混合不确定环境下考虑多种服务水平的轴辐式物流网络规划研究
发布时间：2021-06-30 22:11
轴辐式物流网络规划问题是优化领域里的热点问题之一,合理的物流网络规划能够大幅减少物流网络中的运输成本,从而为物流公司带来巨额的经济效益。在物流网络中,顾客的地位随着我国国民经济由“卖方市场”转向“买方市场”变得愈发重要。考虑到顾客往往是根据寄送货物是否按时送达以及运费的高低来衡量自身受到服务的优劣,物流公司在规划物流网络时,不仅要确保顾客寄送的货物按时送达从而提高顾客的满意度,而且要极小化自身的运营成本以降低费用。鉴于此,本文以轴辐式物流网络为研究对象,从提供物流服务的企业角度出发,在满足顾客送达需求的前提下,研究了以物流网络成本最小化为目标的轴辐式物流网络规划问题,并且根据顾客需求以及物流网络所处环境的特点,分别讨论了随机环境和混合不确定环境下的两类研究问题,对两类问题建模并设计高精度、高效率的求解算法。本文的主要研究内容包括:·单一及混合不确定环境下考虑多种服务水平的轴辐式物流网络规划问题建模。物流网络中顾客的送达时间需求（比如期望货物在24小时或48小时内送达）通常被考虑为物流网络中各物流网点所要提供的服务水平,而现有关于服务水平的研究本质上来说都是单一服务水平的情况。鉴于此,本...
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
本文的研究路线图
为了解该问题的整体研究情况,本节从轴辐式物流网络规划问题发文量、常用的求解方法以及各子领域的研究内容进行回顾。选定“Web of Science”为研究数据库,1996年至2019年12月28日为起始日期(上海大学仅购买了1996年及其以后的Web of Science数据库),且“hub and spoke”和“hub location”为关键词进行搜索,共得到1099篇文献。每年发表文章的数目汇总于图2-1,其中横轴是年份,纵轴是发文量。从图2-1中可以看出,从1996年至2019年轴辐式物流网络规划问题的发文量大体上呈现出指数增加的趋势,其中发文量从2015年开始就超过了100篇,且在2018年达到最大值为192篇,这从一定程度上说明随着社会经济的发展,各个国家逐渐开始重视枢纽由于规模效应减少运输成本的作用,并致力于构建合理高效的轴辐式物流网络。此外,本节对近7年相关文献中求解轴辐式物流网络规划问题的方法进行了汇总(见图2-2),以了解最新的求解方法和思路,其中横轴为年份,纵轴为每个方法文献数占每个年份总数的百分比。从图2-2中可以看到,首先就求解算法而言,在这7年时间内平均每年有大概18%左右的文献用到遗传算法,其在2016年达到高峰期(约20%);其次,平均每年大概有12%的文章用到禁忌搜索算法;除这两种算法外,剩余求解算法(比如模拟退火算法、分支定界算法)合计仅占总文献数的25%左右。从研究对象来看,本节对这1099篇文章根据研究问题所处的环境进行分类,大致可以分为两类:确定和不确定环境下的轴辐式物流网络规划问题,这两类问题的具体研究情况在后续章节进行详细阐述。综上所述,从上述轴辐式物流网络规划问题历年发文量增长趋势来看,轴辐式物流网络规划问题研究正在逐渐变为优化领域内研究的重点和热点;从求解方法方面来看,遗传算法与禁忌搜素算法一直是求解该类研究问题比较主流的方法;从研究内容来看,轴辐式物流网络规划问题大致可以分为两类:确定和不确定环境下的轴辐式物流网络规划问题。
在确定环境下的轴辐式物流网络规划问题中,物流网络所处的环境是清晰的、明确的,比如O’Kelly[4,5]最初的关于该类问题的研究,其中运输费用、非枢纽点的需求量等都是一个确定的值。考虑到物流网络中各参与者的不同特性(比如枢纽有覆盖半径、物流网络有运输时间要求),Campbell[6,7]在经典选址问题的基础上,根据不同的目标函数将离散的轴辐式物流网络规划问题分为4类:p枢纽中值问题、无能力限制的轴辐式物流网络规划问题、p枢纽中心问题和枢纽覆盖问题。p枢纽中值问题研究的是合理选择p个枢纽的位置使得整个物流网络中的物流总成本最小;无能力约束的轴辐式物流网络规划问题则是在中值问题的基础上将枢纽的建设费用考虑进去,其本质上与p枢纽中值问题并无太大的区别;p枢纽中心问题关注的是非枢纽点到枢纽点的运输距离,其要求任意非枢纽点到离其最近枢纽点的最大行驶距离最小的问题;覆盖问题根据所研究问题的不同又可分为p覆盖问题和集覆盖问题,前者要求所建立的p个枢纽需要覆盖最大的需求量,后者要求满足覆盖所有非枢纽点需求的前提下,枢纽点的建站个数或建设费用最小的问题。在Campbell[6,7]研究的基础上,后续文献根据其研究内容的不同,又逐渐演化出许多关于物流网络结构的轴辐式物流网络规划问题。在非枢纽点和枢纽点分配方面,考虑到非枢纽点和枢纽点的单一分配原则在大多数情况下不能得到最优的物流网络,Ebery等[8]进一步考虑了一个非枢纽点和枢纽点是1对N的情况(简称多分配原则),并由此产生了一个有能力约束多分配的枢纽选址问题。