基于中心辐射的配送中心二层次物流运输网络优化-金正阳

1、基于中心辐射的配送中心二层次物流运输网络优化学 院： 交通运输学院 专 业： 物流工程 学生姓名： XXX 学 号： 15125820 指导教师： XXX 北京交通大学 DATE yyyy年M月 * MERGEFORMAT 2016年1月1引文区域配送中心：以较强的辐射能力和库存准备，向省(州)际、全国乃至国际范围的用户配送的配送中心。这种配送中心配送规模较大，一般而言，用户也较大，配送批量也较大，而且，往往是配送给下一级的城市配送中心，也配送给营业所、商店、批发商和企业用户，虽然也从事零星的配送，但不是主体形式。随着区域配送由相互竞争逐渐向合作竞争演变，区域配送将呈现协调发展的趋势，这势必将

2、对区域物流网络系统提出了新的要求，因此区域配送运输系统的整体优化与协调将成为区域配送实现长期合作和合理竞争的重要支撑策略之一，对于降低区域物流运输总成本、提高区域配送群体的整体竞争力也具有较强的现实意义和借鉴价值。2.问题描述对于区域配送群物流运输系统而言，除了配送中心之间的运输系统以外，二级系统主要是区域内部的零售店或直接客户，或集散中心等一下级别的集疏运系统。因此，它可以看作为俩个层级的物流运输系统。区域配送由层次不一、规模各异、竞争地位不同的各集散点组成，其形成的二级物流运输系统是一个由多供应商，多集散处集合的复杂网络系统，它由两级运输子系统构成，即配送中心间的运输系统和区域内部到各集散

3、点的运输系统。在区域配送运输系统中，由于各集散点设备环境、地理位置、需求要求情况差异较大，导致集散点对配送运载设备要求差异较大。因此，在运输线路网络决策中需要根据下级集散点自身条件以及经济性，考虑区域内各个集散点到目的地的线路类型，即集散点配送中心集散点。因此，区域配送群体运输系统通常由两种典型系统构成：纯中心辐射和混合中心辐射运输系统。在实际运行过程中，实际环境中多为混合。 图1 纯中心辐射运输系统 图2 混合中心辐射运输系统综上考虑上述二级物流运输系统，在实现总运输成本最小的前提下，确定如下因素：1)各个集散点所服务的经济区域范围以及经济区域与集散点之间的运输能力；2)各上游集散与目的地之

4、间经由配送中心转运的货运量和相应的运输能力；3)各始发点与目的的之间的直达运输量和相应的运输能力。3.模型描述模型中需要注意，以区域为范围，对范围内的输出与子输出的和应该相等，同理输入也要保持平衡。3.1模型参数与变量模型参数M，除区域配送中心为的所有集散点的数量；Dij，Kij，从Sk，CijkN，区域内所划分的集散区域数量；I，可能被划分的区域配送中心范围的数量Ap，Ep，与区域范围p存在排斥关系的区域范围的数量Ii，KpSpkCpDpj，从区域决策变量XijYijXpZp，如果区域3.2模型构建根据上述条件和假设条件，建立数学模型：Min i=0Mi=0s.t xio+i=1 xio+j

5、=1 xij xijk=1Kij Yijk=Yji i=1M I=1A Zp p=1 Xij0，i=0，模型说明：式(1)为目标函数，表示区域配送运输总成本最小化，其中包括区域集散点之间的运输成本和配送中心到配送中心之间的运输成本；式(2)表示，对于每一个集散点而言，由该集散点向配送中心的运输量和集散点之间的运输量之和必须等于该点所划分的区域范围所产生的输出运输量，即平衡要求；式(3)表示，对于每一个集散点而言，由配送中心对该集散点的运输量或者由其它所有集散点的输入直达运输量必须等于其它集散点所划分的区域内所产生的到该店的输入运输量；式(4)表示两集散点之间的运输量不能超过集散点所划分的区域范

6、围内所产生的运输量；式(5)表示集散点之间的单线运输量不能超过单线上各类运载工具的总运输能力；式(6)表示在每条路线上，由于往返线路运输能力不同，因此，必须根据运输能力较大的方向来确定往返的运输能力；式(7)表示每个区域内的运输量不能超过运输能力；式(8)表示在大区域内可以替代的集散区域中确保一个区域可以选取；式(9)表示每个配送区域只能选取一次；式(10)表示整个配送区域的运输需求都能够被满足；式(11)和(12)表示决策变量为非负或整数。4算例分析假定区域配送中心及集散群体构成的二级物流运输网络如图3所示图3 混合中心辐射的运输系统配送网络在图3中，区域配送中心群由五个点组成，其中一个为核

7、心配送中心，服务范围分为8个区域。区域配送中心l所服务的范围为A.B.D.C(简称为范围1)，区域配送中心2所服务的范围为I.J.L.K(简称为范围2)，区域配送中心3所服务的范围为C.D.F.E(简称为范围3)，区域配送中心4所服务的范围为K.L.N.M(简称为范围4)区域配送中心3服务范围内的集疏运能力过剩时，配送中心3的服务范围可拓展为G.H.D.F.E.C(简称为范围7)，此时区域配送中心1的服务范围为A.B.H.G(简称为范围5)；同理，在区域配送中心2服务范围内的集疏运能力过剩时，其服务范围可以拓展为I.J.L.P.O.K(简称为范围6)，此时区域配送中心4的集疏运范围为O.P.M

