基于自適應遺傳算法的物流運輸方式選擇研究論文

　　摘要：綜合考慮托運人和承運人的利益，分別建立托運人和承運人的費用函數，通過(guò)托運人和承運人的博弈分析，減弱二者的利益沖突，考慮到承運人激勵行為選擇機制，通過(guò)量化運輸風(fēng)險、運輸時(shí)限、運輸距離、運輸成本、運輸距離等影響運輸費用的因素，建立廣義費用函數模型，轉化為一個(gè)運輸方式選擇多目標優(yōu)化問(wèn)題，通過(guò)自適應遺傳算法的設計，對該問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，最后得到當托運人要求一定時(shí)，候選承運人數量增加時(shí)，該算法的優(yōu)越性更明顯。

　　關(guān)鍵詞：博弈廣義費用函數多目標優(yōu)化遺傳算法

　　1引言

　　運輸是物流活動(dòng)中重要的環(huán)節，如何選擇最優(yōu)的物流運輸方式常常成為決策者面臨的難題，因為不同的運輸方式有著(zhù)其各自特點(diǎn)。目前國際物流運輸主要采用五種運輸方式：航空運輸、公路運輸、鐵路運輸、水路運輸、管道運輸，各有其優(yōu)缺點(diǎn)�；�于此，正確選擇物流運輸方式，對提高企業(yè)運輸效率、降低物流成本，提高托運人的滿(mǎn)意度都具有積極的意義。

　　2基于托運人和承運人運輸方式選擇的博弈模型

　　假設“人是理性的”是博弈論的基本前提，即在進(jìn)行博棄中策略選擇時(shí)，每個(gè)參與者都以追求自身利益最大化為目標，并且人們的行為也是相互影響的。將“人是理性的”假設進(jìn)一步擴展，可得出參與博弈的組織同樣也是理性的，即也是以追求自身組織的效用最大化為目標。對于運輸系統，托運人希望能在效用最大化條件下完成貨物運輸，不同運輸方式承運人也期望獲得最大收益。承運人之間為了獲得承運權，他們之間也存在合作與競爭，這種競爭與合作活動(dòng)都是相互進(jìn)行的。因此，根據博弈論的概念及基本要素分析，我們可以得到貨物運輸方式選擇的整個(gè)過(guò)程，實(shí)際上就是托運人與承運人、承運人之間的博弈過(guò)程，符合博弈論研究的基本要求。

　　本文的貨物運輸方式主要涉及鐵路運輸、公路運輸、水路運輸及航空這四種運輸方式。貨物運輸方式選擇的博弈過(guò)程，既是各種不同運輸方式承運人在滿(mǎn)足各自利益基礎上的博棄，同時(shí)也是托運人和承運人之間的一個(gè)相互博棄過(guò)程。托運人與承運人的一主多從博弈關(guān)系如下圖所示。

　　2.1托運人廣義費用的目標函數

　　在廣義費用思想的基礎上，選取運輸費用、時(shí)間成本和風(fēng)險成本等三個(gè)因素，作為影響托運人貨物運輸方式選擇的主要因素，構建的貨物運輸方式選擇廣義費用函數模型如下：

　　式中：，j—貨物從i到j(luò )的托運人廣義運輸費用；—貨物以運輸方式從到的運輸價(jià)格；—貨物以運輸方式k從i到j(luò )所需時(shí)間；—貨物從i到j(luò )的運輸時(shí)間限制；—貨物以運輸方式k從i到j(luò )的運輸風(fēng)險成本；—運輸時(shí)間限制內貨物的時(shí)間價(jià)值系數；

　　——運輸時(shí)間限制以外內貨物的時(shí)間價(jià)值系數；——權重系數i=1，2，3。

　　2.2承運人目標函數

　　作為貨物運輸的承運人，其目標是能夠獲得托運人較高的托運費用，并且能夠使得貨物運輸過(guò)程的運營(yíng)成本、超時(shí)懲罰成本和風(fēng)險成本最低，從而使得最終的利潤最大化。論文將承運人的總收入（即托運人所支付的貨物運輸費用）減去運營(yíng)成本、超時(shí)懲罰成本和風(fēng)險成本之和作物承運人的目標函數。

　　式中：—貨物從i到j(luò )承運人k的運輸利潤；—燃油和潤滑油費用；—正常維修費用；—折舊費用；—管理及人員工資費用；—貨物從i到j(luò )承運人k所耗時(shí)間；—貨物從到j(luò )的運輸時(shí)間限制；—貨物從i到j(luò )承運人k的運輔險成本；—運輸時(shí)間限制內貨物的時(shí)間價(jià)值系數。

　　為承運人目標函數中各影響因素的權重系數，是承運人根據各影響因素的重要程度，而確定的權重大小。承運人目標函數是以利潤函數最大化為目標。

　　2.3承運人激勵行為選擇機制分析

　　本文所研究的承運人能主動(dòng)采取的激勵行為主要有價(jià)格激勵行為、時(shí)間極力行為和運行安全激勵行為3個(gè)，價(jià)格激勵是指承運人對貨物的運價(jià)給予一定的折扣，從而讓托運人更傾向于自己；時(shí)間激勵是指調整運輸速度及運輸準時(shí)性；安全激勵是通過(guò)一定的安全措施，以降低運輸風(fēng)險的行為。而承運人選擇何種激勵行為依據兩個(gè)方面，一個(gè)是托運人的目標，一個(gè)是其他承運人所采取的激勵行為。

　　3托運人運輸方式選擇的一種自適應遺傳算法

　　托運人運輸方式選擇問(wèn)題屬于一類(lèi)資源組合優(yōu)化問(wèn)題，可以采用不同的優(yōu)化策略進(jìn)行最優(yōu)解的搜索[6]..本文提出一種自適應遺傳算法來(lái)求解托運人運輸方式選擇優(yōu)化問(wèn)題。

　　3.1染色體編碼

　　根據遺傳算法，每條染色體可以表示為圖1所示的代碼串，表示任務(wù)選擇方案。代碼串中的每一位代表一個(gè)候選方案的狀態(tài)，μij=1表示任務(wù)yi=的第j個(gè)候選方案被選中參與運送，μij=0表示未被選中；Y={yi│∈[1，n]}，表示托運人在根據實(shí)際情況確定權重后提出的n項要求的集合；M={mii│n≥1}表示可以完成任務(wù)yi的候選承運方集合。。這樣，貨物運送方案選擇優(yōu)化問(wèn)題就轉換成利用遺傳算法求解最優(yōu)解問(wèn)題，即求解最優(yōu)染色體編碼。

　　3.2遺傳算子的選擇策略

　　遺傳算法的遺傳操作一般包括選擇、交叉和變異在一般的遺傳算法中，對所有個(gè)體的交叉概率PC和變異概率Pm選用某一固定參數，且在遺傳過(guò)程中保持不變.本文提出一種交叉和變異概率的自適應調整規則，使得每個(gè)個(gè)體按其適應度大小選擇不同的交叉概率PC和變異概率Pm。而且，在遺傳過(guò)程中根據適應度的變化自動(dòng)調節這兩個(gè)控制參數。這樣，群體中每個(gè)個(gè)體對環(huán)境的變化就具有自適應調節能力。

　　參考文獻：

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