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首页基于K-PSO的4PL协同路径定制解决3PL高运输成本问题
本文研究的是"第四方物流协同路径定制问题",针对第三方物流供应商(3PL)在面临运输成本高昂的困境时,作为第四方物流供应商(4PL)的角色,提出了一种解决策略。4PL旨在通过整合多个3PL资源,为客户提供更为优化的运输路径定制服务。在这个问题中,模型构建的关键在于同时考虑路径选择和3PL供应商特性,这要求算法能够处理复杂的供应链网络结构。 研究者采用了一种混合粒子群算法,即基于K-短路的混合粒子群(K-PSO)算法,该算法巧妙地结合了粒子群优化(PSO)的全局搜索能力和K-最短路径算法的局部优化特性。通过对比K-PSO算法与遗传算法和枚举算法在不同规模的仿真案例中的性能,如不同节点数量和3PL供应商数量,实验证明了K-PSO算法在寻找最优路径方面的高效性和有效性。 实验结果显示,随着3PL转运成本的变化,4PL的协同运输策略能够显著降低总体运输成本,体现了其在物流管理中的优势。此外,文章还强调了研究工作得到了多项基金的支持,包括国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金的重点合作项目、创新研究群体项目、流程工业综合自动化国家重点实验室的基础科研业务费资助项目等,反映了研究的学术价值和社会影响力。 作者团队由四位专家组成,崔妍专注于第四方物流优化和智能计算方法,马跃关注计算机网络,王兴伟专攻互联网技术,黄敏则在第四方物流优化、风险管理等领域有深厚造诣。他们的合作展现了跨学科视角在解决实际物流问题上的力量。 这篇论文不仅提出了一个创新的物流解决方案,还展示了如何通过算法优化提升供应链效率,并为4PL供应商在市场中的竞争力提供了理论支持。这对于物流行业的实践者和研究人员来说,都具有重要的参考价值。
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收稿日期:20180731;修回日期:20181009 基金项目:国家杰出青年科学基金资助项目(71325002);国家自然科学基金重点国际合
作研究项目(71620107003);国家自然科学基金创新研究群体项目(61621004);流程工业综合自动化国家重点实验室基础科研业务费资助项目
(2013ZCX11);国家自然科学基金面上项目(61773269);国家自然科学基金青年科学基金资助项目(71602124);辽宁省自然科学基金资助项目
(2015020020);辽宁省社会科学规划基金资助项目(L15BGL035);沈阳工程学院博士启动项目(LGBS1401)
作者简介:崔妍(1982),女,辽宁沈阳人,讲师,博士(后),主要研究方向为第四方物流优化与智能计算方法(slccyy@163.com);马跃(1960),
男,辽宁沈阳人,研究员,主要研究方向为计算机网络等;王兴伟(1968),男,辽宁盖州人,教授,博导,主要研究方向为互联网等;黄敏(1968),女,福
建长乐人,教授,博士,主要研究方向为第四方物流优化与管理、生产存储及虚拟企业风险管理等.
