我国储备粮运输线路问题分析与求解

2014-03-07李响

交通企业管理 2014年11期

关键词：运粮储备粮静态

□李响

我国储备粮运输线路问题分析与求解

□李响

储备粮；运输线路；静态运输；动态运输；动态信息

储备粮不仅关系到国家的粮食安全问题，而且是我国社会、经济和谐稳定发展的重要基础和保障。储备粮运输线路问题是储备粮物流的重要组成部分，情况比较特殊，限制条件较多，笔者对我国储备粮运输线路问题进行分析，以求得最佳运输线路。

一、储备粮运输线路选择现状

我国目前实行“三三制”进行储备粮轮换管理，其中三分之一储备粮可考虑实行年度总量控制，在保质保量的前提下，储备粮存储企业可结合现货市场轮换交易部分储备粮，吐陈纳新。这一部分储备粮可以允许适当架空轮换，轮换对应的架空期往往低于4个月，储备粮企业需要在短时期内按照国家与地方政府的要求完成新粮的采购入库。轮换的陈粮主要是销往大中型粮食加工企业。因此，如何在短时间内快速地完成陈粮的配送工作显得尤其重要。

陈粮的配送主要由储备粮企业负责运输，长距离的跨区运输主要通过铁路或水路方式进行，短距离的区域内运输主要通过公路运输方式完成。长期以来，陈粮轮换的运输线路问题一直受到多方关注，运输方式较多，而且运输途中一些信息也在不断发生动态变化，在此，笔者仅对储备粮的公路运输线路问题进行研究。

二、储备粮运输线路问题分析

运输线路问题（VRP）的目标函数主要分为单目标和多目标，常用目标函数为配送运输总行程、运输总耗时及运输数量等。约束条件一般包括单车最大行程、多车型、多配送中心、配送运输终点非配送中心、时间约束、装卸自动化等。因此，基于经典运输线路问题选择不同的目标函数与约束条件，会得到不同的运输线路问题，这也是静态运输线路问题的主要分类方式。

储备粮公路运输中存在载量约束，属于经典运输线路问题（CVRP）。在CVRP的基础上，考虑储备粮公路运输中会出现各种不同类型的动态配送信息，比如，出现新的接受陈粮加工厂、老的加工厂取消运粮、天气变化、交通中断或者运粮车辆抛锚等情况，因此，笔者研究的运输路线问题属于动态运输路线问题类型（D-CVRP）。由于研究的问题具有“数量大”和“动态”等属性特征，比较复杂，因此需要在满足所有粮食加工厂的需求前提下结合实时新信息不断调度配送运输，目标是使粮食运输行驶总里程最短。

三、储备粮运输线路问题转换

储备粮静态运输线路问题是在运输开始前对已知的所有运输信息（运输过程中不会出现新变化）进行求解，得出运粮方案；动态运输路线问题是在目前已知的运粮信息下求解得到运粮方案，在执行过程中会不断出现变动的送粮信息，要求不断地考虑新信息变化而产生的新的运粮方案。比如，在各个时间点会出现多次新信息，那么全过程需要求解多次（如图1所示）。因此，运粮的动态运输线路问题与静态运输线路问题相比，要求在运粮过程中对动态信息（事件）的时刻点分别做出优化决策，产生新的运粮方案。

图1 静态运输路线与动态运输路线问题方案比较

综上所述，若在公路运输陈粮过程中出现动态信息（事件）的D-CVRP问题，需要分解为多个CVRP类型问题进行求解。

四、储备粮运输线路问题求解

求解D-CVRP模型，特别是动态信息（事件）较多的大数量的运粮D-CVRP数模难度比较大，最大的难点在于在运粮过程中会不断出现新的信息，会发生动态事件。当前的算法大部分都是基于静态VRP模型开发得到，静态VRP配送前知道所有的运粮信息，运输前的算法有充足的时间，能保证算法的求解质量，但算法的求解速度和复杂度却不够理想，这就对求解的算法速度提出了较高要求。

求解D-CVRP模型的算法尽管由静态VRP模型算法修改得到，为满足算法高速度的要求，需要控制D-CVRP中粮食加工厂的数量规模，同时局部调整即时运粮方案来应对突发动态信息（事件）。局部调整方案以动态应对的典型方法是干扰管理方法。即将发生的动态事件看成干扰事件，然后通过局部调整当前方案达到处理动态事件的目的，其目标是以处理动态事件为前提，使当前配送方案的扰动程度最小。该思路的优点是可以尽量减少当前配送计划的变动，从而降低算法的速度需求；缺点是考虑的信息不够全面，仅适合求解动态程度较低的动态运输线路问题，当用于求解高动态的运输路径问题时所产生的方案质量会不够理想。

求解D-CVRP的思路是将D-CVRP问题看成是由多个CVRP构成，即出现一次动态信息（事件）后，将已知运粮信息更新后得到一个新CVRP问题。开发一个快速算法，每次动态信息（事件）出现后从全局的角度合并新信息重新优化得到新的运粮方案。该思路的优点是每次动态信息（事件）的处理均从全局考虑所有信息，缺点是由于要连续求解多个（约100次以上）CVRP问题，同时粮食轮换公路运输周期远低于架空期（略小于4个月），有时两个动态事件发生的时间间隙非常小，所以算法需在短时间内求解动态数量在100次以上的CVRP问题，算法速度要求较高。该D-CVRP的求解流程图如图2所示。

本文求解D-CVRP的思路与现有的干扰管理方法有较大的区别，具体见表1所列。