玉溪市快遞網點選址優化設計

汪習梅

玉溪市快遞網點選址優化設計

汪習梅

本文首先通過資料分析，初步掌握玉溪市的快遞業務發展情況，其次通過調查分析，了解玉溪市快遞網點布局，最后以建立模型求解問題的方法來解決快遞網點選址的優化設計。

發展情況 調查 快遞網點 優化設計

一、問題重述

（一）問題背景

快遞是貿易的先行官、價值的轉換器、經濟的加速器。［1］隨著我國經濟和現代化信息技術的迅速發展，快遞作為一個快速發展的新興行業，正迅速滲透到社會生活的各個領域，成為現代生活中不可或缺的一項重要內容。

經資料分析，玉溪市快遞發展狀況呈上升趨勢，并且比較穩定，但經調查分析，玉溪市快遞市場起步較晚，快遞企業在經營的過程中仍然存在很多問題。例如，網點密度太低、服務半徑過大、各網點業務發展不平衡等。網點在快遞企業運營中發揮著重要作用，研究網點布局對于提高快遞企業運營質量具有直接影響。［2］要想找到一個最佳的網點位置，就需要我們先了解玉溪市的人口分布密度、快遞發展情況、網點布局情況、住宅區情況以及每個住宅區的快遞數量等，然后在原網點的基礎上，優化網點布局。

網點布局指網點數量、規模、層次空間布局與分布，網點的布局需要用系統化的分析研究方法，并且結合快遞貨物的運輸條件以及供需狀況，綜合考慮交通運輸、自然環境等因素，針對網點的規模大小、數量多少以及服務半徑等方面來進行分析研究，以建立高效率、低消耗、高服務的網絡系統。網點的合理布局在提高快遞企業運營質量、節約資源、優化市場、改善經營等方面起到決定性的作用。

（二）問題提出

一個完整的快遞業務流程主要包括快件收寄、快件處理、快件運輸和快件派送四大環節。［3］

第一，快件收寄［4］：快件收寄是指快遞企業在獲得訂單后由快遞業務員到用戶那里收取快件，或者用戶自己到網點寄快件的過程，包括上門攬收和網點收寄兩種方式。

第二，快件處理［4］：快件處理是指快遞業務員對進入處理中心的快件進行分類處理發送的過程，包括快件到站接收、處理、包裝、發送等過程。

第三，快件運輸［4］：快件運輸是指準備工作做好后，在快遞企業的統一組織和指揮下，綜合利用各種運輸工具，將快件送到指定位置的過程。

第四，快件派送［4］：快件派送是指快件到達指定位置后，快遞業務員安全、快捷地把快件送到客戶的手中，包括按址派送和網點自取兩種方式。

流程圖（見圖1）：

圖1

從圖1中可以看到，一個快遞企業的工作流程雖然僅僅由簡單的五個步驟構成，但是要想完成這一項工作絕對沒有那么簡單。例如，快件收寄就包括網點收寄和上門攬收，而且不管是網點收寄還是上門攬收，都必須找一個最佳的位置作為網點（有利于客戶自取貨物或者快遞員到客戶家中收取貨物）?？旒幚戆旒秸窘邮?、處理、包裝、發送等過程，這就要求合理安排快遞員，以最快的速度完成工作且必須保證快遞運送過程中質量不會受損，保證不損害快遞企業的利益?？旒\輸包括航空運輸、公路運輸、鐵路運輸和水路運輸，這就要求我們選擇合適的運輸工具使快件運輸速度最快，同時快遞企業花費最少?？旒伤桶ňW點自取和按址派送，它與快件收寄一樣都必須找一個最佳的位置作為網點。這些都是一個快遞企業必須考慮的問題，且他們需要考慮的問題遠遠不止這些，在快遞業務流程中必須保證以最快的速度、盡可能少的成本和盡可能便捷的方式把快件安全準確地從寄件人手中送到收件人手中。其中最重要的是要保證快件的安全，否則將失信于客戶，而且造成的損失也將難以彌補，其次是要保證運送快件的速度達到最快，最后還需要快遞企業的服務態度誠懇、熱情周到，最大限度地滿足各類客戶的需求。

