城乡双向物流配送系统中的定位-路径-库存问题研究

在城乡双向流通体系构建中，各类流通企业面临着物流过程复杂、物流成本增加、市场竞争激烈等诸多困难，这些问题对城乡双向物流配送系统的科学合理构建及运作提出了严峻挑战。本项目申请者研究的核心科学问题是：从战略层、战术层及运作层的集成规划角度研究不确定需求及竞争环境下的双向物流配送系统定位-车辆路径-库存问题(LRIP)。通过构造符合城乡市场特征的竞争性选址模型确定不同外部需求及竞争环境下系统（销售）终端所获市场份额，并基于可行策略分析车辆路径与库存控制决策之间的复杂影响关系，确定问题的双层多目标模糊随机规划的建模框架；根据模型特征设计求解大规模问题的混合智能算法，并基于离散事件系统仿真原理对双向物流配送系统LRIP模型进行仿真、优化。项目的提出依据我国城乡物流发展中亟待解决实际问题背景，具有很强的现实意义和应用前景，项目研究成果可进一步完善LIRP研究方法和丰富物流系统优化理论。

城乡双向物流配送系统的合理构建对于促进我国城乡双向流通体系发展具有现实意义和应用前景。双向物流系统构建和运作中所面临的战略层（设施选址）、战术层（库存）、运作层（车辆路线）上的复杂决策是当前物流/供应链管理研究领域的前沿性问题。本项目对不确定需求及竞争环境下的双向物流配送系统定位-车辆路径-库存问题(LRIP)进行了研究。结合双向物流配送运作对设施选址、库存及车辆路径要求，进一步去除以往研究中对配送系统终端位置及其需求量的假设，从对物流配送系统中的竞争性设施及非竞争性设施选址集成决策的角度，研究了各类情形下的系统建模及求解策略。研究成果进一步拓展了国内外LRP研究领域，提出新的建模框架思路及求解方法。成果有助于解决我国目前开展城乡双向物流配送中所面临实际问题。.（1）针对考虑与不考虑终端选址的LRP问题，分别提出了层次化集成建模框架和双层规划集成建模框架。首先，建立了带时间窗的同时供货和收货LRP问题的数学规划模型，并分别设计基于禁忌搜索和基于模拟退火的启发式算法。然后，分别建立不确定环境下的网络优化设计的二阶段补偿随机期望值模型、概率稳健优化模型和非概率稳健优化模型，并对三类模型求解效果进行对比分析。最后，应用双层规划集成框架描述物流配送系统设计决策者与客户之间的指导者-跟随者(Leader-Follower)关系，进行竞争性网络终端选址与物流配送网络集成建模，并设计了求解非线性混合整数双层规划模型的遗传-禁忌搜索混合算法。.（2）基于均衡配流理论描述客户概率性终端选择行为，并应用阻抗概念描述由于市场竞争和终端设施所导致的客户服务水平，构建了等价数学规划模型和有效求解算法。.（3）依据物流配送系统组织结构及运作方式特点，采用配送区域固定划分策略与二倍数库存控制策略建立了长期库存-车辆路线集成规划模型，并在对模型成本下界分析基础上提出有效求解算法。采用固定划分策略和非循环网络图描述短期库存-车辆路线集成规划问题，并提出有效求解算法。本研究还从选址-车辆路线-库存集成规划的角度，建立了相应的LRIP数学规划模型，并提出基于次梯度优化的拉格朗日松弛启发式算法。.（4）此外，本研究中还组织了对江西省赣州市、南昌市的城乡双向物流调查，分析两个市场所具有的不同物流需求服务特点、不确定需求和竞争环境。