题目： 基蚁群算法西安市长安区配送
线路优化研究
院 系： 理工程系
专 业： 物流理
学 号：
姓 名：
指导教师：
2016年12月
摘
着国民生活水断提升物流配送民生活中占例断提升市场济中物流配送仅关系企业服务水综合竞争力国民民生息息相关物流配送程中路径规划优化研究仅够提升企业整体服务水幅度提高企业市场济中综合竞争水够提升企业国家民生建设中优良形象
文首先针物流配送路径优化问题研究背景目意义进行相关阐述纳总结物流配送行业国外研究现状文基蚁群算法西安市长安区配送路线优化问题研究提供背景涵盖然针蚁群算法基概念算法机制原进行研究分析蚁群算法实现流程通相关研究纳蚁群算法物流配送路径优化问题中优缺点次针西安市长安区配送路线现状进行分析纳现阶段西安市长安区配送路线交通状况该区域配送路线存问题通述蚁群算法西安市长安区物流配送路线现状分析续结合蚁群算法优化配送路线途径研究提供理基础问题描述针西安市长安区物流配送路径问题设计基蚁群算法路径规划思路
通文研究工作实现西安市长安区物流配送程中路径优化实现物流配送成降低配送效率提升企业服务水企业受益幅度提高保证企业市场济中综合竞争力国家民生建设中形象
关键词：蚁群算法物流配送路径优化
Abstract
With the continuous improvement of people＇s living standards logistics and distribution in the proportion of people＇s lives rising And in a market economy logistics and distribution is not only related to the level of enterprise service and comprehensive competitiveness but also closely related with the people＇s livelihood The study of path planning optimization in the process of logistics and distribution can not only enhance the overall service level of enterprises and improve the comprehensive competition level of enterprises in the market economy but also enhance the enterprises＇ image in national livelihood construction
In this paper the research background purpose and significance of logistics distribution route optimization are summarized and the domestic and international research status of logistics distribution industry is summarized This paper provides the research of distribution route optimization problem in Chang＇an District of Xi＇an based on ant colony algorithm Then the basic concept of ant colony algorithm and the mechanism of the algorithm are researched and the realization process of ant colony algorithm is analyzed The advantages and disadvantages of ant colony algorithm in the logistics distribution path optimization problem are summarized by the related research Secondly this paper analyzes the current situation of distribution routes in Chang＇an District of Xi＇an and sums up the traffic situation of distribution routes in Chang＇an District of Xi＇an and the problems of distribution routes in this area Through the ant colony algorithm and the analysis of the logistics distribution route in Chang＇an District of Xi＇an this paper provides the theoretical foundation and the problem description for the follow up study of the ant colony algorithm and the optimization of the distribution route Finally the path planning method based on ant colony algorithm is designed to solve the logistics distribution problem in Chang＇an District of Xi＇an
