基于适应性供应链的应急物流网络优化研究

1、基于适应性供应链的应急物流网络优化研究         <TABLE     style="PADDING-RIGHT: 10px; PADDING-LEFT: 10px; PADDING-BOTTOM: 10px; LINE-HEIGHT: 22px; PADDING-TOP: 10px"     cellSpacing=0 cellPadding=3 width="96%" align=

2、center     border=0>                                                

3、;      一、引言我国是一个灾害频发的国家，特别是2008年的“南方雪灾”和“四川大地震”带来了巨大损失。在应对这些特大自然灾害的过程中，应急物流的重要性一次次凸显，可以说应急物流的快速实现是救援成功的基本保障，是灾区人民的生命线。同时，在抗灾救灾中也暴露出了我国应急物流存在的许多问题。应急物流( emergency logistics)是针对可能出现的突发事件做好预案，并在事件发生时能够迅速付诸实施的物流活动。科学合理的应急物流网络可以缩短紧急救援半径，最大程度上减少损失，是应急物流快速实现的基础，具有很强的经济效益和社会效益。

4、因此，应急物流网络优化问题成为一个非常重要的研究课题。国内外关于物流网络设计的理论研究源于分销网络设计，形成了不同的研究方向，也取得了较为丰富的成果。目前的研究逐渐趋向于关注供应链网络的协调性、经济法论文适应性、集成化。适应性供需网络正在日渐引起学术界与企业界的关注。Min和zhou认为供应链的集成模型大致有两类，一类是建立在混合整数规划基础上的定量数学模型，另一类是定性讨论模型。Geoffiron和Graves最早采用整数规划模型研究了多商品分销系统的设计，并且利用Benders分解算法求解问题。Cohen和Lees4,5提出了一个基于全球化战略的供应链资源配置混合整数规划模型。Brown，

5、et al提出了一个多商品制造分销的网络设计的混合整数规划模型，该模型比上述模型多考虑了工厂的关闭、设备的分配以及多种产品直接从厂家销售到顾客等情形。Kim和Lee7讨论了多阶段的基于供应链管理思想的有容量约束的产品分销网络设计问题，Sim基于拉格朗日松弛法的启发式算法对类似问题进行求解研究。近年来国内对网络设计也进行了大量研究，金海和、陈剑等提出了基于0-1整数规划的分销配送网络优化模型，计算机综合论文针对多工厂、多产品、多客户进行网络设计。赵晓煌、汪定伟提出了供应链中二级分销网络优化设计的模糊机会约束规划模型。黄海新、武利勇等11对多工厂、单产品、多客户的二级分销网模型，设计了一种具有简单

6、基因编码方法的遗传算法进行求解。李延晖、马士华等12提出了基于时间约束的供应链配送系统随机模型，讨论了如何将非线性随机规划问题转化为确定性等价问题以便于求解。已有成果主要集中在以分销成本最低为目标，进行分销网络的设计和算法的研究。由于应急物流环境的动态性与复杂性，应急物流网络优化不同于一般物流网络优化问题，应急物流网络应具有很强的适应性。国内外关于应急物流领域的研究已有不少文献，但从适应性供应链的角度研究应急物流网络优化问题的还很少见。本文在前期研究的基础上，基于适应性供应链的核心理念学习、创新、持续改善，给出适应性供应网络的概念模型，构建敏捷性、适应性很强的应急物流网络系统。并将应急物流系统

7、的运行分为四个不同阶段，分析不同阶段应急物流所追求的目标重要性的变化趋势，引入罚函数系数来均衡应急物流的时效性、经济性、风险性等目标，建立应急物流网络优化模型。二、适应性供应网络的概念模型适应性供应链的产生不仅是供应链自身不断发展完善的结果，更是不确定性环境下催生的新型运作方式。Lee.Hau教授13指出“石油能源论文最好的供应链不仅是快速、低成本和高效益的，而且是灵活、适应性强并能保证供应链上所有节点组织利益保持一致的供应链。”适应性供应链不仅解决了节点之间的无缝衔接，更为实时满足顾客需求，增强供应链各节点组织应对不确定环境的能力提供了技术支持。适应性供应网络目前并没有明确的严格定义。14适