綜上所述，快遞業務流程是一個快遞企業服務的全過程，是值得我們深刻思考討論的問題。要想完整地完成一項快遞業務，則需要我們綜合考慮流程中所涉及的一切因素。但由于因素太多不能完全綜合考慮，而快件收寄和快件派送都需要找到一個最佳的網點位置，也就是需要我們優化網點布局。因此，本論文主要從快遞業務流程中的快件收寄和快件派送出發討論快遞網點的優化設計。

二、模型假設

第一，不考慮原網點以及各住宅區的實際尺度，簡化為點處理。

第二，將快件的收寄與派送分為網點收寄或自取與快遞員上門收取或派送。

第三，網點自取考慮各個住宅區每天的快遞包裹數量與坐標距離。

第四，快遞員上門收取或派送只考慮網點到各個住宅區的坐標距離。

三、符號說明

表1

四、問題分析

本論文主要根據快遞業務流程中的快件收寄與快件派送兩個環節進行討論，已知快件收寄包括網點收寄和上門攬收，快件派送包括網點自取和按址派送。網點收寄是指用戶主動到快遞企業的收寄網點寄遞快件；上門攬收是指快遞業務員在合理的時間內到客戶約定的地方把快遞拿回網點寄快遞件。網點自取是指快遞寄到指定網點客戶自行去網點取自己的快遞；按址派送是指快遞寄到指定網點，快遞員將快遞送到客戶家中。綜合考慮，我們將建立兩個模型進行求解，第一個以上門攬收與按址派送為基礎建立模型，包括直線距離最小模型和道路行程最短模型，主要從快遞企業快遞員的角度考慮，為使快遞員取送貨總路程最短，尋找一個最佳網點位置；第二個以網點收寄與網點自取為基礎建立模型，包括直線距離加權最小模型和道路行程加權最短模型，主要從顧客的角度考慮，為使顧客自行到快遞網點取寄貨總路程最短，尋找一個最佳網點位置。

本論文采取調查報告的方式對快遞網點優化問題進行抽樣調查，得出有效數據，綜合考慮該網點包裹數量，每天需要從該網點拿包裹的住宅區以及每天每個住宅區內的包裹數，建立一個合理的優化模型。主要從優化快遞網點的服務半徑范圍入手分析研究，以尋求最佳網點位置。經實地考察，劃定紅塔區康井路28號“圓通快遞”網點和龍馬路56號“圓通快遞”網點（北苑區總店）為研究目標。

五、模型建立與求解及結果分析

（一）以上門攬收與按址派送為基礎的模型建立與求解及結果分析

1.模型建立

此快遞網點選址的優化設計建立在人性化的基礎上，對該網點的位置、該網點快遞員每天到哪些住宅區收寄快遞進行抽樣調查，得出有效數據。觀察快遞網點周圍環境，首先根據網點位置建立各住宅區的坐標模型，接著從直線距離最小和道路行程最短兩個方面進行分析建立模型，直接求出最優網點位置，最后進行結果分析，研究求出的最優網點位置是否可行。

第一，直線距離最小模型。建模的目標是使快遞網點到各住宅區的距離之和最小。以快遞網點的位置坐標（x，y）為決策變量，則優化的目標函數為：

第二，道路行程最短模型。以上表達式中的距離是直線距離。但在實際中，從網點到住宅區需沿道路行走。因此，目標函數中的直線距離應改為沿道路行走的最短路程更符合實際。注意到我們的坐標軸是沿道路方向建立的。為了求解方便，我們假設各條道路都與其中一條坐標軸平行。這樣，兩點（x1，y1），（x2，y2）沿道路行走的最短路程實際上就是沿坐標軸方向的折線距離，即|x1-x2|+|y1-y2|.因此，模型的目標函數應為：

