关于供应链中物流网络的优化模型的研究

摘 要随着经济全球化的飞速发展以及全球市场化的逐渐深化，供应链的竞争逐渐成为新时期产业竞争的关键内容。企业的成败不但取决于它自身实力，而且需要借助供应链产业中各种各样的服务来实现竞争优势。在这种情况下，我们有必要找出合适的供应链物流网络优化模型来降低企业亏损并提高效益。本研究先论述了供应链物流网络的构造，接着又研究了我国供应链物流网络优化时所遇到的问题和挑战，随后又研究了供应链物流网络优化时的方法、原则、和步骤，然后又以德邦物流公司为例，用遗传算法对德邦物流济南分公司进行了物流网络优化，并用数据进行了验证，又分析了公司在优化之后的效果。通过对供应链物流网络优化模型的认识能够为企业改革者提供一些新的决策依据，提高企业的工作效率，降低运营成本。关键字：供应链物流网路，优化模型，德邦物流公司，遗传算法，成本优化AbstractFollowing with the rapid development of world economy and the strong improvement of economical globalization , Competition in the supply chain is becoming a key element of the new era of industrial competition. Corporate success or failure depends not only on its own strength, and the need to use a variety of services to achieve competitive advantage in the supply chain industry.In this case, we need to find the right supply chain logistics network optimization model to reduce losses and improve efficiency. we first study the structure of the supply chain logistics network, and then study the problems and challenges encountered in the supply chain logistics network optimization, followed by after the supply chain logistics network optimization method,Principles, and steps.Then, by Debon logistics companies, for example, we use genetic algorithms to optimize Debon logistics Jinan branch, and then we get the data validation, analysis of the effect of the company after the optimization. Understanding through the supply chain logistics network optimization model for corporate reformers to provide some basis for decision making, improving the work efficiency, reduce operating costs.Key words: Supply chain logistics network, Genetic algorithm, Optimization model, Debon logistics company, Costs optimization目 录前 言 .11 研究的背景及目的.32 国内及国外供应链中物流网络的分析.52.1 国内供应链中物流网路的分析 .52.1.1 供应链中物流网络的构造以及特点 .52.1.2 我国供应链中物流网络优化的影响因素 .72.1.3 我国供应链中物流网络优化遇到的挑战.72.2 国外供应链中物流网路模型的分析 .92.2.1 美国的供应链中物流网络模型的分析 .92.2.2 日本的供应链中物流网络模型的分析.92.2.3 欧洲的供应链中物流网络模型的分析.103 供应链中物流网络的优化.133.1 供应链中物流网络的优化原则 .133.2 供链中物流网络的优化方法 .133.3 供应链中物流网络的优化程序 .144 以德邦公司为例的物流网络的优化模型.194.1 德邦物流公司在物流网络方面的缺陷 .194.2 优化模型的建立 .194.3 对优化模型进行求解 .194.3.1 遗传基因算法的简介.204.3.2 利用遗传基因算法求解德邦物流公司的网络优化问题.234.3.3 数据验证.244.4 供应链中物流网络优化后的效果分析 .275.