第四方物流协同路径定制问题研究
崔 妍
1,2a,3
,马 跃
1
,王兴伟
2b
,黄 敏
2a
(1.中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司,沈阳 110004;2.东北大学 a.信息科学与工程学院 流程工业综
合自动化教育部重点实验室;b.软件学院,沈阳 110169;3.沈阳工程学院 信息学院,沈阳 110136)
摘 要:为了解决第三方物流(3PL)供应商面临的高运输成本问题,以第四方物流(4PL)供应商的角度,提出了
多第三方物流供应商协同为客户定制路径的问题。针对该问题在模型求解上要同时考虑路径与
3PL供应商的
特点,设计了基于
K短路的混合粒子群(KPSO)算法。实验分析中,通过 KPSO算法与遗传算法和枚举算法对
不同节点数目以及不同 3PL供应商个数下仿真算例的计算,表明了算法的有效性。最后,通过对 3PL转运成本
的改变,展示了 4PL协同运输的优势。
关键词:协同运输;粒子群算法;第四方物流;K短路算法
中图分类号:F252.5;TP301.6 文献标志码:A 文章编号:10013695(2020)02037048904
doi:10.19734/j.issn.10013695.2018.07.0535
Researchon4PLcollaborativeroutingcustomizationproblem
CuiYan
1,2a,3
,MaYue
1
,WangXingwei
2b
,HuangMin
2a
(1.ShenyangInstituteofComputingTechnologyCo.Ltd.,CAS.,Shenyang110004,China;2.a.KeyLaboratoryofIntegratedAutomation
ofProcessIndustryofMinistryofEducation
,CollegeofInformationScience&Engineering,b.CollegeofSoftware,NortheasternUniversity,
Shenyang110169,China;3.CollegeofInformation,ShenyangInstituteofEngineering,Shenyang110136,China)
Abstract:Inordertosolvethehightransportationcostproblemfacedbythethirdpartylogistics(3PL)suppliers,from the
fourthpartylogistics(4PL)supplier’spointofview,thispaperproposedamulti3PLcollaborativeroutingcustomizationprob
lem.Astheproblemneededtoconsidertherouteandthe3PLsimultaneously
,thispaperdesignedahybridparticleswarmopti
mizationbasedKshortestpathalgorithm (KPSO).Intheexperimentalanalysis,theresultsshowtheeffectivenessoftheK
PSObycomparingwiththeGAandenumerationalgorithmwithdifferentnodes’and3PLsuppliers’number.Finally,through
thechangesofthe3PLsuppliers
’transitcost,itshowstheadvantagesofthe4PLcollaborativetransportation.
Keywords:collaborativetransportation;particleswarmoptimization;fourthpartylogistics;Kshortestpathalgorithm
0 引言
第四方物流协同路径定制问题 (4PLcollaborativerouting
customizationproblem,4PLCRCP)是指单第三方物流(3PL)供应
商很难胜任或者需要付出较高代价才能完成客户交付的运输
工作时,由 4PL供应商利用其拥有的信息资源协同多个 3PL
供应商共同为客户定制运输方案的问题。有关协同物流的研
究,其核心任务是对网络资源进行整体规划、调配获取和集成
优化
[1]
。对于 4PLCRCP,4PL供应商不仅要协同多个物流分
支,还肩负着为物流分支选择 3PL供应商的工作。在之前的
研究中,任意两节点间的
3PL供应商被认为是独立的
[2]
,而实
际运输中很多 3PL业务范围大,只是在个别路段存在劣势。
因此,
4PL应利用其拥有的信息资源为客户选择 3PL供应商,
从而使配送方案更具优势。在 4PLCRCP中,由于协同机制的
加入,使 4PL要顾及各转运节点的具体情况,许多学者对 4PL
问题的求解方法进行了研究
[2~5]
。但是在 4PLCRCP中,问题
除了要在多重图下寻找约束最短路的特征,还要计算转运节点
的转换费用和时间。如果使用简单图求出所有路径,虽然理论
可行,但解空间会非常庞大。
鉴于以上分析,本文基于
4PL协同运输模式建立了同时
考虑 3PL供应商停靠与转换成本的 4PLCRCP数学模型,设计
了基于
K短路算法的混合粒子群算法(KPSO)。首先利用 K
短路算法求解简单图的前 K短路径,然后再利用粒子群算法
选择路径上的供应商,在提高了算法效率的同时增强了算法的
有效性。实验分析中,针对不同节点数目和不同 3PL供应商
数目下的实例计算,以及与遗传算法和枚举算法计算结果的对
比分析,表明了 KPSO算法的有效性;通过对不同转换成本下
的实例计算表明,与客户只使用单一 3PL供应商的运输模式
相比,选择 4PL协同运输模式不仅可以增加任务按时完工的
比率,还能为客户节省一定的费用。
1 问题描述与建模
11 问题描述
假设某 4PL供应商拟承揽一项由供应点 v
1
到目的点 v
n
的运输任务,其中 v
2
~v
n-1
为中转节点。网络由 r个 3PL供应
商组成。
4PL可根据 3PL供应商的运输范围指派任务,每个
第 37卷第 2期
2020年 2月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol37No2
Feb.2020
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