葛 麗 王玉靜 張煜梅 張樹強(qiáng)

山東醫(yī)藥技師學(xué)院，山東 泰安 271000

基于Web的藥品物流系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化設(shè)計

葛 麗 王玉靜 張煜梅 張樹強(qiáng)

山東醫(yī)藥技師學(xué)院，山東 泰安 271000

本文通過對車輛路徑問題的研究，按照軟件工程的思想，對藥品物流系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化模塊進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計和功能描述，實現(xiàn)了藥品物流費用的降低，提高了醫(yī)藥企業(yè)的利潤和信息化水平。

調(diào)度優(yōu)化；車輛路徑問題；路徑優(yōu)化

引言

隨著醫(yī)藥企業(yè)競爭的加劇和現(xiàn)代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，物流在醫(yī)藥企業(yè)競爭中發(fā)揮著越來越重要的作用，被廣泛地認(rèn)為是醫(yī)藥企業(yè)除了在降低物資消耗，提高勞動生產(chǎn)率以外的又一個可以增加利潤的方式[1]。藥品物流作為醫(yī)藥企業(yè)第三利潤源的重要組成部分，正在受到日益廣泛的重視，并面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇。但由于我國物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，整體水平有待提高，特別是一些中小醫(yī)藥企業(yè)還停留在人工勞動階段，效率低，由于信息化、智能化水平低造成的利潤流失比較嚴(yán)重[2]。

1 藥品物流系統(tǒng)的總體設(shè)計

本文構(gòu)建了一個基于Web的藥品物流系統(tǒng)，藥品物流系統(tǒng)主要有兩大模塊組成：藥品管理模塊和車輛調(diào)度模塊。藥品管理模塊又分為藥品基本信息模塊和客戶管理模塊。藥品基本信息模塊的主要功能是藥品的基本信息的管理，比如藥品的編碼、規(guī)格、重量和容量等信息管理；客戶管理模塊的主要功能是對客戶名稱、客戶編號、聯(lián)系方式等信息的管理。車輛調(diào)度模塊又分為數(shù)據(jù)錄入模塊、優(yōu)化計算模塊和結(jié)果顯示模塊。錄入模塊包括基本信息錄入模塊和拓?fù)潢P(guān)系錄入模塊；優(yōu)化計算模塊包優(yōu)化車輛、優(yōu)化路徑和優(yōu)化時間等模塊；結(jié)果顯示模塊包括窗體顯示、模擬顯示和制作派車單模塊。系統(tǒng)組成如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)組成圖

2 藥品物流系統(tǒng)車輛調(diào)度優(yōu)化模塊的原理、結(jié)構(gòu)與功能

2.1 調(diào)度優(yōu)化原理

調(diào)度優(yōu)化模塊處理過程如下:首先對實際調(diào)度問題的約束條件和目標(biāo)進(jìn)行抽象，建立問題的數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型處理三方面的優(yōu)化問題，車輛優(yōu)化、時間優(yōu)化和路徑優(yōu)化[3]。進(jìn)行路徑優(yōu)化時，利用算法具有選擇功能，即根據(jù)問題規(guī)模不同，選擇的算法不同，算法機(jī)制中設(shè)定規(guī)模參數(shù)，規(guī)模小于參數(shù)N時，默認(rèn)選擇精確算法；規(guī)模大于N且小于M時、默認(rèn)選用啟發(fā)式算法；規(guī)模大于M時，默認(rèn)選用智能算法。如果對默認(rèn)值不滿意，可以手動方式選擇優(yōu)化算法或者修改系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)重新選擇方案。然后結(jié)合時間限制條件，求解出優(yōu)化路徑，同時也確定了配送車輛數(shù)據(jù)和時間數(shù)據(jù)，把車輛、路徑和時間這三部分?jǐn)?shù)據(jù)帶入多目標(biāo)轉(zhuǎn)化的單目標(biāo)費用函數(shù)，計算出費用。這個方案不能保證最佳，但應(yīng)是一個“可行方案”。如果方案不滿意，則重新選擇算法，直至找到滿意的方案。如果有多個適合求解的算法均制定出“滿意方案”，則從它們中擇優(yōu)輸出。目前對于優(yōu)化路徑算法大致分為三類：精確解法可求得最優(yōu)解，利用動態(tài)規(guī)劃法，分支定界法解決小規(guī)模的問題；傳統(tǒng)的啟發(fā)式算法在求解過程中可減少搜尋的次數(shù)，所以是一種容易且快速求解規(guī)模大約束條件多的NP問題的算法，這里的插入法整合了最鄰近法和節(jié)省法技術(shù)，能夠求解適當(dāng)規(guī)模的問題；智能算法具有自我調(diào)節(jié)功能[4]，適合快速收斂于全局最優(yōu)解的大規(guī)模問題，利用免疫算法來求解特大規(guī)模問題。

