笔记:美团智能配送系统的运筹优化实战

文章来源: https://tech.meituan.com/2020/02/20/meituan-delivery-operations-research.html

TODO list

  1. 算法学习
  • 启发式定向搜索
  • 遗传算法的迭代搜索算法
  • 大规模邻域搜索算法
  • 变领域搜索算法
  1. 问题学习
  • 流水线调度问题
  • 打车的调度是做司机和乘客的匹配,本质是 个二分图匹配问题,有多项式时间的最优算法:KM 算法
  1. paper阅读

智能配送的资源优化配置

既有线上的业务,也有线下的复杂运营。配送连 接订单需求和运力供给。为了达到需求和供给的平衡,不仅要在线下运营商家、运营 骑手,还要在线上将这些需求和运力供给做合理的配置,其目的是提高整体的效率。

资源优化配置的三个层级

  1. 基础层是结构优化,它直接决定了配送系统效率的上限。这种基础结构的优 化,周期比较长,频率比较低,包括配送网络规划、运力结构规划等等。
  2. 中间层是市场调节,相对来说是中短期的,主要通过定价或者营销手段,使供需达到一个相对理想的平衡状态。
  3. 再上层是实时匹配,通过调度做实时的资源最优匹配。 实时匹配的频率是最 高的,决策的周期也最短。
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智能配送系统架构

  1. 机器学习系统、IoT 和 感知系统、LBS 系统:在配送过程中做精准的数据采集、感知、预估,为优化决策提供准确的参数输入
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业务项目

智能区域规划

配送网络基本概念

  1. 商家配送范围:决定用户打开app,查看哪些商家可以点餐。
  2. 骑手配送区域边界:一些商家集合所对应的范围,决定用户在美团点外卖服务的骑手。影响末端配送效率最关键的点,是配送员对他所负责区域的熟悉程度。在传统物流领域,配送站或配送员,都会固定负责某几个小区,越熟悉,配送效率就会越高。另外,还有运营管理的诉求,如果有新商家上线,也很容 易确定由哪个配送站来提供服务。
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区域规划影响配送效率

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区域规划方案

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优化目标

思考:区域规划主要影响的是什么?
->目标在于如何沟通区域内的供给和需求
->影响骑手的顺路性、空驶性,也就是骑手平均为每一单付出的路程成本
->骑手的单均行驶距离
->商家聚合度、订单的聚合度、订单重心和商家重心的偏离程度(大量区域和站点积累的数据)

约束
  1. 区域边界
  • 如果有新商家上线到底属于哪个站点?
  • 哪条路以东、哪条路以南 这样的表述方式,便于记忆和理解,提高管理效率
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智能骑手排班

按组排班,把所有骑手分成几组,规定每个组的开工时段。然后大家可以按组轮岗,每个人的每个班次都会轮到。
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建模过程

  1. 目标:运力需求满足订单量的时间单元最多(把时间做了离散化,以半小时为粒度。 对于一天来讲,只有 48 个时间单元,决策空间大幅缩减)
  2. 标准化模型
  • 人数归一化: 班次人数/站点总人数
  • 单量归一化:每个时间单元的进单量除以每天峰值时间单元的单量
  1. 定义运力满足
  2. 强约束:管理的诉求、骑手的体验、每个工作时段尽量连续、每个工作时段持续的时间不过短、不同工作时段 之间休息的时间不过短等

结论:

  1. 问题的约束太多,求最优解甚至可行解的难度太大。另外,站长在使用排班工具的时 候,希望能马上给出系统排班方案,再快速做后续微调,因此对算法运行时间要求也比较高。
  2. 基于约束条件,根据启发式算法构造初始方案,再用局 部搜索迭代优化。
  • 求解速度快
  • 归一化可给出任意站点的排班方案
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骑手路径规划

业务场景

  1. 骑手端:给每个骑手推荐任务执行顺序。
  2. 用户端:点了外卖之后,美团会实时展示骑手当前任务还需要执行几分钟,提供更多预估信息。
  3. 业务场景诉求: 对时效要求非常高,算法运行时间要越短越好。
  4. 平台端:指派、改派、路径规划,要求优化效果稳定且效果好
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场景方案

技术路线

基于随机迭代的搜索策略如类似遗传算法的迭代搜索算法、大规模邻域搜索算法存在强不确定性,因此技术路线如下:

  1. 只能做启发式定向搜 索,不能在算法中加随机扰动。不能允许同样的输入在不同运行时刻给出不一样的优 化结果。
  2. 不能用普通迭代搜索,必须把这个问题结构特性挖掘出来,做基于知识的定制化搜索。
技术方案

把它看作流水线调度问题:每个订单可以认为是 job;一个订单的两个任务取餐和送餐,可以认为是一个 job 的 operation。任意两个任务点之间的通行时间,可以认为是序列相关的准备时间。 每一单承诺的送达时间,包括预订单和即时单,可以映射到流水线调度问题中的提前 和拖期惩罚上。
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订单智能调度

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转载自blog.csdn.net/weixin_43464554/article/details/113841453