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本书主要涉及智能供应链优化领域的算法理论知识与行业实践案例，涵盖了供应链管理的基础内容，通过实际案例具象化介绍如何运用运筹优化算法解决企业遇到的供应链管理问题，并详细阐述了各个案例的问题产生背景、建模过程、算法设计、求解代码。其中，案例按照供应链规划、计划和执行三个维度组织，规划篇从点到线再到面，逐步讲述了供应链网络的设计过程；计划篇以商品为对象，按照其从入库、在库到出库的不同存在形式，分别描述了入库前的品类规划、在库时的库存管理、出库后的包裹计划；执行篇则聚焦于供应链组成要素的日常运营过程，讲述了人、货、车、场四个要素在实操过程中遇到的调度问题。每个案例都包含了线性规划、混合整数规划、基本统计学方法等建模方法的实操过程，让读者更好地了解使用高深算法解决实际问题的过程。

目
录



开　　篇
第1章　智能供应链概述	2
1.1　什么是供应链	2
1.2　供应链目标	5
1.3　优化的重要性	7
1.4　供应链的不同阶段	7
1.4.1　供应链规划	8
1.4.2　供应链计划	10
1.4.3　供应链执行	11
1.5　供应链智能决策六阶段理论	12
1.6　本书学习路线	13
运筹优化理论篇
第2章　运筹算法相关概念	16
2.1　线性规划	17
2.2　混合整数规划	17
2.3　二次约束规划	17
2.4　多目标规划	18
2.5　常用求解算法简介	18
2.5.1　分支定界算法	18
2.5.2　拉格朗日松弛	20
2.5.3　列生成算法	22
2.5.4　动态规划	23
2.5.5　Benders分解算法	25
第3章　供应链场景下常见的运筹优化经典问题	28
3.1　设施选址问题	28
3.2　多商品网络流问题	31
3.3　轴辐射网络设计问题	33
3.4　旅行商问题	35
3.5　车辆路径规划问题	38
3.6　库存优化问题	40
3.7　装箱问题	43
第4章　常用优化求解器	46
4.1　Gurobi	47
4.1.1　安装Gurobi	47
4.1.2　激活Gurobi	48
4.1.3　模型输入	49
4.1.4　查看求解日志	52
4.1.5　查看求解结果	53
4.2　COPT	53
4.2.1　安装COPT	54
4.2.2　配置COPT许可	54
4.2.3　模型输入	55
4.2.4　查看求解日志	57
4.2.5　查看求解结果	58
4.3　SCIP	58
4.3.1　安装SCIP	59
4.3.2　模型输入	59
4.3.3　查看求解日志	60
4.3.4　查看求解结果	62
智能供应链规划篇
第5章　点：仓储网络选址	64
5.1　背景介绍	65
5.2　问题描述	66
5.2.1　仓库选址决策	66
5.2.2　覆盖范围调整	66
5.2.3　仓储网络综合优化	66
5.3　问题抽象与建模	67
5.3.1　问题抽象	67
5.3.2　参数定义	68
5.3.3　数学模型	70
5.4　计算结果分析	75
5.4.1　成本时效分析	75
5.4.2　仓库节点分析	76
5.4.3　线路流量分析	77
5.5　仓储网络选址案例分析	77
5.5.1　背景描述	77
5.5.2　结果分析	80
5.6　本章小结	81
第6章　点：分拣功能定位	82
6.1　背景介绍	83
6.2　问题描述	84
6.2.1　分拣中心功能介绍	84
6.2.2　车辆运输成本和分拣操作成本（集货策略）	86
6.3　问题抽象与建模	88
6.3.1　问题抽象	88
6.3.2　参数定义	90
6.3.3　数学模型	91
6.4　分拣功能定位案例分析	95
6.4.1　背景描述	95
6.4.2　结果分析	97
6.5　本章小结	99
第7章　线：物流网络规划	100
7.1　背景介绍	101
7.1.1　物流网络的基础介绍	101
7.1.2　国内主流物流网络结构分析	102
7.2　问题描述	103
7.2.1　网络规划的相关术语	103
7.2.2　网络规划重点考虑的因素	104