2.模型求解

（1）玉溪市紅塔區康井路28號圓通快遞網點的求解。圖2是玉溪市紅塔區康井路28號圓通快遞網點的地形圖，由于該路段人口密度大，住宅區比較多，地理位置優越，因此選其為研究點。其中以原網點為坐標原點，龍馬路為主路，讓與龍馬路平行的直線為橫坐標，過原網點且垂直于橫坐標的直線為縱坐標建立直角坐標系。

表2是根據圖2中的直角坐標系得到的各住宅區的坐標。

表2

根據上述坐標數據進行分析并且代入建立的坐標模型進行求解，由于坐標數據比較多，因此利用MATLAB軟件進行求解。

第一，直線距離最小模型。求解此模型的MATLAB程序如下：

fun=@（p，D） sum（sqrt（（p（1）-D（：，1））.^2+（p（2）-D（：，2））.^2））；%目標函數

D=［18，232；-87，159；-167，-35；97，15；239，264；-131，-193；-151，-75；-38，164；315，16］；%住宅區坐標矩陣

p0=［0；0］；

p=fminsearch（@（p） fun（p，D），p0）

運行結果：

p=

-13.8900

93.3090

即為此模型的最優快遞網點坐標。

第二，道路行程最短模型。求解此模型的MATLAB程序如下：

圖2

圖3

fun=@（p，D） sum（abs（p（1）-D（：，1））+abs（p（2）-D（：，2）））；%目標函數

D=［18，232；-87，159；-167，-35；97，15；239，264；-131，-193；-151，-75；-38，164；315，16］；%住宅區坐標矩陣

lsp0=［0；0］；

p=fminsearch（@（p） fun（p，D），p0）

運行結果：

p=

-38.0000

16.0000

即為此模型的最優快遞網點坐標。

（2）玉溪市龍馬路56號圓通快遞網點（北苑區總店）的求解。圖3是玉溪市龍馬路56號圓通快遞網點的地形圖，由于該路段人口密度大，住宅區比較多，地理位置優越，因此選為研究點。其中以原網點為坐標原點，龍馬路為主路，讓與龍馬路平行的直線為橫坐標，過原網點且垂直于橫坐標的直線為縱坐標建立直角坐標系，由于此網點比較特殊，建立的橫坐標平行于龍馬路時，縱坐標基本平行于棋陽路。

表3是根據圖3中的直角坐標系得到的各住宅區的坐標。

表3

根據上述坐標數據進行分析并且代入建立的坐標模型進行求解，由于坐標數據比較多，同樣利用MATLAB軟件進行求解。

第一，直線距離最小模型。求解此模型的MATLAB程序同上：

運行結果：

p=

-11.7252

-89.3991

即為此模型的最優快遞網點坐標。

第二，道路行程最短模型。求解此模型的MATLAB程序同上：

運行結果：

p=

-25.0685

-80.0279

即為此模型的最優快遞網點坐標。

3.結果分析

該模型以快遞員每天上門攬收與按址派送為基礎，主要從快遞服務企業的利益出發建立模型。

關于玉溪市紅塔區康井路28號圓通快遞網點的研究，根據模型建立、求解結果分析與實地考察，道路行程最短模型得出的新網點坐標（-38，16）更加準確，而新網點的坐標（-38，16）與原網點坐標（0，0）位置相近，因此從快遞企業的利益出發，原網點位置比較合理。

關于玉溪市龍馬路56號圓通快遞網點（北苑區總店）的研究，根據模型建立與求解結果分析，直線距離最小模型得出的新網點坐標（-11.7252，-89.3991）與道路行程最短模型得出的新網點坐標（-25.0685，-80.0279）位置比較相近，但是與原網點坐標（0，0）差距比較大，經實地考察，原網點位置人口密度更大，住宅區更多，因此從快遞企業的利益出發，原網點位置更加合理。

