農(nóng)作物秸桿物流中心選址優(yōu)化模型_圖文

1、第30卷 第6期 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)V ol. 30 N o. 6 2010年6月Journal of Central South University of Forestry &TechnologyJun. 2010農(nóng)作物秸桿物流中心選址優(yōu)化模型王忠偉, 盧立新(中南林業(yè)科技大學(xué)物流學(xué)院, 湖南長(zhǎng)沙, 410004摘 要: 在開發(fā)利用農(nóng)作物秸桿過程中, 一項(xiàng)重要的工作就是秸桿的物流配送。以實(shí)現(xiàn)秸桿總的物流成本最優(yōu)化為目標(biāo), 就如何科學(xué)合理地選擇物流配送中心地址開展研究。在分析物流成本的構(gòu)成要素的基礎(chǔ)上, 針對(duì)各要素的特點(diǎn)及其計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)的研究。以此為基礎(chǔ), 構(gòu)建了總的物流成本優(yōu)

2、化目標(biāo)函數(shù)模型及其約束條件。模型的建立, 為后續(xù)選用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行選址計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞: 物流工程; 農(nóng)作物秸桿; 物流中心選址; 優(yōu)化模型中圖分類號(hào): U 111文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào): 1673-923X(2010 06-0001-04An optimized model for the selection of logistics center ofagricultural biomassWA N G Zhong wei, L U L i x in(Scho ol of L og istics Eng ineering , Cent ral So uth U niv ersity

3、 of F orestr y and T echnolog y,Changsha 410004, H unan, ChinaAbstract:With the ex ploitatio n o f agr icultural biomass, one of the im po rtant things is how to o ptimize the log istics sy stem. T he site selectio n o f lo gist ics distr ibution system was studied in or der to minimize the log isti

4、cs co st of the biomass. Based on analyzing the elements of lo gistics cost, both the cha racteristics of each element and its co mpu tat ional method w ere also studied. A nd, a mo del of the objectiv e functio n of the to tal lo gistics co st as w ell as the co nstr aint conditions wer e set up. T

5、 he establishment of the model lays a go od foundatio n fo r further ly making site select ion calculation of lo gistics sy stem by pr oper w ays.Key words:log istics engineering ; cr op st alks; site selectio n of lo gist ics center; optimizing model1 問題的提出我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó), 農(nóng)作物種植面積巨大。近年來, 加強(qiáng)農(nóng)作物秸桿的回收利用, 促進(jìn)

6、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 成為各方面研究的熱點(diǎn)課題。在利用農(nóng)作物秸桿過程中, 一項(xiàng)重要的工作, 就是農(nóng)作物秸桿的搜集、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等。長(zhǎng)期以來, 影響農(nóng)作物秸桿利用的因素很多, 其中一項(xiàng)重要的因素就是農(nóng)作物秸桿的物流成本太高。隨著新農(nóng)村建設(shè)的快速發(fā)展, 廣大農(nóng)村道路建設(shè)有了很大的改善, 為農(nóng)作物秸桿的物流提供了便利。在農(nóng)作物秸桿物流過程中, 至關(guān)重要的問題就是物流中心的選址。合理選址可以有效節(jié)約物流成本, 促進(jìn)農(nóng)作物秸桿的優(yōu)化配置1。在考慮農(nóng)作物秸桿物流中心選址時(shí), 可能的影響因素有資源分布、需求分布、道路網(wǎng)狀況、自然條件、土地價(jià)格等。這些因素的影響, 導(dǎo)致在同一區(qū)域內(nèi)的不同地方建立農(nóng)作物秸桿物流中心,

7、 整個(gè)物流系統(tǒng)的運(yùn)行成本、以及對(duì)環(huán)境的影響等都是不同的。因此, 如何科學(xué)選擇農(nóng)作物秸桿的物流中心位收稿日期:2010 03 12, 男, , 教授, ,置, 對(duì)于整個(gè)物流系統(tǒng)的運(yùn)行是至關(guān)重要的。為了科學(xué)合理地確定秸桿物流中心的位置, 需要通過對(duì)系統(tǒng)的全面分析, 建立科學(xué)合理的模型, 再運(yùn)用有效的方法進(jìn)行求解。其中, 模型的構(gòu)建是至關(guān)重要的, 也是解決問題的前提。筆者將從系統(tǒng)分析的角度, 研究農(nóng)作物秸桿物流中心的成本構(gòu)成及其影響因素, 以此為基礎(chǔ), 構(gòu)建合理的優(yōu)化模型2-4。模型的構(gòu)建包括兩個(gè)方面, 其一是構(gòu)建成本最小化目標(biāo)函數(shù), 其二是找出所有的約束條件, 為后續(xù)的求解奠定基礎(chǔ)。2 單一秸桿單

