1.1 研究動機
近年來全球商業的競爭趨勢改變，從企業與企業的競爭逐漸擴大至供應鏈與供應鏈 間的競爭。供應鏈內的企業組織均需配合整個供應鏈中的流程與活動，以降低成本，提 升效率與品質，並共享其利潤。物流配送作業為供應鏈中相當重要的一個環節，佔有不 少的成本，因此受到全球大小企業的重視與關切。在物流配送作業中，車輛的利用與規 劃的配送路線佔物流企業營運相當大的成本。因此在物流配送的相關領域中，車輛途程 問題(Vehicle Routing Problem, VRP)在國內外已有相當廣泛的研究[6][24]。
現今提供物流服務的汽車貨運業中，其一型態為點對點運輸，顧客提供物流資訊要 求貨運公司派車至指定點收貨(Pickup)再送至另一指定點(Delivery)，此類問題為收送貨 問題(Pickup and Delivery Problem, PDP)，為VRP的延伸，VRP為替車輛規劃巡迴路徑的 問題，在這類的問題中每輛車均由場站出發，滿足所有顧客需求點，顧客的需求只有單 純的收貨或是送貨的服務，且考慮在每個顧客點只能服務一次的限制下，車輛最終回到 場站。而收送貨問題(PDP)所服務的顧客必定同時包含一收貨作業與一送貨作業，且分 別有不同之作業地點，必頇以同一車輛進行服務，且頇先完成收貨作業才可進行送貨作 業。由於JIT(Just in Time)概念興起，每個顧客需求點有時間窗限制，業者在消費意識高 漲與競爭壓力的促使下，必頇提供快速、穩定、正確、準時的服務。因此具有時間窗限 制的收送貨問題(Pickup and Delivery Problem with Time Windows, PDPTW)的研究將益發 重要。
實務上，貨車的調度派遣作業因考量的情況複雜多變，使得調度派遣作業通常缺乏 系統化的支援，僅依據派遣人員以往的經驗來指派任務與決定貨車行走的路線，因此容 易作出多繞路的路徑組合，造成公司人力與資源的浪費，長期如此必對公司的獲利能力 造成影響。
貨運業的調度派遣作業可分為預先派遣和即時派遣。預先派遣為訂單於實際需求前 幾天即下單，到了實際需求前一天一起將隔天需派遣之訂單實行派遣作業。即時派遣則 為當天接到訂單，馬上調度派遣。因此若使用系統化派遣時，即時派遣需求之系統需能 夠快速的求解，相對於預先派遣來說，預先派遣只需在前一天求出解即可。
PDPTW已知屬於NP-hard問題[24]，運算時間會隨著問題規模增加而呈指數性的成 長，無法在合理的時間內求得最佳解，因此近年來許多屬於NP-hard問題皆朝向巨集啟 發式演算法(Meta-Heuristics) 的方向發展，啟發式演算法雖可較快速的求解，可用於實 務上的即時派遣，但容易陷入區域最佳解，且其所得出的解較差。
本研究針對貨運業之預先派遣作業提供車輛路徑組合，因此不需為了快速求解，退 而求其次使用啟發式解法求得較差的解。本研究將針對PDPTW問題建構一數學模式，
以最佳解為基礎的演算法求解該數學模式，替調度人員產生一組同時滿足顧客需求與貨 運限制的車輛路徑組合。
1.2 研究目的
本研究針對貨運業預先派遣與調度的情形，發展出一收送貨路徑規劃方法，使車輛 路徑的規劃作業自動化，以減少人工調度負擔，並降低貨運業與人工派遣與調度時所帶 來的損失，提升貨物運送效率與降低貨物運送的成本。同時，發展一套適當的求解演算 方法，進行相關的範例驗證。
1.3 研究範圍
本小節首先定義 PDPTW 問題相關名詞，再說明本研究所探討的 PDPTW 問題，
PDPTW 問題相關名詞定義如下：
1. 任務：貨運公司接獲顧客的訂單(貨運需求)後，即產生一個收貨任務與一個送貨 任務的配對。貨運公司需在指定的時間窗內派車前往收貨點載貨，之後在指定的 時間窗內前往送貨點執行送貨任務，完成服務此訂單的收送貨後才算完成此筆貨 運需求。在路網中，一收貨任務代表一收貨點，一送貨任務代表一送貨點。
2. 巡迴路徑：每輛貨車從場站出發後執行一連串的任務，最終再回到場站的路徑稱 為巡迴路徑，簡稱路徑。如圖 1 所示貨車從場站出發後行走的巡迴路徑為：場站-收貨任務 1-送貨任務 1-所示貨車從場站出發後行走的巡迴路徑為：場站-收貨任務 2-送貨任務 2-場站。
3. 優先限制(Precedence Constraints)：針對每一貨運需求，收貨任務的服務順序必頇 於送貨任務前。
4. 聯結限制(Paring Constraints) ：每一貨運需求之收送貨任務均由同一輛車服務。
送貨任務2
收貨任務1
收貨任務2
送貨任務1 貨車
場站
圖 1 巡迴路徑示意圖
本研究所探討的具時間窗限制的收送貨問題(PDPTW)為多車輛、單車種、單場站，
每輛車載重容量相同，且車輛數有上限。貨物需求點已知，每個貨運需求即代表一組收 貨與送貨的配對，故每個收貨任務必有一送貨任務與其配對，每個送貨任務亦必有一收 貨任務與其配對。每個收送貨任務均有允許服務之時間範圍，車輛僅能於該任務之時間 範圍內執行任務，若於時間範圍前到達，則需等待至最早允許執行時間，產生等待時間，
並假設服務時間為0，即車輛開始執行服務後即完成任務離開。每個任務皆有貨物載重 量；若為收貨任務則貨物載重量為正值，若為送貨任務則貨物載重量為負值。每輛車從 場站出發，最後回到場站。每輛車均為混合式收送貨，亦即在車輛離開場站至回到場站 之路徑中，允許執行不同訂單之收貨或送或任務，但同一訂單之收貨任務必在送貨任務 前執行，且車輛一離開場站頇直接執行收貨任務。本研究PDPTW問題為求解總旅行距 離成本最小的車輛巡迴路徑組合。本研究探討之PDPTW問題特性如表1所示：
表 1 本研究之 PDPTW 問題 項目 說明
目標 最小化總旅行距離 設施資源 單場站
單車種，多車輛 車輛有容量限制 顧客需求 需求點已知且不變
包含一收貨點作業與一送貨點作業(聯結限制) 各作業點有時間窗限制
節點服務 混合收送貨
同一組的收送貨點，必先收貨後送貨(優先限制)
1.4 研究流程
本研究流程如圖2所示，首先界定問題，繼而回顧PDPTW相關文獻與求解方法之相 關研究，包括啟發式解法、最佳解解法等，分析各式解法之優缺點與適用性，挑選適合 本研究之求解方法。接著，建構一能夠滿足本研究之收送貨問題的數學模式，並設計一 套演算法求解該模式。之後，本研究進行範例測詴與分析。最後根據分析結果，提出結 論與建議。
問題界定
相關文獻蒐集與回顧
建立數學模式架構
求解演算法設計與求解
範例測詴與分析
結論與建議
圖 2 研究流程圖