应急物流中心选址模型研究

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经验交流
2020年年初,武汉刚刚暴发疫情的时候,暴露出我国应急物流系统存在的问题。在应急物流系统中,应急物流中心的选址具有极其重要的意义。
一、几种常用的物流中心选址决策方法
近年来,物流选址理论不断发展,其中最具代表性的有以
下几种:
(一)解析方法
解析方法用代数方法来求解问题。这种方法的缺陷是只考虑定量参数的影响,却无法解决复杂的选址问题。
(二)最优化规划方法
最优化规划方法一般都是在一些具有约束力的条件下,从许多有利于实现目标的选项中筛选出最优化的方案。这种方法
的优点是它属于精确式算法,能够直接获得精确的最优解,不足之处是难以设计复杂的模型。
(三)启发式方法
启发式方法是一种逐次逼近最优解的方法。采用这种方法时,首先需要明确计算整体费用的方法,拟定判别准则,规定改进的路线,然后迭代和求解。启发式方法的优点是计算简单,缺点是它只是非常接近最优解。
(四)仿真方法
仿真方法通常被广泛应用在不能手算的问题。这种方法的优点是可以做到动态化的模拟,通过模型来重现系统的活动,它
的缺点是先借助其他技术手段来寻一个初始方案。
(五)综合因素评价法
综合因素评价法综合考虑各种影响因素,并根据所受影响对各种因素进行评价、打分,以到最优方案。
二、模型的建立
在本文中,运用的是综合因素评价法中的层次分析法来设计选址模型。应急救灾物流配送中心的地址需要同时考虑到的因素极其烦琐,如环境、技术、人口等。这些直接影响选址的因素大致分为定性与定量两种,所以,在选择应急救灾物流中心的地址时,要综合运用定性与定量分析理论方法,该方法弥补了多目标规划方法的缺陷。在开展应急物流中心的选址工作时,必须要充分考虑到诸如应急物流中心的固定成本、服务设施的使用以及其他一切资源的制造与维护等现实中所需要考虑到的制约因素。而层次分析方法则无法兼顾选址中有限的资源制约问题。
(一)层次分析法(AHP)
层次分析法的研究目标主要是对各种复杂的影响因素进行分类,再把这些因素分成不同的要素层次,建立一个多要素层次模型,在每个层次中按一定的特征判断计算准则,对各层次的要素特征进行对应的比较,建立一个判断矩阵。通过比较计算出该判断矩阵的最大基本特征向量根和矩阵相应的最小特征向量,得到各层次要素对矩阵上一层层次元素的特征权重,进而可以得出各层次要素对实现总体目标的价值权重,从而可以得到各种
作者简介:高尚(1994— ),
男,汉族,湖北蕲春人,硕士。主要研究方向:供应链管理。摘 要:自2003年以来,我国在突发公共卫生事件下的城市应急物流系统开始逐渐建立,虽然已经取得了一些成效,但在此次新冠肺炎疫情中所反映出来的我国在城市应急物流系统中的不足,给当前城市应急物流系统敲响了警钟。本文主要通过对疫情期间城市应急物流的现存问题进行反思,研究了应急物流中心选址问题,运用层次分析方法构建了应急物流中心的选址模型。关键词:应急物流中心;层次分析法;选址模型
应急物流中心选址模型研究
高 尚
莪术醇(武汉轻工大学,湖北 武汉 430048)
图1    层次分析结构
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解决方案的组合权值,为选择最优的解决方案提供了重要依据。
层次分析法的步骤:①建立评价对象的层次分析结构:目标层A为最优选址方案,标准层B包括环境、技术、经济和人口因素,措施层P为待选址的应急物流中心。(如图1所示)
②通过本层构造不同的要素来设计判断矩阵。
③各层排序和一致性检验:这种层次单一的排序检验方法是把每一层的各个判断要素分别针对上一层来说明其中的优劣势并排出顺序,即可以求得权重。新的判断向量矩阵要进行一致性检验,否则就需要重新调整判断矩阵的权重。
(二)应急物流中心选址模型
1.建立决策变量
假设N={l,2,...n}为应急物流中心地址集,M={l,2,...n}表示按照某一个区域进行划分的一个应急物流区域集,在应急物流区域中具体的地址i对决策变量X i 来说,决策变量的形式只有两种:
X i =0或X i =1,i=1,2,…n
其中X i =1表示在i处建立了一个应急物流中心,X i =0表示不在i处建立一个应急物流中心。
2.约束条件的分析
(1)AHP方法的权重约束
用AHP方法的各个组合权值W i (i=1,2,...n),建立目标规划模型的第一个目标,如下:
1
w n
1
=−++−=∑n邮礼网
n
i i
i
d d X
其中+−
n
n
d d ,分别表示权重约束条件下的正负偏差变量。
(2)固定费用目标约束
建立一个应急物流中心,固定成本不应该超过预算成本:
C
d d X
c
i i
i
=−++−
=∑c
n
1
c 其中+−c
c
,d d 分别表示固定成本约束条件下的正负偏差变
量。C i 表示在地点i建立应急物流中心的固定成本,C表示预算的总固定成本。
(3)年总运行费用目标约束通常情况下,期望建成的应急物流中心每年总计的运营成本不超过预算成本。
O
d d X
i i
i
=−++−=∑o o n
1
o 其中+
o o ,d d 分别表示总运营成本约束条件下的正负偏差变
量。O i 表示在设定地点i建立应急物流中心的实际运营成本,O表示预算的总运营成本。
(4)应急车辆从应急物流中心i至应急点j的最佳运行距离目标约束
最大距离max
i j d 表示从应急物流中心i到应急点j的距离。
在应急物流中心选址中,对其运行成本进行了考量,期望max
i j d 最小化。
∑∑==+
=−+n 1i m
