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      基于Selenium和遺傳算法的配送路徑優(yōu)化研究
      ——以HFZ便民直銷店為例

      2022-08-18 02:38:14王西狀陳玉蘭新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易學(xué)院新疆烏魯木齊830052
      物流科技 2022年9期
      關(guān)鍵詞:便利店生鮮門店

      王西狀,陳玉蘭 (新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830052)

      0 引言

      隨著人們物質(zhì)生活水平的提高,人們對(duì)蔬菜、水果、蛋類和肉類等生鮮農(nóng)產(chǎn)品需求量增加的同時(shí),其新鮮程度、獲取的價(jià)格和便利性也成為關(guān)注的重點(diǎn)。生鮮農(nóng)產(chǎn)品不像其他商品,其保質(zhì)期短,容易磕碰損壞,種類繁多,每種生鮮農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸條件又不盡相同。生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送體系的不健全,在存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)節(jié)保鮮技術(shù)低,容易造成大量的生鮮農(nóng)產(chǎn)品腐爛變質(zhì),這不僅僅會(huì)危害公司的利益,也會(huì)造成生鮮農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格的上漲和食品安全隱患,降低了人們的生活水平和生活質(zhì)量。

      “紅房子”社區(qū)便民直銷店(HFZ)是奎屯市重點(diǎn)企業(yè)——奎屯澤惠果蔬配送有限公司旗下的連鎖便民超市,建立自有物流配送中心,實(shí)現(xiàn)了采、配、銷一體化運(yùn)營模式,目前全市共設(shè)有63個(gè)門店,遍及奎屯市各社區(qū)。通過在調(diào)研中發(fā)現(xiàn),由于HFZ尚處于發(fā)展階段,相關(guān)的技術(shù)和實(shí)踐不夠成熟,忽視配送路線規(guī)劃問題,配送路線采取以司機(jī)分片區(qū)負(fù)責(zé)的方式,司機(jī)的主觀性較大,經(jīng)常出現(xiàn)某一網(wǎng)點(diǎn)缺貨或存貨過多造成損耗的問題。本文正是基于以上背景,擬利用Selenium和遺傳算法建立HFZ社區(qū)便民直銷店生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流路徑優(yōu)化模型,合理安排車輛和優(yōu)化運(yùn)輸路徑,以達(dá)到降低企業(yè)物流成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

      1 HFZ生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送路徑優(yōu)化模型構(gòu)建

      在物流配送路徑優(yōu)化模型選擇方面。王玥丹(2014)、高帥仁(2018)、景曉騰(2020)、程鈺(2021)、劉娜娜(2021)、田帥輝(2021)等均采用遺傳算法求解配送路線優(yōu)化問題,并證實(shí)遺傳算法在配送路線優(yōu)化上具有顯著優(yōu)勢(shì)。

      1.1 優(yōu)化目標(biāo)

      本文以HFZ社區(qū)便利店為例,對(duì)配送路徑進(jìn)行優(yōu)化,在需求量一定、車輛最大行駛距離、車輛最大裝載量及各個(gè)門店的時(shí)間窗等約束條件下,使得社區(qū)便利店的生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送總費(fèi)用最低,距離最短。

      1.2 問題描述

      本文研究的是奎屯市HFZ社區(qū)便利店的生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送問題,具體問題描述如下:

      (1)配送的車輛能夠?qū)⑸r農(nóng)產(chǎn)品有序的送達(dá)63家門店。

      (2)HFZ配送車輛所能裝載生鮮農(nóng)產(chǎn)品的重量是有限的,各個(gè)社區(qū)便利店的需求是一定的且小于配送車輛的裝載重量,可以將多個(gè)連鎖店的生鮮商品需求匯總裝在同一輛車上進(jìn)行配送,提高配送車輛的裝載率。

      (3)社區(qū)便利店的配送中心是起點(diǎn)也是終點(diǎn),澤惠果蔬配送中心所有的配送車輛向63家便利店配送生鮮農(nóng)產(chǎn)品,每輛車配送結(jié)束后都返回到配送中心。

      (4)63家社區(qū)便利店接收生鮮農(nóng)產(chǎn)品都有自己的時(shí)間窗約束。

      (5)在Y連鎖超市生鮮商品的配送路徑優(yōu)化方案時(shí),優(yōu)化目標(biāo)是配送的總成本最小,約束條件有:時(shí)間窗、配送車輛裝載量的限制、配送車輛行駛距離最短。

      1.3 模型假設(shè)

      為了使構(gòu)建的配送路徑優(yōu)化模型與社區(qū)便利店的實(shí)際情況更加符合,提高模型的真實(shí)性,本文在構(gòu)建配送路徑優(yōu)化模型之前從多個(gè)方面提出以下假設(shè):

