（交通运输规划与管理专业论文）中石化化工销售企业多级物流网络优化研究.pdf

摘要 物流作为经济、生产、流通整个领域中除“低经营成本 和“高效生产率”之 外的“第三利润源泉”，正吸引越来越多的企业关注和参与，而物流网络结构直接决 定了企业物流系统的效率和优劣。对作为我国化工行业巨头的中石化化工销售企业 来说，如何进行物流网络优化，提高企业物流系统运行效率，具有非常重要的理论 意义。 本论文主要对中石化化工销售企业多级物流网络模型的建立、优化和求解算法 的改进三个基本问题进行研究。多级物流网络模型的建立，是针对中石化化工销售 企业的物流网络多层级结构的情况，以最小化企业运输费用、存储费用、建设费用 等为目标，建立了一个可以描述一般性的多级物流网络设计问题的有能力约束模型； 对模型优化的问题，将库存控制与设施选址两个子问题联接成总体优化问题，选择 定量订购决策作为企业的库存策略，提出了一个库存控制决策和设施选址决策相结 合的决策优化模型；在模型求解方面，根据物流网络设计中的离散型设施选址问题 及其一般数学优化模型的特点，为适合本问题的特殊要求，设计了求解该问题的组 合模拟退火算法c s a 的算法，并通过中石化化工销售w 分公司的实际问题的定量定 性相结合的分析结论，表明其可以取得不错的实际优化效果。 目前的研究中，设施选址和库存策略一直都是被分割开来进行单独的研究，而 将二者有效的结合起来考虑的专门研究比较少，本论文对已有的理论和方法进行有 效的整合利用，不仅丰富了物流网络优化理论，而且模型研究的结果也为中石化相 关销售企业提供了科学决策的参考依据。 关键词：中国石化；多级物流网络；网络优化；设施选址；库存控制；模拟退火算法； a b s t r a c t i nt h ee c o n o m i c ，p r o d u c t i o na n dc i r c u l a t i o ne n t i r ef i e l d ，e x c e p t i n gl o wo p e r a t i n g c o s t sa n dh i g h - p e r f o r m a n c e p r o d u c t i v i t y ，l o g i s t i c sa s “t h et h i r dp r o f i tr e s o u r c e ”i s a t t r a c t i n gm o r ea n dm o r ee n t e r p r i s e sa t t e n t i o na n dp a r t i c i p a t i o n ，a n dl o g i s t i c sn e t w o r k s t r u c t u r ed i r e c t l yd e t e r m i n e se n t e r p r i s el o g i s t i c ss y s t e m se f f i c i e n c ya n da d v a n t a g e so r d i s a d v a n t a g e s a st h ec h e m i c a li n d u s t r yg i a n to fo u rc o u n t r y s i n 叩e cc h e m i c a l p r o d u c t ss a l e se n t e r p r i s eh o w t ot a k et h el o g i s t i c sn e t w o r ko p t i m i z a t i o nt oi m p r o v et h e o p e r a t i o ne f f i c i e n c yo fe n t e r p r i s el o g i s t i c ss y s t e m s ，i ti sav e r yi m p o r t a n ts i g n i f i c a n to ft h e t h e o r y i nt h i st h e s i s ，t h r e eb a s i cp r o b l e m sh a v eb e e ns t u d i e df o rs i n o p e cc h e m i c a lp r o d u c t s s a l e se n t e r p r i s e ，w h i c ha r et h em u l t i s t a g e l o g i s t i c sn e t w o r km o d e l se s t a b l i s h m e n t ， o p t i m i z a t i o na n di m p r o v e m e n tt h es o l u t i o no fa l g o r i t h m t h em u l t i s t a g el o g i s t i c sn e t w o r k m o d e l se s t a b l i s h m e n t ，a i m sa tt h es i n o p e cc h e m i c a lp r