文/盧美紅、陳慶洪

一、智能優(yōu)化排車調(diào)度系統(tǒng)需求背景及意義

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國零售業(yè)在過去十幾年來也得到了迅速發(fā)展。特別是，以連鎖經(jīng)營為主的企業(yè)規(guī)模不斷擴大、店鋪數(shù)量迅速擴張。以便利店為例，根據(jù)中國連鎖經(jīng)營協(xié)會對2011年中國主要連鎖便利店門店數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，已有8家企業(yè)擁有門店數(shù)超過1000家，而東莞美宜佳便利店所擁有的門店數(shù)已達到3650家。美宜佳門店輻射東莞、廣州、深圳等廣東省的11個市，以每月新開50~60家門店的速度進行店鋪擴張，截止到筆者撰寫此文之時，美宜佳總門店數(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商——東莞時捷物流，即使按照每兩天一配的配送頻率來計算，每天待配送的總門店數(shù)也要超過2000家；按平均每輛車裝載20家店估算，每天至少有150多條配送線路需進行規(guī)劃。如何完成覆蓋如此多網(wǎng)點的配送線路規(guī)劃和調(diào)度工作，是時捷物流當前面臨的一大挑戰(zhàn)，更別提要進行線路優(yōu)化。現(xiàn)如今單純依靠派車調(diào)度員人工完成派車調(diào)度和線路規(guī)劃工作，已愈發(fā)吃力，因此必須要依靠有強大計算能力的IT系統(tǒng)實現(xiàn)。作為時捷物流信息系統(tǒng)的服務商——上海海鼎信息工程股份有限公司物流團隊專門成立研究車輛路徑問題的課題組，以期解決這類覆蓋大規(guī)模配送網(wǎng)點的車輛路徑規(guī)劃及優(yōu)化問題。

當前時捷所面臨的調(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在該領域一年多來的研究進展和階段性成果，課題組通過對全球領先的車輛路線優(yōu)化系統(tǒng)廠商和GPS廠商考察，研究和洽談合作，現(xiàn)已完成概念設計并正開發(fā)實現(xiàn)集倉儲配送智能優(yōu)化一體化的整體解決方案。

通過該套方案的全自動配送線路規(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法良好完成的排車調(diào)度工作中釋放出來，專注于更擅長的日常管理工作；通過該套方案的GPS定位與跟蹤功能組件，一方面可以讓您清晰明了當前所有配送車輛所在位置以及是否按照既定目標執(zhí)行任務，另一方面由GPS導航給出最佳行駛路線建議可以讓您的新司機擺脫對配送線路不熟悉的擔憂；通過該套方案的HDWMS分揀配送功能組件，可以讓您的倉管員按照配送線路的先后次序從倉庫內(nèi)進行揀貨、復核、集貨等作業(yè)，將配送跟倉儲連貫起來，提高人員、設備、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)化排車調(diào)度關鍵問題描述

智能優(yōu)化排車調(diào)度問題，首先是傳統(tǒng)意義上的車輛路徑問題，即，要實現(xiàn)：根據(jù)當天訂單量、客戶屬性（如客戶地理位置分布、客戶對配送的特殊需求等）、當天物流可調(diào)用的車輛、司機等信息，根據(jù)預先設置好的限制條件（如車輛不能超載或者每輛車載貨總體積不能超過車輛最大容量等）和要達到的目標（如配送里程最短、配送耗時最短或者配送費用最低等），選擇一種合適高效的路線優(yōu)化算法，通過一系列計算，能夠在短時間內(nèi)生成當天所有車輛的配送線路，即，系統(tǒng)能夠自動給出每輛車當天所需服務的客戶以及服務客戶的先后次序。

而我們所研究、解決的問題則可以歸結為規(guī)模動態(tài)增長的車輛路徑優(yōu)化問題，與傳統(tǒng)的車輛路徑問題相比，主要有以下3個創(chuàng)新特點：1) 我們研究的是在一個城市及其周邊區(qū)域配送門店高達1000家及以上，問題規(guī)模大，在計算復雜性等方面與幾十家或者幾百家客戶的VRP（Vehicle Routing Problem，車輛路徑問題）有明顯的區(qū)別；2）幾乎每天都會發(fā)生新開門店、門店倒閉和門店遷轉(zhuǎn)等影響車輛運輸路徑的問題，但總體上需要配送的客戶數(shù)量呈增長態(tài)勢；3）司機對交通路況的熟悉程度，以及司機與門店店主之間建立的熟識信任關系，都直接影響著服務時間和服務質(zhì)量，因此希望安排司機每天盡量走同一個線路服務同一門店群，以提高配送服務質(zhì)量。

同時，我們所研究的問題要能從實踐中來、到實踐中去，因此需要將現(xiàn)實環(huán)境的各種限制都考慮到，如：1）車輛荷載限制，確保每輛車所裝載貨物，在體積上不能超出車輛的最大容量，在重量上不能超出車輛的最大載重量；2）道路交通限行，如單行道、某些車輛某些時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、GPS導航、GPS跟蹤、數(shù)據(jù)分析等四大功能。智能優(yōu)化排車組件又包含戰(zhàn)略區(qū)域規(guī)劃模塊和每日優(yōu)化線路生成模塊。通過使用戰(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)性波動做好應對方案；2）對配送服務進行周期性的戰(zhàn)略規(guī)劃和路線計劃；3）有效劃分形成不同的區(qū)域，有效降低大規(guī)模問題的求解難度和復雜度。

