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1、(10)申请公布号 CN 103870889 A (43)申请公布日 2014.06.18 CN 103870889 A (21)申请号 201410092023.X (22)申请日 2014.03.13 G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/08(2012.01) (71)申请人 西安工业大学 地址 710000 陕西省西安市碑林区金花北路 4 号 (72)发明人 曹岩 姚慧 方舟 (54) 发明名称 一种物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿真方法 (57) 摘要 本发明公开了一种物流中心送货路径规划问 题 eM-Plant 仿真方法， 具体内容包括 ： 对于物流。
2、 中心运营模式先进行一定的了解， 具体以某物流 公司为对象， 把向方圆 1 万平方公里范围内送货 物等为研究对象进行分析 ； 有时间窗的车辆路径 问题的界定与分析， 主要研究单一配送中心， 多个 客户、 不同需求时间地点、 不同货物数量以及不同 车型的研究 ； 有时间窗车辆路径问题的建模， 运 用运筹学等进行建模和约束条件的分类与分析 ； 面对具体对象的仿真建模分析， 考虑到对象的货 物要求配送地点时间还有交通状况、 天气等各种 因素进行建模分析 ； 运用 eM-Plant 进行建模。该 仿真模型分为四部分， 包括用户界面， 信息流层， 可视化物流层， 仿真数据分析层。 (51)Int.Cl.。
3、 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103870889 A CN 103870889 A 1/1 页 2 1. 一种物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿真方法， 其特征在于， 该方法包括 ： 对于物流中心运营模式先进行一定的了解， 具体以某物流公司为对象， 把向方圆 1 万 平方公里范围内送货物为研究对象进行分析 ； 有时间窗的车辆路径问题的界定与分析， 研究单一配送中心， 多个客户、 不同需求时间 地点、 不同货物数量以及不同车型的研究 ； 有。
4、时间窗车辆路径问题的建模， 运用运筹学进行建模和约束条件的分类与分析 ； 面对具体对象的仿真建模分析， 考虑到对象的货物要求配送地点时间还有交通状况、 天气各种因素进行建模分析。 2. 根据权利要求 1 所述的物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿真方法， 其特征在 于， 该方法运用 eM-Plant 进行建模， 该仿真模型分为四部分， 包括用户界面， 信息流层， 可 视化物流层， 仿真数据分析层 ； 用户界面提供专门用于各种专业过程如生产、 装配、 仓储、 车辆路径的应用目标库组 件， 可以选择从定义好的资源、 订单目录、 操作计划、 控制规则等， 也可以自己扩展系统库， 并提供了丰。
5、富的仿真控制策略 ； 信息流层采用面向对象的方法， 具备面向对象方法的全部特征， 建模的基本单元是对 象， 封装了和该对象有关的全部属性和方法， 成为一个独立的实体， 对外屏蔽内部的细节， 其他对象通过该对象提供的访问接口实现和该对象的相互作用 ； 可视化物流层采用的进程交互法进行仿真， 仿真时钟推进时， 将满足时间条件的所有 事件从 FEL 移到 CEL， 然后按活动扫描法对 CEL 中的每个记录进行扫描， 当条件为真时， 执 行成分的活动， 修改系统的状态并确定该成分的下一事件， 当 CEL 中所有记录处理完成后， 结束对 CEL 的扫描， 推进仿真钟， 再将 FEL 中的最早发生事件移到。
6、 CEL 中， 直至仿真结 束。 3. 仿真数据分析层用来优化产量、 解决瓶颈问题和最大程度地减少在制品， 可分析和 优化生产系统的各项性能指标， 如生产率、 在制品水平、 设备利用率、 工人负荷情况、 物流顺 畅程度。 4. 根据权利要求 1 所述的物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿真方法， 其特征在 于， 所述信息流层包括时间窗信息、 位置信息、 需求信息、 派车法则。 5. 根据权利要求 1 所述的物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿真方法， 其特征在 于， 所述可视化物流层包括显示配送中心、 显示车辆行驶、 显示需求点、 显示运输线路、 显示 车辆运行、 显示货物。
