《物流中心功能布局方法建模比较分析分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物流中心功能布局方法建模比较分析分析（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西南交通大学物流中心规划与设计作业二（物流中心功能布局方法建模比较分析）院(系)别 专 业 组 号 组 员 任课教师 目录1各类物流中心概述31.1 现代铁路物流中心31.2 保税物流中心42 功能区布局模型42.1 常见的布局形式和模型42.2 现代铁路物流中心功能区布局模型52.3 保税物流中心功能区布局模型83 模型求解104 简单案例分析13物流中心功能布局方法建模比较分析1各类物流中心概述1.1 现代铁路物流中心随着铁路生产力布局不断调整，运能不断释放，作为铁路发展现代物流的重要突破现代铁路物流中心便随之产生了。现代铁路物流中心作为依托铁路运输的新型物流中心，其既与传统的铁路货运站有
2、着明显的区别，又有着不同于一般的物流中心的典型特征。在物流中心的基本功能、设施设备配置、客户服务管理以及信息系统建设等方面与一般的物流中心基本相同，但是由于铁路在货物运输体系中的特殊地位，以及现代铁路物流中心依托铁路而建并利用铁路自身资源的这一特点，现代铁路物流中心又有着显著的自身特征。主要体现在：依托铁路运输，并将运输作为核心业务；承担铁路计划运输任务，大宗货物运输优势；物流服务覆盖范围广，配送方式多样；布局受铁路网影响较大等方面。铁路现代物流中心通常布局于重要的交通枢纽、各种交通运输方式的聚集交汇地、或者经济迅速发展区域，其建设往往具有重要的战略意义，而功能设计是现代铁路物流中心内部布局规
3、划的重要组成部分，也是进行功能区平面布局的基础，当现代铁路物流中心的功能区划分明确时，其内部结构已经基本确定，准确的对现代铁路物流中心的功能进行定位，不但有助于减少因盲目建设而造成的物力、财力以及人力等资源的浪费，同时也有利于物流中心迅速适应市场，提升市场竞争力，赢得市场份额，取得长远、稳定的发展。根据各种功能属性的不同，本文将现代铁路物流中心的功能划分为基础服务功能、增值服务功能、辅助服务功能三大类。基础服务功能包括：运输、仓储、装卸搬运、理货、中转衔接、信息功能。辅助服务功能包括生活配套服务、后勤配套服务和储备用地。一般增值功能有流通加工、配送功能、停车配载、结算功能、口岸功能。基于以上的
4、铁路物流园区功能划分，在进行功能区布局的过程中应遵守的原则有充分利用现有资源原则、柔性化原则、最小化原则、系统化原则、易于管理原则、实事求是原则。然后，利用一系列建模方法对物流园区功能布局进行最优化设计。1.2 保税物流中心根据保税物流中心的特性，这类区域是联结国内、国外两个市场的物流集合区域。通常保税物流中心由海关查验区、基础设施区、物流作业区组成。一般来说，根据保税物流中心政策及功能的分析，保税物流中心具有五种基本的业务模式：进口、出口、转口贸易、结转、与其它区域间的流转。物流中心功能区布局的目标有以下五个方面：1) 有效利用空间，发挥土地利用的最大价值，方便与外部的交通基础设施相衔接；2
5、) 运输成本最小，使货物的运输线路尽量做到最短，尽量避免货物运输的交叉；3) 符合保税物流中心核心业务的要求，尽量使货物顺畅地流动；4) 最大程度的方便各单位间业务上的联系；5) 重视人性化因素，为职工提供安全、舒适、方便、卫生的工作环境；6) 为提高工作效率保证员工身体健康创造条件。人们对布局问题进行大量研究，遗传算法的出现对于解决复杂函数全局优化问题提供新的思路。遗传算法用解空间的点模拟自然界生物体。目标函数评价生物体对环境的适应能力，用交叉、变异、选择等操作模拟生物遗传变异的进化过程。遗传算法搜索过程是非确定性的。对目标函数及约束函数没有限制，应用范围较宽。遗传算法的宗旨是避免陷入局部最
6、优点的局面，逐渐收敛于全局最优解。保税物流中心布局设计优化问题属于二维规则复杂布局问题，是给定一个布局空间和相应的待布局物体，在满足必要的约束条件下，将待布局物体合理地摆放在空间中，并达到某种最优指标的活动。2 功能区布局模型2.1 常见的布局形式和模型复杂的布局规划问题通常包含有多个目标函数与多个约束条件组合而成，这种模式的布局问题用简单的数值模型来表达是基本无法实现的，所以此种模式属于复杂优化问题。目前，功能区布局形态大致有平行式、等面积分离式、不等面积分离式三种。下面将分别介绍不同布局形式的描述和对应的数学模型。1) 平行式和单行布局模型这种布局形式下，各个功能区和保税物流中心内部主干道
7、需与交通枢纽成平行状态，使中心与相邻的各交通枢纽最大化的接近，使交通基础设施可以充分为物流中心服务。当规模小、功能区少、土地限制较小，常用此种形式布局,因形状成直线型，容易造成道路建设过大，投资较大，更对土地资源造成不必要的浪费。模型基于的假设是功能区块是已知的矩形，为在布局过程中操作方便需统一将功能区块看作矩形，功能区并排布局。2) 等面积二次分配模型应用二次分配模型的条件是功能区面积大小相近，功能区被中心内主干道路分开，中心内的主轴路线被充分的利用,这样的布局使道路的占地面积较小，便于日后的管理和维修。这种布局常服务于物流量小，货物轻小的中心。在实际的布局规划中，功能区之间的差异是很大的，