o d u c t ss a l e se n t e r p r i s e sl o g i s t i c s n e t w o r ks t r u c t u r es i t u a t i o n ，t a k et h em i n i m u me x p e n s eo fe n t e r p r i s e t r a n s p o r t a t i o n ，t h e s t o r a g e ，t h ec o n s t r u c t i o na st h eg o a l ，e s t a b l i s h e do n er e s t r a i nm o d e lw h i c hh a v ea b i l i t yt o d e s c r i b et h e g e n e r a lm u l t i s t a g el o g i s t i c sn e t w o r kd e s i g n i n gq u e s t i o n t om o d e l o p t i m i z a t i o nq u e s t i o n ，t h i st h e s i sc o n n e c tt h et w oq u e s t i o n sa b o u ti n v e n t o r ya n dt h e f a c i l i t ya so n eo v e r a l lo p t i m i z a t i o nq u e s t i o n i nt h em o d e ls o l u t i o na s p e c t ，a c c o r d i n gt o t h el o g i s t i c sn e t w o r kd e s i g n sd i s c r e t e t y p ef a c i l i t yl o c a t i o nq u e s t i o na n dt h eg e n e r a l m a t h e m a t i c so p t i m i z a t i o nm o d e l sc h a r a c t e r i s t i c ，a n dt h i st h e s i sd e s i g nt h ec o m b i n a t i o n s i m u l a t i o na n n e a l i n ga l g o r i t h ma sc s a a l g o r i t h mt os o l v et h i sq u e s t i o n a n dt h r o u g ht h e s i n o p e cc h e m i c a lp r o d u c t s s a l e sws u b s i d i a r y c o m p a n y sp r a c t i c a lp r o b l e m s o f c o m b i n i n gq u a n t i t a t i v ea n dq u a l i t a t i v ea n a l y s i s ，i n d i c a t e dt h a ti tm a k et h eg o o da c t u a l o p t i m i z e dp r o g r e s s i nt h ep r e s e n t ，t h ef a c i l i t yl o c a t i o na n dt h ei n v e n t o r ys t r a t e g yh a v eb e e ns t u d i e d s e p a r a t e l y , b u tt h es p e c i a ls t u d yo ft w oe f f e c t i v eu n i o nc o n s i d e r a t i o na r eq u i t ef e w , t h i s t h e s i sc a r r i e so nt h ee f f e c t i v ec o n f o r m i t yt ot h ee x i s t i n gt h e o r ya n dt h em e t h o d ，n o to n l y e n r i c ht h el o g i s t i c sn e t w o r ko p t i m i z a t i o nt h e o r y , b u tm o d e ls t u d y sr e s u l t sp r o v i d et h e m a y o s c i e n t i f i cp o l i c y m a k i n gr e f e r e n c ef o rs i n o p e cc h e m i c a lp r o d u c t ss a l e se n t e r p r i s e k e yw o r d s ：s i n o p e c ；m u l t i - l e v e ll o g