基于博弈論的云南口岸物流調(diào)度系統(tǒng)研究

摘 要：邊境口岸物流不均衡制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和進(jìn)出口貿(mào)易快速增長(zhǎng)，進(jìn)一步推動(dòng)物流系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)效率的提高，解決物流主體行為決策智能化問題，對(duì)現(xiàn)代物流管理具有重要的理論和實(shí)踐意義。本文以博弈論為理論基礎(chǔ)，以口岸物流系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究物流主體的行為決策選擇、行為博弈和智能化調(diào)度問題。

關(guān)鍵詞：口岸物流；調(diào)度；雙層博弈；序貫博弈；智能調(diào)度系統(tǒng)；

中圖分類號(hào)：U65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-03-00-02

一、引言

隨著國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略的推進(jìn)，立足于云南在戰(zhàn)略中對(duì)南亞東南亞的輻射，發(fā)揮橋頭堡建設(shè)部際聯(lián)席會(huì)議作用，這給云南的物流業(yè)尤其是口岸物流發(fā)展帶來(lái)了全新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

云南省口岸建設(shè)起步晚、基礎(chǔ)相對(duì)落后，使口岸整體綜合功能沒有完全顯現(xiàn)出來(lái)?？诎侗姸?，但相對(duì)運(yùn)力不足，且口岸之間長(zhǎng)期發(fā)展不平衡[1]。這就造成了一方面，口岸腹地經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不均衡導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)物流需求不均衡的結(jié)構(gòu)性矛盾；另一方面，為了爭(zhēng)奪口岸腹地盲目投資，過度投資，致使與實(shí)際脫節(jié)，有場(chǎng)無(wú)市的不均衡局面。在“量”的方面表現(xiàn)為需求不足與供給不夠并存，口岸物流的需求聚集和釋放緩慢；在“質(zhì)”的方面表現(xiàn)為物流資源短缺與物流服務(wù)“過?！蓖?，口岸物流服務(wù)供給能力不能滿足需求。邊境口岸物流不均衡成為制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)和進(jìn)出口貿(mào)易快速增長(zhǎng)的瓶頸因素。

物流調(diào)度涉及不同城市或省市之間的口岸調(diào)配，還受限于兩地之間的可運(yùn)輸情況，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程；這種復(fù)雜的系統(tǒng)具有較強(qiáng)的非線性、動(dòng)態(tài)特性。不確定條件下物流主體行為選擇與系統(tǒng)外部環(huán)境在質(zhì)、量?jī)煞矫妗岸取钡膯栴}實(shí)質(zhì)上是決策主體缺少行為選擇的理論和方法，傳統(tǒng)方法多采用統(tǒng)計(jì)回歸分析，未考慮動(dòng)態(tài)環(huán)境因素和主體博弈對(duì)結(jié)果的影響，從而造成物流不暢或資源浪費(fèi)現(xiàn)象。多主體層次博弈和序貫博弈方法能很好的解決該問題。本文以口岸物流系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究物流主體的行為建模、決策選擇、行為博弈和智能化問題。研究將進(jìn)一步推動(dòng)物流系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)效率的提高，解決物流主體行為決策智能化問題，有重要的理論和實(shí)踐意義。

二、口岸物流調(diào)度中的博弈分析

口岸物流調(diào)度是一個(gè)多階段、動(dòng)態(tài)的過程，某個(gè)階段的后續(xù)調(diào)度隨所完成的任務(wù)調(diào)度效果及任務(wù)的狀態(tài)而變化[2]。在調(diào)度時(shí)，既要考慮當(dāng)前階段的資源調(diào)配，又要考慮下階段的任務(wù)再分配，這樣才能做到統(tǒng)籌兼顧。面對(duì)不確定動(dòng)態(tài)環(huán)境，物流運(yùn)作主體缺乏合理選擇物流行為的方法和依據(jù)是造成當(dāng)前物流不協(xié)調(diào)的直接原因，因而研究構(gòu)建不確定條件下物流主體行為選擇博弈模型是解決該問題的關(guān)鍵中的關(guān)鍵，為物流主體行為選擇提供理論和實(shí)踐依據(jù)，合理化選擇物流行為。本部分將從以下幾方面展開研究：