国家提出的对未来供应链企业的建议 .29结 论 .31致 谢 .33参考文献 .35前 言在全球化市场竞争日益激烈的环境下，供应链的竞争已经成为新时期产业竞争的关键内容。目前，真正的竞争不是企业与企业之间的竞争，而是供应链与供应链之间的竞争，在供应链参与市场竞争环境中，企业更加追求效率高和成本低的全新物流网络模式，它们都在积极培育一个开放的、竞争的以及高效的市场空间和一个具有良好运行机制的竞争环境。供应链物流网络优化将会提高系统的整体性能。另外当今社会上的许多企业，在经营到一定规模时，会根据销售业务的发展需要，在全国范围内设置若干个分拨中心，有的企业甚至使得分销网络遍布全国。由于这些企业有多家工厂和多个分拨中心，许多会存在货物之间重复运输，库存过多或不足、很难及时响应客户的及时需求等多种多样的问题，而且大多数国内企业中缺少专业人才和关键的历史数据，使得企业无法进行合理的物流网络规划，最终的结果就是导致了大多数物流企业盈利状况不佳，有的甚至出现亏损，因此我们有必要找出合适的物流网络优化模型来降低企业亏损，并提高效益。另外供应链物流网络优化时会取的各种社会效益和经济效益，由此而获得的竞争优势也将会被人关注。一个高性能的供应链物流网络应该使内部活动的价值最大化，同时发展稳定的伙伴关系，使外部活动的价值也最大化。供应链物流网络在优化过程中整合、配置了节点企业资源，通过进行供应链物流网络优化，既节约成本，又保持供应链的稳定性，还降低了企业的经营风险。为了确定合理的供应链物流网络优化模型，本研究先研究了供应链物流网络的构造，接着又研究了我国供应链物流网络优化时所遇到的问题和挑战，随后又研究了供应链物流网络优化时的方法，原则，和步骤，然后又以德邦物流公司为例，用遗传算法对德邦物流济南分公司进行了物流网络优化，并用数据进行了验证，又分析了公司在优化之后的效果，希望本人的研究能对提升我国供应链物流网络优化提供一定的借鉴与参考。1研究的背景及目的现今，世界正处在经济全球化的过程中，现代化的生产性服务业一跃而起，他所包含和涉及的信息、物流、金融、商务和技术支持等服务已经在企业的生产到销售的全过程中贯穿。企业的成败不但取决于它自身实力，而且需要借助供应链产业中各种各样的服务来实现竞争优势。所以说供应链的竞争已经成为新时期产业竞争的关键内容。尤其对于中小企业来说，这些企业的资源有限，而且综合实力没有优势，怎样才能通过供应链服务有效整合资源并节省成本，从而更完美地发展自身核心业务，放弃“小而全”，实现“专而精”，成为这些中小企业树立竞争优势的关键。英国一个著名经济学家说过，真正的竞争不是企业与企业之间的竞争，而是供应链与供应链的竞争，这个观点已经得到大家的普遍认可。现在，很多的企业开始关注供应链，把它作为企业发展的支柱，应用各种各样的供应链管理方式，建立高效，灵活，低成本运行的供应链系统。我们知道，在整个供应链中，供应商、制造商、经销商，物流公司共同构成一个物流网络，彼此之间拥有密切的关系，他们的运作效率和匹配程度是供应链优化的重点。供应链优化要通过物流网络建设实现，物流网络建设要立足于整体供应链的优化过程。可是当今社会上的许多企业，在经营到一定规模时，会根据销售业务的发展需要，在全国范围内设置若干个分拨中心，有的企业甚至使得分销网络遍布全国。由于这些企业有多家工厂和多个分拨中心，许多会存在货物之间的重复运输，库存过多或不足、难以及时响应客户的及时需求等多种多样的问题，而且大多数国内企业中缺少专业人才和关键的历史数据，使得企业无法进行合理的物流网络规划，最终的结果就是导致了大多数物流企业盈利状况不佳，有的甚至出现亏损，因此我们有必要找出合适的物流网络优化模型来降低企业亏损并提高效益。物流网络优化的重要目标之一是减少网络节点的存货量，平衡运输成本和仓储成本，同时还要满足客户响应时间，实现供应链上各个企业的共同盈利。总之供应链网络优化的实质是求的整体的最优。在传统意义上，供应链是离散业务的松散连载，而在现代概念中，供应链就是一个“综合网络”。所以供应链的另一个定义是：供应链是一个网络，它由一群互相联系、相互依存的组织机构所形成，他们共同合作，对供应商到最终用户的物流和信息流进行控制和管理。大家都知道，“牛鞭”效应是供应链的调控和协调者在动态的供应链环境中面临的最大的问题，而解决的方法除了信息的透明化和共享外，其关键是必须拥有一个合理的网络结构 1。供应链中物流网络的优化的主要目的是在已知的服务水平下使得总得成本的最小，即怎么样确定在网络中作业设施的理想数量、他们的地理位置、制造产出数量、采购数量和产出的流程等等。2国内及国外供应链中物流网络的分析2.1国内供应链中物流网路的分析2.1.1 供应链中物流网络的构造以及特点(1) 供应链的构造如图 2.1 所示。