物流作為現(xiàn)代皮革企業(yè)供應(yīng)鏈配送管理中至關(guān)重要的一環(huán)，是提高皮革企業(yè)效益的重要因素，有效的物流管理和配送方式可以極大的提高皮革制品流通效率，進(jìn)而降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，提供及時(shí)的交付和后續(xù)服務(wù)，有效增加皮革企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。為此，本文針對(duì)目前皮革企業(yè)物流配送中存在的問(wèn)題，嘗試運(yùn)用ACO算法對(duì)物流配送路徑進(jìn)行改進(jìn)，使配送過(guò)程實(shí)現(xiàn)提升優(yōu)化。

 

1 現(xiàn)代皮革企業(yè)物流中存在的主要問(wèn)題

1.1 配送方式：供應(yīng)鏈可見(jiàn)性不足

皮革企業(yè)的供應(yīng)鏈通常涉及跨越多個(gè)地區(qū)和參與者，因而皮革制品的市場(chǎng)流通模式主要以“格子鋪”形式為主[1]，在配送方式上相對(duì)混亂、無(wú)序。由于配送過(guò)程中信息的流通和透明度相對(duì)有限，容易導(dǎo)致供應(yīng)鏈可見(jiàn)性不足，企業(yè)內(nèi)部難以對(duì)配送過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤和及時(shí)監(jiān)控物流配送活動(dòng)，長(zhǎng)期以往可能會(huì)影響皮革企業(yè)對(duì)皮革制品庫(kù)存、訂單和交付的把控。

 

1.2 配送路徑：運(yùn)輸和配送復(fù)雜性

目前許多皮革企業(yè)的物流配送部門成立時(shí)間晚，因而對(duì)物流配送的經(jīng)驗(yàn)存在不足，導(dǎo)致在供應(yīng)鏈物流配送路徑的規(guī)劃中可能存在不合理現(xiàn)象，致使皮革制品的運(yùn)輸和配送復(fù)雜性加大，例如運(yùn)輸距離過(guò)長(zhǎng)、運(yùn)輸時(shí)間延長(zhǎng)等現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，無(wú)疑增加了企業(yè)成本和產(chǎn)品交付周期。同時(shí)，不合理的路線規(guī)劃還可能導(dǎo)致物流配送車輛擁堵和其他的風(fēng)險(xiǎn)加劇。

 

1.3 配送效率：失誤和配送延遲長(zhǎng)

皮革企業(yè)物流配送中涉及多個(gè)環(huán)節(jié)和多個(gè)參與者，包括供應(yīng)商、倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)?。一旦信息溝通不暢，如訂單信息不?zhǔn)確、交接信息不清晰等[2]，極易導(dǎo)致配送的延誤和錯(cuò)誤。同時(shí)，由于部分中小型皮革企業(yè)缺乏運(yùn)輸優(yōu)化的工具和技術(shù)，物流配送的時(shí)效性低、配送出錯(cuò)概率大、車載容積利用不合理及配送延遲性問(wèn)題嚴(yán)重，導(dǎo)致物流配送無(wú)法產(chǎn)生最大化效率。

 

2 現(xiàn)代皮革企業(yè)物流配送任務(wù)分析

2.1 現(xiàn)代皮革企業(yè)物流配送任務(wù)特點(diǎn)

針對(duì)目前絕大多數(shù)中小皮革企業(yè)物流配送工作量繁重、效率低等現(xiàn)象，結(jié)合皮革企業(yè)物流配送現(xiàn)狀實(shí)際，筆者將皮革企業(yè)物流配送中的主要任務(wù)特點(diǎn)進(jìn)行梳理，主要表現(xiàn)在以下4點(diǎn)：

 

(1）配送地點(diǎn)相對(duì)較多且復(fù)雜；

 

(2）配送路徑的距離遠(yuǎn)近不同；

 

(3）配送過(guò)程中車輛較多且各車的容積載重基本相同；

 

(4）配送皮革制品的種類較多，且配送過(guò)程中可能存在退換或臨時(shí)加急配送的皮革制品。

 

