摘 要

即时物流在当今时代发展迅猛，外卖行业在人们的生活中越来越普及，外卖订单量日趋增长，然而外卖配送效率却并不高，订餐高峰期订单无法按时送达的情况时有发生，在这个背景下，本文对外卖行业的订单分配问题进行研究。在满足一定服务质量的条件下，使得平台能够雇佣更少的配送员，降低外卖平台的配送成本。解决当今外卖行业中配送效率低，以及在不同订单密度下的运力匹配不合理问题。

论文首先对订单分配相关问题进行了阐述，进而对论文要研究的问题进行建模，在建模前根据实际情况对问题进行了必要的假设。考虑时间窗和配送容量等约束建立模型。基于遗传算法对问题进行算法设计，进行求解。通过算例分析求出的结果，研究得出，外卖平台考虑订单合并可以有效节省运力，平台需要根据实际情况确定固定配送员和众包配送员的人数。

研究结果表明，要想实现合理有效的订单分配，必须尽量在派单过程中实现并单，才能尽可能降低成本，实现物流配送订单与运力的合理匹配。本文的创新点在于目前国内和国外大部分研究都关注于外卖配送路径的优化，很少有学者从运力匹配的角度出发，而如何在不影响顾客体验的前提下尽可能的降低成本，又是外卖平台需要考虑的实际问题，因此本文有很重要的实际意义。

关键词：即时物流；运力匹配；订单合并；遗传算法

Abstract

Real-time logistics is rapidly developing in the current era. The take-away industry is becoming more and more popular in people's lives. Although the volume of take-away orders is increasing, the efficiency of take-away is not high and not quite satisfactory by customers, such as it often occurs that when the order is not delivered on time during the peak period of the order. This report has focused the issue of order allocation in the export industry. It supposes that under certain conditions of delivery service, the platform may employ fewer dealers and reduce the distribution cost of the take-away platform. the study is to solve the problem that low distribution efficiency and unreasonable capacity matching for different order densities in today's take-away industry.

Firstly, the report expounds the issues which related to the order allocation and then build the basic model as the prototype. There are some necessary assumptions should be made and based on the actual situation before setting up the model. After that, the model needs to consider the constraints such as time windows and distribution capacity when it established. And then, based on the genetic algorithm, the prototype is designed, and the assumed problems could solved to some extent. Through the analysis of the results obtained by the example, the research shows that the take-out platform can effectively save the capacity by considering the order combination. The platform needs to determine the number of fixed dispatchers and crowdsourced dispatchers according to the actual situation.

The research results demonstrate that in order to achieve reasonable and effective order allocation, the operating platform must try to make more consolidation orders in the process of dispatching the order, so as to minimize the cost and achieve a reasonable match between logistics delivery orders and capacity. Large amounts of researches and literature reports showed that most of the researches in China and abroad are focused on the optimization of the delivery route, only less scholars started from the perspective of capacity matching. This report aims to concentrate on how to reduce the cost as much as possible without affecting the customer experience and the take-out platform needs to consider realistic situations, which as an Innovative perspective, it has the significant practical meaning for delivery service and take-away industry.

Key Words：Instant logistics；Capacity matching；Order consolidation；Genetic algorithm