      (1)社區(qū)便利店的配送中心和63家門店的位置都是已知的,配送中心可以將63家社區(qū)便利店所需的生鮮農(nóng)產(chǎn)品送達(dá)。

      (2)配送車輛型號(hào)統(tǒng)一,車輛的最大載重量和最遠(yuǎn)行駛距離相同。

      (3)配送車輛只承擔(dān)送貨任務(wù),不承擔(dān)取貨任務(wù),送完生鮮農(nóng)產(chǎn)品后返回配送中心。

      (4)63家便利店需要的生鮮商品可以混裝在不同車輛上。

      (5)配送車輛行駛速度已知且恒定,配送是在早高峰來臨之前,路上幾乎不存在交通擁堵狀況。

      (6)配送生鮮農(nóng)產(chǎn)品時(shí)生鮮農(nóng)產(chǎn)品的損壞率只是與時(shí)間有聯(lián)系。

      (7)63家便利店的需求量是已知的,每一個(gè)連鎖門店只能由一輛車服務(wù)。

      (8)配送中心的生鮮農(nóng)產(chǎn)品的數(shù)量能夠滿足63家連鎖門店所有的需求,配送中心的一輛冷藏車一次可以為多個(gè)社區(qū)便利店送去生鮮農(nóng)產(chǎn)品。

      1.4 參數(shù)說明

      對(duì)車輛路徑優(yōu)化模型中重要的參數(shù)做如下說明:

      Y:目標(biāo)函數(shù);

      X:配送車輛編碼;

      B:配送中心和63家便利店的集合;

      C:生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送車輛的固定費(fèi)用;

      C:生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送車輛的單位變動(dòng)成本;

      Q:配送中心每輛配送車輛的最大裝載量;

      L:從便利店i完成配送任務(wù)后到達(dá)便利店j所用的距離;

      [ET,LT]:各個(gè)便利店最早和最晚接收貨物的時(shí)間;

      U:配送車輛提前到達(dá)連鎖門店等待配送產(chǎn)生的成本;

      U:配送車輛晚點(diǎn)到達(dá)連鎖門店配送產(chǎn)生的懲罰費(fèi)用;

      R:便利店i的需求量(以重量計(jì)算);

      L:配送車輛x的可以行駛的最大里程;

      m:運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候生鮮商品損壞的概率;

      m:卸貨的時(shí)候生鮮商品損壞的概率;

      v:配送車在配送路途中的行駛速度;

      e:配送車輛裝卸效率;

      f:配送車輛數(shù)量;

      T:在便利店j處的卸貨時(shí)間;

      P:生鮮商品的單位價(jià)格;

      Q:便利店i處卸貨后車內(nèi)剩余生鮮商品的數(shù)量;

      T:配送車輛到達(dá)連鎖門店i處的時(shí)間;

      S:在區(qū)間(i,j)內(nèi)車輛x的裝載量;

      W=1,表示車輛x從便利店i到便利店j,否則W=0;

      Z=1,便利店i由配送車輛x配送,否則Z=0。

      1.5 目標(biāo)函數(shù)

      本文所要建立的HFZ社區(qū)便利店的生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送路徑優(yōu)化模型的總目標(biāo)為配送總成本最小。而生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送的總成本包括4個(gè)方面,分別是固定成本、運(yùn)輸成本、貨損成本和等待成本或懲罰成本。雖然是生鮮農(nóng)產(chǎn)品,但是便利店的配送沒有采用冷藏車配送,因此成本中不存在制冷成本。

      (1)固定成本

      固定成本只有一個(gè),就是配送車輛司機(jī)師傅的工資,由于便利店的車輛是師傅自己的,所以不存在設(shè)備折舊費(fèi),該成本不受其他因素的影響,是固定不變的。固定成本的表達(dá)式如下:

      (2)運(yùn)輸成本

      HFZ社區(qū)便利店的生鮮農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸成本主要是配送車輛的燃油費(fèi),影響運(yùn)輸成本的因素有行駛距離的遠(yuǎn)近和配送門店的數(shù)量。運(yùn)輸成本的表達(dá)式如下:

      (3)貨損成本

      貨損成本主要由運(yùn)輸途中的損失和卸貨時(shí)的損失兩部分組成。貨損成本的具體表達(dá)式如下:

      (4)等待成本或懲罰成本

      63家便利店對(duì)生鮮商品的送達(dá)時(shí)間都有自己的要求,用等待成本和懲罰費(fèi)用來衡量配送車輛能否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將生鮮農(nóng)產(chǎn)品從配送中心送至各個(gè)便利店。如果車輛在門店的規(guī)定送貨時(shí)間之前到達(dá)連鎖門店的話,就會(huì)產(chǎn)生等待成本,如果車輛在門店規(guī)定的送貨時(shí)間延遲送達(dá),那么就會(huì)產(chǎn)生懲罰費(fèi)用。生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送的等待成本和懲罰成本的具體表達(dá)式如下:

      以總成本最小構(gòu)建HFZ社區(qū)便利店配送路徑優(yōu)化模型的目標(biāo)是總成本最低,即固定成本、變動(dòng)成本、貨損成本、等待成本和懲罰成本相加之和最小。配送路徑優(yōu)化模型如下:

