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摘要：本文根据全球配送背景下的物流网络设计做出相关研究，建立全球配送背景下的一个网络设计情境：内陆地区的沿岸港口作为转运枢纽，与一端的装配制造产地联结，另一端与内陆区域配送中心联结，构成配送网络。随后，建立了一个由p-hub中值问题和运输问题衍生的数学规划模型表达这一网络设计，同时求出货物的流量分配。最后，引入具体算例验证所建立的网络设计模型的有效性和合理性，该模型为今后物流网络的设计提供有效借鉴。
关键词：全球配送，物流网络设计，p-hub中值问题
Abstract: This paper made a research on logistics network design under the background of globaldistribution, the establishment of a global distributionnetwork design situation background: inland ports along the coast as a transport hub, and one end of theconnection assembly areas, and the other end of the inland region distribution center link, a distribution network. Then, built a mathematical model derived by p-hub median problem and transportation problemexpression of this network design, at the same time theflow distribution of goods. Finally, the network designmodel is introduced into the concrete examples verify thevalidity and rationality of the model, provides an effective reference for the design of logistics network in the future.
Keywords: global distribution, logistics network design, p-hub value problems
中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
近年来，随着世界经济的发展和经济全球化的深化，跨国经营的企业逐渐增多。他们的供应链建设往往跨越国界的限制，无论是工厂、配送中心还是消费市场，都分散在不同的国家乃至全球。因此研究全球配送的背景下的物流配送网络优化便成为物流网络研究的重点之一。该问题的关键在于如何设计节点间的有效衔接，以及保持整个供应链上的响应速度和服务水平。本文针对上述问题建立了一个由p-hub中值问题和运输问题衍生的数学规划模型，而后通过算例求证该模型的可行性。
本文研究的网络设计问题与p-hub中值问题区别如下：一是枢纽点选择范围不同，后者所有节点所处地位均等，本文所有地点分作三组，作用各不相同：只有装配制造港口能够输出产品，只有少数的内陆地区的出海口能够作为候选的转运枢纽，而一部分候选转运枢纽港口和所有的内陆区域配送中心作为获得产品的需求点。因而，在本文中对p-hub中值问题附加了强硬的约束条件。二是运输的流向不同，后者建立的运输网络可以是综合满足双向货流中的任意流向而达到运输成本最小的优化目标的，每个节点都可以带有需求量和供给量两个属性，其运输与网络是不分方向的，本文由于问题被锁定在一个全球配送的背景下，运输的方向已经事先确定。另外完成运输量从装配制造港口到需求点的分配也是在本文中所考虑的问题之一，它是一个传统运输问题。且依照我们的假设，总的供给量与总的需求量是保持相等的。
综上所述，文中將上述问题转化成为一个p-hub中值问题的变体问题，与传统运输问题捆绑而成的问题，并最终形成一个包含0-1变量的非线性规划问题[10]。
模型中存在如下假设：（1）每个装配制造基地需要且只与一个转运地联结，并通过国际海上运输；（2）每个内陆需求点需要且只与一个转运地联结，并通过内陆运输方式完成这一段的运输；（3）港口间可以相互转运，且通过国内海上运输完成；（4）转运地可能与需求地重合；（5）每个装配制造地具有固定的供给量，每个需求地有固定的需求量，总供给量与总需求量相等。
（1）