7、装卸。 6. 根据权利要求 1 所述的物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿真方法， 其特征在 于， 所述仿真数据分析层包括路径技术、 车辆技术、 时间成本、 瓶颈。 权 利 要 求 书 CN 103870889 A 2 1/4 页 3 一种物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿真方法 技术领域 0001 本发明涉及物理仿真领域， 特别是一种物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿 真方法。 背景技术 0002 物流中心配送系统是一个复杂的离散事件系统， 物流配送系统的车辆路径的问题 是物流配送的关键问题 （简称VRP） 。 由于VRP涉及的问题和约束条件很多， 受车辆路。
8、径顾客 等随机因素影响比较大用解析方法难以求得准确的解， 出考虑成本因素外， 还要考虑配送 时间环境等方面的因素， 属于带有时间窗的车辆路径问题 （简称VRPTW） 。 在实际配送过程中 既要按客户的要求按时的送货一提高客户满意度又要降低物流公司的送货成本对这类动 态多目标规划问题现有方法未能有效解决， 所以启发式算法成为研究 VRP 的最有效的异种 途径。 EM-plant是用C+实现的关于生产、 物流、 工程的仿真软件， 它是面向对象的、 图形化 的、 集成的建模仿真工具。系统结构和实施都满足面向对象的要求。 0003 国内研究现状 ： 动态车辆路径问题是 VRP 研究领域的一个新发展， 。
9、他比传统的确 定性路径分析更符合实际， 更有理论和应用价值。我国在这个领域研究比较有代表性的成 果是出自于西南交通大学郭耀煌教授带领下的团队张辉等将遗传算法和禁忌搜索法的结 合混合算法引入到求借 VRP 中实现了不确定车辆数的车辆路径问题的求解。这些箅法在 VRP 的求解结果方面有了一定的改进。唐孝飞教授提出面向对象的第三方物流配送模型 02LDSM， 通过描述配送系统各组成对象之间的关系， 研究仿真中各种配送控制功能， 从而获 得配送系统平稳运行的有效参数。余峰等以 HLA 为计算机仿真标准， 对物流车辆路径进行 了仿真建模。 0004 国外研究现状 ： 在此领域国外的研究中， Clark 。
10、和 W.right 在 1964 年提出了构造 算法， Gillett Renaud 等又提出了两阶段算法。此后， 高级启发式算法、 模拟退货、 禁忌搜 索在求解VRP中得到了广泛应用， 取得良好的效果 Pegden等认为， 仿真是决策者用于复杂 系统设计和操作的最有利工具之一。目前， 仿真已经成为管理科学与运筹学领域应用最广 泛的技术之一。Harpel 等统计得出仿真在八类建模方法中排在第二位。Taniguchi 等提出 了一个有时间窗的车辆路径问题和动态交通仿真的集成模型。 发明内容 0005 本发明目的是为了解决上述问题而提出的一种物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿真方法。 。
11、0006 本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的， 一种物流中心送货路径 规划问题 eM-Plant 仿真方法， 具体内容包括 ： 对于物流中心运营模式先进行一定的了解， 具体以某物流公司为对象， 把向方圆 1 万平方公里范围内送货物等为研究对象进行分析 ； 有时间窗的车辆路径问题的界定与分析， 主要研究单一配送中心， 多个客户、 不同需求时间 地点、 不同货物数量以及不同车型的研究 ； 有时间窗车辆路径问题的建模， 运用运筹学等进 说 明 书 CN 103870889 A 3 2/4 页 4 行建模和约束条件的分类与分析 ； 面对具体对象的仿真建模分析， 考虑到对象的货物要求 配送。
12、地点时间还有交通状况、 天气等各种因素进行建模分析 ； 运用 eM-Plant 进行建模。该 仿真模型分为四部分， 包括用户界面， 信息流层， 可视化物流层， 仿真数据分析层。 0007 用户界面提供专门用于各种专业过程如生产、 装配、 仓储、 车辆路径的应用目标库 组件， 可以选择从定义好的资源、 订单目录、 操作计划、 控制规则等， 也可以自己扩展系统 库， 并提供了丰富的仿真控制策略 ； 信息流层采用面向对象的方法， 具备面向对象方法的全部特征， 建模的基本单元是对 象， 封装了和该对象有关的全部属性和方法， 成为一个独立的实体， 对外屏蔽内部的细节， 其他对象通过该对象提供的访问接口实。
13、现和该对象的相互作用 ； 可视化物流层采用的进程交互法进行仿真， 仿真时钟推进时， 将满足时间条件的所有 事件从 FEL 移到 CEL， 然后按活动扫描法对 CEL 中的每个记录进行扫描， 当条件为真时， 执 行成分的活动， 修改系统的状态并确定该成分的下一事件， 当 CEL 中所有记录处理完成后， 结束对 CEL 的扫描， 推进仿真钟， 再将 FEL 中的最早发生事件移到 CEL 中， 直至仿真结 束。 0008 仿真数据分析层用来优化产量、 解决瓶颈问题和最大程度地减少在制品， 可分析 和优化生产系统的各项性能指标， 如生产率、 在制品水平、 设备利用率、 工人负荷情况、 物流 顺畅程度。。
