基于需求动态变化的应急物流网络配送模型研究

    于斌

    

    

    

    摘要：应急物流区别于普通物流配送，配送时间比成本更为重要，文章根据应急物流节点需求动态变化的特点，以二阶段建模方法构建了动态配送模型：包括移动配送中心选址与二阶段配送线路规划，并且通过实例对构建的模型进行了验证。

    关键词：动态需求；应急物流网络；配送模型

    我国是一个灾害频发的国家，应对突发事件需要制定应急机制、保障体系、应急物资筹措、储存与配送方案，这就是应急物流。应急物流与普通物流的区别在于应急物流体现在“急”字，强调配送效率第一、效益第二，这与商业化物流业以营利为目的明显不同。普通企业物流配送一般外包给第三方，专业的物流企业会在一定的区域范围内建立自己的物流配送中心，这些物流中心是固定的，同时，接受的配送任务也是指定的，但是，应急物流的配送中心需要随着受灾点的增加而移动，配送目的地及需求也在动态变化，正是这些特点使得应急物流的动态网络配送研究成为必要。

    1应急物流研究现状

    1.1应急物流理论研究

    应急物流是应突发事件中资源配置要求而生的，对应急物流的研究主要集中在应急物流设施选址、突发事件信息处理与应急资源分配、路径规划等。其次是对应急物流的组织形式与保障体系及应急物流信息系统的研究。

    应急物流服务设施一般以救援点、服务站等形式存在，这是在突发事件发生前预先建设好的应急物流据点，在突发事件发生时具有重要作用，对移动配送中心的建立起到支撑作用，应急设施的选址也具有重要意义。应急资源分配及路径规划均为应急事件处理过程中的内容，这是核心内容，一般研究基于响应时间为目标，即配送时间最短，以车辆配送路径、载重限制等为条件计算最优的配送点设置，包括数量与位置。

    1.2应急物流模型研究

    目前大多数研究均基于静态需求构建物流配送模型，对于应急物流的研究也缺乏需求动态变化的特性的考虑，配送任务固定的前提下构建优化模型计算最优配送路径。然而，应急物流的配送需求是随着时间的推移而动态变化的，学者Coburn，A.等的研究证实了这一点，Fiedrich，F在对多国地震统计分析中提出：受灾点对物资的需求是可变的，物资配送时间往往会被学者所忽视。

    针对应急物流的动态变化特性，也有一些中外学者提出相关观点，对应急物流建模提供基础，如姚杰提出应急物流配送优化问题目标函数更重要的是考虑时间因素，Heung构造了一个最优救援物资配送模型，通过分阶段方法实现，Hall构建了一个旅行时间问题模型，其中的时间要素是动态变化的。

    通过对应急物流的概念的剖析，分析其各要素，参考相关学者关于应急物流的建模，对其中涉及到动态变化因素的挖掘，本文构建了一个动态网络配送模型。

    2动态网络配送模型的构建

    2.1问题描述

    根据算法我们可以获得移动配送中心负责区域内的配送线路，以此类推，可以计算出所有配送中心区域的配送路线。

    4应急物流实例

    上述章节对应急物流下配送中心选址、配送线路规划等作了建模，那么构建的模型是否具有实用性，我们将用一个实例来说说明。

    应急物流的典型案例是灾区应急物资的配送，假设某灾区设定了10个救灾物资需求点，派往灾区的运输车辆最大载重6t，平均行驶速度40km/h，每个物资需求节点对应急物资的获得均有一定的时间规定（详见表格），如果没有及时获得物资将陷入危险。物资需求点在不同配送周期物资需求不同，假设每天为一个配送周期，表l给出2天的物资需求及对物资的配送时间要求变化表、节点距离表及加权网络图。

    根据floyd算法对表2进行计算可以获得矩阵，进而获得矩阵（为中间结果，此处不列示），根据模型式（7）计算获得移动配送中心。

    第1个配送周期：计算获得移动配送中心为V3，V4，即将移动物资配送点设置在物资需求点V3与V4，再根据二级配送模型计算出具体运输车辆配送路线。依据式（8）逐个计算移动配送中心负责的物资需求点集合，可以得到2个移动配送中心的配送范围分别为：V3负责节点V1，V8，V9，V4负责节点V2，V7，V5，V10，V6。根据前一节给出的算法依据满足最急需求为目标逐个计算配送路径，可以获得如下配送子任务及相关路径：子任务V3→V8→V1，子任务V3→V9，子任务V4→V7→V2→V6，子任务V4→V5→V10。

    第2个配送周期：进入第2天，一个新的配送周期，此时各受灾物流需求点对救灾物资的需求以及对物资配送的时间要求都发生了变化，根据移动配送中心选址模型计算得到新的配送中心为V2，V4，继续根据式（8）计算各需求点集合，可得：V2负责节点V1，V6，V9，V4负责节点V3，V7，V5，V10，V8。根据满足最急需求为目标逐个计算配送路径，可以获得如下配送子任务及相关路径：子任务V2→V6→V9，子任务V2→V1，子任务V4→V7→V2→V6，子任务V4→V7，子任务V4→V3→V8。

    从模型计算结果可以看出，两个周期里节点4均被选为移动配送中心，从图1中可以清晰地看到节点4处于连接中心地位，与多数节点相连，并且到多数节点的距离都较短，因此移动配送中心选址模型运行与实际需求结果基本相符，再者，根据2个周期中2个中心的配送子任务中出现了2条线路以上，并且有线路只有一个配送对象，这说明了按最急需求优先配送中存在单个节点配送并且车辆接近满载情况。在应急物流配送中配送车队本身的安全也是非常重要的，只有及时安全完成配送，受灾点才能获得物资，因此，单独配送有存在的必要。由此，我们可以推测构建的动态网络模型具有实际应用价值。

    5结语

    应急物流区别于常规物流，在配送过程中以满足受灾区域第一时间获得物资配送为第一要件，同时本文考虑了满足最需要物资配送的需求点为第一配送点，融合了时间因素，并且考虑物流服务中客户的重要性因素，在普通物流配送中体现为客户体验，在移动配送中心选址确定之后构建了二次配送模型，完成具体的物流配送任务。移动物流配送中心选址随着配送周期（本文以每天为配送周期）的推进，受灾地区物资需求、对配送的时间要求的变化而需要进行重新调整，这增加了中心选址与配送路线规划的难度，本文每个周期重新对中心进行选址，并且依据新移动配送中心来作二次配送路线调整，适应灾区动态变化的需求。但是，本文依据的配送原则为最急的最先配送，可能存在配送线路非最优，浪费配送资源的情况，有待进一步深入研究。