淺析邵陽(yáng)煙草干線運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)算法

摘 要：本文結(jié)合邵陽(yáng)煙草區(qū)域特點(diǎn)和干線運(yùn)輸調(diào)度管理現(xiàn)狀，分析了卷煙干線運(yùn)輸調(diào)度管理多目標(biāo)的特性，歸納了詳細(xì)的調(diào)度優(yōu)先級(jí)和調(diào)度規(guī)則，剖析了干線運(yùn)輸調(diào)度管理算法，概要設(shè)計(jì)了干線運(yùn)輸調(diào)度管理信息系統(tǒng)框架和業(yè)務(wù)流程，為邵陽(yáng)煙草搭建高效的干線運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：信息化；調(diào)度管理算法；概要設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393

1 干線運(yùn)輸管理背景

邵陽(yáng)市煙草公司從2007年開(kāi)始推行了“一庫(kù)式”方案，采取二級(jí)配送模式，中心庫(kù)至各中轉(zhuǎn)站為干線運(yùn)輸，各中轉(zhuǎn)站到零售戶為二級(jí)運(yùn)輸。公司擁有8個(gè)中轉(zhuǎn)站（含本級(jí)），7臺(tái)箱式貨車(chē)，通過(guò)統(tǒng)一調(diào)度，負(fù)責(zé)全區(qū)的卷煙干線運(yùn)輸。每年卷煙的干線運(yùn)輸總量接近24萬(wàn)箱（5件煙稱為1箱），其中，最大的中轉(zhuǎn)站年運(yùn)輸量（8.59萬(wàn)箱），是最小的中轉(zhuǎn)站年運(yùn)輸量（0.85萬(wàn)箱）的10倍多，最遠(yuǎn)的中轉(zhuǎn)站單程距離（173公里）是最近的中轉(zhuǎn)站單程距離（23公里）的7倍多，而負(fù)責(zé)干線運(yùn)輸?shù)?臺(tái)箱式貨車(chē)的裝載量大小不一，部分干線貨車(chē)還需要在最大中轉(zhuǎn)站（本級(jí)）過(guò)夜……因此，分配運(yùn)輸任務(wù)和管理調(diào)度車(chē)輛，成為一個(gè)復(fù)雜而繁瑣的工作。當(dāng)前的做法是，根據(jù)每日各個(gè)中轉(zhuǎn)站的運(yùn)輸量，由人工計(jì)算后將運(yùn)輸任務(wù)分配給每臺(tái)干線貨車(chē)，調(diào)度作業(yè)效率低，難以保證成本最低和效率最優(yōu)，也無(wú)法記錄和平衡各車(chē)輛年度總?cè)蝿?wù)量，迫切需要設(shè)計(jì)合理的調(diào)度管理算法，進(jìn)而搭建配套的信息管理系統(tǒng)。

2 干線運(yùn)輸約束條件

2.1 基礎(chǔ)信息

現(xiàn)有的8個(gè)中轉(zhuǎn)站（本級(jí)、隆回、洞口、綏寧、城步、武岡、新寧、邵陽(yáng)縣）和7臺(tái)干線送貨車(chē)，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明分別用“A站、B站、C站……H站”和“湘E01、湘E02、湘E03……湘E07”表示。干線運(yùn)輸車(chē)以整托盤(pán)卷煙的“垛”為單元進(jìn)行裝卸和運(yùn)輸，為了提高車(chē)輛裝載率，根據(jù)貨車(chē)的車(chē)廂高度，將每垛的容量定義為35件，即每個(gè)托盤(pán)可以放35件煙（合計(jì)1750條煙）。干線貨車(chē)中，湘E01、湘E02、湘E03、湘E04和湘E05等五臺(tái)車(chē)，每臺(tái)車(chē)最大可裝17垛；湘E06最大可裝16垛；湘E07最大可裝13垛。8個(gè)中轉(zhuǎn)站單程距離遠(yuǎn)近不一，其中，A站30公里，B站23公里，C站76公里，D站173公里，E站155公里，F(xiàn)站105公里，G站140公里，H站55公里。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)顯示，各中轉(zhuǎn)站的日平均干線運(yùn)輸量為A站1789件，B站740件，C站519件，D站240件，E站177件，F(xiàn)站439件，G站388件，H站619件，但各中轉(zhuǎn)站的運(yùn)輸量會(huì)隨著銷(xiāo)售旺淡季而不斷變化，且波動(dòng)幅度較大，因此，每天各站的實(shí)際運(yùn)輸量無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

