（系统工程专业论文）基于遗传算法的集配中心作业调度优化问题研究.pdf

0， 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。 同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：趣邂 导师签名： 签字日期： 劫l d 年6 月f 2 日签字日期：2 0 o 年6 月1 3e l 一一 中图分类号： u d c ： 学校代码：1 0 0 0 4 密级：公开 北京交通大学 硕士学位论文 基于遗传算法的集配中心作业调度优化问题研究 s t u d yo nj o bs h o p p i n gi ns u p p l yh u b b a s e do ng e n e t i c a l g o r i t h m 作者姓名：赵迪 导师姓名：王喜富 学位类别：工学 学科专业：系统工程 学号：0 8 1 2 1 2 6 8 职称：教授 学位级别：硕士 研究方向：管理系统工程 北京交通大学 2 0 1 0 年6 月 了 一 致谢 本论文的工作是在我的导师王喜富教授的悉心指导下完成的，从论文的 选题、资料查询、开题、研究到最后的完稿，王教授都提出了许多宝贵的意 见。王教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在 此衷心感谢研究生两来王老师对我的关心和指导。 在两年的科研与学习中，实验室的同门们给我了很大的鼓励和帮助，谢 谢你们。 另外，感谢多年来养育我、支持我的家人，并致以我最崇高的敬意，他 们的鼓励和理解使我能够在学校专心完成我的学业。 最后，感谢审阅论文的各位专家和评委，谢谢各位老师。 中文摘要 摘要：2 1 世纪的竞争是供应链和供应链之间的竞争。供应链的建立是以实现整 个供应链价值增值为前提的，供应链上任何一个节点企业的运作出现无序，都会 影响整个供应链的绩效。集配中心承接上游企业的产品“集结”任务和下游产品 “配送”任务，集配中心的作业效率直接影响整个供应链的协调运作。为了优化 网络资源配置和协调物流任务分工，需要对集配中心作业调度问题进行研究。集 配中心内部高效的作业调度策略对提高供应链的响应速度，增加竞争力都有着极 大的作用。 本文依据集配中心的基本理论及作业调度问题的优化方法，综合考虑集配中 心资源有限性和客户对产品成本、时间紧急性不同要求对物流作业的影响，建立 了集配中心作业调度优化模型，并采用具有全局空间搜索和隐含并行性优点的遗 传算法对模型进行求解。优化的目标是根据产品集配需求和约束条件，合理配置 集配中心资源，为每项物流活动确定具体的作业路线、时间、操作等内容。所建 立的模型综合考虑了时间和成本因素，通过遗传算法计算得到各项物流活动的操 作顺序和执行模式。模型还考虑了客户全面需求特性，从影响客户满意度的角度 出发，采用定性和定量相结合的方式对客户进行分组，并针对每个客户组构造最 优作业调度方式。在求解过程中，设计了适宜模型求解的遗传算法，运用m a t l a b 遗传算法工具箱加以实现。通过算例分析，验证本文所建模型及求解算法的有效 性和合理性。 关键词：集配中心；作业调度；客户分组；遗传算法 _ j a bs t r a c t a b s t r a c t ：i nt h e21s tc e n t u r y , t h ec o m p e t i t i o nb e t w e e ns u p p l yc h a i na n d s u p p l yc h a i ni st h em o s ts i g n i f i c a n to n e t h ee s t a b l i s h m e n t o ft h es u p p l yc h a i ni sb a s e d o ni t sa d d e dv a l u e e v e nt i n yd i s o r d e r l yo p e r a t i o n so fa n yn o d ei nt h es u p p l yc h a i l l ，c a n a f f e c tt h ee n t i r es u p p l yc h a i np e r f o r m a n c e s u p p l yh u b ，w h i c hu n d e r t a k e st h eu p s t r e a m e n t e r p r i s ea s s e m b l et a s ka n dt h ed o w n s t r e a md i s t r i b u t i o nt a s k , d i r e c t l ya f f e c t st h e o p