载。4 车辆配载问题的解决根据上述对问题解决思路的分析，结合案例给出的信息，现对河北快运车辆配载问题进行如下解决：4.1 车辆满载率提高 4.1.1 模型建立动态规划法货物配载的数学模型如下：目标函数： 模型中，（1）和（2）是货物配载方案的目标函数，为使车辆的载重和容积利用达到最大；约束条件（3）：把每个客户的货物看成一个整体单位，不可分割；约束条件（4）和（5）：每辆车的装载重量和装载容积约束；约束条件（6）：每种货物只装一辆车的约束。 4.1.2 模型求解1、客户对货物需求的紧急程度相当在这种情况下时，最主要是考虑车辆有限时，对n种货物进行组合选择配载。解决该问题之前，需要进行适当假设和部分参数设置，具体如下：假设条件：（1） 使用同一车型装载货物；（2） 每种货物的待运量不超过一辆车的载重和容积；（3） 所有货物可以混装，无需对货物进行分类；（4） 不考虑装于同一车上的货物之间的影响因素，即不需利用隔离物隔离；（5） 货物没有优先装载指令性；（6） 车辆数量有限，要求得到满意装载能力利用率。参数设置：（1） 同种车型k辆，集合集合为p1，2，k，车辆的额定载重为G() ， 额定容积为V（） ， 货车的容重比R=V/G ()；（2） 货物集合M，货物的体积集合M( v) = ， ；质量集合M( g) = ，；货物容重比集合M( c) = ，其中 ；结合案例进行假设：河北快运公司现要运送一批货物，由石家庄分公司、保定公司、天津公司3家公司合作运送，车型为中型厢式货车，车辆数3辆（这是为了容易理解模型的求解，实际上是不只3辆），货物有10种，车辆的额定容积为10，额定载重量为6，各种货物的体积和重量如下表4-1所示：表4-1 货物信息表货物 12345678910药品1药品2药品3配件1配件2胶卷设备1设备2设备3散热器2.43.60.535.42.66.42.41.21.8312.50.620.621.512这里药品1，药品2，药品3因收货地不同可看作不同品种货物，配件和设备也如此。求解模型步骤如下：第一阶段：货物聚类。把拼装的货物按照容重比差值进行分组组合，使体积大重量小和体积小重量大的货物搭配在一起，能够使车辆的容积大载重同时接近满载，减少浪费。（1） 输入货物集合M中所有货物的体积集合M( v) = ， ；质量集合M( g) = ，把每种货物看成是一类，计算相对应的货物比容集合M( c) = ，其中；表4-2 货物容重比货物 12345678910药品1药品2药品3配件1配件2胶卷设备1设备2设备3散热器2.43.60.535.42.66.42.41.21.8312.50.620.621.5120.83.60.252.74.3 3.21.61.20.9（2） 输入货车的额定装载量G()，额定容积V（），计算货车容重比R=V/G，并设定R为临界值；R=10/6=1.67。（3） 确定货物容重比直接的距离定义为，=，按照此公式计算m种货物两两间容重比距离，得到货物距离关系表；由于上三角和下三角关于对角线对称，所以只写出上三角的值即可。表4-3 货物距离关系表ij123456789100.83.60.252.74.3 3.21.61.20.910.802.80.64.21.93.52.40.80.40.123.603.41.40.90.70.42.02.42.730.204.82.54.13.01.41.00.74502.30.71.83.43.84.152.701.60.51.11.51.864.301.12.73.13.473.201.62.02.381.600.40.791.200.3100.90(4) 如果中任意，则停止计算，否则继续，把最大的合并成一个新货物，记作第m+1种货物，并把原来的两种货物取消。如果存在多个这样的货物则同时合并。