物流敏捷调运决策支持系统的研究，本文主要内容关键词为：敏捷论文,支持系统论文,物流论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
文章编号：1003-207(2011)01-0084-07
1 引言
敏捷调运与一般的物流调运相比，它要求车辆的发运更加准时，货物的交货时间更加迅捷、配载和交货方式更具柔性，车辆资源得到最大程度的利用。敏捷调运实现的过程实质上就是一个决策的过程，任一决策过程总是在一定的控制机制下运行的。由于敏捷调运的决策过程特别要求对环境变化迅速做出有效反应，因此，对敏捷调运的决策过程建立有效的决策支持系统十分必要。
近年来，国内外学者针对物流调运的研究大多集中在车辆路径选择与调度问题(Vehicle Routing and Scheduling Problem，VRP/VSP)方面[1-4]。而关于VRP/VSP的研究主要集中在以下三个领域：(1)VRP/VSP的分类与模型表示方法，即物流调运问题的理论抽象；(2)VRP/VSP问题计算复杂性的研究；(3)VRP/VSP模型求解方法的研究。在现有对支持物流调运实现的决策支持系统的研究中，王平、胡向东(2002)[5]在分析敏捷制造模式下物流配送的要求与特点的基础上，建立了物流配送网络调度模型，提出并实现了基于交通运输网络的分层优化技术，采用VC++6.0开发了智能化的物流配送辅助决策支持系统。该辅助决策支持系统于2000年8月通过了国家863/CIMS主题专家组的评审，一致认为该系统具有良好的应用前景和推广价值。唐孝飞、孙壮志、胡思继(2002)[6]以典型的物流企业的配送问题为背景，对物流配送决策支持系统进行了系统分析。但该文对物流配送决策支持系统的模型库和方法库的介绍均不太详细，所做的分析仅是宏观性的，对具体实现过程中的细节未作太多的阐述。Gayiali和Tatsiopoulos(2004)[7]针对一石油企业的VRP与VSP决策问题，设计了一个基于信息技术所驱动的决策支持系统。该决策支持系统的目标是降低企业的配送成本和人员成本，提升配送资源的利用率和客户的满意度等。但作者对该决策支持系统的研究也仅停留在设计层面，开发与实施过程未作讨论。王云鹏、王占中、鹿应荣(2005)[8]提出了基于数据仓库的多式联运决策支持系统结构。作者将多式联运货运站数据集市作为联机分析的对象，利用MS SQLSever2000建立多维数据集，然后在多维数据集的基础上进行OLAP分析，从不同维度、不同级别层次上对数据作相应的切片分析。但作者所提出的基于数据仓库的多式联运物流决策支持系统的体系结构还比较简单，只是对此类系统的一种探索。王勇、吴志勇、廖明(2006)[9]以重庆某商业集团为背景，设计和开发了物流配送车辆调度决策支持系统。该系统的应用，优化了配送路径，提高了配送的效率，从而降低了该集团的配送成本。但该系统没有考虑到客户退货的情况。王建宇、刘彦斌、王康平(2008)[10]以“现代物流决策支持系统”为依托，分析了现代物流行业中两个基本问题，即带时间窗的车辆路由问题和物流选址问题，并提出了相应的遗传算法来求解。该文的求解结果同Solomon等人给出的已知最优解进行比较，略差于已知最优解。但该文认为在满足“现代物流决策支持系统”项目要求的前提下，所提出的算法能较好地节约项目成本。遗憾的是，该文对所提出的算法如何集成应用到现代物流决策支持系统项目中的细节部分并未做太多的介绍。
在国内大多数对物流调运(配送)决策支持系统的研究中，大多数只对系统的分析与设计进行了探讨，也有的仅仅使用了多Agent方法来进行建模，而对于决策支持系统中的数据库系统、模型库和方法库只做了初步的研究，比较欠缺深入的研究[6,11]。这主要的原因是因为物流调运活动的个性化特征较强[12]，对于开发出比较通用的物流调运决策支持系统感到比较困难。
从以上的分析中可以看出，国内对于支持敏捷调运实现的决策支持系统的研究还比较少见。同时，物流敏捷调运决策支持系统的运作往往需要一定实用的决策知识作为依据。而对这一问题的研究可以有效地提高决策的质量以及调运的敏捷性。虽然，已有研究人员通过多种方式(例如，粗糙集、数据仓库等)来构造决策表或决策树，并获取相关决策知识以支持物流调运决策支持系统的敏捷性[13]。但目前在国内外现有的研究中，对物流调运决策支持系统的决策知识做深入研究以支持系统的敏捷性的研究成果也比较少见。因此，结合实践归纳或挖掘出有用的敏捷性决策知识也是迫切需要的。
针对这一现状，笔者曾在浙江省重大科技攻关项目《现代物流系统的开发与研究》的子课题《物流敏捷调运决策支持系统》进行研制的过程中，从递阶控制机制角度出发，并以笔者对该类机制在物流系统规划设计和城市公交网络系统规划设计等问题中的应用研究[14,15]作为基础，从以下几个方面对物流敏捷调运决策支持系统进行研究。
(1)提出物流敏捷调运优化适度递阶控制模型，并研究该模型中各子系统之间的内部控制关系，为决策支持系统的研究作铺垫。
(2)提出物流敏捷调运决策支持系统总体框架，归纳出三类“敏捷性准则”并作为决策知识以支持系统的运行。进而对物流敏捷调运决策支持系统中的数据库系统、模型库与方法库部分做深入研究。
2 物流敏捷调运优化适度递阶控制模型的提出