2.2 約束規(guī)則

公司每個(gè)月按照4個(gè)周期訪銷(xiāo)，每個(gè)周期5個(gè)工作日，干線貨車(chē)全年約有240天的工作日需要出車(chē)。8個(gè)中轉(zhuǎn)站雖然每天實(shí)際運(yùn)輸量波動(dòng)幅度大，但每個(gè)中轉(zhuǎn)站每天都有運(yùn)輸任務(wù)。7臺(tái)貨車(chē)分別對(duì)應(yīng)7個(gè)司機(jī)，負(fù)責(zé)8個(gè)中轉(zhuǎn)站全年共計(jì)約120萬(wàn)件卷煙的運(yùn)輸任務(wù)。經(jīng)過(guò)梳理，調(diào)度約束規(guī)則包括：

（1）不同中轉(zhuǎn)站的卷煙必須采用不同托盤(pán)進(jìn)行碼垛，以便中轉(zhuǎn)站快速卸貨。

（2）D站和E站的日送貨量之和小于17垛（595件煙）時(shí)，必須安排給同一輛車(chē)，且D站的貨物先行裝載進(jìn)入貨箱，以便E站先行卸貨。

（3）路途最遠(yuǎn)的3個(gè)中轉(zhuǎn)站（D站173公里、E站155公里、G站140公里），每個(gè)站貨物應(yīng)盡量避免拆分成多車(chē)，以避免增加總行駛里程。

（4）當(dāng)同一站點(diǎn)的貨物需要拆成多車(chē)時(shí)，應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)車(chē)輛滿載的次數(shù)最多化。例如：某站有18垛貨物時(shí)，不能拆分成“9垛+9垛”，而要拆成“17垛+1垛”或“16垛+2垛”，大貨車(chē)裝多數(shù)垛，小貨車(chē)則裝少數(shù)垛，滿載車(chē)次最多化。

（5）同一中轉(zhuǎn)站有多車(chē)貨物時(shí)，盡量安排給不同車(chē)輛，以便同站貨物盡快裝走，也便于同站貨物的所有車(chē)輛同時(shí)出發(fā)，避免貨物長(zhǎng)時(shí)間占用發(fā)貨區(qū)面積。

（6）每臺(tái)車(chē)每天的送貨總里程應(yīng)盡量均衡。此外，每日送貨趟數(shù)最多的車(chē)，與當(dāng)日送貨趟數(shù)最少的車(chē)，一般只差1趟，最多只能差2趟。

（7）盡量不讓同一車(chē)輛連續(xù)兩天跑的趟數(shù)最多，或者連續(xù)兩天跑的里程最長(zhǎng)，除非無(wú)法安排過(guò)來(lái)。

（8）在不增加車(chē)次的前提下，盡量把A站貨物作為每個(gè)執(zhí)行A站運(yùn)輸任務(wù)的車(chē)輛的最后一趟進(jìn)行運(yùn)輸，以便有盡可能多的貨車(chē)在A站過(guò)夜。

（9）原則上，每臺(tái)車(chē)要輪流、循環(huán)為每個(gè)站點(diǎn)送貨，且盡量不讓同一車(chē)輛連續(xù)兩天跑相同的站點(diǎn)序列，除非無(wú)法安排過(guò)來(lái)。

（10）除了D站和E站貨物拼車(chē)，其它貨物拼車(chē)由系統(tǒng)依次按照“總車(chē)次最少”、“總行駛里程最短”、“平均裝載率最大”的原則計(jì)算，并支持人工調(diào)整。

（11）銷(xiāo)售旺季（日運(yùn)輸總量大于5000件）時(shí)每臺(tái)車(chē)每天均需出車(chē)；銷(xiāo)售淡季（日運(yùn)輸總量小于等于5000件）時(shí)，只需派出6臺(tái)車(chē)（余下1臺(tái)車(chē)檢修或司機(jī)輪休）。同時(shí)，要求全年每個(gè)車(chē)（司機(jī)）輪休的天數(shù)大致相等。

（12）通過(guò)干線運(yùn)輸調(diào)度管理，要求派出的總車(chē)次盡量少，貨車(chē)平均裝載率盡量大，且全年每臺(tái)車(chē)的行駛里程大致相等。

除約束規(guī)則外，根據(jù)系統(tǒng)算法要求，還需確定每項(xiàng)約束規(guī)則之間的優(yōu)先級(jí)，以便當(dāng)兩項(xiàng)約束規(guī)則之間有沖突時(shí)，信息系統(tǒng)優(yōu)先遵循哪項(xiàng)規(guī)則。依據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際需求，確定以上約束規(guī)則的優(yōu)先級(jí)排列為：規(guī)則（1）優(yōu)先級(jí)>規(guī)則（2）優(yōu)先級(jí)>規(guī)則（3）優(yōu)先級(jí)>……>規(guī)則（12）優(yōu)先級(jí)。