e r a t i o n a le f f i c i e n c yo fc o o p e r a t i o nw i t ht h ee n t i r es u p p l yc h a i n i no r d e rt oo p t i m i z e n e t w o r kr e s o u r c ea l l o c a t i o na n dc o o r d i n a t i o no ft h el o g i s t i c sd i v i s i o no ft a s k s ，s u p p l y h u bi sp r o p o s e dt os o l v ej o bs c h e d u l i n gp r o b l e m a ne x c e l l e n tj o bs c h e d u l i n gs t r a t e g y w i t h i ns u p p l yh u b p l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei ni m p r o v i n gr e s p o n s i v e n e s sa n di n c r e a s i n g c o m p e t i t i v e n e s s a c c o r d i n gt ob a s i ct h e o r ya n do p e r a t i o ns c h e d u l i n ga l g o r i t h m ，t h i sb a s i ss e taj o b s c h e d u l i n go p t i m i z a t i o nm o d e lf o rs u p p l yh u b i nt h i sm o d e l ，e v e r yf a c t o ri sc o n s i d e r e d , i n c l u d i n gl i m i t e dr e s o r r c e sa n dt h ed i f f e r e n tr e q u i r e m e n t so f c u s t o m e r so np r o d u c tc o s t , t i m e ，u r g e n c yo f t h el o g i s t i c so p e r a t i o n s t os o l v et h em o d e l ，ag l o b a ls p a t i a ls e a r c ha n d t h ea d v a n t a g e so fi m p l i c i tp a r a l l e l i s mo fg e n e t i ca l g o r i t h m sa r eu s e d t h eo p t i m i z a t i o n g o a lo ft h i sm o d e li st os e tr a t i o n a la l l o c m i o no fr e s o u r c e s ，i na c c o r d a n c ew i t hp r o d u c t r e q u i r e m e n t sa n dr e s o u r c e sc o n s t r a i n t s l o g i s t i c sa c t i v i t i e si d e n t i f i e df o re a c hs p e c i f i c l i n eo fw o r k , t i m e ，a c t i o na n ds oo na l ea l s op a r to ft h eg o a l t h em o d e l ，c o n s i d e r i n g t i m ea n dc o s tf a c t o r s ，o b t a i n e db yg e n e t i cm a n i p u l a t i o no ft h el o g i s t i c sa c t i v i t i e sf o rt h e o r d e ra n de x e c u t i o nm o d e c u s t o m e r sa l eg r o u p e d ，i nc o n s i d e r i n gt h eo v e r a l ln e e d so f c l i e n tc h a r a c t e r i s t i c so nt h ei m p a c to fc u s t o m e