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三维装载约束下汽车零部件同时取送的循环取货路径优化研究

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重庆师范大学学报（自然科学版） 2023年第1期40卷 61-72页

作者：车路涛杨中华武汉科技大学恒大管理学院武汉430065 湖北省产业政策与管理研究中心武汉430065 武汉科技大学服务科学与工程研究中心武汉430065

[目的]考虑汽车零部件入厂物流多频次、小批量的循环取货模式和在取货同时返还零部件物流箱的现实需求,探讨了三维装载约束下汽车零部件同时取送的循环取货路径问题。[方法]构建以运输和线边库存总成本最小为目标的数学模型,设计了两阶... 详细信息

[目的]考虑汽车零部件入厂物流多频次、小批量的循环取货模式和在取货同时返还零部件物流箱的现实需求,探讨了三维装载约束下汽车零部件同时取送的循环取货路径问题。[方法]构建以运输和线边库存总成本最小为目标的数学模型,设计了两阶段蚁群算法,第一阶段由车辆路径规划子算法得到近似最优解的记忆库,第二阶段利用装载可行性检验子算法得到可行解。[结果]实例仿真结果表明:使用简单算术相加的模糊车辆装载约束得出的取货方案无法实现车辆成功装载。考虑三维装载约束的循环取货方案的路线由2条增加为3条,虽然车辆的平均空间装载率下降了27.45%,但是确保了装载方案的可行性。[结论]考虑三维装载约束的汽车零部件同时取送的循环取货路径方案既满足了取货同时返还零部件物流箱的现实需求,又保证了方案中车辆三维装载可行性。

关键词：循环取货路径优化三维装载约束同时取送两阶段蚁群算法

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基于微型集装箱循环取货的车辆与路径研究

基于微型集装箱循环取货的车辆与路径研究

作者：张芬山东大学

学位级别：硕士

在过去一二十年里,中国的城市物流取得了长足发展,但乡村物流情况受距离远、货物少、成本高的影响,导致发展缓慢.零担物流模式对于城乡物流的发展起着积极作用,如何解决零担物流中的难题对发展乡村物流,有着重要的研究意义.针对国内城... 详细信息

在过去一二十年里,中国的城市物流取得了长足发展,但乡村物流情况受距离远、货物少、成本高的影响,导致发展缓慢.零担物流模式对于城乡物流的发展起着积极作用,如何解决零担物流中的难题对发展乡村物流,有着重要的研究意义.针对国内城乡物流的特点,主要研究基于微型集装箱的零担物流循环取货模式下的车辆路径与调度问题.基于某零担物流龙头公司现有的三级站点情况及其首创的微型集装箱运输模式,以实际数据为驱动,分别研究基于“微箱”的路径优化问题、车辆调度问题、班车及司机排班问题以及乡村揽货的多车型车辆路径问题,通过建立数学模型,设计求解算法,优化了运输路线和车辆的使用,提升了物流信息调度系统的功能,扩展了零担物流的应用范畴,对乡村物流建设也具有积极的借鉴意义.首先基于站点揽货的数据,结合货车和站点叫车的特点,综合考虑不满3个微箱的所有站点,在循环取货的基础上,提出站点间“拼车”的运输模式,关于该问题设计了0-1规划模型和启发式算法,二者比较知启发式算法的结果更优,实现行程优化12.55%.在行车路线的基础上,进一步考虑车辆的集约化调度问题,在保证完成任务的条件下,设计数学模型,减少车辆数目,降低成本.进一步,鉴于三级站点的叫车任务统计表中包含站点名称、司机信息、车牌号、叫车任务等多个字段,第三章分析了各站点的叫车规律,得各站点各时间段的叫车概率,设置阈值α,从而得各站点相应的班车时间.对司机的工作情况进行数据画像,从而制定最终的班车排班方案.班车设计使得站点由“叫车后的应对”改进为“叫车前预案”,有效减少任务堆积,实现优化,补充运输系统的功能.“最后一公里”是乡村物流建设中的迫切需求,也是实现的难点.将上述基于“微箱”的二—三级站点的运输模式推广至乡村基层,对乡村站点进行规划,设置“四级站点”,受乡村路况窄、货物零散的影响,将其分为灵活点和限制点.提出“微车”和“甩挂车”的揽货方式,综合探讨了考虑两种车型的乡村揽货站点及路线模型.