i s t i c sn e t w o r k ；n e t w o r ko p t i m i z a t i o n ；f a c i l i t y l o c a t i o n ；i n v e n t o r yc o n t r o l ；s i m u l a t e da n n e a l i n ga l g o r i t h m ； 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得 的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本论文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名：饬史衔 吼呷年岁月。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学 位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密囤。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名：专净太衔 ，j 、，一i 导师签名：嘲镌 日期：砷年f 月& 日 | 日期：叩年，月l 日 1 1 研究背景与意义 第一章绪论 近年，随着科技的进步、经济的飞速发展，商品的市场竞争越来越激烈，全球 化信息和全球化网络市场逐步形成。这种发展趋势要求企业不仅要对不断变化的市 场作出快速反映、开发出满足客户需求的、定制的“个性化商品 ，还要求企业在重 视商品设计和制造时间与速度的基础上，快速、可靠的送货，以减少备货时间与周 转时间，减少堆货与存货成本。这时，物流以“第三利润源泉”乜1 的姿态出现了， 成为降低商品成本重要途径。 因而，企业在发展过程中，要想不断增强其自身的市场竞争能力去适应外部环 境激烈的竞争，就必须不断提高物流效率，最大限度的挖掘这“第三方利润源泉 ， 而物流系统的效率直接取决于其物流网络的结构平n 1 。然而，传统物流中，人们常 常忽略了管理对物流管理的促进作用，“重硬轻软”，即重视硬件设备的投资，而 轻视或忽视科学管理等软件系统的投资和应用。这方面我国企业物流的发展与国外 相比明显薄弱许多，将企业物流看作企业生产关键和企业形象灵魂的只是各行业的 少数龙头企业畸儿6 l 。中国石化作为我国化工企业的龙头，在企业物流管理与业务流程 改造方面发展迅速，但是在物流网络的规划与优化设计方面却略显不足，因而有必 要对其进行研究引。 我国在2 0 世纪9 0 年代以来，石化工业取得了迅猛发展，但远不能满足生产的 原料需求，化工产品进口占了很大比重，据估计，2 0 0 9 年我国五类化工产品进口总 量( 包括来进料加工和一般贸易) 仍将达到3 2 0 0 多万吨，市场需求缺口巨大。中国 石化作为化工销售企业的龙头企业之一，企业位置处于产品市场前沿，下游的炼油 和化工方面在国内都占有明显优势，所辖企业如燕山、齐鲁、镇海、仪征等企业阳3 一。 不仅规模优势，设备先进，新度系数较高，产品质量也较稳定，发展空间大。加上 又拥有稳定的资源供应和销售渠道，通过争取国家在创造公平竞争环境，以及出口 政策上的支持，我国石油化工产品需求将保持旺盛的增长势头，这对于中石化化工 销售企业拓展市场空间、加快发展创造了难得机遇。同时也要清醒地认识到，面对 日益激烈的市场竞争和集团公司和股份公司加快发展的迫切要求，在目前国际国内 】 宏观经济形势不明朗，金融危机加速化工景气周期下行的背景下，中国石化化工销 售企业销售业务挖潜增效、增盈扭亏的任务十分艰巨，具体体现在以下几个方面： ( 1 ) 市场竞争加剧，销售企业面临挑战更加严峻 目前，我国石油化工产品市场正发生着深刻变化。国际大石油石化公司纷纷中 国视为其在全球经营的战略重点，企图加快抢占国内化工产品市场h 们h 。并且，国 外公司加快实行本土化进程，纷纷在国内投资建厂。目前，名列世界5 0 0 强的大型 石油石化公司几乎都已在华投资建厂设点，壳牌、b p 、道化学巴斯夫、等大公司的 在华投资均己达1 0 亿美元以上，对中国石化形成了更大威胁。同时，中国石化的主 要竞争对手中石油也一直在扩大下游装置的生产规模；中海油也开始大踏步地进军 下游石化业务。随着这些大型化工项目建成投产，国内石化行业的竞争态势必将发 生新的巨大的变化，将使本来就十分激烈的市场竞争更加白热化。如果不能尽快把 。 二二 中国石化的化工销售业务做大做强，把市场占稳占牢，就必然会陷入被动。 ( 2 ) 销售是中国石化挖潜增效的最大空间，必须抓好抓牢，确保企业增盈扭亏 重大目标的实现。 “炼油增盈、化工扭亏是2 0 0 8 年，中国石化管理层根据自身情况，明确提出 的奋斗目标，且增盈扭亏是当前中国石化炼化业务最为紧迫的、最为重大的任务。 要实现挖潜增效、增盈扭亏的目标，生产与销售是关键、必须两手抓。根据集团公 司的要求，中国石化必须对“产销研 工作进行总体部署，积极发挥销售的关键引 导作用，在不涉足中国石化现有客户的基础上，通过经营区域、经营品种、销售价 格、客户规模以及产品流向等方面的限制性管理，规范经销商的经营行为，更好地 发挥利用经销商市场感应灵敏、营销策略灵活的优势。