基于中心輻射的配送中心二層次物流運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化-金正陽(yáng)

1、基于中心輻射的配送中心二層次物流運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化學(xué) 院： 交通運(yùn)輸學(xué)院 專 業(yè)： 物流工程 學(xué)生姓名： XXX 學(xué) 號(hào)： 15125820 指導(dǎo)教師： XXX 北京交通大學(xué) DATE yyyy年M月 * MERGEFORMAT 2016年1月1引文區(qū)域配送中心：以較強(qiáng)的輻射能力和庫(kù)存準(zhǔn)備，向省(州)際、全國(guó)乃至國(guó)際范圍的用戶配送的配送中心。這種配送中心配送規(guī)模較大，一般而言，用戶也較大，配送批量也較大，而且，往往是配送給下一級(jí)的城市配送中心，也配送給營(yíng)業(yè)所、商店、批發(fā)商和企業(yè)用戶，雖然也從事零星的配送，但不是主體形式。隨著區(qū)域配送由相互競(jìng)爭(zhēng)逐漸向合作競(jìng)爭(zhēng)演變，區(qū)域配送將呈現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢(shì)，這勢(shì)必將

2、對(duì)區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提出了新的要求，因此區(qū)域配送運(yùn)輸系統(tǒng)的整體優(yōu)化與協(xié)調(diào)將成為區(qū)域配送實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期合作和合理競(jìng)爭(zhēng)的重要支撐策略之一，對(duì)于降低區(qū)域物流運(yùn)輸總成本、提高區(qū)域配送群體的整體競(jìng)爭(zhēng)力也具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和借鑒價(jià)值。2.問(wèn)題描述對(duì)于區(qū)域配送群物流運(yùn)輸系統(tǒng)而言，除了配送中心之間的運(yùn)輸系統(tǒng)以外，二級(jí)系統(tǒng)主要是區(qū)域內(nèi)部的零售店或直接客戶，或集散中心等一下級(jí)別的集疏運(yùn)系統(tǒng)。因此，它可以看作為倆個(gè)層級(jí)的物流運(yùn)輸系統(tǒng)。區(qū)域配送由層次不一、規(guī)模各異、競(jìng)爭(zhēng)地位不同的各集散點(diǎn)組成，其形成的二級(jí)物流運(yùn)輸系統(tǒng)是一個(gè)由多供應(yīng)商，多集散處集合的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它由兩級(jí)運(yùn)輸子系統(tǒng)構(gòu)成，即配送中心間的運(yùn)輸系統(tǒng)和區(qū)域內(nèi)部到各集散

3、點(diǎn)的運(yùn)輸系統(tǒng)。在區(qū)域配送運(yùn)輸系統(tǒng)中，由于各集散點(diǎn)設(shè)備環(huán)境、地理位置、需求要求情況差異較大，導(dǎo)致集散點(diǎn)對(duì)配送運(yùn)載設(shè)備要求差異較大。因此，在運(yùn)輸線路網(wǎng)絡(luò)決策中需要根據(jù)下級(jí)集散點(diǎn)自身?xiàng)l件以及經(jīng)濟(jì)性，考慮區(qū)域內(nèi)各個(gè)集散點(diǎn)到目的地的線路類型，即集散點(diǎn)配送中心集散點(diǎn)。因此，區(qū)域配送群體運(yùn)輸系統(tǒng)通常由兩種典型系統(tǒng)構(gòu)成：純中心輻射和混合中心輻射運(yùn)輸系統(tǒng)。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)際環(huán)境中多為混合。 圖1 純中心輻射運(yùn)輸系統(tǒng) 圖2 混合中心輻射運(yùn)輸系統(tǒng)綜上考慮上述二級(jí)物流運(yùn)輸系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)總運(yùn)輸成本最小的前提下，確定如下因素：1)各個(gè)集散點(diǎn)所服務(wù)的經(jīng)濟(jì)區(qū)域范圍以及經(jīng)濟(jì)區(qū)域與集散點(diǎn)之間的運(yùn)輸能力；2)各上游集散與目的地之