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状分析 2

1.3 基本内容和目标 3

1.4 技术方案和措施 4

第2章 订单分配概述及模型建立 6

2.1 订单分配相关理论 6

2.1.1 即时物流 6

2.1.2 众包模式 6

2.1.3 外卖订单分配问题概述 7

2.2 考虑订单合并的运力分派模型建立 8

2.2.2 模型假设 8

2.2.3 变量定义 8

2.2.4 考虑订单合并的运力分派数学模型 9

2.3 本章小结 11

第3章 算法设计 12

3.1 遗传算法 12

3.2 算法设计 12

3.2.1 染色体编码 12

3.2.2 初始种群生成 13

3.2.3 确定适应度函数 13

3.2.4 选择算子 13

3.2.5 交叉和变异算子 14

3.3 算法步骤 14

3.4 本章小结 15

第4章 案例分析 17

4.1 案例背景及数据 17

4.2 求解过程 18

4.3 结果分析 19

4.4本章小结 21

第5章 总结与展望 22

5.1 总结 22

5.2 展望 22

参考文献 24

致 谢 25

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

随着经济和科技的不断发展，“互联网 ”时代已经到来，传统的餐饮模式也在不断发生改变，其中外卖订餐市场发展尤其迅速，即时物流也应运而生。即时配送指的是配送平台收到使用者即时提出配送到达时间、数量等方面的配送要求，在短时间内响应并开展配送的物流模式。由于2015年外卖平台的订单量大幅度增长，即时配送行业也得到了高速发展。即时物流要充分满足用户提出的各种突发性要求并进行物流活动，是一种灵活性很高的应急物流方式。与传统物流相比，即时物流更加注重效率，追求即时性。因此，即时物流不能像传统物流一样在固定的时间拣货和配送，要在接到订单后立即完成备货和配送。要做到即时，则平台需要有充足的运力与订单匹配。然而要真正做到第一时间配送却并没有那么容易，外卖行业作为即时物流中距离我们最近的一种类别，它的实际配送能力却并不高，尤其在订单高峰期，订单无法按时送达的问题十分普遍，这种现象说明了现有的配送模式还不能完全满足消费者的需要，因此我们需要一种科学合理的配送模式使得这一局面得到改观，在不损害平台效益的情况下，使得服务质量和配送效率都得到提升。

表1.1 中国即时配送行业发展历程

本文研究的是在众包这种运作模式下，以及必须满足在规定时间内送达这个硬性要求下，如何通过合并订单来优化配送路径，实现物流配送订单与配送员的合理匹配，使得用户体验得到优化的同时物流配送成本有所降低，进而提高物流配送平台的利润。本文的分析和研究将进一步为国内即时物流的发展作出贡献。同时，本文结合实际分析，可以为国内外卖配送模式的优化提供理论指导，对实践具有借鉴意义。

1.2 国内外研究现状分析

在科学技术和移动互联网的发展浪潮中，市场经济顺应了潮流，实现了飞速发展，其中电商产业和O2O行业的发展尤其迅速，终端客户需要配送的订单量也呈现出急剧增长的趋势，如何构筑低成本高效率的物流配送模式已成为各个国家亟待解决的难题。

为了给人们的生活提供便利，越来越多的行业涉及到了终端配送，终端配送也几乎涉及到了所有商品。人们吃、穿、住、行所需要的物品都能通过商家配送或者平台配送来获取，因此物流配送也在生活的点滴之中起着重要的作用。本文将关注的重点放在了距离人们日常生活最近的外卖配送行业身上。当今外卖配送主要存在着餐饮企业配送、O2O平台配送以及第三方物流企业配送三种模式。这三种模式主要存在着配送安全、质量、服务、效率、成本五大问题，可以通过获取配送从业资质提升配送人员素质,加大配送设备投入等一系列方法改善这些问题。其中O2O平台配送方式为应用最广，大众接受度最高的方式。

针对物流配送模式的研究，国内有很多学者也做出了一定研究。邓娜等^[1]提出了一种基于聚类分析和 TSP 路径规划的订单集指派模式，为构建科学合理的外卖配送模式提供了理论指导；袁露等^[2]则是针对非标准形式的指派问题，将价格因素考虑到模型中，同时构建了动态模型，更符合实际；陈中龙^[3]将传统电商“最后一公里”配送和外卖O2O同城配送结合在一起考虑，共同研究如何优化配送路径的问题；莫燕等^[4]首先分析了当今O2O外卖配送模式，基于降低物流成本，提高配送效率的考虑，提出了共同配送模式这一概念；高文强等^[5]利用烟花算法解决外卖配送路径优化问题；王转等^[6]提出了基于启发式拣选路径下节约里程的订单分批算法；程月娇等^[7]利用蚁群算法求解最优路程；夏恩君等^[8]则是介绍了一些与众包模式相关的概念，既指出了众包目前存在的风险，也分析了未来的发展趋势。

他们针对现有外卖配送模式所提出的对策大部分是一种概念，理论上可以改善外卖配送所存在的问题，但却缺少具体措施的实行。研究的方向大多是基于路径的规划，即寻求最小路径。而在实际生活中，外卖配送员在选择配送路径时是十分灵活的，根据外卖配送员的经验不同，所要配送的订单数量不同，以及天气、路况等不同，做出的选择也存在差异。相比较于对外卖配送存在的问题进行改善，不如提出一些具体的措施解决这些问题。