rs a t i s f a c t i o nf r o mt h ep e r s p e c t i v eo f q u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ew a y f o re a c hc u s t o m e rg r o u p ，a no p t i m a lw a yo fj o b s c h e d u l i n gi ss e t m a t l a bg e n e t i ca l g o r i t h mt o o l b o xi su s e di nt h ep r o c e s st os o l v et h e m o d e l t h ec a s es t u d yt ov a l i d a t et h ep r o p o s e dm o d e la n da l g o r i t h ma l ee f f e c t i v ea n d r e a s o n a b l e k e y w o r d s ：s u p p l yh u b ；j o bs c h e d u l i n g ；c l i e n tg r o u p ；g e n e t i ca l g o f i t h r a j 匕塞窑道太堂亟堂僮论塞 目丞 目录 中文摘要i i i a b s t r a c t i v 1 绪论1 1 1 论文研究背景及意义l 1 2 国内外研究现状1 1 2 1 集配中心研究现状1 1 2 2 作业调度研究现状3 1 3 本文的研究内容和研究方法4 1 4d 、结。5 2 集配中心业务流程及作业调度优化基础理论分析6 2 1 集配中心业务流程分析6 2 1 1 集配中心基本概念6 2 1 2 集配中心演化发展8 2 1 3 集配中心主要功能9 2 1 4 集配中心业务流程一10 2 2 作业调度优化理论概述13 2 2 1 作业调度优化概述13 2 2 2 作业调度问题分类。1 4 2 2 3 作业调度优化目标一15 2 3 集配中心作业调度优化问题研究1 6 2 3 1 集配中心作业调度问题。16 2 3 2 集配中心作业调度特点。1 6 2 3 3 集配中心作业调度影响因素。1 7 2 3 4 集配中心作业调度优化方法。1 7 2 4 小结19 3 作业调度优化算法研究2 0 3 1 组合优化问题2 0 3 1 1 组合优化问题分析2 0 3 1 2 算法复杂性2 1 3 2 数学规划法2 2 3 3 启发式算法。2 3 摹 t 3 4 智能优化算法2 3 3 4 1 禁忌搜索算法一2 3 3 4 2 模拟退火算法。2 4 3 4 3 蚁群算法。2 6 3 4 4 人工神经网络2 6 3 4 5 遗传算法2 7 3 5 算法比较31 3 6 小结3 2 4 集配中心作业调度优化问题模型建立与算法设计3 3 4 1 集配中心作业调度优化问题概述3 3 4 2 集配中心作业调度优化模型建立3 4 4 2 1 模型基本假设。3 4 4 2 2 模型参数定义3 5 4 2 3 数学模型建立一3 5 4 3 集配中心作业调度优化问题遗传算法设计3 7 4 3 1 染色体编码一3 7 4 3 2 适应度函数。3 9 4 3 - 3 初始化种群一4 0 4 3 4 选择算子：4 0 4 3 5 交叉算子4 2 4 3 6 变异算子一4 3 4 4 小结4 3 5 算例分析4 4 5 1 算例说明4 4 5 2 算例模型建立4 6 5 2 1 参数设置4 6 5 2 2 模型建立。4 7 5 3 算法步骤4 7 5 3 1 客户分组4 7 5 3 2 遗传操作4 9 5 4 运行结果分析5 1 5 5 方案对比5 3 5 6 小结5 4 6 结论与展望5 5 一 6 1 研究结论5 5 6 2 研究展望5 5 参考文献5 7 作者简历6 0 独创性声明6 1 学位论文数据集6 2 1 绪论 1 1 论文研究背景及意义 英国著名供应链专家马丁克里斯多夫指出：“市场上只有供应链而没有企业， 2 1 世纪的竞争不是企业和企业之间的竞争，而是供应链和供应链之间的竞争 。供 应链的建立是以实现整个供应链价值增值为前提的，而整个供应链价值增值的实 现，又以供应链上各企业间的协同作业为基础，供应链上任何一个节点企业的运 作出现无序，都会影响整个供应链的绩效。集配中心承接上游企业的产品“集结 任务和下游产品“配送 任务。它的作业效率影响整个供应链的协调运作。集配 中心内部高效的作业调度策略对提高物流系统的最优性、提高经济效益都有着极 大的作用。集配中心资源的有限性制约着能否有效利用现有资源完成任务，并以 最快的速度响应市场需求，提高整个供应链的最优性。 