Yaman[9]对单一分配和多分配原则进行了整合,提出了r分配的概念,规定每一个非枢纽点只能分配给r个枢纽点,并由此产生了一个无能力约束的r分配p枢纽中值的轴辐式物流网络规划问题,可以看到,传统的单一分配和多分配原则是该问题的两个极端情况。相较于多分配原则,单一分配原则由于方便管理被广泛应用[10]。运用智能算法求解单一分配的轴辐式物流网络规划问题时,有两种处理方法:一种是最近分配原则(即非枢纽点只分配给最近的枢纽点)[11];另一种是最近分配原则的变种(在最近分配原则的基础上以目标最优进行邻域搜索)[12,13]。两种处理方法各有优缺,前者效率高但精度低,后者精度高但效率低。另一方面,还有一部分文献允许两个非枢纽点之间的运输,借此来缩短货物到达时间,以达到提高物流网络运输效率和提高顾客满意度的目的[1,14]。在枢纽数目方面,一些学者认为固定枢纽点数目的轴辐式物流网络规划问题在一定程度上是不科学的,其确定需要以所考虑的目标函数最优为前提,由此产生了一大批不固定数目的轴辐式物流网络规划问题[10,15,16]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]允许直达的混合轴辐式快递网络规划模型与算法研究[J]. 赵晋,张建军,严蔡华. 中国管理科学. 2016(11)
[2]基于LINGO的京津冀轴辐式区域物流网络设计研究[J]. 陈卓芳,熊立华. 中国市场. 2016(32)
[3]基于枢纽集散和干线对流平衡的二级轴辐式零担物流网络设计[J]. 高超锋,林庆福,胡志华. 华中师范大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]考虑运输成本与时间竞争的轴辐式网络设计问题[J]. 胡青蜜,胡志华. 华中师范大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]轴辐式快递网络的枢纽选址和分配优化[J]. 李莉,丁以中. 上海海事大学学报. 2012(02)
[6]禁忌搜索算法在单分配多枢纽轴辐式物流网络中的应用[J]. 傅少川,胡梦飞,唐方成. 中国管理科学. 2012(03)
[7]轴辐式零担运输网络中集送货线路规划研究[J]. 李惠珠,宋海清,孟多. 华南师范大学学报(自然科学版). 2012(02)
[8]带固定轴线成本的轴辐式网络设计问题[J]. 翁克瑞. 运筹学学报. 2012(01)
[9]多分配快递轴辐网络的枢纽选址与分配优化方法[J]. 倪玲霖,史峰. 系统工程理论与实践. 2012(02)
[10]多分配枢纽站最大覆盖选址问题[J]. 翁克瑞,杨超. 工业工程与管理. 2007(01)
博士论文
[1]轴辐式物流网络设计的选址与路线优化研究[D]. 翁克瑞.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]具有容量约束的混合轴辐式多式联运枢纽网络设计[D]. 李高波.长安大学 2014
本文编号：3258590
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
本文的研究路线图
为了解该问题的整体研究情况,本节从轴辐式物流网络规划问题发文量、常用的求解方法以及各子领域的研究内容进行回顾。选定“Web of Science”为研究数据库,1996年至2019年12月28日为起始日期(上海大学仅购买了1996年及其以后的Web of Science数据库),且“hub and spoke”和“hub location”为关键词进行搜索,共得到1099篇文献。每年发表文章的数目汇总于图2-1,其中横轴是年份,纵轴是发文量。从图2-1中可以看出,从1996年至2019年轴辐式物流网络规划问题的发文量大体上呈现出指数增加的趋势,其中发文量从2015年开始就超过了100篇,且在2018年达到最大值为192篇,这从一定程度上说明随着社会经济的发展,各个国家逐渐开始重视枢纽由于规模效应减少运输成本的作用,并致力于构建合理高效的轴辐式物流网络。此外,本节对近7年相关文献中求解轴辐式物流网络规划问题的方法进行了汇总(见图2-2),以了解最新的求解方法和思路,其中横轴为年份,纵轴为每个方法文献数占每个年份总数的百分比。从图2-2中可以看到,首先就求解算法而言,在这7年时间内平均每年有大概18%左右的文献用到遗传算法,其在2016年达到高峰期(约20%);其次,平均每年大概有12%的文章用到禁忌搜索算法;除这两种算法外,剩余求解算法(比如模拟退火算法、分支定界算法)合计仅占总文献数的25%左右。从研究对象来看,本节对这1099篇文章根据研究问题所处的环境进行分类,大致可以分为两类:确定和不确定环境下的轴辐式物流网络规划问题,这两类问题的具体研究情况在后续章节进行详细阐述。综上所述,从上述轴辐式物流网络规划问题历年发文量增长趋势来看,轴辐式物流网络规划问题研究正在逐渐变为优化领域内研究的重点和热点;从求解方法方面来看,遗传算法与禁忌搜素算法一直是求解该类研究问题比较主流的方法;从研究内容来看,轴辐式物流网络规划问题大致可以分为两类:确定和不确定环境下的轴辐式物流网络规划问题。
