基于SLP方法的铁路物流中心平面布局规划研究

发布时间：2016-08-13 07:01

第 1 章   绪论 

1.1  研究背景及意义 
物流业是国家经济发展的动脉，这条物流大动脉将国民经济的各个部门联系起来，使其成为一个统一有机的整体，所以物流产业的发展水平也成为了衡量一个国家现代化程度及综合国力的重要标志之一。近些年，我国物流业随着中国经济的飞速发展也步入了跨越式大发展的进程当中，据资料显示，全国社会物流总额从 2004 年的 38.4 万亿元增长到了 2015 年的 220.3 万亿元，年平均复合增长率达到了 23.07%的水平[1]。 随着经济社会的进一步发展，现代物流业所创造的时间价值和空间价值越来越被关注和重视，物流产业蕴含着巨大的商机和不可估量的利润空间，因此有学者将物流业称为“经济世界的黑暗大陆”。近年来，国家相继出台了一系列促进现代物流业发展的政策性文件以及物流业发展的中长期规划。同时，各路资本也集体涌入物流行业，各大物流公司筹划上市，现今，在物流行业发生的一切都象征着物流产业的发展进入一个新的“黄金时代”。 伴随着物流业飞速发展，传统的货物运输企业也开始了从单一货运服务型向综合物流服务型企业的转变。铁路作为全国综合交通运输体系中的骨干，拥有覆盖全国的铁路网络和信息网络，铁路运输所具有的低成本、长距离、全天候、节能环保的优势，在过去的几十年间为我国商品的流通做出了巨大的贡献。但随着市场经济的不断发展，铁路运输因为受到管理体制和自身机制的双重制约，在与其他运输方式的竞争中处于劣势。资料显示，2015 年铁路全年承担货运量占全社会货运量的比重不足 10%，这一比例与铁路所拥有的资源严重不符，铁路理应承担更多的运量。但事实上，铁路尽管拥有众多铁路货场、港口站、边境口岸站等基础物流设施，却受限于没有形成一个统一的物流网络，加之铁路运输经营管理理念的落后，使得铁路物流的发展出现了一定程度的停滞。因此，在当前国内物流市场竞争激烈的大环境下，铁路货运只有坚持从客户的需求出发，通过对铁路物流各个环节的服务进行完善，才能加快推进铁路货运企业向现代化综合物流企业的转型[2]。 
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1.2  国内外研究现状 
物流中心内部功能区布局规划研究是物流领域研究的重要课题，国内外众多相关专家与学者很早便开始了相关理论及实践的研究，并取得了很多具有重大意义的成果。物流中心作为市场经济发展到一定阶段的产物，在上个世纪中期伴随着世界经济的快速发展应运而生。国外物流行业发展较早，相关的研究也开展较早，现如今已经形成了一套科学、成熟的研究体系，同时已经建成一批自动化程度高、机械水平先进的物流中心，这些物流中心的建设对于经济社会的发展起到了至关重要的作用，受到了全世界相关学者及专家的广泛关注。 物流中心平面布局规划发展的第一个阶段始于设施规划。在此阶段，设施规划主要出现在一些制造企业的“工厂设计”中，解决的问题主要是如工厂的平面布置（Plant Layout Planning）、工厂内物料搬运流程设计（Material Handling）以及工厂工位操作流程设计（Methods Engineering Planning），但是对于这些设施的规划主要依赖于设计师的经验和一些定性的方法。 物流中心平面布局规划的第二个发展阶段是对于相关科学方法的应用。这个阶段，在平面布局规划的过程中，设计人员开始应用一些科学的方法，如运筹学、概率论、系统工程学、工程数学、系统分析、管理科学与工程等的理论与实践方法，同时也开始尝试利用电子计算机技术进行一些布置工作。这一阶段是布局规划设计从定性向定量发展的萌芽期。 1961 年，美国学者 Richard Muther 以系统分析法为基础，创造性地提出了系统布置设计方法——SLP（Systematic Layout Planning）方法，该方法将物流分析与作业单位之间关系密切度分析相结合，以作业单位之间的密切关系度值大小进行等级划分，利用图表进行可视化分析，追求费用最小的目标，力图达到内部资源的最优化配置。SLP 方法的出现，标志着平面布局规划问题已经从定性的阶段发展到了新的定量的阶段，这种方法随后被应用到了各种生产与服务系统的设计中[4]。 
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第 2 章   铁路物流中心平面布局规划相关理论综述 