7.3　问题抽象与建模	104
7.3.1　参数定义	105
7.3.2　数学模型	105
7.4　算法方案	107
7.4.1　使用分区求解算法产生初始解	107
7.4.2　使用列生成算法加速优化问题收敛	108
7.5　物流网络规划案例分析	111
7.5.1　背景描述	111
7.5.2　结果分析	113
7.6　本章小结	114
第8章　面：配送路区划分	115
8.1　背景介绍	116
8.2　问题描述	116
8.2.1　搭建AOI底层数据库	116
8.2.2　选取评价指标	117
8.2.3　明确核心问题	118
8.3　问题抽象与建模	120
8.3.1　参数定义	121
8.3.2　约束条件	122
8.3.3　目标函数	123
8.3.4　数学模型	124
8.4　路区划分案例分析	125
8.4.1　背景描述	125
8.4.2　结果分析	128
8.5　本章小结	129
智能供应链计划篇
第9章　品类：商品分仓备货	132
9.1　背景介绍	133
9.2　问题描述	135
9.2.1　商品	135
9.2.2　仓库	136
9.3　一品一仓的商品分仓模型	137
9.3.1　参数定义	137
9.3.2　目标函数	138
9.3.3　数学模型	138
9.4　品类可分仓的商品分仓模型	140
9.4.1　参数定义	140
9.4.2　目标函数	141
9.4.3　数学模型	141
9.5　商品分仓备货案例分析	143
9.5.1　背景描述	143
9.5.2　结果分析	145
9.6　本章小结	146
第10章　库存：库存管理优化	148
10.1　背景介绍	149
10.2　问题描述	150
10.2.1　补货参数制定困难	151
10.2.2　补货频次难以控制	152
10.3　补货参数推荐	152
10.3.1　方案流程	153
10.3.2　参数定义	154
10.3.3　小结	157
10.4　补货频次优化	157
10.4.1　参数的介绍	157
10.4.2　参数的计算方法	158
10.4.3　进销存模拟流程	159
10.4.4　值的计算和选取	160
10.4.5　小结	162
10.5　库存管理优化案例分析	162
10.5.1　背景描述	162
10.5.2　结果分析	163
10.6　本章小结	165
第11章　包裹：分拣集包优化	166
11.1　背景介绍	167
11.2　问题描述	168
11.2.1　走货路径与建包路径	169
11.2.2　建包业务运营规则	170
11.2.3　场地集包资源限制	170
11.3　问题抽象与建模	171
11.3.1　问题抽象	171
11.3.2　参数定义	171
11.3.3　目标函数	172
11.3.4　数学模型	173
11.4　集包案例分析	174
11.4.1　案例描述	174
11.4.2　模型结果	176
11.5　本章小结	178
智能供应链执行篇
第12章　人：仓内拣货调度	180
12.1　背景介绍	181
12.2　问题描述	182
12.3　问题抽象与建模	184
12.3.1　参数定义	184
12.3.2　目标函数	185
12.3.3　数学模型	186
12.4　算法方案	188
12.4.1　精确解求解	188
12.4.2　自适应大规模邻域搜索算法	189
12.5　案例分析	193
12.5.1　背景描述	193
12.5.2　结果分析	193
12.6　本章小结	195
第13章　货：库存分配均衡	196
13.1　背景介绍	197
13.1.1　库存分配及库存均衡应用的场景	198
13.1.2　库存分配及库存均衡面临的挑战	198
13.2　问题描述	199
13.2.1　库存分配	199
13.2.2　仓间调拨	201
13.3　库存分配模型	202
13.3.1　参数定义	202
13.3.2　目标函数	203
13.3.3　数学模型	204
13.4　仓间调拨模型	205
13.4.1　参数定义	205
13.4.2　目标函数	206