（一）基于雙層博弈關(guān)系分析

口岸物流涉及政府職能部門、物流節(jié)點(diǎn)企業(yè)（口岸、樞紐）、運(yùn)輸企業(yè)和腹地物流企業(yè)之間的合作與競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，研究構(gòu)建政府職能部門——節(jié)點(diǎn)企業(yè)（口岸、樞紐等）（L1）、節(jié)點(diǎn)企業(yè)（口岸、樞紐等）——腹地物流企業(yè)的（L2）的雙層次博弈結(jié)構(gòu)。在L1層次的博弈中，政府職能管理者總是力求調(diào)度利益最大化，以充分利用口岸的資源；在L2層次的博弈中，各口岸之間根據(jù)自身口岸規(guī)模、基礎(chǔ)設(shè)施、電子信息技術(shù)等條件選擇調(diào)度情況，各口岸之間的博弈通過競(jìng)爭(zhēng)達(dá)到平衡。

在L1層次中，指定調(diào)度策略必須考慮L2層次的博弈平衡，把握好各口岸之間的反應(yīng)以及能接受的最大容量，才能更好地指定和實(shí)施策略。雙層博弈的核心概念是“獲勝集合”，“獲勝集合”是指L2層各腹地物流企業(yè)對(duì)L1層指定的策略的贊同程度?！矮@勝集合”集合越大，表示腹地物流企業(yè)越支持L1層的策略，該策略的實(shí)施也就越容易獲得成效；否則，策略失敗的風(fēng)險(xiǎn)就越大[3]。

1、在L1層次中，

節(jié)點(diǎn)企業(yè)的盈利模型為-βQ

其中，ri代表節(jié)點(diǎn)企業(yè)在進(jìn)出口、倉(cāng)儲(chǔ)、加工等環(huán)節(jié)的盈利；

β代表口岸因壓關(guān)，政府管理者所制定的懲罰因子；Q代表被壓關(guān)的總貨物數(shù)

2、在L2層次中

腹地物流企業(yè)總成本由報(bào)關(guān)成本、運(yùn)輸成本、庫(kù)存成本及懲罰成本4部分組成。其中符號(hào)定義為

如果貨物未通關(guān)需要調(diào)度，則α=1否則。

假設(shè)任務(wù)運(yùn)輸距離S和庫(kù)存費(fèi)用V是時(shí)間的線性函數(shù)，運(yùn)輸費(fèi)率為λ，庫(kù)存費(fèi)率為μ

則總成本：

（二）動(dòng)態(tài)序貫博弈分析

序貫博弈指博弈主體前一階段的選擇決定了其隨后子博弈的結(jié)構(gòu)，從后一個(gè)決策結(jié)開始的子博弈不同于從前一個(gè)決策結(jié)開始的子博弈[4]。

每一個(gè)口岸在不同時(shí)期都有一個(gè)口岸容量平均值，腹地物流企業(yè)根據(jù)以前經(jīng)驗(yàn)對(duì)某一口岸的通關(guān)貨物進(jìn)行預(yù)測(cè)，若它預(yù)測(cè)此時(shí)口岸容量并未達(dá)到平均值，那么企業(yè)會(huì)選擇這個(gè)口岸通關(guān)，當(dāng)所有企業(yè)都這樣預(yù)測(cè)時(shí)，所有企業(yè)會(huì)出現(xiàn)同時(shí)選擇同一個(gè)口岸，導(dǎo)致口岸貨物量超出其容量；若企業(yè)預(yù)測(cè)此時(shí)口岸的貨物量已經(jīng)達(dá)到平均值，那么企業(yè)會(huì)根據(jù)上述成本模型判斷調(diào)度和不調(diào)度的成本，選擇調(diào)度還是不調(diào)度，調(diào)度多少貨物。