本文提出的集配中心作业调度优化研究就是在车间作业调度问题、集配中心 的已有研究基础上，以集配中心作为研究对象，深入分析作业调度的内涵，提出 集配中心作业调度优化方法。调度的任务是根据产品集配需求和约束，合理利用 集配中心资源，为每项物流活动确定具体的集配路线、时间、操作等内容，提高 作业效率，进而提高整个供应链的响应速度，最终获得市场竞争优势。 集配中心作业调度问题具有大规模、多目标、复杂约束和动态不确定等特征， 常规的建模和优化方法难以直接运用，而采用人工调度方法又难以实现资源合理 调配和作业优化排序。因此，探讨适合集配中心作业调度的建模优化和有效的求 解方法成为急待解决的关键问题。本文的研究具有一定的实际应用价值和理论意 义。实用价值在于可以为集散中心资源分配、协同调度等提供有利的决策依据， 进而降低整个集配中心成本，提高响应速度和效率，增加客户满意度。同时，本 文也有一定的理论意义，通过分析集配中心作业调度优化内涵和实现途径，为车 间作业调度、供应链集成化管理等提出了新的解决思路和方案。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 集配中心研究现状 集配中心是供应链的重要节点，它不仅对优化物流网络起着重要作用，而且 对整个社会的流通基础设施也发挥着衔接、协调、枢纽的作用。 国外不少学者对集配中心进行了研究。e a r lb 锄1 e s i l 】等于2 0 0 0 年最早提出了 集配中- l , ( s u p p l y - h u b ) 的概念，他从制造商、供应商等角度分析了在供应链中引入 集配中心的优缺点，并提出了设立集配中心的前提条件，指出集成中心的出现是 一项创新战略，它可以有效降低成本并提高响应时间。r o s h a n 和n s w a n a d l l 锄【2 】 在假设集成中心所有利益相关者分享必要信息的基础上，建立集成计划的线性规 划模型，解决产品生产和配送问题，使得制造商及其供应商实现最大利润。j a n a t 和m a r k 等1 3 j 考虑了一个供应商、一个集配中心、一个客户和单一产品下的协调问 题，研究了客户与其上游供应商之间基于集配中心实施供应商管理库存情况下的 最小最大库存策略，并得出了集配中心运作管理策略与绩效评估之间的关系在本 质上是一种复杂的非线性关系的结论，建议采取一种结构化组织方法来实现供应 链上各成员间的平衡。c h e n , t h 和c h e n , j m 1 4 】建立了联合补货和渠道协调情形下 的供应链物流协同优化模型。y a o & c h i o u l 5 】建立了一个供应商与多个买方之间的协 调补货模型。c h a n d r a 和f i s h e r 【6 】建立了单制造商多分销商的生产分销集成计划模 型，并对集成和非集成两种计划模式进行了算例比较。 目前，国内对于对集配中心问题的研究处于起步状态，就这方面研究的深度 和广度来说，远不能适应当前我国配送业以及物流业迅速发展的需要。一些专家 和学者也开始尝试对集配中心问题进行研究。姬小利 7 1 等主要研究三级供应链集成 计划制订问题，以各企业的制造成本、库存成本、外包成本、运输成本和短缺成 本总和最小为目标，建立了多供应商、多制造商、多分销商、多产品的多时段的 有限生产能力的供应链集成计划模型，并详细说明基于遗传算法的供应链集成计 划模型求解问题。马士华【m 等提出集配中心的概念及理论模型。通过对传统供应 链物流网络结构及其可靠性分析，提出通过构建包括供应转运中心和分销配送中 心的集配中心实现供应链环境下核心制造企业供应物流和分销物流网络的整合。 给出的实际案例表明基于集配中心的供应链物流整合方式降低了成本，提高供应 链效率，有助于实现供应链物流同步化运作。陈维维【l o 】从集配中心的角度出发， 采用规划法建立了以集配商为核心企业的三级供应链利益分配模型，依据委托代 理理论建立了制造商与集配商、供应商与集配商的信息共享激励监督机制，协调 集配中心模式下三级供应链的利益分配。沈厚【1 ”研究了基于第三方物流企业的集 配商策略：组织结构重组策略、信息化建设策略、采购策略和风险控制策略。罗 磊，刘畅1 1 2 1 等考虑两个供应商、一个集配中心和一个制造商情形下的二阶二维供 应链协同计划与供货决策问题，建立循环取货与单独补货成本优化决策模型，提 出了与单次运输成本、零部件需求量、单位库存维持成本、批次生产成本等因索 相关的补货策略方案。王或【l3 】通过分析供应链多阶响应周期和多阶响应成本，建 立了采用集配商模式能否缩短供应链响应周期的判断决策模型。研究表明：集配 2 商模式缩短供应链多阶响应周期的前提是，必须使增加集配商环节造成的额外成 本不能超过由此带来的额外收益。 