13.4.3　数学模型	208
13.5　案例分析	209
13.5.1　背景描述	209
13.5.2　结果分析	212
13.6　本章小结	213
第14章　车：城配车辆调度	214
14.1　背景介绍	215
14.2　问题描述	215
14.2.1　选取评价指标	217
14.2.2　明确核心问题	217
14.3　零担调度（零担转整车）	218
14.3.1　问题抽象	218
14.3.2　模型建立	219
14.3.3　算法设计	221
14.4　整车调度（整车降车型）	222
14.5　整车串点	224
14.5.1　问题抽象	224
14.5.2　模型建立	224
14.6　城配案例分析	225
14.6.1　零担调度	225
14.6.2　结果分析	227
14.7　本章小结	229
第15章　场：分拣设备调度	230
15.1　背景介绍	231
15.2　问题描述	234
15.2.1　小件环形分拣机产能计算	234
15.2.2　小件环形分拣机产能影响因素分析	236
15.2.3　小件环形分拣机产能提升效益分析	237
15.3　问题抽象与建模	237
15.3.1　需求格口数量确定	238
15.3.2　需求格口排布	239
15.3.3　算法方案	243
15.4　分拣设备调度案例分析	244
15.4.1　背景描述	244
15.4.2　结果分析	245
15.5　本章小结	247
第16章　总　结	248
16.1　本书回顾	248
16.2　算法工程师工作的5大真相	249
16.3　算法工程师成长的5个建议	250

前
言



我为什么要写这本书
在出版了《智能供应链：预测算法理论与实战》之后的一年里，我收到了很多读者真诚的建议和鼓励，也结识了许多有共同理想的朋友，带给我前所未有的幸福和温暖。这让我更加坚定，要把这条路走下去，用自己平凡的力量，帮助那些需要我的人。《智能供应链：运筹优化理论与实战》是“智能供应链系列”的第二本书，很多人会问：为什么是运筹？我在想：如果把供应链比作一个连接商流、物流、信息流的链条，那么运筹就是链条上的一颗颗铆钉，确保链条以全局最优的方式，精确运行，提效降本。如果说数学是虚拟世界里最美的理想国，那么运筹就是连接现实与理想、当下与未来、内心与真实的桥梁。运筹将复杂的供应链业务，抽象成为一个个决策变量、一个个优化目标，以及众多客观约束，让我们能抽丝剥茧的看清问题、权衡利弊、化繁为简。
说到我与运筹的渊源，还要把时钟拨回20年前的那个盛夏，当我第一次去上管理选修课时，就被那“运筹帷幄之中，决胜千里之外”的优化问题深深吸引，并坚定了转学运筹的想法。但成年人的世界，没有丑小鸭的励志故事，更没有玛丽苏的主角光环。对于一个想要跨专业读研的人来说，命运又怎么会轻易眷顾呢？为了补专业课，我跑遍了学院路所有大学的课堂，认真做完了每一道课后习题；为了复习考研，我驻扎过简陋透风的通宵自习室，也拥挤过凌晨五点的图书馆；为了海外求学，我三次托福两次GRE屡败屡战，申请了26所学校被拒绝了20次。直到2008年的春天，菲尼克斯用炽热的阳光温暖了我，ASU用全奖的offer接纳了我，让我飞越重洋，飞赴梦想。
最近这些年，我一直在思考一个问题，在人生的旅程中，每当站在十字路口时，是什么左右着我们的选择？是儿时梦想的奔现，是时代浪潮的跟随，还是自立谋生的手段？这些都是答案，但我要说，除了这些，更多是内心的写照，是自我的疗愈，是人生的折射。回顾过去40年的人生旅程，作为一个典型的“80后”，在时代变迁中出生，在改革大潮中成长，早已习惯了按照家人的期待、学校的规定、社会的规则，宿命似的走在设定好的人生路线上。这一路上，我学会了在繁华里自律，在失落里自励，在尘埃里自尊，在伤痛里自愈。回首看来，无论向左向右，望远处都是风景，看近处才是人生，抬头风光无限，低头冷暖自知。
本书能带给你什么
本书是“智能供应链系列”的第二本，我坚持实用主义的原则，把工作中最真实的算法，用简洁的公式呈现，用朴素的文字还原，希望能够切实解决读者的问题。因此本书从供应链的概念和场景出发，将业务问题按照规划、计划、执行分层展开，以运筹优化的理论思路，对常见的场景进行抽象，总结出了16个章节。实际上，每一个章节涉及问题的复杂程度，都足以单独成为一个研究课题，或是写成一本书，极具理论研究和商业实战的价值。
