1、本章主要内容 配送系统概述 配送系统分析、设计与评价 配送系统计划与组织 配送系统优化方法 遗传算法在配送线路规划中的应用 配送系统概述配送系统概述配送系统的构成 配送系统的主体 实施配送的组织 发挥配送主体的主观能动性 配送系统的客体 配送的对象，即为客户配送的货物 配送的对象具有特定指向，即为哪个客户配送的哪种货物 客户的需求和货物的特性共同决定了配送模式的选择、配送计划的制定、运输工具的选择等 配送系统的环境 指实施配送所面对的客观环境 环境对配送系统运行的影响不可忽视 配送系统的设施设备 配送中使用的仓库、运输车辆、装卸搬运设备、分拣设备等等 配送设施设备的选择需要综合配送对象的特点、
2、客户的需求、服务水平、经济效益等多个因素。配送系统的特点 具有一般系统的特点 是一个小型的物流系统 服务以客户为中心 时间管理要求高、难度大 客户多、批量小 服务对象不确定 配送系统的目标 在满足一定的服务水平的前提下，尽可能降低配送过程中的费用。快速、及时、可靠、节约配送系统分析、设计与评价 配送系统分析 对配送系统的一个或多个部分进行有次序、有计划的调查了解，以优化各个部分以及整个系统的设计或运行。调查了解获得进行系统分析所需要的数据 建立配送系统规划模型 对整个配送系统进行重新设计 配送系统分析的一般原则 实现配送系统的整体目标 局部优化服从于配送系统整体的优化 配送系统分析的内容 整体
3、分析一般系统初建时 局部分析已有系统改建或优化运营时 常见的配送系统局部分析 配送系统设计配送系统设计 确定配送系统目标 系统目标必须可以度量 系统的目的和目标应保持一致 一般包括：客户的订单处理时间 订单分拣集合时间 客户订单的配送时间 缺货的处理方式 送达货物的质量要求 配送费用要求配送系统设计配送系统设计 详细调查 对配送系统的组织结构、功能体系、业务流程以及薄弱环节等方面进行调查分析 组织结构调查 功能体系调查 业务流程调查 制约因素分析 制约因素可能减少系统设计中的可变因素 也可能与系统既定的目标有所冲突 收集数据 配送的货物 现有的设施 客户配送系统设计配送系统设计 数据分析 模拟
4、法 建立一个表达系统的一系列数学关系的模拟模型，有选择地改变特定的参数来观察系统的运行情况。能够以相对少的费用试验一项改革建议的可行性。SAD法 系统的调查、调整与开发同步 适合于定性因素较多时 例如包装无标准化人工装卸量大配送作业流程紊乱小件小批量搬运货物分类不清问题系统图配送系统设计配送系统设计 PERT法 将配送任务分解，确定每一项工作的作业时间，分析工作之间的逻辑关系，绘制网络图，对配送系统进行分析和优化。配送系统设计的完善 外部环境 政策法规 系统的发展预期配送系统评价配送系统评价 预期目标的实现情况评价 指在配送系统进入正常运转后，对系统的运行是否达到了系统预期的目标进行评价，主要
5、是分析实际运行状况和预期目标是否一致。配送系统运行效率评价 经济效益评价 成本、利润和服务之间的权衡 社会化的配送中心 连锁企业内部的配送中心 运作效率评价 配送车辆的效率 车辆使用效率、车辆实载率 整体配送效率 生产率 营业额与配送费用比 配送系统计划与组织配送系统计划与组织 配送系统计划是指对计划期内配送货物的种类、数量，配送系统的资源、车辆、人员、库存，配送路线等所做的预见和安排。本节要点 配送需求计划（DRP）配送作业计划 配送组织配送需求计划（Distribution Requirements Planning,DRP）是制造需求计划（MRP）的编制原理和方法在配送领域中的应用 主要