2.2 調(diào)度優(yōu)化的結(jié)構(gòu)描述

調(diào)度優(yōu)化模塊由數(shù)據(jù)錄入部分、優(yōu)化計算部分和結(jié)果顯示三個部分構(gòu)成。

數(shù)據(jù)錄入部分：穩(wěn)定的數(shù)據(jù)如道路的拓?fù)潢P(guān)系、車輛屬性、與道路相關(guān)信息和貨物屬性存入到數(shù)據(jù)庫中。還有一些默認(rèn)參數(shù)初始化時設(shè)定完成，如所有需求客戶設(shè)置為問題規(guī)模，以參數(shù)形式參與算法的選擇。經(jīng)常變動的訂單信息存入臨時表，訂單信息是每天都要錄入的，而穩(wěn)定數(shù)據(jù)一次錄入多次使用，以免重復(fù)錄入，提高了效率。

中間的數(shù)據(jù)處理部分：從數(shù)據(jù)錄入模塊錄入變動的數(shù)據(jù)存入臨時表或者設(shè)置為參數(shù)，如約束因素和問題規(guī)模等傳輸?shù)竭x擇方案，以此來選擇出算法，從數(shù)據(jù)錄入模塊輸入的穩(wěn)定數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫，優(yōu)化計算時，取一些相關(guān)的數(shù)據(jù)才能計算出優(yōu)化結(jié)果。

圖2 調(diào)度優(yōu)化結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)顯示部分：通過后臺處理邏輯得到優(yōu)化方案，傳輸?shù)角芭_顯示部分，顯示方式包括窗體報表顯示和電子地圖模擬顯示，把顯示的滿意方案送到派車單模塊，不滿意的部分送到選擇方案模塊。調(diào)度優(yōu)化結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.3 調(diào)度優(yōu)化功能描述

數(shù)據(jù)錄入部分：能夠提供數(shù)據(jù)處理部分優(yōu)化計算時所用到的數(shù)據(jù)。選擇方案時提供需求客戶數(shù)量作為問題規(guī)模，客戶需求的時間窗數(shù)據(jù)作為問題的約束條件；優(yōu)化車輛時提供客戶需求載荷量信息作為滿載問題轉(zhuǎn)化為非滿載問題，非滿載部分設(shè)置為需求量參與路徑優(yōu)化算法；優(yōu)化路徑時提供道路的基本費率和基本費率遞減調(diào)節(jié)系數(shù)計算路卡卡費，提供百公里平均耗油量數(shù)據(jù)和行駛里程計算耗油費用；優(yōu)化時間時提供客戶需求的時間窗數(shù)據(jù)計算懲罰費用。

中間數(shù)據(jù)處理部分：從數(shù)據(jù)錄入模塊中取到客戶的需求量和時間限制作為車輛路徑問題的約束限制，取到的客戶點作為問題的規(guī)模，選擇方案根據(jù)規(guī)模和約束因素選取默認(rèn)的路徑算法，優(yōu)化算法從數(shù)據(jù)庫和輸入的參數(shù)取到相關(guān)的信息，計算出車輛路徑問題的三個優(yōu)化目標(biāo)作為參數(shù)輸入到費用函數(shù)加權(quán)計算最小費用。

數(shù)據(jù)顯示部分：最小費用所對應(yīng)的方案為優(yōu)化的方案，默認(rèn)選擇模擬顯示方式，將優(yōu)化路徑通過每輛車所訪問的客戶點模擬出來，以路網(wǎng)的形式展現(xiàn)給使用者。也可以用手動方式轉(zhuǎn)到窗體報表方式顯示，如果優(yōu)化的結(jié)果不滿意重新選取算法再次計算方案，滿意后制作派車單。

3 結(jié)語

基于Web的藥品物流系統(tǒng)在調(diào)度優(yōu)化的過程中采用了算法選擇功能，同時結(jié)合實際情況對車輛路徑問題進(jìn)行了分析設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)藥品在最短的路徑進(jìn)行流通，有助于以較低的成本提高藥品物流配送的效率，最大程度的提高醫(yī)藥流通企業(yè)的利潤。

[1]張敏,黃中鼎.物流運(yùn)輸管理.經(jīng)濟(jì)管理，2004,7:1-12

[2]西澤修.現(xiàn)代物流業(yè)對于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要作用.大力發(fā)展現(xiàn)代物流業(yè).經(jīng)濟(jì)日報，2009,13(1):1-8

[3]劉云忠,宣慧玉.車輛路徑問題的模型及算法研究綜述.管理工程學(xué)報，2005,1(19):124-125

[4]鄭德玲,梁瑞鑫,付冬梅,李曉剛,方彤.人工免疫系統(tǒng)及人工免疫系統(tǒng)遺傳算法在優(yōu)化中的應(yīng)用[J].北京科技大學(xué)學(xué)報，2003,25(3): 285

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.23.033

泰安市大學(xué)生科技創(chuàng)新行動計劃項目，項目名稱：《藥品物流系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化的設(shè)計》，課題編號：2011D2086

王玉靜（1981-）碩士,山東醫(yī)藥技師學(xué)院講師。