Through this research the route optimization of logistics and distribution in Chang＇an District of Xi＇an is realized the cost of logistics and distribution is reduced and the delivery efficiency is improved which greatly improves the service level of enterprises and the benefit of enterprises and ensures that the enterprises The comprehensive competitiveness in the market economy and the image in the national livelihood construction
Key words Ant Colony Algorithm Logistics Distribution Route Optimization
目 录
1 绪 6
11 研究背景 6
12 研究意义 6
13 研究容 7
14 国外研究现状 7
141 国研究现状 7
142 国外研究现状 8
2 基蚁群算法相关概述 10
21蚁群算法定义 10
22 蚁群算法机制原理 10
23 蚁群算法实现 11
24 蚁群算法优缺点 12
241 蚁群算法优点 12
242 蚁群算法缺点 13
3 目前西安市长安区配送路线现状分析 14
31西安市长安区配送路线交通概述 14
32 西安市长安区目前配送路线存足 14
321食品断链问题严重 14
322食品链物流温控手段差 15
323业员素质高 15
324成问题 15
325理问题 15
326服务问题 16
4 结合蚁群算法优化配送路线途径 17
41 信息素浓度表实现 18
42 集合tabu确定 19
43 车辆序列初始化 20
44 车辆足情况惩罚成 20
45 运力利率 21
5 结展 22
51 结 22
52 展 22
参考文献 23
1 绪
11 研究背景
着国济水断提高国民济迅速提升民生活水幅度提高商品需求提升特商品交易程中商品运输求较提升现物流活动日常生活企业营等程中开始占重位外物流现代化济全球化济发展中重位日益凸显新时代济发展起着重作逐渐发展企业发展竞争重领域特年电子商务快速发展物流产业技术发展提供更发展空间物流生活密切相关谓物流配送指销售供应采购生产等企业方面营活动相互协调相应包装运输存储装卸搬运配送信息传递等商品物流活动综合起种集成化理系统物流配送目采低成客户企业户提供优质服务提高企业整体竞争力济效益针物流成研究成物流领域研究重点相关数统计表明考虑商品环节额外费商品损失国运输存储成概占国国民生产总值20年济运行成快速增加行业性质物流总成行业领域中占例相中成品制造业中物流运输成占例接80原材料生产业中占例相较接60针降低物流总成减少企业运营成提高企业竞争力重手段物流运输程中配送路线物流运输成密切相关针配送路线优化研究具重意义
12 研究意义
着年电子商务快速发展批量物品批量配送快速实时配送方式整物流运营中占例逐渐升高电子商务物流领域带活力生机时物流行业新时期特点例Automatic and InformationalFlexibleNetworkSocialStandardized等特性特公里概念提出该问题已成关系国民民生工程项重活动囿国基国情国民生活情况等物流配送新时代背景出现许避免问题：1）物流配送成相较高较高成企业服务水济效益受严重影响2）物流配送效率相较低较低配送效率导致企业服务质量难满足求3）物流配送路线规划合理合理规划路径仅幅度提升物流配送成效率城市交通带极压力导致民生活出行等负担幅度提升针物流配送路线研究仅关系企业运营成企业服务水市场济中综合竞争力关系民生问题通物流配送路线优化研究实现企业资源合理配置企业服务水综合竞争力幅度提升企业获取化收益国家民生中优良形象
13 研究容
通国外路径优化问题纳总结针西安市长安区路径优化问题进行模型建立根蚁群算法实现思路建立符合西安市长安区路径优化问题求解合适方案通实例验证设计方案效性具体研究容：
1）分析配送路线研究国外现状纳总结现优化方法通已研究基础文研究工作提供思路
2）纳总结蚁群算法相关概述通基蚁群算法研究总结相应算法基础机理实现流程纳总结相应优缺点
3）针西安市长安区配送路线问题进行调研纳长安区交通状况总结现阶段长安区物流配送存问题通该部分研究文方案设计提供相应背景支撑
4）通纳总结西安市长安区配送路线相关现状基蚁群算法相关理基础针长安区配送路径优化问题设计相应蚁群算法具体实现流程进行设计利实例设计优化方案进行验证验证结果表明设计方案效性
14 国外研究现状
141 国研究现状
谓蚁群算法称蚂蚁算法（Ant Colony Optimization ACO）该算法放生算法种搜索优化路径初蚁群算法1992年Marco Dorigo[1]博士文中提出该算法设计灵感源然环境中蚁群外出觅食程中发现食物达食物位置路径选择进行模拟初阶段蚁群算法解决旅行商问题国外研究学者努力研究现已发展成领域应智优化算法例通讯网络中路问题规模集成电路问题图片着色问题等现阶段已应较成熟领域树生成问题旅行商问题批量处理问题车辆路径问题二次分配问题等
中文研究重点物质配送路径优化问题时车辆路径问题种该问题1959年RmserDantzig[2]提出该问题解决定数量物品通定数李量车辆通合适行车路线达物质配送点问题运送程中需考虑客户满意度消耗成路程等问题Fisher[3]1960年车辆路径问题研究工作划分三阶段首先启发式方式该阶段时间1960年1970年阶段然采数学规划进行启发式1970年1980年10年阶段采较新智优化算法1980年阶段中蚁群算法解决该问题较新思路该方法具较强组织性鲁棒性行计算等优点国外学者研究针蚁群算法计算时间长收敛速度慢等缺点进行解决
142 国外研究现状
针路径配送问题蚁群算法研究年国取较优异成果杨[4]2014年发表基蚁群算法快递物流配送路径优化文中针蚁群算法中信息素更新规状态转移概率算法进行设计快递车辆路径优化问题较解算方案设计方案应广西桂林市某快递公司中倪益华李巧玲[5]2015年发表基改进蚁群算法复杂制造系统物流配送路径优化文中针物流网络规划问题进行研究采图理针物流配送问题进行建模时间流量作优化约束条件进行优路径优化求解黄浩[6]2015年发表供应链环境物流配送路径蚁群算法优化文中针产品供应链物质配送问题进行详细研究工作根相关问题建立供应链物流配送路径优化问题数学模型针该优化问题基蚁群算法设计相应优化方案通实例提出算法进行验证