关键词：微型集装箱零担物流循环取货路径优化车辆调度

基于用户满意度的汽车零部件循环取货模式应用研究

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基于用户满意度的汽车零部件循环取货模式应用研究

作者：秦杰湖南大学

学位级别：硕士

汽车制造业零部件物流具有高度的复杂性。随着更多新能源造车新势力的加入、原材料的上涨及劳动力成本的增加,汽车行业的竞争越来越激烈。基于新生代用户的多元化和个性化需求,汽车产业链发生深刻的变化,零件供应配送以“多品种,小批量... 详细信息

汽车制造业零部件物流具有高度的复杂性。随着更多新能源造车新势力的加入、原材料的上涨及劳动力成本的增加,汽车行业的竞争越来越激烈。基于新生代用户的多元化和个性化需求,汽车产业链发生深刻的变化,零件供应配送以“多品种,小批量”订单式生产方式为导向,零部件供应链物流配送响应及成本面临巨大的挑战。为了应对汽车零部件供应链的复杂多变和成本递增等挑战,通过对比供应商直供及VMI、循环取货三者的特点,提出了基于主机厂周边零部件的条件下应用于主机厂和零部件供应商之间的循环取货模式。汽车零部件循环取货有助于充分集成外部运输资源,增强对供应链的管控。评价循环取货的是否成功是循环取货实施的关键问题之一,本文介绍了用户满意度的影响因数和主要评价方法,并提出基于REES的满意度模型用于循环取货服务满意度评价,从而提升循环取货实施的成效。以M公司海外工厂为循环取货的应用对象,对M公司海外工厂所在地本地零部件外部供应进行分析,推进循环取货并开展用户满意度评价,验证循环取货用户满意度模型,理论结合实际,有利于提高循环取货的质量,提升供应链管理水平。基于用户满意度评价的应用,提出开发循环取货系统。循环取货系统的开发涵盖了需求分析、系统框架及功能开发、系统报表开发等方面内容。通过开发循环取货管理系统,提高对循环取货作业的监控,实现循环取货运作可视,实现了智慧物流的数字化应用。用户满意度评价是一种动态评价方法,需根据实际情况进行修正及不断完善并有所侧重。提高用户满意度的同时,把降本增效作为重要目的,把提升供应链系统的管理能力作为重要方向,从而确保汽车主机厂有较强的供应链掌控能力和价值链的竞争力。

关键词：用户满意度供应链管控循环取货系统开发

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M公司物流车辆循环取货路线优化研究

M公司物流车辆循环取货路线优化研究

作者：陈伟上海外国语大学

学位级别：硕士

近年来,全球汽车行业面临新能源技术革命的剧烈变革,使得传统汽车制造企业的市场占有率面临巨大的挑战,各大传统汽车制造企业一方面不断加大对新能源技术的投入,同时还针对各自的供应链体系进行全方位的诊断,达到降本增效的目的。M公司... 详细信息

近年来,全球汽车行业面临新能源技术革命的剧烈变革,使得传统汽车制造企业的市场占有率面临巨大的挑战,各大传统汽车制造企业一方面不断加大对新能源技术的投入,同时还针对各自的供应链体系进行全方位的诊断,达到降本增效的目的。M公司属于汽车制造企业的第一级供应商,为了应对汽车制造企业的降本压力,M公司的物流部通过对原材料供应商的运输配送模式进行梳理,提出了采用循环取货模式代替供应商的直接配送模式,通过将不同供应商的货物集中配载和运输路线优化,实现运输成本最低和运输时间最短的目的。本文对供应商循环取货模式的研究过程中,主要应用了运筹学中车辆路径规划(VRP)问题的研究思路。研究主要工作如下:(1)介绍M公司供应商运输配送模式的现状,并对影响运输价格的因素进行梳理;(2)针对M公司供应商的运输模式现状,归纳总结出现有运输模式存在的问题,并针对这些问题,通过运筹学中关于车辆路径规划的研究思路,建立跟运输成本相关的运筹学模型并进行优化;(3)通过设置运输价格关键因素的决策变量和约束条件,利用Excel规划求解功能,对运输成本函数模型进行求解,得出优化后的循环取货路线;(4)提出循环取货模式实施与保障措施,为M公司实现运输成本最低目标提供相应的科学指导与具体实施计划。