6、解决产成品的供应、调度与配送问题 合理进行货物配送和资源配置 应用的是“准时”供应的思想 关键是订货需求与库存控制计划 配送需求计划DRP系统构成序号模块功能1库存管理交互的库存量查询、货位控制、周期盘点、各种类型货物库存、出入库记录、退货管理2质量控制质量标准、质量信息跟踪、不合格品的处理、质量统计报告及质量记录与分析3预测客户需求、库存、订单等的预测4运输管理承运商优选、生成运单、发货通知、货运费用报告、到货及时率报告、货物跟踪记录、报关记录及分析5采购管理订单下达、订单追踪和物料监控等工作6计划/调度管理生成资源需求计划和配送作业计划、车辆调度7订单管理订单记录、追踪、查询和分析8数据库
7、接口与数据传输使DRP数据库系统和财务系统、其他仓库或配送中心的数据实现交换配送需求计划配送需求计划 原理 输入文件 社会需求文件 客户的订货单、提货单或供货合同，也包括下属各子公司、下属各地区配送中心的订货单 按品种、需求日期进行统计 预测 订货合同提货单市场预测社会需求文件供货厂商资源文件DRP订货或进货计划送货计划 配送需求计划原理库存文件配送需求计划配送需求计划 输入文件 库存文件 所有库存货物品种和数量的列表 供货厂商资源文件 可供的货物品种、数量、时间 供货厂商的地理位置情况 生成文件 送货计划 确定客户订货的送货时间、方式 订货或进货计划 向供货厂商补充订货或进货 设定订货提前期
8、配送需求计划配送需求计划 DRP的编制 从最低层的客户需求开始，逐层向上累计，直至配送系统的最高层；预测需求或订单，扣除预计库存，确定计划补充订购日期和数量，报送各自归口的上一层次配送节点；一级配送节点确定向供货厂商发出补充订货的日期和数量。明细表 明细表一般以周为单位编制；包含每一个节点和SKU的当前现有存货剩余、安全库存、计划周期长度以及订货批量等。例：明细表的编制与调整 一个中央仓库和两个地区仓库 明细表的编制某地区仓库一的某地区仓库一的DRP明细表明细表安全库存：20个 订货批量：60个 订货周期：2周预测时间周期/周1234567预测的需求数/个20202010303020在途存货数
9、量/个606060预计现有存货数量/个（45）25654535653575计划订货数量/个6060地区仓库二的地区仓库二的DRP明细表明细表安全库存：10个 订货批量：40个 订货周期：1周预测时间周期/周1234567预测的需求数/个15151520151515在途存货数量/个404040预计现有存货数量/个（32）17422747321742计划订货数量/个404040中央仓库的中央仓库的DRP明细表明细表安全库存：50个 订货批量：150个 订货周期：1周预测时间周期/周1234567地区仓库一计划订货数量/个6060地区仓库一计划订货数量/个404040预测的总需求数/个4001000
10、60400在途存货数量/个150150预计现有存货数量/个（100）6060110 11050160 160计划订货数量/个150150DRP明细表的调整 某某DRP明细表明细表安全储备：10个 订货批量：40个 订货周期：1周预测时间周期/周12345预测的需求数/个2020301520在途存货数量/个404040预计现有存货数量/个（6）26616121计划订货数量/个4040第1周的实际需求：16个预测时间周期/周23456预测的需求数/个2030152020在途存货数量/个4040预计现有存货数量/个（30）10205255计划订货数量/个404040第2周的实际需求：30个预测时间周
