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1、华中科技大学 博士学位论文 需求多元化的网络截流设施选址问题研究 姓名：张曦 申请学位级别：博士 专业：管理科学与工程 指导教师：杨超 2011-04-26 I 华华 中中 科科 技技 大大 学学 博博 士士 学学 位位 论论 文文 摘摘 要要 大多数服务设施选址问题，假设设施服务对象为处在网络节点上的消费者。截 流选址问题不同与上述类型，截流的设施选址中消费者不是处在网络的节点上，而 是在网络路径上流动。遍布美国西部考斯特科仓储式大型连锁商场就和加油站合在 一起，高速公路旁的加油站还会有快餐店与之相邻等。在中国麦当劳已与中石油联 合，将快餐店开进加油站。可见考虑到顾客多元化需求，不同类型的设
2、施共同选址 问题非常具有现实意义。上面的例子需求流为路径上流动的消费者。本文的工作为 截流选址背景下的多元需求的设施选址问题。分为确定情况下、随机情况下和动态 情况下来分别给予模型和模型求解研究。 首先介绍了本文的研究背景和意义，然后提出了本文的主要研究内容和创新点， 给出了本文研究框架。 接着对本文研究课题所涉及的选址理论进行了综述，主要围绕覆盖问题，截流 问题，竞争选址问题，动态选址和随机选址问题。介绍了多目标规划的基本概念和 求解方法，以及几种文中重点用到的启发式算法。 本文的主要问题一，研究了网络上顾客流路线和流量确定情况下的多元需求截 流设施选址问题：需求种类分析对选址决策至关重要，
3、考虑了消费者需求种类为多 元化，且各类需求间有影响的网络上截流选址问题，引入路径上需求损失函数，建 立了收益最大和总成本最小的双目标的元需求截流选址问题模型。根据网络路径上 用户流的需求为多元化的特点，在考虑决策者事先无法给出具体选址数目和选址预 算，而是通过投资收益来确定最终的设施位置和数目的基础上，提出了收益最大和 选址成本最小，以及利润和投资收益率最大化的双目标多元需求截流设施选址模型。 利用多目标优化技术将双目标模型转化为单目标的参数规划问题求解。研究了网络 上固定的 OD 对上存在不同类型的需求流的选址问题。在基本截流模型的基础上， 提出了多类型需求流的多目标截流选址问题模型，将模型
4、转化为多目标模糊规划问 题求解。 本文主要问题二，研究了网络上随机情况下的多元需求截流设施选址问题。连 锁型企业新设施的选址在市场扩张中占有至关重要的地位。提出了连锁型企业新设 施进入产生两个结果：带来市场需求的扩张和对企业内部已存设施的市场侵蚀，建 II 华华 中中 科科 技技 大大 学学 博博 士士 学学 位位 论论 文文 立了使连锁企业市场份额最大和企业内已存设施市场吞并最小的新设施选址的双目 标模型。路径选择问题为截流选址中非常重要的因素，决定着最终的选址决策。考 虑了截流选址中的两个问题：路径选择和多元需求。提出了数目约束情况下的多元 随机需求截流选址问题模型，给出了求解模型的增加与
5、交换启发式算法。 本文主要问题三，研究了网络上动态情况下多元需求截流设施选址问题：网络 上需求和路径信息在不同的阶段会有所不同，存在设施的关闭和重新选址问题，同 时考虑了网络上存在两种类型的需求，不同类型的设施在同一点选址会带来顺带需 求，基于以上问题建立了收益最大化和成本最小化的双目标多阶段多需求的截流设 施选址问题的模型。研究了两阶段截流设施选址问题，第二阶段出现需求替代的情 况，由第一阶段的 2 种需求变为第二阶段的 3 种需求，其中有一个需求出现了替代 的情况，在第二阶段存在旧需求和替代需求共存的情况。在第二阶段会出现提供旧 需求的设施关闭和提供新需求设施开放问题。基于以上问题给出了选
6、址数目和基本 选址流量约束的两阶段多元需求截流设施选址问题模型。 最后对全文内容及研究结论和创新之处进行了总结，并对文中有待进一步深入 研究的地方提出了日后继续研究的方向和展望。 关键词关键词：多元需求 截流 选址模型 启发式算法 III 华华 中中 科科 技技 大大 学学 博博 士士 学学 位位 论论 文文 Abstract In most facility location problems, the task is to locate facilities on a network to service a set of customers located on the vertices
7、 of the network. Different variants of facility location problems arise as a result of problem-specific characteristics. Flow interception problems form a distinct class where customers are not located on the vertices of the network. Instead, they flow on the network between their respective origins
8、 and destinations. The Costco large warehouse chain stores which are found everywhere in western United States are together with the gas stations, there are highway gas station and other fast food restaurants adjacent. In our country McDonalds combines with PetroChina, taking the fast food restauran
9、ts into the gas stations. So the co-location problems that considered the multi-demand and multi-type facilities are meaning. The above example the demand is the flow on the path. The work of this paper is multi-demand facility location problems under flow interception background. The research of mo
10、del and model solutions is under the case: determinate, stochastic and dynamic. Firstly, we introduce the background and meanings of this paper, then offer the mean content and innovations, give the research framework. Secondly, we review the location theory that is involved on this paper, the revie
11、w is mean round with covering problem, flow interception problem, competition problem, dynamic location and stochastic location problem. We also introduce the basic concept and solution method of multi-objective programming, and kinds of heuristic algorithm that used in this paper. The topic one is
12、multi-demand flow interception problem under the path and demand flows are certain on the network. The type of demand is vital for the location decision. We consider the flow interception problem location on the network with multi-demand and the interaction existed among them. Through the demand los
13、s function, we develop a new model of bi-objective multi-demand flow interception problem model. According to the characters of customers multi-demand on the path of network, considering that the decision makers cannot give the exact number and budget of facility location at first, and they ascertai
14、n these through the investment and revenue, the bi-objective multi-demand flow intercepting facility location problem model is put forward with maximize revenue and minimize the cost and maximize the profit and return on investment. The bi-objective model can be settled by solving a single objective
15、 parametric integer programming IV 华华 中中 科科 技技 大大 学学 博博 士士 学学 位位 论论 文文 problem. We consider the location problem of different type demand flow on the origin and destination pairs of network. Based on the basic flow interception problem model, we give the multi-objective flow interception problem loc
16、ation model with multi-type demand flows. The model is transformed multi-objective fuzzy programming problem to solve. The topic two is multi-demand flow interception problem under stochastic. The location of new facilities of the chain-company is vital for market expansion. The entrace of new facilities will bring two result: the expansion of market demand and the cannibalization of market share of the chain-companys existing facilities, this article found a bi-objective model of new fa