14、 0009 所述信息流层包括时间窗信息、 位置信息、 需求信息、 派车法则。 0010 所述可视化物流层包括显示配送中心、 显示车辆行驶、 显示需求点、 显示运输线 路、 显示车辆运行、 显示货物装卸。 0011 所述仿真数据分析层包括路径技术、 车辆技术、 时间成本、 瓶颈。EM-plant 是用 C+ 实现的关于生产、 物流、 工程的仿真软件， 它是面向对象的、 图形化的、 集成的建模仿真 工具。系统结构和实施都满足面向对象的要求。由于采取上述方案， 模拟解决了在实际配 送过程中既要按客户的要求按时的送货不仅要提高客户满意度又要降低物流公司的 送货成本这类动态多目标规划问题。 附图说明 0。
15、012 下面结合附图对本发明进一步说明。 00013附图1为一种物流中心送货路径规 划问题 eM-Plant 仿真模型图。 0014 附图 2 为一种物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿真模型运行原理图。 0015 附图 3 为一种物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿真模型的逻辑流程图。 0016 附图 4 为一种物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿真模型的仿真模型的运行 机理图。 具体实施方式 0017 为能进一步了解本发明的发明内容、 特点及功效， 兹例举以下实施例， 并配合附图 详细说明如下 ： 请参阅图， 以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已， 并非对本发。
16、明作任何形式上的限制， 凡是 说 明 书 CN 103870889 A 4 3/4 页 5 依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改， 等同变化与修饰， 均属于本发 明技术方案的范围内。 0018 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。 0019 本发明是一种物流中心送货路径规划问题 eM-Plant 仿真方法， 具体内容包括 ： 对 于物流中心运营模式先进行一定的了解， 具体以某物流公司为对象， 把向方圆 1 万平方公 里范围内送货物等为研究对象进行分析 ； 有时间窗的车辆路径问题的界定与分析， 主要研 究单一配送中心， 多个客户、 不同需求时间地点、 不同货物数量以及不同。
17、车型的研究 ； 有时 间窗车辆路径问题的建模， 运用运筹学等进行建模和约束条件的分类与分析 ； 面对具体对 象的仿真建模分析， 考虑到对象的货物要求配送地点时间还有交通状况、 天气等各种因素 进行建模分析 ； 运用 eM-Plant 进行建模。该仿真模型分为四部分， 包括用户界面， 信息流 层， 可视化物流层， 仿真数据分析层 ； 用户界面提供专门用于各种专业过程如生产、 装配、 仓储、 车辆路径的应用目标库组 件， 可以选择从定义好的资源、 订单目录、 操作计划、 控制规则等， 也可以自己扩展系统库， 并提供了丰富的仿真控制策略 ； 信息流层采用面向对象的方法， 具备面向对象方法的全部特征，。
18、 建模的基本单元是对 象， 封装了和该对象有关的全部属性和方法， 成为一个独立的实体， 对外屏蔽内部的细节， 其他对象通过该对象提供的访问接口实现和该对象的相互作用 ； 可视化物流层采用的进程交互法进行仿真， 仿真时钟推进时， 将满足时间条件的所有 事件从 FEL 移到 CEL， 然后按活动扫描法对 CEL 中的每个记录进行扫描， 当条件为真时， 执 行成分的活动， 修改系统的状态并确定该成分的下一事件， 当 CEL 中所有记录处理完成后， 结束对 CEL 的扫描， 推进仿真钟， 再将 FEL 中的最早发生事件移到 CEL 中， 直至仿真结 束。 0020 仿真数据分析层用来优化产量、 解决瓶。
19、颈问题和最大程度地减少在制品， 可分析 和优化生产系统的各项性能指标， 如生产率、 在制品水平、 设备利用率、 工人负荷情况、 物流 顺畅程度。 0021 如图 1 所示 ： 信息流层包括时间窗信息、 位置信息、 需求信息、 派车法则。 0022 可视化物流层包括显示配送中心、 显示车辆行驶、 显示需求点、 显示运输线路、 显 示车辆运行、 显示货物装卸。 0023 仿真数据分析层包括路径技术、 车辆技术、 时间成本、 瓶颈。 0024 该配送中心的主要作业设施包括 1 个立体高架仓库、 3 个堆场有和 1 个停车场， 其入库作业流程如下 ： 通过与供应商签订订货协议或者通过代理商进行柴油机零。
