本文是一篇物流管理论文，本文基于多温共配模式，对动态需求多配送中心VRPTW 问题进行研究，旨在合理安排车辆路径，并对产生的成本进行合理分摊。完成的主要工作与研究成果如下：(1) 构建了动态需求多配送中心 VRPTW 模型。根据动态需求求解策略，建立以总成本最小为目标的“预优化阶段”和“实时优化阶段”的两阶段数学规划模型，设计了一种基于 Memetic 算法的两阶段求解方法，对经典的量子遗传算法进行修改：提出了基于沿途补货策略的解码方法；改进了传统的量子旋转门；加入变异操作，增强种群的多样化；采用 swap 法和 2-opt 法相联合的方式，增强局部优化能力。
第1 章绪论
1.1 研究背景及意义
20 世纪 50 年代[1]，我国的冷链物流开始并借鉴了前苏联通风库冷藏的技术。1979 年，我国首次果品气调库，代表着果品冷藏方法开始在果蔬产业运用。2013年，国务院出台的《关于 2013 年深化经济体制改革重点工作意见》[2]调节了用电价格，有商业用电价格改为工业用电价格，有效的降低了冷链物流的相关成本。2014 年，在关于《物流业发展中长期规划》会议中，国务院提到：安排 12大工程中的首要目标为冷链物流。2014 年，国家发改委连同十大部委发表了在物流配送企业中促进其稳定发展的指导性意见。2016 年，中共中央一号文件提出：改善跨区域的冷链物流系统，实施冷链规范化，开展独特产权预冷工程。我国冷链物流增长迅速。由于国家的大力支持，经调查展示，2015 年我国在冷链物流方面的总和有 4.32 万亿元左右。尽管如此，我国与发达国家仍然存在一定的差距。我国肉类、海产品、水果和蔬菜冷链流通率分别为 15%、23%、5%，而欧美等发达地区的肉类、果蔬已达 100%、95%。冷链物流的共同配送与平常货物运输没有本质的区别[3]，传统的冷链运输方面的硬件设备已经完善，而多温共配要求配送环节中温度不能发生变化，在控制成本的同时，也要实现客户的要求，增加客户对于运输过程的满意度。对于多温共配，目前各地还在探索阶段。本国冷链物流要想在新阶段进行突破，占有更大的市场份额，就需要实施共同配送战略。共同配送所带来的效益远大于其他的物流形态。因此，多温共配将作为冷链运输的必经之路。
当下，我国生鲜食品配送主要靠第三方运输或者自营物流[4]，多温共配相对于其他配送模式在经济理论和竞争合作方面都有着显著的优点。①优化资源配置。对于冷链物流前期需要投入大量的资金去购买相应的设施设备，采取多温共配有助于平摊资金、人员、设施设备等资源，使得有限资源可以得到合理的利用。②减少物流成本，增加客户对运输服务满意度。通过多温共配提高设施设备的利用率，实现规模化的发展。标准化的作业流程提高运作效率，缩短了产品配送时长，降低了产品的损耗，从而提高了客户服务水平。③减少环境污染。传统冷链配送采用冷藏车进行配送，空间利用率低而且油耗高，造成一定的环境污染，实现多温共配可以减少运输车辆的数量，从而减少汽车尾气的排放以及噪声污染。
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1.2国内外研究现状
1.2.1车辆路径优化相关研究
车辆路径优化研究一向是各国专家探讨的热门问题。K·Govindan 等（2014）[5]利用 NSGA-Ⅱ算法将软时间引入工厂-配送中心-零售商形成多阶层的物流配送网络，以成本最小化进行优化。Dariusz Barbucha（2014）[6]研究了一种合作学习的聚类算法，将问题分解为若干阶段，在每个阶段中使用不同的算法，从而形成一种组合式启发式算法，最后验证了方法的有效性。Eglese 等（2014）[7]归纳了环境和车辆路径之间的关系。Bekta 等（2014）[8]在 ERP 问题上引入了运输时间和油耗两个相关因素。
在过去的研究中，大部分是静态车辆的路径问题，其假设条件为配送信息的相关信息已知。但是在配送的实际问题中存在着许多不可控的因素，例如客户变更订单导致需求变化，天气状况导致配送不能按约定时间内到达等。因此，众多学者将动态性考虑进车辆路径问题中。李妍峰等（2014）[9]将交通拥堵划分为非重复性和重复性两种状况，研究了在实时交通情况下的动态问题。Ninikas（2014）[10]建立了混合回程的动态车辆模型，在执行配送任务后，对接收到的取货情况进行实时动态规划。Maria 等（2014）[11]考虑了未知客户需求但其概率分布已知的情况，建立了动态多车段模型。Hu 等（2015）[12]评估了不确定情况下的取货需求，产生先验路线，在动态变化中模仿先验路线，产生第二次路线以满足变化的需求。辜羽洁（2015）[13]建立了有寄件需求和在途变换收货方式两种带退货的车辆路径模型。Li 等（2016）[14]探讨了自留需求的问题，研究了一种在车辆间可变换运输需求但自留需求由自身完成的带取货的路径问题。刘波（2018）[15]研究了带时间窗的动态车辆路径问题，提出了动态路径更新策略，利用一种自适应视野和步长的人工鱼群算法进行求解。