（二）以網點收寄與網點自取為基礎的模型建立與求解及結果分析

1.模型建立

此快遞網點選址的優化設計是建立在人性化的基礎上的，對該網點的位置、每天哪些住宅區到該網點進行取寄貨、各個住宅區每天從此網點取得的包裹數量進行抽樣調查，得出有效數據。觀察快遞網點周圍環境，首先根據網點位置建立各住宅區的坐標模型，接著從直線距離加權最小和道路行程加權最短兩個方面進行分析建立模型，直接求出最優網點位置，最后進行結果分析，研究求出的最優網點位置是否可行。

第一，直線距離加權最小模型。綜合考慮住宅區每天到快遞網點取寄的包裹數量，建模的目標是使快遞網點到各住宅區的加權距離之和最小。以快遞網點的位置坐標（x，y）為決策變量，則優化的目標函數為：

第二，道路行程加權最短模型。以上表達式中的距離是直線距離。但在實際中，從網點到住宅區需沿道路行走。因此，目標函數中的直線距離應改為沿道路行走的最短路程更符合實際。注意到我們的坐標軸是沿道路方向建立的。為了求解方便，我們假設各條道路都與其中一條坐標軸平行。這樣，兩點（x1，y1），（x2，y2）沿道路行走的最短路程實際上就是沿坐標軸方向的折線距離，即|x1-x2|+|y1-y2|.因此，模型的目標函數應為：

2.模型求解

（1）玉溪市紅塔區康井路28號圓通快遞網點的求解。表4根據圖2中的直角坐標系得到的各住宅區的坐標、調查出的該網點的每天包裹數量以及各個住宅區每天從此網點取得的包裹數量。

表4

根據上述坐標數據進行分析并且代入建立的坐標模型進行求解，由于坐標數據、快遞包裹數量比較多，因此利用MATLAB軟件進行求解。

第一，直線距離加權最小模型。求解此模型的MATLAB程序如下：

fun=@（p，D，c） sum（c.*sqrt（（p（1）-D（：，1））.^2+（p（2）-D（：，2））.^2））；%目標函數

D=［18，232；-87，159；-167，-35；97，15；239，264；-131，-193；-151，-75；-38，164；315，16］； %住宅區坐標矩陣

c=［15；10；11；9；40；5；12；4；8］； %包裹數量向量

p0=［0；0］；

p=fminsearch（@（p） fun（p，D，c），p0）

運行結果：

p=

72.4259

160.8059

即為此模型的最優快遞網點坐標。

第二，道路行程加權最短模型。求解此模型的MATLAB程序如下：

fun=@（p，D，c） sum（c.*（abs（p（1）-D（：，1））+abs（p（2）-D（：，2））））；%目標函數

D=［18，232；-87，159；-167，-35；97，15；239，264；-131，-193；-151，-75；-38，164；315，16］； %住宅區坐標矩陣

c=［15；10；11；9；40；5；12；4；8］； %包裹數量向量

p0=［0；0］；

p=fminsearch（@（p） fun（p，D，c），p0）

運行結果：

p=

30.5277

164.0000

即為此模型的最優快遞網點坐標。

（2）玉溪市龍馬路56號圓通快遞網點（北苑區總店）的求解。表5根據圖3中的直角坐標系得到的各住宅區的坐標、調查出的該網點的每天包裹數量以及各個住宅區每天從此網點取得的包裹數量。

表5

根據上述坐標數據進行分析并且代入建立的坐標模型進行求解，由于坐標數據、快遞包裹數量比較多，同樣利用MATLAB軟件進行求解。

第一，直線距離加權最小模型。求解此模型的MATLAB程序同上：

運行結果：

p=

62.3963

-70.7306

即為此模型的最優快遞網點坐標。

第二，道路行程加權最短模型。求解此模型的MATLAB程序同上：

運行結果：

p=

79.0000

-67.0000

即為此模型的最優快遞網點坐標。

3.結果分析

該模型以顧客每天網點收寄與網點自取為基礎，主要從顧客的利益出發建立模型。

關于玉溪市紅塔區康井路28號圓通快遞網點的研究，根據模型建立與求解結果分析，直線距離加權最小模型得出的新網點坐標（72.4259，160.8059）與道路行程加權最短模型得出的新網點坐標（30.5277，164）位置比較相近，但是與原網點坐標（0，0）差距比較大。經實地考察，如果條件允許，綜合考慮各方面因素，從顧客的利益出發，原網點位置不合理，需要我們重新尋找新的網點位置。