s.t. （2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（公式）（8）（9）
(10)
M：装配制造港口的集合
D：内陆需求点（区域配送中心）的集合
P：候选转运枢纽的集合
在此，表示所有可能包含需求量，即可能作为内陆区域配送中心的地点的集合。
Cijkl：从装配制造港口i到需求点j通过转运枢纽k和l的单位运输成本
mi：装配制造港口i的产量，即供给量
dj：需求点j的需求量
Wij：从装配制造港口i分配到需求点j的物流量
模型中，目标函数(1)计算在整个物流网络中的运输成本。约束条件(2)至(6)p-hub中值问题中迁移而来，加以集合上的约束，并规定的货物的流向。约束条件(7)(8)将传统运输问题的约束条件捆绑至模型中来。(7)表示对于任何的装配制造地i，所运出的总货物量应当与其总供给量相等。(8)表示对于任何的需求点j，所有接受的货物量应当与其总需求量相等。类似地，约束条件(9)(10)对0-1变量的取值加以约束。
验证模型的可行性：假设某产品生产企业部署面向中国市场的配送网络。该企业主要的装配生产基地在东亚、东南亚地区和欧洲地区，在中国设立区域配送中心的地点已经确定。
(1)装配制造地港口：新加坡、大阪、釜山、马尼拉、高雄、鹿特丹
(2)候选转运枢纽：大连、天津、青岛、上海、深圳
(3)需求点（区域配送中心）：哈尔滨、沈阳、北京、郑州、西安、武汉、成都、广州、青岛、上海
下面根据上述实例问题进行数据准备和求解。
表1—4（略）分别显示了需求供给量以及各个节点的运输和转运费用。
利用lingo求解上述模型，首先，将枢纽港的数目设定为p=2，按照上一节的数据进行计算，此时整个配送网络的成本为264212.0 美元。
当p=2时，被选中的转运枢纽为天津和深圳。在装配制造地中，除马尼拉与深圳联结外，其余各地均与天津相联结。内陆需求点中，除广州与深圳联结外，其余各地均与天津联结。青岛作为需求点而非转运枢纽与天津联结，其间采用国内海上运输方式。同样地，具有大量需求的上海港并未被选作转运枢纽，而使用过海上运输作为需求点与天津联结。转运枢纽间的运输线路并未在图中标明。若将枢纽港的数目调整为3，即p=3，配送网络将发生相应变化，总运输成本降低为243038.0USD。
由上述结果可知在p取值不同的情况下，配送网络会发生改变。但是我们发现天津港始终作为较为重要的转运枢纽存在。这是由天津独特的地理位置决定的，其与北方各需求点间的距离较短，与中西部需求点之间的距离较其他候选转运枢纽也没有明显差距。由于陆上运输成本在成本优化中的决定作用，天津港在两组结果中都被选择成为最重要的转运枢纽
上海本身具有较大量的本地需求。当枢纽数量增加至3个时，上海作为转运枢纽使得这部分本地需求不再需要陆上运输。同时，上海吸引了陆上距离较近的武汉与之联结。而深圳在两组结果中也都被选择为转运枢纽。由于具有大量需求的广州的存在，使得深圳的作用显著起来。深圳也可以同时接受来自其他转运枢纽的廉价海上转运供给广州的需求量。
物流网络设计是物流理论研究中的一个重要问题和热点问题。这项研究对物流行业的发展、物流企业和制造企业的经济效益以及整个国民经济的发展都有着深远的意义。在这个领域，新的方法模型不断涌现，本文提出的数学模型可以有效的解决网络的设计和货流分配问题，为这一领域的发展提供了有效借鉴。
参考论文：
[1]彭扬.物流配送网络设计模型与算法研究.中国科学技术大学博士论文,2007.
[2]王景恒.物流配送关键技术优化方法研究.吉林大学博士论文.2006.
[3]田征.物流学基础.大连.大连海事大学出版社.2006.
[4]韩世莲.物流配送线路多目标优化方法研究.东南大学博士论文.2005.
[5]中国物流研究报告.摩根士丹利.2006.
[6]Hung-Jie Wang and Ching-Jung Ting. A Threshold Accepting Algorithm for the Uncapacitated Single Allocation p-Hub Median Problem. Proceedings of the Eastern Asia Society forTransportation Studies, Vol.7, 2009.
[7] Optimization Modeling with LINGO, Sixth Edition. LINDO Systems. 2006.
[8] Alan Harrison, Remko van Hoek. 物流管理英文版. Logistics Management and Strategy 2nd Edition 張杰审校. 机械工业出版社. 2005.