传递给用户获取原材料 分销增值生产增值物流服务增值物品、质量、创新和价值，流向消费者消费者需求和偏好，通过供应链反馈，整合生产物流服务商制造商原材料供应商分销商 消费者图 2.1 供应链的构造图Fig. 2.1 The structure of the supply chain(2)物流的过程图根据上面的供应链的一般构造图可以得到和它相应的物流过程图 2，如图 2.2 所示。直达运输原材料零部件半成品供应商运输运输物流中 心制造商接收生产交货运输直达运输外部仓库物流中 心运输 运输批发商零售商消费者销售物流生产物流采购物流图 2.2 供应链中的物流过程图Fig. 2.2 Logistics supply chain process map(3)供应链中的物流网络上面对供应链和供应链中的物流过程进行了研究，可知这个网络是由抽象的节点和链形成。零售商、仓库、工厂、供应商等代表网络中的节点，不同的存储点间的货物移动指代链，任意一对节点之间都可能存在多条链，而这些链表示不同的产品和不同的路线 3。供应链中的物流网络如图 2.3 所示。批发商 nEDI成品运输仓库 1仓库 n物流中心 1物流中心 nEDI原材料，零部件半成品等供应商 1供应商 n制造商 1制造商 n订货信息成品配送批发商 1成品运输订货信息零售商 1零售商 n成品运输订货信息消费者 n消费者 1图 2.3 供应链中的物流网络图Fig. 2.3 Supply chain logistics network in Figure(4)供应链中物流网络的特点通过运用供应链中的物流网络图的描述，我们可以很清楚的了解各种活动和它们的关系，也便于管理人员对资源配置、对作业关系进行调整，另外对于大型的复杂的供应链中的物流网络可以借用电子计算机来实行编制优化。供应链中的物流网络是一个跨时域、跨地域很大的物流网络。一方面，它之所以跨越很大的地区，是因为世界正在经济全球化和信息化，导致了物流跨地域、跨国界的形势，例如在供应链中，供应商既可为本地供应商、也可为外地供应商或是国外供应商；另一方面，供应链物流网络垮时域性强是因为货物需要经过长时间的运输，而仓储可以解决产需之间的时间问题。供应链物流网络是一个动态的物流网络，它联结多个用户和企业，随着需求、供应、价格、渠道等的变化，网络内的要素和运行会发生经常性的变化。人们只有对网络内的各个组成部分不断地做出修改、完善，才能适应经常变化的社会环境。供应链物流网络具有很大的复杂性，物流网络中运行的对象“物”遍及社会上的全部的物质资源，而资源的大量化和多样化当然也就带来了物流的复杂化。2.1.2我国供应链中物流网络优化的影响因素(1)自然状况的影响自然状况一般是指地理条件和自然资源。首先，由于自然资源分布不均匀，使得资源较少的地方必须得从资源集中的地方输入资源。然后，在物流网络中的不同的地理位置也会影响物流需求。最后，物流网络结构还会受到地形条件、物流基础设施设备的建设成本的影响。(2)产业结构的影响目前，我国的产业结构不断升级，随着产业结构的升级，我国的物流需求也快速增长。第一，就第一产业来说，经济价值较高的农产品物流正在增加，减小了农产品流通批量，增加了农产品的品种和交易次数，增大了必要的物流频率。第二，在第二产业中，单位重量价格高的产品生产正在迅速增长，这些产业有电气机械工业、运输机械工业、精密机械工业、精密化学工业等。物流对象正在向小批量、高频度和高水准的物流服务方向发展，这样也引起物流需求的增加。第三，第三产业的扩张也引起了物流需求的增长。例如，大型制造商进行了系列专卖、大型的流通企业的全国范围内的快速配送、快餐食品连锁店的快餐配送等各种物流活动 4的发生。(3)经济发展的影响经济发展拉动了整个经济活动中各个部门和各个环节，而经济的发展是一个连续变化的过程。物流联系是经济活动中各环节之间的联系的基础。第一，经济结构的变化将会导致某些行业的快速发展，特别是高科技产业的发展。而这种变化必然会引起各行业的某些生产要素的重新配置，这也将造成物流需求量的变化。第二，不同的经济发展水平的地区，商品经济发展的程度不同，其所产生的物流需求也不同。2.1.3我国供应链中物流网络优化遇到的挑战(1)系统资源难以整合我国各地区为了促进本地区物流业的发展，大都制订了各自的发展规划与政策法规，很少考虑到与其他地区的合作和衔接，因此无法整合全社会的资源并建立统一的物流网络，从而在配置资源时，会造成资源的浪费。(2)物流服务社会化、市场化程度低从原来的制造型企业中分离出的物流企业，正在形成整合社会物资流通的第三方物流企业，这个是现代物流的一个特点。可是我国现在仍然有很多的企自办垂直式物流，这样很难充分发挥其仓储设施和运输车辆的效率，导致物流的社会化程度不高，物流市场的规模小、实力弱、资源分散，难以形成规模效益，这种行为严重制约我国物流网络的成型。