一种基于双层规划的农村末端物流选址-路径规划方法技术

本发明专利技术公开一种基于双层规划的农村末端物流选址

【技术实现步骤摘要】
一种基于双层规划的农村末端物流选址
‑
路径规划方法


[0001]本专利技术属于物流与运营管理领域，具体涉及一种基于双层规划的农村末端物流选址
‑
路径规划方法。

技术介绍

[0002]在网购消费热潮的推动下，农村电商也得以快速发展。农村地区潜在物流需求较大，但地域广阔、人口密度低、物流基础设施相对落后等问题使得当前农村快递的配送尚无法满足居民对生活品质的更高追求，广大农村地区未能分享电子商务的便利。农村物流的关键是末端配送，“最后一公里”通常指物品从末端分拣中心到客户的这段距离，是整个配送链条的最后一环，在路程上可能不到物流配送总路程的1％，但配送成本却占到了总配送成本的30％。
[0003]农村物流的网络节点不完善、分布不合理、资源不集约、功能不完备，导致农村物流效率低、运营成本高，是制约我国物流业健康发展的短板和农业现代化建设的薄弱环节。首先，相较于城市，农村地区的交通不便，道路较为崎岖狭窄，部分路段只能单向行驶或无法通过，甚至有些地区没有连通的道路。县
‑
镇(乡)
‑
村的三级物流配送体系耗时较长，配送困难。其次，农村地区人口密度稀疏，快递需求分散点多面广，且地址相对模糊，物流配送的运输成本高，分配效率低，物流企业盈利困难。最后，由于农村物流上述特点和需求受季节影响明显，很难确定物流配送中心和仓库的位置和建设规模，而物流配送中心和仓库的位置对分配的成本和效率有着很大的影响。农村物流配送选址和运营都十分复杂，且利润微薄，大多数物流企业在农村地区设立快递点的意愿不强烈，农村居民的日常需求很难被满足。因此，解决农村物流配送的“最后一公里”问题是繁荣农村电商、促进农民消费升级，提高农民生活质量。构建合适的农村物流“最后一公里”配送模式，解决选址和路径规划问题为系统运营和控制成本提供支持，为企业创造盈利空间，是畅通农村物流，促进国内大循环亟待解决的重要问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种基于双层规划的农村末端物流选址
‑
路径规划方法，包括农村物流需求信息的获取，对于农村末端物流配送方式采用不建立配送中心的“共同配送
‑
代收”模式，对于农村末端快递点选址与分配问题、车辆路径规划问题分别建立运筹学模型，对所建立的模型设计了基于免疫
‑
混合遗传算法的嵌套式双层规划模型进行结算。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于双层规划的农村末端物流选址
‑
路径规划方法，具体步骤如下：
[0007]第一步，数据预处理。备选快递点信息的获取，即爬取农村POI(兴趣点)信息，从这些POI中剔除“金融保险服务”、“物流”等为地名或者专业场所等不具有成为快递点条件的大类，和地点名称里带有“酒”、“国家”、“充电”、“养老”等特定场所，再去除镇中心地带、附
近已有快递点分布的POI，剩下的作为农村备选快递点；对于物流需求分布信息，采用建筑物分布模拟农村物流需求多点分布的特点，并用基于建筑物分布的密度分级策略模拟不同的物流需求。
[0008]第二步，选址及路径规划问题建立运筹学模型。获取农村POI间的路径信息，从中寻找相关农村快递物流配送信息；由于农村道路特殊性，采用小型车辆进行多次配送直至所有农村快递点配送完毕；配送时，此时不建立共同配送中心，车辆直接前往不同物流公司的快递点收集快递，然后分批次配送至农村快递点；农村居民直接就近前往农村村落中被选为快递点的部分公共场所拿取快递。
[0009]具体如下：
