呂永貴，李林珈，劉挺，趙云東，付聰，刀榮貴

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司物流中心，云南 玉溪 653100）

0 引言

近年來隨著卷煙銷量的不斷增加，同時，卷煙銷售品種和異形煙占比不斷提升，對卷煙的裝載和配送提出了更高要求?，F(xiàn)有的卷煙裝載方式主要通過人工進(jìn)行裝車和調(diào)配，存在訂單組拼效率低、裝車方案過度依賴人工經(jīng)驗、碼放方案隨機不穩(wěn)定以及車廂空間利用率不足等問題，由此帶來成本的增加和配送資源的浪費。衡陽市煙草公司物流配送中心的黎利華等在配送工作中發(fā)現(xiàn)，配送車輛出車次數(shù)與異形煙占比關(guān)系密切，通過籠車替代紙箱和周轉(zhuǎn)箱能夠提升配送車輛的裝載率；吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司的崔江波等通過路網(wǎng)配載、訂單池優(yōu)化、最晚配送時間優(yōu)化和最優(yōu)路徑設(shè)計，獲得了合理的配送方案。在成品卷煙的物流配送中，提高車廂的裝載率是降低運輸總成本的一個關(guān)鍵因素，在對訂單和路徑進(jìn)行優(yōu)化處理的基礎(chǔ)上，提供科學(xué)的裝車碼放方案，同時兼顧各承運商之間的均衡問題，具有現(xiàn)實意義。

本文以A公司的技改項目為例，開發(fā)完成一套“多約束條件下多規(guī)格成品卷煙的科學(xué)裝載系統(tǒng)”，通過引入智能算法模型，實現(xiàn)“三多三高一低”的目標(biāo)，即多規(guī)格煙箱、多種類車廂、多到貨時間要求，提供優(yōu)化的科學(xué)裝載方案，提高車輛資源利用率、裝載率和裝卸作業(yè)效率，降低運輸總成本，從而提高煙草企業(yè)的競爭實力。

1 模型設(shè)計

根據(jù)物料信息、承運商信息、車輛信息、商業(yè)信息、倉庫信息和實時庫存信息等，建立多約束條件下多規(guī)格成品卷煙科學(xué)裝載的四個業(yè)務(wù)模型，分別為：訂單組拼模型、裝車碼放模型、路徑規(guī)劃模型和承運均衡模型。

1.1 訂單組拼模型

訂單組拼模型的數(shù)據(jù)源包括承運商的份額和運輸單價、可使用車輛及車輛尺寸、各倉庫庫存、倉庫關(guān)系、合同數(shù)據(jù)、商業(yè)公司關(guān)系等，其中倉庫關(guān)系為是否是關(guān)聯(lián)倉庫，為多點裝貨提供數(shù)據(jù)，商業(yè)公司關(guān)系則表示各商業(yè)公司之間的距離，用來判斷是否滿足順路拼車條件。訂單組拼模型為多約束條件下的運籌優(yōu)化問題，根據(jù)訂單合同數(shù)據(jù)，并考慮各倉庫庫存、倉庫關(guān)系、商業(yè)公司關(guān)系、到貨時間等約束條件和滿足多點裝貨和多點卸貨的需求，實現(xiàn)訂單的合理組拼及車輛與訂單的合理匹配方案。本模型采用運籌優(yōu)化求解器進(jìn)行調(diào)用求解，獲得最優(yōu)的訂單組拼方案。

1.2 裝車碼放模型

裝車碼放模型的設(shè)計，即是將有限個長方體狀物體盡可能多的裝入到一個大長方體中，使得填充率最大。不同品規(guī)的卷煙，其煙箱的規(guī)格尺寸存在差異，同時，采用的運輸車輛的車廂空間也存在差異。根據(jù)A公司成品卷煙常規(guī)運輸車內(nèi)碼放要求，將不同品規(guī)卷煙的煙箱看成不同的空間塊，在車廂空間和裝貨品類與裝貨順序確定的條件下，將車廂空間按照空間塊的方式分解為空間塊集合，裝貨碼放的過程即為將每一種煙箱依次填充到車廂空間集合并創(chuàng)建一個組序列的過程。

裝車碼放模型采用空間重疊檢測、空間分割和空間合并的方法。將待碼放的煙箱和已碼放的煙箱在車廂坐標(biāo)軸上進(jìn)行投影，通過計算投影坐標(biāo)值之間的關(guān)系，判定兩者之間是否存在空間重疊；車廂空間內(nèi)的碼放過程即為用煙箱空間塊去分割車廂空間塊的過程，如果兩者沒有重疊，則車廂空間塊不被分割，如果存在重疊，則按設(shè)定的分割方式對車廂空間進(jìn)行分割；碼放操作會導(dǎo)致車廂空間塊被分割從而產(chǎn)生很多細(xì)碎空間，為提高車廂空間的利用率，將具有重合表面的空間塊進(jìn)行空間合并處理。