综上所述，目前国内外学者关于集配中心问题研究多集中在对集配中心某一 功能的作业过程进行分析，如集配中心拣选作业的路径优化问题、集配中心库存 作业的最优策略、集配中心配送作业的车辆路径问题，而对整个集配中心作业优 化及物流资源整合问题研究相对比较少。集配中心作业调度优化问题有待进一步 的研究，以适应当前我国配送业以及物流业迅速发展的需要。 1 2 2 作业调度研究现状 作业调度问题是一个传统的经典问题，国外对其研究较早，取得了不少研究 成果。j o h n s o n 1 4 于上个世纪5 0 年代提出了解决车间调度部分特殊问题的优化算 法，代表调度理论研究的开始。6 0 , - - 7 0 年代建立了经典调度理论并重视调度复杂性 的研究，产生了很多重要的调度方法。随着7 0 年代后期调度理论研究的深入及各 种交叉学科的发展，又涌现出了许多新的车间调度理论与方法。作业调度由工件 调度和资源分配两部分组成。c h r y s s o l o u r i s 1 5 】对资源分配问题进行了比较细致的研 究，l e u n g 1 6 1 等研究将工件和资源统一考虑后的调度问题，但目前大部分研究仍集 中在工件调度上，没有考虑资源分配，或仅将资源作为约束来处理。 作业调度问题的研究涉及到多个学科和领域，如运筹学、优化理论、图论、 系统科学、管理科学、计算机科学知识等，被认为是最困难的组合优化问题之一。 r i n n o o y 和g a r e y l l7 j 等均证明了车间作业调度问题为典型的n p h a r d 问题，随着问 题规模的增加，问题解空间也呈非线形剧增。 随着计算机应用技术的发展，遗传算法、禁忌搜素算法、模拟退火算法、人 工神经网络等被广泛用于调度问题的研究。d a v i s 1 8 】是最早把遗传算法应用于车间 调度问题的学者之一，他在使用g a 求解车间调度的研究中取得了近似最优解。 此后，很多学者就遗传算法在车间调度问题方面的应用做了大量研究，如f l o r i d a 大学的j o h ne b i e g e l 和j a m e sj d a v e m 提出的用于车间的作业调度的遗传算法等， 这些研究通过成组技术来对车间作业调度问题应用遗传算法【1 9 1 。 国内对车间调度的研究相对较晚，由于技术上的制约，基本上是靠调度人员 的经验进行车间作业分配和调度。随着遗传算法在作业调度方面的应用，国内也 掀起了一股应用遗传算法研究车间调度的热潮。清华大学提出车间作业调度问题 的状态空间表示法，它打破传统的表示方法建立新的时空模型【2 0 】。也有使用其他 启发式算法解决车间作业调度问题，如北京航空航天大学提出的神经网络作业调 度也较好地解决了车间调度问题。 1 3 本文的研究内容和研究方法 本文在综述国内外集配中心和生产作业调度问题研究现状的基础上，针对存 在的不足，引出论文的研究对象，即集配中心作业调度优化问题。根据问题的特 点建立集配中心作业调度优化问题数学模型，并利用遗传算法的原理和优势设计 用于模型求解的遗传算法，最后通过算例验证模型和算法的正确性及有效性。本 文研究思路及内容框架如图1 1 所示。 论文思路 论文框架 研究背景意义 及主要内容 i 、 j r 理论基础 集配中心 作业调度优化 作业调度优化基 算法基础 业务流程分析理论概述 本算法分析 j 理论分析 集配中心作业调度优化问题 l、r 模型算法分析 作业调度 基于模型的遗传 优化模型算法设计 j 算例分析集配中心作业调度优化问题算例 j 结论与展望 图1 - 1 论文研究框架 f i g l - 1 r e s e a r c hf l o wc h a r t o f t h et h e s i s 论文各章节的具体内容如下： 第一章绪论。本章阐述论文的研究背景、意义，分析国内外关于作业调度问 题的研究现状。在此基础上提出论文研究的主要内容。 第二章集配中心及作业调度优化理论概述。本章首先对集配中心的特性进行 4 分析，明确集配中心的概念、功能和作业流程；然后阐述作业调度的内涵、分类 和目标，进而引出集配中心作业调度问题，为论文整体思路的建立打下坚实的理 论基础。 第三章作业调度优化算法研究。首先介绍组合优化问题及计算复杂度。然后 研究与对比分析了用于求解作业调度优化问题的常见算法，确定采用具有全局空 间搜索和隐含并行性优点的遗传算法对模型进行求解。本章为模型求解算法的选 择提供参考和依据，为第四章模型的遗传算法设计提供理论依据。 第四章集配中心作业调度优化问题模型建立与算法设计研究。本章首先对集 配中心作业调度优化问题进行分析，设立一定的假设条件并结合实际，建立综合 考虑成本和时间因素的数学优化模型，最后根据集配中心作业调度优化问题特点 设计适合模型求解的遗传算法，并介绍运用m a t l a b 遗传算法工具箱进行算法实 现模型求解的操作过程。 第五章算例实现及结果分析。