3 調(diào)度系統(tǒng)框架與流程

按照整理歸納的約束規(guī)則，我們采用高級(jí)語(yǔ)言可得出與干線運(yùn)輸調(diào)度業(yè)務(wù)相匹配的算法，設(shè)計(jì)出適合公司的卷煙干線運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)。為了便于系統(tǒng)部署和管理，確定系統(tǒng)框架為B/S架構(gòu)，采用PHP開(kāi)發(fā)，支持PHP+MySQL平臺(tái)發(fā)布。

系統(tǒng)每天從卷煙訂單系統(tǒng)中獲取每個(gè)中轉(zhuǎn)站當(dāng)天的貨物運(yùn)輸量，并以35件為1托的單元進(jìn)行運(yùn)輸任務(wù)調(diào)度分配，確保調(diào)度結(jié)果滿足上述約束規(guī)則。結(jié)合業(yè)務(wù)實(shí)際情況，確定具體流程如下：

（1）數(shù)據(jù)同步。調(diào)度員在干線運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)中，通過(guò)數(shù)據(jù)同步模塊，從卷煙訂單系統(tǒng)中抽取所有中轉(zhuǎn)站的干線運(yùn)輸量。

（2）調(diào)度運(yùn)算。系統(tǒng)根據(jù)所有優(yōu)先級(jí)和約束規(guī)則，進(jìn)行調(diào)度運(yùn)算，生成調(diào)度結(jié)果。

（3）調(diào)度結(jié)果審核。人工審核調(diào)度結(jié)果，并根據(jù)車(chē)輛和司機(jī)的臨時(shí)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，最終確認(rèn)每輛車(chē)每天的運(yùn)輸任務(wù)。

（4）發(fā)布通知。通過(guò)審核后，系統(tǒng)將在服務(wù)器上生成調(diào)度結(jié)果圖片，服務(wù)器上安裝LED屏幕控制程序，每間隔5秒鐘將該圖片發(fā)送至裝卸平臺(tái)附近LED屏幕上顯示，以便作業(yè)人員按照調(diào)度結(jié)果進(jìn)行作業(yè)。同時(shí)，系統(tǒng)將通過(guò)短信網(wǎng)關(guān)，向相關(guān)人員（包括司機(jī)）發(fā)送手機(jī)短信通知，告之其運(yùn)輸任務(wù)和作業(yè)時(shí)間。

（5）即時(shí)優(yōu)化。當(dāng)車(chē)輛在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中遇到突發(fā)事件需要變更任務(wù)單時(shí)，即時(shí)優(yōu)化并重新調(diào)度尚未執(zhí)行的任務(wù)。

（6）任務(wù)執(zhí)行情況反饋。車(chē)輛遇到突發(fā)事件，導(dǎo)致其實(shí)際的運(yùn)輸時(shí)間和行駛路線變化時(shí)，當(dāng)班司機(jī)通過(guò)管理人員將實(shí)際情況反饋至系統(tǒng)中，以便系統(tǒng)長(zhǎng)期策略的準(zhǔn)確實(shí)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

邵陽(yáng)煙草干線運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)將應(yīng)用在卷煙配送中樞業(yè)務(wù)上，因其調(diào)度管理的作業(yè)具有多目標(biāo)特性，區(qū)域特征明顯，約束規(guī)則復(fù)雜，只有結(jié)合邵陽(yáng)卷煙配送業(yè)務(wù)的實(shí)際情況，全面總結(jié)和分析適當(dāng)調(diào)度規(guī)則和相應(yīng)的調(diào)度優(yōu)先級(jí)，建立合理的干線運(yùn)輸調(diào)度管理算法，進(jìn)而構(gòu)建配套的調(diào)度管理信息系統(tǒng)框架和業(yè)務(wù)流程，才能最終搭建高效的干線運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷德明，嚴(yán)新平.多目標(biāo)智能優(yōu)化算法及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2009（03）.

[2]朱偉.邵陽(yáng)煙草精益物流課題[C].資料匯編，2014（06）.

[3]湖南省煙草公司.卷煙物流綜合管理平臺(tái)調(diào)研報(bào)告[Z].2013（09）.

作者簡(jiǎn)介：蔡永長(zhǎng)（1981-），男，湖南新化人，國(guó)際物流師，高級(jí)營(yíng)銷(xiāo)師，網(wǎng)絡(luò)工程師，碩士，2012年畢業(yè)于北京工業(yè)大學(xué)軟件工程專(zhuān)業(yè)，研究方向：信息管理。

作者單位：湖南省邵陽(yáng)市煙草公司，湖南邵陽(yáng) 422000