4、間經(jīng)由配送中心轉(zhuǎn)運(yùn)的貨運(yùn)量和相應(yīng)的運(yùn)輸能力；3)各始發(fā)點(diǎn)與目的的之間的直達(dá)運(yùn)輸量和相應(yīng)的運(yùn)輸能力。3.模型描述模型中需要注意，以區(qū)域?yàn)榉秶?，?duì)范圍內(nèi)的輸出與子輸出的和應(yīng)該相等，同理輸入也要保持平衡。3.1模型參數(shù)與變量模型參數(shù)M，除區(qū)域配送中心為的所有集散點(diǎn)的數(shù)量；Dij，Kij，從Sk，CijkN，區(qū)域內(nèi)所劃分的集散區(qū)域數(shù)量；I，可能被劃分的區(qū)域配送中心范圍的數(shù)量Ap，Ep，與區(qū)域范圍p存在排斥關(guān)系的區(qū)域范圍的數(shù)量Ii，KpSpkCpDpj，從區(qū)域決策變量XijYijXpZp，如果區(qū)域3.2模型構(gòu)建根據(jù)上述條件和假設(shè)條件，建立數(shù)學(xué)模型：Min i=0Mi=0s.t xio+i=1 xio+j

5、=1 xij xijk=1Kij Yijk=Yji i=1M I=1A Zp p=1 Xij0，i=0，模型說(shuō)明：式(1)為目標(biāo)函數(shù)，表示區(qū)域配送運(yùn)輸總成本最小化，其中包括區(qū)域集散點(diǎn)之間的運(yùn)輸成本和配送中心到配送中心之間的運(yùn)輸成本；式(2)表示，對(duì)于每一個(gè)集散點(diǎn)而言，由該集散點(diǎn)向配送中心的運(yùn)輸量和集散點(diǎn)之間的運(yùn)輸量之和必須等于該點(diǎn)所劃分的區(qū)域范圍所產(chǎn)生的輸出運(yùn)輸量，即平衡要求；式(3)表示，對(duì)于每一個(gè)集散點(diǎn)而言，由配送中心對(duì)該集散點(diǎn)的運(yùn)輸量或者由其它所有集散點(diǎn)的輸入直達(dá)運(yùn)輸量必須等于其它集散點(diǎn)所劃分的區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的到該店的輸入運(yùn)輸量；式(4)表示兩集散點(diǎn)之間的運(yùn)輸量不能超過(guò)集散點(diǎn)所劃分的區(qū)域范

6、圍內(nèi)所產(chǎn)生的運(yùn)輸量；式(5)表示集散點(diǎn)之間的單線運(yùn)輸量不能超過(guò)單線上各類運(yùn)載工具的總運(yùn)輸能力；式(6)表示在每條路線上，由于往返線路運(yùn)輸能力不同，因此，必須根據(jù)運(yùn)輸能力較大的方向來(lái)確定往返的運(yùn)輸能力；式(7)表示每個(gè)區(qū)域內(nèi)的運(yùn)輸量不能超過(guò)運(yùn)輸能力；式(8)表示在大區(qū)域內(nèi)可以替代的集散區(qū)域中確保一個(gè)區(qū)域可以選取；式(9)表示每個(gè)配送區(qū)域只能選取一次；式(10)表示整個(gè)配送區(qū)域的運(yùn)輸需求都能夠被滿足；式(11)和(12)表示決策變量為非負(fù)或整數(shù)。4算例分析假定區(qū)域配送中心及集散群體構(gòu)成的二級(jí)物流運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)如圖3所示圖3 混合中心輻射的運(yùn)輸系統(tǒng)配送網(wǎng)絡(luò)在圖3中，區(qū)域配送中心群由五個(gè)點(diǎn)組成，其中一個(gè)為核