其中在邵增珍等^[9-10]文章中提出的启发式算法对于解决如何恰当的将外卖订单分配给合适的配送员问题十分具有借鉴意义，这种算法能在较短的时间内寻找到合适的匹配优化方案，实现合理的运力匹配；吕梦茹^[11]利用遗传算法实现了多乘客和多车辆的合理匹配和路径优化问题，在理论上能够合理的解决拼车问题；郭羽含等^[12]则是运用一种基于分布式的复合变邻域搜索算法来求解路径优化问题；张亦楠^[13]运用了一种分段求解的智能匹配算法，将整个问题分为两部分，最终得到合乘匹配的最优解。

除了国内的学者对订单分派以及路径规划问题有所研究之外，国外也对相关问题有一定的研究成果，但由于国情不同，国外的外卖配送模式与国内还存在着较大差异。目前，大多数国外餐厅的外卖服务中，客户通过网络进行下单以及商家接单后进行配餐的相关工作和技术发展相对成熟，然而针对外卖配送人员移动端系统的设计开发实践却极少，目前只有少数餐厅对送餐员进行地理位置跟踪，以便于掌控送餐情况。这样会导致客户无法实时的掌握外卖配送人员的位置，降低服务质量。目前国外大部分餐厅的外卖配送方式为商家配送，各个商家与订餐网站进行合作，用户在订餐网站下单后，各餐厅进行自主的备货和配送。

由上文可以发现国外的配送模式主要是商家自主配送，配送方式比较单一，而且信息没有整合，并且配送费较高。国外的外卖平台配送模式也在建立，但效果并不乐观。例如目前新流行的Uber Eats是平台式外卖，但普及率并不高。这是由于国外人口较少，且配送制度不健全造成的。

Shuo Ma等^[14]为了加快出租车的搜索过程，建立了出租车的时空索引；Stephan Herminghaus^[15]使用了路线分配算法求解；Hongyan Dai等^[16]在文中则是提出了一种线上到线下（O2O）物流的劳动力容量规划模型系统，对于研究外卖配送中的相关问题有很重要的借鉴意义。

国外对订单分配的问题一般只涉及路径的优化，有关订单合并的实用研究成果尚不多见，其中针对外卖行业配送问题的研究也比较少见，现有的研究成果所用数据也是借鉴国内外卖配送平台的数据。

1.3 基本内容和目标

本文将主要以众包模式为研究前提，结合案例和相关算法从实证分析的角度，充分考虑实际生活中可能涉及到的影响因素，并且在研究时采用控制变量的方法，重点从以下几个方面进行分析和研究：

首先阐述众包模式下订单合并问题的相关概念，包括有关定义、特点和存在的问题等，对本文要研究的订单分派问题进行具体的讨论，明确建立模型需要确定的基本假设条件，进而以派单模式下的订单合并问题为核心建立模型。

其次设计算法，合理确定参数，进行问题的求解，以实现科学合理的订单与运力匹配。

最后引用具体的统计数据，借助遗传算法对问题进行求解，对问题进行必要的假设，最终实现科学合理的派单。通过实验结果，验证订单合并能够充分降低物流平台的成本，节省运力。

本文主要是通过对相关问题的研究，实现科学合理的订单合并。通过合并订单，使得配送路径得到优化，减少不必要的重复路线，既降低了配送成本，又提高了配送效率。

1.4 技术方案和措施

现实背景

理论意义

应用价值

国内外研究现状

对订单合并问题建模

遗传算法的设计

数值实验及结果分析

得出结论

图1.1 技术路线图

图1.1中，总结了本文的整体技术路线。具体技术方案方面，论文将以订单合并为核心，基于如何将订单合理的分派给配送员构建出数学模型，之后针对这一问题进行算法的设计，引用相关算例并进行求解。

具体措施方面，在中国知网以及校图书馆上查阅与题目相关的文献，对有关文献进行总结和分析，通过对文献中的方法和模型进行思考，开拓自己的思路。通过日常生活的观察以及网上查阅了解实际情况以及外卖配送模式，通过数学建模和运用工具求解来解决相关问题。建模过程要以订单合并为核心，设计遗传算法求解，以实现合理的订单与运力匹配。求解的工具选择为MATLAB。在求解过程中应该注意控制相关变量，进行合理的假设，并且设定好时间、容量等范围，在确定性条件下进行研究。

订单分配概述及模型建立

2.1 订单分配相关理论

2.1.1 即时物流

即时物流是一种新兴的物流模式，它是移动互联网和O2O本地生活高速发展的产物。它指的是没有中间物流环节，直接实现从门到门的送达服务。服务的品类范围广泛，渗透在日常生活的方方面面，目前以食品和生鲜配送为主。即时物流方便了人们的生活。