在确定环境下的轴辐式物流网络规划问题中,物流网络所处的环境是清晰的、明确的,比如O’Kelly[4,5]最初的关于该类问题的研究,其中运输费用、非枢纽点的需求量等都是一个确定的值。考虑到物流网络中各参与者的不同特性(比如枢纽有覆盖半径、物流网络有运输时间要求),Campbell[6,7]在经典选址问题的基础上,根据不同的目标函数将离散的轴辐式物流网络规划问题分为4类:p枢纽中值问题、无能力限制的轴辐式物流网络规划问题、p枢纽中心问题和枢纽覆盖问题。p枢纽中值问题研究的是合理选择p个枢纽的位置使得整个物流网络中的物流总成本最小;无能力约束的轴辐式物流网络规划问题则是在中值问题的基础上将枢纽的建设费用考虑进去,其本质上与p枢纽中值问题并无太大的区别;p枢纽中心问题关注的是非枢纽点到枢纽点的运输距离,其要求任意非枢纽点到离其最近枢纽点的最大行驶距离最小的问题;覆盖问题根据所研究问题的不同又可分为p覆盖问题和集覆盖问题,前者要求所建立的p个枢纽需要覆盖最大的需求量,后者要求满足覆盖所有非枢纽点需求的前提下,枢纽点的建站个数或建设费用最小的问题。在Campbell[6,7]研究的基础上,后续文献根据其研究内容的不同,又逐渐演化出许多关于物流网络结构的轴辐式物流网络规划问题。在非枢纽点和枢纽点分配方面,考虑到非枢纽点和枢纽点的单一分配原则在大多数情况下不能得到最优的物流网络,Ebery等[8]进一步考虑了一个非枢纽点和枢纽点是1对N的情况(简称多分配原则),并由此产生了一个有能力约束多分配的枢纽选址问题。Yaman[9]对单一分配和多分配原则进行了整合,提出了r分配的概念,规定每一个非枢纽点只能分配给r个枢纽点,并由此产生了一个无能力约束的r分配p枢纽中值的轴辐式物流网络规划问题,可以看到,传统的单一分配和多分配原则是该问题的两个极端情况。相较于多分配原则,单一分配原则由于方便管理被广泛应用[10]。运用智能算法求解单一分配的轴辐式物流网络规划问题时,有两种处理方法:一种是最近分配原则(即非枢纽点只分配给最近的枢纽点)[11];另一种是最近分配原则的变种(在最近分配原则的基础上以目标最优进行邻域搜索)[12,13]。两种处理方法各有优缺,前者效率高但精度低,后者精度高但效率低。另一方面,还有一部分文献允许两个非枢纽点之间的运输,借此来缩短货物到达时间,以达到提高物流网络运输效率和提高顾客满意度的目的[1,14]。在枢纽数目方面,一些学者认为固定枢纽点数目的轴辐式物流网络规划问题在一定程度上是不科学的,其确定需要以所考虑的目标函数最优为前提,由此产生了一大批不固定数目的轴辐式物流网络规划问题[10,15,16]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]允许直达的混合轴辐式快递网络规划模型与算法研究[J]. 赵晋,张建军,严蔡华. 中国管理科学. 2016(11)
[2]基于LINGO的京津冀轴辐式区域物流网络设计研究[J]. 陈卓芳,熊立华. 中国市场. 2016(32)
[3]基于枢纽集散和干线对流平衡的二级轴辐式零担物流网络设计[J]. 高超锋,林庆福,胡志华. 华中师范大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]考虑运输成本与时间竞争的轴辐式网络设计问题[J]. 胡青蜜,胡志华. 华中师范大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]轴辐式快递网络的枢纽选址和分配优化[J]. 李莉,丁以中. 上海海事大学学报. 2012(02)
[6]禁忌搜索算法在单分配多枢纽轴辐式物流网络中的应用[J]. 傅少川,胡梦飞,唐方成. 中国管理科学. 2012(03)
[7]轴辐式零担运输网络中集送货线路规划研究[J]. 李惠珠,宋海清,孟多. 华南师范大学学报(自然科学版). 2012(02)
[8]带固定轴线成本的轴辐式网络设计问题[J]. 翁克瑞. 运筹学学报. 2012(01)
[9]多分配快递轴辐网络的枢纽选址与分配优化方法[J]. 倪玲霖,史峰. 系统工程理论与实践. 2012(02)
[10]多分配枢纽站最大覆盖选址问题[J]. 翁克瑞,杨超. 工业工程与管理. 2007(01)
博士论文
[1]轴辐式物流网络设计的选址与路线优化研究[D]. 翁克瑞.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]具有容量约束的混合轴辐式多式联运枢纽网络设计[D]. 李高波.长安大学 2014
本文编号：3258590
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