(3)物流设备设施不完善、网络空间布局不合理我国目前还没有形成一个结构完整的多式联运物流体系，同一种运输方式的内部和不同种运输方式之间无法协调。例如，在铁路与公路运输方面，在各陆路干线枢纽场站还未建设好与各大中城市外环干道相配套、相完善的衔接点，铁路集装箱货运场站堆存能力也不足，场站之间没有很好的衔接；而在水路运输方面，各个港口的专业化码头无法满足港口吞吐量快速增长的需要，有效的促进产业发展和社区高度商业化的国际大港的数量较少；在航空运输方面，各机场和专用场站的设施设备不足，无法达到航空安全、便捷、高效的要求 5。(4)战略决策的量化有难度 供应链物流网络优化涉及到整个跨企业的合作伙伴，说服企业自身的决策者不只是企业的战略决策的困难之处，更重要的是可以让整个供应链上的合作伙伴都理解供应链物流网络优化的行动方案具有长远的战略意义，用量化的结果告诉合作伙伴的利益所在，证明未来的行动方案并不是游戏。(5)战略决策的动态变化很复杂在激烈变动的商业环境下，供应链网络决策的可维护性非常重要。如果物流网络优化的成果是静态的，那么它将无法反映未来不断变化的商业环境中客户所遇到的供应链的问题。实际上，企业更希望供应链物流网络优化的成果是一个架构精巧的数学模型，当商业环境变化或者企业战略发生变化时，企业也会很快的对供应链物流网络进行调整。 (6)战略方案的可操作性较难供应链物流网络优化虽是战略层面的工作，但它与战术层面的操作也具有很大的关系。不论是集中化的采购还是其他策略的实现，都与各企业具体的作业关系紧密相关，企业的资源有限时会导致客户的实施过程不能快速实现，而且企业组织之间的对话和交流也需要一个大家都认同的平台，确定可操作的合适的过渡方案。(7)基于经验的网络优化和专业量化的网络优化间的抉择现今，国内大部分企业都是根据传统经验来优化其供应链物流网络，这些经验包括市场分销网络的思路、中国行政区域划分思路、区域经济结构思路。然而从供应链物流成本与客户服务水平最优权衡的目标出发，分析各环节的物流策略，通过大量数据分析量化物流成本，发现大多基于传统经验的物流网络都是不合理的网络模型，有的甚至会有很大的问题。因此我们要选择合适的物流网络优化方案。2.2 国外供应链中物流网路模型的分析2.2. 1 美国的供应链中物流网络模型的分析美国是物流最发达、最先进的国家。美国物流经历了从萌芽到产生，到推广，之后又走向了现代化，目前美国的物流正走向全球化。美国的物流网络存在诸多优势 6：第一，物流规模与实力占绝对优势，总体上说美国的物流发展无论在规模总量、企业实力和先进技术应用上都代表了世界最高水平。第二，水陆空铁立体交通网络发达。美国物流之所以很发达，是因为其拥有密集而先进的综合交通运输网络。美国的航空运输几乎占全球的“半壁江山”而且美国海运和内河运输也很发达，洛杉矶港、纽约港、长滩港、奥克兰港等都是世界大港。第三，降低物流成本主要靠减少仓储费用。美国物流成本虽然不是全世界最低（比日本略高），但近十几年来一直稳中趋降，而且由于仓储业中管理软件、信息技术和自动化的广泛使用以及“零库存”生存普及都已成为节约物流成本的主要源泉。第四，放松了交通运输管制，鼓励通过竞争搞活市场。美国政府对物流行业实行的管理主要采用“有所管”和“有所不管”的策略，体现在运输行业相关的法律法规的方面，“管”是指交通安全和环境保护的监管,“不管”是指在交通运输经济法规方面放宽管制。第五，重视物流人才培训。在美国，从企业、行业、行业协会、学校到政府都注重对物流人才的培训，这些培训形成了一种多层次、多渠道、适应市场需要的物流人才培训机制。另外政府对物流人才的培训，除了提供资金，鼓励大学开设物流专业和物流课程外，有的地方政府还与大学和企业合作培养物流人才。第六，物流理论研究与物流实践结合紧密。美国的物流研究能够做到“理论联系实际”。他们对宽泛的理论研究进行的很少，大部分是技术性、应用性的研究。这是因为美国追求现实的风格以及其与国内不同的大学运作机制。教授常常教导学生在做研究时，课题题目一定要小，要具体，不要做“大文章”。在学术刊物上发表的论文要“实”，不要华而不实。很多大学物流研究机构在企业的资助下必须为企业提供可操作性的研究成果，为企业带来效益。因此美国的物流研究的成果主要集中在物流技术的应用、供应链管理的优化模型、物流各环节中具体问题的解决方法、以及直接为企业设计的物流方案等等。2.2.2 日本的供应链中物流网络模型的分析通过对日本的供应链物流网络模型的分析，我们可以得出日本的物流网络拥有以下优势：(1)具有健全的政策保障 首先，日本政府在物流业发展的每个阶段都制定了相关政策法规。在法律法规方面商法及民法中规定了物流的相关条款。然后，日本政府进行了一系列政策方面的改革，目的是进一步放宽对物流业的规制使其完全按照市场规律运作，更加富有活力 7。 最后，日本政府部门逐渐对物流系统技术进行更新升级，包括：一是物流系统信息化，也就是进出口和港口办公手续实现无纸化，一条龙服务的推进等。