多品种的牛奶收运网络优化设计

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1、多品种的牛奶收运网络优化设计　　摘要牛奶收运问题是一个特殊的车辆路径问题。这篇文章以车辆路径问题的基本解决方法为基础，结合牛奶收运问题的特点，建立了两个混合整数规划模型，第一个是以使用的车辆数最少为目标的牧场分配模型。另一个是以收运的总时间最短为目标的路径优化模型，主要通过节约里程算法求解。最后，这篇文章以一家乳制品企业为例，通过上述模型及算法成功实现了对该企业的牛奶收运网络的优化。　　关键词物流车辆路径牛奶收运节约里程法　　中图分类号：F224；F323.7文献标识码：A　　对于很多生产性企业，原材料的

2、采购是至关重要的，原材料采购过程中的运输成本占据了原材料采购成本的绝大部分，特别是采购点偏远而且相对分散的情况下。采?牛奶的总成本包括两个方面：一方面是牛奶运输的成本，另一方面的牛奶采购的价格。在总成本上，乳制品企业基本上没有可降低的空间，因此，各个乳制品厂家都设法降低运输成本，因为每降低一单位的运输成本，他们就能提高一单位的收购价格，从而吸引更多的牧民，进而得到更多的奶源。反过来，更多奶源可以形成牛奶运输的规模经济效益，在一定程度上又可以降低物流成本。　　然而，在新鲜农产品的采购中，为了保持农产品的鲜度

3、和各项指标符合要求，除了运输成本外，还必须要考虑农产品的冷藏成本和预处理的成本等，这使得新鲜农产品的采购为题比其他原材料的采购问题更为复杂。　　站在乳制品企业的角度来讲，研究牛奶收运问题能够帮助降低企业的采购成本，从而能适当提高牛奶的收购价格，从而可以吸引更多牧场为其提供优质奶源。另一方面，站在牧场的角度，即需求者的角度，由于牛奶是需要冷藏的，牛奶收运问题的研究可以使牧场的牛奶能够高效率的在约定的时间内被收走，这能大大降低牧场的库存成本，此外，通过降低物流成本，乳制品企业能够给牧场提供更高的收购价格，这意

4、味着牧场可以获得更高的收益。因此进行牛奶收运网络优化设计即可以降低乳制品企业的成本，也可以使牧场获得更高的采购价格，因此不论对企业来说还是对牧场来说，这篇文章的研究都是十分有意义的。这篇文章的创新之处在于：1、这篇文章研究的是不同品种的牛奶收运问题，相对于以往的同种类品种的牛奶收运问题研究，更具有实际应用价值；2、这篇文章的模型实现了两个目标，一是车辆数最少，二是收运成本最低。　　1文献评述　　这篇文章主要是对牛奶收运网络优化。牛奶收运路径优化问题其实是一个特殊的车辆路径问题（VRP），但也有自身的特点：

5、　　（1）收运的牛奶包含不同的种类，由于牛奶自身的特性，不同种类的牛奶不能被放到一起，因此运输牛奶的车辆也与普通的货车不同，一般使用罐车来运输牛奶，而且罐车内部被分为几个部分，每个部分都有各自的容量限制，并且每个部分只能用来装运一种类型的牛奶，而且装运的牛奶数量不能超过这个部分的容量限制。　　（2）传统的VRP问题是一个货物配送的问题，但是牛奶收运问题是一个原材料采购问题。牛奶收运问题可以被视为考虑收集的车辆路线问题，其求解方法也可以通过在求解基本VRP问题的基础上稍加改进而得到。　　由于VRP问题是难N

6、P问题，基本上不能用精确算法求解，求解车辆运输问题的主要方法是启发式算法，这篇文章求解牛奶收运问题的方法主要也是启发式算法。　　1.1国外研究现状　　1994年，和建立了一个基于路径优化的启发式算法的决策支持系统（DSS）。1997年，在旅行商问题的基础上进行扩展，为一家位于爱尔兰首都的牛奶企业解决了牛奶收运问题。1999年，和其它一些学者通过使用一个严谨的运算程序解决了一个牛奶罐车的调度和排队问题。2005年，Butler和其它一些学者将决策支持系统与地理信息系统整合起来，这使得车辆调度程序可以与路径优

7、化程序互动。2007年，和研究了羊奶的收运问题，并且尝试通过建立一个运筹学模型来解决这一问题。Hoff和将牛奶收运问题试做一个卡车拖车模型，并且编写了一个运算程序来求解。　　1.2国内研究现状　　徐永花、黄立君将改进遗传算法应用于牛奶收运问题，并通过对51个城市进行了仿真计算，取得了较好的优化效果。　　李雅萍在对鲜活农产品的物流配送路径的研究中，构建了带时间窗的鲜活农产品冷链物流配送的成本模型。　　李宫韬在对物流配送系统的研究中，实现了基于GIS地理空间数据和运输线路的自动规划。　　刘青松在对校车路径问题

8、的研究中，通过设计元启发算法进行路径优化，并将优化算法集成在GIS中，为校车路径规划提供了软件工具。　　2模型建立及算法实现　　这篇文章建立了两个优化模型，一个模型是牧场分配模型，第二个模型是路径优化模型。　　2.1变量定义　　（1）设i为罐车，I代表罐车队，i∈I；　　（2）j代表牛奶种类，J代表牛奶种类的集合，j∈J；　　（3）s，s'代表牧场，S代表牧场的集合s，s'；　　（4）k代表罐车的一个部分，ki代表罐车i的几个