基于变权的多目标物流网络流量分配问题研究

摘要

物流网络的效率和效益直接取决于网络的拓扑结构以及网络中各物流节点和运输线路的流量分配情况。物流网络拓扑结构一旦确定，将在相当长的一段时间内不会发生变化，而物流网络中流量的分配则会受到供给、需求、网络能力等诸多因素的影响。在实际应用中，物流网络的每个物流节点和运输线路都与多个评价准则有关，在进行物流网络流量分配时，往往不仅需要考虑物流成本，还应考虑货物的运送时间、运送距离、网络的可靠性等其他因素。因此，如何在具有固定拓扑结构的物流网络中实现科学合理地流量分配，在满足货物从供应地到需求地的运输、存储和配送等物流需求的前提下获得多个目标整体最优的物流网络流量分配方案是一个值得深入研究的重要问题。
　　本论文在回顾总结已有的相关研究的基础上，对多对多二级物流网络的多目标流量分配问题进行了研究。本论文所做的主要工作如下：
　　1.物流网络变权方法。针对物流网络流量分配的目标多样性、决策过程中决策者偏好的局限性和不确定性，提出了物流网络变权方法，包括物流网络的因素(物流节点、运输线路、子路径和路径)表示方法以及它们的变权状态值计算方法。首先，通过隶属度函数对优化目标函数值进行评价；然后，利用基于决策者偏好的状态变权函数以及变权综合方法将目标评价值分阶段地集成为物流节点、运输线路、子路径和路径的状态值，路径的状态值是进行最优路径选择的依据；最后，提出了基于物流网络变权方法的流量分配方法。
　　2.中间节点无供应能力的多目标物流网络流量分配问题。针对具有固定拓扑结构的多对多二级物流网络，分别对运输线路的容量确定和随机变化两种情况，以物流节点和运输线路的容量为约束，以物流成本(考虑规模经济效应，将物流成本定义为流量的凹函数)最小、最长单程运送时间最短以及网络使用率(容量确定)或网络的容量可靠性(容量随机)最高为优化目标，寻求最优的物流网络流量分配方案。首先，建立了上述两种情况下问题的数学模型；然后，考虑到多目标物流网络流量分配问题属于NP-难问题，网络路径的数量会随着网络规模的扩大成指数增长，设计了基于物流网络变权方法的遗传算法作为问题模型的求解算法；最后，通过算例验证了求解方法的有效性。
　　3.中间节点有供应能力的多目标物流网络流量分配问题。在第2部分研究工作的基础上，增加了对物流网络中间节点供应能力的考虑。分别考虑物流节点和运输线路的容量确定以及运输线路、中间节点和供应节点的容量随机变化两种情况，以物流节点和运输线路容量为约束，以物流成本最小、最长单程运送时间最短以及网络使用率(容量确定)或网络的容量可靠性(容量随机)最高为优化目标，寻求最优的物流网络流量分配方案。首先，建立了上述两种情况下问题的数学模型；然后，提出了模型的求解方法，将物流网络分解为上、下两级网络分别进行求解，每级物流网络再分解为若干个多对一子网络，每个子网络的流量分配通过基于物流网络变权方法的流量分配方法实现，再采用动态规划方法依次完成下级和上级物流网络的流量分配；最后，通过算例验证了求解方法的有效性。