数研究学者研究现阶段针物质配送路径优化问题蚁群算法研究取量研究成果已广泛应领域中特蚁群算法针车辆路径优化问题求解具较优化结果基优势文针西安市长安区物流配送路径优化问题进行深入调查研究设计基蚁群算法优路径选择方案实例验证表明设计优化方案效性
2 基蚁群算法相关概述
章针蚁群算法基概念相关理进行概述首先蚁群算法定义进行阐述研究蚁群算法机制原理实现方法针蚁群算法优缺点进行纳总结通章研究工作续西安市长安区物流配送路径优化问题提供理支撑
21蚁群算法定义
常常针然界中生物进行研究通生物性进行仿生实现问题求解简单例子鸟类飞行行进行研究发明飞机[79]通鱼类水中游研究发明船潜艇等蚁群算法仿生算法种通蚂蚁觅食行研究总结觅食行特征：1）蚂蚁觅食程中周围范围情况进行感知进发现周围否存食物2）蚂蚁觅食程中会释放种带气味化学物质该化学物质会着时间推移挥发里成该化学物质信息素
基蚂蚁觅食程研究发现蚂蚁觅食程中释放信息素仅够身确定食物寻找路径确定信息传递蚂蚁蚂蚁寻找食物时候会着信息素着浓度较高方进行寻找某蚂蚁找食物时会释放信息素样寻找食物路径信息素浓度会变高样会吸引蚂蚁通该路径达该食物处程中蚂蚁会该路径释放信息素该循环作该路径信息素浓度越越高样确定条寻找食物佳路线[1013]
针述蚂蚁觅食程研究蚂蚁觅食进行研究设计具记忆功工蚂蚁算法利该算法针蚂蚁觅食程进行仿生设计出种智算法称蚁群算法
22 蚁群算法机制原理
通蚂蚁觅食行仿生设计蚁群算法早期时该算法旅行商售货问题应较广泛着科学技术水进步蚁群算法智路径规划中开始进行应[14]文针西安市长安区配送路径优化问题采蚁群算法进行研究实际中配送路径优化问题旅行商问题拓展质两问题佳路径选择问题旅行商问题[15]城市中某城市中旅行商该旅行商需城市进行次服务然全部服务完成返回初城市服务程中达城市路线安排旅行商问题中需考虑路径短文物流配送问题中仅需针路径进行考虑需考虑运输载体运输力运输载体运输时间问题果运输载体运输力足满足客户求物品限制时需进行次重复运输针物流配送问题路径优化问题研究旅行商问题更加复杂意义更
解决物流配送中更加复杂化问题[16]物流配送问题中客户求配送服务车辆设置工蚂蚁限运输车辆员限制客户增加导致车辆员负责限制时工蚂蚁需返回出发点进行次配送服务时该算法中该工蚂蚁作够继续客户进行配送服务外辆配送车直服务求完成工蚂蚁完成该次配送务工蚂蚁完成配送务时表明次务循环完成次务循环完成根工蚂蚁配送结果进行信息素分析计算信息素增量次路径信息素浓度信息进行更新样进行循环路径选择[17]实质针物流配送问题研究思路该问题转换旅行商问题进行综合求解程
23 蚁群算法实现
蚁群算法实现流程图21示首先配送中心作起点第蚂蚁开始进行某配送点物质配送达该配送点继续配送点进行服务类推直完成配送务返回配送中心止第二蚂蚁第蚂蚁返回配送中心开始出发采第蚂蚁相配送方式进行服务类推蚂蚁完成配送务针路径进行记录保存更新信息素[18]然蚂蚁根信息素实现第二次路径搜索[19]次更新信息素进行循环直运行次数完成根算法运行结果进行优路径选择[20]算法实现程出根物流配送问题设计蚁群算法实现流程蚂蚁觅食程相
图21 蚁群损法基流程
24 蚁群算法优缺点
241 蚁群算法优点
智算法相蚁群算法具较强搜索力较稳定性蚁群算法优化路径选择问题中应较广泛外遗传算法具优点：
1）算法行
蚁群算法根蚂蚁觅食行进行设计说程中蚂蚁独立体够单独实现路径选择设计蚁群算法散点运行代理系统基特性配送路径优化问题中针配送单位进行单独优化实现终优路径选取保证算法实际操作性性[21]
2）组织性
谓组织性指该系统通外界信息力物质等交换优化限制作实现结构化功化序化转换转变质外参量部结构间持续相互作产生特性运物质配送问题中配送路径实现序变化[22]
3）鲁棒性
蚁群算法实现程中针单蚂蚁体独立搜索力作发挥较明显初始路径求高提高算法鲁棒性[23]
242 蚁群算法缺点
然蚁群算法具述稳定性鲁棒性组织性算法行优点路径优化等问题中应较广泛具忽视缺点
1）收敛速度慢
蚁群算法搜索程中特性出优路径通次循环信息素进行浓度选择进行获取收敛速度需赖次循环导致蚁群算法收敛速度较慢[24]
2）算法运行时间长
然算法够行运算提高蚁群算法计算效率蚁群算法恶毒实现程中需进行次路径选择造成算法运行时间较长智优化算法存严重问题[25]
3）易出现早停滞
蚁群算法搜索体针目标接路径次循环更新更形程中易陷入局部优情况会导致算法容易出现早停滞现象
3 目前西安市长安区配送路线现状分析
章针采蚁群算法进行详细介绍文研究提供理支撑章针现阶段西安市长安区配送路线现状进行分析针西安市长安区配送路线交通状况现阶段西安市长安区配送路线存足进行详细研究纳续配送路径优化算法研究提供相关研究基础
31西安市长安区配送路线交通概述
配送路线优劣关系着物流配送效率直接关系着户服务满意度针配送程中路径优化仅够降低物质配送成直接关系着企业新时期市场济中综合竞争力针配送程中路径规划问题进行研究具十分重意义中车辆路径问题指配送员物质配送中心出发物质配送相应配送点路径集合中避免需配送程中路径交通问题进行考虑
西安市长安区位关中原腹南秦岭属25街道办事处拥清华山五台山阿房宫遗址等旅游景点农业第产业旅游城市市神禾道长安道城南道雁引路等条干道
作拥旅游资源口百万城市西安市长安区班时间段旅游旺季市交通压力较需考虑物质配送程中行驶路线交通信号问题交通制等问题针配送程中交通问题进行考虑配送路线优化问题考虑重点
32 西安市长安区目前配送路线存足
321食品断链问题严重
着电子商务发展现足出户品尝世界范围美食保证美食安全健康常常需特定温度存储方式进行保存食品运输程汇总常常需严格存储方式然现物流运输程中方面存着严重问题例食品冷链物流中常常出现两头冷中间热冷链冷等断链问题发生针该问题进行处理需针物流行业建立明确机制样采保证食品链会出现断链问题
322食品链物流温控手段差
食品存储低温存储需食品运输程中保证相应温度需具较温控手段西安市长安区冷链基础设施建设完善图31出西安市长安区冷链基础设施分布例图外运送途中具冷藏运输车数量足冷藏车制冷效果明显直接导致食品运输安全问题
图31 西安市长安区冷链基础设施分布例图
323业员素质高
现阶段针物流行业相关政策监太健全物流行业恶毒业员素质普遍高外物流行业发展迅速相应基础理研究相成熟然现高校已具物流理等专业实际中服务第线物流配送员没受专业培训员专业技术水普遍高直接导致物流行业员素质参差齐问题直接导致户满意度高等问题
