城市物流中心选址的双层规划模型

重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 1 1 绪论 1 1课题背景 随着我国城市经济的快速发展 人民生活水平的不断提高 城市交通与经 济发展 物流网络建设与现有城市布局的矛盾日益突出 已经成为制约我国城 市经济质量提升的重要因素 城市物流针对特定城市为主要服务对象 着力解决的是一个城市内的物流 的优化 建立一个发达的城市物流系统已经成为加速城市发展必须解决的问题 发展现代化城市物流是建设国际化城市的必然选择 一个合理的城市物流中 心的选址可以提高物流配送效率 降低物流配送成本 显著提高城市经济发展 的速度 在此引诱下 各大城市的城市物流中心的建设速度大大加快 但值得 注意的是城市物流中心用地大 建设费用高 投资资金回收慢 并且城市物流 中心的建设会对城市交通系统产生巨大的冲击 基于以上背景 本文选择城市 物流中心选址方法为主要研究对象 1 2研究的目的和意义 在城市物流网络中 城市物流中心连接着供方和需方 是两者之间的桥梁 在物流系统中有着举足轻重的地位 它是由集货 配货和送货三部分有机结 合而成的流通型结点 是利用订货 储存 包装 加工 配送 运输 结算和 信息处理等来满足用户需求 是从供应到消费过程中实现调节跟踪服务的主体 机构 由此可见物流中心的优劣直接影响着整个物流系统的效率和质量 因此 在大力发展物流业的同时 人们面临着一个共同的问题 物流中心如何合理选 址 城市物流中心的选址要从整个物流系统出发 不仅要考虑到对物流网络的 影响 还要考虑到自身的合理性与经济性 同时需承担很大的不确定性 随着 经济的发展和时间的推移 物流中心所具有的区位优势 经济优势 政策优势 可能不复存在 或者发生很大的变化 为了控制物流成本和投资的风险 需要对物流中心的选址进行合理规划 这就离不开合理的物流中心选址方法 对物流中心选址方法进行研究 从现实 意义上讲 不仅有利上我国物流中心的建设和发展 而且对于促进区域经济发 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 2 展 保护自然环境 缓解城市交通的压力等方面都具有积极的意义 从理论意义 上说 有利于物流中心选址理论的进一步发展和完善 为后续物流中心选址的 深入研究具有一定的借鉴意义 1 3国内外研究现状 在国际上 城市物流设施选址研究比较成熟 已经出现很多的模型和算法 甚至已经开发出软件 但是对物流中心的选址研究还仅仅局限在某个或某种 物流中心上 并没有系统 完整的论述 可以说 尚处于百花齐放 百家争鸣 的阶段 Aikens教授在文章 Facility location models for distribution planning 1 给出了线性规划 0 1整数规划 动态规划等9种基本形式的选址模型 目标函数一般是使总的选址 费用 包括固定投资费用和运输费用 最小 不同的规划形式主要取决于费用函 数的形式 日本著名教授Taniguchi在文章 Optimal size and location Planning of Public logistics terminals 2 中采用双层规划求解高速公路交叉口附近运输网络中公共物流转 运站点的选址 上层规划目标是根据运输车辆数量使总选址费用最小 下层规 划考虑路网状况 遵循用户平衡条件对车辆进行平衡配流 随着电子商务的蓬勃发展 物流逐渐成为关注的焦点 越来越多的人开始 研究物流中心的选址问题 不仅建立起更加符合实际情况的模型 而且使用的 求解方法也越来越多 例如线性规划 3 贪婪法 4 遗传算法 5 在国内 城市物流研究起步较晚 在物流中心选址研究方面 主要是借鉴 国外的研究成果 在实际操作中选址决策也主要依靠专家的 头脑风暴 或是 运用模糊数学理论 使用层次分析法 通过计算贴近度进行决策 也就是说 国内对该问题的定量分析还有所欠缺 需要进行进一步比较深入的研究 配送中心选址方案的确定受技术 经济 社会等多方面影响 而各影响因 素不能都以定量的形式体现 2002年陆华 杨家其在武汉理工大学学报发表文 章 模糊排序及启发式算法在物流中心选址中的应用 6 其基本思路是 首先 用一种启发式算法对各物流中心选址方案的费用进行比选 淘汰一批在费用上 不可接受的方案 其次 在此基础上综合考虑其它相关影响因素 通过建立对整 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 3 个物流中心选址的评价体系并对其划分层次 应用模糊理论得到各方案对应于 某项评价指标的隶属度向量 然后 利用层次分析法计算指标体系中各项指标 权重 即对评价指标体系中最底层评价指标的相对高层次 乃至最高层次的各 评价指标之间的相对重要性或相对优劣次序进行排序 应用模糊贴近度对各个方 案进行排序 得到最优方案 杨波等人 7 认为 城市需求量应为随机的 并建立城市商品需求量服从指 数分布或者帕累托分布时的数学模型 