文/盧美紅、陳慶洪

一、智能優(yōu)化排車(chē)調(diào)度系統(tǒng)需求背景及意義

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國(guó)零售業(yè)在過(guò)去十幾年來(lái)也得到了迅速發(fā)展。特別是，以連鎖經(jīng)營(yíng)為主的企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大、店鋪數(shù)量迅速擴(kuò)張。以便利店為例，根據(jù)中國(guó)連鎖經(jīng)營(yíng)協(xié)會(huì)對(duì)2011年中國(guó)主要連鎖便利店門(mén)店數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，已有8家企業(yè)擁有門(mén)店數(shù)超過(guò)1000家，而東莞美宜佳便利店所擁有的門(mén)店數(shù)已達(dá)到3650家。美宜佳門(mén)店輻射東莞、廣州、深圳等廣東省的11個(gè)市，以每月新開(kāi)50~60家門(mén)店的速度進(jìn)行店鋪擴(kuò)張，截止到筆者撰寫(xiě)此文之時(shí)，美宜佳總門(mén)店數(shù)已超4000家。

為美宜佳4000多家店提供常溫商品配送的物流服務(wù)商——東莞時(shí)捷物流，即使按照每?jī)商煲慌涞呐渌皖l率來(lái)計(jì)算，每天待配送的總門(mén)店數(shù)也要超過(guò)2000家；按平均每輛車(chē)裝載20家店估算，每天至少有150多條配送線(xiàn)路需進(jìn)行規(guī)劃。如何完成覆蓋如此多網(wǎng)點(diǎn)的配送線(xiàn)路規(guī)劃和調(diào)度工作，是時(shí)捷物流當(dāng)前面臨的一大挑戰(zhàn)，更別提要進(jìn)行線(xiàn)路優(yōu)化�，F(xiàn)如今單純依靠派車(chē)調(diào)度員人工完成派車(chē)調(diào)度和線(xiàn)路規(guī)劃工作，已愈發(fā)吃力，因此必須要依靠有強(qiáng)大計(jì)算能力的IT系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。作為時(shí)捷物流信息系統(tǒng)的服務(wù)商——上海海鼎信息工程股份有限公司物流團(tuán)隊(duì)專(zhuān)門(mén)成立研究車(chē)輛路徑問(wèn)題的課題組，以期解決這類(lèi)覆蓋大規(guī)模配送網(wǎng)點(diǎn)的車(chē)輛路徑規(guī)劃及優(yōu)化問(wèn)題。

當(dāng)前時(shí)捷所面臨的調(diào)度方面的挑戰(zhàn)，相信也是很多物流企業(yè)、連鎖零售企業(yè)所頭痛的，在這里跟各位分享我們?cè)谠擃I(lǐng)域一年多來(lái)的研究進(jìn)展和階段性成果，課題組通過(guò)對(duì)全球領(lǐng)先的車(chē)輛路線(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)廠商和GPS廠商考察，研究和洽談合作，現(xiàn)已完成概念設(shè)計(jì)并正開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)集倉(cāng)儲(chǔ)配送智能優(yōu)化一體化的整體解決方案。

通過(guò)該套方案的全自動(dòng)配送線(xiàn)路規(guī)劃與優(yōu)化功能組件，可以讓您的調(diào)度員從每天繁重且無(wú)法良好完成的排車(chē)調(diào)度工作中釋放出來(lái)，專(zhuān)注于更擅長(zhǎng)的日常管理工作；通過(guò)該套方案的GPS定位與跟蹤功能組件，一方面可以讓您清晰明了當(dāng)前所有配送車(chē)輛所在位置以及是否按照既定目標(biāo)執(zhí)行任務(wù)，另一方面由GPS導(dǎo)航給出最佳行駛路線(xiàn)建議可以讓您的新司機(jī)擺脫對(duì)配送線(xiàn)路不熟悉的擔(dān)憂(yōu)；通過(guò)該套方案的HDWMS分揀配送功能組件，可以讓您的倉(cāng)管員按照配送線(xiàn)路的先后次序從倉(cāng)庫(kù)內(nèi)進(jìn)行揀貨、復(fù)核、集貨等作業(yè)，將配送跟倉(cāng)儲(chǔ)連貫起來(lái)，提高人員、設(shè)備、空間等各種資源的利用率，從而提高整體作業(yè)效率。