324成问题
年关物流行业数统计信息知物质运输存储等花费成占企业物质生产总成60~80左右根行业占例波动物流成占部分成份额物流配送成问题针物流行业提高利润重方面物流配送程中运输代价占着重部分什需针物质配送路线进行优化原
325理问题
年济快速发展特电子商务发展物流配送行业发展十分迅速直接导致理出现问题明显市场理法规市场竞争机制健全相关产业规划方案产业政策没制定出台物流行业推出进入竞争基规没相关法规法律进行遵循行业正竞争严重
326服务问题
述分析知现阶段物流行业相关监督机构相关法律法规等尚未完善物流行业业员素质普遍高物流配送程中物流线服务存着严重问题外物流链断链相应温控手段足运输程中造成物品受损等问题户配送服务满意度高等问题
4 结合蚁群算法优化配送路线途径
针蚁群算法目前西安市长安区配送路线现状分析明确路径规划问题理基础问题背景实现蚁群算法配送路线完美结合章针基蚁群算法西安市长安区配送路径优化问题进行研究设计相应算法流程
实现路径优化里首先定义蚂蚁数量配送员数量配送点数量配送点间距离表示前时刻处某配送点配送员数量里配送点间连线信息量里算法运行初始时刻路径信息量相配送员物质配送程中根条路径信息量进行路径选择路径选择程中配送员选择某路径概率：
(41)
里配送员时刻允许达城市里避免配送员走城市次进行运算蚂蚁中加入记忆功采针配送员时刻走城市进行记录配送员某城市达城市期度采表示里采某种启发式进行确定配送员运动程中积累信息启发式中选择路径作采进行表述样针信息素着时间逐渐耗散性质进行模拟里采信息耗散程度进行表述配送员完成次循环信息素调整采：
(42)
(43)
中表示配送员配送循环程中路径留信息量采示式子描述：
(44)
里表示配送员该路径运动路径长度定义常数初始条件里常数采次计算进行优组合选择述西安市长安区配送路径优化蚁群算法模型设计图41示算法流程图
图41 基蚁群算法西安市长安区配送路径优化流程图
41 信息素浓度表实现
物流中心车辆蚂蚁具运载力产生述情况意目物质通两种车辆进行运送样配送程中产生干扰解决问题里采种信息素浓度表进行表述针车辆类型设计信息素浓度表样类型车辆物质运送程中产生信息存储应信息浓度表中样够相车辆享份信息浓度表类型车信息浓度表样避免类型间干扰问题
更加明表示信息浓度表实现里采4辆载重3吨1辆载重5吨车辆进行图42示信息浓度分布表述
C3：2T
C2：1T
C1：2T
C0
00
00
08
08
08
3吨车信息素分布
C3：2T
C2：1T
C1：2T
C0
02
02
02
00
02
5吨车信息素分布
图42 信息浓度表示意图
42 集合tabu确定
谓tabu集合指配送员物质配送程中允许选择配送点般说集合指配送员达配送点西安市长安区配送问题中需进行素考虑：
1）达配送点路线距离超该配送员配送范围
2）配送点求物质总量超配送员携带物质总量
3）达配送点路线中配送员交通工具限制
4）配送点物质求配送员完成
文采tabu集合述4点素配送点配送员已达配送点集合
43 车辆序列初始化
西安市长安区物质配送程中配送员相互独立考虑配送员间先问题蚁群算法实现程中需次针配送员路线进行安排样产生先序加车配送员运送物质量配送员路径搜索先会终优化结果产生影响果次采相序导致法搜索全局优路径
章采机序列解决配送员搜索先问题首先蚁群算法实现程中蚂蚁（配送员）进行路径搜素前利机发产生配送员序列然配送员机序列进行路径搜索样避免搜索序列造成终路径优问题
44 车辆足情况惩罚成
实际物流配送程中配送员全部工作法次完成物质配送时需部分配送员进行次配送路线选择然基础优化算法中果次法完成全部配送务会认该配送务法完成实际法相符常解决办法考虑配送员数量直接进行优化路线分配终优化结果需配送员数目现配送员数目时配送员次进行物质配送样会部分货物法第时间进行配送样法完美实现终配送务优
里针配送员足情况引入惩罚成配送员配送时间超物质应达时间时该次配送成加定惩罚成该思路引入仅够结局配送先序问题结局次配送问题
章设计惩罚成算法：
1）定义配送员已配送路径距离
2）计算方便客户期时间转换距离
3）根配送员配送距离客户期时间判定否需加惩罚成定义惩罚成
4）根述判定加惩罚成：
45 运力利率
更加高效利现配送资源里针西安市长安区物质配送路径优化问题中引入运力利率概念蚁群算法中评估函数中加入运力利率里采配送员配送物质总量配送员实际配送量作运力利率进行计算
验证章设计基蚁群算法西安市长安区配送路线优化算法效性里采实例进行验证通西安市长安区某物流配送公式进行假设假设某配送中心3配送员9配送点进行物质配送配送员配送物质位3吨配送范围100千米配送中心配送点坐标配送点物质量表41示
ID
X坐标
Y坐标
需求量
ID
X坐标
Y坐标
需求量
0
284
254
0
5
320
346
08
1
320
202
01
6
212
279
10
2
313
155
04
7
143
186
15
3
460
258
12
8
171
19
06
4
510
387
15
9
197
384
12
采文设计算法配送方案：
三配送员配送距离16197KM配送路线图43示
图43 物资配送路线图
5 结展
51 结
西安市长安区配送路线优化问题典型组合优化问题实现企业综合效益保证企业市场济中综合竞争力针物质配送路径优化研究十分必蚁群算法根蚁群觅食行设计种智优化算法文针西安市长安区配送路径优化问题进行研究采蚁群算法设计基蚁群算法路径优化方案通文研究工作取研究成果：
1）针国外物质配送研究现状进行研究纳总结国外先进路径规划方案文西安市长安区物质配送路线优化问题解决提供思路
2）针蚁群算法进行研究深入分析蚁群算法机制原理蚁群算法实现程纳总结蚁群算法优缺点
3）针目前西安市长安区配送路线问题进行调查研究文设计工作提供基背景支撑
4）针现西安市长安区配送存问题采蚁群算法设计基蚁群算法物质配送路径优化方案进行实例验证设计算法正确性
52 展
蚁群算法种新型智优化算法未具更加广阔研究空间例解决蚁群算法收敛速度慢算法运行时间长易出现早停滞等问题外针西安市长安区配送路径分析够建立更加完善接实际优化模型更加准确高效进行路径优化
参考文献
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题目： 基蚁群算法西安市长安区配送