根據(jù)以上皮革企業(yè)物流配送特點(diǎn)，在物流配送工作完成的前提下，皮革企業(yè)物流優(yōu)化任務(wù)目標(biāo)應(yīng)為配送過(guò)程中實(shí)現(xiàn)最大化效率、配送路徑方案最優(yōu)化和配送中任務(wù)消耗最小為目的。

 

2.2 現(xiàn)代皮革企業(yè)物流配送任務(wù)描述

考慮到皮革企業(yè)物流配送過(guò)程的實(shí)際現(xiàn)狀，其配送過(guò)程主要分為正常配送和加急（退換）配送兩種任務(wù)過(guò)程。正常配送根據(jù)皮革制品供應(yīng)情況進(jìn)行的常規(guī)物流來(lái)正常分配基本任務(wù)；而加急（退換）配送則是在指皮革制品配送任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，客戶需要加急（退換）的臨時(shí)任務(wù)，因而皮革制品物流車輛需要根據(jù)新的配送指令及剩余任務(wù)數(shù)量進(jìn)行從新分配，在此過(guò)程中配送指令的準(zhǔn)確性和引導(dǎo)性將會(huì)實(shí)現(xiàn)皮革制品物流配送的精準(zhǔn)率，進(jìn)而高效完成配送臨時(shí)加急（退換）任務(wù)。

 

在皮革企業(yè)物流任務(wù)配送過(guò)程中，假定車輛集合表示為A={A1,A2，…，Ai,Aj，…，Av}，其中，v表示皮革制品物流配送的車輛總數(shù)；將第Ai個(gè)車輛的物流任務(wù)集合描述為Ai={Ai1,Ai2，…，Aii,Aij，…，Aiv}，該集合可作為皮革制品配送臨時(shí)加急（退換）的動(dòng)態(tài)物流任務(wù)集合，且隨時(shí)接受最新指令的任務(wù)分配。其中，Aij表示第Ai個(gè)車輛第j個(gè)待執(zhí)行的子任務(wù)，n為t時(shí)刻的待執(zhí)行的皮革制品配送任務(wù)數(shù)量綜合。在皮革制品物流配送的任務(wù)劃分中，可將變量組中的子任務(wù)表示為Aij，配送任務(wù)的坐標(biāo)位置分別用xij,yij表示，子任務(wù)中的起始時(shí)間表示為hij；權(quán)重系數(shù)表示為qij；子任務(wù)中的皮革制品的貨物體積表示為rij和總重量表示為zij，則子任務(wù)Aij={xij,yij,hii,qij,rij,zij}。

 

3 基于ACO算法的配送路徑優(yōu)化

3.1 算法介紹

ACO(AntColonyOptimization）算法是一種啟發(fā)式優(yōu)化算法[3]，其靈感來(lái)源于螞蟻尋找食物時(shí)的行為。它模擬了螞蟻在找食物過(guò)程中的信息傳遞和合作行為，用于解決組合優(yōu)化問(wèn)題，特別是旅行商問(wèn)題（TSP）。

 

3.2 算法內(nèi)涵

ACO算法的基本思想內(nèi)涵是通過(guò)模擬螞蟻在搜索空間中的移動(dòng)和信息傳遞，來(lái)尋找最優(yōu)解。螞蟻在搜索過(guò)程中釋放一種稱為外激素量，并通過(guò)感知和更新外激素量來(lái)影響其他螞蟻的行為。ACO算法作為一種分布式計(jì)算算法，螞蟻在搜索過(guò)程中相互獨(dú)立地探索解空間。這使得ACO算法具有較好的并行性，可以利用多個(gè)處理單元或計(jì)算節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行搜索，提高算法的效率和速度。此外，由于外激素量的揮發(fā)和更新機(jī)制，螞蟻能夠快速響應(yīng)環(huán)境的變化，并調(diào)整搜索策略，在實(shí)際應(yīng)用中能夠應(yīng)對(duì)問(wèn)題的變化和不確定性。