1
j d -d max
i j i
0d d d
X max
max 其中+−
max
max
d d ,d
d 分别表示最大距离约束条件下的正负偏差
变量。(5)应急车辆从应急物流中心i至应急点j的平均距离目标约束
本文主要分析突发公共卫生事件下,城市应急道路物流运输中所需要选取的是应急物流中心i至应急点j的平均运输距离,期望平均距离得到成本最小化。
∑∑==+=−+n 1i m
1
j d -d a
i j i
0d d d
X a
a 其中a
i j d 表示平均距离,
+
a a d d ,d d 分别表示平均距离约束下的正负偏差变量。和平县教育局
(6)应急车辆从应急物流中心i至应急点j的最大通行时间目标约束
最大通行时间代表了从应急物流中心i到应急点j所需的时间。应急物流系统的最突出特征就是其时间上的紧迫性,因此预期值是最小化。
∑∑==+=−+n 1i m
1
j t -t max
i j i 0
d d t
X max max 其中max
i j
t 表示从应急物流中心i应急点j所需要的时间,
+−
max
max
t t ,d
d
分别表示最大通行时间约束条件下的正负偏差变量。
(7)应急车辆从应急物流中心i到应急点j的平均时间目标约束
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∑∑==+=−+n 1i m
1
j t -t i j
i 0
d d t
X a a a 其中a
i j t 表示从应急物流中心i到应急点j的平均通行时间,
+−a a t t ,d d 分别表示平均时间约束条件下的正负偏差变量。(8)应急物流中心数目目标约束
F
f f n
1
=−++−=∑d d X
i i
F表示拟定的应急物流中心目标数,
+
f f ,d d 分别表示正负偏差变量。
3.目标函数的确定
经过以上分析,
建立综合各种约束条件下的目标函数。
三、应用举例
以湖北某市的情况为例,确定了六个应急物流区域集M1、M2、M3、M4、M5、M6,然后从中选择四个地点建立应急物流中心N1、N2、N3、N4。
考虑到应急物流中心地址的选择所涉及的因素极为复杂,可把这些因素分为环境因素、技术因素、经济因素、人口因素,使用层次分析原理,形成递阶层次结构。目标层为择优选取的应急物流中心地址;标准层为评价地址优劣的准则,包括环境因素、技术因素、经济因素、人口因素;措施层即待选的应急物流中心地址。(如图1所示)通过调查研究、深入实地考察,结合待选应急物流中心地址的具体情况,构造出各层次判断矩阵并分析结果。(详见表1)
一致性检验RI值。(详见表2)
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符合判断矩阵标准。
B层判断矩阵
环境因素判断矩阵:
11131
4/1112/122/16/1121313/13/12/13/113
/19/1121313/146
3
9
31
技术因素判断矩阵:
12/15/114/19/121323/15/1531712/112/17/117
/19/143
1712/19529
21
经济因素判断矩阵:
112
/12
14/1112/1115/1221322/12/113/112
/16/1112/1213/1452631
人口因素判断矩阵:
15/19/19/15
凤凰卫星电视/19/151
3
/14/112/1931132
94113
2513/13/112/1922
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/
12/121
应急物流各区域权重及CR。(详见表3)各区域加权平均值及排序。(详见表4)各区域所需成本。(详见表5)
综合AHP法和多目标规划方法获得最优解为:minZ=4455(万元)
X*=(1,1,0,1,0,1)T。
表3  应急物流各区域权重及CR
环境因素
技术因素经济因素人口因素M10.4540.3980.4100.180M20.1450.2180.1150.100M30.0460.0380.0760.307M4
0.1450.2550.2070.291M50.0860.0770.0940.096M60.1240.0440.0970.025CR
0.01
0.01
0.01
0.02
表4  各区域加权平均值及排序
加权平均值
排序M10.3391M20.1673M30.1234M40.2502M50.0855M6
0.051
6
表5  各区域所需成本
固定成本(万元)
运营成本(万元)
M1110090M2960110M3120080M41070140M51360130M6
850
135
四、结语
本文综合考虑了所有资源约束问题,求得的多目标约束函
数的最优解是可行的,但实际上不同地域的问题可能更为复杂,该方法也有待更进一步的优化。
参考文献:
[1]黄洪涛.应急物流系统研究[D].大连:大连海事大学,2016.[2]刘运昌.重大地震灾害下的城市应急物流中心选址研究[D].泉州:华侨大学,2018.
技术因素41820.5175经济因素1/21/811/50.0611人口因素
3
1/2
5
1
0.3038
表2  一致性检验RI值
阶数
1
2
3456789101112131415RI值00
0.52
0.89
1.12
1.26
1.36
1.41
1.46
0.49
0.52
1.54
1.56
1.58
1.59

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