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基于自适应遗传算法的物流运输方式选择研究

发布时间:2017-12-25 10:02

  摘要:综合考虑托运人和承运人的利益,分别建立托运人和承运人的费用函数,通过托运人和承运人的博弈分析,减弱二者的利益冲突,考虑到承运人激励行为选择机制,通过量化运输风险、运输时限、运输距离、运输成本、运输距离等影响运输费用的因素,建立广义费用函数模型,转化为一个运输方式选择多目标优化问题,通过自适应遗传算法的设计,对该问题进行优化,最后得到当托运人要求一定时,候选承运人数量增加时,该算法的优越性更明显。


  关键词:博弈广义费用函数多目标优化遗传算法


  1引言


  运输是物流活动中重要的環节,如何选择最优的物流运输方式常常成为决策者面临的难题,因为不同的运输方式有着其各自特点。目前国际物流运输主要采用五种运输方式:航空运输、公路运输、铁路运输、水路运输、管道运输,各有其优缺点。基于此,正确选择物流运输方式,对提高企业运输效率、降低物流成本,提高托运人的满意度都具有积极的意义。


  2基于托运人和承运人运输方式选择的博弈模型


  假设“人是理性的”是博弈论的基本前提,即在进行博弃中策略选择时,每个参与者都以追求自身利益最大化为目标,并且人们的行为也是相互影响的。将“人是理性的”假设进一步扩展,可得出参与博弈的组织同样也是理性的,即也是以追求自身组织的效用最大化为目标。对于运输系统,托运人希望能在效用最大化条件下完成货物运输,不同运输方式承运人也期望获得最大收益。承运人之间为了获得承运权,他们之间也存在合作与竞争,这种竞争与合作活动都是相互进行的。因此,根据博弈论的概念及基本要素分析,我们可以得到货物运输方式选择的整个过程,实际上就是托运人与承运人、承运人之间的博弈过程,符合博弈论研究的基本要求。


  本文的货物运输方式主要涉及铁路运输、公路运输、水路运输及航空这四种运输方式。货物运输方式选择的博弈过程,既是各种不同运输方式承运人在满足各自利益基础上的博弃,同时也是托运人和承运人之间的一个相互博弃过程。托运人与承运人的一主多从博弈关系如下图所示。


  2.1托运人广义费用的目标函数


  在广义费用思想的基础上,选取运输费用、时间成本和风险成本等三个因素,作为影响托运人货物运输方式选择的主要因素,构建的货物运输方式选择广义费用函数模型如下:


  式中:,j—货物从i到j的托运人广义运输费用;—货物以运输方式从到的运输价格;—货物以运输方式k从i到j所需时间;—货物从i到j的运输时间限制;—货物以运输方式k从i到j的运输风险成本;—运输时间限制内货物的时间价值系数;


  ——运输时间限制以外内货物的时间价值系数;——权重系数i=1,2,3。


  2.2承运人目标函数


  作为货物运输的承运人,其目标是能够获得托运人较高的托运费用,并且能够使得货物运输过程的运营成本、超时惩罚成本和风险成本最低,从而使得最终的利润最大化。论文将承运人的总收入(即托运人所支付的货物运输费用)减去运营成本、超时惩罚成本和风险成本之和作物承运人的目标函数。


  式中:—货物从i到j承运人k的运输利润;—燃油和润滑油费用;—正常维修费用;—折旧费用;—管理及人员工资费用;—货物从i到j承运人k所耗时间;—货物从到j的运输时间限制;—货物从i到j承运人k的运辅险成本;—运输时间限制内货物的时间价值系数。


  为承运人目标函数中各影响因素的权重系数,是承运人根据各影响因素的重要程度,而确定的权重大小。承运人目标函数是以利润函数最大化为目标。


  2.3承运人激励行为选择机制分析


  本文所研究的承运人能主动采取的激励行为主要有价格激励行为、时间极力行为和运行安全激励行为3个,价格激励是指承运人对货物的运价给予一定的折扣,从而让托运人更倾向于自己;时间激励是指调整运输速度及运输准时性;安全激励是通过一定的安全措施,以降低运输风险的行为。而承运人选择何种激励行为依据两个方面,一个是托运人的目标,一个是其他承运人所采取的激励行为。


  3托运人运输方式选择的一种自适应遗传算法


  托运人运输方式选择问题属于一类资源组合优化问题,可以采用不同的优化策略进行最优解的搜索[6]..本文提出一种自适应遗传算法来求解托运人运输方式选择优化问题。


  3.1染色体编码


  根据遗传算法,每条染色体可以表示为图1所示的代码串,表示任务选择方案。代码串中的每一位代表一个候选方案的状态,μij=1表示任务yi=的第j个候选方案被选中参与运送,μij=0表示未被选中;Y={yi│∈[1,n]},表示托运人在根据实际情况确定权重后提出的n项要求的集合;M={mii│n≥1}表示可以完成任务yi的候选承运方集合。。这样,货物运送方案选择优化问题就转换成利用遗传算法求解最优解问题,即求解最优染色体编码。


  3.2遗传算子的选择策略


  遗传算法的遗传操作一般包括选择、交叉和变异在一般的遗传算法中,对所有个体的交叉概率PC和变异概率Pm选用某一固定参数,且在遗传过程中保持不变.本文提出一种交叉和变异概率的自适应调整规则,使得每个个体按其适应度大小选择不同的交叉概率PC和变异概率Pm。而且,在遗传过程中根据适应度的变化自动调节这两个控制参数。这样,群体中每个个体对环境的变化就具有自适应调节能力。


  作者:李天龙


   参考文献: 

  [1] 张得志,凌春雨. 多种运输方式的组合优化模型及求解算法[J]. 长沙铁道学院学报,2002,04:71-75. 

  [2] 刘娜翠,邱荣祖,侯秀英. 物流系统中运输方式的选择[J]. 福建农林大学学报(自然科学版),2011,05:546-550. 

  [3] 井祥鹤,魏冬峰,周献中. 运输方式选择多目标优化问题的混合遗传算法[J]. 计算机工程与应用,2008,06:210-212+224. 

学术参考网:http://www.lw881.com/gl/wlgl/222467.html

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