本章首先对引用的算例进行介绍，然后根据试 验数据特征及优化模型，设定初始参数，最后通过算例求解验证模型和算法的有 效性和可行性。 第六章研究结论及展望。归纳总结全文内容并提出进一步研究的方向。 1 4 小结 本章首先介绍了论文的研究背景与意义，分析了集配中心及作业调度问题的 国内外研究现状，并针对所存在的不足引出论文的研究对象，最后概括说明了论 文的主要内容与论文框架。 5 2 集配中心业务流程及作业调度优化基础理论分析 集配中心作业调度优化问题是将传统的车间生产作业调度方法应用于物流作 业调度问题。本章在对集配中心业务流程分析和作业调度优化理论概述的基础上， 提出本文的研究对象问题集配中心作业调度优化问题。详细分析集配中心作业调 度优化问题的特点和影响因素，并提出基于时间和成本的优化方法。为整篇论文 做好理论铺垫。 2 1 集配中心业务流程分析 2 1 1 集配中心基本概念 集配中心( s u p p l yh u b ) 也称为v e n d o rh u b ，v m ih u b ，s u p p l i e rh u b 等1 2 ， 是物流网络中的一个重要节点。目前学术界对集配中心的概念没有统一的定义。 s u n i l 和p e t e r 2 2 认为：集配中心是指位于制造厂附近，用于存储所有或部分供应材 料的场所及设施。龚凤美团】提出：集配中心一般靠近制造商，用于储存供应材料， 根据协议当物料被消耗时支付相应的费用。马士华 2 4 1 把供应环节的转运中心和分 销环节的配送中心统称为集配中心。他指出在供应链系统中，物流业务外包从两 方面进行：1 ) 沿供应链“逆流而上 ，即在制造商的物料供应渠道内设置物流服 务提供商转运中心；2 ) 沿供应链“顺流而下”，即在制造商的产品销售渠道 内设置物流服务提供商配送中心。这种“集”“配 运作模式如图2 1 所示。 图2 1“集”“配”运作模式 f i 9 2 1t h eo p e r a t i o nm o d eo f g o o d sc o l l e c t i o n & g o o d sd e l i v e r y 综合以上分析，本文所研究的集配中心可以描述为：集配中心是接受末端用 户的订货信息，对上游运来的多种货物进行分拣，根据订货需求进行拣选、流通 加工、储备等作业，并进行送货的设施和机构。负责集配中心整个运作的管理者 就是集配商。集配中心运作流程如图2 2 所示f 2 5 1 。 6 图2 - 2 集配中心组成结构示意图 f i 9 2 2c o m p o s i t i o nm a po fs u p p l yh u b 在上述运作模式下，集配商将众多供应商各自管理存货的职能集中到一起， 同时为多家企业发挥“集、配、送 功能。如图2 3 所示，它向供应商采购收集原 材料，经过一定的分拣、组配、包装等作业，根据制造商的需求将各种货物配送 给制造商。从供应商到集配商的货物集中由供应商或在某些情况下由集配商完成， 从集配商到制造商的配送全部由集配商负责。 客户 图2 - 3 集配商构成 f i 9 2 - 3t h es t r u c t u r eo fs u p p l yh u b 集配中心是配送中心在管理技术及信息技术推动下的一种发展动向，它能进 一步推动改进物流技术、降低存货水平、优化运输方案、提高配送效率、合理配 置资源，从整体上降低成本、提高物流作业效率，增强供应链的竞争力。 2 1 2 集配中心演化发展 集配中心的演化发展过程，可以追溯到传统采购、供应商管理库存到集配模 式。集配中心吸收了第三方物流、供应商管理库存和j i t 采购等思想，其发展过程 如下所述。 ( 1 ) 传统采购 传统的采购由计划部门、生产部门、采购部门和供应商等多方协调，建立临 时性买卖关系来完成，存在物流成本高、供应周期长和质量不稳定等不足。为了 有效降低供应物流成本，经济订货批量模型( e c o n o m i co r d e rq u a n t i t y ，e o q ) 应 运而生。e o q 模型从购货方角度计算最佳经济批量，反映传统供销中的特点。但 在供应链时代，该模型已严重偏离现实。它没有考虑供销双方合作所带来的收益。 如果供销双方建立起良好的合作关系便可在一定程度上降低双方的物流成本。 ( 2 ) 供应商管理库存 供应商管理库存( v e n d e rm a n a g e di n v e n t o r y ) 是为了减少制造方的库存，加 快对购买方需求的响应速度而提出的一种在用户和供应商之间的合作性策略【2 6 】。 v m i 是一种借助于信息技术实施供应链库存管理的新方法，供应商通过互联网实 时监控零售商或者经销商的库存信息，当库存不足的时候，由供应商管理部门向 生产部门发出订单，向零售商或经销商仓库配货。