[0010](1)上层选址模型建立
[0011]总目标函数如下：
[0012][0013][0014]其中，C
s
为农村快递代收点总成本；C
b
为农村居民总成本；m为备选快递点，且m∈M，集合M＝{m|m＝1,2,
…
,f}；j为建筑物，j∈J，集合J＝{j|j＝1,2,
…
,g}；γ为单位快递运营成本；c为建设一个快递点固定成本；α为快递量成本权重；θ为快递点实际容量与成本的正比例系数；μ为快递点偏向人群密集程度的权重；u
mj
表示快递点m覆盖范围包括建筑物j即为1，否则为0；u
m
表示备选快递点m被选为快递点则为1否则为0。
[0015][0016]d
mj
为建筑物j到快递点m的距离。其中x
m
、y
m
分别为备选快递点在经度、纬度上换算后的位置，x
j
、y
j
分别为建筑物在经度、纬度上换算后的位置；v为行政村，且v∈V，集合V＝{v|v＝1,2,
…
,h}。J
v
表示行政村v覆盖范围内的建筑物j，且J
v
＝{1,2,
…
,g
v
}，g
v
≤g；M
v
行政村v覆盖范围内的备选快递点i，且M
v
＝{1,2,
…
,f
v
}，f
v
≤f。
[0017]约束条件如下：
[0018]没有被选为快递点的便利店不能覆盖建筑物：
[0019][0020]每个建筑物只能被指定属于一个快递点的覆盖范围：
[0021][0022]被选择的快递点数量需要在一定的数量范围内：
[0023][0024]r表示快递点m最大适用容量，s
j
建筑物j实际快递量，则每个快递点所覆盖的范围的快递量有容量约束：
[0025][0026]R为快递点和建筑物的最远距离，则建筑物到快递点的距离有路径长度限制：
[0027][0028]每个被指定的快递点都需要有覆盖范围，至少需要覆盖一个以上的建筑物：
[0029][0030]决策变量的0、1约束：
[0031]u
m
∈{0,1},m∈M
[0032]u
mj
∈{0,1},m∈M,j∈J
[0033](2)下层路径规划模型建立
[0034]目标函数F
d
如下：
[0035][0036][0037]其中o表示镇中心快递点，o∈O，O＝{o|o＝1,2,
…
,p}；i为农村已选快递点，且i∈I，I＝{i|i＝1,2,
…
,q}；r为车辆路径规划次数，且r∈R，R＝{r|r＝1,2,
…
,s}；w
i
为农村快递点i的实际需求量；T
i
车辆到达农村快递点i的时间；车辆第r次配送到达镇中心快递点o的时间；为车辆第r次从农村快递代收点i1行驶到农村快递代收点i2为1，否则为0；为车辆第r次从镇中心快递点o1行驶到农村快递代收点o2为1，否则为0；为车辆第r次从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双层规划的农村末端物流选址
‑
路径规划方法，其特征在于，具体步骤如下：第一步，数据预处理；备选快递点信息的获取，即爬取农村兴趣点信息POI，从这些POI中剔除不具有成为快递点条件的大类，再去除镇中心地带、附近已有快递点分布的POI，剩下的作为农村备选快递点；对于物流需求分布信息，采用建筑物分布模拟农村物流需求多点分布的特点，并用基于建筑物分布的密度分级策略模拟不同的物流需求；第二步，选址及路径规划问题建立运筹学模型；获取农村POI间的路径信息，从中寻找相关农村快递物流配送信息；由于农村道路特殊性，采用小型车辆进行多次配送直至所有农村快递点配送完毕；配送时，此时不建立共同配送中心，车辆直接前往不同物流公司的快递点收集快递，然后分批次配送至农村快递点；农村居民直接就近前往农村村落中被选为快递点的部分公共场所拿取快递；具体如下：(1)上层选址模型建立总目标函数如下：总目标函数如下：其中，C