关键词：循环取货车辆路径问题混合整数规划

需求可拆分的汽车零部件低碳循环取货路径优化

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需求可拆分的汽车零部件低碳循环取货路径优化

作者：亓长智北京交通大学

学位级别：硕士

我国经济的飞速发展带动了我国物流配送需求的快速增加,但同时也造成了严重的环境污染问题。其中,汽车零部件的入厂物流作为汽车制造物流的开端,在汽车物流的各个环节都有着举足轻重的影响,如何在合理规划车辆的配送线路的基础上,有效... 详细信息

我国经济的飞速发展带动了我国物流配送需求的快速增加,但同时也造成了严重的环境污染问题。其中,汽车零部件的入厂物流作为汽车制造物流的开端,在汽车物流的各个环节都有着举足轻重的影响,如何在合理规划车辆的配送线路的基础上,有效的减少车辆的碳排放,已成为车辆路径问题研究重点。本文从经典车辆路径问题出发,针对汽车零部件入厂物流问题,建立汽车零部件循环取货的路径优化模型,并通过对低碳车辆路径问题和SDVRP(需求可拆分的车辆路径问题)进一步研究,从而构建了需求可拆分的低碳循环取货模型,该模型考虑了车辆碳排放以及供应商需求可拆分,并增加了硬时间窗约束,其中主要的研究成果以及创新点如下:(1)在现有研究的基础上,以及对国家政策和低碳物流的深刻认识的基础上,对循环取货模式、汽车零部件入场物流以及车辆路径问题进行了分析研究,明确了本文研究方向为汽车零部件循环取货路径优化;再对低碳车辆路径问题和SDVRP(需求可拆分的车辆路径问题)进一步研究,创新性的提出了针对汽车零部件入厂物流的需求可拆分的低碳循环取货模型,具有重要的现实意义。(2)分析比较了低碳车辆路径问题中针对碳排放计算的模型,从宏观和微观两个层面对计算模型比较,并最终创新性的选择综合油耗模型(CMEM)来计算车辆碳排放,因为综合油耗模型计算过程中涉及运输车辆行驶速度、载重变化、车辆自身系数等多方面因素,可以根据研究重点的不同建立相应的油耗模型;对需求可拆分的车辆路径问题进行了研究,需求可拆分可以降低运输成本增加车辆装载率,更加符合实际运输过程。(3)针对汽车零部件循环取货问题,创新性的构建了符合实际的需求可拆分的低碳循环取货模型,其中建立了以固定启动成本、车辆油耗成本以及碳排放成本之和最小化的目标函数,并增加硬时间窗、车辆载重限制等约束;以及根据遗传算法适合大规模求解以及能够很快获得较好优化解的特性,设计使用遗传算法进行求解,通过MATLAB对遗传算法编程。(4)以A物流公司的某配送中心的具体案例数据作为背景,根据建立的需求可拆分的低碳循环取货模型来设计路径优化方案,并用所设计的遗传算法进行求解,通过MATLAB编程算法取得结果,将结果与不考虑碳排放和不考虑需求可拆分两种模型的求解结果进行对比,发现本文设计模型更加符合实际运输过程,更具备实用价值。

关键词：循环取货碳排放需求可拆分遗传算法

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汽车零部件循环取货优化研究与应用

汽车零部件循环取货优化研究与应用

作者：叶旭乾重庆大学

学位级别：硕士

汽车零部件供应物流的发展对汽车产业产生着深远影响。在衡量汽车零部件供应物流网络水平时,企业更关注的是供应物流成本和车辆装载率两个指标。但目前的研究中很少考虑零部件循环取货过程中根据道路交通情况对带有三维装载、时间窗约... 详细信息

