浅析邵阳烟草干线运输调度系统算法

摘 要：本文结合邵阳烟草区域特点和干线运输调度管理现状，分析了卷烟干线运输调度管理多目标的特性，归纳了详细的调度优先级和调度规则，剖析了干线运输调度管理算法，概要设计了干线运输调度管理信息系统框架和业务流程，为邵阳烟草搭建高效的干线运输调度系统奠定了基础。

关键词：信息化；调度管理算法；概要设计

中图分类号：TP393

1 干线运输管理背景

邵阳市烟草公司从2007年开始推行了“一库式”方案，采取二级配送模式，中心库至各中转站为干线运输，各中转站到零售户为二级运输。公司拥有8个中转站（含本级），7台箱式货车，通过统一调度，负责全区的卷烟干线运输。每年卷烟的干线运输总量接近24万箱（5件烟称为1箱），其中，最大的中转站年运输量（8.59万箱），是最小的中转站年运输量（0.85万箱）的10倍多，最远的中转站单程距离（173公里）是最近的中转站单程距离（23公里）的7倍多，而负责干线运输的7台箱式货车的装载量大小不一，部分干线货车还需要在最大中转站（本级）过夜……因此，分配运输任务和管理调度车辆，成为一个复杂而繁琐的工作。当前的做法是，根据每日各个中转站的运输量，由人工计算后将运输任务分配给每台干线货车，调度作业效率低，难以保证成本最低和效率最优，也无法记录和平衡各车辆年度总任务量，迫切需要设计合理的调度管理算法，进而搭建配套的信息管理系统。

2 干线运输约束条件

2.1 基础信息

现有的8个中转站（本级、隆回、洞口、绥宁、城步、武冈、新宁、邵阳县）和7台干线送货车，为了简化说明分别用“A站、B站、C站……H站”和“湘E01、湘E02、湘E03……湘E07”表示。干线运输车以整托盘卷烟的“垛”为单元进行装卸和运输，为了提高车辆装载率，根据货车的车厢高度，将每垛的容量定义为35件，即每个托盘可以放35件烟（合计1750条烟）。干线货车中，湘E01、湘E02、湘E03、湘E04和湘E05等五台车，每台车最大可装17垛；湘E06最大可装16垛；湘E07最大可装13垛。8个中转站单程距离远近不一，其中，A站30公里，B站23公里，C站76公里，D站173公里，E站155公里，F站105公里，G站140公里，H站55公里。根据历史数据显示，各中转站的日平均干线运输量为A站1789件，B站740件，C站519件，D站240件，E站177件，F站439件，G站388件，H站619件，但各中转站的运输量会随着销售旺淡季而不断变化，且波动幅度较大，因此，每天各站的实际运输量无法准确预测。

2.2 约束规则

公司每个月按照4个周期访销，每个周期5个工作日，干线货车全年约有240天的工作日需要出车。8个中转站虽然每天实际运输量波动幅度大，但每个中转站每天都有运输任务。7台货车分别对应7个司机，负责8个中转站全年共计约120万件卷烟的运输任务。经过梳理，调度约束规则包括：

（1）不同中转站的卷烟必须采用不同托盘进行码垛，以便中转站快速卸货。

（2）D站和E站的日送货量之和小于17垛（595件烟）时，必须安排给同一辆车，且D站的货物先行装载进入货箱，以便E站先行卸货。

（3）路途最远的3个中转站（D站173公里、E站155公里、G站140公里），每个站货物应尽量避免拆分成多车，以避免增加总行驶里程。

（4）当同一站点的货物需要拆成多车时，应尽量实现车辆满载的次数最多化。例如：某站有18垛货物时，不能拆分成“9垛+9垛”，而要拆成“17垛+1垛”或“16垛+2垛”，大货车装多数垛，小货车则装少数垛，满载车次最多化。