除此之外 付鹏程 刘金华等在交通科技上发表文章 物流配送中心的选 址决策应用 8 阐述了3种物流中心的选址方法 即分别使用重心法 整数规划 法及权重评分法对储运企业 百货商店或超市 货代公司选址决策进行了研究 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 4 2 城市物流中心选址 2 1 城市物流系统概述 经过20多年的改革开放 我国综合国力显著增强 在向 经济大国 迈进 的过程中 我国正在成为 物流大国 城市尤其是大城市 在国民经济发展 中占据特殊重要地位 是我国经济的中心和骨干 随着大城市的中心功能不断 完善 辐射能力逐渐加强 对带动周边中小城市和地区的发展将会起到越来越 重要的作用 但是 在城市化的进程中 物流压力越来越大 城市交通与经济 发展 物流网络建设与现有城市布局的矛盾日益突出 城市物流己成为很多城 市经济发展的瓶颈 魏修建 严建援教授 9 认为城市物流是在一定的城市规划约束下 为实现 城市商品流通最优化的目的 与其运营与监管等有关的物流活动体系 日本京 都大学Taniguchi 10 把城市物流定义为 市场经济机制中 在充分考虑交通环境 交通拥挤和能源消耗的条件下在城市范围内对私人企业的物流和运输活动进 行的整体优化过程 流和交通行为的过程 从以上的定义知道城市物流是一种比较特殊的物流 按照物流的范围 范 畴不同 物流可以分为 宏观物流和微观物流 社会物流和企业物流 宏观物流 是指社会再生产总体的物流活动 从社会再生产总体角度认识和研究的物流活 动 其特点是综观性和全局性 微观物流是物流的一个局部 一个环节的具体 物流活动 社会物流是指超越一家一户的以一个社会为范畴面向社会为目的的 物流 其带有综观和广泛性 企业物流是从企业角度上研究与之有关物流活动 而城市物流介于宏观物流和微观物流 社会物流和企业物流之间 可以被看 作是众多企业的微观物流向城市之间的宏观物流的一种过渡 与我们平常提到 的物流相比 城市物流多了一个边界 需要在物流涉及到诸多方面加上地域的 限制和城市的属性 事实上 城市物流己成为城市规划和管理的重要内容 是 城市功能得以发挥的有力支柱 是城市资源合理配置和有效利用的基础 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 5 城市物流要研究的问题很多 它涉及到城市的交通运输 仓储 包装 装 卸 信息传递以及制造业 加工业 流通业 居民生活水平 产业结构等物流 的核心和外围的方方面面 一个城市的发展规划 不但要直接规划物流设施及 物流项目 而且需要以物流为约束条件来规划整个市区 城市的经济活动 政 治活动等也是以物流为依托的 城市的规模越大 物流运作就越复杂 其消耗 的总成本也就越高 随着我国城市国际化进程的加快 建立一个高效的城市物 流体系己成为加速城市发展必须解决的问题 这将直接关系到城市基础设施效 率的发挥 也影响着制造业 流通业的发展以及整个城市居民生活的水平 11 2 2 物流中心概述 2 2 1 物流中心基本概念 物流中心的概念有广义和狭义的区别 广义物流中心包括港湾 货运站 运输仓库 公共流通商品集散中心 企业自己拥有的物流设施等等 其所覆盖 的内容和范围十分广泛 而狭义物流中心则排除了铁路货运站 港湾设施 机 场设施和道路等物流基础设施部分 专指为有效地保证商品流通而建立物流综 合管理 控制 调配的机构 显然 狭义物流中心的概念侧重的是物流的管理 效能和行为 2 2 2 物流中心的功能 从理论上说 物流中心应具备如下一些基本功能 1 运输功能 物流中心需要拥有或租赁一定规模的运输工具 具有竞争 优势的物流中心不只是一个点 而是一个覆盖全国的网络 因此 物流中心首 先应该负责为客户选择满足客户需要的运输方式 然后具体组织网络内部的运 输作业 在规定的时间内将客户的商品运抵目的地 除了在交货点交货需要客 户配合外 整个运输过程 包括最后的市内配送都应由物流中心负责组织 以 尽可能方便客户 2 储存功能 物流中心需要有仓储设施 但客户需要的不是在物流中心 储存商品 而是要通过仓储保证市场销售活动的开展 同时尽可能降低库存占 压的资金 减少储存成本 因此 公共型物流中心需要配备高效率的分拣 传 送 储存 拣选设备 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 6 3 装卸搬运功能 这是为了加快商品在物流中心的流通速度必须具备的 功能 公共型的物流中心应该配备专业化的装卸 卸载 提升 运送 码垛等 装卸搬运设备 以提高装卸搬运作业效率 减少作业对商品造成的破损 4 包装功能 物流中心的包装作业目的不是要改变商品的销售包装 而 在于通过对销售包装进行组合 拼配 加固 形成适于物流和配送的组合包装 单元 5 流通加工功能 主要目的是方便生产或销售 公共物流中心常常与固 定的制造商或分销商进行长期合作 为制造商或分销商完成一定的加工作业 