11、期/周34567预测的需求数/个3015202025在途存货数量/个404040预计现有存货数量/个（0）1035153510计划订货数量/个404040某某DRP明细表的调整明细表的调整安全储备：10个 订货批量：40个 订货周期：1周DRP系统评价 优点 对客户需求情况进行趋势性预测，提高预算能力；对订单执行情况进行有效的跟踪，并做出分析报告；建立合理的库存水平，并对退货情况进行统计，实现对存货的有效管理，降低存货水平，节省仓储费用，提高存货对市场不确定性的反应的柔性。实时查询各种货物的库存，并对不良品、过期品库存处理提供详细报告。优化配送策略以节省配送成本，缩短配送时间；生成对配送系统的
12、各环节能力的需求报告；改善服务水平，保证客户的需求得到满足。缺点 需要对需求有相对准确的预测 配送资源计划（DRP）为了提高各环节的物流能力，达到系统优化运行的目的，有些企业扩展了配送需求计划的内容，称为配送资源计划（Distribution Resource Panning，DRP）。为了有效地解决以下问题：当一个配送系统需要设立多个仓库、多个储运中心或者多个转运站时，设置多少配送据点是合理的。仓库位置的选择和仓库的配送区域的确定，以满足配送系统的需求。仓库存放的货物种类、数量和仓库空间规划，以满足相应配送区域的货物需求。为了满足配送作业需求，各配送据点需要具备哪些设施资源和人力资源，彼此间
13、又应该如何协调，才能达到系统的整体最优。配送作业计划配送作业计划 必要性 实现配送管理的合理化，消除配送中的作业浪费、时间浪费，减少货物损失，提高设备、设施、运输工具的使用效率，从而削减配送费用，使配送工作能够高效率的进行。提高配送效率的保障，提高配送服务水平。保障各个环节的密切配合、协调一致。安排和控制配送的运作过程，对配送路线规划、车辆配载和调度、控制配送时间，合理安排人员等给予明确的指导，并对交通事故、交通堵塞、临时送货等突发事件采取应变措施。主要依据 订货合同、仓储配送合同、电话预约合同、货物的特性、配送设备、运输条件和配送节点（仓库、用户）主要内容 按日安排客户所需货物的品种、规格、
14、数量、送货时间、送达地点、接货人等，并弄清各客户的详细地址，可以在配送路线图上标明，也可以在出货的单据或表格中列出。按客户需要的时间，确定配送作业准备的提前期；确定每天从各配送点发运的货物的具体品种、规格、数量；按计划的要求选择配送服务的具体组织方式、确定配送路线；列出详细配送计划表供审批、执行和备案。相关单据 作业时间表 出货、配送路线、人员配备、车辆调度等作业的表单 配送组织配送组织 基本内容 配送线路的选择 拟定和下达配送计划 配货和进货组织工作 发货管理 费用结算管理 注意的要点 全面掌握客户的需求情况 建立稳定的资源基地和客户需求 加强配送的计划管理 建立与配送相适应的组织结构 科学
15、地组织配送 争取各方面的协作和支持 配送的组织模式 集权式组织模式 在整个企业中只有一个配送部门，对配送业务实行集中管理，统一协调各个仓库、配送节点和供货厂商的供需关系。比如在一些连锁经营企业中，所有门店的商品配送是由公司统一组织货源并送货的。分权式组织模式 配送业务由企业的各分部或产品组，或不同地区分别管理和执行。这种模式在大型的企业集团或跨国公司中更为常见。两种模式的利弊分析 集权式组织模式对需求的反应速度和柔性较差，但能够有效地控制配送成本；分权式组织模式对客户需求的反应迅速，但是成本较高。配送组织模式选择需要综合考虑以下因素：公司的规模;货物特点及货物的配送区域；供货厂商的分布；集权式
16、配送组织模式提供的客户服务标准能否达到所要求的水平。配送系统优化方法配送系统优化方法 配送系统合理化 衡量指标 库存 保持一定服务水平的前提下，降低库存总量，提高库存周转率。成本和效益 合理的配送应有效地降低配送成本，提高配送效益，而不影响配送服务水平。合理地实施配送作业，能够起到减少社会车辆、降低车辆空驶率的作用，从而提高社会效益。服务水平 合理的配送应该能够保证一定的服务水平。实现配送作业合理化配送作业合理化要点配送作业合理化要点作业环节合理化要点进货、发货提高作业效率，关键在于订货信息、发货信息等的传递速度的提高。货物验收做好货物验收准备，货物验收方式、内容、抽样方法适当，重点货物进行重