s
为农村快递代收点总成本；C
b
为农村居民总成本；m为备选快递点，且m∈M，集合M＝{m|m＝1，2，
…
，f}；j为建筑物，j∈J，集合J＝{j|j＝1，2，
…
，g}；γ为单位快递运营成本；c为建设一个快递点固定成本；α为快递量成本权重；θ为快递点实际容量与成本的正比例系数；μ为快递点偏向人群密集程度的权重；u
mj
表示快递点m覆盖范围包括建筑物j即为1，否则为0；u
m
表示备选快递点m被选为快递点则为1否则为0；d
mj
为建筑物j到快递点m的距离；其中x
m
、y
m
分别为备选快递点在经度、纬度上换算后的位置，x
j
、y
j
分别为建筑物在经度、纬度上换算后的位置；v为行政村，且v∈V，集合V＝{v|v＝1，2，
…
，h}；J
v
表示行政村v覆盖范围内的建筑物j，且J
v
＝{1，2，
…
，g
v
}，g
v
≤g；M
v
行政村v覆盖范围内的备选快递点i，且M
v
＝{1，2，
…
，f
v
}，f
v
≤f；约束条件如下：没有被选为快递点的便利店不能覆盖建筑物：每个建筑物只能被指定属于一个快递点的覆盖范围：被选择的快递点数量需要在一定的数量范围内：
r表示快递点m最大适用容量，s
j
建筑物j实际快递量，则每个快递点所覆盖的范围的快递量有容量约束：R为快递点和建筑物的最远距离，则建筑物到快递点的距离有路径长度限制：每个被指定的快递点都需要有覆盖范围，至少需要覆盖一个以上的建筑物：决策变量的0、1约束：u
m
∈{0，1}，m∈Mu
mj
∈{0，1}，m∈M，j∈J(2)下层路径规划模型建立目标函数F
d
如下：其中o表示镇中心快递点，o∈O，O＝{o|o＝1，2，
…
，p}；i为农村已选快递点，且i∈I，I＝{i|i＝1，2，
…
，q}；r为车辆路径规划次数，且r∈R，R＝{r|r＝1，2，
…
，s}；w
i
为农村快递点i的实际需求量；T
i
车辆到达农村快递点i的时间；车辆第r次配送到达镇中心快递点o的时间；为车辆第r次从农村快递代收点i1行驶到农村快递代收点i2为1，否则为0；为车辆第r次从镇中心快递点o1行驶到农村快递代收点o2为1，否则为0；为车辆第r次从镇中心快递点o行驶到农村快递代收点i为1，否则为0；为车辆第r次从快递点i行驶到镇中心农村快递代收点o为1，否则为0；为农村已选快递点i1行驶到农村快递点i2的距离；镇中心快递点o1行驶到镇中心快递点o2的距离；d
oi
为镇中心快递点o行驶到农村快递代收点i的距离；d
io
为农村快递代收点i行驶到镇中心快递点o的距离；ρ为时间满意度权重；为农村已选快递点i1行驶到另外一个已选快递点i2的时间；为镇中心快递点o1行驶到镇中心快递点o2的时间；t
oi
为镇中心快递点o行驶到农村快递代收点i的时间；t
io
为农村快递代收点i行驶到镇中心快递点o的时间；每次对镇中心快递点o2进行收集快递时的等待时间为：
对农村快递点i2进行配送时农村快递点i2的等待时间为的等待时间为约束条件：每个乡村快递点总共只能被车辆遍历一次，包括进去一次和出去一次：每个乡村快递点总共只能被车辆遍历一次，包括进去一次和出去一次：车辆每次遍历镇中心快递点时每个点只能遍历一次，包括进去一次和出去一次：车辆每次遍历镇中心快递点时每个点只能遍历一次，包括进去一次和出去一次：车辆的载重量约束为q，车辆此次离开镇中心去往农村快递点的快递量之和不能超过车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞敏，李永刚，于淑芬，孙雪萍，史心如，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：