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第 2 章基于动态需求的多温共配相关理论研究
2.1 多温共配相关理论
传统冷链物流配送与多温共配的比较
(1) 传统物流配送模式 传统冷链物流配送采用多种车型的车辆单独配送，不具有共配系统。在冷链品中多种温度的产品只得使用常温车和冷冻车分别进行运输，常温产品使用常温车运输，冷冻产品使用冷冻车进行运输。这种使用传统冷链物流配送模式的不同温层的产品只能单车单送，均温性低，适用于品种少配送量多并且途中不经常开门的配送形式，没有办法满足少量、多批次且时常打开车厢门的运作状态[40]。另外，因为车辆的独特性，降低了车辆的使用频次。其存在的不足归纳如下：
a) 专用型车辆成本较高、寿命短、维修成本较高
对于低温产品运输模式需要使用成本比较昂贵的冷冻或冷藏专属车运送，在车体和机械方面，冷冻或冷藏专用车与常温车在外型相似外，必须在车内装置冷藏（冻）和保温设施，因此，当专用车辆出现问题进行维修时，其成本增加，并且温度的总体性能下降。
b) 频繁打开车厢门造成车厢内外温度差增加，从能产生能量的浪费
冷冻机组主要的动力是压缩机，冷冻机上的压缩机是由火车上的引擎驱动的[41]。如果地方人口密集并且需求者之间的运输距离过短，当完成一个客户的配送之后，冷冻车内在此期间增加的热载荷没有制冷下来，车辆早就到达下一个客户点，同时再次加入了由于打开车厢门所造成的热负荷。这种情况使物品的质量没有办法得到保证，并且使得引擎和压缩机的负载有巨大的改变，从而缩短了发动机和压缩机的使用寿命以及能源的浪费。
c) 不适用于多种温层、多样少量的配送要求
目前的专用车大部分只得配送同一温度的冷链物品，比如输送速冻饺子或其他冷冻物品将会选择-15℃之下的冷冻车辆；对于冷藏物品将会使用在 0℃的冷藏车[42]。由于不同温层的物品的特质，需要对不同温层的冷链物品分开单独运输，降低了车辆的使用率；为了满足客户的需要，购买不同温层的冷冻（藏）车进行配送，不仅增加了投资成本，而且增加了管理成本。目前，我国市场上主要使用传统冷链物流配送模式，以专用车的方式进行运输。
表 2-1 比较抽换式蓄冷保温箱和经典冷链运输优缺点
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2.2 蓄冷式多温共配各项成本构成
在进行货物运输的过程中，采取蓄冷式多温共配方法，使用装载有蓄冷保温柜、保温箱的普通车辆进行配送。客户对于配送的时效性要求严格，如果运输货物不在客户预计的时间内则会降低客户的满意度从而产生一定的惩罚成本。产生的成本主要包含行驶成本、车辆固定成本、蓄冷箱成本、碳税成本、货损成本以及惩罚成本。为下章建立以总成本最小的路径优化模型提供了基础。
2.2.1车辆固定成本
每派送一辆车辆所承担的费用为固定成本，包括车辆的常温车的维修费用、固定成本、折旧费、驾驶车辆人员的工资等。而在配送过程中一直存在，所以所有普通车的固定成本为常数。需要 v 辆普通车为 n 个客户进行配送，则其成本为：
车辆固定成本
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第 3 章 基于动态需求多配送中心的 VRPTW 模型构建....................23
3.1 动态需求多配送中心的 VRPTW 研究背景 ............................... 23
3.1.1动态需求 VRP 的构成要素及分类 .................................. 23
3.1.2动态需求 VRP 的求解策略 ....................... 24
3.4 本章小结 .................................. 42
第 4 章 多温共配的成本分摊模型构建........................43
4.1 多温共配的成本分摊问题描述 ........................... 43
3.1.1成本分摊的原则 ...................... 43
3.1.2成本分摊影响因素 ......................... 44
第 5 章 算例分析........................54
5.1 算例数据说明 ................................... 54
5.2 动态需求多配送中心 VRPTW 求解结果及分析 ...........