物流中心必须具备的加工功能有贴标签 制作并粘贴条形码等 6 物流信息处理功能 由于现代物流中心现在都已实现了计算机管理 因此可将各个物流环节各种物流作业的信息进行实时采集 分析 传递 并向 货主提供各种作业明细信息及咨询信息 2 2 3 物流中心的类型 物流中心根据不同的标准可划分为不同的类型 具体有以下几种划分方式 1 根据功能划分 作为物流中心 其主要机能有周转 分拣 保管 在库管理和流通加工等 根据其侧重点不同 可以分为不同的物流中心 主要有以下四种 1 周转中心 即不具有商品保管 在库管理功能 而是单纯从事商品周 转 分拣作用的物流中心 2 配送中心 拥有商品保管 在库管理等管理功能 同时又进行商品周 转 分拣业务的中心 3 仓储中心 单一从事商品保管功能的物流中心 4 流通加工中心 从事流通加工功能的物流中心 2 根据流通不同阶段划分 商品的流动是从生产地经流通渠道到消费地的过程 即整个商品流通渠道 的流动过程 12 根据物流中心在这种流通渠道中所处的地位和作用可划分为 1 位于生产地附近属于制造商的物资调达或产品存放的物流中心 2 位于生产地与消费地之间属于厂商或批发商的物流中心 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 7 3 位于消费地附近 隶属于批发商或零售商旨在为零售店铺服务的物流 中心 4 面向不特定多数消费者 从事商品配送功能的配送中心 2 3 物流中心选址 物流中心选址是指在一个具有若干供应点及若干需求点的经济区域内 选 一个地址设置物流中心的规划过程 较佳的物流中心选址方案是使商品通过物 流中心的汇集 中转 分发 直至输送到需求点的全过程的效益最好 物流中 心拥有众多建筑物 构建物以及固定机械设备 一旦建成很难搬迁 如果选址 不当 将付出长远代价 因而 物流中心的选址在物流中心规划中占据核心地 位 2 3 1 物流中心选址的目标 1 成本最小化 成本最小化是物流中心选址决策最常用的目标 与物流中心选址相关的成 本主要有 运输成本 运输费用是物资运输过程中所发生的费用 运输费用取决于运输距离与运输单 价 物流中心位置合理 则总的运输距离就小 而运输单价取决于运输方式 与物流中心所在地点的交通运输条件及顾客所在地的交通运输条件直接相关 建设成本 物流中心的建设投资包括建筑物 设备和土地征用费用 一般和物流中心的位 置和规模有关 物流中心内部的固定费用 即内部人员工资 固定资产折旧以及行政支出等与经营状态无关的费用 与位 置无关 经营成本 就是指物流中心在进行产品配送时所发生的管理费用 如进出库费 保管费等 与物流中心的中转量有关 2 服务最优化 与物流中心选址相关的服务指标主要有速度和准时率 一般来说物流中心 与顾客距离近 则送货速度快 订货周期短 而订货周期越短 准时率越高 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 8 3 发展潜力最大化 物流中心投资大 服务周期长 因此 在选址时 不仅要考虑现有市场条 件下的成本 服务等目标 还要考虑将来发展的潜力 包括物流节点在生产扩 展的可行性及顾客要求增长的潜力 4 综合评价目标 单纯考虑成本 服务或发展潜力可能不能满足投资决策者的需要 这时就 要采用多目标决策的方法 2 3 2 物流中心选址的影响因素 就选址决策的影响因素而言 大致可以分为外部因素及内部因素两大类 外部因素包括诸如宏观政治及经济因素 基础设施及环境 竞争对手等 内部 因素包括企业的发展战略 产品 技术或服务的特征等 一 外部因素 1 宏观政治 经济因素 宏观政治因素主要指一个国家的政权是否稳定 法制是否健全 是否存在 贸易禁运政策等 这一点是显而易见的 大多数的企业都不愿意在动乱的国家 或地区投资 宏观政治因素是无法量化的指标 主要依靠企业的主观评价 宏观经济因素包括税收政策 关税 汇率等 这一点与企业的选址决策直 接相关 企业总是会寻求最宽松的经济环境 以Dell为例 1984年 Michael Dell在得克萨斯州的奥斯汀成立了Dell公司 1994年 相邻城市Round Rock提供Dell一个一揽子的优惠税收政策 如将Dell所交的2 的销售税的31 返 还60年 100 地免除Dell的财产税5年 75 地免除5年 50 免除50年等 于是 Dell就将总部移到了Round Rock 同样 Dell在田纳西州的工厂以及将亚洲的第一个工厂建在马来西亚也 是同样的原因 关税政策引起的市场壁垒也是企业选址的一个重要因素 如果一个国家的 关税较高 要么 企业放弃这个市场 要么 企业会选择在这里建厂以躲避高 额关税 例如 Dell通过在我国的厦门建立工厂来扩大国内市场 尤其是政府 及国有企业的销售份额 Dell在爱尔兰建立欧洲市场的第一个工厂 一方面是 由于当地低成本 高质量的劳动力以及爱尔兰较低的企业税 另一方面 则是 由于爱尔兰是欧共体成员国 在爱尔兰制造的计算机产品可以直接发往欧洲 