汽车零部件供应物流的发展对汽车产业产生着深远影响。在衡量汽车零部件供应物流网络水平时,企业更关注的是供应物流成本和车辆装载率两个指标。但目前的研究中很少考虑零部件循环取货过程中根据道路交通情况对带有三维装载、时间窗约束的路径进行规划,因此具有该约束的路径优化理论还缺乏一套系统的理论和方法。本文以汽车零部件循环取货过程为研究对象,以数字孪生优化为主线,以减少汽车零部件供应物流成本、提高汽车平均装载率为目标,考虑时变路网下带有三维装载和时间窗约束的车辆路径灵活性选择问题“TD-3LCVRPTW-PF”的模型并设计相应求解算法为切入点,将算法和数字孪生模型相结合,通过模型数据接口,驱动模型优化为手段,系统研究汽车零部件循环取货优化方法,探索数字孪生技术在多个关键约束条件下的协同优化机制。首先,本文在求解TD-3LCVRPTW-PF问题上分为以下三个步骤:(1)时变路网上,选取了路段速度是一天中时段的阶跃函数这一假设来反映路网的拥堵情况,通过Dijkstra算法预处理备选路径集,预计算网络层上每两个客户点之间旅行时间最小的路径集,并把相关信息嵌入到路径规划模型中;(2)三维装载上,把三维装箱问题降维成二维装箱问题,并将三维装载约束松弛为体积约束,货物按底面积从大到小排序同时满足装载约束;(3)路径规划上,以供应物流成本最小和车辆装载率最大为目标,分层调用双目标启发式算法和车辆装载检验算法以优化求解。其次,以数字孪生技术为依托,将设计的算法嵌入数字孪生模型中,并解决包括优化交互界面、连接数据接口等关键技术,在多目标算法的驱动下,结合设计的数据通信接口,成功集成了数字孪生系统,开发了基于数字孪生的汽车零部件循环取货规划原型系统。最后,结合实例,将系统应用于汽车企业零部件循环取货作业中进行求解分析,并对影响目标函数的因素进行比较分析,验证模型和算法的有效性,从而为汽车制造企业实施循环取货策略提供理论和技术支持。

关键词：汽车零部件循环取货数字孪生多目标优化

考虑碳排放的汽车零部件入厂流循环取货路径优化研究

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考虑碳排放的汽车零部件入厂流循环取货路径优化研究

作者：王磊重庆大学

学位级别：硕士

随着汽车工业的迅猛发展,常规的汽车制造方式已经无法满足市场日益增长的多样化、个性化需求,我国的汽车企业多数转型至丰田的“JIT”生产方式。而在汽车制造领域,汽车零部件的入厂物流又是极其关键的一部分,同时也是企业降低成本、提... 详细信息

随着汽车工业的迅猛发展,常规的汽车制造方式已经无法满足市场日益增长的多样化、个性化需求,我国的汽车企业多数转型至丰田的“JIT”生产方式。而在汽车制造领域,汽车零部件的入厂物流又是极其关键的一部分,同时也是企业降低成本、提高效率、快速响应市场重要的环节。目前国内外对于汽车零部件物流研究多数还停留在成本控制阶段,未能将多目标、低碳节能等因素考虑进去,而针对汽车零部件入厂物流常用的循环取货的模式也存在一定的不足,比如未能从能耗方面考虑节能减排,未考虑多因素多目标等问题。本文建立了以库存限制和取货逻辑等为约束,以碳排放、运输成本等为目标的汽车零部件入厂循环取货混合整数规划模型,并设计了高效的混合启发式算法进行求解,并结合案例进行对比分析,以验证这种模式的优越性。本文以车队、供应商、工厂(配送中心)三者一体为研究对象,分析了车企零部件入厂物流的现状、分类及特点,引入考虑碳排放的循环取货模式,介绍了考虑碳排放的循环取货模式的主要流程,分析了考虑碳排放的循环取货模式的特点,并建立不考虑碳排放的循环取货优化模型M1和考虑碳排放的循环取货优化模型M2,并设计了混合遗传算法和自适应大邻域搜索算法进行求解。本文用多组测试数据集验证模型的正确性和两版算法的有效性、可靠性并对比,得出ALNS算法总体性能优于GA算法的结论,利用ALNS算法求解A公司实际案例得出结果,并比较分析现存模式下和循环取货模式下的各项成本,得出第一个结论是循环取货模式的碳排放成本和总成本都低于现有经验模式;第二个结论是考虑碳排放的循环取货模式的碳排放和总成本都低于不考虑碳排放的循环取货模式、更低于经验模式,考虑碳排放的循环取货模式改善了汽车零部件入厂物流过程中的能耗量和碳排放,一定程度上取得了汽车零部件入厂物流更加经济环保的效果。