7、心配送中心，服務(wù)范圍分為8個(gè)區(qū)域。區(qū)域配送中心l所服務(wù)的范圍為A.B.D.C(簡(jiǎn)稱為范圍1)，區(qū)域配送中心2所服務(wù)的范圍為I.J.L.K(簡(jiǎn)稱為范圍2)，區(qū)域配送中心3所服務(wù)的范圍為C.D.F.E(簡(jiǎn)稱為范圍3)，區(qū)域配送中心4所服務(wù)的范圍為K.L.N.M(簡(jiǎn)稱為范圍4)區(qū)域配送中心3服務(wù)范圍內(nèi)的集疏運(yùn)能力過(guò)剩時(shí)，配送中心3的服務(wù)范圍可拓展為G.H.D.F.E.C(簡(jiǎn)稱為范圍7)，此時(shí)區(qū)域配送中心1的服務(wù)范圍為A.B.H.G(簡(jiǎn)稱為范圍5)；同理，在區(qū)域配送中心2服務(wù)范圍內(nèi)的集疏運(yùn)能力過(guò)剩時(shí)，其服務(wù)范圍可以拓展為I.J.L.P.O.K(簡(jiǎn)稱為范圍6)，此時(shí)區(qū)域配送中心4的集疏運(yùn)范圍為O.P.M

8、.N(簡(jiǎn)稱為范圍8)根據(jù)圖3，區(qū)域配送服務(wù)范圍集合為l，2，3，4，5，6，7，8，其中相互存在部分重疊關(guān)系的范圍為l和5，2和6，3和7，4和8。相互存在排斥關(guān)系的服務(wù)范圍為1和7(即如果選擇區(qū)域范圍l，則不能同時(shí)選擇區(qū)域范圍7，反之亦然。)，2和8，3和5，4和6。各區(qū)域范圍到所在服務(wù)配送中國(guó)心之間的日平均貨運(yùn)需求量如表1所示。表1 范圍區(qū)域與配送中心之間的日平均貨運(yùn)需求量（噸） 配送中心 區(qū)域123411231291772118531831161024294581552445566791614021836571161655283178125各配送中心之間的運(yùn)輸載運(yùn)工具均為兩種，A 車輛(

9、最大運(yùn)輸能力為10噸)和B車輛(最大運(yùn)輸能力為15噸)。運(yùn)輸成本如表2所示。各個(gè)地區(qū)域內(nèi)運(yùn)輸車輛也為兩類，C車輛(最大運(yùn)輸能力為3噸)和D車輛(最大運(yùn)輸能力為5噸)。各個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)各類運(yùn)輸車輛的單車運(yùn)輸成本如表3所示。表2 各區(qū)域間配送車輛的運(yùn)輸成本（千元）到達(dá)出發(fā)配送中心1配送中心2配送中心3配送中心4配送中心5車A車B車A車B車A車B車A車B車A車B配送中心11.52.02.02.51.82.50.750.9配送中心21.21.50.91.52.53.00.60.7配送中心31.52.01.31.83.13.50.81.0配送中心40.81.21.62.02.02.50.91.2配送中心5

10、0.750.900.60.70.81.00.91.2表3 區(qū)域內(nèi)域間配送車輛的運(yùn)輸成本（千元）服務(wù)范圍12345678配送中心C車0.30.40.350.10.10.350.40.1D車0.40.50.40.150.150.50.450.15模型構(gòu)建根據(jù)上述條件，建立該算例的數(shù)學(xué)模型，約束條件經(jīng)過(guò)整合簡(jiǎn)化，形成如下模型：Min： 2.7ys.t. xxxxxxxxxx12123x14177xxxx42xxxxxxxxxx429647214801z1+zz3+zz1z7z3z5zxy模型求解：由于上述模型中約束條件和目標(biāo)函數(shù)均為非線性，因此該模型為非線性規(guī)劃模型。但我們根據(jù)約束條件，首先可以得出

11、的可行解有如下四種情形：情形l：(O，0，0，0，1，1，1，1)；情形2：(0，1，0，1，1，0，l，0)；情形3：(1，1，1，1，0，0，0，0)；情形4：(1，0，l，0，O，1，0，1)。將四種情形下的Zp值分別代入到原問(wèn)題的模型中，原問(wèn)題可以演變?yōu)樗膫€(gè)線性規(guī)劃問(wèn)題，運(yùn)用excel軟件對(duì)四個(gè)線性規(guī)劃問(wèn)題分別求解，得出四種情形下的最優(yōu)解。然后從四個(gè)最優(yōu)解中選擇出最終最優(yōu)解目標(biāo)函數(shù)為1443.7為最小，因此該情形下最優(yōu)解即為本算例的最優(yōu)解。本算例中區(qū)域配送中心二級(jí)物流運(yùn)輸系統(tǒng)的最優(yōu)方案為：配送中心服務(wù)范圍分配方案為：配送中心1、配送中心2、配送中心3和配送中心4所服務(wù)的范圍分別為服務(wù)范