线路优化研究
院 系： 理工程系
专 业： 物流理
学 号：
姓 名：
指导教师：
2016年12月
摘
着国民生活水断提升物流配送民生活中占例断提升市场济中物流配送仅关系企业服务水综合竞争力国民民生息息相关物流配送程中路径规划优化研究仅够提升企业整体服务水幅度提高企业市场济中综合竞争水够提升企业国家民生建设中优良形象
文首先针物流配送路径优化问题研究背景目意义进行相关阐述纳总结物流配送行业国外研究现状文基蚁群算法西安市长安区配送路线优化问题研究提供背景涵盖然针蚁群算法基概念算法机制原进行研究分析蚁群算法实现流程通相关研究纳蚁群算法物流配送路径优化问题中优缺点次针西安市长安区配送路线现状进行分析纳现阶段西安市长安区配送路线交通状况该区域配送路线存问题通述蚁群算法西安市长安区物流配送路线现状分析续结合蚁群算法优化配送路线途径研究提供理基础问题描述针西安市长安区物流配送路径问题设计基蚁群算法路径规划思路
通文研究工作实现西安市长安区物流配送程中路径优化实现物流配送成降低配送效率提升企业服务水企业受益幅度提高保证企业市场济中综合竞争力国家民生建设中形象
关键词：蚁群算法物流配送路径优化
Abstract
With the continuous improvement of people＇s living standards logistics and distribution in the proportion of people＇s lives rising And in a market economy logistics and distribution is not only related to the level of enterprise service and comprehensive competitiveness but also closely related with the people＇s livelihood The study of path planning optimization in the process of logistics and distribution can not only enhance the overall service level of enterprises and improve the comprehensive competition level of enterprises in the market economy but also enhance the enterprises＇ image in national livelihood construction
In this paper the research background purpose and significance of logistics distribution route optimization are summarized and the domestic and international research status of logistics distribution industry is summarized This paper provides the research of distribution route optimization problem in Chang＇an District of Xi＇an based on ant colony algorithm Then the basic concept of ant colony algorithm and the mechanism of the algorithm are researched and the realization process of ant colony algorithm is analyzed The advantages and disadvantages of ant colony algorithm in the logistics distribution path optimization problem are summarized by the related research Secondly this paper analyzes the current situation of distribution routes in Chang＇an District of Xi＇an and sums up the traffic situation of distribution routes in Chang＇an District of Xi＇an and the problems of distribution routes in this area Through the ant colony algorithm and the analysis of the logistics distribution route in Chang＇an District of Xi＇an this paper provides the theoretical foundation and the problem description for the follow up study of the ant colony algorithm and the optimization of the distribution route Finally the path planning method based on ant colony algorithm is designed to solve the logistics distribution problem in Chang＇an District of Xi＇an