（5）同一中转站有多车货物时，尽量安排给不同车辆，以便同站货物尽快装走，也便于同站货物的所有车辆同时出发，避免货物长时间占用发货区面积。

（6）每台车每天的送货总里程应尽量均衡。此外，每日送货趟数最多的车，与当日送货趟数最少的车，一般只差1趟，最多只能差2趟。

（7）尽量不让同一车辆连续两天跑的趟数最多，或者连续两天跑的里程最长，除非无法安排过来。

（8）在不增加车次的前提下，尽量把A站货物作为每个执行A站运输任务的车辆的最后一趟进行运输，以便有尽可能多的货车在A站过夜。

（9）原则上，每台车要轮流、循环为每个站点送货，且尽量不让同一车辆连续两天跑相同的站点序列，除非无法安排过来。

（10）除了D站和E站货物拼车，其它货物拼车由系统依次按照“总车次最少”、“总行驶里程最短”、“平均装载率最大”的原则计算，并支持人工调整。

（11）销售旺季（日运输总量大于5000件）时每台车每天均需出车；销售淡季（日运输总量小于等于5000件）时，只需派出6台车（余下1台车检修或司机轮休）。同时，要求全年每个车（司机）轮休的天数大致相等。

（12）通过干线运输调度管理，要求派出的总车次尽量少，货车平均装载率尽量大，且全年每台车的行驶里程大致相等。

除约束规则外，根据系统算法要求，还需确定每项约束规则之间的优先级，以便当两项约束规则之间有冲突时，信息系统优先遵循哪项规则。依据业务实际需求，确定以上约束规则的优先级排列为：规则（1）优先级>规则（2）优先级>规则（3）优先级>……>规则（12）优先级。

3 调度系统框架与流程

按照整理归纳的约束规则，我们采用高级语言可得出与干线运输调度业务相匹配的算法，設计出适合公司的卷烟干线运输调度系统。为了便于系统部署和管理，确定系统框架为B/S架构，采用PHP开发，支持PHP+MySQL平台发布。

系统每天从卷烟订单系统中获取每个中转站当天的货物运输量，并以35件为1托的单元进行运输任务调度分配，确保调度结果满足上述约束规则。结合业务实际情况，确定具体流程如下：

（1）数据同步。调度员在干线运输调度系统中，通过数据同步模块，从卷烟订单系统中抽取所有中转站的干线运输量。

（2）调度运算。系统根据所有优先级和约束规则，进行调度运算，生成调度结果。

（3）调度结果审核。人工审核调度结果，并根据车辆和司机的临时状态进行调整，最终确认每辆车每天的运输任务。

（4）发布通知。通过审核后，系统将在服务器上生成调度结果图片，服务器上安装LED屏幕控制程序，每间隔5秒钟将该图片发送至装卸平台附近LED屏幕上显示，以便作业人员按照调度结果进行作业。同时，系统将通过短信网关，向相关人员（包括司机）发送手机短信通知，告之其运输任务和作业时间。

（5）即时优化。当车辆在执行任务过程中遇到突发事件需要变更任务单时，即时优化并重新调度尚未执行的任务。

（6）任务执行情况反馈。车辆遇到突发事件，导致其实际的运输时间和行驶路线变化时，当班司机通过管理人员将实际情况反馈至系统中，以便系统长期策略的准确实行。

4 结束语

邵阳烟草干线运输调度系统将应用在卷烟配送中枢业务上，因其调度管理的作业具有多目标特性，区域特征明显，约束规则复杂，只有结合邵阳卷烟配送业务的实际情况，全面总结和分析适当调度规则和相应的调度优先级，建立合理的干线运输调度管理算法，进而构建配套的调度管理信息系统框架和业务流程，才能最终搭建高效的干线运输调度系统。

参考文献：

[1]雷德明，严新平.多目标智能优化算法及其应用[M].北京：科学出版社，2009（03）.

[2]朱伟.邵阳烟草精益物流课题[C].资料汇编，2014（06）.

[3]湖南省烟草公司.卷烟物流综合管理平台调研报告[Z].2013（09）.

作者简介：蔡永长（1981-），男，湖南新化人，国际物流师，高级营销师，网络工程师，硕士，2012年毕业于北京工业大学软件工程专业，研究方向：信息管理。

作者单位：湖南省邵阳市烟草公司，湖南邵阳 422000