6.2.3　物流配送优化方法

1.背景

能源与环境问题已经成为世界各国关注的焦点。物流本身是主要能源消耗的产业之一，也是碳排放大户，因此低碳物流已成为国内外理论研究的新热点。通过对车辆路径进行优化，减少运输过程中的迂回、对流等不合理的运输，能够极大地减少物流过程中的能源消耗和碳排放。

车辆路径优化问题是一类求解较难的组合优化问题。研究的目标主要包括行驶路径最短、运费最小、时间最短、使用的车辆数量最少等。随着能源短缺和环境污染等问题日趋严重，减少碳排放成为研究配送车辆路线优化问题的新视角。

本书从碳排放最小的角度研究车辆路径问题，实现降低车辆配送能耗、减少车辆排放的目的，将物流业可持续发展与节能减排和建设节约型社会的全新理念有效衔接。

2.模型构建

（1）问题描述。

本节研究的碳排放最小的车辆路径优化问题可描述为：一个物流配送中心，有效装载为w的车辆若干辆，负责对n个客户进行配送，客户的需求量为g，求满足二氧化碳排放量最低的车辆行驶路径，并使用最少的车辆。

（2）假设前提。

①只有一个物流配送中心；

②物流配送中心和配个客户的位置已知；

③每个客户的需求量已知；

④车辆在对客户进行配送是不得超过其装载量；

⑤每个客户的需求必须得到满足；

⑥车辆为一种车型，且装载量已知；(https://www.daowen.com)

⑦每个客户只能且必须访问一次；

⑧CO2排放量与车辆的燃油消耗量成正比，车辆燃油消耗量与车辆行驶距离和载货量有关，随着载货量的变化，单位吨位的货物燃油消耗也不同。

以下是参数变量：

m：物流配送中心车辆数量；

n：物流配送中心服务的客户数量；

w：车辆的装载量；

gi：第i个客户的需求量；

dij：从客户i到客户j的配送距离；

tij：车辆由客户i驶向客户j过程中单位千米CO2排放量；

以下是优化模型。

将物流配送中心编号为0，将客户依次编号为i （i=1，2，…，n），则该优化问题的数学模型如下：

在模型中，式（6.8）为目标函数，式（6.9）为车辆载重量约束，式（6.10）限制每个客户只能且必须访问一次，式（6.11）和式（6.12）表示到达和离开每个客户的车辆只有一辆，式（6.13）表示每一辆车都是从物流配送中心出发，最后回到物流配送中心。式（6.14）和（6.15）为整数约束。