關于玉溪市龍馬路56號圓通快遞網點（北苑區總店）的研究，根據模型建立與求解結果分析，直線距離加權最小模型得出的新網點坐標（62.3963，-70.7306）與道路行程加權最短模型得出的新網點坐標（79，-67）位置比較相近，但是與原網點坐標（0，0）存在差距。經實地考察，新網點位置人口密度更大，住宅區更多，綜合考慮各方面因素，從顧客的利益出發，原網點位置不合理，需要我們重新尋找新網點位置。

六、模型的評價與推廣

（一）模型的評價

1.模型的優點

本模型利用MATLAB軟件進行求解比較簡單方便，易于求解，并且此模型的方法簡單易懂，利于建立，具有通用性；本模型是在實地調查住宅區與網點快遞數據，外加地圖分析其位置的基礎上建立的，具有可靠性；本模型中住宅區的坐標是在以平行于主道路的直線為橫坐標，垂直于主道路的直線為縱坐標的基礎上獲得的數據，坐標比較準確且符合實際，具有準確性；本模型選用兩個位置比較特殊的快遞網點進行比較研究，并且從多個角度進行綜合分析，數據選取比較準確，建立比較合理，利于研究；本模型關于快遞網點位置的優化設計分別從快遞企業與顧客的利益出發進行討論，給出了不同的方案，考慮比較全面，為我們以后的研究奠定了基礎；本問題的算法具有普遍性，并且對于這種類型的最短路求解都可以用本論文的求解方法進行求解，只需要改變相應的參數值；模型的計算采用專業的數學軟件，可信度較高。

2.模型的缺點

在模型假設中，我們沒有考慮原網點以及各住宅區的實際尺度，將其簡化為點處理；將快件的收寄與派送分為網點收寄或自取與快遞員上門收取或派送兩種方式，但是經過調查發現各個住宅區到其網點的取送貨方式都不能準確地以哪一種方式為主；網點自取考慮各個住宅區每天的快遞包裹數量與坐標距離，但是各個住宅區的快遞包裹數量不一定都相同，而且測的是坐標距離，可是實際道路彎彎曲曲；快遞員上門收取或派送只考慮網點到各個住宅區的坐標距離，但是與實際距離必定存在區別；由此可能忽略掉一些對問題影響的次要因素，雖然使該問題建立與求解得到了簡化，但必然會引起一定的誤差。

解決問題的方法還有很多，但本論文只從兩個方面考慮，只用了其中的幾種方法，思維可能顯得比較局限；而模型本身也會有它的優勢和缺陷。因此使得我們的模型求解結果存在一定的誤差。

（二）模型的推廣

本論文所用的模型比較簡單，便于理解與掌握，而且可應用范圍比較廣，在選址問題方面均可以運用該模型作為參考。

這個模型不僅僅適用于快遞網點優化模型的設計研究，而且它對選址問題的求解都可以起到指導作用。本文的求解是一個典型的選址問題，其應用范圍廣泛，這一解決問題的模型可以推廣到更多的其他服務性行業。例如，對于公交車站點的選擇，也可以運用此模型，只不過需要改變其參數值，外加對一些約束條件思考與其追求目標的討論研究。

（作者單位為玉溪師范學院）

［1］ 劉海濤.快遞企業城市網點布局與優化研究——以A公司北京城區為例［D］.北京交通大學，2007.

［2］ 劉海濤.快遞企業城市網點布局與優化研究［D］.北京交通大學，2007.

［3］ 唐守廉，胡春.現代快遞服務科學［M］.北京郵電大學出版社，2001.

［4］ 賀強.快遞服務與市場監管［M］.中國法制出版社，2014.

指導教師：劉云