二是物流系统标准化，就是对集装箱托盘采用的标准进行国际整合、全程托盘化。三是其他技术开发和商业惯例的改革等。日本政府通过采取的各种宏观政策来大幅度的扶持物流产业，并且还为各个发展时期的物流业营造了良好、和谐的制度环境。(2)发达的交通运输业是物流业的强有力的支撑交通运输在现代物流业中占重要的部分。日本物流业界的观点是交通运输物流是未来经济社会的大动脉，他们认为未来全球性，综合性的全方位立体网络必然是由交通运输和物流网络形成。日本根据本国国土和人口的特点，把物流基础设施的重点放在高速公路网和沿海港口设施、海运网络上，充分利用公路运输快捷和灵活机动的优点，又兼顾空运和海上集装箱运输，免去了在狭小国土上发展铁路运输的不适之处 8。(3)具有国际领先水平的物流基础设施日本的大规模基础设施建设与现代物流业的兴起同步。日本在全方位规划物流业时，积极地建设物流园区，并推进配送中心发展。日本是建设物流园区最早的国家，鉴于其国土面积小、国内资源和市场有限、商品进出口量大的因素，日本在大中城市、港口、主要公路枢纽都建立了物流园区，然后日本就开始在加强交通设施与物流园区之间的配套建设，提高经营的规模效益方面做文章。(4)高效的企业管理和多样化的服务内容长期以来，日本的物流业在经营管理过程中渐渐地学习到了一些有效地管理原则，即“采集计划化、配送共同化、运输直达化、物流大量化、管理系统化”。这些原则都在采集、运输、仓储、包装、配送等各个环节构成的完整的物流体系中有所表现。(5)先进的电子信息技术推进了物流现代化的进程日本对物流信息的处理方法非常看重，几乎所有的专业物流企业在处理和控制物流信息、为客户提供全面的信息服务时都会应用计算机信息管理系统。另外在订货、库存管理、配送等方面，也大量的应用输送过程信息系统、配货配车系统、物流联网系统、卫星定位导航系统(GPS)、无线射频识别技术系统 (RFID)、电子数据交换系统(EDI)等等。近几年来，日本又改变了物流发展战略，积极倡导进行高附加值物流，并将物流信息技术作为非常关键的发展方向，努力在物流国际化、系统化、标准化、协作化方面取得新的进展 9。2.2.3 欧洲的供应链中物流网络模型的分析欧洲物流网络同样经历了复杂的发展阶段。他的服务和覆盖范围不断扩大，由最初的工厂物流发展成为综合物流，再到供应链物流，再到全球物流，最后发展成为现在的电子物流。欧洲的物流网络具有以下优点：(1)信息是欧洲现代物流发展的核心现代物流和传统物流的最大不同点就是“信息”，信息网络的使用使物流管理简约化，并且把世界各地的业务伙伴都连接起来，放在同一个信息平台上，通过这种方式方便各业务伙伴之间的交流，保证了物流信息快速，可靠地传递，极大地提高了工作效率。(2)优质服务是物流企业的重要竞争手段物流企业赖以生存的基石是“高质量管理+优质服务+高效、快速、安全”，而优质的服务又增强了物流企业的核心竞争力。(3)战略联盟是现代物流的发展方向供应链管理思想主要体现在现在的供应链企业摒弃了“大而全”、“小而全”的传统意识，而是与供应商和分销商建立“合作竞争”的战略关系，另外与工商企业建立战略联盟也是现代物流发展的一大方向。(4)政府创造良好的外部环境是现代物流业发展的保障欧洲国家政府为了发展物流，主要建设外部环境，例如全面规划、制定政策、规范秩序、协调管理、职业教育等等。政府对物流发展做出规划，提出实施原则，然后指导行业发展，还制定必要的政策法规对物流进行监控、协调和管理，以此来促进物流业的发展。而企业在发展物流业时主要进行投资兴建物流基地，创建物流公司。另外欧洲还提出了首席物流主管模式，用此来解决供应链管理中的主导者和主导权的问题，从而强化政府对物流的管理，促进物流业的快速发展。(5)物流园区是推进现代物流的结点。德国是欧洲物流发展最好的国家之一，在物流园区建设方面处于世界领先地位。 3 供应链中物流网络的优化3.1 供应链中物流网络的优化原则为了与以往的物流网络设计方法相互区别，在供应链物流网络设计时要遵循以下几个原则，主要包括整体性原则、协作性原则、创新性原则、成本服务原则。这些原则不仅能够表现出供应链中物流网络特点，而且还要满足供应链环境对物流网络的特殊要求。(1)整体性原则整体性原则是供应链中物流网络优化必须遵循的一条原则，这条原则要求物流网络在优化过程中要从物流网络的整体出发来考虑，包括各种各样的相关问题。由于在供应链的环境中，物流网络中包含了多种成员企业，而且各企业的情况又各不相同，所以在确定物流网络目标时要从全局利益出发，更能顺利的达成一致性。(2)协作性原则供应链中的物流网络与传统网络间最重要区别是供应链中的物流网络更注意关注企业之间的相互合作。在物流网络优化时，可以设立由各个企业的代表组成的专门的业务小组来负责优化工作。这样在设计开始就可以相互协调各企业间关系，同时了解其他企业对自身和优化网络的期望值，另外也可以制定一些有利的合约与运作流程，例如信息传递渠道和方式、信息共享范围等等。