考虑时间窗约束的医药冷链物流配送路径优化研究文献综述

 2022-02-15 11:02

全文总字数：4759字

  1. 前言

随着老龄化人口的增加、新冠疫情的爆发，人们对健康的关注度呈直线式上升。虽然我国医药物流发展速度很快，但目前还处于成长期，配送路径不合理、配送成本逐年增加等问题严重威胁到我国医药冷链物流行业的进一步发展[1]。频发的药品安全事件也暴露出我国医药冷链物流发展存在巨大的漏洞，而药品安全的重要保障之一就是医药冷链物流。

医药冷链物流[2]是指药品生产、经营、物流企业和使用单位采用专用设施，使冷藏品从生产企业成品库到使用单位药品库的温度始终控制在规定范围内的物流过程。医药冷链物流在运输中对温度有特殊要求，所以运输成本也要更高。解决冷链物流配送问题关键在于科学规划车辆的行驶路线，即求解车辆配送路径问题[3]。

优化医药冷链物流配送路径能有效地降低物流企业的成本[4]，但是现有的物流企业未能考虑到时间窗约束，因此，考虑时间窗下对医药冷链物流配送模型进行路径优化更能有效地减少成本，提升配送效率。

  1. 国内外研究现状
  2. 医药冷链物流

随着国民经济的不断发展，人民生活不断完善，人们对医药的需求也日益增加，这无疑给医药物流市场带来新的发展契机。医药冷链物流，作为医药物流中一个特殊的分支，越来越多的受到人们关注和重视，且迅速成为医药物流中的热点问题。区别于传统的普通物流，医药物流有药品库存管理要求严格、配送管理要求严格、应急性高等特点，因此药品流通的安全性非常重要。近年来频发的药品安全事件更是将医药冷链物流行业的舆论推向了风口浪尖[5]，医药安全不仅关乎民生，还关系到社会稳定，这就对我国的医药冷链物流提出了更高的要求。

  1. 配送路径优化

区别于传统物流，在医药冷链物流中，由于药品保存条件要求非常高，其物流成本也就更高。车辆配送路径优化作为医药物流的核心问题之一[6]，对医药冷链物流企业的利润空间和服务质量产生直接影响。通过优化配送车辆路径不仅可以有效降低物流运输成本，还可以提供更好的物流服务[7]。因此，对医药冷链物流配送路径进行优化具有极高的应用价值。

车辆路径问题（Vehicle Routing Problem，VRP）是网络优化问题中最基本的问题之一，1959年Dantzig和Ramser[8]首次提出这一概念，它是指一定数量的客户，各自有不同数量的货物需求，配送中心向客户提供货物，由一个车队负责分送货物，组织适当的行车路线，目标是使得客户的需求得到满足，并能在一定约束下，达到一定的目标，如路程最短、成本最小、耗费时间最少等。随后，大量学者也针对此问题作进一步研究，并衍生出了如带时间窗的VRP（VRP with Time Windows，VPRTW）、需求可拆分的VRP（Split Delivery VRP，SDVRP）、多中心VRP（Multi-depot VRP，MDVRP）等拓展问题[9]。国内外学者针对车辆路径问题进行研究，将其求解算法大致分为精准算法和启发算法两种类型[10]。

  1. 基于时间窗约束的车辆路径问题

在车辆路径问题的实际研究中，会遇到很多约束条件，Desrosiers和Sulomon等人[11]考虑到配送过程中的时间因素，并最先在车辆路径问题中加入时间窗约束，开创了此类研究的先河。时间窗约束的车辆路径问题（Vehicle Routing Problem with Time Windows，VPRTW）是在VRP基础上额外附加了客户的被访问时间窗约束。在VRPTW问题中，除了行驶成本外，成本函数还要包括由于早到某个顾客而引起的等待时间和客户需要的服务时间[12]。而车辆除了要满足VRP问题的限制，还要满足需求点的时间窗限制。Jean-Yves Potvin等人[13]使用遗传算法求解带时间窗的VRP问题，并验证了算法的合理性和方案的可行性。Oliveira等[14]以总距离最小为目标对带时间窗的车辆路径问题进行研究，并运用模拟退火算法和爬山算法对模型进行求解。袁晓建[15]和李博威[16]对带时间窗和同时取送货的车辆路径问题进行研究，并证明所建模型和算法是有效的。孙艺婕[17]建立带时间窗的多中心配送车辆路径优化模型，得出最优解，并验证其可行性。

R.Montanari[18]指出，冷链物流不仅能通过运输配送来提高其质量，也能有效提升整个链条的效率。俞武扬、杨沈记[19]也提出冷链物流管理和成本控制在冷链物流的发展中起重要作用的观点。黄遵娟[20]针对城市冷链配送路径问题，用遗传算法对带时间窗的冷链配送模型进行计算，得出使总成本最小的配送路径优化组合。缪小红等[21]对冷链配送路径进行全面的研究，运用改进的遗传算法和Matlab软件求解模型，以获得最优解。梁承姬等[22]提出在冷链物流配送中增加模糊时间窗的约束来反映顾客满意度，建立配送成本最小化和客户满意度最大化的多目标优化模型并对模型求解，通过算例分析验证了模型的有效性。国外学者[23]从绿色视角研究带时间窗的相关车辆路径问题，我国学者[24][25]也基于绿色物流发展的理念，将冷链物流中配送成本最小作为目标进行研究。

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