基于节约里程算法的沥青配送线路优化研究——以厦门新立基沥青配送体系为例

尹　阳

(福州大学至诚学院，福州　350001)



基于节约里程算法的沥青配送线路优化研究
——以厦门新立基沥青配送体系为例

尹阳

(福州大学至诚学院，福州350001)

摘要：运用节约里程算法对厦门新立基股份有限公司的沥青配送体系进行优化分析，并以公司所属漳州角美物流中心为例，优化其配送体系，减少总配送里程，以最短的路程，最少的时间，最低的成本将沥青配送给客户，提高企业效益。

关键词：节约里程法；厦门新立基股份有限公司；配送优化

0引言

作为公路施工的重要原材料，沥青也是保障公路后期养护质量的关键因素。从当前市场物流的发展现状来看，沥青材料的包装方式主要包括散装、桶装两种类型，在技术、经济和环保方面，前者要比后者效果好。福建省在2009年的交通运输工作会议中就将散装沥青定为沥青的标准物流方式，这种物流形式在厦门地区公路网的支持下得到了全面的应用，但是也承受着来自市场的竞争。因此，当前的首要任务就是优化沥青的仓储布局，构建健全的沥青物流配送网，使沥青的运输和仓储体系更加完善化。

就福建省厦门的发展现状来看，厦门新立基股份有限公司(简称厦门新立基)是最大的沥青提供厂家，是一家以沥青贸易、仓储、运输配送、改性加工为主，集石化制品、化工品批发零售、化工材料生产加工的综合型企业，在全省市分布着大量的物流中转站，物流网络非常健全，使沥青能够实现全省的高效流通。到2013年下旬为止，厦门地区对于沥青的静态和动态物流仓储容量分别高达3.9万t、18万t，周转率折合4.5次/a。新立基股份有限公司作为全省最大的物流商，存储量为1.4万t，驿库规模为26 700 m2。公司将主城和周边城市都包括在物流范围内，最大仓库容纳量为3.06万t，能够存储沥青的仓库总面积为43 300m2，能够在东南、中部等区域分别开展沥青运输，未来还需要将物流范围向东北和东部区域发展。厦门新立基的客户以高速公路为主，高速公路建设时间短，造成沥青供应集中且量大。为保证高速公路石油沥青的及时供应，厦门新立基需根据各个供货点的特点，制定完整的运输路线。为降低配送成本，提高企业效益，厦门新立基股份有限公司要对每一个物流中心的配送线路进行优化，以恰当的时间、最优的成本把沥青送到客户指定地点。

1节约里程法概述

由克拉克(Clarke)与怀特(Wright)共同研制的C-W节约算法就是节约里程法，该算法是用来解决配送车辆数目不确定的VRP问题的一种启发式算法。核心思想是依次将运输问题中的两个来回线路优化成为一个闭合回路，每次优化后使总运输里程减少，当线路的车辆运载量达到最大值时，该条线路优化完毕，并开始用同样的思路优化下一辆车。

假设0点为车辆的出发点，1、2两点为车辆所要配送的客户，三者的距离为d01、d02、d12。如车辆从驻地0出发，一次只为一个客户配送，总路程为2d01+2d02；如车辆从驻地0出发，一次可为2个客户配送，即车辆从出发地出发访遍所有客户，再回到出发地，运行距离为d01+d12+d02，则可节约里程为S(1，2)=d01+d02-d12，根据三角不等式d01+d02-d12>0。

2节约里程算法下新立基沥青配送中心选址研究

2.1新立基沥青配送中心选址影响因素

1)结合时长发展趋势可以发现：沥青基建材料在厦门的11个县市地区有着较大的需求量，市区中西地区设有存储沥青的仓库，配送中心要设置在市区东部，只有按照这样的物流布局才能使沥青能够通过运输系统运送到11个县市地区，保障公路建设的有序开展。

2)可以在市区市场需求量最大的地区设置沥青配送中心，一方面要考虑区域分布中心的因素，同时还要分析是否达到运输量分布中心的标准，必须要符合散货经济要求。实地距离并非经济运输距离的核心因素，应提高对运输量的重视。