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 9 市场而无须交纳增值税 再者 由于爱尔兰属于欧元区 可以通过欧元的稳定 性减小欧洲内的汇率风险 2 基础设施 基础设施包括交通设施 通信设施等 现代企业中 物流成本往往要超过 制造成本 而一个良好的基础设施对于降低物流成本是十分关键的 所以 基 础设施在选址决策中占有重要地位 如Dell在田纳西州的工厂位置靠近骨干高 速公路同时靠近联邦快递的一个物流中心 由于信息流的通畅快捷对于降低需 求的扭曲 降低库存成本有重要影响 所以 同样 通信设施的质量 成本 对于选址决策也是一个重要因素 物流中心必须具备方便的交通运输条件 最好靠近交通枢纽进行布局 比 如紧临港口 交通主干道枢纽 铁路编组站或机场 有两种以上运输方式相连 接 物流中心的所在地 要求城市的道路 通信等公共设施齐备 有充足的供 电 水 热 燃气的能力 并且中心周围要有污水 固体废物处理能力 3 环境 环境包括自然环境及社会环境 自然环境包括 气象条件 配送中心选址过程中 主要考虑的气象条件有 温度 风力 降水量 无霜期 冻土深度 年平均蒸发量等指标 如选址时要 避开风口 因为在风口建设会加速露天堆放商品的老化 地质条件 配送中 心是大量商品的集结地 某些容重很大的建筑材料堆码起来 会对地面造成很 大压力 如果配送中心地面以下存在着淤泥层 流砂层 松土层等不良地质条 件 会在受压地段造成沉陷 翻浆等严重后果 为此 配送中心选址要求土壤 承载力要高 水文条件 配送中心选址需远离容易泛滥的河川流域与地下水 上溢的区域 要认真考察近年的水文资料 地下水位不能过高 洪泛区 内涝 区 故河道 干河滩等区域绝对禁止选择 地形条件 配送中心应选择地势 较高 地形平坦之处 且应具有适当的面积与外形 若选在完全平坦的地形上 是最理想的 其次选择稍有坡度或起伏的地方 对于山区陡坡地区则应该完全 避开 在外形上可选择长方形 不宜选择狭长或不规则形状 社会环境包括劳动力的成本 素质等 劳动力的成本与质量是选址决策的 一个关键因素 越来越多的国际企业选择在亚洲建立自己的制造工厂 就是由 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 10 于当地的低价的劳动力成本 Dell选择的德克萨斯州及田纳西州的劳动力成本 要比硅谷低 马来西亚要比新加坡低 爱尔兰在欧共体中属于劳动力较低的地 区 除去劳动力成本 劳动力的素质也同样重要 Dell在爱尔兰的工厂建立在L imerick 最初是看重当地较低的劳动力资源 随着Dell的进人以及相关供应商 的进人 劳动力的成本越来越高 但是 Dell对于当地的劳动力资源比较满意 因为 当地的劳动力素质比较高 在Dell的Limerick工厂50 的员工都具有学 士学位 4 竞争对手 所谓 知己知彼 百战不殆 在企业选址决策中必须考虑到竞争对手的 布局情况 根据企业产品或服务的自身特征 来决定是靠近竞争对手还是远离 竞争对手 二 内部因素 企业的内部因素往往是最主要的 1 发展战略 选址决策首先要与企业的发展战略相适应 例如 作为制造业的企业 发 展劳动力密集型的产品还是高技术类型的产品 这是企业综合内外形势分析得 到的企业发展战略 如果选择劳动力密集型产品 则必然要选择生产成本低的 地区作为选址的依据 而选址高技术类型的产品 则必须要选择劳动力素质高 的地区 而这些地方往往成本较高 从商业及服务业来说 选择连锁便利店还 是超市的发展战略 会有不同的企业网络设计 选择连锁便利店 则必须选择 一些人口密集区域 成本较高 面积需求较小 选择超市 则要选择人口不是 非常密集 可以有大面积提供 2 商品特性 经营不同类型商品的物流中心最好能分别布局在不同地域 如生产型物流 中心的选址应与产业结构 产品结构 工业布局紧密结合进行考虑 3 物流费用 物流费用是物流中心选址的重要考虑因素之一 大多数物流中心选择接近 物流服务需求地 例如接近大型工业 商业区 以便缩短运距 降低运费等物 流费用 4 服务水平 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 11 服务水平是物流中心选址的考虑因素 在现代物流过程中 能否实现准时运送 是物流中心服务水平高低的重要指标 因此 在物流中心选址时 应保证客户 可在任何时候向物流中心 提出物流需求 都能获得快速满意的服务 2 3 3 物流中心选址的方法 一 定性方法 定性方法是指凭借个人或集体的经验做出决策 它的执行步骤一般为 1 根据经验确定评价指标 2 对各待选地点 利用评价指标进行优劣性检验 3 根据检验结果进行决策 定性选址常用的方法有头脑风暴法 专家调查法 PERT法等 定性方法的优点 是 注重历史经验 简单易行 其缺点是 容易犯经验主义和观主义的错误 并 且当可选地点较多时 不易做出理想的决策 导致决策的可靠性不高 二 定量方法 根据选址设施的数量 将选址方法分为以下两大类 