物流运输系统规划设计ppt课件.ppt
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1、管管 理理 运运 筹筹 学学1 1、物流系统规划之运输线路选择(1)问题提出 运输问题确定了物资调运的方向、具体实施涉及运输路线选择。 运输路线的确定会直接影响到运输效果的好坏,关系着物资能否及时运到指定地点。 当运输费用是以吨-千米来计算时,运输路线的长短就直接关系着运输费用的多少。因此运输路线的选择也是物资调运规划的一个重要内容。 在物资调运中,把某项物资从各发点调到各收点,调运方案很多,如何找出使用运输力量最小的方案? 管管 理理 运运 筹筹 学学2(2)问题描述 某项物资从m个产地或仓库(统称为发点),调运到n个需要地(称为收点),在指定调运方案时,要先画一个示意的交通图,表明收发点的
2、大致位置、收发量、交通路线长度(不必与实际长度成比例)。 在交通图上,发点用“”表示,并将发货量记在里面,收点用“口表示,并将收货量记在里面。两点间交通线的长度记在交通线旁边。然后作调运物资的流向图。物资调运的方向(流向)用表示,并把按调运方向画在交通线的右边,把调运物资的数量记在的右边,并加上括号,以表示和交通线长度区别,这样就构成下图的物资调运流量图。管管 理理 运运 筹筹 学学3管管 理理 运运 筹筹 学学4 3)相关概念 a) 对流 即同一物资在同一线路上的往返运输,如图1。将某物资l0吨,从A1运到B2,而又有同样的物资10吨,在同一期间从A2运到B1,于是间就出现了对流现象。 管管
3、 理理 运运 筹筹 学学5 图1 出现对流的调运流量图 管管 理理 运运 筹筹 学学6 如果把调运流量图改成如图2所示,即将A1的l0吨运到B1,而将A2的10吨运到B2就消灭了对流,可以节省运输力量21040=800吨千米。 图2 消灭了对流的调运流量图管管 理理 运运 筹筹 学学7 b)迂回 在交通图成圈的时候,由于表示调运方向的箭头,要按调运方向,画在交通线的右边,因此,流向图中,有些流向就在圈外,称为外圈流向。如图3;有些流向就在圈内,称为内圈流向,如图4。 如果流向图中,内圈流向的总长(简称内流长)或外圈流向的总长(简称外流长)超过整个圈长的一半,就称为迂回运输。 管管 理理 运运
4、筹筹 学学8 图3 迂回运输图图4 无迂回运输图管管 理理 运运 筹筹 学学9 如果改成图4,就消灭了迂回,可以节省运输力量(56)-(54)=l0吨千米。管管 理理 运运 筹筹 学学10迂回流向图示例图5 迂回运输 内流长7大于全圈长13的一半,是迂回运输。 管管 理理 运运 筹筹 学学11 调整: 如果调整内圈长(在内圈各流量中减去内圈的最小流量10)。在外圈各流量中增加内圈的最小流量10,同时在没有流量的线段上新添上外圈流量10(即内圈的最小流量),便得出新的流向圈,如图6。 图6 无迂回运输 管管 理理 运运 筹筹 学学12 4)运输线路选择图上作业法 物资调运问题的图上作业法,就是为
5、了消灭运输中对流和迂回,节省运输力量。 一般步骤: 先找出一个没有对流的方案,再检查有没有迂回?如果没有迂回,这方案已是最优方案。如果有迂回,则调整这一方案,直至消灭迂回为止。管管 理理 运运 筹筹 学学13 在物资调运中,运输路线可分为两种情况:一是交通路线不成圈,一是交通路线成圈。下面分别介绍这两种情况物资调运的方法。 a) 交通路线不成圈 例3 物资17万吨,由A1,A2,A3,A4发出,发量分别为5,2,3,7(单位:万吨),运往B1,B2,B3,B4,收量分别为8,1,3,5(单位:万吨),收发量是平衡的,它的交通路线如图7所示,问应如何调运,才使运输吨千米最小。管管 理理 运运 筹
6、筹 学学14图7 交通路线图 管管 理理 运运 筹筹 学学15 解: 作一个没有对流的流向图。作法:由各端点开始,由外向里,逐步进行各收发点之间的收发平衡。 把A1的5万吨给A2,A2成为有发量7万吨的发点。由A3调1万吨给B2,A3剩2万吨,由A4调5万吨给B4,A4剩2万吨。将A2的7万吨全部调给B1,将A3剩余的2万吨,先调1万吨给B1,余下的1万吨调给B1,剩余的2万吨全部调给B3,调运流向图如图8。管管 理理 运运 筹筹 学学16图 8 调运流向图 根据上面流向图的作法,所得的没有对流现象的流向图是惟一的,再根据对流现象是不合理的运输,所以这惟一没有对流的流向图就是惟一的最优方案的流
