复杂快递网络的优化方法及抗毁性能研究

发布时间：2020-04-26 21:23

【摘要】：网络优化问题一直都是物流、交通、计算机、通信、数学和运筹学等领域研究的热点,以往研究的焦点大多集中在如何设计有效的算法,以解决优化过程中多目标、多约束条件以及高计算复杂度等问题。本论文所研究的快递网络系统,是一个具有多维、多层和多目标等特征的超网络系统。在这个系统中配送网点和配送线路所构成的物理层网络仅仅是超网络系统的组成部分之一,在其上部还存在着管理层网络。管理层网络由以分公司为管理单元的组织管理维度子网和以转运中心为区域货物集散中心的业务管理维度子网构成,物理层网络中货物的配送过程受管理层网络的调度和制约。因此,研究物理层网络的优化问题时,需要考虑管理层网络的影响。另外,由于快递网络系统内部各层次之间要素的相互关联性,针对物理层网络和管理层网络的破坏行为均可能对快递公司造成重大损失。因此,从不同层次研究其抗毁性能,有助于更好的保护快递网络系统。本论文分析了快递企业配送系统所具有的超网络结构,探讨了在矩阵式的管理结构和快递行业“限时派送”经营模式的制约下,物理层网络的综合优化问题；论文还从超网络的视角,分别研究了快递网络系统中的物理层网络和管理层网络遭受破坏时,其抗毁性能特征： (1)构造了一种适合描述快递网络系统特征的超网络模型为了能兼顾配送成本和效率,快递企业通常采用矩阵式的管理结构,一方面以省级分公司为管理单元,实现对物理层网络的分区管理和成本控制；另一方面,以转运中心作为区域货物的集散中心,对货物进行统一调度和配送。这种矩阵式的管理模式,使得快递企业在管理层形成两个不同维度的子网络,物理网络中货物的配送是在管理层网络中两个不同维度子网络的管理和调度下完成的,本论文构建了适合描述快递网络系统内部复杂结构和关系的超网络模型。 (2)提出了一种新的快递网络优化方法分析了组织管理维度基于成本的优化方法和业务管理维度基于效率的优化方法,以此为基础,结合快递企业“限时派送”的经营模式,提出了基于时间阈值的优化方法。该优化方法能保证快递企业在承诺的时间内完成快件送达任务的前提下,最大限度的降低配送成本。论文还以某快递企业的网络系统为例,对模型和优化方法进行了验证,结果表明,阈值取值的差异,不仅会影响总配送时间和总配送成本,也会改变快件的最优配送路径。 (3)设计了适合物理层网络结构特点的优化算法论文针对快递网络系统中物理层网络具有社区结构和子核的特征,设计了具有并行运算特征的基于局域搜索的分段优化方法,并以某快递企业的网络为例,对该优化算法进行了验证,结果表明,该算法能够在保证计算精度的前提下,降低运算的复杂度。 (4)评估了快递网络系统的抗毁性能首先,设计了评价快递网络抗毁性能的效率指标,该效率指标不仅能反映快递网络静态结构的破坏状况,同时还能反映动态流所受的影响,因此能科学评价快递企业因网络破坏而遭受的损失；其次,采用节点删除法模拟物理层网络遭受的破坏,在考虑相继故障和拥挤度影响的前提下,分析了物理层网络的抗毁性能；最后,定义了管理层网络中分公司的管理效率值指标,模拟了管理层网络遭受破坏后,由于管理效率值下降,从而导致物理层网络中的配送效率下降的过程。研究结果显示,管理效率的少量下降,将会导致物理层网络中总配送成本大幅度的增加,说明了相比于物理层网络的局部破坏,管理层网络的局部破坏对企业影响更大。
【图文】：

网络结构,枢纽辐射

(1)快递企业物理配送网络的结构特征根据本论文章节1.2.1的文献综述内容，由于快递企业不同的货物配送方式，最终形成枢纽辐射式(图2.1)和全连通式(图 2.2)两类典型的快递网络结构，其中，枢纽辐射结构特征的快递网络具有分区特征，且每个分区中存在一个或多个枢纽节点，枢纽节点具有网关的功能，一方面能实现本区域内货物的收发，另一方面，还能与其它区域的枢纽节点建立连接关系，此外，还具有中转和分拣功能，在枢纽辐射式结构的快递网

模型,超网络,配送系统,管理层

物理层配送网络、管理层网络和两级网络之间的管理和制约关系，构成了快递超网络系统 (ExPresssuPer一 networksystem)。物理层网络处于超网络的底层，超网络的上层为管理层网络，由组织管理和业务管理两个维度的子网络构成(图2.4)，具有多层、多级和多目标特征。②一1组织管理维度网络②管理层网络①物理层网络②一2业务管理维度网络图2.4快递企业配送系统的超网络模型Fig.2.4S即er一 networkmodelofexPressenterprisedistributions”tem(1)物理层网络快递企业的物理层网络是由以干线运输为主的航空网络和以区域分散运输为主的公路网络构成的混合网络，，由配送网点和配送线路组成，并受管理层的管理和制约。(2)管理层网络为了提高市场竞争力，快递企业一方面要尽量降低经营成本，另一方面要设法提高服务效率和服务水平。为了能够两者兼顾，很多快递企业采用矩阵式的二维管理模式对物理层网络进行管理和控制，从而在管理层形成两个维度的管理子网络:①组织管理维度网络，即快递企业按照区域在全国范围内设立省级分公司，各省级分公司管理辖区范围内的配送网点和配送线路，形成公司一分公司一配送网点的三级管理结构，省级分公司作为成本中心
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：F224;F259.23

【参考文献】