第一类 单设施选址 一 重心法 重心法是单个设施选址最常用的方法 重心法是一种静态的方法 将运输成本 作为唯一的选址决策因素 给定供给点与需求点的坐标以及节点之间的运输量 则单设施选址的目标是使运输总成本最小 13 模型假设如下 1 需求量往往被聚集在一定数量的点上 每个点代表分散在一定区域内众多顾 客的需求总量 2 忽略不同地点选址可能产生的固定资产构建 劳动力成本 库存成本等成本 差异 3 运输费率的线性假设 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 12 4 直线运输假设 5 静态选址假设 往往不考虑未来的收益与成本的变化 模型如下 iViRidi TCmin 式中 TC 运输总成本 Vi 节点i的运输总量 Ri 待选地址设施到节点i的运输费率 di 待选地址设施到节点i的距离 设施选址的坐标通过下面的一组方程来确定 diViRi diViRiXi X i i diViRi diViRiYi Y i i 式中 待选址设施的坐标 XY Xi Yi 已知供给点与需求点的坐标 距离di的计算公式 2 1 22 YYiXXikdi 在求解此模型时 通常使用迭代的方法 首先将方程中的di忽略求出一组 初始值 再将初始值代入方程中求出di然后将求出的di代入求出新的di的值 如此反复 直到得到满意解 2 交叉中值模型 交叉中值模型是用来解决连续点选址问题的一种十分有效的模型 它利用 加权的城市距离进行最小化计算 14 其相应的目标函数为 1 ysyixsxiwi n i 式中 wi 第i个点对应的权重 Xi Yi 第i个需求点的坐标 Xs Ys 服务设施点的坐标 n 需求点的数目 这个模型的目标函数可以用两个互不相干的部分来表达 n i n i ysyiwixsxiwiZ 1 min 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 13 在这个模型里面 最优位置也就是有如下坐标组成的点 Xs是在x方向的对 所有权重Wi的中值点 Ys是在Y方向的对所有权重Wi的中值点 Xs Ys可能两者 同时是唯一值或某一范围 所以得到的最优位置可能是一个点 一条线 或某 个区域 第二类 多设施选址 1 奎汉 哈姆勃兹模型 奎汉 哈姆勃兹模型是对多个设施进行选址的典型方法 它是一种启发式 的方法 即先简单的求出初次解 然后经过反复计算修改这个解 使之逐步达 到最优的方法 2 模拟模型 模拟模型在求解的精度性上要低于数学化模型 但是能全面反映实际问题 的基础上求得满意解 如Lvanden Bruggen R Gruson M Salomon在1995年为一家大型石油公司处理石油加油站的选址和分配到每个站点 的顾客量 文章发表在 欧洲运作研究 上 通过仿真表示优化后的结构每年 能节省费用5 6 3 加权平均法 选址时的许多重要因素难以精确的量化 而对这些因素与指标缺乏一定程 度的量化就难以对各种选址方案作对比分析 常用的处理方法就是加权评分法 加权平分法就是选定几个因素 并给出权重 对欲确定的地址求加总分得出 该选址方案的最后评分 以此得出最优的选址方案 4 空间 引力模型 基本思想如下 散布在城市中各个区域的顾客与各个销售点有一定的空间距 离 假设各零售店的商品种类大致相同 则顾客购物是因为这家零售店对他的 吸引力较大 模型的表述如下 j 1 2 ni a ijj a ij j iijij C TjS TS CPE 式中 Eij 区域i的顾客对零售店j的购买量期望 Pij 区域i的顾客对零售店j的购买商品的概率 Ci 区域i的顾客的需求总量 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 14 Sj 零售店j规模 Tij 区域i到零售店j的交通时间 n 零售店的个数 a 经验参数 模型中销售点的规模S涵盖了所有吸引顾客前来购物的变量 如商店的知名 度和价格 商品库存和停车空间的可得性等 交通时间T涵盖了所有阻碍顾客 前来购物的因素 如顾客到商店的距离 交通便利程度等 模型的目的是计算 各服务中心的市场份额 而新设施的选址决策就是要获得最大的市场份额 定量方法进行选址的优点是能做出比较准确 可信的解 缺点是常常为了量 化 使本来比较复杂的事物简单化 模糊化了 有的意见被量化以后可能被误 解和曲解 三 定性与定量方法相结合 定量与定性方法相结合的模型是现有文献中最常见的一种方法 这种方法 适用于在大范围内进行选址的行为 这类方法都是先对候选地点进行评价 筛 选掉与目标相差太远的地点 然后再利用数学模型进行再挑选 这种方法的优 点是综合了定性和定量两方面 能够做出比较理想的决策 2 3 4 物流中心选址的程序和步骤 城市物流中心的选址是一项复杂的工作 但如果我们有了一个明确的思路 将会减少一些不必要的工作 提高工作的效率和准确性 城市物流中心的选 址主要包括两个阶段 一次选址阶段和二次选址阶段 一次选址阶段是比较粗略 