7、向图。 有时同一流向图,可以编制各种不同的调运方案。例中,B3需要的3万吨,除A4供给的2万吨外,其余1万吨可以由给A3,也可以由给A2,也可以由A2,A3,共同给。这些方案所用的运输力是一样的,调运时可以结合其他条件,选择其中一个。 管管 理理 运运 筹筹 学学17 b)交通路线成圈 例:有某物资7万吨,由发点A1,A2,A3 发出,发量分别为3,3,1(万吨),运往收点B1,B2,B3,B4,收量分别为2,3,1,1(万吨),收发量平衡,交通图如图9所示,问应如何调运,才使吨千米最小。管管 理理 运运 筹筹 学学18图9 交通路线图管管 理理 运运 筹筹 学学19解: 1)作一个没有对流的
8、流向图,用“去线破圈”的方法:去一线破一圈,有几个圈去掉几条线,把有圈的交通图,化为不成圈的交通图。一般是先去掉长度最长的交通线,比如,去掉A1-B4(7千米),破A1-B1-B2-A3-B4圈,再去掉线A3-B3(4千米),破圈B2-A2-B3-A2。这样,原来有圈的交通图,变成了不成圈的交通图如图9所示。 然后先从各个端点开始,在图9上作一个没有对流的流向图。 管管 理理 运运 筹筹 学学20图9 调运流量图破圈管管 理理 运运 筹筹 学学21 2)检查有无迂回。方法是对流向图中的各圈进行检查,看看有无迂回。如果没有迂回,这个初始方案就是最优方案,如果其中某一圈有迂回,这个方案就不是最优方
9、案,需要改进。管管 理理 运运 筹筹 学学22 在图9中,圈A1-B1-B2-A3-B4的总长为23千米,外流长为5+4+3=12千米,大于圈长的一半,因而需要调整。再看圈B2-A2-B3-A3,其总长为13千米,圈中内流长为3千米,外流长为2千米,都小于圈长的一半,因此,此圈不必调整。管管 理理 运运 筹筹 学学23 3)调整 对圈的调整方法是:在外圈的各流量中,减去外圈的最小流量1万吨;然后在内圈的各流量中加上1万吨;另外,再在无流量的线段上,新添上内圈流量1万吨,这样得出新的流量图,如图10所示。管管 理理 运运 筹筹 学学24 图10 调整后的流量图管管 理理 运运 筹筹 学学25 4
10、)分析 新的流量图中,在A1-B1-B2-A3-B4圈内,内流长为:4+7=11千米,外流长为:5千米,都不超过全圈长(23千米)的一半; 在B2-A2-B3-A3圈内,内流长为3千米,外流长为4+2=6千米,也都没有超过全圈长(13千米)的一半,因此,这个流向图没有迂回现象,是本问题的最优调运方案。 5)总运输力为:17+25+14+23+21=29吨千米。管管 理理 运运 筹筹 学学26 物流系统规划之最短路 (1) 最短路线描述 例:某家运输公司签定了一项运输合同,要把A市的一批货物运送到B市。该公司根据这两个城市之间可选择的行车路线的地图,绘制了图11的公路网络。图中,圆圈也称结点,代
11、表起点、目的地和与行车路线相交的其他城市。箭矢或称为分支,代表两个结点之间的公路,每一条公路上都标明运输里程。 管管 理理 运运 筹筹 学学27 图11 公路网络管管 理理 运运 筹筹 学学28 可以看出,从A市出发到达B市,可以有很多条路线可供选择。但是如何选择运输路线,才能使总路程的长度最短呢? 该公司的目的就是要找出从A市到B市的最短路线。 这就是运输规划中的最短路问题。管管 理理 运运 筹筹 学学29 解:最短路线的计算方法为: 1)从终点开始逐步逆向推算,与终点10联接的有两个结点,即9和8,B市先从9开始计算。9到10只有一条路线,因此没有选择的余地,9-10就是最短的路线,它的里
12、程为100,记为(9-10)100。同样8-10也只有一条路线,最短路线为8-10,里程为150,也按相同方式记为(8-10)150。管管 理理 运运 筹筹 学学30 2)再看结点6,与6联接的只有一个结点9,因此最短路线为6-9,6至9的里程为200。而9至终点10的最短里程为100,因此6至终点的最短里程为200+100=300。记入方式同上:(6-9-10)300。 3)再看结点5,与5联接的结点有9、8两个,5至9再至终点的最短里程为400+100=500,5至8再至终点的最短里程为250+155=400。400500,所以5至终点的最短里程为400,记为(5-8-10)400。 结点
