面向电商企业的干线-支线-末端协同配送问题研究

Based on the actual demand of e-commerce enterprises for cost reduction and efficiency improvement, this project studies the collaborative scheduling problem of multi-level distribution network from the perspective of global optimization. We focus on the three-level network distribution system including trunk distribution, regional distribution and terminal distribution. By analyzing the characteristics of the logistics distribution system, we formulate three problems: the trunk-regional cooperative distribution problem, the regional-terminal cooperative distribution problem, the trunk-regional-terminal cooperative distribution problem. We consider the actual operating characteristics of e-commerce enterprises, such as delivery with/without time windows constraints, split/once delivery, single/multiple depots, and the focusing on cost or time. The inherent relations between each level of the distribution network are explored. Then, the mathematical models are developed, and the corresponding efficient optimization algorithms are proposed according to the characteristic of the problems. Finally, through coordinated optimization of vehicle loading and travel route within the distribution network, high quality and efficiency of logistics service are realized under the constraint of limited resources. The results of this project will not only enrich the literature of collaborative distribution in the field of logistics and supply chain, but also provide decision-making support for the logistics management of e-commerce enterprises in china. At the same time, it has important reference and promotion significance for the logistics distribution of manufacturers and distributors with multi-level network distribution system.

本项目以电商企业的降本增效实际需求为背景，基于搭建的干线-支线-末端三级网络配送体系，从整体优化视角研究多级网络协同配送问题。本研究通过分析物流配送体系的特征，分别探讨干线-支线二级网络协同配送问题、支线-末端二级网络协同配送问题和干线-支线-末端三级网络协同配送问题。基于电商企业实际运营中是否有时间窗约束、是否需求可分批满足、是否多车场、对成本和时效的优化需求紧迫程度，探索各级配送网络之间的内在联系，分别建立数学模型，并将根据问题特性提出可行高效优化算法。最终通过各级配送网络的车辆装载和运输路径的协同优化，在有限资源约束下实现高质高效的物流服务。本项目研究可丰富和发展物流与供应链领域协同配送问题的理论与方法，也可为我国电商企业的物流系统协同管理提供决策支持，同时对具有多级网络配送体系的制造商和经销商开展物流配送业务具有重要借鉴和推广意义。

在日益激烈的竞争环境中，如何实现低成本高质量的物流服务是各家电商面临的挑战。本课题基于电商企业搭建的干线-支线-末端三级网络配送体系，从整体优化视角研究多级物流网络协同配送问题，以实现降本增效。首先，针对复杂度较高且研究相对较少的多商品干线单级物流网络配送问题，分别探讨了单车场单车型单次访问、单车场单车型多次访问、多车场多车型单次访问和多车场多车型多次访问四种场景下的数学规划模型和智能求解算法，进而建立了面向大规模实例的近似最优干线配送方案和面向小规模实例的最优干线配送方案。其次，针对多商品干线-支线二级物流网络协同配送问题，基于需求可分批满足视角，分别研究了硬时间窗约束和软时间窗约束两种场景下的数学规划模型和启发式求解算法，进而建立了面向大规模实例的近似最优干线-支线协同配送方案。再次，针对多商品支线-末端二级物流网络协同配送问题，同样基于需求可分批满足视角，分别研究了硬时间窗约束和软时间窗约束两种场景下的数学规划模型、启发式算法和精确算法，进而建立了面向大规模实例的近似最优支线-末端协同配送方案和面向小规模实例的最优支线-末端协同配送方案。最后，考虑采购补货和仓储环节进行研究拓展，分别对采购-配送联合优化问题和库存-配送联合优化问题进行了探讨，构建了数学优化模型和设计了启发式求解算法，进而建立了相应的近似最优联合调度方案。基于企业运营实例和文献中相关算例验证了所提出的优化模型和优化算法在求解规模、求解质量和求解效率方面具有明显优势。另外，考虑多次访问相对单次访问，可提高决策的灵活性，进而可大大降低物流运营成本。本课题研究成果不仅可为电商企业物流系统协同管理提供科学决策支持，而且可为具有多级配送体系的实体制造商和经销商开展物流相关业务提供借鉴；同时，针对突发事件（如之前全球范围内爆发的COVID-19）应急救援物资(如防护服、药品、口罩等）的运输调度，也具有广泛的应用前景。