盯住市场，大力促销，把产 品及时地卖出去，及时提价或降价，卖出好价钱，降低库存，加速资金回笼，提高 整体效益。 ( 3 ) 集团公司的战略布局对销售企业的要求越来越高。 2 0 0 8 年年初的集团公司工作会议，对中国石化各项工作提出了更高的要求，会 议指出销售是市场竞争的最前沿，对提高公司效益，挖掘公司潜力的重要因素。它 是中国石化产业价值链的最终环节，决定着公司原油生产、管道运输和炼化加工等 所有价值投入的最终实现。如果没有适应市场的销售体系和稳定可靠的终端销售网 络，没有稳定的产品销售量，就不能保证炼化企业的正常生产，也将直接影响上游 2 油田的稳产、增产。 根据炼化业务实施战略性结构调整的要求，这也要求中国石化必须进一步做好 化工销售工作。要求化工销售企业不仅要实施销售前移，保持生产企业和上游业务 的后路畅通，而且要为股份公司提高整体效益、实现持续有效快速发展和建设国际 一流的石油公司的目标，发挥更大的作用，做出更大的贡献。 ( 4 ) 经济形势不乐观，中国石化化工产品销售困难与挑战前所未有。 2 0 0 9 年经济形势不乐观，可以说是中国石化化工销售最为困难的一年，这些困 难和挑战主要体现在以下几方面：一是宏观经济形势不明朗。尽管世界各国相继推 出了一系列应对危机、刺激经济的措施和方案，宏观经济目前也有震荡企稳的迹象， 但经济萧条的悲观氛围仍占主导，世界银行预测2 0 0 9 年全球g d p 将降至0 9 ，宏 观经济整体形势有待观察。二是金融危机加速，化工景气周期下降。可以预见2 0 0 9 年至2 0 1 0 年，下游企业开工率和市场需求难以发生较大改善。国际市场需求减弱， 也会给下游化工制成品出口带来困难，加上大量进口以及我国1 7 0 0 多万吨的新增石 化产能，国内供需平衡将进一步加剧。三是国际油价走势不确定。作为化工产品价 格的重要支撑，影响国际油价和石脑油价格的不确定因素增多。尽管欧佩克开始减 产，但由于宏观经济不景气，有效需求不足，普遍认为2 0 0 9 年油价会地位运行，油 价如波动大，将对化工市场带来不利影响。四是中石化化工销售公司成立不久，调 进调出资源量比较大，资源稳定性差，产品资源协调难度大。同时，区域市场容量 小，需求相对较弱，特别是区域外客户对公司的认知程度不够，部分员工缺乏应对 市场变化的经验，市场驾驭能力不够等都是其自身存在困难与不足。 ( 5 ) 目前销售企业物流网络不尽完善，优化势在必行。 中石化化工销售企业目前基本实现了由分销到统销经营模式的转变，这就要求 销售企业具有更加完善、高效的物流网络，但大多数销售企业目前并未进行过科学、 合理的物流网络布局设计。现有的物流网络体系是不健全，不仅合理的。目前的物 流网络系统存在规划方面问题，比如缺乏必要的物流结点、缺乏运输系统规划，运 输方式的选择不尽合理，物流规划的决策大多为定性分析，缺乏定量的科学的预测 与分析等，致使物流成本居高不下，而且，不能够对客户需求做出敏捷的反应。另 一方面，公司成立时间不长，不成熟，客户服务存在盲区，削弱了市场营销能力。 比如：缺货导致延误生产或丢失客户；产品交接不便、时间长；不断发生错误的供货 3 信息；货物损失率高；订单处理、搬运、仓储、运输环节作业效率不高等。因而， 对现有的中石化化工销售企业的物流网络进行优化势在必行。 事实上，物流网络规划与设计的问题在其他各个行业一直以来都是相关学术界 研究的一大热点。原因主要有两个：第一，物流网络的规划与设计的是非常重要的。 如果物流网络结构规划与设计科学合理，就能够加快整个系统的反应速度，缩短运 输路径，从而降低成本，提高效率；只要设施地址不发生变化，物流网络的结构对 供应链的运作影响就会一直持续，如果再考虑到土地升值，那么从长远来看其效益 是无法限量的；第二，物流网络的结构的变更难度大，影响深。物流网络的结构一 旦确定，将会在相当长一段时间内不发生变化，因为关闭一处设施或将其迁至其他 地址都是一件代价高昂的事情。反之，不科学的物流网络结构，在短期来看只是多 走了一点路、增加了一点成本和延长了一点客户响应时间，但是从长期来看，这一 点点的劣势将累积成一个亏损的天文数字；第三，物流网络规划与设计的技术复杂 深奥。大批学者对物流网络规划与设计问题的研究，使物流网络本身的复杂性不断 显现，他们创造的数学模型和解决算法，如重心法、混合一整数线性规划方法等，复 杂而深奥。随着当代计算机技术的高速发展、大规模运算成为可能，越来越多的研 究人员趋向于采用模拟退火算法、遗传算法、神经网络等启发式算法来搜索或逼近 设计问题的较优解和最优解。但是对于选址n p - 难题，启发式算法能求出较优解， 却都无法给出一个普遍适应的的最优解，在这一方面存在缺陷，但是，另一方面却 也同时成为了物流网络规划与设计的相关研究不断向更高层发展的不止推动力。 目前，在国内外物流网络的规划与设计问题还属于较新、较前沿的课题，还没 有能够建立完善的理论体系，特别是对于多层级物流网络结构下的物流网络规划与 设计问题踊m ，目前国内外的研究都尚不多见，而随着社会商品的多样化，以及企业 对供应链管理的进一步重视，这些类型的物流网络优化设计问题也必将会得到社会 和企业的更大重视，研究的进一步深入势在必行。 