8、一加工廠的情形最簡(jiǎn)單的情況下, 只有一種農(nóng)作物秸桿(以下假設(shè)只有稻草 , 而且只在一定區(qū)域內(nèi)設(shè)定一個(gè)加工廠, 該加工廠同時(shí)具有一定的倉(cāng)儲(chǔ)功能。而加工廠的選址, 有多種備選方案。在實(shí)際運(yùn)作中, 可以將稻草一定范圍內(nèi)進(jìn)行搜集堆放, 例如, 可以以村莊為單位搜集, 形成一個(gè)個(gè)的稻草供應(yīng)點(diǎn)。設(shè)有m 個(gè)稻草供應(yīng)點(diǎn), 可供選擇的加工廠位置數(shù)量為r 個(gè)。其配送模型可用圖1表示5-6 。圖1 單一秸桿單一加工點(diǎn)物流模型Fig. 1 Logistics model of single straw and single manuf acturing site在這種情形下, 加工廠的選址, 以總的物流成本最小為原則

9、。優(yōu)化模型可用如下函數(shù)表示:min F = m j =1 nj =1cijx ij +nj =1F jDj。(1 s. t.nj=1Dj=1。(2nj =1xij! Q j , (j =1, 2, , n x ij #0。(3式(1 (3 中:F 為從各秸桿搜集點(diǎn)到秸桿物流中心的運(yùn)輸成本(元 ; i 表示農(nóng)作物秸桿搜集點(diǎn)(i =1, 2, , m ; j 表示可選的秸桿加工中心點(diǎn)(j =1, 2, , n ; Q j 為第j 個(gè)備選秸桿加工中心最大的吞吐能力(m 3 ; x ij 為第i 個(gè)秸桿供應(yīng)點(diǎn)向第j 個(gè)秸桿備選加工中心的供應(yīng)量(m 3 ; F j 為被選秸桿加工中心的年折舊費(fèi)用(元 ,

10、 將加工中心的固定投資費(fèi)用按使用年限進(jìn)行直線折舊, 不計(jì)其殘值; D j 為整數(shù)變量, 當(dāng)D j =1時(shí), 表示第j 秸桿加工中心被選中, 當(dāng)D j =0時(shí), 表示該秸桿加工中心未被選中。3 多種秸桿多加工廠多備選物流配送中心情形對(duì)于多種秸桿、多加工廠以及多個(gè)備選物流配送中心的情形, 在建立計(jì)算模型時(shí), 需要考慮秸桿的供應(yīng)點(diǎn)數(shù)量、需求點(diǎn)數(shù)量以及可能作為物流中心備選地址的個(gè)數(shù)等。在實(shí)際運(yùn)作中, 可以將秸桿在一定范圍內(nèi)進(jìn)行搜集堆放, 例如, 可以以村莊為單位搜集, 形成一個(gè)個(gè)的秸桿供應(yīng)點(diǎn)。根據(jù)秸桿搜集后的不同用途, 可以將需求看成一個(gè)個(gè)不同的結(jié)點(diǎn)。設(shè)有m 個(gè)秸桿供應(yīng)點(diǎn), r 個(gè)秸桿需求點(diǎn), 可供選

11、擇的物流中心位置數(shù)量為n 個(gè)。其配送模型可用圖2 表示。圖2 多種農(nóng)作物秸桿多加工中心多物流中心選址模型Fig. 2 Site location m odel for mutiple crop stalks, and mutiple m anuf a cturing sites and mutiple logistics centers構(gòu)成農(nóng)作物秸桿物流系統(tǒng)的成本, 可從以下幾個(gè)方面分析。2王忠偉, 等:農(nóng)作物秸桿物流中心選址優(yōu)化模型第6期3. 1 從各秸桿搜集點(diǎn)到秸桿物流中心的運(yùn)輸成本這部分成本的計(jì)算, 需要考慮以下各種因素。(1 每種秸桿的單位運(yùn)輸成本。根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)情況、勞動(dòng)力用工成