[9] Skorin-Kapov, D., Skorin-Kapov, J. and O’Kelly, M. Tight Linear Programming Relaxations of Uncapacitated p-hub Median Problems, European Journal of Operational Research, Vol. 94, No. 3, 582-593.1996.
[10]荣朝合和.西方运输经济学.经济科学出版社.北京. 2002
关键词：全球配送，物流网络设计，p-hub中值问题
Abstract: This paper made a research on logistics network design under the background of globaldistribution, the establishment of a global distributionnetwork design situation background: inland ports along the coast as a transport hub, and one end of theconnection assembly areas, and the other end of the inland region distribution center link, a distribution network. Then, built a mathematical model derived by p-hub median problem and transportation problemexpression of this network design, at the same time theflow distribution of goods. Finally, the network designmodel is introduced into the concrete examples verify thevalidity and rationality of the model, provides an effective reference for the design of logistics network in the future.
Keywords: global distribution, logistics network design, p-hub value problems
中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
近年来，随着世界经济的发展和经济全球化的深化，跨国经营的企业逐渐增多。他们的供应链建设往往跨越国界的限制，无论是工厂、配送中心还是消费市场，都分散在不同的国家乃至全球。因此研究全球配送的背景下的物流配送网络优化便成为物流网络研究的重点之一。该问题的关键在于如何设计节点间的有效衔接，以及保持整个供应链上的响应速度和服务水平。本文针对上述问题建立了一个由p-hub中值问题和运输问题衍生的数学规划模型，而后通过算例求证该模型的可行性。
本文研究的网络设计问题与p-hub中值问题区别如下：一是枢纽点选择范围不同，后者所有节点所处地位均等，本文所有地点分作三组，作用各不相同：只有装配制造港口能够输出产品，只有少数的内陆地区的出海口能够作为候选的转运枢纽，而一部分候选转运枢纽港口和所有的内陆区域配送中心作为获得产品的需求点。因而，在本文中对p-hub中值问题附加了强硬的约束条件。二是运输的流向不同，后者建立的运输网络可以是综合满足双向货流中的任意流向而达到运输成本最小的优化目标的，每个节点都可以带有需求量和供给量两个属性，其运输与网络是不分方向的，本文由于问题被锁定在一个全球配送的背景下，运输的方向已经事先确定。另外完成运输量从装配制造港口到需求点的分配也是在本文中所考虑的问题之一，它是一个传统运输问题。且依照我们的假设，总的供给量与总的需求量是保持相等的。
综上所述，文中將上述问题转化成为一个p-hub中值问题的变体问题，与传统运输问题捆绑而成的问题，并最终形成一个包含0-1变量的非线性规划问题[10]。
模型中存在如下假设：（1）每个装配制造基地需要且只与一个转运地联结，并通过国际海上运输；（2）每个内陆需求点需要且只与一个转运地联结，并通过内陆运输方式完成这一段的运输；（3）港口间可以相互转运，且通过国内海上运输完成；（4）转运地可能与需求地重合；（5）每个装配制造地具有固定的供给量，每个需求地有固定的需求量，总供给量与总需求量相等。
（1）
s.t. （2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（公式）（8）（9）
(10)
M：装配制造港口的集合
D：内陆需求点（区域配送中心）的集合
P：候选转运枢纽的集合