（1）智能優(yōu)化排車

智能優(yōu)化排車包含兩大塊，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)化路線生成模塊。可以實現(xiàn)對配送線路的周期性和區(qū)域劃分管理，以一個月或者三個月為一周期，將所有門店按照既定規(guī)則劃分成多個區(qū)域和預生成配送線路；當每天訂單到來之后，每日優(yōu)化線路生成模塊在戰(zhàn)略區(qū)域規(guī)劃的結果基礎上，經(jīng)過一系列先進算法計算，快速生成優(yōu)化好的當天配送線路。將每天的配送線路與HDWMS系統(tǒng)對接，HDWMS系統(tǒng)進行分配調(diào)度庫內(nèi)補貨、揀貨等各項配送作業(yè)時，即可按配送線路開展，從而在倉儲、配送兩個關鍵環(huán)節(jié)實現(xiàn)人力、設備等資源在時間、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）主檔資料如倉庫、門店、車輛、司機等信息的設定；2）策略設定即優(yōu)化算法設定，如限制條件（訂單尺寸、最低車輛利用率、最少配送點數(shù)）、車輛資源（按車型指定、按倉庫指定、按最低成本）等的設定；3）根據(jù)設定的策略，將所有門店劃分成區(qū)域塊，并可按照平衡工作量等值來對區(qū)域塊進行評分，調(diào)節(jié)區(qū)域塊以實現(xiàn)各區(qū)域塊之間工作量的均衡；4）接收到當天訂單后，快速生成最優(yōu)的配送線路。

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

可以從全局、按地區(qū)劃分、個別街道3種維度進行高峰時間建模，將實際配送過程中可能碰到的道路限行規(guī)則維護進系統(tǒng)，系統(tǒng)在線路排定時就會自動繞開這些限制通行的道路，而選擇更加合適的替代路線，從而使得系統(tǒng)推薦的方案是切實可行的。

以時捷物流為例，其服務對象美宜佳門店信息導入到系統(tǒng)中，系統(tǒng)中內(nèi)置GIS以地圖形式展示的網(wǎng)點分布全景圖如下：

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

對劃分好的區(qū)域，系統(tǒng)可自動對區(qū)域從多個維度進行綜合戰(zhàn)略評分，并可進行重新規(guī)劃和調(diào)整以實現(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)域包含的一個周期里的所有配送線路以及某塊區(qū)域某天某條配送線路信息3個不同的維度查看詳細信息，系統(tǒng)界面示例圖如下：

快速經(jīng)過一系列內(nèi)置優(yōu)化算法計算后，生成最優(yōu)化的每日配送線路。系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)集成，支持將線路直觀顯示到地圖上。

（2）GPS路線導航

將智能優(yōu)化排車組件已排好的配送線路，與GPS導航集成，將配送線路經(jīng)過的所有站點如從倉庫出發(fā)、途中服務的一系列門店以及最終要返回至倉庫解析，并在對應車輛上自動設定該線路對應的每一段路線的起始點和目的地。安裝在車上的GPS終端提供從起始點到目的地的最優(yōu)行車路線建議，實時指導駕駛?cè)藛T行車，高效完成配送任務。在當前大量司機為外來工、且司機流動率大等現(xiàn)狀下，司機對路況不熟悉，所以GPS導航顯得非常有必要且是高效的。

（3）GPS實時跟蹤管控在途車輛

利用安裝在車上的GPS終端，將車輛的實時位置上傳到服務器，并在GIS地圖上進行實時顯示，實現(xiàn)：

n  配送車輛在途跟蹤，明確知道配送車輛當前所在位置、是否按照既定目標執(zhí)行配送任務、完成每一項工作所耗費的時間等。

n  異常情況處理，如發(fā)生緊急事件時可快速做出響應。

n  較為準確可靠的預測，如預計配送到達客戶處的時間，方便客戶交接。

n  詳細記錄實際配送路線，與計劃的線路對比，靈活調(diào)整計劃線路，在后續(xù)排車調(diào)度時使用新的計劃線路，不斷調(diào)整，提高計劃路線的實際可執(zhí)行性。

（4）數(shù)據(jù)分析

信息系統(tǒng)詳細記錄每一步操作的信息，如每輛車從倉庫出發(fā)的時間、到達每個門店的時間、在每個門店的服務時間、離開每個門店的時間以及從A門店到B門店所耗費的時間等等，針對這一系列詳細的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可根據(jù)您的需求制定報表如到達門店時間、里程報表、異常停車報表、超速報表、偏移線路報表、行車軌跡分析報表、區(qū)域報警報表等等，幫助您分析數(shù)據(jù)，明確管理、成本之關鍵，從而降低成本、提升效率。

四、智能優(yōu)化排車調(diào)度系統(tǒng)導入效用

就該套系統(tǒng)最核心的智能優(yōu)化排車組件，國外已有眾多成熟案例，對大多數(shù)成熟案例系統(tǒng)上線后與上線前所做的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，許多物流配送的關鍵績效考核指標都有著大幅的提升：

n  車輛投入減少5-10％

n  時間/加班減少15-35％

n  延時送達減少 20-30%

n  排定線路時間減少50-75％

n  戰(zhàn)略規(guī)劃能力提高 100-200%

n  車輛能力提高4-7％

n  改善司機管理

n  提高客戶服務水平