的评选 它主要依据物流中心选址的原则和具体选址的要求来进行选择 这个 阶段的选择虽然简单易行 但其意义非常重要 它不仅可以大大缩小物流选址 后一阶段的工作量 还有利于我们明确下一阶段评选的目标和重点 使我们的 工作的思路更加清晰 目的更为明确 在一次选址的基础上进行的评选是选址 评价的重点 这次的评选将会比较复杂 因为筛选后的备选方案不能用直观的 方法进行选择 决策者往往需要借助定量和定性的方法 给出更有说服力的依 据 选址的具体步骤如下 1 分析建立城市物流中心的目的和必要性 选址时 要首先明确建立城市物流中心的必要性 目的及方针 明确研究 内容的范围 主要包括确定物流中心的服务对象 客户分布及需求量 物流中 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 15 心的类型 规模范围 数量范围 所需的运输条件 服务的内容和应达到的水 平以及决策者对该项目所能承受的投资水平等等 2 收集多个备选方案及其相关资料 根据步骤1的要求收集各选方案 在收集各选方案的同时还要收集每一方案 的信息资料 以便于我们进行接下来的评选 信息资料主要包括各选地址能提 供的规模范围 交通条件 地理条件 人文条件 劳动力水平和价格 当地物 价水平 地价水平 政府的法规政策 优惠条件 流通条件等等 3 决策者对备选方案进行初次筛选 决策者把收集到的方案及相关资料放在一起 依据我们前面所讲的选址原 则和建立城市物流中心的影响因素 评价指标一般包括以下几方面 自然环境 选址费用 经营环境 社会效益等几方面 根据这些评价标准进行初步地筛选 这一过程是比较直观的 目的是为了去掉那些不太合理的方案 避免付出 不必要的劳动和精力 同时也可以了解余下的可选方案主要比较的内容有哪些 为下一阶段的工作做准备 4 得出初选结果 进行资料再收集 决策者通过比较得出较少的几个可选方案 这时决策者也将了解到对这几 个方案进行下一步的评选需要一些更具体的信息 如各备选方案的总体客户需 求预测量 各中心的运输线路和设备 各供货地到各备选中心供货的费用 数 量 各中心向下游客户供货的费用 数量 各中心的构建费用和拟建规模以及 各中心的存储 搬运等作业费用的预测等等 这就要求我们对这些信息进行再 收集 5 建立城市物流中心二次选择的具体目标 根据前而的土作结果和物流中心选址的相关因素分析 建立物流中心地址 二次选择的具体目标 这个目标要求具体全面 突出重点 6 建立城市物流中心二次评价的指标体系 确定目标之后 下面需要根据具体情况选择合适的模型 从而建立物流中 心选址的决策依据 用这个模型来察物流中心选址的结果应该是具有可比性 7 成立评价小组 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 16 有了用来衡量物流中心选址的评价方法后 需要组建一个评价小组来运用 该评价体系借助一些定量化的评价方法和手段 对物流中心的选址进行分析评 价 为了使这项活动客观公正 以及鉴于该项活动的复杂性 评价可以考虑由 一些独立的机构进行 8 进行二次评价 通过建立相应的模型 运用适合的研究工具和方法以及专家评价结果对各 方案进行定性和定量的分析 得出各方案的评价结果 9 得出最优方案 根据评价的结果进行排序 找出最优方案 选址结束 在确定了物流中心的选址之后 决策者将要进行方案的实施 在此过程中 决策者可根据所出现的情况 改进原来的模型 参数等等 使这些反馈有利 于今后的物流活动 也为以后的选址工作提供参考 2 3 4 1城市物流中心选址注意事项 在建立物流中心之前 要对所建立的物流中心的特点做充分的了解和认识 对于不同类型的物流中心选址时的注意事项 1 转运型物流配送中心 经营倒装 转载或短期储存等周转类商品的物流 配送中心 一般应该在城市边缘的交通便利地段 以方便转运和减少短途运输 2 储存型物流中心 经营国家或所在地区的中 长期储备物品的物流中心 一般应设置在城镇边缘或城市郊区的独立地段 且具备直接而方便的水陆运 输条件 3 综合型物流中心 在实际工作中 这类物流中心经营商品繁多 可以根 据物流中心所经营商品的类别 选择在不同的地段建立物流中心 例如与居民 生活关系密切的生活型物流中心 若物流量不大且又没有环境污染等问题 可 以选择接近服务对象的地段 但应具备方便的交通运输条件 物流中心所经营 商品的不同对选址的要求也会不同 应加以注意 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 17 3 城市物流中心选址的双层规划模型 3 1 双层规划问题的研究现状 层次性是系统的六大特征之一 对于大系统和复杂系统 层次性更是主要 特征 随着人类社会的发展 经济全球化的加剧 实际问题的规模越来越大 层次性愈加明显 结构越来越复杂 因此 层次性的研究就具有非常重要的意 义 在过去的20多年中 多层规划理论 方法及应用都有了很大的发展 正在 逐渐形成一个新的运筹学分支 