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考虑设施中断风险的双层规划物流系统LRP研究

日期:2020年06月10日 编辑:ad201107111759308692 作者:无忧论文网 点击次数:259
论文价格:50元 论文编号:lw202006021254257091 论文字数:44518 所属栏目:职称论文发表
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:职称论文 Thesis for Title

本文是一篇职称论文发表,本文在物流配送网络搭建时,就将设施中断的情况考虑在内,在备选物流中心和计划建设数量确定的情况下,结合需配送点的位置和需求,搭建出无论外界环境如何变化,都能正常运营且相对成本较低、效率较高的可靠物流配送网络,输出物流中心的选定结果,并求出在不中断或部分中断情况下的每个需求点由哪个配送中心覆盖、配送路线和顺序、运输方式等最优解。本文的研究填补了物流配送网络中考虑设施中断风险研究领域的薄弱之处,具有一定的理论意义;同时为企业实际的物流配送网络搭建问题提供参考,具有一定的现实意义。


第一章  绪论


1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景及目的

(1)研究背景

随着经济的发展,社会分工的进一步细化,社会生产趋于高度的专业化和产业化,企业生产也越来越国际化,销售也逐渐扩大化,为了更好地满足企业的配送需求,增大经济效益,提高客户满意度,物流配送中心的数量逐年增多。近年来,电子商务蓬勃发展,尤其是 2016 年 10 月马云“新零售”概念的提出,国家层面也在同年 11 月出台了推动实体零售创新转型的相关意见后,更是加快了物流配送中心的发展。 配送中心能够使企业的物流成本得到有效控制、库存更加集约、商物分离得到实现,同时能更好地掌握销售信息,提高客户服务水平,增加客户满意度,并可产生规模效益,因此配送中心在企业的物流网络系统中的作用尤为重要。一旦配送中心发生设施中断(即物流配送中心自身及周边道路中断,无法继续履行配送中心功能),不仅会增加企业的运营配送成本,降低客户满意度,甚至会影响企业声誉及销售业绩。近些年来,发生过很多因不可控因素导致配送中心设施中断的案例,流行病疫情、意外事故、自然灾害、恐怖袭击、外部政策变动等外界环境的干扰都可能导致物流配送中心的可靠性降低,甚至可能发生失效的情况。2005 年的 5 级飓风“丽塔”和“卡特里娜”相继在美国墨西哥湾登陆,给社会造成了巨大的经济损失,也使木材和咖啡的库存遭到了破坏,给企业造成不可估量的损失。2012 年 10 月的台风“桑迪”在美国新泽西州登陆,这场飓风导致了 Motiva 石油冶炼公司的储油设施破损,30 万加仑柴油的泄漏,给企业生产带来了巨大的打击。2008 年,中国的汶川地震不仅造成了重大的人员伤亡,也导致了很多当地企业因设施的损坏、道路的不通畅等因素产生了巨大的经济损失。中国地域辽阔,地形复杂,是一个灾害多发性的国家,除汶川地震外,新疆雪灾、南贡山泥石流、舟曲泥石流等众多自然灾害对社会和企业造成了巨大的经济损失,也使得物流配送在短时间内受到重大的影响。根据应急管理部、国家减灾委办公室会同工业和信息化部、自然资源部等部门对 2018 年全年全国自然灾害情况统计,各类自然灾害包括洪涝、台风、干旱、风雹、地震等共计造成直接经济损失 2644.6 亿元。2015 年 8 月 12 日天津塘沽大爆炸造成了巨大的影响,相关企业的库存受到了毁坏,甚至导致企业经营陷入困境。由此,可以看出一旦配送中心受突发事件的影响从而中断,甚至失去效用,那么整个物流配送网络就会受到巨大的影响。

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1.2 国内外研究现状

针对物流网络系统的研究,主要集中在三大方面:设施节点选址和路径规划,以及将此两者相结合的选址-路径优化问题。

1.2.1 物流设施选址研究现状

首先,物流设施节点是企业资产配置、网络建设的重要组成部分,因而国内外许多研究学者在这一方面也做了很多研究。Kaj Holmberg 利用分支定界法解决了非线性的设施选址问题,并应用在了具有空间相互作用的简单工厂选址模型之上[1]。Siddhartha 在传统选址模型的基础上,考虑了多品种货物和多设施的情况,加入了多种物流成本,如订货成本、库存成本、运输成本等,综合以上条件提出了综合分析模型[2]。韦琦和朱小聘考虑了交通条件、基础设施状况、当地的服务水平以及货源的分布和数量等,将重心法和层次分析法结合,确立了江门农产品配送中心的选址地点[3]。为了提高公司的利润,针对商品生产流程模型的不足,Kovacia Danijel 将多种参数加入其中,如成本、运输时间、资源状况等,将模型完善,确定了物流配送中心的最佳地点[4]。王海瑞、李国俊等先是对乌鲁木齐的中通物流配送中心的现状进行分析,并指出其问题所在,然后利用重心法和遗传算法,通过各网点的位置和配送量,对乌鲁木齐的中通物流配送中心进行定量的选址研究,最后用层次分析法对方案进行科学评价,并选定配送中心位置[5]。曾珎研究分析了便利店的经营特征,建立相关重心模型,采集连锁便利店的坐标地点,采用迭代算法,得出物流配送中心的最佳理论位置,为配送中心选址提供了理论参考[6]。针对当前社会中枢纽站点多样化的新要求,丁神健、马晓旦等人对其进行分析,并改进了重心法,得到重力模型和潜力模型,对公共交通设施做了可行性实验,证明其优越性[7]。随着网络的发展,网络购物的需求量也不断增长,王通在此背景下提出了基于双层规划的第三方物流配送中心选址模型,并采用遗传算法求解实例,得出最优选址方案[8]。

