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快递公司送货策略
摘要
本文是关于快递公司送货策略的优化设计问题,即在给定送货地点和给定的
条件下,确定所需业务员人数,每个业务员的运行线路,总的运行公里数,以
及费用最省的策略。 本文主要从最短路经和费用最省两个角度解决该问题,建
立数据模型。对于问题一:以某业务员是否送货到某送货点建立 0-1 分布函数,
以业务员的人数和总的运行公里数为目标函数,时间、货重等为约束条件建立
多目标动态规划的数学模型,根据数学模型以五种方案用 Excel 进行筛选,算
出总公里数及需要的业务员数量,进行比较可得出最优方案。对于问题二:由
于业务员空载时与载货时的费用差异较大,可假设业务回公司的途中不送货。
在模型一的基础上再建立 0-1 分布函数,以总费用为目标函数,约束条件会考
虑到货重与路程的共同作用,同样用 Excel 进行筛选,得出一种优化方案。对
于问题三:由于业务员工作时间的调整对总的运行路线的影响并不大,只需对
业务员的数量以及各业务员的安排路线进行调整即可。
关键词:快递公司送货 最优化 分区送货策略模型 多目标动态规划 TSP 模型
一、 问题的重述
目前,快递行业正蓬勃发展,为我们的生活带来更多方便。对于快递公司,
为了保证快件能够在指定的时间内送达目的地,必须有足够的业务员进行送货,
但是,太多的业务员意味着更多的派送费用。所以,最小化所需业务员人数及
业务员总的运行公里数从而为公司节省人力和财力成为我们的研究目标。
假定所有快件在早上 7 点钟到达,早上 9 点钟开始派送,要求于当天 17 点
之前必须派送完毕,每个业务员每天平均工作时间不超过 6 小时,在每个送货
点停留的时间为 10 分钟,途中速度为 25km/h,每次出发最多能带 25 千克的重
量。为了计算方便,我们将快件一律用重量来衡量,平均每天收到总重量为
184.5 千克,公司总部位于坐标原点处,送货点的位置和每个送货点的快件重量
为已知,并且假设送货运行路线均为平行于坐标轴的折线。
1)给该公司提供一个合理的送货策略(即需要多少业务员,每个业务员的运行
线路,以及总的运行公里数);
2)如果业务员携带快件时的速度是 20km/h,获得酬金 3 元/kmkg;而不携带
快件时的速度是 30km/h,酬金 2 元/km,请为公司设计一个费用最省的策略;
3)如果可以延长业务员的工作时间到 8 小时,公司的送货策略将有何变化?
将题中所给的数据整合成表一:
表一
最大载重量
25kg
重载时速
20km/h
途中的平均速度
25km/h
重载酬金 3 元/km*kg
业务员工作时间上限
6h
空载时速
30km/h
1
每个送货点停留时间
10min
空载酬金 2 元/km
备注
1、快件一律用重量来衡量 2、假定街道方向均平行
于坐标轴
二、问题的分析
通过分析题目和整理题目数据,我们认为此题为 lingo 优化问题。
对于问题一,以某业务员是否送货到某送货点建立 0-1 分布函数,以业务
员的人数和路线总公里数为多目标函数,时间、货重等为约束条件建立数学模
型,根据数学模型用 excel 进行筛选,假设每个业务员只送货一次,可根据几个
方案进行筛选,方案一:以任意两点的距离进行分区域排序筛选;方案二:以
纵横坐标值之和由大到小进行筛选;方案三:以横坐标值由大到小进行筛选;
方案四:以纵坐标值由大到小进行筛选;方案五:分别考虑横纵坐标对矩阵周
长 S 的影响大小,以影响较大的一项作为筛选条件,由大到小依次进行筛选。
此五种方案应为符合约束条件的最优方案,算出其总公里数及需要的业务员数
量,进行比较,可得最优方案,最后再做适当的调整改进。
对于问题二,由于业务员空载时与载货时的费用差异较大,可假设业务员
回公司的途中不送货。经分析讨论,可在模型一的基础上再建立 0-1 分布函数,
以总费用为目标函数,约束条件有所改变,其中会考虑到货重与路程总数的共
同作用。与模型一的求解一样,用 excel 进行筛选,由于考虑到货重与路程都与
费用有关,又产生一种优化方案,方案一:以货物的轻重做参考由近到远依次
筛选。以此方案的费用与模型一中五种方案的费用比较,选出最小的一组,作
为最优方案。问题三中业务员工作时间的调整对总的运行路线的影响并不大,
只需对业务员的数量以及各业务员的安排路线进行调整即可。
三、模型的假设与符号说明
1)模型的假设:
1.假设业务员送完货后必须再回公司报到。
2.假设业务员送货期间行进速度不受外界影响,且业务员的休息时间不包括
在最大工作时间 6 个小时内。
3.假设业务员送货运行路线均为平行于坐标轴的折线。
4.假设题目中送货点位置与所需货重准确无误。
5.假设业务员人数不限制。
6.假设业务员均能且必须把每个送货点的货物送到接受人手中。
2)符号说明:
符号 说明 单位
N
业务员数量 人
n
送货路线数量
\
2
J
送货点中的任意一点
\
I
送货路线中的任意一条
\
j 点横坐标
\
j 点纵坐标
\
以第 i 条路线中是否有 j 点为决策的 0-1 分布函数
\
以 j 点是否为 i 条线路最远点为决策的 0-1 分布函数
\
j 送货点的货物重量
Kg
所有业务员载货时的总酬金 元
所有业务员空载时的总酬金 元
F
所有业务员一天的总酬金
元
L
第 i 点到中心点的距离
\
Ci
第 i 点的横纵坐标值之和
\
四、模型的建立与求解
1)模型准备
假设有 n 条路线,第 j 点坐标为( 建立 0-1 分布函数
2)问题一模型:
对于问题一,是一个多目标动态求解问题,只需给该公司提供一个合理的送
货策略,我们不考虑业务员所跑路程与报酬的关系和工作时间与报酬的关系,
找出满足问题一条件的几种策略。(条件①每个业务员每天平均工作时间不超
过 6 小时,条件②每次出发最多能带 25 千克的重量)对于问题一要求,首先考
3
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