二、智能優(yōu)化排車(chē)調(diào)度關(guān)鍵問(wèn)題描述

智能優(yōu)化排車(chē)調(diào)度問(wèn)題，首先是傳統(tǒng)意義上的車(chē)輛路徑問(wèn)題，即，要實(shí)現(xiàn)：根據(jù)當(dāng)天訂單量、客戶(hù)屬性（如客戶(hù)地理位置分布、客戶(hù)對(duì)配送的特殊需求等）、當(dāng)天物流可調(diào)用的車(chē)輛、司機(jī)等信息，根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的限制條件（如車(chē)輛不能超載或者每輛車(chē)載貨總體積不能超過(guò)車(chē)輛最大容量等）和要達(dá)到的目標(biāo)（如配送里程最短、配送耗時(shí)最短或者配送費(fèi)用最低等），選擇一種合適高效的路線(xiàn)優(yōu)化算法，通過(guò)一系列計(jì)算，能夠在短時(shí)間內(nèi)生成當(dāng)天所有車(chē)輛的配送線(xiàn)路，即，系統(tǒng)能夠自動(dòng)給出每輛車(chē)當(dāng)天所需服務(wù)的客戶(hù)以及服務(wù)客戶(hù)的先后次序。

而我們所研究、解決的問(wèn)題則可以歸結(jié)為規(guī)模動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)的車(chē)輛路徑優(yōu)化問(wèn)題，與傳統(tǒng)的車(chē)輛路徑問(wèn)題相比，主要有以下3個(gè)創(chuàng)新特點(diǎn)：1) 我們研究的是在一個(gè)城市及其周邊區(qū)域配送門(mén)店高達(dá)1000家及以上，問(wèn)題規(guī)模大，在計(jì)算復(fù)雜性等方面與幾十家或者幾百家客戶(hù)的VRP（Vehicle Routing Problem，車(chē)輛路徑問(wèn)題）有明顯的區(qū)別；2）幾乎每天都會(huì)發(fā)生新開(kāi)門(mén)店、門(mén)店倒閉和門(mén)店遷轉(zhuǎn)等影響車(chē)輛運(yùn)輸路徑的問(wèn)題，但總體上需要配送的客戶(hù)數(shù)量呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)；3）司機(jī)對(duì)交通路況的熟悉程度，以及司機(jī)與門(mén)店店主之間建立的熟識(shí)信任關(guān)系，都直接影響著服務(wù)時(shí)間和服務(wù)質(zhì)量，因此希望安排司機(jī)每天盡量走同一個(gè)線(xiàn)路服務(wù)同一門(mén)店群，以提高配送服務(wù)質(zhì)量。

同時(shí)，我們所研究的問(wèn)題要能從實(shí)踐中來(lái)、到實(shí)踐中去，因此需要將現(xiàn)實(shí)環(huán)境的各種限制都考慮到，如：1）車(chē)輛荷載限制，確保每輛車(chē)所裝載貨物，在體積上不能超出車(chē)輛的最大容量，在重量上不能超出車(chē)輛的最大載重量；2）道路交通限行，如單行道、某些車(chē)輛某些時(shí)間段被限制通行等等。

三、智能優(yōu)化整體解決方案

該套智能優(yōu)化排車(chē)調(diào)度系統(tǒng)，按照功能組件劃分主要包含：智能優(yōu)化排車(chē)、GPS導(dǎo)航、GPS跟蹤、數(shù)據(jù)分析等四大功能。智能優(yōu)化排車(chē)組件又包含戰(zhàn)略區(qū)域規(guī)劃模塊和每日優(yōu)化線(xiàn)路生成模塊。通過(guò)使用戰(zhàn)略區(qū)域規(guī)劃模塊，可以讓您：1）提早為節(jié)假日高峰和季節(jié)性波動(dòng)做好應(yīng)對(duì)方案；2）對(duì)配送服務(wù)進(jìn)行周期性的戰(zhàn)略規(guī)劃和路線(xiàn)計(jì)劃；3）有效劃分形成不同的區(qū)域，有效降低大規(guī)模問(wèn)題的求解難度和復(fù)雜度。

（1）智能優(yōu)化排車(chē)

