论城市应急物流

由上述假设和分析可知,城市应急配送中心的构建是多目标配送中心选址问题。第一步,运用专家经验选出配送中心备选点;第二步,利用多目标规划模型对备选点进行合理评析,选择合理的城市应急配送中心。 5.1.3 模型建立

设备选点集合m(m=1,2,… M)和服务区域集合k(k=1,2,…K),定义0-1变量xkm和ykm如下:

符号说明:决策变量am为服务区域集合k被超覆盖的次数 。服务区域集合k的权重为wm,服务区域集合要求的最少服务配送中心为qm备选点集合m到服务区域集合k的行车时间为tmk,预先确定的配送中心数目为Q,T表示城市应急配送中心为服务区域的加权平均最大时间。城市应急配送中心选址多目标决策模型为: (5.1) (5.2) (5.3) (5.4) (5.5) (5.6)

(5.7) (5.8)

其中,式(5.4)-(5.8)为约束条件,目标函数(5.1)式和约束条件(5.6)式是使城市应急配送中心,对服务区域的需求平均加权总时间为最小,即在最短的时间将物资送达服务区。 目标函数(5.2)式和约束条件(5.6)是要的城市应急配送中心到服务区域的平均加权时间T为最小。

目标函数(5.3)式和约束条件(5.5)是使城市应急配送中心尽可能覆盖所有服务区域,目的是权重越大的服务区域,有更多的城市应急配送中心服务。

约束条件(5.4)和(5.7)式是保证构建城市应急配送中心为既定的m。

约束条件( 5.7)式是保证城市应急配送中心数目,不低于服务区域k要求的最低数量qk,,超出的数量( )即为服务区域k超过覆盖数目的次数ak。

上述模型的三个目标的多目标决策模型,多目标决策函数为:

(5.8)

一般多目标决策模型的求法可用多种方法求解,如目标规划规划法,模糊多目标规划法和参数规划法等。本章考虑到决策者的经验,兼顾三个目标,保留目标1时,目标2和3 作为约束时,将Z2和Z3分别约束于α和β,即有: (5.9) (5.10)

通过改变α和β的值,获得一组解,决策者再根据实际情况进行选择。 5.2 算例与流程 5.2.1 算例分析

在区域A人口基数大,经济发达且是公共卫生突发事件高发地段,因此政府计划构建里3个应急配送中心,并运用多目标规划评定选址地点。从行车时间和人口经济基数考虑,得出6个配送服务区,并通过专家分析得到6个备选地点,需要从其中选址m=3点构建配送中心。由区域的统计数据6个备选地点,到服务区的行车时间,和服务区的人口基数如表5.1所示。由于政府要求人口基数50万以上,需要至少2个配送中心服务,50万以下至少需要1个。 由以上数据进行分析,得q1=q2=q3=1,q4=q5=q6=2,联系实际情况,同时考虑3个目标,采用目标约束法,保留目标1时,目标2和3 作为约束时,将Z2和Z3分别约束于α和β。 表5.1各个备选点到服务区的行车时间(min)与人口基数(wi)

Table 5.1 Every candidate point to the service area of the travel time and the population quota 服务区 备选地 S1 S2 S3 S4 S5 S6

10 9 16 23 22 13

B1 24 23 13 10 16 22

B2 13 20 11 16 27 22

B3 9 14 21 26 13 12

B4 28 13 28 18 14 12

B5 19 11 25 24 10 15

B6

人口基数 45 35 40 65 95 58

因此,构建单目标模型有:

模型的符号说明:决策变量am为服务区域集合k被超覆盖的次数 。服务区域集合k的权重为wm,服务区域集合要求的最少服务配送中心为qm备选点集合m到服务区域集合k的行车时间为tmk,预先确定的配送中心数目为Q,T表示城市应急配送中心为服务区域的加权平均最大时间。城市应急配送中心选址多目标决策模型为: (5.11)

(5.12)

,q1=q2=q3=1且q4=q5=q6=2 (5.13) (5.14) (5.15) (5.16) (5.17) (5.18)

其中,式(5.12)—(5.18)为约束条件。

在实践中,决策者常希望配送中心的最大服务时间尽可能小,又希望超覆盖人口基数的服务区,因此,从这个要求出发,决策者希望人口基数大的B5被覆盖,最大服务时间不超过20min,即q5=3,其它的qm=0, =20,β=95,这样就出现一个0-1规划问题,原问题解的范围就变小了,得出初始表5.2: 表5.2 初始表

Table 5.2 The original table 服务区 备选地 S1 S2 S3 S4 S5

B2 10 9 16

B1 B3 13 10 16

B4 13 20 11 16

B5 9 14 13

B6 13 18 14

19 11 10

S6 13 45

35

12 40

12 65

15 95

58

人口基数

从表5.2表出发,运用启发式算法[57]。从人口基数最大出发使服务区B5超覆盖,取q5=3,由此出发,进行选择判断,从表5.2看出能使q5=3的组数有4组,即S2= S4 = S5=1,S2= S4 = S6=1,S2= S5= S6=1,S4= S5= S6=1,再结合q1=q2=q3=1,q4=q6=2, q5=3,进行判断:

(1)S2= S4 = S5=1,即S1= S3= S6=0,S1、S3、S6不可作为配送中心选择地,将其所在的行划去有表5.3: 表5.3策略1 的结果表

Table 5.3 The results of policy 1 服务区 备选地 S1 S2 S3 S4 S5 S6

9

B1 10 16 45

B2 20 16 35

B3 14 13 40

B4 13 18 14 65

B5 11 10 95

58 B6

人口基数

从此表可以得,B2与B3 对应的tmk只有两个,但因只要求q2=q3=1,去较小的tmk值,则结果有 =9×45+10×35+16×40+(14+13)×65+(13+18+14)×95+(11+10)×58=8643。 (2)S2= S4 = S6=1,则S1= S3 = S5=0,S1、S3、S5不可作为配送中心选择地,划去所在的行,有表5.4。 表5.4策略2 的结果表

Table 5.4 The results of policy 2 服务区 备选地

B1

B2

B3

B4

B5

B6

S1 S2 S3 S4 S5 S6

9 13

10 45

20 16 35

14 12 40

13 18 12 65

11 15 95

58

人口基数

由表5.4可以得,B1与B3 对应的tmk只有两个,但因只要求q2=q3=1,去较小的tmk值,则结果有: =9×45+10×35+16×40+(14+12)×65+(13+18+12)×95+(11+15)×58=8808。 (3)S2= S5= S6=1,即S1= S3= S4=0,不可作为配送中心选择地,划去所在的行,有表5.5。

表5.5策略3的结果表

Table 5.5 The results of policy 3 服务区 备选地 S1 S2 S3 S4 S5 S6

9 13

B1 16 45

B2 20 35

B3 14 13 12 40

B4 13 14 12 65

B5 11 10 15 95

58 B6

人口基数

从表5.5看出,B1有两个值,B4和B6 有三个值,但只要求q1=1,q4=q6=2.因此取较小的tmk值,则结果有: =9×45+16×35+20×40+(13+12)×65+(13+14+12)×95+(11+10)×58=8235。

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