1 2 国内外研究现状 在国内外的相关研究中，l n d p 也经常被称之为基础设施选址问题( f a c i l i t y l o c a t i o np r o b l e mf l p ) 、选址一分派问题( l o c a t i o n a 1 1 0 c a t i o np r o b l e ml a p ) 等，研究其的目的都是为了对物流设施进行科学合理的选址，并在此基础上再进行 4 客户需求的合理分配，从而确定物流网络的优化结构。而这类的研究大多集中在生 产制造企业和物流服务行业。对销售企业而言，物流管理的研究大多停留在对其营 销策略和业务流程的提升和再造方面，对物流网络优化设计方面涉及比较少。基于 此，本论文就是在中石化化工销售企业物流管理研究现状的基础上，融合并借鉴生 产制造企业的物流网络优化理论，从宏观角度重点对其物流网络优化的设施选址和 物流费用分析两个主要方面问题进行相关优化研究。 1 2 1 设施选址研究现状 近年来，国内外学者在物流设施选址理论研究发展迅速，提出了多种不同的模 型和求解方法，在该领域取得了许多重要的成果。，通过对这些研究理论研究成果的 分析，从模型按方案选择的离散程度大致归纳下，可分为连续型设施选址模型 ( c o n t i n u o u sf a c i l i t yl o c a t i o nm o d e l ，c - f l m ) 与离散选址模型( d i s c r e t e f a c i l i t yl o c a t i o nm o d e l ，d - f l m ) 。 1 、连续型设施选址研究现状 连续性设施选址通常用于设施的定位，重心法是其代表性方法。它是指在一个 连续空间内所有点都是侯选方案，需从这个连续空间内的无限的点中选择其中一个 最优的点，作为物流设施选择的最佳方案。选址因素一般只包括运输费率和该点的 货物运输量。 国内外在这一方面的研究，主要集中在在电力系统布局、电信站点选址以及公 共交通网络设计等领域的应用。 文献 3 使用数据包络法对连续型选址问题进行分析和评价，然后将其转化为一 个多目标决策问题进行了深入研究。 文献 4 从设施选址的综合性考虑，为使成品油配送中心选址科学合理，并最大 限度地发挥配送中心的运输与调配作用，构建了连续选址模型，从而在一定程度上 消除了一些不合理运输现象。 文献 5 1 0 是对城市货物运输站场选址类型问题的研究。主要通过对城市货物 运输复杂性的分析，结合其运输特点，构建了非约束的城市货物换装站选址模型， 并构造了求解问题的有效遗传算法对其进行优化。 文献 1 1 - 1 4 针对连续型选址与非线性函数之间的关系进行研究，指出连续选址 5 问题本质上是一个带约束的非线性函数优化问题，并提出了粒子群优化算法来求解 该问题。 文献 1 5 是连续性设施选址模型在电力系统布局的应用。它针对变电所选址时 所出现的具体问题，在原有选址方法的基础上进行改进，建立了基于网络运行费最 小原则的单源及多源连续选址的新模型，并提出了相应的算法进行求解，说明其能 很好的克服原选址方法所存在的不足。 2 离散型设施选址研究现状 离散型设施选址通常用于物流基础设施的详细选址，常用的求解方法主要有遗 传算法、模拟退火算法、分枝定界法等。它是指首先在一连续空间内，通过对合理 性的定性和定量分析，在一系列可能的候选方案中选择一个最优点，作为设计的最 佳方案。各类离散型选址模型的共同点就是其目标函数非常类似，都是以总费用最 ， 小为目标，求出最优解。因为离散设施选址一般采用的方法是混合整数规划模型， 主要是因为其候选区域都是一个离散的候选位置的集合。由于不同的决策变量会有 不同的约束条件，可以将d - f l m 大概分为四大类，即有能力约束的离散型设施选址 模型，无能力约束的离散型设施选址模型，动态设施选址模型以及p 一中心选址模型。 另外许多的离散选址模型，基本上都是是以这些模型为原版扩展而来的。 文献 1 6 是针对物流配送中心选址的问题进行研究。在传统选址模型的基础上， 提出了一个需求量随机化的无能力约束的单品种单设施选址模型，并从分布函数的 反函数，随机向量同单调性等数学角度的方面进行讨论，提出了单配送中心选址问 题的一个量化的处理方法。 文献 1 7 针对多物流节点的问题进行研究。构建了无能力约束的b a u m o l w o l f e 单层选址模型，并运用启发式算法进行求解。 文献 1 8 2 6 则针对固定的3 层物流网络结构的几类实际问题，提出了多种不同 条件下的有能力约束的逆向或正逆向结合的物流网络的优化模型。 文献 2 7 是d - f l m 在从产品物流节点选址中的应用。它在配送系统经济收益最 大的目标下建立了带有预算限制的生鲜农商品选址分配模型。求解结果表明该模型 能充分结合鲜活农产品对时间的敏感的特点，从价格因子的角度，实现由时间影响 向销售价格影响转移并。 6 1 2 2 物流费用研究现状 物流费用是物流管理中一个很有成效的手段。目前对物流费用的概念的认识和 理解，没有统一的标准，使得对物流费用的研究存在计算方法、范围的严重不一致 性，从而导致计算的结果千差万别。然而，物流费用的确定与物流成本以及企业效 益又密切相关的，为了最大程度的降低物流成本，就必须加强物流费用的研究。