12、本、道路狀況、運(yùn)輸工具使用情況等多種因素, 可以定出每種秸桿的單位運(yùn)輸成本7-8。在具體確定時(shí), 可以選擇往年的經(jīng)驗(yàn)值作為參照。(2 從各秸桿搜集點(diǎn)運(yùn)輸?shù)綌M選物流配送中心的秸桿的數(shù)量。該數(shù)量的確定, 可以通過對(duì)各地作物種植的面積、種類、使用情況等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后確定。在明確上述情況的基礎(chǔ)上, 可計(jì)算從各秸桿搜集點(diǎn)到秸桿物流配送中心的運(yùn)輸成本:F 1=m i=1 n j =1 st=1cij tx ijt 。(4式(4 中:F 1為從各秸桿搜集點(diǎn)到秸桿物流中心的運(yùn)輸成本(元 ; i 表示農(nóng)作物秸桿搜集點(diǎn)(i =1, 2, , m ; j 表示可選的農(nóng)作物物流配送中心點(diǎn)數(shù)(j =1, 2, , n ;

13、t 表示第i 個(gè)農(nóng)作物秸桿搜集點(diǎn)的秸桿種類數(shù)(t =1, 2, , s ; c ijt 為第t 種農(nóng)作物秸桿從第i 個(gè)秸桿搜集點(diǎn)到第j 個(gè)物流配送中心的單位運(yùn)輸成本(元/m 3 ; x ij t 為第t 種農(nóng)作物秸桿從第i 個(gè)秸桿搜集點(diǎn)到第j 個(gè)物流配送中心的運(yùn)輸量(m 3。3. 2 從農(nóng)作物物流配送中心運(yùn)輸至各秸桿使用點(diǎn)的運(yùn)輸成本 這部分成本的計(jì)算, 需要考慮以下各種因素。(1 從物流配送中心到各秸桿使用點(diǎn)的單位運(yùn)輸成本。根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)情況、勞動(dòng)力用工成本、道路狀況、運(yùn)輸工具使用情況等多種因素, 可以定出該項(xiàng)成本, 具體確定時(shí), 可以選擇往年的經(jīng)驗(yàn)值作為參照。(2 從物流配送中心至各秸桿

14、使用點(diǎn)的秸桿數(shù)量。該數(shù)量的確定, 可以通過對(duì)秸桿使用點(diǎn)的類型、用量、道路運(yùn)輸能力等情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后確定9-10。在明確上述情況的基礎(chǔ)上, 可計(jì)算從各秸桿物流配送中心到秸桿使用點(diǎn)的運(yùn)輸成本:F 2=n j =1 r k=1st=1c jkt y jkt 。(5式:的運(yùn)輸成本(元 ; k 表示農(nóng)作物秸桿使用點(diǎn)數(shù)量(k =1, 2, , r ; c jkt 為第t 種農(nóng)作物秸桿從第j 個(gè)秸桿物流配送中心到第k 個(gè)秸桿使用點(diǎn)的單位運(yùn)輸成本(元/m 3 ; y jkt 為第t 種農(nóng)作物秸桿從第j 個(gè)秸桿物流配送中心到第k 秸桿使用點(diǎn)的運(yùn)輸量(m 3 。3. 3 秸桿物流配送中心的管理成本該項(xiàng)成本主要考慮農(nóng)

15、作物秸桿在物流配送中心保管過程中發(fā)生的各項(xiàng)費(fèi)用, 主要包括:燃油動(dòng)力費(fèi)、水電費(fèi)、裝卸費(fèi)、機(jī)械損耗費(fèi)、物流中心工人與管理人員工資福利支出等。在實(shí)際計(jì)算中, 可先定出每種農(nóng)作物秸桿的單位管理成本, 再考慮每種農(nóng)作物秸桿的數(shù)量來確定, 即:F 3=n j =1 r k=1 st=1pjty jkt 。(6式(6 中:F 3為秸桿物流配送中心管理成本(元 ; p jt 為第j 個(gè)秸桿物流配送中心到對(duì)第t 種秸桿分?jǐn)偟膯挝还芾沓杀?元/m 3; y jkt 為第t 種農(nóng)作物秸桿從第j 個(gè)秸桿物流配送中心到第k 秸桿使用點(diǎn)的運(yùn)輸量(m 3 。3. 4 被選秸桿物流配送中心的年折舊費(fèi)用該項(xiàng)費(fèi)用的計(jì)算, 根據(jù)

16、物流中心建設(shè)的投資, 按規(guī)定的使用年限進(jìn)行直線折舊, 為方便起見, 不計(jì)其殘值。F 4=nj =1F jDj。(7式(7 中:F 4為被選秸桿物流配送中心的年折舊費(fèi)用(元 ; F j 為被選物流中心的年折舊費(fèi)用(元 ; D j 為整數(shù)變量, 當(dāng)D j =1時(shí), 表示第j 個(gè)物流中心被選中, 當(dāng)D j =0時(shí), 表示該物流中心未被選中。3. 5 物流配送中心選址的總費(fèi)用物流中心的選址優(yōu)化, 本質(zhì)上是要實(shí)現(xiàn)物流成本的最小化, 建立起最小化目標(biāo)函數(shù), 并列出所有的約束條件, 再進(jìn)行求解, 即可獲得優(yōu)化的選址模型11-12。在建立模型的過程中, 需要根據(jù)實(shí)際情況做出一些基本的假設(shè)。本文在建模中, 作如

