危險品物流配送網絡及路線優(yōu)化研究

[摘要]我國危險品物流企業(yè)的特點是規(guī)模小、運量小、管理水平低，因此單個企業(yè)的調度優(yōu)化（局部優(yōu)化）難以做到區(qū)域內整體優(yōu)化，本文通過分析國內外危險品物流配送網絡及路線優(yōu)化現狀，提出政府監(jiān)管模式下的危險品物流公共信息平臺管理是我國危險品物流管理發(fā)展趨勢，在優(yōu)化物流配送網絡及路線時考慮負載均衡及動態(tài)調度的特點。

[關鍵詞]配送網絡；優(yōu)化；公共信息平臺

[中圖分類號]F252[文獻標識碼]A[文章編號]1005-6432（2014）40-0042-02

1概述

隨著危險品物流需求的快速增長，我國危險品物流企業(yè)數量逐年增多，企業(yè)規(guī)模逐步擴大，現代物流信息技術如GPSGPRSGIS/RFID及企業(yè)危險品運輸監(jiān)管系統(tǒng)均開始得以應用。隨著國家對危險化學品物流安全問題的重視，我國危險化學品安全所涉及的各個領域包括危險化學品標準化工作得到了一定的發(fā)展。目前我國危險品專用車輛較少，運營企業(yè)的規(guī)模普遍較小，缺乏規(guī)模較大的運輸和倉儲企業(yè)。危險品物流運輸企業(yè)從業(yè)人員素質較低，危險品物流運輸調度科學化水平較低，這些因素造成了我國危險品物流事故頻發(fā)，引起了重大的經濟損失和不良的社會影響。目前國內外高度重視危險品的運輸調度，政府高度強調安全，一項報告顯示危險品物流公共信息平臺的建設可做到危險品物流資源信息的共享，最大限度地優(yōu)化配置危險品物流資源、降低危險品物流成本，提升危險品物流全過程的整體運作水平。當前我國政府正在積極鼓勵和參與危險品安全監(jiān)管信息平臺的建設，并將危險品物流公共信息平臺建設納入《物流業(yè)調整和振興實施方案》。危險品物流配送網絡及路線優(yōu)化是危險品物流公共信息平臺建設需要解決的關鍵問題。

2國內外研究現狀及分析

國內外學者關于危險品物流配送網絡規(guī)劃、危險品運輸車輛調度優(yōu)化研究進行了一系列的研究。

2.1危險品物流配送網絡優(yōu)化模型研究現狀

Erkut 等首先研究了危險品配送單層網絡規(guī)劃，將網絡路徑限制為樹，求解以總的運輸風險最小的整數規(guī)劃問題，并用啟發(fā)式算法不斷添加新的路徑以使政府更好地權衡風險企業(yè)成本。Kara和Verter第一次將雙層規(guī)劃思想引入危險品物流配送網絡規(guī)劃，根據危害等級將危險品進行分類，并為每一類危險品設計配送網絡。學者Erkut分析了政府無管制模式、過度管制模式、松弛管理模式和雙層規(guī)劃模型這四種不同的道路危險品運輸網絡規(guī)劃模式的優(yōu)缺點，并在基于Kara的雙層規(guī)劃模型的基礎上，提出了雙層規(guī)劃模型最符合目前危險品道路運輸網絡優(yōu)化現狀。Lucio 等建立的雙層模型不但考慮最小風險，同時也兼顧了風險在子區(qū)域內的均衡性，將雙層模型通過KKT條件和線性化互補約束轉化為單層混合整數線性規(guī)劃問題，并用啟發(fā)式算法求解。

我國學者宋杰珍等考慮道路危險貨物運輸路線選擇問題的雙重約束特征，兼顧政府監(jiān)管部門和運輸企業(yè)雙方不同利益偏好，建立一個雙層路線規(guī)劃模型。2010 年，儲慶中等分析了危險品道路運輸網絡設計問題的雙層特性，建立了以政府期望的風險最小化為上層目標、運輸者期望的成本最小化為下層目標的危險品運輸網絡雙層規(guī)劃模型。采用遺傳算法，以Pydev為平臺，運用Python編程以及Trans CAD生成網絡，實現了運算和結果可視化；其實例驗證結果表明，遺傳算法能給出穩(wěn)定的最優(yōu)解，而且所得風險符合預期并接近于最低網絡風險。