Through this research the route optimization of logistics and distribution in Chang＇an District of Xi＇an is realized the cost of logistics and distribution is reduced and the delivery efficiency is improved which greatly improves the service level of enterprises and the benefit of enterprises and ensures that the enterprises The comprehensive competitiveness in the market economy and the image in the national livelihood construction
Key words Ant Colony Algorithm Logistics Distribution Route Optimization
目 录
1 绪 6
11 研究背景 6
12 研究意义 6
13 研究容 7
14 国外研究现状 7
141 国研究现状 7
142 国外研究现状 8
2 基蚁群算法相关概述 10
21蚁群算法定义 10
22 蚁群算法机制原理 10
23 蚁群算法实现 11
24 蚁群算法优缺点 12
241 蚁群算法优点 12
242 蚁群算法缺点 13
3 目前西安市长安区配送路线现状分析 14
31西安市长安区配送路线交通概述 14
32 西安市长安区目前配送路线存足 14
321食品断链问题严重 14
322食品链物流温控手段差 15
323业员素质高 15
324成问题 15
325理问题 15
326服务问题 16
4 结合蚁群算法优化配送路线途径 17
41 信息素浓度表实现 18
42 集合tabu确定 19
43 车辆序列初始化 20
44 车辆足情况惩罚成 20
45 运力利率 21
5 结展 22
51 结 22
52 展 22
参考文献 23
1 绪
11 研究背景
着国济水断提高国民济迅速提升民生活水幅度提高商品需求提升特商品交易程中商品运输求较提升现物流活动日常生活企业营等程中开始占重位外物流现代化济全球化济发展中重位日益凸显新时代济发展起着重作逐渐发展企业发展竞争重领域特年电子商务快速发展物流产业技术发展提供更发展空间物流生活密切相关谓物流配送指销售供应采购生产等企业方面营活动相互协调相应包装运输存储装卸搬运配送信息传递等商品物流活动综合起种集成化理系统物流配送目采低成客户企业户提供优质服务提高企业整体竞争力济效益针物流成研究成物流领域研究重点相关数统计表明考虑商品环节额外费商品损失国运输存储成概占国国民生产总值20年济运行成快速增加行业性质物流总成行业领域中占例相中成品制造业中物流运输成占例接80原材料生产业中占例相较接60针降低物流总成减少企业运营成提高企业竞争力重手段物流运输程中配送路线物流运输成密切相关针配送路线优化研究具重意义
12 研究意义
着年电子商务快速发展批量物品批量配送快速实时配送方式整物流运营中占例逐渐升高电子商务物流领域带活力生机时物流行业新时期特点例Automatic and InformationalFlexibleNetworkSocialStandardized等特性特公里概念提出该问题已成关系国民民生工程项重活动囿国基国情国民生活情况等物流配送新时代背景出现许避免问题：1）物流配送成相较高较高成企业服务水济效益受严重影响2）物流配送效率相较低较低配送效率导致企业服务质量难满足求3）物流配送路线规划合理合理规划路径仅幅度提升物流配送成效率城市交通带极压力导致民生活出行等负担幅度提升针物流配送路线研究仅关系企业运营成企业服务水市场济中综合竞争力关系民生问题通物流配送路线优化研究实现企业资源合理配置企业服务水综合竞争力幅度提升企业获取化收益国家民生中优良形象
13 研究容
通国外路径优化问题纳总结针西安市长安区路径优化问题进行模型建立根蚁群算法实现思路建立符合西安市长安区路径优化问题求解合适方案通实例验证设计方案效性具体研究容：
1）分析配送路线研究国外现状纳总结现优化方法通已研究基础文研究工作提供思路
2）纳总结蚁群算法相关概述通基蚁群算法研究总结相应算法基础机理实现流程纳总结相应优缺点
3）针西安市长安区配送路线问题进行调研纳长安区交通状况总结现阶段长安区物流配送存问题通该部分研究文方案设计提供相应背景支撑
4）通纳总结西安市长安区配送路线相关现状基蚁群算法相关理基础针长安区配送路径优化问题设计相应蚁群算法具体实现流程进行设计利实例设计优化方案进行验证验证结果表明设计方案效性
14 国外研究现状
141 国研究现状
谓蚁群算法称蚂蚁算法（Ant Colony Optimization ACO）该算法放生算法种搜索优化路径初蚁群算法1992年Marco Dorigo[1]博士文中提出该算法设计灵感源然环境中蚁群外出觅食程中发现食物达食物位置路径选择进行模拟初阶段蚁群算法解决旅行商问题国外研究学者努力研究现已发展成领域应智优化算法例通讯网络中路问题规模集成电路问题图片着色问题等现阶段已应较成熟领域树生成问题旅行商问题批量处理问题车辆路径问题二次分配问题等
中文研究重点物质配送路径优化问题时车辆路径问题种该问题1959年RmserDantzig[2]提出该问题解决定数量物品通定数李量车辆通合适行车路线达物质配送点问题运送程中需考虑客户满意度消耗成路程等问题Fisher[3]1960年车辆路径问题研究工作划分三阶段首先启发式方式该阶段时间1960年1970年阶段然采数学规划进行启发式1970年1980年10年阶段采较新智优化算法1980年阶段中蚁群算法解决该问题较新思路该方法具较强组织性鲁棒性行计算等优点国外学者研究针蚁群算法计算时间长收敛速度慢等缺点进行解决
142 国外研究现状
针路径配送问题蚁群算法研究年国取较优异成果杨[4]2014年发表基蚁群算法快递物流配送路径优化文中针蚁群算法中信息素更新规状态转移概率算法进行设计快递车辆路径优化问题较解算方案设计方案应广西桂林市某快递公司中倪益华李巧玲[5]2015年发表基改进蚁群算法复杂制造系统物流配送路径优化文中针物流网络规划问题进行研究采图理针物流配送问题进行建模时间流量作优化约束条件进行优路径优化求解黄浩[6]2015年发表供应链环境物流配送路径蚁群算法优化文中针产品供应链物质配送问题进行详细研究工作根相关问题建立供应链物流配送路径优化问题数学模型针该优化问题基蚁群算法设计相应优化方案通实例提出算法进行验证
