基于组织计算的快递干线网络实时调度研究

(同济大学 上海 200092)

一、引言

轴辐式网络是快递物流网络的典型形式。轴辐式快递网络以年均物流OD流量为依据进行设计，在枢纽分拨之间形成集中货物的规模效应，降低系统的总成本。快递网络中不同节点之间的货量需求具有显著地波动，针对确定OD流需求的快递物流网络设计往往导致网络中车辆资源和分拨资源不均衡利用，导致货物不能及时中转。因此实时调度对于降低快递成本，提高快递服务水平和服务质量很有必要。

二、国内外研究现状及发展动态

(一)快递网络规划研究

由于每天的货量都有差异，基于平均货量做出线路规划很可能货物无法及时中转等异常情况。胡青蜜(2013)等人针对确定性OD流需求的快递网络设计方案往往导致网络资源非均衡利用问题，分析了快递网络节点之间 OD流不确定性特点与不确定OD流需求的物流网络设计难点,结合库存理论,建立了不确定OD流需求的物流网络混合整数规划模型。Alumur等研究了不确定性需求下单分配和多分配枢纽中位问题的选址模型，将不确定需求分成几种状态场景，并估计了各状态场景下发生的概率。此外，也有部分学者对随机需求性等问题进行了研究。Yang Zhang(2010)提出了一种用于动态货物路由规划的技术，基于给定一天的货量，能够在快速的时间内给出一套新的货物路由方案，并且能准确的预测货量和车辆状况。

(二)车辆实时调度方法研究

车辆调度问题最早是由Datzig和Ramse于1959年首次提出的,很快引起运筹学、组合数学、图论与网络分析、计算机应用等学科专家的高度重视,成为组合优化领域的研究前沿和热点问题。贾振亮研究了实时需求信息下物流配送车辆调度系统。尝试利用动态的观点处理实时订货信息下具有随机性需求量与需求地点的车辆优化配送问题,期望在订货需求信息不断变动的情况下,适时改变车路线与增加车辆进行服务,使其能够更有效率的服务所有需求。但是由于快递干线网络复杂庞大，还未有人研究过它的实时调度方法。

(三)国内外组织仿真技术的研究和进展

计算组织理论(COT，Computational Organization Theory)是一个跨学科的科学领域，其采用计算和数学方法来研究和测试组织理论，开辟了组织理论研究的新方向。陆云波等学者开发出了可计算项目组织和流程理论模型(CPOP)。CPOP将项目工作作为初始输入，Agent为处理系统，涌现出隐性工作，最后用绩效指标(如职位工作饱和度等)来测量CPOP的最终输出结果。基于此理论，同济组织仿真中心研发了仿真平台OrgSimTM，有可能在效率、易用性、模型精准性上有效解决问题。

三、组织计算模型搭建与调度算法设计

(一)搭建物理模型

搭建组织全息计算模型需要考虑与整个物流网络相关的维度大致可以分为转运中心与线路运输两个大方面。

转运中心方面主要是关于：①宏观的转运中心的基础信息;②转运中心内部库区的基础信息;③收发件相关的前后端点，即网点的基础信息。

线路运输方面主要有:①触发网络运输的货量，从网点到网点的货量;②运输过程中货物需要经过的转运中心节点，即路由(也成为走货路径);③搭载这些货物从一个转运中心到另一个转运中心车辆的行驶路径;④任意两个转运中心之间的距离以及车辆的行驶速度。

(二)确定优化KPI

转运中心留仓量:留仓件一般是指货物由于没有按照计划搭载规定的车辆而 滞留在转运中心，可以用来判断转运中心空爆仓的情况。

货物时效达成率:通过计算在规定时间内到达目的地的货物总量除以全网的 货物总量可以得到整个网络的时效达成率，能够诊断出网络的质量好坏。

车线段装载率:利用某车线段上的总装车货量除以该车线段上的总运力即可 得到车线段装载率，描述了线路段上车辆的装载情况，车辆的装载率是否过低/过高，是否出现线路爆仓。

(三)实时调度算法设计

①路由调整:调整需要改进的路由(根据选择的指标)，可以选择一条或者选 择一部分，修改路由经过的节点。②车线变更:可以根据车线的属性，选择其中一个或者部分属性进行修改，以达到某些优化目的。③车线取消:如果该车线的装载率未达到规定的值，则可以通过取消该车线以减少运输的成本；④车线新开:如果较长一段时间内，总是存在某个方向上的留仓货或者频繁地加开该方向上的加班车，则可以通过新开一条正班车车线来高留仓货物的时效以及减少加班车带来的较高成本。

四、结束语

由于快递网络规模庞大，布局复杂，管理者很难把握全局、对一些异常情况作出高效全局的管理决策。本文研究的基于Orgsim的快递干线网络实时调度系统能有效把握全局信息，并在短时间内给出最优的调度，降低快递成本、提高服务水平和服务质量，为管理者带来方便。