摘 要

随着互联网技术的飞速发展，物流业也疾速扩展和进步，但是客户的高要求使得物流成本越加增长，因此，降低冷链物流配送成本并且提高客户满意度水平成为了物流行业需要重点考虑的问题。

我国冷链物流的研究和进展缓慢，技术落后、信息管理水平低、配送成本高和客户满意度差等问题制约着冷链物流的发展。本文基于众包模式下的O2O电商冷链物流配送路径问题进行了建模优化，建立了最小配送成本的目标函数和客户满意度函数的双目标函数。

本文结合隶属度函数进行客户时间窗的变化，并利用客户所购货物的价值占据货物总量的加权平均求得每个客户的满意度水平，结合每个客户的最低满意度水平将客户时间窗转化为更加精确和实际的客户时间要求，将其作为一个约束条件，以此将问题化为了单目标函数。最终利用遗传算法在MATLAB中对问题进行多次求解、比较，得出合理实际的结果。

关键词：众包模式；冷链物流；配送路径优化；遗传算法

ABSTRACT

With the rapid development of Internet technology, the logistics industry has also ushered in a grand development space, gradually becoming a new economic growth point, but the high requirements of customers make logistics costs increase, therefore, reduce the cost of cold chain logistics and improve Customer satisfaction levels have become a key consideration for the logistics industry.

China's cold chain logistics is slow in the research and development, the problems of backward technology, low level of information management, high distribution cost and poor customer satisfaction restrict the development of cold chain logistics. In this paper, based on the crowdsourcing model, the O2O e-commerce cold chain logistics distribution path problem is modeled and optimized, and the objective function of minimum distribution cost and the double objective function of customer satisfaction function are established.

This paper uses the membership function to process the customer time window, and uses the weighted average of the value of the goods purchased by the customer to occupy the satisfaction level of each customer, and combines the customer's time window with the minimum satisfaction level of each customer. Turning the problem into a more precise and practical customer time requirement as a constraint on the minimum distribution cost, turning the problem into a single objective function. Finally, the genetic algorithm is used to solve and compare the problem several times in MATLAB, and the reasonable and practical results are obtained.

Key Words: crowdsourcing model; cold chain logistics; distribution path optimization; genetic algorithm

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1研究的背景及意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 2