3)应灵活地调整散货、集货运输形式，结合实际运输状况采取公路、水路等运输途径。

2.2新立基沥青配送中心库存容量运算分析

确定沥青配送中心位置时，可以参考运输部门颁布的公路工程技术标准规定，计算出每千米路面中的沥青量，具体方法介绍如下：假设公路路面的厚度和宽度分别为0.18 m、22 m；0.05×2.516×5.1=(1+5.1)×22×1 000=134.30 t/km为路面上层的沥青量；0.06×2.529×4.6=(1+4.6)×22×1 000=146.81 t/km为路面中层的沥青量；0.07×2.566×4.4=(1 + 4.4)×22×1 000 =166.54 t/km为路面下层的沥青量；因此，公路的路面沥青量是以上三者之和，为447.65 t/km。

结合每千米路面中的沥青量，根据沥青年需求量的项目里程运算结果，借助x=c·l公式进行进一步的运算。其中c和l分别代表公路单位路面沥青量、建设里程，而公路对沥青的总需求量为x。

因为公路的施工规划设计方案存在一定的差异，在完成施工操作的第4年、第8年后还应做好上层和中层的养护工作，需要对路面上层进行翻修。若规划期为10 a，沥青最大的运输间距是500 km，计算前10 a内备选沥青配送中心的需求总量。将下述例子进行分析，沥青需求用户都能够从配送中心获取原料，配送中心存储量基本一致。

公路建设的前5 a内，配送中心的路面上层沥青用量计算如下：每千米的路面上层沥青量是134.3 t，详见表1。

若上、中两层路面的单位沥青量是281.11 t/km，则第1到第5年的公路路面上、中层的沥青量运算详见表2。

表1　路面上层沥青的年用量表　万t

表2　路面上、中层沥青的年用量表　万t

若公路项目的单位沥青量是44.76 t/km，沥青配送中心备选地址的设计在前5 a内，公路对沥青年需求量运算见表3所示。

表3　路面沥青的年用量表　万t

因为公路建造完成后还需开展养护工作，若公路规划年限为10 a，则结合上述公式能够得出不同选址方案的沥青年用量，如表4所示。

表4　沥青的年用量表　万t

沥青年用量同配送中心库存有着紧密的联系，应保障库存量的适宜性，不得过大或过小，要同年平均需求量达到一种均衡状态，否则会导致库存长期处于闲置或供不应求的后果，降低运输经济效益。沥青年需求量决定着库存量，要保障资源的充分利用率，合理地控制沥青的调取量。

若x代表沥青配送中心的库存总量，每年各个配送中心的需求同x要符合数列结构，而数量方差不能过大，应通过Excel来运算库容量x，若0.01是库存的递增间距，库存大小的运算如图1所示。方差表示在L列，库存容量在K列，方差最小值为边框加粗单元格中的数值，库存容量相应的最小方差也为边框加粗单元格中的数值，该值即为x=3.82万t。

图1　沥青配送中心的库存运算结果

3节约里程算法下新立基沥青配送线路案例分析

3.1新立基配送中心沥青配送线路情况

厦门新立基漳州角美沥青物流中心主要是对其周边11个县市的客户进行配送，配送运输距离假设成最简单的情况，运输到里程的一半。由于公路规划时间为10 a，因此,建造计划在每年都会发生改变，配送中心运输间距会不断调整，通常都需要加和各年配送间距，得出运输距离的年均值。角美物流中心配送的城市和各城市的沥青日需求量见表5，

各城市之间的运输距离见表6。根据高速公路前5 a的建设规划能够将公路项目相对的三大沥青配送中心在各年的运输间距计算出来，详见表6。

表5　各城市沥青日需求量　t

表6　漳州角美物流中心至各城市的距离表　km

3.2新立基配送中心沥青配送线路模型求解

假设点i的配送量为W(i)，运输车辆的额定载重量为W，线路的长度限制为L。线路的内点指线路上不和原点0直接相连的点。节约里程法优化配送线路时，要得出用户—沥青配送中心、用户—用户彼此间的最小运输间距，结合运算数值对用户节约里程进行运算，根据排序和载重量，并参考实际大小组成线路图。