13、7至终点的最短里程为125+150=275,记入方式同上:(7-8-10)275。 管管 理理 运运 筹筹 学学31 4)再看结点4,与4联接的结点有5、6、7三个。4至6再到终点的最短里程为200+300=500,4至5再到终点的最短里程为175+400=575,4至7再到终点的最短里程为275+275=550。三个里程中以500为最小,所以结点4至10的最短里程记为(4-6-10)500。 5)用同样的方法,算出结点2到终点的最短里程为600。结点3到终点的最短里程也为600。记入的方式同上:(2-6-9-10)600;(3-5-8-10)600 管管 理理 运运 筹筹 学学32 6)最后
14、看结点1。与结点1联接的路线有3条:1至2再到终点的最短里程100+600=700,路径为1-2-6-9-10;1至4再到终点的最短里程150+500=650,路径为l-4-6-9-10。1至3再到终点的最短里程175+600=775,路径为1-3-5-8-10。 三个里程中以650为最小,这就是从A市到B市的最短里程,而对应的最短路线为1-4-6-9-10。管管 理理 运运 筹筹 学学33 作业:P144,第6题管管 理理 运运 筹筹 学学34物流系统规划之最大流 1、问题提出 当我们要把货物运输到指定的地点时,有时会希望找到一条交通量最大的路线,以使货物能在最短时间内到达。这就要在有一个起
15、点和个终点的网络中,找出在一定时期内,能在起点进入,并通过这个网络,在终点输出的最大流量问题。 管管 理理 运运 筹筹 学学35 2、例题 美国北卡罗来纳州杜哈姆市周围从北到南的交通,平时是利用85号公路通行的。后来,有两个星期因为85号公路要进行路面维修,车辆不能行驶,因而北卡罗来纳州公路委员会的工程技术人员需要查明,穿过杜哈姆市区的几条路线,是不是有把握让每小时6 000辆汽车穿过,这些汽车在正常情况下,是利用85号公路南驶的。 问题:要求出从点到点的公路网络所能通过的最大流量。管管 理理 运运 筹筹 学学36 图12标出了穿过该市从北往南的几条路线。结点旁边的数字指明以每小时千辆汽车为单
16、位的该行车道的流量能力。 如1-2支线(行车道)上的6字表明这条行车道通往结点2的流量能力为每小时6千辆。3-5支线上的5字表示每小时可以有5千辆汽车从3向5开去。管管 理理 运运 筹筹 学学37 图12 交通路线图管管 理理 运运 筹筹 学学38 解: (1)任意选择一条从起点到终点的路线,例如,我们选择路线l-2-5-6。首先找出这条路线上流量能力最小的支线,即5-6支线,其流量能力为2。这就表明,沿1-2-5-6支线南驶的汽车,其每小时的最大流量只能是2干辆,因为5-6支线限制了全线的车流量。管管 理理 运运 筹筹 学学39 (2)其次把这条路线上每条支线的流量能力减去2,差数则表示该支
17、线剩余的流量能力,将其写在原来的流量能力的旁边,并把原来的流量划掉。把减数2写在每条支线的终点,在减数2的右下角注上(1),如2(1),表示第一条路线的流量能力为2千辆。标注方式如图13所示。管管 理理 运运 筹筹 学学40 图13 最大流量计算图管管 理理 运运 筹筹 学学41 (3)另选一条从起点到终点的路线,如1-4-6,以该路线上最小的流量能力3为减数,来减各条支线上的流量能力,其差数、减数的记入方法同上。在差数3的右下角注上(2),表示第二条路线的流量能力为3千辆。管管 理理 运运 筹筹 学学42 (4)再选一条从起点到终点的路线,如1-3-4-6,以该路线上最小的流量能力3为减数来
18、减各条支线上的流量能力,其差数、减数的记入方式同上。但4-6支线的流量能力已经只剩下4,再减去3,差数为1,接续写在4的旁边,表示4-6支线的流量能力只剩余1千辆,同时划掉4,再记入本路线的差数3(3),表示第三条路线的流量能力为3千辆。 管管 理理 运运 筹筹 学学43(5)结论: 已经求得了这个网络的最大流量,即第一条路线上的2千辆,第二条路线上的3千辆,第三条路线上的3千辆,共为8千辆。计算结果表明,穿过杜哈姆市区的几条路线,要让每小时6千辆汽车通过,是绰绰有余的。管管 理理 运运 筹筹 学学44(6)分析: 从起点到终点,已找不到这样一条路线,在这条路线上,所有各条支线的流量能力全为正
19、数。 如1-2-3-5-6路线,其中1-2、2-3、3-5支线,都还有流量能力4千辆、7千辆、5千辆,但5-6支线已经没有剩余的流量能力,因而成为整线路的瓶颈,限制了全线的流量,使这条路线的流量能力等于0。在这个交通网络中,成为瓶颈的还有1-4、3-4支线,要想提高整个网络的流量能力,就必须改进这些薄弱环节的状况。管管 理理 运运 筹筹 学学453、应用范围 最大流量算法,对规划铁路、公路运输以及城市交通流量等很有用处。 管管 理理 运运 筹筹 学学463、运输问题 一般运输问题就是要解决把某种产品从若干个产地调运到若干个销售地,在每个产地的供应量与每个销售量的需求量已知,并知道各个地点之间运