8、应性供应网络能够实时感知需求的变动，通过供应链同步来为合作伙伴提供正确信息，以便于链上合作伙伴能够携手对出现的变化做出柔性响应，敏捷地适应新形势。同时，适应性供应链系统通过敏感监视各节点组织的战略、内部运营等关键因素从整体上把握网络的构建与优化。因此，适应性供应网络是以先进技术为支撑，以学习和创新为核心，持续改进供应链系统的整体性能，为应对动态多变的环境和满足不确定性需求而做出敏捷和柔性响应的组织网络。适应性供应网络的概念模型可以用图1表示，由一个“规划运行”的前馈环和一个“感知适应”的反馈环构成。三、应急物流网络的构建（一）应急物流的动态环境应急物流作为一种特殊物流活动，统计学论文有着突发性

9、、不确定性、弱经济性、非常规性等特点。15与常态物流相比较，应急物流环境险恶、动态复杂，任务紧急突然，因此组织协调相当复杂。从“5.12”汶川大地震可见应急物流环境的险恶性与动态性。汶川地震发生的8小时之内，余震不断，通信、公路中断，而且由于地形和气候等因素，空中运输也受到了极大地阻碍。地震发生的36小时之内，大雨加剧了水库崩堤的危险性，造成了山体滑坡、山洪和泥石流，救援人员严重受阻。地震发生的168小时之内，随着堰塞湖水位的上升，堰塞湖可能溃坝及其所造成的衍生灾害的风险增大。可见，如此特大自然灾害发生后，灾害沿着衍生、次生及相互耦合的演化方向发展，灾害后果具有明显的持续演化过程。16这使得应

10、急物流运行环境复杂多变，抢险救灾任务异常艰巨，同时应急物流系统本身在进行紧急保障活动时，也有可能遇到突发性攻击，从而造成整个应急物流网络瘫痪，给整个社会造成更为严重的后果。（二）应急物流网络构建的基本思想生命环境论文应急物流网络是为应对突发事件中的强需求、短周期的物流而构建的供应链网络，是应急物流通道畅通的根本保障。应急物流的任务与环境决定了应急物流网络必须具有很强的适应性。因此，应急物流网络构建应着眼于网络的特殊环境适应性，其基本思想是基于适应性供应链的概念模型，通过网络与外界环境实时信息沟通与反馈，从应急物资储备库的功能设置、结构、布局，到应急物流中心的选址和各节点间的供给配置与运输线路，

11、体现网络系统的感知、学习与创新能力，形成预警预报系统，建立应急物流专家库以及应急物流专家辅助决策系统，持续改进网络系统，提升系统整体的功能，增强网络对动态环境的适应能力与风险抵御能力，保障应急物资运送的畅通性、时效性和安全性。     <TABLE     style="PADDING-RIGHT: 10px; PADDING-LEFT: 10px; PADDING-BOTTOM: 10px; LINE-HEIGHT: 22px; PADDING-TOP: 10px"  

12、;   cellSpacing=0 cellPadding=3 width="96%" align=center     border=0>               （三）应急物流网络的系统构成 应急物流网络的构建是一个复杂的系统工程， 政治教育论文 大量的基础工作是在平时完成。只有预先构建一个适应性很强的虚拟网络，制订科学完善的应急物流预案，才能确保在应对突发事件  

13、;                                     （三）应急物流网络的系统构成应急物流网络的构建是一个复杂的系统工程，政治教育论文大量的基础工作是在平时完成。只有预先构建一个适应性很强的虚拟网络，制订科学完善的应急物流预案，才能确保在

14、应对突发事件中快速反应、果断处置、抢险救灾。应急物流网络的系统构成如图2所示。应急物流网络的构建首先要解决系统灵魂与神经中枢的问题。例如，美国联邦紧急事务处理部(FEMA)里常设物流管理专门单位，当地震、飓风、火山、洪水等自然灾害发生时，美国政府就会立即宣布进入联邦紧急状态，并启动应急计划，所有防灾救灾事务的统筹由FEMA负责。19借鉴美国的先进经验，结合我国实际国情，我国应建立一个常设的专业性应急物流指挥中心，专门负责突发事件下的应急物流工作。平时主要负责救灾物资的管理储备、预测各类救灾物资需求、规划和设置救灾物流中心及配送路线等。要确保在应对突发事件时有物可流，必须从源头上解决，抓好应急物

