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随着电子商务的发展和信息网络时代的到来,物流的发展已经引起许多企业的高度重视。物流配送是物流中一个直接与消费者相连的环节,在物流系统中占有重要的地位。配送车辆优化调度是物流配送系统优化的核心内容,主要包括集货线路优化、货物配装及送货线路优化,以及集货、货物配装和送货一体化优化。对物流配送中的车辆进行优化调度,可以优化资源配置,提高物流经济效益,是物流系统集约化发展、构建综合物流系统的基础。
车辆调度问题最早是由Dantzig和Ramser于1959年提出的,属于组合优化问题,并已被证明是一个NP-难题。由于这一问题的理论涉及多个学科,很多实际问题的理论抽象都可归结为这一类问题,应用前景非常广阔,所以一经提出,很快便引起运筹学、应用数学、组合数学、图论与网络分析、物流科学、交通运输工程、管理科学与工程、计算机应用等学科的专家、工程技术人员、运输计划制定者和管理者的极大重视,成为运筹学与组合优化领域的研究热点问题。各学科专家对该问题进行了大量的理论研究及实验分析,取得了很大进展。
物流配送中的车辆调度问题(VehicleRoutingProblem,VRP)描述如下:给定一组相同载重容量的车辆、一个物流配送中心和一组顾客的需求,要求查找服务这些顾客需求的最小代价的一系列路径。带时间窗的车辆调度问题(VehicleRoutingProblemwithTimeWindows,VRPTW)是在VRP的基础上增加了时间窗的约束。一般情况下客户会提出一个任务最早可以开始的时间,记为ETi,并且提出一个任务最晚可以开始的时间,记为LTi,这样如果车辆到达时间早于ETi则车辆必须在i任务处等待;如果车辆到达时间晚于LTi则任务可能会延迟进行。
遗传算法作为一种基于生物遗传和进化机制的自适应概率优化技术,同传统的优化算法如单纯形法、梯度法、动态规划法、分枝定界法以及模拟退火算法相比,具有运算简单、搜索过程灵活、搜索效率高以及隐含并行性等特点,是一类可用于复杂系统优化计算的鲁棒搜索算法。近年来,遗传算法在组合优化问题中的应用日益受到重视,特别是在求解NP-难题中取得了良好的结果,显示了它的巨大潜力。
本论文把遗传算法应用于物流配送领域,研究车辆优化调度问题,具有重要的理论意义与应用价值。论文的主要工作与创新点包括以下几个方面:
(1)建立了普通车辆调度问题和带时间窗的车辆调度问题的数学模型;
(2)改进了反序-杂交算法;
(3)用改进的反序-杂交算法求解VRP,并用几组测试用例对算法进行了测试;
(4)用改进的反序-杂交算法求解VRPTW,并用benchmarks进行了测试,提出了进一步改进的混合遗传算法的设想;
(5)国内关于车辆调度问题的中文文献的测试数据大多来自参考文献[8],数据规模小于10,本文对于VRP和VRPTW的测试数据均来自国外的benchmarks,其中VRP的测试数据是Christofides和Eilon提出的,VRPTW的测试数据是Solomon提出的;
(6)对今后的研究工作进行了展望。