 

3.3 優(yōu)化思路

針對(duì)皮革企業(yè)物流配送中路徑規(guī)劃不清晰、臨時(shí)加急（退換）任務(wù)出錯(cuò)率等實(shí)際現(xiàn)狀，提出運(yùn)用ACO算法通過(guò)“外激素量”來(lái)協(xié)調(diào)皮革企業(yè)物流配送中的最優(yōu)解工作路徑。假設(shè)配送皮革制品貨物的物流車輛為每只螞蟻，則螞蟻在覓食范圍的移動(dòng)過(guò)程中會(huì)進(jìn)行信息留存，且產(chǎn)生外激素量最多的概率將決定螞蟻群體的移動(dòng)方向，因而可結(jié)合ACO算法中的“集體尋優(yōu)”分布式計(jì)算來(lái)進(jìn)一步確定物流配送的最優(yōu)化路徑[4]。

 

其最典型的路徑優(yōu)化案例就是上文所提到的旅行商問(wèn)題（TSP），即尋找皮革制品貨物物流配送車輛歷經(jīng)n個(gè)城市的最優(yōu)解路徑。在具體的路徑規(guī)劃中，m只螞蟻在尋找最優(yōu)路徑的過(guò)程里螞蟻k可根據(jù)任務(wù)目標(biāo)路徑中的外激素量量，以及其他類啟發(fā)式因素來(lái)確定在t時(shí)刻狀態(tài)下，可能會(huì)大概率路徑要轉(zhuǎn)移的城市j，將概率公式表述為：

 

 

在式（1）中，λij(t）代表了皮革制品配送任務(wù)中從城市i→j之間在t時(shí)刻下的外激素量，α作為該次配送任務(wù)中的重要程度；ηij(t）則代表了螞蟻在配送任務(wù)中從城市i→j之間在t時(shí)刻下的啟發(fā)式移動(dòng)過(guò)程的外激素量，β作為該次配送任務(wù)中的重要程度；j∈{A-tabuk}，allowedk={1,2，…n}-tabuk，則代表了螞蟻下一步將要選擇配送的任務(wù)城市；tabuk表示目前螞蟻k目前已經(jīng)選擇的城市。將螞蟻移動(dòng)過(guò)程中的初始時(shí)刻設(shè)定為λij(0)=const，則螞蟻移動(dòng)過(guò)程的外激素量可表達(dá)為：

 

 

式（2）中，λij(t+n）可看作t+n時(shí)的螞蟻在城市路徑（i,j）中的移動(dòng)外激素量表達(dá)式，ρ作為外激素量的揮發(fā)系數(shù)，螞蟻在t時(shí)刻移動(dòng)中會(huì)將外激素進(jìn)行揮發(fā)，其系數(shù)的計(jì)算可表示為：

 

式（3）中，Δλij(t）表示為Δ在t時(shí)刻內(nèi)，有m只螞蟻在路徑（i,j）中的外激素增值量，通常揮發(fā)值為0<ρ<1；ρ作為揮發(fā)系數(shù)在外激素量更新過(guò)程中會(huì)起到較大的作用，通常揮發(fā)系數(shù)越大，表示揮發(fā)速度越快，當(dāng)t=0時(shí)，則Δλij(0)=0，其路徑可表示為：

 

在式（4）中，LK可看作第K只螞蟻在本次路徑循環(huán)中所走的路徑總長(zhǎng)度，Q為外激素量強(qiáng)度，則螞蟻從城市轉(zhuǎn)移過(guò)程中的啟發(fā)因子可表示為，其dij中則為路徑（i,j）中的實(shí)際距離。

 

皮革企業(yè)在利用ACO算法優(yōu)化配送路徑的過(guò)程中，物流配送部門需要考慮到以下3點(diǎn)：

 

其一，車輛行駛的距離是否路徑保持最短；

 

其二，無(wú)論是正常配送還是加急（退換）配送兩種不同任務(wù)，都應(yīng)遵循時(shí)間優(yōu)先原則；

 