1.2 国内外现状及分析 2

1.2.1 国内现状及分析 2

1.2.2 国外现状及分析 3

1.3 本文的研究内容和方法 3

1.3.1研究内容 3

1.3.2研究方法 4

1.4 本章小结 4

第2章 众包模式下的O2O电商冷链物流现状分析 5

2.1 相关概念概述 5

2.1.1冷链物流 5

2.1.2配送路径优化 5

2.1.3 O2O电商 5

2.1.4众包模式 6

2.2 电商冷链物流配送的现状分析 6

2.2.1 电商冷链物流概述 6

2.2.2 电商冷链物流配送的发展现状 6

2.3不同冷链物流配送模式的比较 7

2.3.1 O2O模式的优缺点 7

2.3.2众包模式的优缺点 8

2.4 众包模式下的O2O电商冷链物流配送路径问题的概述 8

2.4.1 众包模式下的O2O电商冷链物流配送路径问题 8

2.4.2 众包模式下的O2O电商冷链物流配送路径优化问题的提出 8

2.5 本章小结 8

第3章 众包模式下的O2O电商冷链物流配送路径优化模型 10

3.1 问题的描述及优化思路 10

3.2 建立优化模型的依据 10

3.3 建立模型 12

3.3.1 模型的目标描述和假设 12

3.3.2 建立数学模型和符号定义的说明 12

3.3.3 各类约束冷链物流配送的成本和时间窗限制 13

3.3.4 建立函数模型 15

3.3.5模型优化 17

3.4 本章小结 18

第4章 众包模式下的O2O电商冷链物流配送的求解算法 19

4.1 遗传算法 19

4.1.1遗传算法简介 19

4.1.2 遗传算法的特点 19

4.1.3 遗传算法的基本原理 20

4.2 改进遗传算法 21

4.2.1 编码方式 21

4.2.2种群初始化 21

4.2.3适应度函数 21

4.3 遗传操作 21

4.3.1选择操作 21

4.3.2 交叉操作 22

4.3.3变异操作 22

4.3.4 终止进化规则 22

4.4 本章小结 23

第5章 模型及求解算法的案例分析 24

5.1案例描述 24

5.2算法求解及分析 27

5.2.1遗传参数的确定 27

5.2.2 实例求解及分析 29

5.3 本章小结 33

第6章 总结与展望 34

6.1 经济性和环保性分析 34

6.2 全文总结 34

6.3 展望 35

参考文献 36

致 谢 38

第1章 绪论

1.1研究的背景及意义

1.1.1研究背景

随着经济的发展和社会的进步，互联网技术产品已经被广泛运用在人们的生活当中。近年来很多物流企业稳步发展，例如京东、顺丰、天猫等，物流产业的发展将对企业和国家的经济发展做出很大的贡献。

在现今高科技时代中，基于网络的电子商务也快速渗透到了人们的生活中，更多的人在网上购物，其中以B2C和C2C为主的网上购物活动发展迅猛，且数量持续增加，网上购物也因此而成为了现代生活主要的消费方式。如何让客户从传统的实体店购物转变为现今流行的网上购物，这已经不再是电商发展面临的难题，相反，如何将客户的网上购物产品在保证数量、质量等一切客户要求的前提下，快速、准确的送到客户的手中，这个问题已成为目前电商发展所要解决的重大难题。对于物流企业而言，降低物流运输配送成本就成为了降低物流成本的主要突破点。在我国现有的电商企业中，京东有自己专属的物流配送体系，但是很多企业还是利用第三方物流公司进行物流配送。虽然配送方法不同，但其运输过程都是一样的，运输过程一般包括仓库、分拨中心、和客户配送三个阶段组成，如图1-1所示。

图1-1 物流配送阶段图

在仓库与城市分拨中心之间的物流运输是企业进行大批量的货物转移和分配，已经有了先进的技术可以高效、保质保量地完成；但在城市分拨中心将货物配送于客户时，面临着非常巨大的问题，客户不同的位置增加了配送难度。在日常生活中，我们也经常会遇见自己的订单包裹已经被运输到自己所在的城市，但是却迟迟收不到包裹的情况，传统物流配送在客户终端配送过程中有着成本高、效率低、客户满意度差等缺点，改善客户终端物流配送方式和优化冷链物流配送路径是降低企业物流成本、提高客户满意度和获得企业利益的重要环节。

自从2006年众包的概念出现以来，因为众包模式结合互联网技术将社会资源进行有效组合，充分发挥其原有的价值，以实现物流的快速运输和降低成本。许多电商企业和物流企业相继采取使用这种物流运输模式，并取得了不错的效果，众包物流已然被国内外企业评价为在互联网 时代下的最好的物流运作方式，越来越多的企业也逐渐加大了对众包物流的关注。目前，电子商务发展迅猛，线下实体店的物流运作已经无法满足日益增加的客户需求量，O2O模式也疾速发展。这样也更加高效准确的完成客户产品的物流运输配送，提高了客户满意度。然而，虽然我国已有很多公司采用了先进的众包物流模式和O2O物流模式，但是冷链物流配送过程中的成本依然居高不下、客户满意度差、配送效率低等问题仍然存在。基于此，本文提出众包模式下的O2O电商冷链物流配送方式，并结合实际案例对其配送路径进行优化研究。

1.1.2研究意义

我国企业运用众包物流模式进行物流运作处于初始阶段，尤其是企业将众包模式应用与O2O电商冷链物流运作的更是少之又少，国内外关于众包物流以及众包模式下的O2O电商冷链物流的研究不多，相关的文献基础也很薄弱，对于众包模式和O2O电商冷链物流的研究还没有形成系统性的学术研究。