1.3 路徑規(guī)劃模型

路徑規(guī)劃包括兩部分的路線設(shè)計，即以裝貨點為集合的裝車路線和以卸貨點為集合的卸車路線。采用改進(jìn)的迪杰斯特拉（Dijkstra）算法，基于貪心算法的策略，每次遍歷到新節(jié)點不斷使用對比、排序方式記錄已走過的路徑，組成路徑排行榜列表并持續(xù)刷新路徑結(jié)果，直到篩選過所有需經(jīng)過的節(jié)點為止，實現(xiàn)單節(jié)點到多節(jié)點的路徑規(guī)劃。根據(jù)商業(yè)公司的訂單合同數(shù)據(jù)，以里程最短為目標(biāo)函數(shù)，規(guī)劃最優(yōu)的多點裝貨和多點卸貨的路徑。

1.4 承運均衡模型

承運均衡模型的數(shù)據(jù)源是周期內(nèi)總發(fā)貨量統(tǒng)計、承運商周期內(nèi)歷史發(fā)貨量統(tǒng)計及承運商運輸單價，將所有的裝載任務(wù)按運輸量平均分配到每個承運商。A公司對全國都有物流配送需求，將全國到貨地分為8個區(qū)域，設(shè)定不同的片區(qū)系數(shù)，同時，根據(jù)裝載量的不同，確定相應(yīng)的運量系數(shù)。這樣，運輸單價可以表示為：

運輸單價（元/箱）=（合同執(zhí)行價（元/t·km）×片區(qū)系數(shù)×貨物重量（t）×里程（km））/貨物箱數(shù)（箱）

承運均衡模型優(yōu)先考慮各承運商運輸數(shù)量的份額比例，同時兼顧運輸單箱價格，即優(yōu)先使用份額較少的承運商，然后再根據(jù)各承運商的運輸單價和訂單合同單價進(jìn)行均衡匹配。與訂單組拼模型類似，采用運籌優(yōu)化求解器確定承運商及對應(yīng)的運輸份額。

2 系統(tǒng)組成

多約束條件下多規(guī)格成品卷煙的科學(xué)裝載系統(tǒng)的功能框架圖包括數(shù)據(jù)建模、裝車配單、數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)管理四個模塊，如圖1所示。

圖1 科學(xué)裝載系統(tǒng)功能框架圖

2.1 數(shù)據(jù)建模

數(shù)據(jù)建模模塊包括物料信息管理、承運商管理、車輛信息管理、商業(yè)信息管理、商業(yè)關(guān)系模型、倉庫信息管理、倉庫關(guān)系模型、實時庫存管理和數(shù)據(jù)字典管理等9個子模塊。

2.2 裝車配單

裝車配單模塊包括訂單信息管理、自動配單管理、車輛行程管理、裝車單管理、裝車作業(yè)序列、堆碼可視化、歷史訂單導(dǎo)入和歷史配單記錄等8個子模塊。

2.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析模塊包括累計里程統(tǒng)計、承運費用統(tǒng)計、車輛使用統(tǒng)計、實時份額統(tǒng)計、裝載率統(tǒng)計、人工派單裝載率和裝載率對比7個子模塊。

2.4 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊包括菜單管理、角色管理、用戶管理和系統(tǒng)字典管理等4個模塊。

3 主要功能

（1）根據(jù)承運商的份額和運輸單價、可使用車輛及車輛尺寸、各倉庫庫存、倉庫關(guān)系模型、合同數(shù)據(jù)、商業(yè)關(guān)系模型等多種約束條件，一鍵式自動配單，生成裝車單，如圖2所示。

圖2 自動配單圖

（2）通過三維動畫展示碼放效果，實現(xiàn)可視化裝載，并可以將訂單中不同品規(guī)卷煙的煙箱碼放效果圖按裝車作業(yè)序列整理并導(dǎo)出，形成具有指導(dǎo)作用的裝車流程圖紙，如圖3、圖4所示。

圖3 可視化裝車三維模擬圖

圖4 煙箱裝車指導(dǎo)圖紙

（3）通過對各承運商的累計里程、承運費用和車型使用等進(jìn)行統(tǒng)計分析，實時更新裝載配單的約束信息，實現(xiàn)對各承運商運輸量的均衡分配；同時，提供自動配單和人工配單的裝載率的歷史數(shù)據(jù)對比，驗證自動配單的可靠性和高效性，如圖5、圖6所示。

圖5 承運商數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計

圖6 裝載率對比

4 結(jié)語

本文主要針對影響成品卷煙運輸總成本的裝載運輸問題進(jìn)行了深入研究，開發(fā)完成了一套多約束條件下多規(guī)格成品卷煙的科學(xué)裝載系統(tǒng)。裝載系統(tǒng)以訂單組拼、裝車碼放、路徑規(guī)劃和承運均衡等4個智能算法模型為基礎(chǔ)，分為數(shù)據(jù)建模、裝車配單、數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)管理等4個模塊，在綜合考慮承運商運輸?shù)臄?shù)量比例份額、運輸單箱價格的前提下，實現(xiàn)一鍵式生成支持多點裝貨和多點卸貨的優(yōu)化裝載方案，并提供具有指導(dǎo)作用的裝車流程。在前期系統(tǒng)試運行中，共完成110次自動配單，平均裝載率為81.65%，而人工裝配單的平均裝載率僅為68.63%，裝載率提高了1.19倍。該系統(tǒng)能夠有效提高配送資源利用率和降低運輸成本，進(jìn)而促進(jìn)成品卷煙物流配送的高質(zhì)量發(fā)展。