文/卢美红、陈庆洪

一、智能优化排车调度系统需求背景及意义

随着中国经济的快速发展，中国零售业在过去十几年来也得到了迅速发展。特别是，以连锁经营为主的企业规模不断扩大、店铺数量迅速扩张。以便利店为例，根据中国连锁经营协会对2011年中国主要连锁便利店门店数的统计数据显示，已有8家企业拥有门店数超过1000家，而东莞美宜佳便利店所拥有的门店数已达到3650家。美宜佳门店辐射东莞、广州、深圳等广东省的11个市，以每月新开50~60家门店的速度进行店铺扩张，截止到笔者撰写此文之时，美宜佳总门店数已超4000家。

为美宜佳4000多家店提供常温商品配送的物流服务商——东莞时捷物流，即使按照每两天一配的配送频率来计算，每天待配送的总门店数也要超过2000家；按平均每辆车装载20家店估算，每天至少有150多条配送线路需进行规划。如何完成覆盖如此多网点的配送线路规划和调度工作，是时捷物流当前面临的一大挑战，更别提要进行线路优化。现如今单纯依靠派车调度员人工完成派车调度和线路规划工作，已愈发吃力，因此必须要依靠有强大计算能力的IT系统实现。作为时捷物流信息系统的服务商——上海海鼎信息工程股份有限公司物流团队专门成立研究车辆路径问题的课题组，以期解决这类覆盖大规模配送网点的车辆路径规划及优化问题。

当前时捷所面临的调度方面的挑战，相信也是很多物流企业、连锁零售企业所头痛的，在这里跟各位分享我们在该领域一年多来的研究进展和阶段性成果，课题组通过对全球领先的车辆路线优化系统厂商和GPS厂商考察，研究和洽谈合作，现已完成概念设计并正开发实现集仓储配送智能优化一体化的整体解决方案。

通过该套方案的全自动配送线路规划与优化功能组件，可以让您的调度员从每天繁重且无法良好完成的排车调度工作中释放出来，专注于更擅长的日常管理工作；通过该套方案的GPS定位与跟踪功能组件，一方面可以让您清晰明了当前所有配送车辆所在位置以及是否按照既定目标执行任务，另一方面由GPS导航给出最佳行驶路线建议可以让您的新司机摆脱对配送线路不熟悉的担忧；通过该套方案的HDWMS分拣配送功能组件，可以让您的仓管员按照配送线路的先后次序从仓库内进行拣货、复核、集货等作业，将配送跟仓储连贯起来，提高人员、设备、空间等各种资源的利用率，从而提高整体作业效率。

二、智能优化排车调度关键问题描述

智能优化排车调度问题，首先是传统意义上的车辆路径问题，即，要实现：根据当天订单量、客户属性（如客户地理位置分布、客户对配送的特殊需求等）、当天物流可调用的车辆、司机等信息，根据预先设置好的限制条件（如车辆不能超载或者每辆车载货总体积不能超过车辆最大容量等）和要达到的目标（如配送里程最短、配送耗时最短或者配送费用最低等），选择一种合适高效的路线优化算法，通过一系列计算，能够在短时间内生成当天所有车辆的配送线路，即，系统能够自动给出每辆车当天所需服务的客户以及服务客户的先后次序。

而我们所研究、解决的问题则可以归结为规模动态增长的车辆路径优化问题，与传统的车辆路径问题相比，主要有以下3个创新特点：1) 我们研究的是在一个城市及其周边区域配送门店高达1000家及以上，问题规模大，在计算复杂性等方面与几十家或者几百家客户的VRP（Vehicle Routing Problem，车辆路径问题）有明显的区别；2）几乎每天都会发生新开门店、门店倒闭和门店迁转等影响车辆运输路径的问题，但总体上需要配送的客户数量呈增长态势；3）司机对交通路况的熟悉程度，以及司机与门店店主之间建立的熟识信任关系，都直接影响着服务时间和服务质量，因此希望安排司机每天尽量走同一个线路服务同一门店群，以提高配送服务质量。

同时，我们所研究的问题要能从实践中来、到实践中去，因此需要将现实环境的各种限制都考虑到，如：1）车辆荷载限制，确保每辆车所装载货物，在体积上不能超出车辆的最大容量，在重量上不能超出车辆的最大载重量；2）道路交通限行，如单行道、某些车辆某些时间段被限制通行等等。

三、智能优化整体解决方案

该套智能优化排车调度系统，按照功能组件划分主要包含：智能优化排车、GPS导航、GPS跟踪、数据分析等四大功能。智能优化排车组件又包含战略区域规划模块和每日优化线路生成模块。通过使用战略区域规划模块，可以让您：1）提早为节假日高峰和季节性波动做好应对方案；2）对配送服务进行周期性的战略规划和路线计划；3）有效划分形成不同的区域，有效降低大规模问题的求解难度和复杂度。