本文在借鉴国内外关于冷链物流配送路径优化、O2O物流模式和众包物流模式的相关文献和理论研究的基础上，对课题问题进行研究，探索出一种切实可行的优化方案，并求出众包模式下的O2O电商冷链物流配送路径的最优解，从而减少物流配送成本和提高客户满意度。在一定程度上丰富了此类研究的研究成果，为今后冷链物流的快速发展提供思路，帮助降低物流成本，减少运输时间，推动物流的进一步发展，在企业运用中减少成本，提高客户满意度。

1.2 国内外现状及分析

1.2.1 国内现状及分析

基于互联网技术的先进发展，人民的生活要求也随之增加，从以前的去实体店或者厂家买东西升级成了只在家里各种互联网APP上下单就可以在短暂时间内收到货物的高级生活状态。在此过程中物流货物的合理运输、配送就突显的格外重要，相比于传统的物流配送模式，现今已经有了先进的基于O2O模式和众包模式^[1]的物流配送模式，还有各种第三方物流配送和国内外学者研究和实践出来的各种先进方法；而我国物流配送成本高、运输环境和配送路径难以把控。艾瑞咨询报告展示，多年来生鲜电商增长率在50%以上，2017年上升到了1392.3亿元，比去年同期增加59.7%^[2]。生鲜电商的迅速发展和人民巨大的购物需求，配送路径的选择和优化决定了整个冷链物流环节大部分的成本，因此这是一直以来研究的重点和难点 ^[3]。

我国冷链物流展现出了发展快而研究落后的情形，即使如此仍然有不计其数的学者和企业在全力研究和创新中，未来将会有更加优化、更加节省成本且满足客户要求的方案出现。冷链物流的配送路径优化问题归根结底是车辆路径问题(VRP)，复杂的约束条件和客观因素，使得精确算法不易找到全局最优解^[4],只能用一些启发式算法求得次优解。如刘镇^[5]等对冷链物流配送路径进行建模优化，并在云计算环境下利用遗传算法进行求解；杨思东^[6]对于O2O模式下的食品冷链物流配送网络和O2O运行平台的研究与优化；冉安平^[7]对于“互联网 ”时代O2O模式下的众包物流发展进行的研究和展望，并提出了O2O模式下的众包物流发展存在的问题和需要改进的地方；龙文祥^[8]等将O2O模式和众包物流相结合运用在冷链物流配送中对其进行研究；朱新球^[9]以上海厨易配菜有限公司为例研究了O2O生鲜电商冷链物流的风险管理；我国的许多物流公司如京东、顺丰、天猫等冷链物流配送已经有了很大的成效。

1.2.2 国外现状及分析

相比于国内物流业，国外的物流发展时间早且速度快，最早于2006年6月《连线》的一篇文章中就提出了众包（Crowdsourcing)—词，国外学者认为企业解决所面临的问题可以通过两种方式处理：内包和外包^[10]，众包是利用社会闲散资源进行配送，进而提高企业的工作效率和提升资源利用率^[11-12]。Hsieh^[13]等基于BP神经网络算法,通过研究优化，设计出了一种基于020模式的线下商家推荐算法。Harri Paloheimo ^[14]等人对芬兰的一个图书馆案例进行研究，通过众包交付减少了交通运输，以此节约了运输成本和提升了配送效率。Miao Yu^[15]等人通过蚁群算法对物流终端配送模式和路径优化进行了仿真研究。Mehrdad Shahabi^[16]等人对于不确定链路旅行费用分配下最短路径问题进行了鲁棒优化策略的研究。

虽然冷链物流配送发展迅速，但是我国冷链物流依然存在着些许问题需要解决。例如物流运输成本高、配送时间准确率低、客户满意度差等不足之处，解决这些问题将会是今后物流业快速发展的瓶颈。