      1.6 約束條件

      公式(8)表示HFZ社區(qū)便利店63家店都能被配送到一次;公式(9)明確了W和Z兩個(gè)變量之間的關(guān)系;公式(10)表示一條配送路線的生鮮農(nóng)產(chǎn)品由配送中心的一輛車負(fù)責(zé)配送,車輛在執(zhí)行一次任務(wù)時(shí)只能離開配送中心一次;公式(11)表示在一次配送的過程中,配送車輛在完成配送任務(wù)時(shí),配送行駛的距離要小于配送車輛的最大行駛距離;公式(12)表示配送中心的配送車輛對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品的最大載重量;公式(13)、公式(14)表示配送車輛的起點(diǎn)和終點(diǎn)都是配送中心;公式(15)表示63家社區(qū)便利店都能夠被配送到而且只能夠被配送到一次;公式(16)表示在一次配送的過程中,所有的配送車輛各自能裝載的最大重量相加之和要大于63家便利店的需求量之和,并且一次能滿足63家便利店的需求。

      2 模型求解與結(jié)果分析

      2.1 利用Selenium工具獲取距離相關(guān)數(shù)據(jù)

      利用Selenium工具進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)爬蟲,計(jì)算63個(gè)便利店和1個(gè)配送中心之間的距離,該方法就是先輸入一個(gè)URL,然后網(wǎng)絡(luò)爬蟲可以按照剛才的命令和程序得到其他的URL,本文的距離查找過程是,先找到兩個(gè)便利店的位置,然后將在百度地圖里查找最短路線的編碼輸入進(jìn)去,網(wǎng)絡(luò)爬蟲根據(jù)這個(gè)命令將其余便利店和配送中心的距離計(jì)算出來。采用這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以準(zhǔn)確得到配送中心和各個(gè)便利店之間的距離。

      2.2 利用遺傳算法優(yōu)化配送路徑

      本文采用遺傳算法和MATLAB軟件來求解HFZ社區(qū)便利店配送路徑模型,首先確定各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù),包括群體的規(guī)模、變異的概率、交叉的概率、終止進(jìn)化的迭代代數(shù)。其次再經(jīng)過編碼、確定初始種群、選擇、交叉、變異、終止等步驟后,求得最優(yōu)解。HFZ社區(qū)便利店配送路徑優(yōu)化模型求解的最終迭代收斂圖如圖1所示:

      圖1 優(yōu)化過程圖

      圖1是通過遺傳算法和MATLAB軟件求解配送路徑優(yōu)化模型進(jìn)程圖,從圖1中可以看出曲線在迭代100次之前迅速下降,在這個(gè)過程中是不斷淘汰較差的個(gè)體;在迭代到100~800次下降速度緩慢,在迭代到820次之后成一條水平的直線,說明算法在此時(shí)已經(jīng)得到了最優(yōu)解。即HFZ社區(qū)便利店在成本最低的目標(biāo)下,表1得出的車輛的行駛距離、車輛的總裝載量及車輛的裝載率。

      表1 最優(yōu)的配送路徑分布表

      從表1可以看出,優(yōu)化后的車輛裝載率基本都達(dá)到了百分之八十,并且比較均勻。用遺傳算法計(jì)算出配送的成本是每天2 980.5302元。

      2.3 優(yōu)化前后對(duì)比分析

      優(yōu)化前后數(shù)據(jù)對(duì)比如表2所示。

      (1)配送總的行駛距離分析

      配送路徑優(yōu)化之前每次行駛的總距離為272.89km,優(yōu)化后的配送路徑總距離是每次182.09km,配送前后每次配送距離相差90.8km,每次配送可以節(jié)省變動(dòng)成本127.12元。

      (2)車輛裝載率分析

      配送中心路線優(yōu)化前配送路徑是固定的8條,每條線路由一輛車進(jìn)行配送,每輛車負(fù)責(zé)8~9個(gè)門店生鮮農(nóng)產(chǎn)品的配送,所有車輛的平均裝載率為83%,從這個(gè)平均數(shù)值來看,車輛的裝載率較高,但是車輛的裝載率很不均衡。優(yōu)化后配送路徑也是8條,每輛車的平均裝載率也是83%。但是優(yōu)化后的裝載量符合整體的平均水平,且每輛車的裝載率較均衡,避免了優(yōu)化前2次配送問題的出現(xiàn)。

      (3)車輛配送總成本分析

      車輛配送的總成本包括固定成本、變動(dòng)成本、貨損成本、等待成本和懲罰成本,通過遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化后,每次配送可以節(jié)省總成本299.3元,每次成本降低10.04%。為后期業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大減少了成本投入,提高了企業(yè)的效率,間接提高客戶的滿意度。

      3 結(jié)束語

      本文通過對(duì)HFZ社區(qū)便利店的實(shí)際情況進(jìn)行分析,首先利用Selenium工具進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)爬蟲,查找63個(gè)便利店和1個(gè)配送中心之間的最短路線,然后構(gòu)建考慮時(shí)間窗的生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送路徑優(yōu)化模型,得出了車輛配送路徑的最優(yōu)線路,最優(yōu)路線每次配送節(jié)約了90.8km的路程,降低了299.3元的總成本費(fèi)用,達(dá)到配送距離縮短,成本降低的雙目標(biāo)。

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