送货路线设计问题数学建模优化

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送货路线设计问题

现今社会网络越来越普及,网购已成为一种常见的消费方式,随之物流行业也渐渐兴盛,每个送货员需要以最快的速度及时将货物送达,而且他们往往一人送多个地方,请设计方案使其耗时最少。

现有一快递公司,库房在图1中的O点,一送货员需将货物送至城市内多处,请设计送货方案,使所用时间最少。该地形图的示意图见图1,各点连通信息见表3,假定送货员只能沿这些连通线路行走,而不能走其它任何路线。各件货物的相关信息见表1,50个位置点的坐标见表2。

假定送货员最大载重50公斤,所带货物最大体积1立方米。送货员的平均速度为24公里/小时。假定每件货物交接花费3分钟,为简化起见,同一地点有多件货物也简单按照每件3分钟交接计算。

现在送货员要将100件货物送到50个地点。请完成以下问题。

1. 若将1~30号货物送到指定地点并返回。设计最快完成路线与方式。给出结果。要求标出送货线路。

2. 假定该送货员从早上8点上班开始送货,要将1~30号货物的送达时间不能超过指定时间,请设计最快完成路线与方式。要求标出送货线路。

3. 若不需要考虑所有货物送达时间限制(包括前30件货物),现在要将100件货物全部送到指定地点并返回。设计最快完成路线与方式。要求标出送货线路,给出送完所有快件的时间。由于受重量和体积限制,送货员可中途返回取货。可不考虑中午休息时间。

以上各问尽可能给出模型与算法。

图1 快递公司送货地点示意图

O点为快递公司地点,O点坐标(11000,8250),单位:米

货物号送达地点重量(公斤) 体积(立方米) 不超过时间

1 13 2.500.03169:00

2 18 0.500.03549:00

3 31 1.180.02409:30

4 26 1.560.035012:00

5 21 2.150.030512:00

6 14 1.720.010012:00

7 17 1.380.010912:00

8 23 1.400.042612:00

9 32 0.700.048112:00

10 38 1.330.021910:15

11 45 1.100.02879:30

快递公司送货策略

一摘要:

本文是关于快递公司送货策略的优化设计问题,即在给定送货地点和给定设计规范的条件下,确定所需业务员人数,每个业务员的运行线路,总的运行公里数,以及费用最省的策略。本文主要从最短路经和费用最省两个角度解决该问题,建立了两个数据模型。

模型一:利用“图”的知识,将送货点抽象为“图”中是顶点,由于街道和坐标轴平行,即任意两顶点之间都有路。在此模型中,将两点之间的路线权值赋为这两点横纵坐标之和。如A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则权值为D=|x2-x1|+|y2-y1|。并利用计算机程序对以上结果进行了校核。模型二:根据题意,建立动态规划的数学模型。然后用动态规划的知识求得最优化结果。根据所建立的两个数学模型,对满足设计要求的送货策略和费用最省策略进行了模拟,在有标尺的坐标系中得到了能够反映运送最佳路线的模拟图。最后,对设计规范的合理性进行了充分和必要的论证。

二关键词:

快递公司送货最优化图模型多目标动态规划TSP模型

三问题重述:

在快递公司送货策略中,确定业务员人数和各自的行走路线是本题的关键。这个问题可以描述为:一中心仓库(或配送调度中心) 拥有最大负重为25kg的业务员m人, 负责对30个客户进行货物分送工作, 客户i 的快件量为已知, 求满足需求的路程最短的人员行驶路径,且使用尽量少的人数,并满足以下条件:

1) 每条送快件的路径上各个客户的需求量之和不超过个人最大负重。

2) 每个客户的需求必须满足, 且只能由一个人送货.

3)每个业务员每天平均工作时间不超过6小时,在每个送货点停留的时间为10分钟,途中速度为25km/h。

4)为了计算方便,我们将快件一律用重量来衡量,平均每天收到总重量为184.5千克。表一为题中所给的数据:

表一

处于实际情况的考虑, 本研究中对人的最大行程不加限制.本论文试图从最优化的角度,建立起满足设计要求的送货的数学模型,借助于计算机的高速运算与逻辑判断能力,求出满足题意要求的结果。

四问题分析:

从公司总部配出一个人,到任意未配送的送货点,然后将这个人配到最近的未服务的送货点范围之内的邻居,并使送货时间小于6小时,各送货点总重量不超过25kg。继续上述指派,直到各点总重量超过25kg,或者送货时间大于6小时。最后业务员返回总部,记录得到的可行行程(即路线)。对另一个业务员重复上述安排,直到没有未服务的送货点。对得到的可行的行程安排解中的每一条路径,求解一个旅行商问题,决定访问指派给每一条行程的业务员的顺序,最小化运输总距离。得到可行解的行程安排解后退出。

根据题意的要求,每个人的工作时间不超过6小时,且必须从早上9点钟开始派送,到当天17点之前(即在8小时之内)派送完毕。且8255.184=⎥

⎢⎢⎡kg kg ,故至少需要8条路线。表二列出了题中任意两配送点间的距离。

表二:任意两点间的距离矩阵

因为距离是对称的,即从送货点i 到送货点j 的距离等于从j 到i 的距离。记作:dij. 表三给出了客户的需求,为了完成送快递的任务,每个人在工作时间范围内,可以承担两条甚至更多的线路。表中给出了送货点序号,送货点编号,快件量T ,以及送货点的直角坐标。

表三 序号

送货点 快件量T 坐标(km )

序号

送货点

快件量T

坐标(km ) x

y x Y 1

1

8

3

2

16

16

3.5

2

16