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【运联研究】快递快运公司的核心能力—路由规划

原标题:【运联研究】快递快运公司的核心能力—路由规划

陆运网络错综复杂,如何在这些纵横交错的线路中寻得合理路线,又如何求得时效与成本的平衡点,【运联研究】深入到路由规划中,从基础模型到实际应用,详述物流路由规划原理。

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来源 | 运联研究院(ID:tucmedia)

作者 | 陆思远

编辑 | 小L

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路由规划概述

1.1 路由的必要性

路由规划作为物流企业管理的核心支撑,决定了物流企业的网络组织形式、服务质量和成本结构。受「效益背反」现象影响,成本、时效、服务之间的平衡点需要一个全面、系统的规划对其进行必要的统筹安排,而这种规划即是路由规划。

1.2 路由规划的内涵

路由规划包含了两个方面:路由设计、线路规划。

路由设计就是在既定的运输网络中,寻求一个最优的连接路径,使得出行顺序的组合达到最优,简单的说就是根据线路上货量的变化做路由的调整。合理的运输路由设计,可以使企业在保证服务质量的同时,实现运输过程费用少,中转少,速度快。

线路规划指新线路的开发,对于全网的物流公司来说,由于没有充足的货量支撑,不可能将所有大小枢纽进行连接,从而达到点点直达。对于时效要求较高的地区一般会采用直发线路,时效要求不高的则选择中转运输,而每一条新线路的选择,都是对成本与时效的冲击,如何开线,如何养线都是线路规划的重中之重。

1.3 路由规划的关键因素

对于路由规划来说,货量、时效、运力都是影响其规划的关键因素。货量上,包含了线路货量、主路由货量、产品货量、分拨与分拨之间的货量流等;时效上,指线路上的时间节点,发车时间、到达时间、兑现时间、运行时间、停发时间等;运力上,包含了装载率、发车频率、发车班次等。

其次,路由规划还受许多其他因素影响。这其中包含了不同车型的需求、各车型数量需求、线路成熟度、人力因素、环境因素、突发事件等,这些因素都是需要被综合考量的。这些关键影响因素按照特定的算法模型,输出符合公司运营需求的路由规划结果。

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路由规划的基础模型介绍

路由规划实则是根据各类影响参数按照企业产品及运营的特定要求,通过复杂的算法平衡后输出的结果。尽管各家物流企业会根据自己的需求设计路由算法,但其算法模型都是基于基础的蚁群算法和遗传算法进行的改进优化。

2.1 最短路径模型—蚁群算法

蚁群算法,是基于蚂蚁总能在觅食行进过程中,通过释放信息素(一种生物激素),根据信息素浓度从而找到巢穴与食物之间最短距离这一现象而提出的。

这是一种用来在一定区域内寻找优化路径的算法。

以数字1到10(模拟出发地、收货地)的排列组合为例,仅仅10个数字就能组合出3,628,800个组合的可能性。当数字的数量达到20个的时候,这一组合的数量将会是10个数字的4,704亿倍。因此,随着条件的越多可组合的数量也就越大,若仅仅依靠人脑来测绘这些数据,显然无法完成。

蚁群算法通过不断收集信息,在不重复目的地的情况下,以求得最短路径,提升效率,但不能控制费用在运输路线实际运营中。

蚁群算法模型的实际应用,最为常见的就是人们所熟知的TPS运输系统,这是物流运输中应用最为广泛的系统之一,可充分反映出蚁群算法模型在物流运输过程中的重要作用。

2.2 最优方案模型—遗传算法

遗传算法,是受达尔文的进化论的启发,借鉴生物进化过程而提出的一种启发式搜索算法,利用问题拥有的启发信息来引导搜索,达到减少搜索范围、降低问题复杂度的目的,通常用来生成有用的解决方案来优化问题。

实际操作中,过程如下:

首先,确定实际问题中的参数,如:发车点到各需求点距离、需求点间距离、各需求点的货量、约定到达时间、车辆数量、车辆容量等;进而将各参数进行数字化处理,例如:发车点与各需求点标记为0、1、…、n,各点间距离分别为d1、d2、…、dn等。