2.2危險品物流配送網絡是雙層多目標規(guī)劃問題

危險品物流配送網絡優(yōu)化問題涉及管理部門、運輸企業(yè)以及路線沿線的普通居民等多個參與方，其中當地政府監(jiān)管部門和運輸企業(yè)是兩類主要決策體，但它們的決策目標不同：運輸企業(yè)關注運輸距離、運輸時間、運輸成本等，而當地政府監(jiān)管部門除重點關注運輸影響內的人員風險，還須考慮運輸風險在其管轄區(qū)域內的均衡分布問題、危險品在地區(qū)行業(yè)中的供需平衡問題以及其管轄范圍內諸多運輸企業(yè)的實際經濟利益兼顧等問題。在實際決策過程中，當地政府監(jiān)管部門與危險品運輸企業(yè)的決策相互影響，政府監(jiān)管部門通過限制某些區(qū)域或路段通行危險品運輸車輛等方法來規(guī)劃危險品運輸網絡，進而干涉危險品運輸企業(yè)的路線選擇；而運輸企業(yè)則通?？紤]經濟利潤，選擇最小運輸成本或最小運輸時間的路線進行運輸，從而影響政府最小運輸風險路線的規(guī)劃。因此，危險品物流配送網絡優(yōu)化問題是一個典型的雙層多目標規(guī)劃問題。

2.3考慮負載均衡及動態(tài)調度的公共調度優(yōu)化研究現狀

公共調度模式下的危險品車輛配送路線優(yōu)化問題有別于傳統(tǒng)的單個企業(yè)的危險品配送路線優(yōu)化。公共調度模式下的危險品車輛配送路線優(yōu)化問題是一典型的基于均衡優(yōu)化的動態(tài)多目標調度問題，其優(yōu)化參數和約束條件隨時空變化而變化。關于動態(tài)車輛配送路線優(yōu)化問題，張娟將人工免疫算法與蟻群算法結合起來，提出基于免疫疫苗的蟻群優(yōu)化，設計并實現了一種解決動態(tài)物流配送路徑問題的方法。李鋒以易腐貨物配送中的時變車輛路徑問題為研究對象，提出應用計算機建模的方法建立此類時變車輛路徑問題的仿真模型。關于調度的負載均衡問題，一些學者也進行了相關研究，清華大學的但正剛等利用Clarke & Wright算法，結合打包原則和裝配路線均衡算法的思想，設計出一種稱為HRC 的啟發(fā)式算法來處理兩個目標的車輛路徑優(yōu)化問題：一是最小化總距離，二是均衡各條線路間負載。

3配送網絡及路線研究的不足

綜上所述，已有的研究成果表明危險品配送網絡優(yōu)化研究的重要性，并將雙層規(guī)劃和啟發(fā)式算法、智能進化算法的思想引入到危險品配送網絡優(yōu)化研究中，這為科學規(guī)劃危險品物流配送網絡提供了一個很好的思路和途徑。但目前針對危險品配送網絡優(yōu)化中，還有很多問題未得到有效解決，這些問題主要是：

（1）現有危險品物流配送網絡規(guī)劃模型大多僅側重考慮最小化運輸風險和運輸成本，未考慮區(qū)域整體和子區(qū)域間的風險均衡分布、危險品在子區(qū)域間的供需平衡等問題。此外，現有雙層規(guī)劃模型涉及的目標與約束不夠全面，尚無同時考慮區(qū)域整體及子區(qū)域之間均衡優(yōu)化、路網通行能力、道路運輸風險、且兼顧運輸企業(yè)的經濟效益與危險品供需平衡等問題的優(yōu)化模型。

（2）公共調度模式下危險品車輛配送路線優(yōu)化模型的求解算法研究不足。目前研究多目標優(yōu)化算法大多是針對小規(guī)模運輸網絡，大規(guī)模運輸網絡的路線優(yōu)化則多采用啟發(fā)式方法進行人為分解和簡化，然后調用如模擬退火算法、遺傳算法、禁忌搜索算法、粒子群等進化算法進行求解。而目前尚無統(tǒng)一的分解簡化方法和標準，且傳統(tǒng)的進化算法在求解效率和準確性等方面仍存在著不足。

4總結及展望

隨著對危險品需求的增多，及國家對危險品物流安全的重視，公共調度模式下考慮負載均衡的動態(tài)多目標優(yōu)化算法的研究還須進一步深入展開。目前各級相關的危險品物流行政管理機構基本設有自己的網站，但針對于危險品物流的公共調度平臺在國內尚無設立，綜合考慮政府和運輸企業(yè)利益的優(yōu)化模塊開發(fā)應用方面更是相對滯后。應進一步研究公共信息平臺下的物流管理技術。在運輸過程實時優(yōu)化選線以及選線標準的定量化和標準化處理方面仍需進一步研究。均衡優(yōu)化在實際危險品物流配送網絡規(guī)劃中是需重點研究的技術，因此有必要研究考慮均衡優(yōu)化的模型構建方法。

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[作者簡介]高紅（1986—），女，山東萊蕪人，山東現代職業(yè)學院，助教，碩士，研究方向：物流管理。