图 1-1  技术路线图

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第二章  相关理论概述


2.1 选址和路径问题概述

在物流网络规划与设计中,物流节点的选择和物流运输路线的规划是其组成部分,也是最为关键的两个问题。

2.1.1 物流节点选址问题

选址问题(Location-Allocation Problem,LAP)是在某一需求区域内,按照该需求区域内客户的要求,在恰当的位置建立一个或数个能够满足客户需求的物流节点,达到资源有效配置的目的。选址问题是企业重要的长期决策之一,选址的优劣能直接影响到企业对客户服务的方式、质量、水平及成本等,进而影响到企业的核心竞争力。LAP 的起源是 Weber 在 1909 年为了使所建立的仓库与多个客户之间的总距离最小,从而衍生出在平面上确定仓库位置的问题。优秀的企业选址能够增加企业对客户服务的水平,降低企业运营成本费用,从而提升其盈利能力和核心竞争力。反之,不理想的企业选址会导致企业降低服务质量,失去客户信赖,增加企业成本费用,甚至可能致使企业走向灭亡。标准的选址问题中,物流中心与需求点是呈中心放射状、点对点的关系,仅考虑的是物流中心与需求点的直线距离,而不考虑车辆配送路径的规划。

LAP 的结构示意图如下:

图 2-1 LAP 结构示意图

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2.2 双层规划理论概述

2.2.1 双层规划定义

双层规划(Bi-level Programming Problem,BLPP)是研究两个层次的规划管理问题,具有二层递阶结构,能够进行统一的系统优化。上下两层的问题都有各自的目标函数和约束条件。该理论是由 Bracken 和 Mcgill 两位学者于 1973 年在研究非平衡经济市场竞争时提出,并于 1977 年由 Candler 和 Norton 两位学者在文章中正式采用双层规划这一名词[31]。于此,双层规划逐步发展,逐渐被广泛应用,成为运筹学规划论中的一个重要分支。

双层规划模型中的上层模型和下层模型相互联系、相互影响,但不直接干涉,有各自的决定权。简单来说,上下层模型之间是有次序关系的,但不是同时作用于某一约束条件。首先,上层模型可以根据上层约束条件做出相应的决策,下层模型在上层模型的决策下,根据下层约束条件,确定出最优的下层决策,上层决策者再通过下层决策调整上层决策,从而制定出对于整体来说最优的决策。双层规划模型可以兼顾两种决策,在决定某一层决策时,要考虑到另一层决策对于自身的不利影响,从而做出使得整体系统最优的决策。该方法同时顾全了全局和个体的利益,能够更加完善地解决较多实际生活中的复杂问题。

2.2.2 双层规划特点

根据双层规划的概念,该理论有如下七个特点:

(1)层次性:这是双层规划的最显著的特点,整个系统进行了上下两层的分层管理,下层必须无条件服从于上层的决策,但是下层在一定范围内拥有相对的自主权。

(2)优先性:上层决策者先于下层决策者做出决策,同时下层决策者在自身的约束条件下优化目标,但不能改动上层决策者所确定的决策。

(3)冲突性:上下两层的目标各不相同,且这两者目标可能会发生冲突,需要在其中寻找平衡点。

(4)自主性:上下两层的决策虽然能够互相影响,对于下层决策者来说,下层决策不完全受上层决策决定,在一定范围内能够自主确定决策。

(5)独立性:上下两层的决策者各自控制一部分约束条件和决策变量,以便做出分别达到各自的最优目标的决策。

(6)制约性:下层决策者制定完本层策略后会影响上层决策者调整上层策略,因而在上层决策者决策时也需要考虑下层决策者可能采取对上层不理的措施,从而产生制约。

(7)依赖性:上下两层的决策虽然是分步进行,但是,两层决策仍是一体的,相互关联的,不可割裂。

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第三章  考虑设施中断风险的物流系统 LRP 问题建模 .............. 19

3.1 问题描述 ...................... 19

3.2 影响因素 ........................... 20

3.3 模型目标、约束条件及基本假设 .................................... 21

第四章  模型算法设计 ....................................... 29

4.1NSGA 算法概述 ............................... 29

4.1.1 支配关系概述 .........

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