15、资储备库的建设。目前，我国仅在哈尔滨、沈阳、天津、合肥、郑州、武汉、长沙、南宁、成都、西安等10个城市设立了中央级救灾物资储备库。2008南方冰雪灾害和汶川大地震的发生，暴露出了我们的应急物资储备存在许多问题，建筑规划论文不能对重大灾害做出快速反应，储备中心的紧急救灾职能也得不到充分发挥。储备库的建设应借鉴发达国家及我国历年应对突发事件的经验，依据集中储备与分散储备相结合的原则，合理规划各类物资的储备布局，优化储备结构，科学预测调控储备规模，增强系统的整体应急能力。为了提高应急物流的反应速度和效率，必须建立灵活高效的应急物流中心与配送中心，对应急物资进行合理的调拨、分拣、包装、加工，保证救灾物

16、资有效的分类，在最短的时间内配送到目的地。同时，紧急采购或捐赠的救灾物资需要汇集至应急物流中心，统一配送至灾区救灾物资集中发放点或避难所。应急物流网络想要充分发挥其作用，保障物资运送畅通，还需要建立应急物流专家库以及应急物流专家辅助决策系统，根据可能预见的、不同类型的自然灾害，在重点考虑运输路线的时效性和安全性后，事先规划运输预案。四、网络优化模型（一）问题的描述及假设根据在突发事件的应对过程中，应急物流在目标、执行主体、外部环境等方面的变化，以及应急物流与一般商业物流的差异点的演变，应急物流系统的运行可划分为四个阶段，即：日常管理阶段、应急启动阶段、平衡运行阶段和善后处置阶段。20不同阶段应

17、急物流担负的使命不同，应急物流管理的目标随之变化，所以应急物流网络也必须与之相适应。不同阶段应急物流所追求的目标的重要性变化趋势分析如图3所示。在日常管理阶段主要是为突发事件爆发后保障物资供应进行各项准备工作，高等教育论文设计灵活、完善、全面、操作性强的应急救援物资保障预案。当突发事件发生后立即进入应急启动阶段，这一阶段物流环境险恶多变，首要任务是不惜一切代价抢救受灾群众的生命安全，此时应急物流的目标是追求时间效益最大化和灾害损失最小化。因此，应急物流网络系统优化最重要的目标是时效性，经济性与风险性的重要性甚至低于日常管理阶段的正常运行水平。当进入平稳运作阶段时，已经可以较为准确地掌握救援物资

18、需要种类、数量，突发事件受到控制。逐步过渡到善后处理阶段时，外部环境趋于稳定，所以在物资需求、供给、外部环境等方面与一般商业物流的差异逐渐消除。无论在任何时段，应急物流网络优化是一个考虑时间、经济、风险等多目标规划问题的系统，本文仍以系统网络总成本最小为优化目标，采用罚函数法同时考虑时效性与风险性。引入两个罚函数系数构建网络优化模型，一是延期交货罚函数系数，它定义为系统需求延期满足对目标函数的单位增加值；二是风险罚函数系数，它定义为系统风险超过规定风险对目标函数的单位增加值。这样，可以根据不同时段目标重要性趋势选择不同的罚函数系数来实现模型在三个目标之间的均衡。现作如下假设：1各种待建设施只在

19、给定的备选点中选址，这些备选点都可以在日常系统运行机制下进行科学仿真，并能较好地满足应急启动阶段救援的需求。2应急物资的供应量与需求量可以通过应急物流指挥中心的实时信息跟踪获取。3各节点的容量、建设和运营成本可以预测。4各节点间的单位运输成本、计算机理论论文运输时间、运输风险可以通过系统仿真学习积累得到，且与运量呈线性关系。（二）模型的符号说明S为供应源的点集，Sh为供应源h的供应能力；L为应急物流中心的点集，L为应急物流中心i的处理能力，CL为应急物流中心i的建设与运营成本，TL为应急物流中心i的建设与启动时间，R1为应急物流中心i的建设与启动风险。D为应急配送中心的点集，De为应急配送中心

20、e的处理能力，CD为应急配送中心e的建设与运营成本，TD为应急配送中心e的建设与启动时间，RD为应急配送中心e的建设与启动风险。R为救灾需点的点集，Rj为救灾需求点j的需求量。TELN为网络系统要求的响应时间，RELN为网络系统要求的风险系数。Cl为从供应源h到应急物流中心i的单位运输成本，Cd为应急物流中心i到应急配送中心e的单位运输成本，CR为应急配送中心e到救灾需求点j的单位运输成本。T矗为从供应源h到应急物流中心i的单位运输时间，CD为应急物流中心i到应急配送中心e的单位运输时间，TR为应急配送中心e到救灾需求点j的单位运输时间。RL为从供应源h到应急物流中心i的单位运输风险，RD为应