智能優(yōu)化排車(chē)包含兩大塊，戰(zhàn)略層面的區(qū)域規(guī)劃模塊和執(zhí)行層面的每日優(yōu)化路線(xiàn)生成模塊。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配送線(xiàn)路的周期性和區(qū)域劃分管理，以一個(gè)月或者三個(gè)月為一周期，將所有門(mén)店按照既定規(guī)則劃分成多個(gè)區(qū)域和預(yù)生成配送線(xiàn)路；當(dāng)每天訂單到來(lái)之后，每日優(yōu)化線(xiàn)路生成模塊在戰(zhàn)略區(qū)域規(guī)劃的結(jié)果基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)一系列先進(jìn)算法計(jì)算，快速生成優(yōu)化好的當(dāng)天配送線(xiàn)路。將每天的配送線(xiàn)路與HDWMS系統(tǒng)對(duì)接，HDWMS系統(tǒng)進(jìn)行分配調(diào)度庫(kù)內(nèi)補(bǔ)貨、揀貨等各項(xiàng)配送作業(yè)時(shí)，即可按配送線(xiàn)路開(kāi)展，從而在倉(cāng)儲(chǔ)、配送兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)人力、設(shè)備等資源在時(shí)間、空間上得到有序、最大化的使用。

因此，該組件主要包含的系統(tǒng)功能有：1）主檔資料如倉(cāng)庫(kù)、門(mén)店、車(chē)輛、司機(jī)等信息的設(shè)定；2）策略設(shè)定即優(yōu)化算法設(shè)定，如限制條件（訂單尺寸、最低車(chē)輛利用率、最少配送點(diǎn)數(shù)）、車(chē)輛資源（按車(chē)型指定、按倉(cāng)庫(kù)指定、按最低成本）等的設(shè)定；3）根據(jù)設(shè)定的策略，將所有門(mén)店劃分成區(qū)域塊，并可按照平衡工作量等值來(lái)對(duì)區(qū)域塊進(jìn)行評(píng)分，調(diào)節(jié)區(qū)域塊以實(shí)現(xiàn)各區(qū)域塊之間工作量的均衡；4）接收到當(dāng)天訂單后，快速生成最優(yōu)的配送線(xiàn)路。

因篇幅上的限制，本文只抽取少部分關(guān)鍵系統(tǒng)界面展開(kāi)介紹。主檔資料維護(hù)以及策略設(shè)定系統(tǒng)界面示例圖如下：

可以從全局、按地區(qū)劃分、個(gè)別街道3種維度進(jìn)行高峰時(shí)間建模，將實(shí)際配送過(guò)程中可能碰到的道路限行規(guī)則維護(hù)進(jìn)系統(tǒng)，系統(tǒng)在線(xiàn)路排定時(shí)就會(huì)自動(dòng)繞開(kāi)這些限制通行的道路，而選擇更加合適的替代路線(xiàn)，從而使得系統(tǒng)推薦的方案是切實(shí)可行的。

以時(shí)捷物流為例，其服務(wù)對(duì)象美宜佳門(mén)店信息導(dǎo)入到系統(tǒng)中，系統(tǒng)中內(nèi)置GIS以地圖形式展示的網(wǎng)點(diǎn)分布全景圖如下：

戰(zhàn)略規(guī)劃功能模塊對(duì)美宜佳門(mén)店進(jìn)行劃分后的戰(zhàn)略區(qū)域示意圖如下：

對(duì)劃分好的區(qū)域，系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)區(qū)域從多個(gè)維度進(jìn)行綜合戰(zhàn)略評(píng)分，并可進(jìn)行重新規(guī)劃和調(diào)整以實(shí)現(xiàn)平衡各區(qū)域工作量等，系統(tǒng)界面示意圖如下：

經(jīng)區(qū)域劃分后，可以從總體區(qū)域概覽、某塊區(qū)域包含的一個(gè)周期里的所有配送線(xiàn)路以及某塊區(qū)域某天某條配送線(xiàn)路信息3個(gè)不同的維度查看詳細(xì)信息，系統(tǒng)界面示例圖如下：

快速經(jīng)過(guò)一系列內(nèi)置優(yōu)化算法計(jì)算后，生成最優(yōu)化的每日配送線(xiàn)路。系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)集成，支持將線(xiàn)路直觀顯示到地圖上。