17、点抽查。保管、装卸、补货、分拣实现作业的标准化，推广使用电子条形码和便携式终端，自动化程度与作业环境、作业数量相匹配。货物储位管理确定适当的场所管理方式，综合考虑货物自身的特性、周转情况、客户的分布、季节性等特点。配送加工合理选择配送加工的内容和地点，综合考虑送货、销售、成本等因素。实现配送流程合理化 通过对配送各项作业的流程进行再造重组，使配送各环节的衔接更加合理，从而降低成本、提高服务水平。信息传递的合理化 分类管理 结合库存的ABC分类，对配送作业实行分类管理。控制配送成本 在配送成本和配送服务水平之间做出恰当的平衡 配送的固定成本控制 初始投资适当 自动化程度适当 配送系统的建设应具有
18、可持续性 适当采取混合配送策略配送设施设备规划 在充分考虑配送需求及其发展的条件下，合理选择仓库位置，配置各类设备。配送中心选址 配送系统的战略决策 基本属于成本最小化、服务最优化类型 定性分析与定量分析相结合 配送中心选址的主要因素 需求客户的分布情况、配送作业量、配送区域等的现状和未来预测，以及客户对报告到货时间、发送频度的要求等。交通状况包括铁路、水路等长途运输条件和公路的短途运输条件，以及备选地点附近的城镇交通状况。用地条件当地政府的城市发展规划和土地的获取成本。政策法规当地的税收政策、物流政策、关税及汇率，跨国经营时还要考虑改区域政局是否稳定，法制是否健全等。其他企业的战略规划，配送
19、中心的功能，备选地点的劳动用工是否合适，是否有特殊货物的作业等等装卸搬运设备的配置 基本原则 适用性与先进性相结合 适应作业的需求。考虑配送中心未来的发展和技术的进步，使设备能够在其经济寿命周期内保持适当的技术先进性和作业能力空间。经济性 设备的购置成本和使用及维修保养成本。系统化 在进行配送系统流程分析、充分考虑各个作业工序之间的衔接的基础上，配置装卸搬运设备。新建配送中心时，应将装卸搬运设备与配送中心布局、设施的规划设计同时考虑。从技术或技术经济角度进行分析，选择品牌、型号、工作参数、成本适当的设备。采用排队论、数学规划、综合评价等方法进行定量分析，辅助决策。配送路线规划 单一起讫点的配送
20、线路规划问题 在多品种、少批量的配送方式下，不同品种的货物被整合到一起，然后以整车的方式由配送据点送达客户。选择最短的路径来完成配送任务。可以转化为求网络图中一个特定点对之间的最短路问题。通常要对运输时间和距离都加以考虑。多起讫点的运输线路规划问题多起讫点的运输线路规划问题 同时规划从多个配送据点到多个客户的货物配送路线。需要确定各供求地点之间的最佳供应关系。表上作业法 若各配送据点和客户之间配送的货物具有同质性，可以将这类问题转化为数学规划中的运输问题，运用表上作业法进行求解。图上作业法 收发点不多的配送线路规划问题 在标有收发点、收发量、收发点间距离的交通网络示意图上进行方案编制工作。得到
21、既能完成调运计划，又能使吨公里达到最少的调运方案。一般来说，当不存在不合理的对流和迂回时，配送线路就是合理的。图上作业法的主要思路就是消除配送中的对流和迂回。起讫点重合的问题起讫点重合的问题 配送系统中最常见的线路规划问题 目标是在一定的时间要求下，找出车辆合适的经停点及其先后顺序，满足配送车辆的荷载能力要求，并满足客户对送货时间的要求，且总出行时间或总距离最短。一般原则 相互接近的送货点的货物装在一辆车上运送；将聚集在一起的停留点安排在同一天送货；一辆运货车顺次途经各停留点的路线尽可能要呈凸状；尽量使用大载重量的送货车辆；提货应尽可能与送货过程交叉进行；对偏离集停留点集中区域的单独的停留点可