针对各决策环节，本文提出了借鉴IDEF0方法描述的敏捷调运优化适度递阶控制模型。由于适度递阶控制是介于等级控制和分形控制之间的一种混合控制机制，它更强调系统内部过程之间的自顶向下的控制关系，并保留了传统递阶控制TOPDOWN的问题求解方式，从而可以降低研究问题的复杂性，提高问题的求解效率[14,15]。
图1 物流敏捷调运优化适度递阶控制模型
显然，用IDEF0方法描述的适度递阶控制模型，能更好地反映各子系统间的逻辑关系。在图1中，相关子系统间的内部控制关系，反映了模型生成与模型求解，它是基于适度递阶控制机制、递阶生成和递阶求解的。例如，调运优化模型生成与求解模块的子系统(包括模型生成数据准备子系统、车辆配置优化模型生成与求解子系统、装载模型生成与求解子系统等)，它们之间的内部控制关系是基于适度递阶控制机制、递阶生成和递阶求解的。
3 支持敏捷调运实现的决策支持系统总体框架的研究
在图2中，对决策支持系统运行模块提出了基于敏捷性准则的运行控制思想。其中，敏捷性准则包括三类准则，即调运优先准则、调运方式选择准则、快捷优化实现准则[16]。如表1所示。
三类敏捷性准则的提出，以供在知识层面上，对物流敏捷调运优化方案的灵敏、快捷生成和实施给予有效的支持。
3.1 物流敏捷调运决策支持系统的数据库系统的研究
针对物流敏捷调运决策支持系统的特点，特设计出较为通用的数据库结构。其中包括基础数据库和决策支持数据库两部分。
(1)基础数据库的研究
建立的基础数据库如表2所示。
(2)决策支持数据库的研究
建立的决策支持数据库如下页表3所示。
针对基础数据库和决策支持数据库，它们之间的结构体系关系如下页图3所示。
(3)数据库连接的结构体系
由于基础数据库C和决策支持数据库C'之间具有递阶生成关系，因此，宜将C和C'作为一个(体系3)来设计。
显然，体系1是配送需求数据库体系，体系2是地理信息数据库体系，体系3是资源(车辆)信息数据库体系。以三大体系为主线的数据库设计过程如下页图4所示。
基于三大体系对数据库进行设计，能使编程更加方便，也便于分工合作。
3.2 物流敏捷调运决策支持系统的模型库与方法库的研究
由表5知，该算法的收敛性非常好。
模型实际上是针对多线路、多车辆，分别从配送中心至配送地所构成的各路径子网，逐次按路径递阶求解的一系列的0-1规划。因此不妨按照可动用车辆充足的假设，针对路径子网求解过程的计算复杂性作一估计。
3.4 物流敏捷调运决策支持系统的应用
本文研究的物流敏捷调运决策支持系统在义乌联托运开发总公司及各运输分公司中得到应用。本系统在使用前，各运输分公司的车辆往返实载率平均为68.73％，系统实施前期基本持平，系统实施后期平均为91.41％，有明显提升。同时，毛利率由15.84％提升到26.26％，使得总营运成本相对下降10.42％左右。具体的统计数据如表6所示。
在该系统实施前，义乌联托运开发总公司运输管理人员只能关注到始发站点的货物状况，而中途停靠站点和沿途带货和终点回程货物却得不到有效、及时的管理，使车辆装载资源不能得到充分利用。在该系统实施之后，所有线路上的各结点被有序地组合起来，中途和回程配载在一个平台上调度，从而使得车辆的实载率得到较大程度的提升。在该系统实施前，车辆的发运和配载的准点率对义乌联托运开发总公司来说只是一个笼统的概念，客户投诉现象时有发生。在该系统实施之后，基本上将车辆准点率控制在95％以上，敏捷性也得到较大的提升，客户投诉现象也得到较大程度的改善。
4 结语
根据笔者在多个物流敏捷调运系统的系统设计和开发过程中的实践，证明适度递阶控制思想用于实现调运敏捷化是可行和有效的[14,15]。而在对物流敏捷调运的决策支持系统的研究中，本文提出了敏捷调运优化适度递阶控制模型，它是一个较为通用的模型，是基于适度递阶控制机制的。基于该模型，建立了支持敏捷调运实现的决策支持系统总体框架，并归纳出三类“敏捷性准则”。进而，对决策支持系统的数据库系统、模型库、方法库进行了研究。
(1)在数据库系统建设方面，依照各数据结构之间的递阶生成关系，提出以基于三大体系对数据库进行设计的思想，这样能使编程更加方便，也便于分工合作。
(2)在模型库建设方面，提出了以“剩余装载总量”极小化为目标、以剩余配送需求总量
为配载约束的
模型，这也是一个针对配送中心至配送地所构成的各路径子网，逐次按路径递阶求解一系列的0-1规划模型，在此基础上，设计出了该模型的求解算法。
(3)在方法库建设方面，提出了对分搜索算法，并对基于整数序列的对分搜索算法进行了测试，结果表明该算法的收敛性非常好。
最后，本文对模型的算法复杂性进行了讨论。结果表明该算法是一个较为简单的多项式算法。这也说明，该算法的效率很高，因而所对应的模型库与方法库也是非常高效的。
本文的研究与国内同类研究相比，首次将适度递阶控制思想及敏捷性准则运用到物流敏捷调运决策支持系统中，并详细探讨了该决策支持系统的数据库系统、模型库、方法库。本文的研究特别在以义乌联托运开发总公司为背景的《物流敏捷调运决策支持系统》的实施中，保守估计不仅将平均空载率下降了5％～8％，而且大幅度提高了服务水平和敏捷性，有效地实现了物流敏捷调运。从而也验证了本文研究的决策支持系统是可以有效支持物流敏捷调运的快速实施。