8、.N(简称为范围8)根据图3，区域配送服务范围集合为l，2，3，4，5，6，7，8，其中相互存在部分重叠关系的范围为l和5，2和6，3和7，4和8。相互存在排斥关系的服务范围为1和7(即如果选择区域范围l，则不能同时选择区域范围7，反之亦然。)，2和8，3和5，4和6。各区域范围到所在服务配送中国心之间的日平均货运需求量如表1所示。表1 范围区域与配送中心之间的日平均货运需求量（吨） 配送中心 区域123411231291772118531831161024294581552445566791614021836571161655283178125各配送中心之间的运输载运工具均为两种，A 车辆(

9、最大运输能力为10吨)和B车辆(最大运输能力为15吨)。运输成本如表2所示。各个地区域内运输车辆也为两类，C车辆(最大运输能力为3吨)和D车辆(最大运输能力为5吨)。各个区域范围内各类运输车辆的单车运输成本如表3所示。表2 各区域间配送车辆的运输成本（千元）到达出发配送中心1配送中心2配送中心3配送中心4配送中心5车A车B车A车B车A车B车A车B车A车B配送中心11.52.02.02.51.82.50.750.9配送中心21.21.50.91.52.53.00.60.7配送中心31.52.01.31.83.13.50.81.0配送中心40.81.21.62.02.02.50.91.2配送中心5

10、0.750.900.60.70.81.00.91.2表3 区域内域间配送车辆的运输成本（千元）服务范围12345678配送中心C车0.30.40.350.10.10.350.40.1D车0.40.50.40.150.150.50.450.15模型构建根据上述条件，建立该算例的数学模型，约束条件经过整合简化，形成如下模型：Min： 2.7ys.t. xxxxxxxxxx12123x14177xxxx42xxxxxxxxxx429647214801z1+zz3+zz1z7z3z5zxy模型求解：由于上述模型中约束条件和目标函数均为非线性，因此该模型为非线性规划模型。但我们根据约束条件，首先可以得出

11、的可行解有如下四种情形：情形l：(O，0，0，0，1，1，1，1)；情形2：(0，1，0，1，1，0，l，0)；情形3：(1，1，1，1，0，0，0，0)；情形4：(1，0，l，0，O，1，0，1)。将四种情形下的Zp值分别代入到原问题的模型中，原问题可以演变为四个线性规划问题，运用excel软件对四个线性规划问题分别求解，得出四种情形下的最优解。然后从四个最优解中选择出最终最优解目标函数为1443.7为最小，因此该情形下最优解即为本算例的最优解。本算例中区域配送中心二级物流运输系统的最优方案为：配送中心服务范围分配方案为：配送中心1、配送中心2、配送中心3和配送中心4所服务的范围分别为服务范

12、围5、服务范围2、服务范围7和服务范围4。配送中心之间的运输量分配方案：从配送中心l经由核心配送中心O中转运输量为214，即配送中心1向其它配送中心的运输全部由核心配送中心0中转，从配送中心2经由核心配送中心0中转运输量为513，从配送中心3经由核心配送中心0中转运输量为685，从配送中心4经由中转港0中转运输量为457，这意味着配送中心l、配送中心2、配送中心3和配送中心4向其它配送中心的运输全部由核心配送中心0中转从核心配送中心0到配送中心l、配送中心2、配送中心3和配送中心4的运输量分别为284、376、396和929，这意味着配送中心l、配送中心2、配送中心3和配送中心4的范围进口需求

13、量全部经由核心配送中心O中转运输得以实现这说明，在区域配送中心群二级物流运输网络系统中，核心配送中心对降低运输总成本起着关键作用，经由核心配送中心实行中转运输可以降低物流运输总成本配送中心之间的运输能力配置方案：从配送中心l到核心配送中心0之间配备l辆10吨货车，从配送中心2到核心配送中心0之间配备1辆15吨货车，从配送中心3到核心配送中心0之间配备l辆15吨货车，从配送中心4到核心配送中心0之间配备2辆10吨货车。配送中心服务范围内运输车辆配备方案：在配送中心1所服务的服务范围5内应该配备428部运输能力为5吨的运输车辆，在配送中心2所服务的服务范围2内应该配备1026部运输能力为5吨的运输

14、车辆，在配送中心3所服务的服务范围7内应该配备1602部运输能力为5吨的运输车辆，在配送中心4所服务的服务范围4内应该配备914部运输能力为5吨的运输车辆。5结论本文综合考虑基于中心结构的区域配送中心多服务范围的运输系统和各个服务范围与配送中心之间的集疏运系统，建立区域配送中心二层级物流运输系统的非线性优化模型，在可行内将其线性化。同时在实现区域配送中心运输系统总成本最小的前提下，对以下三方面因素实现优化：各个配送中心所服务的服务范围以及服务范围与配送中心之间的运输能力；各出发配送中心与目的配送中心之间经由核心配送中心中转的货运量和相应的运输能力；各出发配送中心与目的配送中心之间的直达运输量和相应的运输能力。最后通过具体算例对模型进行了应用分析。通过分析可以看出，由于所建立的非线性模型可以转化为相应的线性规划