在整個(gè)過程中，政府管理者也會(huì)對(duì)企業(yè)的行為作出預(yù)測(cè)，針對(duì)企業(yè)做出的決策，采取自己的行動(dòng)策略。整個(gè)過程中由于信息的不完整性，博弈主體都是動(dòng)態(tài)性的，這對(duì)博弈各方都有挑戰(zhàn)。另外實(shí)際的路網(wǎng)等環(huán)境的具體情況、以及一些突發(fā)時(shí)間都影響著決策、調(diào)度的效率。因此構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)智能調(diào)度系統(tǒng)非常重要

三、動(dòng)態(tài)博弈下的口岸物流智能調(diào)度系統(tǒng)

（一）實(shí)時(shí)智能方法分析

實(shí)時(shí)智能就是將實(shí)時(shí)技術(shù)和人工智能相結(jié)合，形成的解決口岸的實(shí)際調(diào)度問題新途徑。至今，已經(jīng)出現(xiàn)了很多經(jīng)過深入研究的調(diào)度算法，這其中包括解決靜態(tài)調(diào)度的禁忌搜索算法、模擬退火算法、閾值接受算法和遺傳算法等算法。但它們都是“開環(huán)”的調(diào)度算法。所謂開環(huán)調(diào)度是指調(diào)度一旦形成，它們不能通過連續(xù)反饋進(jìn)行調(diào)整。在復(fù)雜的和不可預(yù)測(cè)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中，任務(wù)集不能精確建模。實(shí)時(shí)調(diào)度方法通過監(jiān)測(cè)預(yù)先定義的調(diào)度誤差，進(jìn)而連續(xù)調(diào)整調(diào)度算法或任務(wù)集合以達(dá)到提高系統(tǒng)性能的目的[5]。

口岸物流實(shí)時(shí)智能調(diào)度系統(tǒng)是把先進(jìn)的檢測(cè)、通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)等綜合應(yīng)用于政府進(jìn)行調(diào)度的管理中，即通過采集到的路網(wǎng)（包括公路、內(nèi)河、鐵路、飛機(jī)）實(shí)時(shí)交通流信息以及貨運(yùn)人運(yùn)輸車輛的實(shí)際運(yùn)營(yíng)、口岸及通關(guān)過程等信息，通過先進(jìn)的通信手段傳送給調(diào)度中心，以便物流調(diào)度管理者實(shí)時(shí)地調(diào)整調(diào)度計(jì)劃[6]。

（二）基于實(shí)時(shí)智能的口岸物流調(diào)度解決方案

將“實(shí)時(shí)智能”的方法應(yīng)用到調(diào)度問題的解決方案中，也就是將調(diào)度模型及算法與實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)結(jié)合，來(lái)實(shí)現(xiàn)在各種約束下的調(diào)度目標(biāo)。其中關(guān)鍵點(diǎn)是調(diào)度模型對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的利用，在規(guī)則校驗(yàn)時(shí)，必須同時(shí)檢驗(yàn)靜態(tài)規(guī)則、動(dòng)態(tài)規(guī)則和臨時(shí)規(guī)則。

口岸物流智能調(diào)度系統(tǒng)總體框架如圖1所示。該系統(tǒng)根據(jù)客戶的需求信息包括企業(yè)自身運(yùn)力資源的人、車動(dòng)態(tài)信息、以及外在的氣象信息、實(shí)時(shí)路網(wǎng)交通流信息，對(duì)貨物進(jìn)行配裝規(guī)劃，以及對(duì)車輛的優(yōu)化調(diào)度，并在車輛運(yùn)行過程中對(duì)人、車、貨的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及調(diào)度效果的反饋。

四、結(jié)論

本文以“一帶一路”戰(zhàn)略背景下，云南口岸物流現(xiàn)狀為研究背景，為了解決口岸物流調(diào)度中主體缺乏行為選擇方法和依據(jù)的問題，提出了層次博弈和序貫博弈相結(jié)合的動(dòng)態(tài)博弈方法，構(gòu)建了物流主體博弈的元模型。依據(jù)各方博弈結(jié)果建立智能調(diào)度系統(tǒng)。通過對(duì)調(diào)度過程中資源的充分利用，提高資源利用率和物流企業(yè)的通關(guān)效率。

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