同 时，物流费用的研究还是物流学科发展，物流管理和物流网络设计需要尽快解决的 问题。目前，关于物流费用方面的研究成果较少，特别是化工企业的物流费用。 按物流的定义，物流费用计算就应该包含物流的起点与终点之间实际发生的与 物流有关的活动所发生的费用，而物流活动又到包装、装卸仓储、信息运输、配 送流通加工、等多种功能。 物流费用的计算方法有按实际支出计算和按功能计算两种。目前物流费用的研 究，大多集中在仓储费和运输费用，本论文考虑到中国石化化工销售企业所经营产 品遍布全国，销售量巨大的特点，近年来为了抢占终端市场，一直致力于加快营销 网点的建设，所以物流设施的建设费用在总的物流费用中也占重要比例。故也将物 流设施的建设费用考虑到其中，这在后面的章节中将有详细阐述。 1 、仓储费用的研究现状 仓储费用包括仓储建设费用、管理费用和保管费用啪瑚3 。 1 ) 鲍姆尔一沃尔夫的仓储保管费用的规模经济效用的表达形式，巧妙地提出了 一种仓储保管费用的表达方式，但规模经济指数为1 2 ，使公式具有局限性。 2 ) 日本物流手册对仓储变动费的规模经济问题的表达包容了鲍姆尔沃尔 夫的表达，较为全面：但以上两种研究都未涉及仓储建设成本( 仓储固定成本) 的研 究。 3 ) 日本关于物流中心的仓储费用的研究，多方面的研究了仓储费用的各个因素， 而且给出了经营管理费率的表达公式，但对设施投资的固定费用没有考虑规模经济 的影响，同时规模经济指数设为1 2 ，也使公式有了局限性。 2 、运输费用研究现状 由于运输行业的特点，不同的运输方式，在规模经济的表现程度上和效果上其 产品和规模经济可以从运输网络、线路通过能力、单个运输工具的载运能力、运输 距离等多个角度开展研究口。 7 对公路运输的规模经济问题研究表明：汽车运输业是规模经济不显著的行业引。 欧姆等人对铁路客运和货运的规模经济问题进行了探讨。以上研究未能给出物流费 用有关规模经济效用的计算方法。 1 2 3 物流网络优化问题求解方法研究现状 计算机求解优化问题的主要手段就是对优化问题的可行解空间进行搜索，而按 照搜索策略的不同，我们可以将主要的搜索方法分为以下三类： ( 1 ) 枚举法 枚举法是对整个可行解空问所有点的性能进行比较并找出最优点。枚举法的策 略最简单，计算量也最大。而且枚举法只能应用于可行解是有限集合的情形。枚举 法有显枚举法和隐枚举法之分。 ( 2 ) 解析法 解析法在搜索过程中主要使用目标函数的解析性质，如一阶导数、二阶导数等。 解析法根据目标数的梯度方向来确定下一步搜索的方向，所以又可称为“梯度法 。 解析法采用的是“最速下降( 上升) ”策略，即沿最陡的方向爬向一个局部最优点。 但是当目标函数有多个极值点时，爬山法难以找到全局最优点。主要的解析搜索方 法有：n e w t o n 法、共轭梯度法、爬山法等。 ( 3 ) 随机法 随机法在搜索过程中对搜索方向引入随机的变化，使得算法在搜索过程中以较 大的概率跳出局部极值点。随机法可分为盲目随机法和导向随机法。盲目随机法在 可行解空间中随机地选择不同的点进行检测。导向随机法以一定的概率( 与当前搜 索到的最优解的好坏程度和搜索时间有关) 改变当前的搜索方向，在其他方向上进 行搜索。导向随机法主要有进化搜索方法( 包括遗传算法) 、模拟退火法、t a b u 搜 索方法等。 1 3 主要研究内容与方法 1 3 1 研究的主要内容 本论文主要的研究内容就是围绕中石化化工销售企业的多级物流网络设计与优 8 化问题，研究了以下几个方面的内容： ( 1 ) 结合物流网络设计的基础理论，从传统企业的物流网络普遍存在的问题入 手，对中石化化工销售企业物流网络存在的问题和现有的物流网络优化模型研究的 缺陷进行了总结和归纳，为后续章节建立符合中石化化工销售企业的多级物流网络 优化模型提供科学的理论依据。 ( 2 ) 中石化化工销售企业的物流网络具有多层级的特征，而目前在物流网络涉 及的相关研究中，大多都是研究固定的三层或四层下的物流设施选址问题，随着经 营范围的扩大，其物流网络结构的被拉长，现有的研究方法的局限性日益明显。本 论文所研究的多级物流网络设计问题，正是针对中石化化工销售企业的这种情况， 提出相应的优化模型并设计具体算法进行问题的求解分析。 ( 3 ) 本论文根据中国石化化工销售企业产品库存的特点，研究了企业在满足一 定的服务水平前提下，库存控制策略和物流设施选址相结合的优化决策问题。结合 固定量订购的库存控制策略，提出了一个有能力约束的混合整数规划的物流网络设 计优化模型，并设计了算法进行了求解和分析。 ( 4 ) 本论文在标准的模拟退火算法的基础之上，根据物流网络设计的目的与模 拟退火算法术语的之间的关系，及一般数学优化模型的特点，设计了适合求解多级 物流网络优化类型问题的改进的模拟退火算法思想和框架，并结合中石化化工销售 w 公司的实例进行分析，论证了改算法的有效性，并提出了物流网络优化策略。 1 3 2 研究的主要方法 物流本身是一个跨学科的综合问题。在本论文的研究工作中，借鉴并采用了众 多的不同领域的成果、知识、方法和技巧。就研究方法来讲，主要包括： 1 ) 系统分析方法 本论文的研究自始自终遵循系统分析思路，采用系统分析的方法考虑到企业采 购、生产、营销、管理、信息、资金技术等众多方面，对作为中石化化工销售企业 的物流网络系统进行了深入研究。 