（1）智能优化排车

智能优化排车包含两大块，战略层面的区域规划模块和执行层面的每日优化路线生成模块。可以实现对配送线路的周期性和区域划分管理，以一个月或者三个月为一周期，将所有门店按照既定规则划分成多个区域和预生成配送线路；当每天订单到来之后，每日优化线路生成模块在战略区域规划的结果基础上，经过一系列先进算法计算，快速生成优化好的当天配送线路。将每天的配送线路与HDWMS系统对接，HDWMS系统进行分配调度库内补货、拣货等各项配送作业时，即可按配送线路开展，从而在仓储、配送两个关键环节实现人力、设备等资源在时间、空间上得到有序、最大化的使用。

因此，该组件主要包含的系统功能有：1）主档资料如仓库、门店、车辆、司机等信息的设定；2）策略设定即优化算法设定，如限制条件（订单尺寸、最低车辆利用率、最少配送点数）、车辆资源（按车型指定、按仓库指定、按最低成本）等的设定；3）根据设定的策略，将所有门店划分成区域块，并可按照平衡工作量等值来对区域块进行评分，调节区域块以实现各区域块之间工作量的均衡；4）接收到当天订单后，快速生成最优的配送线路。

因篇幅上的限制，本文只抽取少部分关键系统界面展开介绍。主档资料维护以及策略设定系统界面示例图如下：

可以从全局、按地区划分、个别街道3种维度进行高峰时间建模，将实际配送过程中可能碰到的道路限行规则维护进系统，系统在线路排定时就会自动绕开这些限制通行的道路，而选择更加合适的替代路线，从而使得系统推荐的方案是切实可行的。

以时捷物流为例，其服务对象美宜佳门店信息导入到系统中，系统中内置GIS以地图形式展示的网点分布全景图如下：

战略规划功能模块对美宜佳门店进行划分后的战略区域示意图如下：

对划分好的区域，系统可自动对区域从多个维度进行综合战略评分，并可进行重新规划和调整以实现平衡各区域工作量等，系统界面示意图如下：

经区域划分后，可以从总体区域概览、某块区域包含的一个周期里的所有配送线路以及某块区域某天某条配送线路信息3个不同的维度查看详细信息，系统界面示例图如下：

快速经过一系列内置优化算法计算后，生成最优化的每日配送线路。系统与GIS系统集成，支持将线路直观显示到地图上。

（2）GPS路线导航

将智能优化排车组件已排好的配送线路，与GPS导航集成，将配送线路经过的所有站点如从仓库出发、途中服务的一系列门店以及最终要返回至仓库解析，并在对应车辆上自动设定该线路对应的每一段路线的起始点和目的地。安装在车上的GPS终端提供从起始点到目的地的最优行车路线建议，实时指导驾驶人员行车，高效完成配送任务。在当前大量司机为外来工、且司机流动率大等现状下，司机对路况不熟悉，所以GPS导航显得非常有必要且是高效的。

（3）GPS实时跟踪管控在途车辆

利用安装在车上的GPS终端，将车辆的实时位置上传到服务器，并在GIS地图上进行实时显示，实现：

n  配送车辆在途跟踪，明确知道配送车辆当前所在位置、是否按照既定目标执行配送任务、完成每一项工作所耗费的时间等。

n  异常情况处理，如发生紧急事件时可快速做出响应。

n  较为准确可靠的预测，如预计配送到达客户处的时间，方便客户交接。

n  详细记录实际配送路线，与计划的线路对比，灵活调整计划线路，在后续排车调度时使用新的计划线路，不断调整，提高计划路线的实际可执行性。

（4）数据分析

信息系统详细记录每一步操作的信息，如每辆车从仓库出发的时间、到达每个门店的时间、在每个门店的服务时间、离开每个门店的时间以及从A门店到B门店所耗费的时间等等，针对这一系列详细的数据，系统可根据您的需求制定报表如到达门店时间、里程报表、异常停车报表、超速报表、偏移线路报表、行车轨迹分析报表、区域报警报表等等，帮助您分析数据，明确管理、成本之关键，从而降低成本、提升效率。

四、智能优化排车调度系统导入效用

就该套系统最核心的智能优化排车组件，国外已有众多成熟案例，对大多数成熟案例系统上线后与上线前所做的数据统计，许多物流配送的关键绩效考核指标都有着大幅的提升：

n  车辆投入减少5-10％

n  时间/加班减少15-35％

n  延时送达减少 20-30%

n  排定线路时间减少50-75％

n  战略规划能力提高 100-200%

n  车辆能力提高4-7％

n  改善司机管理

n  提高客户服务水平