（2）GPS路線(xiàn)導(dǎo)航

將智能優(yōu)化排車(chē)組件已排好的配送線(xiàn)路，與GPS導(dǎo)航集成，將配送線(xiàn)路經(jīng)過(guò)的所有站點(diǎn)如從倉(cāng)庫(kù)出發(fā)、途中服務(wù)的一系列門(mén)店以及最終要返回至倉(cāng)庫(kù)解析，并在對(duì)應(yīng)車(chē)輛上自動(dòng)設(shè)定該線(xiàn)路對(duì)應(yīng)的每一段路線(xiàn)的起始點(diǎn)和目的地。安裝在車(chē)上的GPS終端提供從起始點(diǎn)到目的地的最優(yōu)行車(chē)路線(xiàn)建議，實(shí)時(shí)指導(dǎo)駕駛?cè)藛T行車(chē)，高效完成配送任務(wù)。在當(dāng)前大量司機(jī)為外來(lái)工、且司機(jī)流動(dòng)率大等現(xiàn)狀下，司機(jī)對(duì)路況不熟悉，所以GPS導(dǎo)航顯得非常有必要且是高效的。

（3）GPS實(shí)時(shí)跟蹤管控在途車(chē)輛

利用安裝在車(chē)上的GPS終端，將車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置上傳到服務(wù)器，并在GIS地圖上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)：

n  配送車(chē)輛在途跟蹤，明確知道配送車(chē)輛當(dāng)前所在位置、是否按照既定目標(biāo)執(zhí)行配送任務(wù)、完成每一項(xiàng)工作所耗費(fèi)的時(shí)間等。

n  異常情況處理，如發(fā)生緊急事件時(shí)可快速做出響應(yīng)。

n  較為準(zhǔn)確可靠的預(yù)測(cè)，如預(yù)計(jì)配送到達(dá)客戶(hù)處的時(shí)間，方便客戶(hù)交接。

n  詳細(xì)記錄實(shí)際配送路線(xiàn)，與計(jì)劃的線(xiàn)路對(duì)比，靈活調(diào)整計(jì)劃線(xiàn)路，在后續(xù)排車(chē)調(diào)度時(shí)使用新的計(jì)劃線(xiàn)路，不斷調(diào)整，提高計(jì)劃路線(xiàn)的實(shí)際可執(zhí)行性。

（4）數(shù)據(jù)分析

信息系統(tǒng)詳細(xì)記錄每一步操作的信息，如每輛車(chē)從倉(cāng)庫(kù)出發(fā)的時(shí)間、到達(dá)每個(gè)門(mén)店的時(shí)間、在每個(gè)門(mén)店的服務(wù)時(shí)間、離開(kāi)每個(gè)門(mén)店的時(shí)間以及從A門(mén)店到B門(mén)店所耗費(fèi)的時(shí)間等等，針對(duì)這一系列詳細(xì)的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可根據(jù)您的需求制定報(bào)表如到達(dá)門(mén)店時(shí)間、里程報(bào)表、異常停車(chē)報(bào)表、超速報(bào)表、偏移線(xiàn)路報(bào)表、行車(chē)軌跡分析報(bào)表、區(qū)域報(bào)警報(bào)表等等，幫助您分析數(shù)據(jù)，明確管理、成本之關(guān)鍵，從而降低成本、提升效率。

四、智能優(yōu)化排車(chē)調(diào)度系統(tǒng)導(dǎo)入效用

就該套系統(tǒng)最核心的智能優(yōu)化排車(chē)組件，國(guó)外已有眾多成熟案例，對(duì)大多數(shù)成熟案例系統(tǒng)上線(xiàn)后與上線(xiàn)前所做的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，許多物流配送的關(guān)鍵績(jī)效考核指標(biāo)都有著大幅的提升：

n  車(chē)輛投入減少5-10％

n  時(shí)間/加班減少15-35％

n  延時(shí)送達(dá)減少 20-30%

n  排定線(xiàn)路時(shí)間減少50-75％

n  戰(zhàn)略規(guī)劃能力提高 100-200%

n  車(chē)輛能力提高4-7％

n  改善司機(jī)管理

n  提高客戶(hù)服務(wù)水平