2.1  铁路物流中心概述 
随着我国物流行业的发展，作为现代物流发展到一定水平和社会化分工深度细化的产物，物流中心已经成为了我国物流系统规划建设的关键一环，对我国物流业未来的发展都起着至关重要的作用。 物流中心是物流系统中的基础性设施，它将储存、装卸、搬运、包装、流通加工、信息处理等物流的各个职能集于一体，在物流网络中起着节点的作用，物流中心提供的综合性服务功能能够加速商品的流通速度，降低成本，在创造时间价值及空间价值的同时还能够按照客户的需求完成物品的流转，提升顾客需求的满意度[27]。 2007 年颁布的我国最新版国家标准《物流术语》当中对物流中心的定义如下[28]：“物流中心是指从事物流活动且具有完善信息网络的场所或组织。它应基本符合下列要求：①具备多种物流功能；②为社会提供公共性物流服务；③集聚福射范围大；④存储、吞吐能力强；⑤对下游配送中心客户提供物流服务”。同时，国内外一些专家学者对物流中心的理解还有广义、狭义之分。狭义的物流中心概念指的是一些专为商品流通而建立的物流管理和调配的物流场所，侧重的是物流管理的行为；广义的物流中心概念包括了如港口、机场、货运站等功能不尽相同，但对物品的流通起到积极作用的场所，同时也包括企业自身拥有的诸多物流设施[29]。 
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2.2  铁路物流中心相关内容分析
铁路物流中心是在铁路货运站基础之上，依托铁路运输长久以来的资源优势，拓展其服务功能之后逐渐发展成现代物流中心，所以，铁路物流中心与传统铁路货运站有相似之处。同时铁路物流中心与传统物流中心、配送中心等也有其相似之处，根据铁路物流中心服务的重要程度进行划分，其功能可分为基本功能和增值功能[32]:铁路物流中心的仓储功能是指通过对货物的暂存，使其克服物品生产与销售所产生的时间差异，既保证了物品的价值，又可以满足市场的需求，维持产品的正常供给。因为铁路货运运输能力很强，经铁路运输的货物种类丰富、批量大等原因，铁路物流中心能够为货物提供存储等服务。同时，铁路物流中心存储功能应该具备对货物进行分类存储的能力，包括对集装箱、散货、整车货物的分类存储。 
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第 3 章   系统布置设计方法（SLP）介绍及改进 ..........23 
3.1  系统布置设计方法（SLP）概述 ....23
3.2  系统布置设计方法（SLP）的改进........25
3.3  改进型 SLP 法在铁路物流中心布局规划中的应用 .....26
3.4  本章小结 ...........31 
第 4 章   铁路物流中心功能区布局模型构建与求解 .....33 
4.1  铁路物流中心功能区的确定 ..........33
4.2  基于改进 SLP 法的铁路物流中心平面布局模型构建 .........39
4.3  基于遗传算法及 Matlab 程序的布局模型求解 .....42
4.4  本章小结 ...........50 
第 5 章   实证研究 ......51 
5.1  长春铁路物流中心背景介绍 ..........51 
5.2  长春铁路物流中心功能区划分 ......52 
5.3  功能区布局模型中各项指标整理 ..........53
5.4  长春铁路物流中心功能区相关性分析 ..........58
5.5  遗传算法求解功能区布局优化模型 ......62
5.6  长春铁路物流中心平面布局方案评价 ..........64 
5.7  本章小结 ...........65 

第 5 章   实证研究 

5.1  长春铁路物流中心背景介绍 

长春市地处我国东北腹地核心的松辽平原中部，是东北地区的地理中心、东北亚几何中心以及东北亚十字经济走廊核心。长春市西北与松原市毗邻，西南和四平市相连，东南与吉林市相依，东北同黑龙江省哈尔滨市接壤。长春市区位如图 5.1 所示。长春市拥有发达的立体交通网路。在铁路方面，长春是中国北方重要的铁路交通枢纽，以京大线、长白线、长图线为骨干，形成了贯通东西南北的铁路网，可直达全国近40 个城市；在公路方面，同三高速、京哈高速、长哈高速、长四高速、长吉高速、长平高速、长营高速、绕城高速等多条高速公路和 302、102 等国道纵横交错，四通八达[68]。 基于此背景，2015 年 6 月商务部下发的《全国流通节点城市布局规划》中将长春市划定为国家级流通节点城市，同年 9 月，铁路总公司在下发的《铁路物流基地2015-2017 年技术建设计划》（铁总计统〔2015〕260 号）中计划将长春市铁路综合货场改扩建为全国性的铁路物流中心。长春市铁路物流中心的建立，不仅可以从全局提升长春市的物流服务水平，加快货物流通速度，降低物流运作成本，同时提升长春市对于周边省市区的辐射能力和吸引能力，助力长春实现成为我国东北地区的区域性经济中心和东北亚合作的重要平台的构想。 长春铁路物流中心（长春综合货场）位于长春高新技术产业开发区，毗邻 G302 国道和长春环城高速公路，物流中心依托京哈线，规划建设总占地面积达 2961 亩，地理位置如图 5.2 所示： 

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总结 

物流中心平面布局规划的合理性影响着物流中心的物流效率、物流成本、物流周转时间等诸多方面，，因此物流中心功能区平面布局规划问题是国内外相关专家及学者研究的热点，同时也是一大难点。目前我国物流中心功能区布局规划的研究成果与国外相比较而言，尚有一定差距，还处在研究的初级阶段，理论方法体系等尚不够完善，缺乏对实践工作的有效指导。 本文在物流中心平面布局规划的相关理论基础之上，通过对经典设施平面布置方法——系统布置方法（SLP）应用在铁路物流中心平面布局规划问题上的不足之处进行了分析并提出改进措施，并以改进 SLP 方法为手段，构建铁路物流中心功能区布局规划的数学模型，利用基于 Matlab 程序的遗传算法进行求解，得到优化布局方案。论文研究的主要成果总结如下： 
（1）对物流中心平面布局规划的国内外研究现状进行了详细的论述并总结，有助于国内相关研究工作者了解该领域发展前沿动态以及明确研究方向。 
（2）详细介绍经典设施布局方法——系统布置方法（SLP），包括 SLP 法的设计原理及规划流程，分析其应用在铁路物流中心平面布局规划上的不足之处并提出相应改进措施，具体包括： ①非物流因素的细化。本文考虑铁路物流中心实际情况，对影响布局结果的非物流因素进一步细化，研究分析各种非物流因素对布局的影响。 ②考虑既有交通因素的影响。本文将铁路线设定为铁路物流中心内部的一个虚拟功能区进行功能区间的相互关系分析。 
（3）利用改进型 SLP 方法，对铁路物流中心功能区平面布局规划问题构建以铁路物流中心功能区间综合密切关系值最大和物流搬运成本最小为目标的数学模型，同时应用遗传算法求解该模型。 
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参考文献(略)

本文编号：92703