在此，表示所有可能包含需求量，即可能作为内陆区域配送中心的地点的集合。
Cijkl：从装配制造港口i到需求点j通过转运枢纽k和l的单位运输成本
mi：装配制造港口i的产量，即供给量
dj：需求点j的需求量
Wij：从装配制造港口i分配到需求点j的物流量
模型中，目标函数(1)计算在整个物流网络中的运输成本。约束条件(2)至(6)p-hub中值问题中迁移而来，加以集合上的约束，并规定的货物的流向。约束条件(7)(8)将传统运输问题的约束条件捆绑至模型中来。(7)表示对于任何的装配制造地i，所运出的总货物量应当与其总供给量相等。(8)表示对于任何的需求点j，所有接受的货物量应当与其总需求量相等。类似地，约束条件(9)(10)对0-1变量的取值加以约束。
验证模型的可行性：假设某产品生产企业部署面向中国市场的配送网络。该企业主要的装配生产基地在东亚、东南亚地区和欧洲地区，在中国设立区域配送中心的地点已经确定。
(1)装配制造地港口：新加坡、大阪、釜山、马尼拉、高雄、鹿特丹
(2)候选转运枢纽：大连、天津、青岛、上海、深圳
(3)需求点（区域配送中心）：哈尔滨、沈阳、北京、郑州、西安、武汉、成都、广州、青岛、上海
下面根据上述实例问题进行数据准备和求解。
表1—4（略）分别显示了需求供给量以及各个节点的运输和转运费用。
利用lingo求解上述模型，首先，将枢纽港的数目设定为p=2，按照上一节的数据进行计算，此时整个配送网络的成本为264212.0 美元。
当p=2时，被选中的转运枢纽为天津和深圳。在装配制造地中，除马尼拉与深圳联结外，其余各地均与天津相联结。内陆需求点中，除广州与深圳联结外，其余各地均与天津联结。青岛作为需求点而非转运枢纽与天津联结，其间采用国内海上运输方式。同样地，具有大量需求的上海港并未被选作转运枢纽，而使用过海上运输作为需求点与天津联结。转运枢纽间的运输线路并未在图中标明。若将枢纽港的数目调整为3，即p=3，配送网络将发生相应变化，总运输成本降低为243038.0USD。
由上述结果可知在p取值不同的情况下，配送网络会发生改变。但是我们发现天津港始终作为较为重要的转运枢纽存在。这是由天津独特的地理位置决定的，其与北方各需求点间的距离较短，与中西部需求点之间的距离较其他候选转运枢纽也没有明显差距。由于陆上运输成本在成本优化中的决定作用，天津港在两组结果中都被选择成为最重要的转运枢纽
上海本身具有较大量的本地需求。当枢纽数量增加至3个时，上海作为转运枢纽使得这部分本地需求不再需要陆上运输。同时，上海吸引了陆上距离较近的武汉与之联结。而深圳在两组结果中也都被选择为转运枢纽。由于具有大量需求的广州的存在，使得深圳的作用显著起来。深圳也可以同时接受来自其他转运枢纽的廉价海上转运供给广州的需求量。
物流网络设计是物流理论研究中的一个重要问题和热点问题。这项研究对物流行业的发展、物流企业和制造企业的经济效益以及整个国民经济的发展都有着深远的意义。在这个领域，新的方法模型不断涌现，本文提出的数学模型可以有效的解决网络的设计和货流分配问题，为这一领域的发展提供了有效借鉴。
参考论文：
[1]彭扬.物流配送网络设计模型与算法研究.中国科学技术大学博士论文,2007.
[2]王景恒.物流配送关键技术优化方法研究.吉林大学博士论文.2006.
[3]田征.物流学基础.大连.大连海事大学出版社.2006.
[4]韩世莲.物流配送线路多目标优化方法研究.东南大学博士论文.2005.
[5]中国物流研究报告.摩根士丹利.2006.
[6]Hung-Jie Wang and Ching-Jung Ting. A Threshold Accepting Algorithm for the Uncapacitated Single Allocation p-Hub Median Problem. Proceedings of the Eastern Asia Society forTransportation Studies, Vol.7, 2009.
[7] Optimization Modeling with LINGO, Sixth Edition. LINDO Systems. 2006.
[8] Alan Harrison, Remko van Hoek. 物流管理英文版. Logistics Management and Strategy 2nd Edition 張杰审校. 机械工业出版社. 2005.
[9] Skorin-Kapov, D., Skorin-Kapov, J. and O’Kelly, M. Tight Linear Programming Relaxations of Uncapacitated p-hub Median Problems, European Journal of Operational Research, Vol. 94, No. 3, 582-593.1996.
[10]荣朝合和.西方运输经济学.经济科学出版社.北京. 2002