4节约里程算法下新立基沥青配送线路优化方案

文章以节约里程法对新立基配送中心的配送线路进行优化，一方面可以使厦门新立基满足客户的所有需求，以最短的路程、最少的时间、最低的成本将沥青配送到客户；另一方面，还可以保证配送车辆的载重量在合理范围内，满足现有交通对车辆载重量的限制，减少企业不必要的成本支出。

根据表5各县市的运输距离，利用节约里程法计算出客户间的节约里程，并编制节约里程顺序表，见表7。

表7　各城市节约里程距离表 　km

根据里程节约法的计算步骤，同时将节约里程算法和新立基角美物流中心的实际运行状况结合起来进行分析，经过8次优化，可得出配送线路优化方案，分别是角美物流中心—南靖县—平和县—漳浦县—角美物流中心；角美物流中心—长泰—华安县—漳州市—角美物流中心；角美物流中心—同安区—翔安区—集美区—海沧区—角美物流中心，见表8。

表8　第八次修改后的车辆调度结果

沥青在实际配送过程中的优化路径可以通过下述案例来计算，以角美物流为例，其配送结构如图2所示。其中沥青原料的交货区、原产地分别用字母A-J和S来表示，配送数量(t)标注在后边的括号内，运输距离(km)则标注在运输路线上。如果运输沥青的设备为罐车，能够承载的沥青运量主要有4 t和2 t两个规格，最大运输距离不能超过30 km，确定该物流配送中心优化配送线路方案。

图2　角美物流中心的沥青网结构图

根据节约算法可以计算出角美物流中心沥青配送的优化方案，主要有如下3种：1)S-C-B-A-J-S，配送罐车数量为1辆，容量为4t，配送间距是27 km；2)S-D-E-F-G-S，配送罐车数量为1辆，容量为4 t，配送间距是30 km；3)S-H-I-J-S，配送罐车数量为1辆，容量为2 t，配送间距是23 km。

因为节约算法有一定的约束，得出的结果比较理想化，所以该算法同实际运输状况存在一定的差距。这就要求在明确配送中心运输方案的过程中，要基于整体性的角度，综合分析交通运输通畅性、运输现状等因素，保证运送路线的最优化。除此之外，还可以对不同沥青需求用户的配送模型进行进一步的整合，要对不同配送路径所承载的负荷进行运算，对其进行均衡化处理，确保不会发生差异极大的现象。若在完成沥青配送任务的过程中受到外界因素的影响，发生入库手续无法签订、回执或验货过程障碍等问题，都可能导致沥青不能按照正常步骤存储到仓库中，不能从收货区域直接返程。所以设计的角美物流中心配送路线模型要综合多种要素，对于配送路线相对较远的状况，可以选择休息一段时间后继续运送或安排不同的司机来轮流驾驶，在保障运送经济性的基础上确定最终的方案。

5基于节约里程算法的新立基公司的沥青配送线路设计

5.1运输距离的优化分析

节约里程规划算法需要考虑用户需求、运输车辆类型、运输区域、运输消耗时长、物流据点、运输路线设计、卸货要求等内容，在协调好各项因素后研制出运输车辆的使用状况，使配送路线更加合理化和经济化。

在节约里程法的计算下，厦门新立基沥青公司设计出的配送路线方案满足了各个城市配送中心的要求。

线路优化前，厦门新立基角美物流中心到每个城市都采用一一配送方式，总运输里程达到1 062 km；采用节约里程法对配送线路进行优化后，优化后的线路图成3个圈状，总运输里程为528 km。通过以上配送路线规划方式，得出的运输方案可以将运输时间大大减少，不必走过多的路程，对提高配送效率有很大的促进作用。配送路线只有在迎合用户需求的前提下，才能算是最优化的方案，同时还要科学设置运输载货量，确保在用户规定时间内将沥青送达卸货地，避免出现超载违规现象。通过线路优化后，配送模式从一一配送变为部分地区的共同配送，优化节约里程可达534 km(其中漳州地区可节省381 km、厦门地区可节省153 km)，厦门新立基的优化方案可以降低车辆的配送距离，提高配送效率，并降低配送成本。配送线路优化前后对比结果如图3所示。