12、圍5、服務(wù)范圍2、服務(wù)范圍7和服務(wù)范圍4。配送中心之間的運(yùn)輸量分配方案：從配送中心l經(jīng)由核心配送中心O中轉(zhuǎn)運(yùn)輸量為214，即配送中心1向其它配送中心的運(yùn)輸全部由核心配送中心0中轉(zhuǎn)，從配送中心2經(jīng)由核心配送中心0中轉(zhuǎn)運(yùn)輸量為513，從配送中心3經(jīng)由核心配送中心0中轉(zhuǎn)運(yùn)輸量為685，從配送中心4經(jīng)由中轉(zhuǎn)港0中轉(zhuǎn)運(yùn)輸量為457，這意味著配送中心l、配送中心2、配送中心3和配送中心4向其它配送中心的運(yùn)輸全部由核心配送中心0中轉(zhuǎn)從核心配送中心0到配送中心l、配送中心2、配送中心3和配送中心4的運(yùn)輸量分別為284、376、396和929，這意味著配送中心l、配送中心2、配送中心3和配送中心4的范圍進(jìn)口需求

13、量全部經(jīng)由核心配送中心O中轉(zhuǎn)運(yùn)輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)這說(shuō)明，在區(qū)域配送中心群二級(jí)物流運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，核心配送中心對(duì)降低運(yùn)輸總成本起著關(guān)鍵作用，經(jīng)由核心配送中心實(shí)行中轉(zhuǎn)運(yùn)輸可以降低物流運(yùn)輸總成本配送中心之間的運(yùn)輸能力配置方案：從配送中心l到核心配送中心0之間配備l輛10噸貨車，從配送中心2到核心配送中心0之間配備1輛15噸貨車，從配送中心3到核心配送中心0之間配備l輛15噸貨車，從配送中心4到核心配送中心0之間配備2輛10噸貨車。配送中心服務(wù)范圍內(nèi)運(yùn)輸車輛配備方案：在配送中心1所服務(wù)的服務(wù)范圍5內(nèi)應(yīng)該配備428部運(yùn)輸能力為5噸的運(yùn)輸車輛，在配送中心2所服務(wù)的服務(wù)范圍2內(nèi)應(yīng)該配備1026部運(yùn)輸能力為5噸的運(yùn)輸

14、車輛，在配送中心3所服務(wù)的服務(wù)范圍7內(nèi)應(yīng)該配備1602部運(yùn)輸能力為5噸的運(yùn)輸車輛，在配送中心4所服務(wù)的服務(wù)范圍4內(nèi)應(yīng)該配備914部運(yùn)輸能力為5噸的運(yùn)輸車輛。5結(jié)論本文綜合考慮基于中心結(jié)構(gòu)的區(qū)域配送中心多服務(wù)范圍的運(yùn)輸系統(tǒng)和各個(gè)服務(wù)范圍與配送中心之間的集疏運(yùn)系統(tǒng)，建立區(qū)域配送中心二層級(jí)物流運(yùn)輸系統(tǒng)的非線性優(yōu)化模型，在可行內(nèi)將其線性化。同時(shí)在實(shí)現(xiàn)區(qū)域配送中心運(yùn)輸系統(tǒng)總成本最小的前提下，對(duì)以下三方面因素實(shí)現(xiàn)優(yōu)化：各個(gè)配送中心所服務(wù)的服務(wù)范圍以及服務(wù)范圍與配送中心之間的運(yùn)輸能力；各出發(fā)配送中心與目的配送中心之間經(jīng)由核心配送中心中轉(zhuǎn)的貨運(yùn)量和相應(yīng)的運(yùn)輸能力；各出發(fā)配送中心與目的配送中心之間的直達(dá)運(yùn)輸量和相應(yīng)的運(yùn)輸能力。最后通過(guò)具體算例對(duì)模型進(jìn)行了應(yīng)用分析。通過(guò)分析可以看出，由于所建立的非線性模型可以轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的線性規(guī)劃