其三，皮革制品的貨物配送是否合理分配了車輛的貨物容積和體重承載，這將直接關(guān)系到完成任務(wù)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)時(shí)性。

 

綜上式（1）、（2）、（3）、（4）所述，結(jié)合前文皮革企業(yè)物流配送中的兩種任務(wù)過(guò)程，每輛裝載皮革制品的物流配送車輛在選擇任務(wù)i與任務(wù)j的概率則可表示為：

 

 

式（5）中，M1,M2,M3,M4,M5表示權(quán)重系數(shù)，皮革制品的物流配送路徑可依據(jù)配送協(xié)作過(guò)程中的啟發(fā)因素、外激素量值、任務(wù)緊急程度、配送時(shí)間、車輛容積和皮革制品貨物重量在ACO算法的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率中依據(jù)不同的重要程度進(jìn)行任務(wù)路徑確定，即滿足M1,M2,M3,M4,M5均≥0時(shí)，且當(dāng)M1,M2,M3,M4,M5比例為3∶3∶2∶1∶1時(shí)，則皮革制品的配送車輛可通過(guò)pkij(t）來(lái)選擇最優(yōu)化路徑完成配送任務(wù)。

 

4 基于ACO算法的物流優(yōu)化啟示

在使用ACO算法來(lái)優(yōu)化皮革制品貨物的物流配送路徑，現(xiàn)代皮革企業(yè)物流管理部門應(yīng)通過(guò)模擬外激素量的傳遞和感知要素，利用螞蟻在搜索過(guò)程中來(lái)選擇配送的最優(yōu)路徑，從而減少運(yùn)輸成本、縮短交付時(shí)間。ACO算法的優(yōu)勢(shì)在于，可以根據(jù)不同任務(wù)設(shè)置實(shí)時(shí)根據(jù)交通狀況、道路擁堵等信息動(dòng)態(tài)調(diào)整物流配送路徑，以適應(yīng)皮革制品物流配送過(guò)程中的不同情況。

 

同時(shí)，現(xiàn)代皮革企業(yè)物流管理部門通過(guò)引入ACO算法的思想，可進(jìn)一步促進(jìn)供應(yīng)鏈參與者之間的協(xié)作和信息共享，提高供應(yīng)鏈的響應(yīng)速度和靈活性，ACO算法模擬螞蟻在搜索過(guò)程中的信息傳遞和合作行為，有利于供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)和合作，對(duì)于提高物流效率至關(guān)重要[5]。此外，除了上述提到的距離最短、時(shí)間優(yōu)先、車輛容積容載合理分配原則外，最合理最優(yōu)化的物流配送路徑皮革企業(yè)還需要考慮到其他因素，例如配送中的實(shí)際路況、突發(fā)情況和客戶的門店或工廠環(huán)境（樓層高等、是否有電梯等），最終通過(guò)優(yōu)化物流配送路徑和運(yùn)輸方案，皮革企業(yè)可以有效推動(dòng)物流配送的可持續(xù)和經(jīng)濟(jì)效益最大化發(fā)展。

 

5 結(jié)語(yǔ)

ACO算法在現(xiàn)代皮革企業(yè)物流配送中可以進(jìn)一步優(yōu)化配送路徑，幫助承載皮革制品的貨物車輛在配送中降低運(yùn)輸距離和配貨時(shí)間，進(jìn)而有效提升企業(yè)物流配送的效率，提升配送過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，最大程度減少能源消耗和碳排放。在后續(xù)的研究中，皮革企業(yè)可基于ACO算法進(jìn)行物流優(yōu)化策略的進(jìn)一步實(shí)施，通過(guò)使用傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，強(qiáng)化實(shí)時(shí)獲取貨物位置、狀態(tài)和運(yùn)輸條件等信息的準(zhǔn)確性，這將有助于提高皮革制品貨物配送過(guò)程的可視性，減少貨物丟失和損壞的風(fēng)險(xiǎn)。