随着经济的不断发展,人们对物流的效率提出了更高的要求。第四方物流(Fourth Party Logistics,4PL)服务商作为供应链的整合者,通过制定优化的供应链解决方案,为客户降低运营成本,提高供应链各个环节的运作效率。运输是物流过程中最为重要的环节,物流路线规划及资源分配的合理与否对物流的效率影响巨大。基于最短路问题(The Shortest Path Problem)的理论基础,第四方物流路径优化问题(Fourth Party Logistics Routing Problem,4PLRP),为了实现高效的物流,致力于优化运输路径,并合理地选择第三方物流(Third Party Logistics,3PL)服务商。在以往的研究中,物流任务在两个节点之间往往会选择某个运输能力满足任务总运货量的3PL服务商,而那些运输能力达不到要求但运输费用较低的3PL服务商就会被排除在外。这就导致了物流资源不能得到充分合理的利用,整个物流网络的运作效率持续低下。针对上述问题,为了提高物流资源尤其是3PL服务商运输资源的利用率,进一步降低物流成本,创造更加公平的竞争环境,实现整个物流系统的共赢,研究3PL服务商合作的4PL路径优化问题具有重要的意义。因此,本文将结合运筹学的相关理论知识,在传统的4PL路径优化问题中探讨3PL服务商合作的模式,为物流行业的发展提供理论依据。在对4PL路径优化问题的相关研究进行概述的基础上,本文根据3PL服务商合作模式的不同,研究了考虑节点间3PL服务商合作的4PL路径优化问题和考虑全网络3PL服务商合作的4PL路径优化问题,具体研究内容如下所示:(1)在考虑节点间3PL服务商合作的4PL路径优化问题中,分别在单供应点到单需求点单任务和多供应点到多需求点多任务的情形下,以最小化物流总费用为目标,建立了考虑节点间3PL合作的4PL路径优化问题的整数规划模型。然后证明了考虑节点间3PL合作的4PL路径优化问题的最优值小于等于不考虑3PL合作的情况,并说明了完成时间、3PL管理费用和节点管理费用对本问题最优解的影响。最后针对具体的数值算例,使用ILOGCPLEX求解,通过对问题参数的分析,表明在4PLRP中考虑节点间3PL服务商合作的模式有利于降低物流总费用,提高3PL服务商运输资源的利用率。(2)在考虑全网络3PL服务商合作的4PL路径优化问题中,将物流任务按照其任务量进行离散化,将其视作多个以单位“1”为任务量的物流子任务,把寻求某项物流任务的单一优化路径转化成寻求由多个物流子任务的优化路径所构成的优化路径网络。然后在单供应点到单需求点单任务的情形下,建立了考虑全网络3PL合作的4PL路径优化问题的0-1规划模型。证明了考虑全网络3PL服务商合作的4PL路径优化问题的最优值一定小于等于考虑节点间3PL服务商合作的情形。最后针对具体的数值算例,使用ILOG CPLEX求解。通过参数分析,表明在4PLRP中考虑全网络3PL服务商合作的模式能够进一步地降低物流总费用,扩大了物流网络中3PL服务商的参与度,比仅考虑节点间3PL服务商合作的模式更为优越。