22、单独配送；。尽量避免停留点工作时间太短的约束。近似解法 扫描法 第一步，将仓库和所有的停留点位置画在地图上或坐标图上；第二步，在仓库位置放置一直尺，直尺指向任何方向均可，然后顺时针或逆时针方向转动直尺，直到直尺交到一个停留点。询问：累计的装货量是否超过送货的载重量或载货容积（首先要使用最大的送货车辆）。如是，将最后的停留点排除后将一辆车的停留点确定下来。再从这个被排除的停留点开始继续扫描，从而开始一条新的路线。这样扫描下去，直至全部的停留点都被分配到路线上。第三步，对每条运行路线安排停留点顺序，以求运行距离最小化。停留点顺序的确定可以使用节约法、最近点连接法或最优插入法等，匈牙利法、动态规划方
23、法、图论的方法也能够在一定程度上辅助决策。最近点连接法 从起始地点开始，比较其余n-1个地点与该地点的距离，取距离最短者作为第二个地点。对于第二个地点，就其余的n-2个地点作同样的处理。依此类推，直至遍历所有地点为止，最后，返回起始地点。最优插入法 当车辆的停留点和起始点确定后，首先，从任一两点的距离中选出最小的，即，与其关联的结点计作v1，v2。其次，选节点v3，使v3与v1，v2距离之和最小，可得到三角形（v1v2 v3）。以此类推。jinjiddij ,2,1,min*设已得到一个包含k个结点的圈，其排列为（v1v2 v3），对尚未入圈的n-k个结点，逐个进行如下操作：检查对v1，v2、
24、vk的所有插入方式，计算剩余点插在其中任意两个结点之间引起已有圈长的增加量：再取这些增量的最小值，计作，即由此选定第k+1个入圈点vk+1。重复此过程，直至最后，形成一个由n个节点连成的圈，即为近似解。1,1 iiliillddd nlkll 1min*节约法 基本思想是两个客户巡回送货的总里程要小于分别单独送货的总里程。将任意两点之间的里程节约数量计算出来，并从大到小排列，然后先连接节约里程最大的两点，并在配送车辆载重量的限制下，考虑将列在第二位的两点连接进来，其次是排在第三位的两点、第四位的，直至达到车辆满载，再开始一条新的线路。节约法的目的是获得最大的节约里程。DCabLbLaLab节约
25、法示意图LabLbLa节约里程 某些车辆配载问题可以看作是背包问题，运用动态规划方法求解。例如：假定货车的载重量有一定的上限G，可用于运送n种不同的货物，货物的重量分别为w1，w2，wn。每种货物对配送中心来说具有一个价值系数，分别用p1，p2，pn表示，它表示价值、运费或重量等。现在的问题就是应如何安排者n种货物的装载，使企业能够获得最大的价值。若设xk表示第k种货物的装入数量，则这类问题可以描述为如下的数学模型：nkxGxwtosubujectxpXfknkkknkkk,2,1,0)(max11：车辆配载车辆配载 货区组合 在大型的配送中心或仓库里，对货位进行分区，并按货区组合进行货物配装
26、的方法降低货物配装的费用。临近货区的货物尽可能的组合在一个货车上，尽量避免场区内不合理的物流，以减少装货成本。一般可以根据实际需要选取一个有代表性的货区组合方案的子序列，供实际配车运算使用。车辆调度问题 主要指空车的调度工作 尽量减少空驶里程 消灭空车的对流和迂回 车辆的循环配送组织 空车调度要按最优流向进行。就近派车，就近收车。尽量先安排距离远的货物的运输，然后按照空车的最优流向安排空车的调度。考虑车型、场地、道路交通等的限制。遗传算法在配送线路规划中的应用遗传算法在配送线路规划中的应用 讫点重合的配送路线路问题，确定了车辆的停留点后，就转化为TSP问题。数学语言描述：搜索整数子集X=1,2