2 ) 比较研究方法 在本论文的研究中，大量的采用了比较研究法。如文献综述的研究、基本物流 网络结构及其决策问题研究、物流费用研究、物流网络系统详细设计方法等都采用 9 了比较研究方法。 3 ) 数学建模方法 本论文采用数学建模的方法，建立了中石化化工销售企业多级物流网络的基本 模型和考虑库存控制的有能力约束的混合整数规划优化模型，并采用改进的模拟退 火算法进行求解。 4 ) 实证研究方法 本论文以中石化化工销售企业w 分公司的物流网络优化为应用案例，对本论文 的理论与方法进行了实证研究，证实了本论文理论与方法的正确性和有效性。 1 0 第二章中石化化工销售企业物流网络问题分析 2 1 物流网络概述 2 1 1 物流网络的概念 在国家标准物流术语中，对物流网络的定义为：物流过程中相互联系的组织 与设施的集合。这是一个概括性的定义，它虽然没有对物流网络的内涵进行更为深 入的解释，但是该定义还是基本说清了物流网络中所包含的主要因素。 除了上述的定义之外，对物流网络的概念，在相关学术论著中也都有所提及， 而且不同的论著都是从不同的侧面来对物流网络的内涵进行界定。如文献 3 中是从 企业的微观角度出发，将物流网络定义概括为：商品从供应地向销售地移动的流通渠 道。文献 4 则提出，线路和节点相互关系、相互配置及其结构、组成、联系方式不 同，从而形成了不同的物流网络，这个定义则是主要从构成物流网络实体的线路和 节点出发，用这两个物流网络的基本元素来解释物流网络的概念。 2 1 2 物流网络的内涵 物流网络是物流活动的载体，从网络的角度来说，就是由线与点以及它们之间 的相互关系所构成，物流节点是指物流网络中连接线路的节点。物流的过程，如果 按照其运动的程度即相对位移大小来观察，一般情况下，两种不同形式的运动过程 中，都要有暂时的停顿，而一次暂时的停顿，也往往是连接两次不同的运动，物流 过程便是这种多次的“运动停顿一运动一停顿 所组成。 与这种运动形式相对应，物流网络结构也是由执行运动使命的各种运输方式( 铁 路、公路、水路、航空等) 和执行停顿动作的节点两个基本元素所组成。各种运输 方式与节点之间相互联系、相互配置，由于它们的结构、组成、联系方式不同，形 成了不同的物流网络。物流网络功能的强弱、辐射能力的大小、结构的合理与否直 接取决于网络中运输方式和节点的配置和其本身。因此，物流网络结构规划与设计 的核心，就是要确定承担物流工作( 功能) 所需要的各类设施的数量、地点以及各 自所承担的功能。 】1 2 1 3 物流网络的构成 通过对社会物流系统的抽象，形成了由物流节点与运输线路连成的一个网络， 如下图2 1 所示。网络中的运输线路代表不同库存储存点之间货物的移动路线，而 物流节点就是指商品的需求点或储存点，例如配送中心仓库一工厂、物流中心、供 货商或零售店等。 任意一对物流节点之间的运输线路可能有多条，这些线路代表了不同的运输路 线、不同的运输方式或不同的商品。物流节点也代表那些库存流动过程中的临时经 停点，如货物运达零售店或最终消费者之间短暂停留的仓库。 图2 1 企业物流网络结构图 下面我们就对构成物流网络的两个基本元素物流节点和运输线路，做一个比 较详细的说明。 1 物流节点 所有的物流活动都是在物流节点和运输线路上进行，线路上进行的物流活动主 要是运输，物流功能要素中的其它所有功能要素，如流通加工、包装、仓储、分货、 配货等，都是在物流节点这个基本要素上完成的。因此，物流节点是物流系统的重 要组成部分，物流效率的发挥，依赖于物流节点的功能和位置。 对优化整个物流网络，物流网络中物流节点起着重要作用，它除了对一般的物 流职能的执行外，还越来越多的执行调度、协调管理、信息等职能，因此有时候物 流节点也被称之为物流据点、物流中枢或物流枢纽。 1 2 2 运输线路 在物流网络中的线路上，运输活动是主要的物流活动。某种运输方式即物流网 络中的线路，例如公路运输、铁路运输、航空运输、水路运输或管道运输。也可以 说，物流节点决定线路。即物流网络中的线路的集合，实际上是该区域内运输网络 的一个子集，而且可以认为是物流网络节点的位置，对于该运输网络的子集的确定 起决定性作用 在实际问题的研究中，一般都默认在待建的物流网络中，各层次的物流节点之 间都是连通的，而且任意两个节点之间的线路，往往代表的都是两者之间最经济的 运输方式。 2 1 4 物流网络的构建原则 物流网络的构建一般应遵循以下原则： ( 1 ) 按经济区域建立网络。可以借助物流中心将区域内的企业密切联系起来， 并与区域发展相结合，有利于组织合理运输，实现物流的优化。 ( 2 ) 以城市为中心布局网络。城市本身就是所吸引区域的物流中心。这样，既 满足了城市生产和消费的需要，又发挥了城市吸引区域的组织和辐射功能： ( 3 ) 要在商物分离的基础上形成网络。即商业交易中心和物流中心应分开布局， 自成系统，以促进物流合理化。 ( 4 ) 同时设置物流信息网络。使每一个物流中心成为该网络的子系统或终端， 以提高物流管理水平，实现物流效率化。 