(3)创新性原则由于供应链中的物流网络会覆盖更广的范围，还有可能会遇到更复杂的问题，因此在物流网络优化的过程中一定要充分发挥创新精神，突破原来的物流网络优化的思路和方法，大胆的进行创新，只有这样才能产生更有利的效果。例如，物流网络优化由以前的只在单个企业内进行扩展到现在的整个供应链的范围内，所以我们可以充分利用更多的资源，采用更有效的资产处理方式来对整个物流网络进行优化，另外原来只需要周转自己的商品，而现在却可以结合返货、退货等方式来更好组织物流活动。(4)成本服务原则在供应链物流网络优化时亘古不变的原则就是成本服务原则。它包含两个方面：第一是在成本一定时提高服务水平；第二是在服务水平一定时降低成本。不管离开哪个作为前提，都是不合理的。所以在物流网络优化的分析过程中要关注某项的成本增加是否能给整体带来相对的收益弥补，如果不能就不能采取该方案。同时还要注意整体性原则，如果局部成本的增加小于其带来的整体利益的增加，这种方案还是可行的，可以采用。3.2供链中物流网络的优化方法(1)网络图形法在供应链物流网络优化时一般会有两种方式：一是单纯从货物流通渠道建设的角度设计优化供应链，二是从供应链定位的角度来选择在哪个地方安排供应商，在哪个地方建设一个加工厂，在哪个地方组装，哪个地方要有一个分销点等。网络优化所用的工具手段主要是网络图形，网络图形可以形象、直观地反映供应链物流网络的结构特征，所以我们把这种供应链中物流网络的优化方法称之为网络图形法。这种方法在描述供应链的组织结构及分布特征上比较形象，但它不能反映供应链的性能特征 10，例如经济特性。因此该方法还是有一定的不利之处。(2) 数学模型法虽然数学模型法经常用于研究经济问题，但它也可用来研究供应链网络优化问题。因为我们可以把供应链作为一个经济系统问题来描述，我们把供应链中的经济数量特征通过建立数学模型来表示，这样在供应链中的物流网络优化时，我们可以精确地看出其经济数量，然后计算合适的分配方式来对物流网络中的配送设施设备进行分配，对货物进行合理配送等等。(3)集成模型框架法集成模型框架法是指在建造模型框架时要基于一个集成模型的 4 个建模视图：信息视图、资源视图、功能视图以及组织视图。而且这个框架将企业的业务过程分为三个方面：管理过程、生产过程和支持过程。我们将应用这个框架建设以供应链管理企业为基础的参考模型，尤其是组织视图和信息视图，这将有利于我们对供应链中物流网络的优化进行研究。(4)计算机仿真方法利用计算机仿真技术，将实际供应链物流网络问题根据不同的仿真软件要求，先进行模型化，再按照仿真软件的要求进行仿真运行，最后对结果进行分析 11。3.3 供应链中物流网络的优化程序我们在进行供应链中的物流网络优化时，可以应用以下程序进行。先明确物流网络优化的程序；再评估现有物流网络的业绩水平；根据评估的业绩水平加入网络设计的创新选择；提出新的网点布局方案；做出网络优化决策；再次评估方案是否能够带来更好的效果，能的话即制定实施计划，如果不能再返回到前面重新加入新的创新性选择，然后依次进行。供应链中的物流网络优化程序如图 3.1 所示：导出结果制定实施计划明确物流网络优化程序评估现有物流网络业绩水平加入物流网络设计创新选择提出网点布局方案做出网络优化决策导入评估方案是否能够带来更好的效果NY图 3.1 供应链中物流网络优化程序Fig. 3.1 Supply chain logistics network optimization programe先明确网络优化程序。在供应链的物流网络优化开始后，先明确网络优化程序，在这个程序里面要完成的工作主要有三个：成立物流网络优化小组；确定物流网络优化目标；决定是否使用第三方物流。供应链物流网络优化小组是专门为完成与实施物流网络优化工作而成立的组织。在成立优化小组时要争取由各个企业代表组成，或者跟其他企业协商好通过一定的途径在网络优化过程中及时反映各方的期望与意见，以此来确保优化结果能够在成员企业之中达成共识。接下来是确定物流网络优化目标，在设定目标时要时刻关注物流网络的整体性与协作性的要求，多次衡量企业的战略目标和网络的整体目标。最后，要让供应链物流网络上的各成员企业能够承认并理解制定的优化目标。若应用第三方物流，则在物流网络优化小组的成员中也要添加物流企业的相关人员，他们可以为优化目标提出专业性的建议，优化的结果也会因为使用第三方物流资源而出现不同的结果。接着评估现有物流网络的业绩水平。在做优化物流网络的决定时，需要与现有的物流网络进行比较。因此必须要对现有的物流网络进行评估，对现存物流网络中各个网点的位置、运输、存货及仓储成本、设施成本进行测量和记录，以及观察每个活动的反应时间等。Coyle 12提出了对现存物流网络进行评估的步骤图如图 3.2 所示。基本的业务信息物流系 统的评估关键的物流活动第三方物流的选择与评估物流战略问 题物流战略计 划图 3.2 物流网络的评估步骤Fig. 