多层规划通常有如下的特点 系统是分层管 理的 各层决策者依次作出决策 下层服从上层 但下层有相当的自主权 各层决策制有各自不同的目标 这些目标往往是相互矛盾的 各层决策者各 自控制一部分决策变量 以优化各自的目标 上层决策者优先作出决策 下 层决策者在为优化自己的目标而选择策略时 不能违背上层的决策 上层的 决策可能影响到下层的策略集 因而部分的影响下层目标的达成 但上层不能 完全控制下层的决策 在上层决策允许范围内下层有自主决策权 下层的决 策不但决定着自己目标的达成 而且也影响上层目标的达成 因此 上层在选 择策略以优化自己的目标达成时 必须考虑到下层可能采取的策略对自己的不 利影响 各层决策者的容许策略集通常是不可分离的 他们往往形成一个相 互关联的整体 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 18 双层规划是双层决策问题的数学模型 它是一种具有双层递阶结构的系统 优化问题 上层问题和下层问题都有各自的目标函数和约束条件 上层问题的 目标函数和约束条件不仅与上层决策变量有关 而且还依赖于下层问题的最优 解 而下层问题的最优解又受到上层决策变量的影响 3 1 1双层规划问题的提出 双层系统的研究起源于经济问题 如稀有资源在各部门间的分配问题研究 管理问题 价格控制问题的研究等 随着人类社会的不断发展 实际问题的 规模越来越大 结构越来越复杂 涉及到对问题做出决策的人也越来越多 而 且这些决策者各自处于不同的层次上 在二层规划中 高一级决策机构 者 自 上而下地对下一级决策机构 者 行使某种控制 引导权 而下一级决策机构 者 在这一前提下 也可以在其管理职责范围内行使一定的决策权 尽管这种决策 权比较起来处于从属的地位 另外 在这种多层次决策系统中 每一级都有自 身的目标函数 而越高层机构的决策目标越重要 越权威越具有全局性 因此 最终的决策结果往往是寻求使各层决策机构之间达到 最优 也即是一方面 可使较低层决策机构的目标达到 最优 另一方面又可使作为上级决策机构 的目标相应达到 最优 下层决策以上层决策变量为参数 一般称具有以上 基本特征的决策问题为主从递阶 或多层 决策问题 3 1 2 双层规划问题的特点 由于实际的规划 决策问题都是庞大而异常复杂的系统 涉及到各种各样 的影响因素 关系着各个部门 单位和个人的具体利益 因此所采用的决策方 法应该是多层次的系统决策方法 而不能是单一层次的决策方法 一般而言 决策机构都是一个分级或分层次的管理机构 在总体目标一致的前提条件下 各级都有其各自独立或相互矛盾的目标 因此 在做出科学而系统的最终决策 之前 需要综合考虑彼此之间存在相互作用的 有其各自目标的各个层次的部 门 机构和个人的意见 力求最终的决策能使整个系统达到最优的目的 15 多层规划问题的一个重要特点就是可以应用在多层决策问题中 在各个层 次上的决策者都有其各自的目标函数 在某种程度上 本层的决策空间是由其 它层次决定的 多层规划问题的另一个重要特点是 决策变量的控制权分别属于 各层的决策者 而在传统的单层规划中 决策者同时控制所有的决策变量 但 在政府部门的实际决策过程中 对决策变量的控制和处理并不是同时进行的 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 19 而是采用自上而下的多层次决策方法 在多层规划中 以优化自己的目标函数 为目的的决策者在高层决策者事先确定决策变量值之后 对自己能控制的决策 变量进行优化 以达到最优目的 多层规划比单层规划具有优势 包括能够明 确建模表示顺序决策过程的能力 能够明确表示不同层次优化过程或不同决策 系统之间的相互作用的能力 双层规划问题是多层规划问题的一种特例 其中 只有两个层次 两种决策者 由于投资决策过程涉及到政府部门和公众的相互 作用或者他们之间的联合决策行为 是一个典型的双层决策问题 因此双层规 划模型成为描述投资决策过程的理想工具 3 2 双层规划模型的求解 3 2 1双层规划模型求解算法概述 一般来说 双层规划问题的求解非常复杂 原因之一由于双层规划的问题 是一个NP hard问题 原因之二是双层规划的非凸性 可行域的不连通性及合理反应映射 的非单值性 即使上层问题和下层问题均为凸性问题 整个双层问题仍然为非 凸性问题的可行性非常大 而双层问题的非凸性表明 即使能找出双层问题的 解 通常也只可能是局部最优解而非全局最优解 到目前为止 对于双层规划的求解大约有十几种求解算法 但归纳起来 用于求解双层规划问题的算法可以分为以下几类 即极点搜索法 库恩 塔克法 K T法 下降法和非数值优化方法 3 2 2双层规划模型原始模型 本文所建模型假定在新建物流中心前已存在若干个原有物流中心 新建物 流中心与原有物流中心构成整个物流中心系统 这些物流中心之间存在竞争 也就是说客户需求不仅仅由新建的物流中心满足 有一部分需求可能由原有的 物流中心提供 此模型也可应用于不同新建物流中心系统的择优决策过程中 