2 2 中石化化工销售企业物流网络的设计内容 2 2 1 物流网络设计的影响因素 中石化化工销售企业物流网络规划设计的主要任务是确定货物从供应地到需求 地的整个流通渠道的结构，即物流网络的结构，这其中包括： 厂定物流网络节点的类型； 确定物流节点的数量和位置； 。 分派各物流节点服务的客户群； 1 3 确定各物流节点间的运输方式； 由此可知，中石化化工销售企业的物流网络结构的最优化是其规划设计工作的 主要目标。在整个物流网络的规划设计工作中，需要考虑到一些可能对中石化化工 销售企业物流网络结构产生影响的因素，这些因素主要包括有以下内容： 广化工产品的种类、数量和价格； 化工产品的原料供应地和需求地客户的位置分布； 每一区域的顾客对于每种化工产品的需求量； 每种化工产品的运输费率、储存成本和费率； 订单前置期、订货周期、批量和订单满足率、订单处理成本； 物流节点的建设成本； 预定的顾客服务水平； 在服务能力限制范围内设备与设施的可用性。 2 2 2 物流基础设施选址 选址决策是实现物流系统高效运营的最重要、最困难的决策，属于长期的战略 决策。 中石化化工销售企业物流网络结构的基本框架是由其存储点及供货点的地理分 布构成的，设施选址决策主要内容包括，确定设施的数量、规模、地理位置，并分 配各设施所服务的市场范围，从而确定中国石化化工产品到市场之间的线路。同时， 设施选址应考虑所有的产品移动过程中包括从供应商、工厂或港口经中途储存点然 后到达客户所在地的产品移动过程及相关成本。通过不同的渠道来满足客户需求， 如直接由工厂供货、供应商或港口供货，或经选定的存储点供货等，则会影响总的 分销成本。需求成本最低的需求分配方案或利润最高的需求分配方案是选址战略的 核心所在。通过对以往设施选址理论的研究与分析，设施选址问题可根据研究方法 的不同分为定量研究类、定性研究类与定性定量联合研究类。 定量研究类方法一般是用量化的描述成本的数学公式为目标函数来进行物流网 络优化选址。量化的描述成本的数学公式一般是以物流过程中各类费用之和最小为 目标，通过设定一些变量、参数和一定的假设，建立一个与实际情况大致相符，又 相对简化了的模型，通过求解模型得出最优方案。定量方法通过建立数学模型，可 1 4 以得到较为精确的最优解。但定量方法也有比较明显的缺点，量化模型通常只是对 现实世界简单的抽象与模拟，与实际状况相差较大。另外模型所需的一些数据有时 事先很难得到或不够准确，同时模型以成本最优为惟一的或重要的目标函数构成， 比较全面的考虑其他方面的因素很困难，尤其是一些无法量化但又具有重大影响的 主观因素等就可能导致定量研究类方法的决策出现偏差。 定性研究类在实际应用中比较广泛，它是根据选址时需要考虑的一些因素，包 括土地利用、政策法规、产业布局、资源分布、交通区位、市场经营、附属设施等 各个方面的因素，通过全面而综合的分析，建立设施选址的评价指标体系，通常采 用a h p 法、模糊综合评判法对等各个符合条件的备选方案进行指标评价比选，从而 得出最佳方案。通过描述可知，定性研究类是从较全面的角度，将众多因素考虑联 合一起考虑，对设施选址进行决策。通过将定性指标进行评判，可以有效地吸纳决 策者的偏好、经验、意愿等来进行方案的评价。但由于定性方法在研究过程中主观 性较强，其中的定量因素的比较性被削弱，同时，大量的主观判断造成评价偏差较 大。 定性与定量联合研究类方法，不仅充分发挥了定性研究在考虑影响因素全面性 方面的优势，而且还利用数学模型的准确性特点，将定量因素与其充分结合，进行 相互补充。一般在实际的设施选址问题上，基本都是以定性分析为前提，再进行定 量分析，这样既具有可操作性，又能得出较为综合的满意解。本论文针对中石化化 工销售企业多级物流网络的优化问题，即是运用定性定量联合研究类方法，对国内 离散的物流设施选址进行决策，先运用定性的方法确定一系列的物流基础设施候选 点，然后运用定量的分析方法建立数学模型，得出最优解。 2 2 。3 物流费用分析 中国石化化工销售企业物流网络优化设计的主要目标就要是使物流网络系统总 的相关费用最小化。因此这里有必要中国石化化工销售企业物流网络系统中的各种 相关费用进行讨论。总的来说，中国石化化工销售企业的物流网络系统规划与设计 过程中需要考虑的主要物流费用大概有：物流网点库建设费用、化工产品库存费用、 化工产品运输费用和化工产品订货费用等。其中化工产品运输费用和化工产品库存 费用所占比例最大。，主要是因为中国石化在化工产品销售方面业务量，库存数量多， 对化工产品的保管和运输要求都比较高等原因。下面简单的分析一下各种相关费用 的构成和特性。 广化工产品储存费用 储存费用是指化工产品在物流网点库和中转库内储存所带来的一系列相关费 用，包括库存的化工产品占用资金应支付的利息、保险费、贮藏中的损耗、库房建 筑物和仓库机械设备的修理费、折旧费、仓库职工工资、通风照明费及办公费等。 化工产品仓储管理的主要任务就是在适当的时间和适当的地点，使用最低的费用， 取得适当数量的存货。为了防止脱销，中国石化化工销售企业对仓库中化工产品的 安全库存一般都要非常大，所以，可以说储存费用一直就是物流总成本的一个重要 组成部分，物流成本的高低往往取决于储存费用的大小。 在早期的、传统物流网络结构设计优化模型中，往往会把储存费用忽略不计来 简化模型，使求解方便，这实际上与优化设计的实际情况是非常不符的。目前库存 费