其次,随机确定初始组合,如车辆A规定线路0-1-4-5-0,车辆B线路为0-3-6-0等,经过系统测算,比对实际需求,进行初步评价组合。若满足需求,择输出结果;若不满足,则进行编码重组改变路由设计,进行重新评价,直至满足需求最大化,求得最优解决方案。

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路由规划的实际应用

在物流企业实际操作过程中,路由规划可大致分为四大步骤:数据收集—模型运算—结果解读—结合实际,沟通确认。但是不同的物流企业类型,有不同的需求;不同的运输方式,亦有不同的规划标准。以下以快递、零担、城配进行划分,分别分析路由规划实际操作过程。

3.1 快递路由规划

快递企业需要满足的是客户快速递送的需求,所以在整个路由规划过程中最为关键的环节是对时效的控制,必须保证每一条车线时效的合理性和可控性。快递企业路由规划普遍遵循「时效优先,成本兼顾」的原则。

另外,快递主要面对的是C端客户,其订单量通常具有不可预测性,这就要求快递企业能根据实际需求快速调整路由和运力。因此,快递企业通常会推出几种固定的快递产品,如24小时送达、48小时送达、72小时送达等,这样既给客户一定的选择权利,又能够根据产品定位来规划有竞争力的路由,所以快递的路由规划同时也是根据产品定位设立的。

(1)开线准则

常规快递线路一般基于货量需求,同时满足装载率标准。平衡时效与成本的主要因素是枢纽间的运输公里数。在开单条线时,为达到网络连接目的,可不满足装载率标准。在开第二条线路时,货量为主要依据,同时需要满足装载率标准。

战略性线路的设计,主要基于满足客户快速送达的需求,基本可分为多点停靠的要拆分线路,增设车线;对于往返跑的车要调整为对开线路;对跨省长线可以增设车辆,循环跑车,增加班次等等。

(2)路由优化

快递企业以加盟制为主,末端支线运输由各加盟商负责。因而,对于一般快递企业来说,线路优化指的是分拨中心之间的干线优化。在货量密集的地区,基本实行直线运输,保证运输时效,由此提升网络运输实力。

对于需要中转的线路来说,由于快递运输对于时效的要求相对严格,所以在规划时对班车频次及出发时间必须严格控制。

快递干线优化主要考虑各时间段货量、车辆装载率、场站间距离、场站操作时间、最晚发车时间、下游最晚进港时间、下游发车时间等因素,遵循不增加或减少成本情况下,不增加或减少中转次数,行车线路短的原则,经过模型计算,得出包含各枢纽发车时间点、用车需求、中转次数的最优方案,再结合实际可运行情况进行最终线路确定。

(3)双网合并

随着快递、零担企业规模的不断扩大,其业务范围随之扩张,快递和零担开始相互渗透,开始出现快递企业做零担,零担企业做快递的业务情景。加上主营业务产品对重量界限逐渐模糊,不少企业实行快递、零担双网合并。在零担与快递各自装载率不足的情况下,进行双网融合,调整路由,保证运输时效的同时降低空载率,减少车辆使用成本。

例如,顺丰在重货的运作方面,将产品定位、支线短驳、分拨中转、干线运输各阶段进行拆分,分别搭建在原有快递网络的基础上并行运营。干线运输模块,重货干线跟着快递走货,不存在走货路径的差异,只存在装车顺序的区别,都按照隔日件路由走货,这与一般零担货运公司的干线运输方式无异。

3.2 零担路由规划

零担中又分为大票零担与小票零担。大票零担主要以专线为主,其线路为城市间点到点直发,不考虑路由规划问题。小票零担以网络型为主,考虑到集货需求,其网络结构主要又以轴辐式为主,路由规划相对复杂。

由于零担货物体积重量大、非标、易损,且客户群体多为B端客户、价格敏感度高等特点,使其更注重成本,路由规划普遍遵循「成本优先,时效兼顾」的原则。

(1)线路规划

常规路由规划,遵循成本最优原则,以货量(主要包括全国总出发货量目标值、各省区各月份出发货量预测值、省区分拨出发以及到达货量预测值)以及装载率为主要考虑对象,以满足双边车为出发点,进行路由规划,同时尽量减少中转次数。另外在车辆选择上,以大型车为主。