关键词：碳排放循环取货汽车零配件车辆路径问题自适应大邻域搜索算法

需求变动干扰下汽车零部件循环取货路径问题研究

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需求变动干扰下汽车零部件循环取货路径问题研究

作者：王永友上海财经大学

学位级别：硕士

中国汽车行业的竞争已经进入到白热化阶段,汽车企业对成本的控制能力对于企业的竞争力至关重要,其中物流成本的控制是企业成本控制中的重要环节。汽车企业为了降低汽车零部件入厂环节的物流成本,大都已经采用了循环取货物流模式,这种模... 详细信息

中国汽车行业的竞争已经进入到白热化阶段,汽车企业对成本的控制能力对于企业的竞争力至关重要,其中物流成本的控制是企业成本控制中的重要环节。汽车企业为了降低汽车零部件入厂环节的物流成本,大都已经采用了循环取货物流模式,这种模式已经证明了可以达到降低企业配送成本以及仓储成本的目的。但循环取货物流模式的成功实施,离不开汽车企业在供应链中的核心控制力、以及对整个取货方案的合理规划,其中取货需求来源于汽车企业的生产计划,汽车企业稳定的生产计划是成功实施循环取货的重要保障。而在实际实施取货方案时,车辆取货系统又往往会受到各种因素的干扰,如取货任务的变化、车辆故障、交通阻塞等,这些干扰因素可能会导致无法正常执行原始的取货方案。随着客户需求的变化增多、供应链风险的不确定性增加等,汽车企业的生产计划也会相应发生变动,此时取货任务的变化会随之增多,对循环取货系统的干扰也在不断增加。因此如何有效地应对这些干扰,尽量减少对原始配送计划的扰动,成为汽车企业控制循环取货成本的重要课题。干扰管理的核心思想是使干扰事件对原系统带来的扰动最小,应用在车辆调度领域中时也是在原始路线方案的基础上进行调整以满足扰动后的需求,是一种适合解决本文课题的方法论。本文运用干扰管理思想,针对汽车零部件循环取货过程中遇到的取货任务变化对车辆路径影响的问题展开的研究,主要开展了如下研究内容:(1)针对初始的循环取货路径问题,以整体成本最低为目标,建立了带时间窗的车辆路径问题模型(VRPTW),并对模型进行了合理的假设。(2)对取货任务变动区分为两种:新增一家取货供应商和原有取货供应商的取货任务量增加。首先对这两种需求变动造成的干扰进行辨识,判断在何种情形下会对原方案产生扰动。其次对原方案的扰动进行度量,包括时间窗的扰动度量、路线变动的扰动度量、增派车辆固定成本的扰动度量、以及对第二天取货方案的扰动度量。其中加入对第二天取货方案的扰动度量是本文的创新点之一,和一般研究中仅考虑限制对某一天的取货计划的影响相比,汽车企业的实际情况是因为有一定库存的原因,某些取货任务可以推迟到第二天取货,首先满足新增的紧急取货需求。在将某些取货任务推迟到第二天后,势必会对第二天的取货方案产生一定的扰动。在对所有干扰进行度量后,本文以广义扰动成本最低为目标,建立了需求变动下的汽车零部件循环取货路径问题的干扰管理数学模型,为计算车辆路径调整提供了量化基础。(3)由于VRPTW模型的结果会影响干扰管理模型的计算,为了获得相对最优解,本文设计了3种算法求解VRPTW模型:改进的遗传算法、蚁群算法和遗传算法与蚁群算法的混合算法,通过3种算法的多次迭代后的最优解作为干扰管理模型中初始取货计划的输入。针对干扰管理模型,本文设计了基于策略的启发式搜索算法。对取货需求的变动,本文设计了3种车辆救援策略:就近策略、增派车辆策略以及推迟取货策略,并制定了不同变动类型下的策略搜索顺序,能够快速有效的解决取货任务变动造成的干扰问题,得到取货调整计划。(4)利用某汽车企业的实际运营数据作为算例,验证了干扰管理模型及算法的有效性。同时将计算结果与企业实际车辆调度方法、一般干扰管理方法(模型不含第二天扰动)、增派车辆方法和全局重调度方法进行了对比,结果发现本文建立的模型和算法在扰动成本控制方面具有优势。本文提出的干扰管理模型,结合汽车企业零部件循环取货物流的特点,综合考虑了时间扰动、路线扰动、车辆成本扰动等多个方面的影响,能够有效的降低取货任务变动对原始取货计划扰动造成的成本。这对于汽车企业物流管理人员应对类似干扰事件时提供了决策支持,同时对于其他类型制造企业在应对类似问题时提供参考意义。