如上表3-3，最大为4.8，对应的货物编号是3和4，这两种货物合并成一种新的货物11。货物11的容积为0.5+3=3.5，重量为2.5+0.6=3.1，于是容重比变为：3.5/3.1=1.1。（5）重复计算各种货物容重比之间的距离得到降一级的新距离关系；表4-4 货物距离关系表ij125678910110.83.62.74.3 3.21.61.20.91.110.802.81.93.52.40.80.40.10.323.600.90.70.42.02.42.72.552.701.60.51.11.51.81.664.301.12.73.13.43.273.201.62.02.32.181.600.40.70.591.200.30.1100.900.2111.10（6）对重复步骤4-5，直到货物的容重比之间的距离均小于临界值R为止，聚类完成。（7）将聚类后的货物分别看成一个新的货物集，分别计算出各种新货物的体积和车辆额定容积比值，每种新货物的重量和车辆额定装载量的比值。并按照重量优先、体积次之，由大到小的顺序依次排列对应的货物，此时形成新的待装货物集合。表4-5 聚类后新待装货物信息表 货物编号聚类货物品种实际货物品种143，4，79.95.11.9132，105.431.8555.422.7121，653.61.4882.41.51.6991.211.2第二阶段：货物配装。采用启发式算法，先装大件货物，然后比较车辆剩余容重与货物容重差距距离依次装载货物，从而取得最优方案。（1） 已知车辆数为辆，车型单一，额定装载量G，最大容积为V，第i 辆车已装的货物集合为：。（2） 输入经过聚类后新的待装货物集合，其对应的重量集合和容积集合分别为和。取前种货物分别装入辆车中，每辆车中仅放一种货物，则。表4-6 初始装货表 单位：体积、重量车辆 i货物聚类货物品种实际货物品种货物集合已装体积已装重量车辆剩余体积车辆剩余重量1143，4，79.95.10.10.92132，105.434.633555.424.64（3）剩余（n-k) 件货物为未装货物集合，对应的容重比为。然后对集合N求未装货物总体积和总重量，计算出，求出所有车辆的剩余总体积和剩余总重量，计算。 根据表4-5和4-6，得知=5+2.4+1.2=8.6，=3.6+1.5+1=7.1，=8.6/7.1=1.21，=3*10-(9.9+5.4+5.4)=9.3，=3*6-（5.1+3+2）=7.9，=9.3/7.9=1.17（4） 若，从所有车中选取剩余容积最大的车辆，否则若，从所有车中选取剩余重量最大的车辆，记为P。然后求出第P辆车内所装货物的体积，重量，则可得到。案例中，由于=1.21=1.17，选取剩余容积最大的车辆，即第2辆和第3辆，由于第3辆车的剩余重量多于第2辆车的剩余重量，所以先选择第3辆车，记为第P辆车。第P辆车内所装货物的体积=5.4，=2,=4.6/4=1.15。（5） 比较与未装货物集N的容重，寻找min的货物放进车辆P内，记为货物L，。若货物L存在，转入步骤（7），否则货物集N中选取能满足下列条件的L：，。（6） 若步骤（5）的货物L存在，转入步骤（7），不存在则：若从所有车中选取剩余容积次大的车辆，若，从所有车中选取剩余重量次大的车辆记为P，转入步骤（4）。（7） 令，然后再转入步骤（3）。（8） 将所有未装货物中聚类的货物进行拆分，依次判断是否可以装入辆车中的任一辆，如果可以装入，则令该货物为L，转入步骤（7）。（9） 输出案例中，min=0.05，于是把货物放入车辆P内，记为货物L，=5.4+1.2=6.6=10，=2+16。满足条件，故转入步骤（7），把货物L和车辆P中的货物进行合并。 