多周期木材物流网络优化研究

陈  诚  邱荣祖*

(福建农林大学 交通与土木工程学院，福建 福州350002)

摘  要：在分析木材物流网络特性的基础上，考虑不同规划期内供需状况的变化，以物流网络总成本最小为优化目标，包括木材物流中心打开成本、关闭成本、运营成本、流转成本、木材从供应点到物流中心以及从物流中心至需求点的运输成本，建立多周期木材物流网络优化模型。利用Lingo11.0对模型进行求解，计算结果表明，采用多周期模型的优化结果比采用单周期模型的优化结果总成本降低了8%，从而也论证了多周期模型的可行性和有效性。

关键词：多周期；木材物流；物流中心；选址

中图分类号：F253.4        文献标识码：A

Research on Optimization of multi-period timber logistics network

Chen Cheng

(School of Transportation and Civil Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou，Fujian 350002，China)

Abstract：A multi-period timber logistics network was considered in this paper．Based on the analysis of the characteristics of timber logistics network，the optimization model was developed，in which the objective is the total cost of the network，including open cost，close cost，operational cost，transfer cost of logistics center and transportation cost from forest to logistics center，then to factories．The proposed model was solved by Lingo11.0 software．The results showed that the total cost was reduced by 8% when compared to that obtained by singer--period model，which also proved the feasibility and validity of proposed model．

Key words：Multi-period；Timber logistics；Logistics center；Location

0  引言

木材物流系统优化是一个具有战略意义的问题。对木材物流网络的合理规划可以有效节省物流费用，促进木材生产与消费过程中木材流量的优化分配。木材物流网络构造和设计包括木材物流中心选址、各节点间流量的分配等问题。已有一些关于物流系统优化方面的研究。Troncoso等利用混合整数规划模型研究了结合森林生产、设施选址和运输配送三个子问题的森林物流系统优化问题，仅考虑了单一木材产品以及单设施的选址和扩张决策^[1]；Vila等研究了发散型制造企业的生产和配送优化模型，并将该模型应用于木材生产^[2]，考虑单周期的静态决策问题；Chauhan等研究了考虑造材决策的木材调运方案，木材直接从伐区楞场运至需材点^[3]，未考虑经物流中心集散的情况。国内的一些学者也进行了相关研究。张淑芬等构建了伐区运输路线优化模型^[4]，但该研究仅针对木材集材阶段运输路线的设计。刘娜翠等建立了木材运输问题的数学模型，包括直达、中转两种方式，采用遗传算法进行模型求解，从而得出从供材点至需材点的运输方案^[5]；该研究是在已有物流网络的上制定合理的运输方案，未考虑物流节点的合理化问题。林雅惠等和邱荣祖等分别利用遗传算法以及ArcGIS与遗传算法相结合的方法进行了木材物流中心选址问题的研究，考虑了木材从供材点到木材物流中心，再分流到各个需材点的网络模式^[6-7]。陈诚等研究了同时考虑木材直接从供材点到需材点和通过木材物流中心中转两种模式的木材物流网络规划设计问题^[8]。总的来说，已有木材物流系统优化研究对多周期因素考虑不足，而在木材物流网络中，不仅作为供材点的林地无法保证每年相等数量的供应量，而且作为需材点的木材加工厂的木材需求也会因为市场环境变化等因素在不同周期呈现出不同特点。

有关动态网络优化模型求解算法的研究不多，且大多数研究为单一产品或无能力限制^[9-12]，本文考虑规划期内供材点不同材种供应量的变化，研究木材物流网络的优化问题。利用WebGIS明确网络中可能的节点和路线，包括供材点、需材点和可行的木材物流中心备选位置，以及以上节点间的最短行车路径；通过正确建立数学模型以及合理设计的求解算法进行木材物流网络的优化。

1  木材物流网络优化问题

近年来随着物流业的飞速发展，我国的物流水平有了很大提高，但木材物流因其不同于一般物流系统的特殊性相较于一般商品的物流系统仍处于相对落后的水平。而人们对森林资源的日益重视、森林经营管理的日益规范对木材物流系统提出了更高的要求，传统粗放型的木材物流系统已经不能满足现代林业发展的需求。木材物流网络的优化对降低整个木材物流系统总费用具有重要的决定性作用^[13]，对木材物流网络进行科学合理的规划是提高木材物流系统效率及管理水平的基础。

木材在伐区被伐倒后，经过集材运输被运到伐区楞场，接着运到木材物流中心进行初加工并等待进一步的配送运输至需材点。物流网络是物流过程中相互联系的组织和设施的集合，因而，木材物流网络是指由木材运输线路和停顿结点两种基本元素共同构成的网络结构，包括木材从森林伐区(供材点)到加工厂(需材点)的整个过程；木材物流网络的优化内容则包括木材物流中心位置、数量、规模的确定及运输方案的制定。因木材供应链的原料依赖性本质，在木材物流网络的三级结构中，需材点能供应的材种和数量都是有限的，并且因生产周期较长，受到气候、政策、经营策略等的影响较大，供材点在不同阶段能供应木材的材种及数量是动态变化的；而需材点也可能因市场需求变化导致其对原料木材的需求量发生变化。因此，在物流网络的设计时考虑多周期变化的动态网络是更符合实际的^[9-11]。