20、输单价的前提下,如何确定一个使得总的运输费用最小的方案问题。 一类特殊的多元线性规划问题 各个地点之间运输单价的影响因素?管管 理理 运运 筹筹 学学4747 引例:引例:某公司从两个产地A1、A2将物品运往三个销地B1、B2、B3,各产地的产量、各销地的销量和各产地运往各销地每d单位物品的运费如下表所示,问:应如何调运可使总运输费用最小?B1B2B3产 量A1646200A2655300销 量150150200管管 理理 运运 筹筹 学学48 看图表可知道: 总产量=销售量 产销平衡问题,把A1,A2的产量全部分配给B1,B2,B3,正好满足这三个销地的需要。管管 理理 运运 筹筹 学学49
21、 解:解: 产销平衡问题: 总产量 = 总销量 设 xij 为从产地Ai运往销地Bj的运输量,得到下列运输量表: B1B2B3产 量A1x11x12x13200A2x21x22x23300销 量150150200管管 理理 运运 筹筹 学学50从表可以写出此数学模型:满足产地产量的约束条件:满足销地销量的约束条件: x11+ x12 + x13 = 200 x21 + x22+ x23 = 300 x11 + x21 = 150 x12 + x22 = 150 x13 + x23 = 200管管 理理 运运 筹筹 学学51使运输费用最小,即:所以此运输问题的线性规划模型如下: Min f =
22、6x11+ 4x12+ 6x13+ 6x21+ 5x22+ 5x23 Min f = 6x11+ 4x12+ 6x13+ 6x21+ 5x22+ 5x23 s.t. x11+ x12 + x13 = 200 x21 + x22+ x23 = 300 x11 + x21 = 150 x12 + x22 = 150 x13 + x23 = 200 xij 0 ( i = 1、2;j = 1、2、3)管管 理理 运运 筹筹 学学52 产销地之间的供需联系的确定是以运输费用最低为前提的,因此,在这种情况下,物资调运问题的数学模型,物资调运规划(又称运输问题可表述为:(1)一般物流调运规划模型)一般物流
23、调运规划模型管管 理理 运运 筹筹 学学53管管 理理 运运 筹筹 学学5454一般运输模型:一般运输模型:产销平衡 A1、 A2、 Am 表示某物资的m个产地; B1、B2、Bn 表示某物质的n个销地;si 表示产地Ai的产量; dj 表示销地Bj 的销量; cij 表示把物资从产地Ai运往销地Bj的单位运价。设 xij 为从产地Ai运往销地Bj的运输量,得到下列一般运输量问题的模型: m n Min f = cij xij i = 1 j = 1 n s.t. xij = si i = 1,2,m j = 1 m xij = dj j = 1,2,n i = 1 xij 0 (i = 1,
24、2,m ; j = 1,2,n) 管管 理理 运运 筹筹 学学55(2)产销平衡运输问题求解 表上作业法:1首先依据问题列出调运物资的供应需求平衡表以及运价表;其次确定一个初始的调运方案(当然不一定是最优方案);2然后根据一个判定法则,判定初始方案是否是最优方案。3当判定初始方案不是最优方案时,再对这个方案进行调整。4每调整一次得到的新的方案,运输费用比前一个方案要少些。管管 理理 运运 筹筹 学学56 实例:某公司下属三个存储某种物资的料库,供应四个工地的需要。三个料库的供应量和四个工地的需求量以及由各料库到各工地调运单位物资的运价(元/吨)由下表给出:管管 理理 运运 筹筹 学学57 工地
25、运价(元/吨)料库B1B2B3B4供应量供应量(t)A1311310700A21928400A374105900需求量(需求量(t)3006005006002000某公司物资供应状况表试求运输费用最少的合理调运方案。管管 理理 运运 筹筹 学学58解: (1)列出调运物资平衡表和运价表 首先列出被调运物资的供需平衡表和运价表,平衡表和运价表是表上作业法的基本资料和运算的依据。表上作业法就是利用运价表在平衡表上进行求解。管管 理理 运运 筹筹 学学59供需平衡表供需平衡表 需供B1B2B3B4供应量供应量(t)A1700A2400A3900需求量(需求量(t) 3006005006002000管
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