数研究学者研究现阶段针物质配送路径优化问题蚁群算法研究取量研究成果已广泛应领域中特蚁群算法针车辆路径优化问题求解具较优化结果基优势文针西安市长安区物流配送路径优化问题进行深入调查研究设计基蚁群算法优路径选择方案实例验证表明设计优化方案效性
2 基蚁群算法相关概述
章针蚁群算法基概念相关理进行概述首先蚁群算法定义进行阐述研究蚁群算法机制原理实现方法针蚁群算法优缺点进行纳总结通章研究工作续西安市长安区物流配送路径优化问题提供理支撑
21蚁群算法定义
常常针然界中生物进行研究通生物性进行仿生实现问题求解简单例子鸟类飞行行进行研究发明飞机[79]通鱼类水中游研究发明船潜艇等蚁群算法仿生算法种通蚂蚁觅食行研究总结觅食行特征：1）蚂蚁觅食程中周围范围情况进行感知进发现周围否存食物2）蚂蚁觅食程中会释放种带气味化学物质该化学物质会着时间推移挥发里成该化学物质信息素
基蚂蚁觅食程研究发现蚂蚁觅食程中释放信息素仅够身确定食物寻找路径确定信息传递蚂蚁蚂蚁寻找食物时候会着信息素着浓度较高方进行寻找某蚂蚁找食物时会释放信息素样寻找食物路径信息素浓度会变高样会吸引蚂蚁通该路径达该食物处程中蚂蚁会该路径释放信息素该循环作该路径信息素浓度越越高样确定条寻找食物佳路线[1013]
针述蚂蚁觅食程研究蚂蚁觅食进行研究设计具记忆功工蚂蚁算法利该算法针蚂蚁觅食程进行仿生设计出种智算法称蚁群算法
22 蚁群算法机制原理
通蚂蚁觅食行仿生设计蚁群算法早期时该算法旅行商售货问题应较广泛着科学技术水进步蚁群算法智路径规划中开始进行应[14]文针西安市长安区配送路径优化问题采蚁群算法进行研究实际中配送路径优化问题旅行商问题拓展质两问题佳路径选择问题旅行商问题[15]城市中某城市中旅行商该旅行商需城市进行次服务然全部服务完成返回初城市服务程中达城市路线安排旅行商问题中需考虑路径短文物流配送问题中仅需针路径进行考虑需考虑运输载体运输力运输载体运输时间问题果运输载体运输力足满足客户求物品限制时需进行次重复运输针物流配送问题路径优化问题研究旅行商问题更加复杂意义更
解决物流配送中更加复杂化问题[16]物流配送问题中客户求配送服务车辆设置工蚂蚁限运输车辆员限制客户增加导致车辆员负责限制时工蚂蚁需返回出发点进行次配送服务时该算法中该工蚂蚁作够继续客户进行配送服务外辆配送车直服务求完成工蚂蚁完成该次配送务工蚂蚁完成配送务时表明次务循环完成次务循环完成根工蚂蚁配送结果进行信息素分析计算信息素增量次路径信息素浓度信息进行更新样进行循环路径选择[17]实质针物流配送问题研究思路该问题转换旅行商问题进行综合求解程
23 蚁群算法实现
蚁群算法实现流程图21示首先配送中心作起点第蚂蚁开始进行某配送点物质配送达该配送点继续配送点进行服务类推直完成配送务返回配送中心止第二蚂蚁第蚂蚁返回配送中心开始出发采第蚂蚁相配送方式进行服务类推蚂蚁完成配送务针路径进行记录保存更新信息素[18]然蚂蚁根信息素实现第二次路径搜索[19]次更新信息素进行循环直运行次数完成根算法运行结果进行优路径选择[20]算法实现程出根物流配送问题设计蚁群算法实现流程蚂蚁觅食程相
图21 蚁群损法基流程
24 蚁群算法优缺点
241 蚁群算法优点
智算法相蚁群算法具较强搜索力较稳定性蚁群算法优化路径选择问题中应较广泛外遗传算法具优点：
1）算法行
蚁群算法根蚂蚁觅食行进行设计说程中蚂蚁独立体够单独实现路径选择设计蚁群算法散点运行代理系统基特性配送路径优化问题中针配送单位进行单独优化实现终优路径选取保证算法实际操作性性[21]
2）组织性
谓组织性指该系统通外界信息力物质等交换优化限制作实现结构化功化序化转换转变质外参量部结构间持续相互作产生特性运物质配送问题中配送路径实现序变化[22]
3）鲁棒性
蚁群算法实现程中针单蚂蚁体独立搜索力作发挥较明显初始路径求高提高算法鲁棒性[23]
242 蚁群算法缺点
然蚁群算法具述稳定性鲁棒性组织性算法行优点路径优化等问题中应较广泛具忽视缺点
1）收敛速度慢
蚁群算法搜索程中特性出优路径通次循环信息素进行浓度选择进行获取收敛速度需赖次循环导致蚁群算法收敛速度较慢[24]
2）算法运行时间长
然算法够行运算提高蚁群算法计算效率蚁群算法恶毒实现程中需进行次路径选择造成算法运行时间较长智优化算法存严重问题[25]
3）易出现早停滞
蚁群算法搜索体针目标接路径次循环更新更形程中易陷入局部优情况会导致算法容易出现早停滞现象
3 目前西安市长安区配送路线现状分析
章针采蚁群算法进行详细介绍文研究提供理支撑章针现阶段西安市长安区配送路线现状进行分析针西安市长安区配送路线交通状况现阶段西安市长安区配送路线存足进行详细研究纳续配送路径优化算法研究提供相关研究基础
31西安市长安区配送路线交通概述
配送路线优劣关系着物流配送效率直接关系着户服务满意度针配送程中路径优化仅够降低物质配送成直接关系着企业新时期市场济中综合竞争力针配送程中路径规划问题进行研究具十分重意义中车辆路径问题指配送员物质配送中心出发物质配送相应配送点路径集合中避免需配送程中路径交通问题进行考虑
西安市长安区位关中原腹南秦岭属25街道办事处拥清华山五台山阿房宫遗址等旅游景点农业第产业旅游城市市神禾道长安道城南道雁引路等条干道
作拥旅游资源口百万城市西安市长安区班时间段旅游旺季市交通压力较需考虑物质配送程中行驶路线交通信号问题交通制等问题针配送程中交通问题进行考虑配送路线优化问题考虑重点
32 西安市长安区目前配送路线存足
321食品断链问题严重
着电子商务发展现足出户品尝世界范围美食保证美食安全健康常常需特定温度存储方式进行保存食品运输程汇总常常需严格存储方式然现物流运输程中方面存着严重问题例食品冷链物流中常常出现两头冷中间热冷链冷等断链问题发生针该问题进行处理需针物流行业建立明确机制样采保证食品链会出现断链问题
322食品链物流温控手段差
食品存储低温存储需食品运输程中保证相应温度需具较温控手段西安市长安区冷链基础设施建设完善图31出西安市长安区冷链基础设施分布例图外运送途中具冷藏运输车数量足冷藏车制冷效果明显直接导致食品运输安全问题
图31 西安市长安区冷链基础设施分布例图
323业员素质高
现阶段针物流行业相关政策监太健全物流行业恶毒业员素质普遍高外物流行业发展迅速相应基础理研究相成熟然现高校已具物流理等专业实际中服务第线物流配送员没受专业培训员专业技术水普遍高直接导致物流行业员素质参差齐问题直接导致户满意度高等问题