表4-7 改进装货表 单位：体积、重量车辆 i货物聚类货物品种实际货物品种货物集合已装体积已装重量车辆剩余体积车辆剩余重量1143，4，79.95.10.10.92132，105.434.633，L5，95，96.633.43依次类推，最后得出该次货物配载的最终方案如下表：表4-8 配载方案汇总表车辆编号货物编号聚类货物品种实际货物品种体积重量1143，4，79.95.12，13，82，8，107.84.53，5，9，12(1)5，9，195.6注：是在最后计算中步骤（8）对聚类货物12进行拆分所得。12（1）表示聚类货物12中的实际货物1。2、 客户对货物需求的紧急程度不相同这种情况下，要优先考虑客户的需求紧急程度，学术上把它称作客户的需求优先系数即客户需求紧急性系数。如果货物A要求在1小时内送到而货物B要求在4小时内送达，则货物A的需求系数要大于货物B的需求系数。其实这种情况下最好是货物很多，而车辆又只有一辆。对于客户需求优先系数取值按照客户的需求紧急情况而定，如表4-9表4-9 客户需求优先系数客户要求货物到达时间客户需求优先系数紧急程度1小时内4特急2小时内3急4小时内2较急6小时内1一般10小时内0.5不急这种车辆配载模型与前面有一点不同的是，车辆数为1，稍微简单点。模型建立如下：目标函数： 约束条件： 在上述模型中，的货物为较急货物需优先装车，剩下的为一般货物按最优方案装载。目标函数和约束条件的含义以及在接下来要用到的货物体积、重量、容重比参数在前面已做解释，这里就不在赘述。求解模型运用了二阶段算法，步骤大致如下：第一阶段：优先配装客户优先级高的货物（1） 输入货物集合M中所有货物的体积集合M( v) = ，；质量集合M( g) = ，客户需求系数M( ) = ，车辆的额定重量G和额定体积V。（2） 对待配装的货物按需求优先级由高到低的顺序进行排序，得到新的体积集M( v) = ，重量集M( g) = ，紧急系数集M( ) = ，使。（3） 如果则，货物装入车辆，设。（4） 对余下的至货物用顺序装车法装车，货物装车则。求，并使其按非递增次序排序。（5） 求车内已有货物的体积、重量和容重比，令，。（6） 比较C和车辆的容重比R，若，则从待装货物中选取第一个满足下列条件的货物：，且，；若，则选择满足如下条件的货物：，且，；若。（7）若步骤（6）中的货物存在，则转入步骤（9），否则选择满足下列条件的，。若都不存在则该车辆配载结束。（8）计算，转入步骤（6）。（9）输出已装货物集合P=。对于这个配载模型，没有进行实例分析，只是提出一种可供参考的方法，建议河北快运公司在实际运营中，以客户利益至上的原则，优先考虑客户的需求紧急程度，来对货物进行合理配载，提高服务效果。4.2 车辆装载次序确定确定了车辆行车路线（本设计中已经假设了行车路线是既定的），上述的车辆满载率提高方案解决了哪些车要装哪些货物，便开始要计划车辆的装载顺序。先做如下情况假设，以便说明问题：假设河北快运公司收到客户分别来自郑州、杭州、长沙、广州的订单，同时要从郑州、杭州、长沙、广州收货。这里就会涉及到一个共同配送或者说拼装运输的问题，知道了固定的货物，具体的流程如图4-1所示： （1）货物合并 （2）车辆装载能力合并（3）多个配送点货物运送基本示意图货物的装载顺序是根据路径的顺序来制定的，如果上述路径顺序为：郑州杭州长沙广州，那装货的次序就是广州长沙杭州郑州。广州的最先装车，郑州的最后装车。总之合理的装货顺序，使得装卸货物节省许多时间，间接地提高了客户的满意度。5 设计方案的评价5.1 方案的优点由于车辆配载问题属于NP-hard难题，需要考虑的因素很多，所以采用定性分析法对其方案设计进行评价。本次设计中最关键的部分就是车辆满载率的提高，分两种情况进行了车辆配载规划。1、第一种情况是客户需求紧急程度相当时，从公司实际出发，主要考虑车辆有限时，如何对货物进行组合配装，然后结合实际，采取启发式算法，令车辆的载重量和容积得到有效利用。