17、下基本建設(shè)。(1 農(nóng)作物秸桿物流中心的建設(shè), 僅以一定的區(qū)域范圍(例如一個(gè)縣或者一個(gè)縣的一定區(qū)域 作3第30卷 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)可以確定。(2 分散的農(nóng)作物秸桿前期有一定的搜集, 根據(jù)各地區(qū)的不同情況, 可以定出具體的秸桿供應(yīng)點(diǎn)個(gè)數(shù)。(3 農(nóng)作物秸桿的需求點(diǎn)數(shù)量已知, 且每個(gè)點(diǎn)的秸桿需求容量已知。(4 不同種類的農(nóng)作物秸桿實(shí)行分類管理, 分類運(yùn)輸, 根據(jù)不同種類秸桿的實(shí)際情況確定其單位運(yùn)輸成本。(5 單位運(yùn)輸成本考慮正常的道路通行能力、正常的交通狀況、以及平均的裝載能力情況下的取值。(6 固定資產(chǎn)成本按總的投資費(fèi)用在預(yù)期的使用年限內(nèi)進(jìn)行直線折舊, 均攤至各年度, 不計(jì)其殘值。(7 農(nóng)作物品

18、種是一定的, 不同種類農(nóng)作物的秸桿及其單位運(yùn)輸成本可以根據(jù)當(dāng)前的市場(chǎng)情況確定。以此為基礎(chǔ), 優(yōu)化模型可表示如下:min F =F 1+F 2+F 3+F 4=m i=1 n j =1 st=1cijtx ijt + n j =1 r k=1 st=1c jkty jkt + n j =1 r k=1 s t=1pjty jkt +nj=1F jDj。(8 s. t.m i=1 st=1xij t! Q j , (j =1, 2, , n 。(9nj =1x ijt ! W it , (i =1, 2, , m; t =1, 2, , s 。(10nj =1y jkt=D kt , (k =1,

19、 2, , m =1, 2, , s 。(11rk=1yjkt!mi=1xijt, (j=1, 2, , n; t =1, 2, , s 。(12n j =1Dj! N 。(13式(8 (13 中:D j 為整數(shù)變量, 當(dāng)D j =1時(shí), 表示第j 秸桿物流配送中心被選中, 當(dāng)D j =0時(shí), 表示該秸桿物流配送中心未被選中; Q j 為木材物流中心j 的最大吞吐能力(m 3 ; N 為需要建設(shè)的物流配送中心的最大數(shù)目(個(gè) ; W it 為秸桿搜集點(diǎn)i 所能夠提供的第t 種秸桿的供應(yīng)量(m 3; D jt 為秸桿需求點(diǎn)k對(duì)第t 種秸桿的需求量(m 3 。其余符號(hào)如前文所示。4 結(jié)論與討論秸桿物

20、流中心的選址是一個(gè)十分復(fù)雜的過程。本文中討論了單一秸桿單一加工中心, 以及多種秸桿多個(gè)秸桿加工廠且有多個(gè)備選物流中心情形下, 物流配送中心的選址模型的構(gòu)建。在建模過程中, 以綜合物流成本最小作為目標(biāo)函數(shù), 在選擇約束條件的過程中, 考慮了各備選物流中心的建設(shè)成本、吞吐量等因素。為了使模型更加準(zhǔn)確有效, 符合實(shí)際情況, 必須從當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、工資水平、交通條件、秸桿搜集點(diǎn)的分布等基礎(chǔ)條件出發(fā), 準(zhǔn)確分析得出每種秸桿的單位運(yùn)輸成本、秸桿供應(yīng)量、管理成本等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。限于篇幅, 有關(guān)模型的求解, 將在后續(xù)論文中報(bào)道。參考文獻(xiàn):1 王忠偉, 任豪祥, 龐 燕. 林產(chǎn)品物流中心規(guī)劃選址優(yōu)化J .中國(guó)物流與采購(gòu), 2009, (1 :22-23.2 王忠偉. 基于交易成本理論的農(nóng)產(chǎn)品物流運(yùn)作模式J . 中國(guó)物流