关键词：循环取货路径问题干扰管理启发式搜索

考虑排队卸货时间的零部件循环取货多车型路径问题研究

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考虑排队卸货时间的零部件循环取货多车型路径问题研究

作者：张露阳长安大学

学位级别：硕士

作为汽车物流的源头,入厂物流成本在汽车物流成本中占比较大,对后续整车生产环节的成本和质量也有较大影响。同时,汽车更新换代加快,零部件种类增多,汽车零部件入厂物流的需求小批量、多频次特点,使得循环取货模式应用优势突显。汽车零... 详细信息

作为汽车物流的源头,入厂物流成本在汽车物流成本中占比较大,对后续整车生产环节的成本和质量也有较大影响。同时,汽车更新换代加快,零部件种类增多,汽车零部件入厂物流的需求小批量、多频次特点,使得循环取货模式应用优势突显。汽车零部件入厂物流循环取货路径问题研究十分必要。分析汽车零部件入厂物流循环取货模式的特点及车辆路径问题的研究现状及发展趋势。考虑车辆车型的多样性及车辆的排队卸货时间,以车辆启用成本、车辆运输成本和违反时间窗惩罚成本、车辆排队卸货成本之和最小为目标函数,建立考虑排队卸货时间的循环取货多车型路径优化模型。对比车辆路径问题的求解算法,确定改进鲸鱼优化算法求解所建模型。引入适合离散车辆路径问题的遗传算法交叉操作更新鲸鱼位置;针对性地引入交换、逆转及插入等三种局部搜索算子操作,混合邻域算子使得邻域搜索空间更大、指向性更强;继而引入模拟退火思想,以一定的概率接受较差解,实现算法的全局搜索能力与局部搜索能力的平衡。最后,以SQ汽车有限公司某日的订单数据为例,采用Matlab编程实现所设计的改进混合鲸鱼优化算法,求解20家供应商、3种车型的循环取货路线规划方案。结果表明:采用循环取货模式进行汽车零部件运输比传统供应商直接配送模式运输总成本节约了72.03%,证明循环取货模式的可行性和优越性。考虑车辆排队卸货时间的循环取货路径规划方案比不考虑排队卸货时间的循环取货路径规划方案的总成本降低了2.52%。证明所提出的考虑车辆排队卸货时间的模型不仅可以得到一个较优的车辆路径规划方案,而且可以在不显著增加企业运作成本的情况下,显著降低车辆的排队卸货成本,获得更大的企业管理效益。

关键词：循环取货多车型车辆路径问题排队卸货成本鲸鱼优化算法模拟退火算法