基于箱柜二次装载的容器设计与标准化研究

Carton dimension design is an important problem in the field of modern freight transport and logistics. Addressing the design of carton dimensions and promoting the standardization of cartons can effectively improve the efficiency of logistics operations in manufacturers, whole salers, and logistics service providers, reduce the loss and wastage of cartons, enhance the distribution effectiveness in China, and reduce the logistics costs in the society. However, the existing literatures in carton design and standardization mainly concentrate on how to make full use of the space, and have not addressed the joint effects of bin packing and container loading on carton dimension design. This research formulates the optimization of carton dimension design with bin packing and container loading, proposes a new thinking on designing an optimization algorithm, and studies the design strategies and the operational methods with uncertaint freight transport requirements. This research project integrates the carton dimension design with the existing loading studies, specifying a new type of operations research problem. It also extends the single-stage loading problem to a two-stage loading problem. It is neither trival nor straightforward.

货物的装载容器设计是现代货运研究和流通实践的重要议题。研究容器尺寸规格设计、积极推进装载容器标准化进程，能有效改善生产企业、批发零售企业、物流企业的物流运作效率、减少容器损耗与浪费，对提高中国的物流流通效率、降低社会物流成本都具有重要的社会效益和经济效益。然而，现有的容器设计与标准化实践与研究，大多关注如何充分利用容器空间，而忽略了"箱柜二次装载"这一重要的现代物流协作模式对容器设计的影响和作用。本课题将刻画并构建基于箱柜二次装载的容器设计优化模型；基于问题结构特征，提出模型优化求解的新思路与新算法；并研究在不确定货运要求下的容器设计策略与运作优化模式，分析并探讨企业装载容器标准化的管理策略与实施模式。本课题研究将现有的装载研究与容器设计有机整合，刻画了一类新的运筹优化问题；将单阶段的装载问题研究，拓展到双阶段的箱柜二次装载问题研究，具有较大的学术价值。

基于箱柜装载的容器设计及货运规划是现代物流研究的重要议题。如何有效利用容器空间进行拼箱作业，是生产企业、批发零售企业、物流企业的日常重要管理活动，直接影响着企业的物流运作效率、运力耗损和利用效能，对提高中国物流流通效率、降低社会物流成本具有重要的社会效益和经济效益。. 本项目研究在不同运营背景和实践约束下，容器及货运拼箱优化问题。在实践中，不少企业在运力和货盘等主要维度上具有很大的不确定性。课题组基于锦程等货运电子平台的运营背景，研究货运代理如何选择货盘进行竞拍，如何将不确定的货盘竞拍引入货运拼箱优化的问题。课题组还研究了通过货运电子平台，在不同阶段与不同货运代理签署不同运输合同的运力规划问题。此外，课题组还在研究中引入收益管理的分析工具，创造性地将拼箱、货盘竞拍、运力规划进行整合决策研究，提出了一套新的管理策略和实践模式。为推进研究成果的转化，课题组还就如何将研究成果纳入到企业的决策支持系统当中的学术问题进行的研讨。. 就不确定环境下的拼箱优化问题，课题组以综合货运成本最小为优化目标，构建了“两阶段混合整数规划”，该模型考虑各种物流运输拼箱的实践运作约束。课题组设计了一个的两阶段搜索算法，该算法综合了“分枝定界”和“禁忌搜索”的算法特征，在合理的计算时间内，给出了一个具现实意义的解决方案。在此基础上，课题组将一个时点的最优决策延展至一个货运规划时间段进行研究。课题组采用了“综合-分拆”的规划思路，构建了“多阶段随机动态规划”。课题组获得了子问题的最优解析式，并基于各种货运约束设计了相应的搜索算法，该算法的计算效率令人满意。此外，课题组成功采用收益管理的分析工具与框架，将“箱柜拼箱优化”决策与“箱柜运力规划”和“货盘竞拍收益管理”进行整合。就研究成果转化问题，课题组从电子服务设计框架的角度进行提炼，获得一些具广泛参考价值的信息系统研究成果。