8、无法做到面积相似，所以这种方法的实用性较差。模型假设：n个功能区安放到n个待规划位置上，看每个功能区与所在位置适不适合。3) 不等面积多行布局模型此布局形式中功能区之间被道路及绿地隔开。这种模式常被用于功能区的面积不等的情况下，是规划物流量大，功能区之间差别较大的物流中心的最佳选择。模型假设：功能区是长方形或正方形。总之，在对具体的物流园区功能布局进行设计时，我们应该根据各类型园区的特点进行区分，以选择最优的布局模型得到最合理的布局方案。2.2 现代铁路物流中心功能区布局模型对于运输型物流中心的布局分析我们以现代铁路物流中心为例进行阐述。首先，在对现代铁路物流中心布局设计之前，我们需要做出如下
9、假设：1) 物流中心的功能区布局为共平面；2) 物流中心的规划区域及各功能区的形状均为矩形，且功能区的边分别与物流中心总布局坐标图的X轴和Y轴平行。3) 物流中心的既有交通设施作为布局模型中的固定约束，其在布局区域中的位置不变；4) 和分别为功能区i和j的中心点坐标。通过分析，以现代铁路物流中心功能区布局方案最优为目的，分别建立物流中心货物搬运成本(Z1)最低和功能区之间总的综合相互关系(Z2)最大的目标函数，即 （1） （2）其中，i和j为功能区的编号，且i=j。将上述多目标转化为单目标，考虑到Z1和Z2的量纲不同，故加入归一化因子、对其统一量纲，同时，由于具体建设项目不同，两个目标函数所占
10、的比重也会有所差别，因而分别给赋以权值，由此可得到单目标函数表达式： （3） （4）其中，为货物搬运成本项的权值，为综合相关度项的权值，且，权值和均通过专家打分法获得。为了增加功能区布局旳灵活性，假定在物流中心规划区域内对呈矩形的功能区进行布局时有横倒和竖立2种放置形式，本文设置一个表示功能区定向方式的0-1变量，表示第i功能区的放置方式： （5）功能区横倒放置时其长与宽不变，竖立放置时功能区的长宽互换。另外，根据物流园区的限制性因素，设置约束条件如下：1) 不重叠约束。为防止功能区在水平方向和垂直方向相互重叠，应满足： （6）2) 功能区边界约束。保证物流中心各功能区不超出总布局规划区域范围
11、。即功能区i的中心点坐标必须满足： （7）3) 固定约束。保证在既有设施所在的固定区域内不考虑布置其他功能区。用表示功能区布局的固定区域，即： （8）4) 出入口约束。物流中心的出入口只能设置在物流中心规划区域的边界上，即出入口的中心坐标需满足约束： （9）另外，若铁路装卸线紧邻物流中心规划区域的某条边界时，不考虑在该边界上设置出入口。其中，式中：N功能区的总数；n非固定功能区的数目；cij功能区i到j的单位距离的搬运成本；fij功能区i和j之间的日均物流量；dij表示功能区i和j之间的曼哈顿距离；Tij功能区i与j之间的综合相互关系值，它是综合考虑了功能区i与j之间物流关系和非物流关系的密切
12、程度后确定的；bij功能区i，j之间的邻接度（功能区之间的接近程度），由转化得到；xi功能区i的中心线和垂直参考线之间的水平距离；yj功能区i的中心线和水平参考线之间的垂直距离；mi 功能区i与其邻近的规划区域边界的最小距离；hi功能区i的水平边长度；wi功能区i的垂直边长度；H建筑物地平面的横向尺寸；W建筑物地平面的纵向尺寸；Pij功能区之间最小间距；dmax物流中心总规划区域的长边与宽边的长度之和。将数值区间0，dmax划分为6个子区间，根据所处的子区间判断各功能区之间的邻接度。各子区间对应的邻接度量化表见下表：表1 各子区间对应的邻接度设施间距离关联度取值()1()0.8()0.6()0
13、.4()0.2()02.3 保税物流中心功能区布局模型对保税物流中心物流量、功能区面积大小进行分析，可知，中心物流量大，各功能区面积差异明显，所以对其进行布局优化采用不等而积分离式与多行布局模型。保税物流中心所建立的模型，其假设条件是将功能区的形状大致看成方形或矩形。但是在模型解决布局问题过程中，需要知晓的数据有：功能区的数目、单位距离货物搬运成本、功能区之间货物流动量、功能区之间相关联的程度、每个功能区的面积、每个功能区的长宽比例以及规划用地总面积。通过分析构建模型的条件，分别以追求各功能区之间物料搬运成本最小和追求各功能区之间非物流关系的邻接关联度最大为目的，建立目标函数： （10）目标函
14、数中，邻接度是用布局块间的距离转化而来的，表示布局块之间的距离大小；关联度，表示布局块间功能关系紧密程度，该参数是由系统布局设计的作业单位间关系密切度概念演化而来的。根据保税物流中心的特点，所建立目标函数的约束条件有： （11） （12） （13） （14）其中，式中的各个符号表示的含义如下：通过所建立的目标函数和自身的约束条件分析，我们不难总结出两者的异同点。虽然对于这两种物流中心的功能布局方法类似，但是在具体功能布局设计时也应该考虑到各物流中心的作业流程以及相关的行业限制等，例如在铁路物流中心功能布局的设计时，若铁路装卸线紧邻物流中心规划区域的某条边界时，不考虑在该边界上设置出入口。但是一般的普通的保税物流园区则无此限制。在针对具体的物流中心功能设计时，我们要考虑的约束条件异同点还有很多，在此，不做较多赘述。3 模型求解求解布局问题已经被证明是非线性的NP难问题，当问题达到一定的规模，计算量会随着问题规模的增加呈指数爆炸性增长。目前用于求解布局问题的算法主要有经典启发式算法、智能算法（遗传算