v m i 模式实现了供货方库存与 制造商库存的纵向集成，有效地降低了整个供应链上的总库存。 ( 3 ) 集配模式 随着v m i 策略最先在零售业的成功运作，其管理方法延伸至供应链的上游供 应商与集配中心环节。集配模式的基本原理是：集配商在制造商附近建立集配中 心，供应商或者由集配商将多家供应商的货物集中运送至集配中心，集配商在完 成储存、分拣、组配与信息处理等作业后将货物配送给制造商。集配模式实际上 是v m i 模式的横向集成，集配商能同时为多家企业发挥“集、配、送 功能【2 6 】。 集配模式具有充分的专业服务，以高效率和低成本提高了供应链的响应能力，使 用户获得高水平的服务。 ( 4 ) 第三方物流 现在多由第三方物流服务提供商( 3 p l ) 管理整个集配中心的运作。作为一种 实现物流供应链集成的有效方法和策略，第三方物流为大多数企业提高服务。制 造商将采购外包给3 p l ，供应商将原料库存外包给3 p l ，各自能够把时间和精力放 在核心业务上，提高了供应链管理和运作的效率。 2 1 3 集配中心主要功能 集配中心是集诸多功能于一体的现代化流通中心，尤其强调功能的协调和一 体化。集配中心应具备集货、配组、分装筛选、储存、运输装卸、信息采集等基 本功能口7 】。集配中心主要功能如图2 - 4 所示。 图“集配中心功能图 f i 9 2 - 4f u n c t i o ns t r u c t u r eo fs u p p l yh u b 集配中心主要功能介绍如下： ( 1 ) 集货功能 集配中心凭借在物流网络中的枢纽地位和拥有的各种先进设施设备，将各地 生产厂商的产品集中到一起。为了满足这些要求，集配中心必须从众多的供应商 那里按需要的品种较大批量地统一进货。经过分拣、配装后向众多用户发送。因 此，集配中心也是一种集货中心。与此同时，集配中心也可以把各个用户所需的 多种货物进行有效的组合、配载，形成经济合理的货物批量。 ( 2 ) 装卸功能 为了加快货物在集配中心的流通速度，集配中心应该配备专业化的装卸、卸 载、提升、运送、码垛等装卸搬运机械，以提高装卸、搬运作业效率，减少作业 对货物造成的破损。 ( 3 ) 配组功能 制造商提出要货时所要求的品种会多样化，要货数量也不等。而作为上游企 业的供应商提供商品的时间也不会一致，这就要求集配中心将供应商提供的商品 进行汇集后，根据各阶段的要货情况进行配组，然后进行分送。 9 ( 4 ) 分装拣选功能 作为物流节点的集配中心，其服务对象有的可能达到数百家。由于不同客户 的经营特点和货物的物流方式不同，在订货或进货时会对货物的种类、规格、数 量等提出不同要求。因此，为了能有效地开展配送活动，适应市场需求，集配中 心必须采取适当的方式、技术和设备对配送货物进行分拣作业，以便向不同的用 户配送多种货物。尤其在商品批次多、批量零星、时间紧的情况下，集配中心需 要将一批相同或不同的进货分别拣开，再集中在一起，进行配送。在电子商务环 境下，集配中心需要配备高效率的分拣、拣选和传送等专业设备。 ( 5 ) 储存功能 为了顺利而有序地完成向用户配送货物的任务，集配中心要兴建现代化的仓 库并配置一定数量的仓储设备，用于存储一定数量货物。但客户需要的不是在集 配中心存储货物，而是要通过仓储来保证市场销售活动的开展，同时尽可能降低 库存占压的资金，减少存储成本。 ( 6 ) 运输功能 具有竞争优势的集配中心不只是一个点，而是一个覆盖全国的网络。集配中 心需要自己拥有一定规模的运输工具。集配中心应该为客户选择满足需要的运输 方式，然后具体组织网络内部的运输作业，在规定的时间内将客户的货物运抵目 的地。由于供应商分布较散，且数量较多，限于交通条件或基于经济上的考虑， 不可能配备足够的交通工具，这就要求集配中心能根据计算机网络所获得的各阶 段要货信息，合理安排调运力量，及时运送商品，充分满足制造商要求。 ( 7 ) 信息采集功能 集配中心同时也是信息中心。在电子商务环境下，集配中心采用计算机辅助 管理信息系统，以实现与客户、电子商务各个环节、各项物流作业信息的实时采 集、分析和传递，并提供各种物流作业明细信息及咨询信息。而且，为了更好地 满足客户的物流服务要求，集配中心不仅要按照客户的要求完成商品配送业务， 而且要根据集配中心商品进货、出货信息来预测未来一段时间内的商品进出库量， 进而更准确地制定配送计划，为客户提供更高水平的物流服务。 集配中心的功能可以包含很多方面，除了具有上面所讲的一般功能外，还可 以含有需求预测、教育与培训、多式联运、保税通关、市场展示与交易、结算等 功能。 2 1 4 集配中心业务流程 集配中心是接受末端用户的订货信息，对上游运来的多种货物进行分拣，根 1 0 据订货需求进行拣选、流通加工、储备等作业，然后进行送货的设施和机构。集 配中心的基本作业流程如图2 5 所示【2 剐。 