3.2 Evaluation steps of the existing logistics在基本业务信息这个步骤中我们主要收集顾客需求以及主要的外部因素指标，在第二步中要明确重要的物流目标，在第三步考察关键的物流活动时，要清楚了解目前的物流网络的基本状况和企业在供应链中所处的地位与位置。如果在企业网络中第三方物流企业存在，那么需要对现存的第三方物流企业进行成本和业绩水平的比较评估，以便在接下来的步骤中决策现有第三方物流的去留。在物流战略这一步骤，要在数量和质量两方面弄清物流现状与预期之间的差距。最后，在物流战略计划这一步中要具体说明物流网络设计的主要目标，例如设施数目、成本、库存水平等。然后加入网络设计的创新性选择。供应链中的整个物流网络在优化时会比以前单纯的物流网络优化遇到更多的不确定因素与更加复杂的环境，所以有必要结合具体问题具体分析，大胆使用一些新方法解决目前的问题，或者独辟蹊径寻找更新的解决方案。创新性和经验性的步骤即在此处应用。绝大部分的决策支持工具只是用于评估方案，但却不能生成方案，因此我们必须要设计出尽可能多的优秀方案来分析现有的物流网络并得出解决方案，通常情况下墨守成规得到的设计方案是不能达到预期水平的。接着再提出网点布局方案。该方案是所有程序中最耗时间、并且难度最大的一步。首先，要设计和建立网络数据库。网络优化中最基础的工作就是收集、分析、合理化那些由参数、成本计算和约束条件组成的数据库雏形。其次，要设计网络优化模型。因为每个网络优化的目标都各不相同，而且其约束条件也千差万别，所以要根据自己企业的情况设计网络模型，例如将客观条件和期望的结果用数学模型来表达。然后再选择网络优化工具。在使用网络优化工具时要考虑各种被选方案和假定方案，以及密切联系的约束条件和目标。做完以上工作，我们便可以用已选的工具建立网络模型，计算得出多种优化方案了。提出网点布局方案后就要做物流网络优化方案的决策。我们必须得从成本、服务和资产使用率等方面对这些备选方案进行全面的比较分析。建模的目的是通过最有利的方式让管理层看到网络优化决策中物流成本和服务的权衡，同时，还要综合考虑各方面影响因素然后做出最终决定。供应链中物流网络优化时，既要优化硬件设施，也要优化软件设施，硬件设施有供应商、仓储设施、运输服务、通讯等；软件设施有可供雇佣的熟练劳动力、劳动力的流动性以及市场的接受程度等。在物流网络优化过程中，既要使得物流网络总利益最大，也权衡每个市场的预期边际收益和需求、以及各网点的设施成本与收益，最后一步筛选得到最优的优化方案。另外，不管做出什么样的决策，都需与最初设定的目标一致，而且要考虑整个供应链中的物流网络将来会发生的变化。接下来评估新的决策下的方案是否能够带来更好的经济效益，能的话进行下一步，不能的话返回第三步重新加入新的创新选择。当以上程序都准确的完成时，就可以制定实施计划了。虽然已经做好了网络优化的相关决策，但是要将这些纸上的计划变成现实还需要制定一个有效的实施计划，这个计划会指导企业把现存的物流网络成功转变成为预期的物流网络。只有通过全体工作成员的合作与努力才能实现供应链物流网络的优化和实施，所以必须要考虑网络的整体性和协作性。优化的物流网络必然会给目前的物流网络带来很大的冲击，而且还要很大一笔投入，所以在最我们即需做好各方面的准备，以便实施工作顺利、按时地完成。4 以德邦公司为例的物流网络的优化模型 4.1 德邦物流公司在物流网络方面的缺陷通过对德邦物流公司进行多方面的分析，知道目前德邦物流公司在物流网络建设方面有以下缺陷：第一，配送由各配送中心统一管理，各配送中心为完成各自的配送计划，有可能与别的行政区域的配送中心抢占顾客，造成业务冲突，给总公司带来经济损失。第二，现在得物流网络的配送效率不高，配送资源没有得到充分利用，不利于控制和降低物流成本，不利于从整体上提高服务水平。为了彻底根治德邦物流公司的以上弊端，我们对德邦物流公司进行了物流网络优化，以物流系统总成本最低为目标，根据各配送中心到各营业网点的距离、单位运费、各配送中心的配送量以及各营业网点的配送需求量建立数学模型，运用遗传算法的物流网络优化设计，来达到最终目标。4.2 优化模型的建立已知德邦物流济南分公司物流网络由分公司经由 m 个配送中心通过 n 条配送路线进行快递配送，进行网络优化之前，根据分公司到各配送中心的距离和单位运费、各配送中心通过各配送线路送达客户手中的距离及单位运费以及各条配送线路的业务量，评价各条线路的业务比重和各配送中心的配送能力。建立如下数学模型 13：设各配送中心到各快递线路的业务量为 mnfx(4.1) mn nmnfxcXdx式中：从分公司到各配送中心 m 每单位量的运输成本；mc：从配送中心 m 经各配送路线送达客户手中的每单位量的配送成本；nd 假设第 j 条配送路线的快递配送业务量值(即该配送线路对应的配送网点 )为 ，第jwi 个分拨点对第 j 条配送路线的的配送量为 ，令各配送中心对各条配送路线满足需要ijp的效率值为 。