由于这种模型下，在配装过程中依据先装大件货物后装小件货物的思想，符合公司实际操作现状，是河北快运公司较有实用效果的方法。2、第二种情况客户需求紧急程度不同时，优先考虑客户的需求紧急程度，可以及时将客户急需货物运出，在模型求解中运用了二阶段法，可以更好地满足客户需求。3、货物装载次序是在已知了车辆的配送路径的基础上进行操作的，这样可以节省很多货物卸载时间，降低了卸货成本。5.2 方案的缺点1、 由于案例给出的信息不够全面，模型求解中初始数据都是假设的，没有很好地结合实际情况进行考虑。2、 在第一种情况进行货物聚类过程中时，把临界距离值设为车辆的额定容重还有待深入研究，临界值过大和过小都会影响后面的装配环节，另外本模型考虑的配送车辆车型属于单一的情况，当车型不同时，情况就较为复杂了，而实际操作中可能会遇到这样的情况，这就需要进一步研究。3、第二种情况下的车辆配载模型有一定局限性，只考虑了装车那一时刻货物的客户需求紧急系数，在实际应用中该系数应是滚动变化的，随时更新，这样才能更好地将急需货物以最快的速度送达目的地。4、本设计只单方面考虑了河北快运公司的车辆配载，没有建立在快运和货运整合的基础上，虽然只是一种提出这样一种规划的思路，但毕竟没有真实情况的支撑，说服力不够，所以在实际操作中，势必要作修改。6 总结本次课程设计的内容是河北快运公司车辆配载规划，结合案例7先对公司目前的运输网络情况做了详细分析，得出了一系列的问题，选取了其中一个问题车辆配载作了进一步分析和探讨，发现车辆配载的优化关键是车辆满载率的提高和装货次序的确定。然后提出自己的解决方案，分两种情况讨论：一种是客户紧急程度相当时，先使用聚类分析法组合货物，然后建立配装优化问题的数学模型，并详述了基于启发式算法的问题求解方法，最后通过假设实例证明了该模型的有效性和实用性。第二种情况是客户紧急程度不同时，先引入了客户需求紧急系数，建立了考虑客户需求优先级的货物配载问题的模型，并运用了二阶段法进行求解，但是缺乏假设实例证明，只是提出了这样一种配载解决方案。公司在实际操作中应根据货物的具体信息来确定使用哪种车辆配载模型，从而尽早做出决策，节约配送成本，提高配送效率。关于货物装载次序，实际上是利用了车辆配载的基本原则之一的思路，即“后送先装”再结合配送路径做适当调整，以利于卸载。最后采用定性分析法对以上的车辆配载方案进行了评价。这次课程设计虽然花了很长时间，途中也碰到了不少问题，但是我收获了很多，至少很多车辆配载的知识是以前没有接触过的，查阅相关资料后，我对车辆配载问题有了更深刻的理解。同时我再一次明白了做任何一项研究，必须要经过：发现问题分析问题解决问题方案评价4个基本步骤，才能做的有条不紊，否则，没有清晰明了的设计步骤是做不出什么研究结果的。总之，本次课程设计让我学到了很多专业知识，提高了思考创新的能力，加深了我对物流专业的兴趣，为我以后的有效学习增添了不少筹码。参考文献1 高晓亮，伊俊敏，甘卫华仓储与配送管理M北京：清华大学出版社；北京交通大学出版社，2006：300-3032 曹明兰，郎茂祥，曹明琴，乔晓东考虑客户需求优先级的货物配装问题的模型与算法研究J物流技术，200629（131）：69-723 王玲玲，李晓萍，覃运梅多车多品种货物配装问题的研究J物流技术，200726（7）：58-60 交通运输组织学课程设计评分表评分内容比例满分标准得分1、设计态度20（1）设计过程态度端正（2）按要求独立完成全部工作2、设计内容50（1）层次清楚，结构严谨（2）自主设计内容明显（3）计算分析逻辑清楚（4）设计内容达到要求（5）设计成果达到目标3、文本质量30（1）语言表达清楚（2）文本格式均符合要求（3）文本要求的各项内容齐全指导教师评语：总评成绩：指导教师签名：