图2 - 5 集配中心作业流程图 f i 9 2 - 5t h eb a s i co p e r a t i o nf l o wc h a r to fs u p p l yh u b ( 1 ) 客户及订单管理 客户及订单处理是集配中心组织、调度的前提和依据，是开展其他各项作业 的基础。根据订单信息，对客户分布、产品特征及产品种类数量、送货频率等资 料进行分析，以此为依据确定所要配送货物的种类、规格、数量和配送时间等。 ( 2 ) 入库作业 入库作业主要包括：从货车将货物卸下，并核对该商品的数量及品质，并办 理有关登帐、录入信息及入库手续。入库验收主要依据合同条款要求和有关质量 标准。 ( 3 ) 分拣作业 分拣作业指根据客户订单上的要求，将不同种类数量的商品由集配中心取出 集中在一起。拣选的目的在于正确迅速地集合客户所订购的商品。拣选单位可基 本分成托盘、箱及单品三种。以托盘为拣选单位的体积及重量最大，其次为箱， 最小单位为单品。拣选单位是根据订单分析而做决定的。 ( 4 ) 装卸搬运作业 装卸搬运作业是连接入库、拣选、出库、储存等作业的中间过程。集配中心 装卸搬运作业包括将货物从运输设备装上或卸下，从卸货点搬运至理货区、集配 中心内部的搬运和由集配中心取出货物等都属于搬运。 ( 5 ) 流通加工作业 集配中心所进行的加工作业主要有：初级加工活动，如按照用户的要求下料、 套裁、改制等；辅助性加工活动，如给商品加贴条码、贴标签、简单包装等；深 加工活动等。加工作业是一种增值性经济活动，完善了集配中心的服务功能。 ( 6 ) 组配作业 为了充分利用运输车辆的容量和载重能力，提高运输效率，可以将不同客户 的货物组合配装在同一辆车上，因此，在出货之前的组配作业显得尤为重要。有 效地混装与配载，不仅能降低运输成本，而且可以减少交通流量，改变交通拥挤 状况。 ( 7 ) 储存作业 集配中心储存作业的主要任务在于把将来要使用的商品进行保存。储存策略 即为储位的指派原则，良好的储存策略可减少出入库移动的距离、缩短作业时间， 甚至能够充分利用储存空间。储存区域可分为前方堆存区域和后方堆存区域。前 方区域是确保最容易取得货物，后方区域以最经济的方式存储货物。存储作业是 为了给配送提供资源保证，集配中心可以集中整条供应链企业的需求，集中采购， 储备一定数量商品，调整价格上的优惠。 ( 8 ) 出库作业 出库作业包含以下一连串内容：将拣选分类完成的商品做好出货检查，装入 妥当的容器，做好标示，根据车辆趟次或订单指示将物品运至出库准备区，最后 装车配送。针对不同的拣选及出货方式，采用不同的作业方式。 ( 9 ) 配送作业 集配中心通常使用各自的车辆进行配送作业，有时也借助于社会专业运输组 织的力量，联合进行送货作业。此外，适应不同用户的需要，集配中心在进行配 送作业时可采取定时、定路、固定客户的送货方式，也可不受时间、路线的限制， 机动灵活地进行送货作业。 在集配中心的运作中，不论是人力化的物流系统，或是自动化的物流系统， 若无正确有效的作业方法相互配合，则未必能达到最佳的效果。因此，在研究集 配中心主要作业的基础上，还需和合理的作业调度优化方法相结合。 1 2 2 2 作业调度优化理论概述 2 2 1 作业调度优化概述 作业调度问题是最困难的组合优化问题之一。典型的作业调度问题的提法是： 在生产过程中，有m 台不同的机器，每台机器有可加工工件的若干操作，并且在 不同机器上这些操作可以不同。有n 个不同类别的工件需要加工，每个工件又有 若干操作，要求将工件合理地分配到各机器，并合理地安排加工次序和时间，使 约束条件被满足，同时使一些性能指标得到优化。所以一个调度就是在一定时间 内任务在机器之间的传递序列，它要满足2 个要求： ( 1 ) 符合工艺约束，即调度是可行的； ( 2 ) 对应于某些执行目标调度是最优的。 对实际的系统来说，还要考虑到托盘、装卸搬运机械、配送系统的车辆调度 问题。因而生产作业调度由工件调度和资源分配两部分组成。工件调度就是决定 工件的加工顺序和各工件的开始加工时间。在工件调度中要考虑的因素也很多， 如工件的安装时间、加工时间、等待时间、搬运时间、到期时间等。 作业调度方式可以分为半活动调度、活动调度和无延迟调度三种【2 9 】。半活动 调度指在不改变机器加工顺序的条件下，没有操作可以提前的调度。在不推迟其 他操作或破坏优先顺序的条件下，没有操作可以提前的调度称为活动调度。无延 迟调度指这样一种情况：如果至少存在一个工件等待加工时，对应的不存在相应 的处于空闲的机器。这三种调度之间的关系如图2 6 所示。表明若作业调度处于非 活动调度下，则一定可以找到某些操作，使其可以更早加工。通过将非活动调度 转化为活动调度，加工时间必然有所改善。c h a r o n 等已证明最优调度为活动调度 【