从而达到物流配送成本最低：ijjicwp) (4.2)1max(nijifDc4.3 对优化模型进行求解采用遗传基因算法求解物流网络优化时，首先评估各配送中心对各配送线路的配给能力和各配送线路的需求程度，然后建立物流网络优化的数学模型，最后以配送效果最大为目标运用遗传算法求解最佳方案。由式(4.2)可以看出，这个快递配送网络数学模型需要同时考虑配送业务量和配送能力，而且它还是一个求最大值的非线性规划问题。4.3.1 遗传基因算法的简介(1)遗传算法的本质遗传算法（Genetic Algorithm），是一种随机优化搜索法，它来源于进化论的自然选择、适者生存、优胜劣汰和物种遗传思想，具有思想简单、易于实现、应用效果显著等多方面的优势。大自然中的生物在进化过程中会有一个最基本的规律“适者生存”，它就是最能够应自然环境的群体总是会产生更大的后代群体。遗传算法类似于自然选择下的生物进化过程，它是一种随机方法 14，这种方法是在模仿生物进化过程中所产生的。基本生物进化过程如下图：子群种群群体淘汰的群体婚配竞争变异图 4.1 生物进化时的循环图Fig. 4.1 Biological evolution a cyclic graph在这个循环圈内以群体为初始点，在自然环境中，这些群体会竞争，然后一些群体会被淘汰，不再进入这个循环圈，剩下的部分形成种群。而该过程中起重要作用的是进化论中的优胜劣汰。淘汰之后在成活的群体中，还会出现新一轮的竞争再产生种群，种群再通过婚配作用产生子代群体。另外变异也会发生在进化的过程中，而且还会因为变异产生出新的个体，经过综合变异的作用之后，子群会长大成为新的群体，并取代旧群体。在新的一个循环过程中，作为起点的是新的群体。下表是生物遗传的基本概念在遗传算法中作用的对应关系，熟悉了这些，我们便可以很好的懂得遗传算法。表 4.1 生物遗传概念与算法遗传概念的对应关系Tab. 4.1 Correspondence between the concept of biological genetic algorithm genetic concept专业术语 生物学中的概念 遗传算法中的概念染色体（chromosome ）由多个基因组，成遗传物质的载体解的编码（向量、字符串等），即解的表示形式个体（individual） 染色体里带特征的实体 一个可行解种群（population） 带着特征染色的个体的集合 多个可行解的集合适应度（ fitness） 生物对生存环境的适应的程度解的目标函数或着是所对应的适应度的函数值选择（ selection） 在适应程度下的优胜劣汰的过程根据适应度的值，据一定的概率确定参与交叉和变异的解复制（reproduction ）细胞在分裂的时候，新细胞继承了旧细胞的基因 新解继承了旧解的一部分编码交叉（ crossover）两个染色体切断后的串分别交叉组合形成两个新染色体 将一对解中的分量部分的取值对换变异（mutation) 细胞复制时产生的复制差错改变一个解的结构或一个分量的取值编码（coding) 遗传信息按一定模式的排列 将数值表示成解字符串或向量解码（ decoding）遗传因子组合到染色体决定性状的外部表现 将字符串变成数值(2)模拟算法的基本要素：模拟算法是一种“生成+检测”的迭代搜索算法，该算法包含有以下基本要素：编码。因为遗传算法无法直接的处理解空间的数据，所以必须通过编码用遗传空间的基因型串结构数据来表示这些数据。出示群体的生成。因为遗传算法是一种群体型的搜索方法，所以要实现遗传操作必须准备一个由若干个个体组成的初始群体，而且每个个体大部分都是通过随机方法产生，并且分别对应着研究问题的一个解。适应度的评估。遗传算法的实施过程中一般不需要其他的外部信息，只用适应度来评估个体的优劣状态，并以此为实施遗传操作的基础。选择。为了从现在群体中选出优良个体我们必须进行选择操作，选择操作的执行使它们拥有机会作为交代为下一代繁殖子孙后代，而且个体的适应程度越高，它被选择的机会就会越大。交叉。交叉是遗传算法中最最重要的操作，主要分两步进行，第一步是对群体中的个体进行随机配对；第二个是在配对个体中，随机的设定交叉处，从而使得配对个体彼此之间可以交换部分信息。变异。变异是指按一定的概率来改变个体的基因链。变异操作也是随机的进行，它的目的是发掘群体中个体的多样性，从而克服遗传操作过程中可能限于局部最优解的不利因素。运行参数。遗传算法的运行参数主要包含了群体规模、交叉概率、终止进化代数、变异概率等。(3)遗传算法的基本思想：遗传算法是从代表问题可能潜在的解集的一个种群开始，按适者生存和优胜劣汰的原理，逐代演化产生出越来越好的近似解。在每一代中，根据问题域中个体适应度的大小挑选个体，并借助于自然遗传学的遗传算子进行组合、交叉和变异，产生出代表新的解集的种群。这个过程将导致种群像自然进化一样的后生