图3　角美物流中心配送线路优化前后对比图

5.2运输成本分析

厦门新立基沥青车辆运输费用以0.7元/t·km计算，配送线路优化前，总里程为1 062 km，运量为104 t，则运输成本为7.73万元。配送线路优化后，3条配送线路成本累加可得总运输成本为1.28万元。通过节约里程优化配送线路，厦门新立基日成本节约6.45万元，可以大幅度地降低新立基车辆的配送成本，降低企业运营成本。

5.3优化配送线路方案的预期经济效益成果

1)借助优化设计的库存决策，可以使沥青库存量大大减少，使企业整体经营效益提升，有效地预防和控制了运用风险，为广大用户提供最优质的沥青配送服务。

2)在调度好沥青运输车辆及路线后，能够有效地节约物流配送成本，增加收入，优化车辆使用和组合方案对减少运输路程也有很大的帮助，减少了运输耗时，可以尽可能地扩大配送量。这种优化设计方案对配送车辆周转效率、物流整体效益的提升有实际意义，可以创造更大的经济效益。

5.4优化配送线路方案的预期管理效益成果

1)在对沥青配送线路进行优化设计后，公司围绕城市开展沥青配送工作的物流管理效率显著提升。在实际配送过程中能够普遍实现2天内高效配送，速度快的情况下还能够将配送时间缩短至24小时之内，提高了物流中心的中转能力。公司在资金利用和周转方面也更加便利化，可以向周围的城市高效配送沥青材料，从而扩大销售业绩，推动企业发展。

2)配送中心战略也会发生转变，能够促进沥青仓储、库存管理决策向着更加科学、合理的方向发展。根据设置的布局方案进行配送运输，城市间物流管理能力和水平也得到了提升，有利于管理资金的利用和节约，能够塑造出良好的品牌化物流配送企业。

6结语

厦门新立基漳州角美物流中心利用节约里程法对周边11县市的物流配送线路进行优化，改变了原先配送路线重叠、配送路线里程时间过多、车辆成本过高等不足，促使厦门新立基在运输距离、运输成本等方面获得优化，提高了客户满意度和企业效益，实现双赢。

参考文献

[1] 王明春．物流管理中配送路线安排优化及其算法研究[J]．科技咨询，2007(19)：170-171.

[2] Azi.N, Gendreaum, Potvinj.Y. An exact algorithm for a single-vehicle routing problem with time windows and multiple routes[J].European Journal of Operational Research,2007(178):755-766.

[3] Chien TW.Heuristic procedures for practical sized incapacitate location-capacitated routing problem[J].Decision Sciences,1993(24):995-1021.

[4] 轩华．基于改进节约法的配送路线优化问题研究[J]．物流技术，2010(12)：94-97.

[5] 杨菲．物流配送车辆优化调度问题的探讨[J]．中国市场，2012(45)：74-75.

The Research on Optimization to Asphalt Distribution Line Based on Saving Distance Algorithm——by Xiamen Sunlit Asphalt Distribution System as an Example

YIN Yang

(ZhichengCollegeofFuzhouUniversity,Fuzhou350001,China)

Abstract：By using the saving distance algorithm, the article makes a study to the optimization to asphalt distribution system in Xiamen Sunlit Co., Ltd., and optimizes the distribution system and saves the distribution distance by the attached corporation of Jiaomei Asphalt Logistics Center in Zhangzhou as an example. It tries to distribute the asphalt to each client with the shortest distance, the least time, and the lowest cost to promote the benefits of the corporation.

Key words：saving algorithm; Xiamen Sunlit co., Ltd.; distribution optimization

文献标志码：A

文章编号：1009-8984(2016)01-0119-06

中图分类号：U492∶F540.5

作者简介：尹阳(1987-)，女(汉)，西安，硕士

收稿日期：2015-09-18

doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2016.01.027

主要研究物流规划、港口物流。