策略性路由规划,以公司未来战略层面为出发点,在对同行与市场有充足研究分析后进行路由规划。在规划时,综合考虑车线对上级场地的分流效果与成本变化;同时通过对支线、干线、管理成本、操作成本等综合分析,保证线路的成本效益。

临时性路由,是根据历史货量季节性变化情况,考虑到特殊时间段,例如展览期间、水果采摘季等,市场会推动企业开发临时线路。

(2)路由优化

根据国外成熟物流企业发展经验来看,将产品类型精确划分、扩大网络覆盖范围、各类产品共用大干线网络、不断提升时效以满足客户需求,是未来物流企业的发展方向。

干线优化主要考虑场地间路由货量、开线标准、场地数据、时效需求等,遵循不增加或减少中转次数、降低绕行系数(路由走货路径公里数之和÷路由直发距离)等原则,经过模型计算,得出包含自有车、外请车需求、中转次数、干线运输成本的最优方案,再结合实际可运行情况进行最终路由落实。

支线优化主要考虑货量与点到点距离、外场成本数据、运输成本数据、车辆数据等,遵循避免绕行、合理规划发车车次、采用合适车型以及降低外请车使用率以降低支线成本的原则,经过模型计算,得出包含转运场位置、走货路由、全网成本的最优方案,再结合实际可运行情况进行最终路由落实。

(3)动态路由

当整体货量没有足够大时,每天变化的货量会导致动态路由的即时调整。同样是从A点到D点,当中转分拨B、C货量都满足最低装载率时,无论是将路由调整为A-B-D还是A-C-D都是满足条件的,更甚至于当A的出发货量足够大时,可实现A到D的直线运输。

但是当分拨A、B的货量都不足以直发时,选择经由中转分拨B的路由,将提升货量,提高装载率,降低车辆成本。

3.3 城配路由规划

末端配送与干线运输在路由规划上最大的差别在于配送的线路比较短,且服务的区域面广,基本为市区或是市区之间。因此城配的线路往往不会局限于一两条交通干线,而是面临多种线路的选择。

(1)城配路由规划的影响因素

按客户性质,可分为To C与To B,其中To C的城配企业的配送方式基本以定人定区间为主,即在一定区域内指定人负责,该区域内的订单配送路线完全由司机自主决定,只要在规定时间内送达即可。

To B的城配企业订单以计划性订单为主,稳定性较强。对于拥有类似大型商超这类客户的城配企业,他们的配送基本直接从仓库到客户场地,以点到点整车运输为主,这一类型城配企业主要考虑的是与客户的交货过程,比如到达时间点、卸货时间、卸货过程等。

对于客户群体是小客户的城配企业,他们的配送除了考虑交货过程,更需要运输顺序、路线等等。

(2)城配管理系统的应用

如今,前端的零售服务网点越来越密集,便利店、超市、餐饮等零售网点在城市增加密度很快,这也让前端的存货能力下降,因此更依赖于仓库的前端补货。这也让城配需求越发旺盛。城市物流配送也随着客户需求的变化,从「少品种、大批量、少批次、长周期」转变成「多品种、小批量、多批次、短周期」。

效率是城配的核心竞争力,而在路线多、体量大的环境下,只有合理的配送路由才能实现总线路短,配送多频次的需求。

由于人工操作、调度车辆以纸质单据和电话操作为主,不仅严重依赖调度人员的个人经验,而且人工计算也难以达到货物与车辆匹配率最高、车辆线路最优。车辆配载、线路规划、车辆管控、员工操作等缺乏统一的标准化操作和管理,因而越来越多的企业开始应用城配管理系统。

在城配管理系统中导各订单的详细信息,例如货物类型、重量与体积、送达位置(经纬度)、预约到达时间、装卸货所需时间等,同时平台中录有企业车辆信息,同步交通路况,让系统自动完成订单与车辆的配载以及每辆车的行线路。

这大幅度减少了车辆空间的浪费,降低了车辆使用成本;同时,实现每辆车规划最短行驶路径与最优卸货顺序,不仅能够减少车辆使用数,并且实现高效配送。在实际应用中可以百世店加的供应链管理系统为代表,运用智能算法规划出配送路线,并能计算出当次配送的成本。

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