324成问题
年关物流行业数统计信息知物质运输存储等花费成占企业物质生产总成60~80左右根行业占例波动物流成占部分成份额物流配送成问题针物流行业提高利润重方面物流配送程中运输代价占着重部分什需针物质配送路线进行优化原
325理问题
年济快速发展特电子商务发展物流配送行业发展十分迅速直接导致理出现问题明显市场理法规市场竞争机制健全相关产业规划方案产业政策没制定出台物流行业推出进入竞争基规没相关法规法律进行遵循行业正竞争严重
326服务问题
述分析知现阶段物流行业相关监督机构相关法律法规等尚未完善物流行业业员素质普遍高物流配送程中物流线服务存着严重问题外物流链断链相应温控手段足运输程中造成物品受损等问题户配送服务满意度高等问题
4 结合蚁群算法优化配送路线途径
针蚁群算法目前西安市长安区配送路线现状分析明确路径规划问题理基础问题背景实现蚁群算法配送路线完美结合章针基蚁群算法西安市长安区配送路径优化问题进行研究设计相应算法流程
实现路径优化里首先定义蚂蚁数量配送员数量配送点数量配送点间距离表示前时刻处某配送点配送员数量里配送点间连线信息量里算法运行初始时刻路径信息量相配送员物质配送程中根条路径信息量进行路径选择路径选择程中配送员选择某路径概率：
(41)
里配送员时刻允许达城市里避免配送员走城市次进行运算蚂蚁中加入记忆功采针配送员时刻走城市进行记录配送员某城市达城市期度采表示里采某种启发式进行确定配送员运动程中积累信息启发式中选择路径作采进行表述样针信息素着时间逐渐耗散性质进行模拟里采信息耗散程度进行表述配送员完成次循环信息素调整采：
(42)
(43)
中表示配送员配送循环程中路径留信息量采示式子描述：
(44)
里表示配送员该路径运动路径长度定义常数初始条件里常数采次计算进行优组合选择述西安市长安区配送路径优化蚁群算法模型设计图41示算法流程图
图41 基蚁群算法西安市长安区配送路径优化流程图
41 信息素浓度表实现
物流中心车辆蚂蚁具运载力产生述情况意目物质通两种车辆进行运送样配送程中产生干扰解决问题里采种信息素浓度表进行表述针车辆类型设计信息素浓度表样类型车辆物质运送程中产生信息存储应信息浓度表中样够相车辆享份信息浓度表类型车信息浓度表样避免类型间干扰问题
更加明表示信息浓度表实现里采4辆载重3吨1辆载重5吨车辆进行图42示信息浓度分布表述
C3：2T
C2：1T
C1：2T
C0
00
00
08
08
08
3吨车信息素分布
C3：2T
C2：1T
C1：2T
C0
02
02
02
00
02
5吨车信息素分布
图42 信息浓度表示意图
42 集合tabu确定
谓tabu集合指配送员物质配送程中允许选择配送点般说集合指配送员达配送点西安市长安区配送问题中需进行素考虑：
1）达配送点路线距离超该配送员配送范围
2）配送点求物质总量超配送员携带物质总量
3）达配送点路线中配送员交通工具限制
4）配送点物质求配送员完成
文采tabu集合述4点素配送点配送员已达配送点集合
43 车辆序列初始化
西安市长安区物质配送程中配送员相互独立考虑配送员间先问题蚁群算法实现程中需次针配送员路线进行安排样产生先序加车配送员运送物质量配送员路径搜索先会终优化结果产生影响果次采相序导致法搜索全局优路径
章采机序列解决配送员搜索先问题首先蚁群算法实现程中蚂蚁（配送员）进行路径搜素前利机发产生配送员序列然配送员机序列进行路径搜索样避免搜索序列造成终路径优问题
44 车辆足情况惩罚成
实际物流配送程中配送员全部工作法次完成物质配送时需部分配送员进行次配送路线选择然基础优化算法中果次法完成全部配送务会认该配送务法完成实际法相符常解决办法考虑配送员数量直接进行优化路线分配终优化结果需配送员数目现配送员数目时配送员次进行物质配送样会部分货物法第时间进行配送样法完美实现终配送务优
里针配送员足情况引入惩罚成配送员配送时间超物质应达时间时该次配送成加定惩罚成该思路引入仅够结局配送先序问题结局次配送问题
章设计惩罚成算法：
1）定义配送员已配送路径距离
2）计算方便客户期时间转换距离
3）根配送员配送距离客户期时间判定否需加惩罚成定义惩罚成
4）根述判定加惩罚成：
45 运力利率
更加高效利现配送资源里针西安市长安区物质配送路径优化问题中引入运力利率概念蚁群算法中评估函数中加入运力利率里采配送员配送物质总量配送员实际配送量作运力利率进行计算
验证章设计基蚁群算法西安市长安区配送路线优化算法效性里采实例进行验证通西安市长安区某物流配送公式进行假设假设某配送中心3配送员9配送点进行物质配送配送员配送物质位3吨配送范围100千米配送中心配送点坐标配送点物质量表41示
ID
X坐标
Y坐标
需求量
ID
X坐标
Y坐标
需求量
0
284
254
0
5
320
346
08
1
320
202
01
6
212
279
10
2
313
155
04
7
143
186
15
3
460
258
12
8
171
19
06
4
510
387
15
9
197
384
12
采文设计算法配送方案：
三配送员配送距离16197KM配送路线图43示
图43 物资配送路线图
5 结展
51 结
西安市长安区配送路线优化问题典型组合优化问题实现企业综合效益保证企业市场济中综合竞争力针物质配送路径优化研究十分必蚁群算法根蚁群觅食行设计种智优化算法文针西安市长安区配送路径优化问题进行研究采蚁群算法设计基蚁群算法路径优化方案通文研究工作取研究成果：
1）针国外物质配送研究现状进行研究纳总结国外先进路径规划方案文西安市长安区物质配送路线优化问题解决提供思路
2）针蚁群算法进行研究深入分析蚁群算法机制原理蚁群算法实现程纳总结蚁群算法优缺点
3）针目前西安市长安区配送路线问题进行调查研究文设计工作提供基背景支撑
4）针现西安市长安区配送存问题采蚁群算法设计基蚁群算法物质配送路径优化方案进行实例验证设计算法正确性
52 展
蚁群算法种新型智优化算法未具更加广阔研究空间例解决蚁群算法收敛速度慢算法运行时间长易出现早停滞等问题外针西安市长安区配送路径分析够建立更加完善接实际优化模型更加准确高效进行路径优化
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