第一章 绪论
1.1 研究动机与目的
本文旨在应用MATLAB软件解决求解仓库选址和货物配送最优化设计等一些基本的实际运输最优化问题。针对如何快速查找出满足运输不同需求的最佳路线，提出了以MATLAB软件确定最优路线的方法，且研究思路和方法还可推广到旅游、工矿、建筑、机械等多种行业，其应用将会产生很大的社会效益和经济效益。借助这一平台，运用优化的观点和方法，利用计算机解决实践中遇到的优化问题，从而提高科研工作和解决实际问题的能力。
主要目的是通过研究,熟悉MATLAB平台,掌握运用MATLAB软件处理优化问题的方法。解决传统方法计算量大、速度慢、模式单一等缺陷。提供了一个以MATLAB软件、数学模型和传统运输优化方法相结合的新途径。
1.2 研究背景
运输行业的重要性随着中国经济的不断发展而快速提高，不管是旅客运输还是货物运输的发展与变化都成为国民经济发展的重要部分，而在其中公路运输又成为运输行业的重中之重。
2007年1-11月份，全国公路运输完成货运量和货物周转量分别为1,452,378万吨和101,215,988万吨公里，分别比2006年同期增长12.3%和17.3%。2008年1-11月份，全国公路运输完成货运量和货物周转量分别为1,637,412万吨和116,792,172万吨公里，分别比2007年同期增长12.7%和15.4%。由于目前中国运输业瓶颈效应尚未消除，而陆上运输方式中铁路运力增长有限，因此公路运输将是全社会物流量大幅增长的主要受益者。
2008年11月5日，国家决定实行积极的财政政策和适度宽松的货币政策，出台更加有力的扩大国内需求措施，加快民生工程、基础设施、生态环境建设和灾后重建，提高城乡居民特别是低收入群体的收入水平，促进经济平稳较快增长。在这“四万亿”计划里，公路投资占到10%，将加快公路重大基础设施的建设。中国公路在客运量、货运量、客运周转量等方面均遥遥领先于其他运输方式的总和。根据交通部规划，到2010年，公路总里程要达到210万至230万公里，全面建成“五纵七横”国道主干线[1]。
随着生产、经济、技术的发展，人们在生活和工作中对于同一个问题往往会提出多个解决方案，并通过各方面的论证从中提取最佳方案。最优化方法就是专门研究从多个方案中科学合理地提取最佳方案的方法。由于最优化问题无处不在，目前最优化方法的应用和研究已经深入到了生产和科研的各个领域，土木工程、机械工程、化学工程、运输调度、生产控制、经济规划管理等等，并取得了显著成效。
在所有的物流功能中, 运输是一个最基本的功能,是物流的核心问题。为了降低物流成本,我们有必要研究物流运输中如何组织物资调运才能使总运输成本最少这一重要问题。研究物资运输过程中最优的运输方案,需要在满足各种资源限制的条件下,找到使运输总成本最少的调运方案。实践中通常是通过建立数学模型,用定量分析的方法来解决这一问题。但由于此类问题所涉及的条件变量较多,一般的数学方法运算难度较大,结果不容易求出。而线性规划法则是最优化问题领域中最简单、最基本和使用最广泛的方法。
利用MATLAB的优化工具箱，可以求解线性规划、非线性规划和多目标规划等多种问题。此外，它还提供了线性、非线性最小化，方程求解，曲线拟合，二次规划等大中型问题的求解方法，为优化方法在工程中的实际应用提供了更方便、快捷的途径[2]。
1.3 研究方法与系统描述
具体研究方法：
针对仓库选址问题，首先使用MATLAB优化工具箱中fmincon()函数，求解多变量有约束非线形函数极小值的函数, 得到最优解。然后，以复杂的多源选址问题为模型，转化后变为单源选址模型进行求解,体现MATLAB最优化的优越性。
而在货物配送最优化设计模型中，将进行灵敏度分析，当线性规划问题中的一个或几个参数变化时，看最优解的变化。适合任何情况下的最优配货方案的设计，不管其他因素怎么变化，只需对参数进行适当的变化，运用MATLAB优化工具箱就可以在最短的时间内得到最好的答案。同时，在公司进行决策时，只需调整参数就可以预测出该情况下的各个运输方向上运货量的改变以及对总费用的影响，并可以通过调试得出对公司最有利的方案。
MATLAB软件的相关介绍：
MATLAB是Matrix Laboratory的缩写，最早是美国的一位博士为矩阵运算而编写的接口程序。1984年，MathWorks公司成立，将MATLAB软件推向市场，并将其逐步发展成为一个集数值计算、图形处理、图像处理、符号运算、文字处理、数学建模、实时控制、动态仿真和信号处理等功能为一体的数学应用软件。目前最新版本Release 14 (MATLAB 7.0)的Service Pack 1，2004年9月正式推出[3]。
与其他的计算机高级语言相比，MATLAB有着许多非常明显的优点：
（1）容易使用
MATLAB允许用户以数学形式的语言编写程序，用户在命令窗口中命令即可直接得出结果，这比C、Fortran和Basic等高级语言都要方便得多。由于它是用C语言开发的，它的流程控制语句与C语言中的相应语句几乎一致。
（2）可以由多种操作系统支持
MATLAB支持多种计算机操作系统，比如Windows95/98/2000/XP以及许多不同版本的UNIX操作系统。而且在一种操作系统下编写的程序转移到其他操作系统下时，程序不需要作出任何修改。同样，在一种平台上编写的数据文件转移到另外的平台时，也不需要作出任何修改。
（3）丰富的内部函数
MATLAB的内部函数库提供了相当丰富的函数，这些函数可以解决许多基本问题，如矩阵的输入。MATLAB提供了一个人机交互的数学系统环境，该系统的基本数据结构是矩阵，在生成矩阵对象时，不要求作明确的维数说明。
（4）强大的图形和符号功能
MATLAB具有强大的图形处理功能，它本身带有许多绘图的库函数，可以很轻松地画出各种复杂的二维和多维图形。这些图形可以与运行该程序的计算机连接的任何打印设备上打印出来，这使得MATLAB成为使技术数据可视化的杰出代表。此外，MATLAB也开发了自己的符号运算功能。
（5）可以自动选择算法
在使用其他语言编制程序时，往往会在算法的选择上费一番周折，但在MATLAB里，不存在这个问题。MATLAB的许多功能函数都带有算法的自适应能力，它会根据情况自行选择最合适的算法。这样，当使用其他程序时，因算法选择不当而引起的譬如死循环等错误，当使用MATLAB时可以在很大程度上避免。
（6）与其他软件和语言有良好的对接性
MATLAB与Maple、Fortran、C和Basic等语言之间都可以实现很方便的连接，用户只需将已有的EXE文件转换成MEX文件即可。MATLAB除自身已经具有十分强大的功能之外，它还可以与其他程序和软件实现很好的交流，
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