对于在校或即将工作的同学，本书将为你透过供应链的窗户，站在运筹的视角娓娓道来，生动真实地讲述那些场景背后的原理和故事。相信我，若干年后的某个瞬间，正在埋头解决工作问题的你，一定会猛然想起当年本书中的那些桥段。
对于业内有工作经验的朋友，本书将为你增添理论的翅膀，使你在面对复杂业务问题时，能够抽丝剥茧、激发灵感，在众多不确定的纷繁中，找到那些确定的真相，探寻到业务背后的底层逻辑，开启突破瓶颈的思考维度。
对于科研从业者或高校老师，本书将为你打开企业实战的大门，深度还原运筹与业务结合的日常，帮你探索研究的应用方向，找到学术理论的落地支点。或许其中某个章节中的问题，会在你的学术研究中生根发芽，结出硕果，回馈给行业和社会。
致谢
在上一本书出版后，一位编辑跟我说，她对这本书最深的印象就是作者的自序，写得字真句切、感人至深。我想说，那些话语其实都是我内心最真实的涌现，每个字都饱含着我对过去几十年的纪念和感恩。自年少打开了离家的门，背起了小小行囊，就一路撑着前行。十三岁，我踏上小兴安岭的绿皮车，从此离开故乡，我睡过医院的候诊椅，承受过异乡鄙夷的目光；二十四岁，我登上横跨大洋的飞机，从此远渡重洋，我在烈日下送过外卖，看过实验室黎明的天际。我走了很远的路，吃了很多的苦，才能在此与你相见。这一路走来，一路领悟，除了感谢那些让我坚强的磨难，更要感谢那些让我坚持的你们。
感谢我的导师。人生道路虽漫长，但回头来看，要紧之处也只有那么几步，耀眼之时也只有那么几瞬。感谢您当年从千百个申请人中，选中了平凡而渺小的我，让我能有机会感受更大的世界，见证勇敢的自己；感谢您在我博士4年时间里的传道授业和悉心培养，教会我安身立命的本领，给了我披荆斩棘的底气；感谢您在我毕业后这十多年里的陪伴，为我拨开职场迷雾，教我看清人性真相，领着我一步步走到天亮，给予我穿行世界的光。走过二十载学业生涯，方知人生之幸事，莫过于得彼良师，春风化雨，得此益友，温柔岁月。
感谢我的队友。生活对谁都不可能永远慈眉善目，总会遇到你无法预知的挫折。谢谢你们一路上风雨兼程，陪我熬过至暗，陪我跨越周期。在遇到困难的时候，你们在；在面临挑战的时候，你们在；在面对动荡的时候，你们仍然在。我是何其有幸，能得到你们的信任与支持。人生如四季，风雨总无常，风四起，才知道谁在为你遮挡，雨滂沱，才知道谁在为你撑伞。历经十载职业沉浮，是你们让我感受到人性的温暖与善意，让我坚信这个世界的喧嚣背后，还有更美好、更长久的事情值得去全力奔赴。但行好事，莫问前程，心之所向，无问西东。
感谢我的家人。大城市的节奏让人一边变得坚强自立，一边学着隐藏情绪，看似坚不可摧的中年人，内心却藏着最长情的柔软。感谢远在边陲的亲人，金色的童年，不仅仅是记忆中的一片片红砖瓦、一朵朵扫帚梅，还有亲人的一件件新衣服、一块块牛奶饼，让我出走半生，历经冷暖，仍然心中有爱，眼里有光。感谢默默守候的父母，从放学后校门口的眺望挥手，到盼着窗外晚归的公交车；从火车站外伫立不舍的背影，到午夜台灯旁仍在等待的电话。孩子用一生在跟父母告别，父母却用一生在说路上小心，我接受了离别，却低估了思念。感谢相濡以沫的太太，十年相伴，从未缺席，让我在遇到困难的时候，仍然有盏温暖的灯为我而留；让我在面对压力的时候，仍然有选择退却的权利；让我人到中年，仍然可以做个快乐就笑、难过就哭的孩子。我这一生最美的故事，就是在对的时间遇见了对的你，我的岁月因你而温暖，你是我穷极一生的呵护。感谢温暖善良的儿子，我是如此珍惜跟你在一起的日子，趁你，还会跟我分享有趣的故事，趁你，还会钻到我被子做成的山洞，趁你，此刻还酣然地睡在我怀里。未来的未来，你终会长大，爸爸永远都是你风筝的风，海豚的海，都是你最后的底气。愿你昂首阔步，一路繁花，我陪伴你长大，你治愈我余生。


庄晓天
2024年6月8日午夜

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