27、,n（X的元素表示对n个配送点的编号），形成一个排列（X=v1,v2,.vn），使得1111(,)(,)ndiiniTd v vd v v取最小值。式中的d(vi,vi+1)表示配送点vi到vi+1的距离。遗传算法（Genetic Algorithm-GA）模拟生物界遗传选择和自然淘汰的生物进化过程的计算模型 美国Michigan大学的J.Holland教授于1975年首先提出 主要特点是简单、通用，鲁棒性强，适用于并行分布处理、应用范围广。遗传算法的计算流程如右图所示。遗传算法在配送线路规划中的应用 假设有9个配送节点需要进行送货，如果采用遗传算法寻找最优路径，计算过程如下：随机产生初始种群
28、 首先：给这9个配送节点进行编号，然后根据9个配送节点随机 产生若 干数字串，如数字串 346812975，表示一条配送路线。初始种群的数量应比较适当 初始种群数太少，个体的多样性越低，则在后续的计算中提供可选择的余地太小，得到最优解的机会越低；初始种群数量太多，则在后续计算中搜索速度太低，计算量大大增大。选择 保留表现优良的个体，淘汰表现较差的个体。采用适应度（fitness）对子代进行评价。适应度函数 计算个体适应度，通常是将目标函数转换为适应度函数。对于TSP问题，适应度函数常取路径长度Td的倒数，若用f表示适应度函数，则f=1/Td 本例，适应度较小（路径长度较大）的个体将被淘汰。交叉
29、 在种群中随意选择2条路径作为父路径 代表路径的数字串可视作基因，父代的基因需要进行交叉 部分匹配交叉策略 依据均匀随机分布产生两个基因的交叉点，定义这两点之间的区域为一匹配区域，并使用位置交换操作交换两个父串的匹配区域。3 4 6 8 1 2 9 7 52 7 1 9 5 3 6 4 8A=3 4 6|8 1 2|9 7 5B=2 7 1|9 5 3|6 4 8 对A匹配区域以外的3、9、5分别以2、8、1替换，则得：A=2 4 6|9 5 3|8 7 1 同理可得：B=3 7 5|8 1 2|6 4 9首先交换A和B的第2个匹配区域，得到A和B：A=3 4 6|9 5 3|9 7 5B=2
30、 7 1|8 1 2|6 4 8 对于A、B两个子串中匹配区域以外出现的重复节点，依据匹配区域内的位置映射关系，逐一进行交换。中间匹配区域的映射关系如下：891523 变异 变异的目的是为了减少子代的退化 对子代的基因进行小概率扰动，使其发生变化。在TSP问题中，变异的方法很多，其中一种是对调变异。对于子代A基因为246953871，随机地将任意两个配送点位置对调，例如将4和8对调，得到变异后的新子代A为286953471，这样经过变异后的新一代就与原来的子代就有不同的特性（适应度不同）。达到优化的准则 遗传算法通过不断反复交叉、变异、选择、淘汰的计算，得到新的一代，何时终止计算，可以采用以下
31、的准则之一作为判断条件：种群中个体的最大适应度超过预先设定值；种群中个体的平均适应度超过预先设定值；遗传代数超过预先设定值；配送节点坐标配送点X坐标Y坐标163.1143.40243.1173.40313.5019.50483.1148.40540.6148.40643.1115.90768.1170.90818.1138.40961.0020.90 在Matlab中的工作空间（work space）建立一个变量P，将以上值输入变量P，如图所示：变量P就是1至9配送点的坐标矩阵。在Matlab中建立一个名为distance.m的文件，在该文件中输入以下代码：以上代码是计算坐标矩阵X的两点之间的距离，返回得到的是距离矩阵D。在Matlab的命令窗口（Command Window）中输入以下命令：D=distance(P)则可以计算得到距离矩阵D