1.3 本文的研究内容和方法

1.3.1研究内容

本文主要对众包模式下的O2O电商冷链物流配送路径优化这一问题进行深入分析和研究，在大量阅读学习的基础上，首先介绍了相关的物流概念和理论，比较分析了目前我国企业使用的众包模式和O2O商业模式的优缺点，进而结合我国电商冷链物流配送所面临的配送高成本、效率低下和客户满意度差等问题建立数学模型，使用遗传算法编码计算，进行案例分析并验证结果，根据优化结果提出改进措施。本文共分六章来展开：

第一章：绪论介绍了本文研究的问题背景和目前国内外对此问题的研究状况，以及主要内容和方法。

第二章：阐述了冷链物流、配送路径、众包模式、O2O电商的相关概念，比较分析了我国目前应用的众包模式和O2O物流模式的优缺点，概述了本文的研究问题。

第三章：建立研究问题的优化模型，首先介绍问题、建立模型的依据；其次通过模型假设、全面考虑所有的约束条件，继而建立出适合与本文研究问题的路径优化模型。

第四章：介绍遗传算法并根据本文模型特点对遗传算法进行改进，详细介绍了遗传算法实现的过程以及其中的选择、交叉、变异操作。

第五章：案例分析、求解结果，验证模型和算法结果的准确性、稳定性和实际性。

第六章：总结本文的研究内容和缺陷，以及对未来电商冷链物流配送发展的展望。

1.3.2研究方法

本文以物流学、运筹学、运输组织规划等学科为理论依据，对“众包模式下的O2O电商冷链物流配送路径优化研究”这一问题进行建模求解，主要采用以下研究方法：

（1）对比分析法

通过对比分析法，明确我国和国外冷链物流配送的相对差距和优势，找出我国冷链物流配送存在的问题以及吸取国外先进的研究方法，为之后的物流配送研究总结经验，少走弯路；不同物流企业之间进行相互比较，定位当前社会物流的发展现状和趋势。

（2）定性分析与定量分析相结合

定性分析指的是分析者根据自己的经验和对信息的掌控，进而做出直观的判断。本文中因为所求问题为最优配送路径，但在实际情况中所求路径节点可能出现预料之外的情况，所以问题结果在现实中要适用。定量分析则指根据现有的数据，建立数学模型，并计算相关指标分析问题。定性分析与定量分析相结合可以对一个问题进行全面的考虑求解，可以保证所求结果的可行性、准确性。

1.4 本章小结

本章以研究问题的背景展开，在广泛阅读国内外文献总结出的该问题的研究状况，详细介绍了本文要研究问题的内容和使用到的研究方法。

第2章 众包模式下的O2O电商冷链物流现状分析

2.1 相关概念概述

2.1.1冷链物流

冷链物流(Cold Chain Logistics)是时刻保持低温运输，将冷冻类的特殊商品经过一系列环节送达到最终消费者手中，运输过程保持低温控制，减少损耗，是一项基于冷冻工艺学的系统工程^[17]。

冷链物流由于其独特属性，对于运输过程中的货物要求、运输条件要求、运输设备等的要求都相对较高，冷链物流配送中一般用到的冷链设备有具有冷藏功能的汽车、冷冻箱柜等。由于严格的配送条件，冷链物流成本高昂，客户收到产品的满意度也相对较低。科技的快速发展和制冷技术以及设备不断地更新完善，有助于实现全程冷链和降低货损率，完善冷链物流体系。

2.1.2配送路径优化

配送是指在允许的范围内，将客户需求的货物按其要求配送到客户手中。配送路径是企业在进行货物运输配送过程中选择的可以将货物准确、快速、高效、低成本的送达到客户手中的路线，科学合理地选择规划冷链物流的配送路径，不仅可以节省时间和资金，而且还可以按时将货物准确送达到客户手中。冷链物流运输条件苛刻，运输成本更高，合理规划选择冷链物流配送路径是降低企业物流成本的关键性因素。