只需把新建和原有物流中心均看成同等地位的新建物流中心即可 以混合整数 规划模型中不考虑需求分配的模型作为上层规划模型的原模型 模型描述如下 目标函数 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 20 约束条件 物流中心数量约束 容量约束 j 1 q l 1 n 需求量约束 i 1 s j 1 p 供应量约束 3 2 3 广义费用函数 我们在引入双层规划模型前 引入广义费用函数 城市交通系统运输费用 与运输长途费用有所不同 不能简单的考察车辆运营费用 运输货物的费用主 要与路径 终点和车辆有关 货物运输总费用一般包括车辆运输费用和设施费 用 运输费用又包括车辆固定费用和运营费用 运营费用是时间费用 早到或 迟到惩罚费用之和 固定费用包括车辆管理 驾驶员 保险及税收等各种费用 设施费用由变动费用和固定费用组成 包括设施建设费用和维护费用 设备 安装和维护费用及设施间的运输费用等 决策者理解的广义费用包括决策者认为重要的各种因素 一般包括金钱 时间 距离 安全性或其他影响因素 广义费用是把这些因素通过适当换算而 综合在一起来表述的综合费用 Kresge和Robers在1971年把货物需求的广义费 用函数描述如下 一般的取值与采用的运输方式有关 在某种程度上也与运送的货物有关 近年来 供应链管理系统的目标就是使这些因素及库存费用最小来实现包括 及时配送在内的高水平的顾客服务 变量受路网的交通条件如阻抗 延迟 阻 抗的变化等的影响 还与存货费用的增加有关 变量的系数值与货物的价值成 比例 运送货物的费用函数一般假定为线性的 但采用非线性费用函数应该更符 合实际 如指数函数 二次函数等 Jara Diaz 1982 但使用非线性函数的求解比较复杂 需要采用一系列的算法 3 3 遗传算法 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 21 遗传算法是模拟达尔文的遗传选择和自然淘汰的生物进化过程的计算模型 它是一种以自然选择和遗传理论为基础 将生物进化过程中适者生存规则与 同一群染色体的随机信息交换机制相结合的搜索算法 遗传算法解决优化问题 的方法是首先用二进制 十进制或其它字符对解向量进行编码形成基因码链 称为一个染色体或个体 它代表或对应于问题的一个可行解 初始时 通过对 初始种群进行变异 交叉重组 自然选择等遗传操作 以产生新的种群 新种 群的平均适应度 表示与全局最优解的一种近似程度 及其中最优个体的适应 度皆比前一代有所提高 这样 通过有限的迭代 最后得到的适应度最大的新 个体即为问题的全局 或近似 优化解 遗传算法优于传统优化算法的主要方面在于 一 它从点群开始搜索而不 是单一的点 从而能并行越过许多局部最优点而达到全局最优点或次优点 二 不受目标函数性质 如连续性 可导性 单峰性等 的约束 三 运用概率 规则进行指导实现对优化解的随机搜索 运算简单 收敛速度快 正是遗传算 法的这一系列优点 使其近年来有很快的发展 并在组合优化 自适应控制 机器学习等许多领域获得应用 有着广泛的应用前景 利用遗传算法解最优化问题 首先应对可行域中的点进行编码 变量x作为 实数可以视为遗传算法的表现型形式 从表现型到基因型的映射称为编码 编 码形式主要有二进制形式 浮点形式 符号编码形式等 然后 在可行域中随 机挑选一些编码组作为进化起点的第一代编码组 并计算每个解的目标函数值 也就是编码的适应度 接着就像是自然界中一样 利用选择机制从编码组中 随机挑选编码作为繁殖过程前的编码样本 选择机制应保证适应度较高的解能 够保留较多的样本 而适应度较低的解则保留较少的样本 甚至被淘汰 在接 下去的繁殖过程中 遗传算法提供了交叉和变异两种算子对挑选后的样本进行 交换 交叉算子交换随机挑选的两个编码的某些位 变异算子则直接对一个编 码中的随机挑选的某一位进行反转 这样通过选择和繁殖就产生了下一代编码 组 重复上述选择和繁殖过程 直到结束条件得到满足为止 重庆理工大学毕业论文 物流中心选址的双层规划模型 22 4 总结与展望 4 1 本文总结 在前人研究成果的基础上 课题运用定性分析与定量分析相结合的方法对 选址问题进行了探讨 1 本文从物流中心选址规划原则 影响因素入手 首先从影响选址非成本因 素方面采用综合模糊评价法对备选物流中心进行定性分析 以确定各个备选场 址的优劣程度 从备选物流节点中筛选最优备选物流节点 为下一步从成本因 素方面的定量选址奠定基础 2 在对备选物流中心定性分析的基础上 再进一步对被选物流中心进行定量 分析 论文从决策者和用户两方面综合考虑 从费用最小的角度建立了物流中 心选址的双层规划模型 4 2 未来研究的展望 本文对双层规划选址模型进行了一定地总结 使得选址过程更加简单 选 址结果更客观 但该选址模型中仍然存在一些问题需要解决 主要体现在一下 几个方面 1 选址模型是建立于有限的备选地址上的 也就是说在选址模型进行比较 前建立前必须要先确定备选