20、部件的采 购， 主要由对方组织送货， 当货物到达该配送中心后， 通过核对单证， 确认供应商和供应日 期是否正确， 然后做好接货准备， 包括安排接货人员和工具， 通知质监部门做好质检准备。 验收时首先检验数量然后进行抽查， 如果数量不符， 则放在暂存区暂不入库等待对方及时 补货， 如果质检时发现货物的质量有问题， 则及时办理退货手续。 接着对到货的货物进行理 货， 将货物搬运至暂存区等待托盘叉车等进行装货， 如果其中发生破损， 则对其进行处理， 之后将需要放在立体仓库的货物通过堆垛机进行摆放， 该配送中心存储的是大型柴油机配 件， 采用托盘堆码存储， 通过叉车运至堆场进行托盘存储或者进行包装流通。
21、加工。 说 明 书 CN 103870889 A 5 4/4 页 6 0025 零部件 （Raw） 运达时， 进行文件核对 （Receive） ， 然后进行检查 （Exam 包括数量和 质量） ， 随后进行分流， 退回不合格的或者破损的货物 （return_） ， 同时理货 （Tidy） 等待托 盘 （pallet1） 的到达 （load） ， 随后进行分类 （sort） ： 需要拆包装的移至拆包区 （Dispack） ， 拆完包装后， 货物移至托盘存储区 （pallet_store） ， 包装移至包装品区 （pack_zone） ； 需要 直接上架的移至托盘存储区 （pallet_store。
22、） ； 需要上架储存的移至缓存区 （zone） 。而另 一边产品 （Product） 进行入库活动， 当同时到达缓存区 （zone） 之后进行货物上架存储活动 （stow） 。 0026 当货物到达时， 首先卸货缓存 （Buffer） ， 然后进行数量检验 （Check NUM） ， 随后进 行质量检验 （Check-QU） 并根据检验结果同时进行处理活动。 0027 货物进入此环节后首先 Flow control 通过调用 Method（Flow-ctr）进行控制 分流 ： 小托盘 （pallet1） 进入缓存区巷道 1（lane1） ， 大托盘 （pallet2） 进入缓存区巷道 2 （l。
23、ane2） ， Flow control 处理时间为 20 分钟， lane1 和 lane2 容量分别设置为 8 和 4， 货架 （Store） 、 货架 1（Store1） 、 货架 2（Store2） 及货架 3（Store3） 分别设置为 38 排 9 层、 38 排 9 层、 18 排 7 层、 18 排 7 层， 设置 Line 和 Line1 的速度和加速度分别为 1 ms-1、 0.5 ms-2， 同时设置 Line 和 Line1 的宽度分别为 20 和 33（代表巷道宽分别为 100 cm 和 165 cm） ， 通过调用 Method（Line-ctr 和 Line1_c。
24、tr） 控制 Line 及 Line1 的上架， 最后通过设置 Time Sequence、 TimeSequence1、 TimeSequence2、 TimeSequence3 对货架 （Store） 、 货架 1 （Store1） 、 货架 2（Store2） 及货架 3（Store3） 进行统计， 模型创建完成之后， 可以运行该 模型进行仿真， 仿真完毕后通过查看仿真组件的统计表以及缓存区监控图了解入库流程运 行状况， 通过上述对配送中心的入库过程的建模和仿真分析， 可以看出该配送中心入库环 节存在许多问题， 需要对该配送中心的如果过程进行优化， 如下 ： （1） 调整流程， 验货后增。
25、加了理货环节， 提高了对零部件处理的准确性， 减少失误 ； （2） 调整缓存区等待时间， 实现物流平衡， 提高缓存区作业效率。 0028 如图 2 所示 ： eM-Plant 对种物流中心送货路径的规划经历了图 2 所示的多个阶段， 最终对仿真结果 进行分析， 以实现在现实送货路径中的最优化路径规划。 根据具体问题需要， 确定时间窗宽 度、 车型信息、 客户需求量限定信息和客户点数目等， 随机生成客户点需求量、 客户点位置 和时间窗下限。路径生成算法利用以上信息生成行车路线表， 包括发车时间、 发车车型、 装 货量和行车路线等。送货过程仿真过程中， 道路生成触发和发车时间触发利用行车路线表 控。
26、制整个仿真过程， 缝针过程中也可以同时对卸货和车速进行控制。车速可以根据不同的 时间段随机生成， 包括尖峰时间段的车速、 一般时间段的车速和松散时间段的车速。 仿真结 果可以输出供分析之用。具体的仿真模型的逻辑流程如图 3 所示 ： 仿真模型的运行机理如 下图 4 所示。 0029 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103870889 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103870889 A 7 2/2 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103870889 A 8 。