21、急物流中心i到应急配送中心e的单位运输风险，RRe为应急配送中心e到救灾需求点j的单位运输风险。（三）决策变量与罚函数系数Xhi为供应源h到应急物流中心i的运量，Yi。为应急物流中心i到应急配送中心e的运量，Zej为应急配送中心e到救灾需点j运量。     <TABLE     style="PADDING-RIGHT: 10px; PADDING-LEFT: 10px; PADDING-BOTTOM: 10px; LINE-HEIGHT: 22px; PADDING-TOP: 10px"

22、     cellSpacing=0 cellPadding=3 width="96%" align=center     border=0>               ui为是否在i点建设应急物流中心的O-1变量，是取1， 水利工程论文 否取O。 vC为是否在e点建设应急配送中心的O -1变量，是取1，否取O。 CTELN为延期交货罚函数系数，表示需求延期满足的单位处

23、罚成本。 CRELN为风险罚                                       ui为是否在i点建设应急物流中心的O-1变量，是取1，水利工程论文否取O。vC为是否在e点建设应急配送中心的O -1变量，是取1，否取

24、O。CTELN为延期交货罚函数系数，表示需求延期满足的单位处罚成本。CRELN为风险罚函数系数，表示系统风险超过规定风险系数的单位处罚成本。其中，CTELN和CRELN在应急物流不同阶段选择不同值，如在应急启动阶段，CTELN要选择充分大的系数，甚至使得延期交货处罚成本占目标函数的主要权重，而CRELN选择较小的系数，从而体现网络系统优化的主要目标是应急物流的时效性。（四）数学模型上述模型目标函数中第一部分为网络建设与运输成本，第二部分为应急物资不能按时供应到救灾需求点的处罚成本，第三部分为系统运行风险超过规定的处罚成本。约束(1)是供应源的供应能力限制，包括所有储备库、捐赠与紧急采购货源；约

25、束(2)是的应急物流中心的处理能力限制；约束(3)是应急配送中心的处理能力限制；约束(4)为救灾需求点的需求量限制；约束(5)和(6)是节点容量平衡限制；约束(7)到(9)限制了变量的取值范围。五、算例分析（一）算例某地区发生8级大地震，在受灾最严重的震中地区设两个救灾物资集中发放点。在应急启动阶段，为快速救援受灾群众，现选定三个应急物资供应点，其中两伞来源于储备库，一个来源于应急采购和捐助物资。拟从三个备选应急物流中心选择运营，另外需要在三个备选地点临时搭建应急配送中心，表1显示了应急物流网络上节点之间的单位运输成本（单位：千元百吨）和单位运输时间（单位：小时百吨），各节点的容量配置见表2（

26、单位：吨），计算机应用论文备选物流中心及配送中心的运营与建设成本（单位：千元）见表3。为最大限度的抢救生命，物资从供应点到救灾物资集中发放点的时间系统要求为72小时，假设不考虑系统风险，且应急物流中心能立即投入使用，临时搭建应急配送中心的时间为20小时，现需要进行应急物流网络设计，问物流中心和配送中心如何选择，节点之间怎样进行供给配置，才能合理配置资源对受灾群众实现快速救助？（二）求解及分析在应急启动阶段，网络系统优化的主要目标是应急物流的时效性，因此，选择罚函数系数CTELN为99;若不考虑系统风险，则取CRELN为O。应用LIN-G011.O对该问题进行编码调试并求解得到优化方案：只启用应

27、急物流中心1和3，搭建临时应急配送中心2和3，具体选址及配送路径方案如图4所示，图中数字代表节点之间的供给配置量（单位：百吨）。通过算例分析可见：本文给出的应急物流网络的设计模型，通过科学选择罚函数系数来实现不同时段目标重要性的均衡，使得模型既能满足应急物流的多目标，又能适应应急物流的动态环境；并且模型使用灵活方便，只要采集到相关数据，应用LIN-G011.O进行编码、调试即可求得最优解。六、结论由于在突发事件中物资需求规模剧增，供应链模式由简单转向复杂，过渡保障出现不连续性，政治学论文导致组织干预失灵。因此，应急物流网络的构建与优化应着眼于环境的特殊性与任务的紧急性，大量的基础工作是在平时完成，而不是在突发事件发生后才开始构建。只有预先构建一个适应性很强的虚拟网络，制订科学完善的应急物流预案，才能确保在应对突发事件中快速反应、果断处置。本文认为