军事物流配送中心选址方法研究*

隋昊, 王朝霞

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中国科技核心期刊      中国指挥与控制学会会刊     军事装备类重点期刊
指挥控制与仿真
指挥控制与仿真 ›› 2019, Vol. 41 ›› Issue (4) : 72-77. DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2019.04.014
理论研究

军事物流配送中心选址方法研究*

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Research on Location Method of Military Logistics Distribution Center

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摘要

传统的物流保障模式不能适应军队当前战略转型的需求,军事物流配送中心的设立可以有效解决军队现有物流模式的不足之处。军事物流配送中心的合理选址将极大地提高军事物流配送的精准性、及时性和有效性。通过分析国内外物流配送中心选址问题的研究现状,结合军事物流的实际情况,针对传统模型存在的不足之处提出新的军事物流配送中心选址问题研究方向。

Abstract

The traditional logistic support model of our army can not meet the needs of military's current strategic transformation. The establishment of the military logistics distribution center can effectively solve the shortcomings of our military's existing logistics model. The reasonable location of the military logistics distribution center will greatly improve the accuracy, timeliness and effectiveness of military logistics distribution. This paper analyzes the research status of the location problem of logistics distribution center at home and abroad. Combining with the actual situation of military logistics, this paper puts forward a new research direction on the location of military logistics distribution center based on the shortcomings of the traditional model.

关键词

军事物流； 配送中心； 选址方法； 模型构建； 时空数据

Key words

military logistics; delivery center; location method; model building; spatio-temporal data

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隋昊, 王朝霞. 军事物流配送中心选址方法研究*[J]. 指挥控制与仿真. 2019, 41(4): 72-77 https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-3819.2019.04.014
SUI Hao, WANG Zhao-xia. Research on Location Method of Military Logistics Distribution Center[J]. Command Control and Simulation. 2019, 41(4): 72-77 https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-3819.2019.04.014
军事物流是现代物流系统中的重要分支,承担着物资保障的重要任务,是军事后勤保障体系的主干[1]。“兵马未动,粮草先行”,军事物流作为后勤保障的主要表现形式,在现代战争的作战理念及作战样式发生深刻变革的今天,更是作为一场战争的重要制胜因素而被军队高层广泛关注[2]。西方国家对于物流系统的研究建设起步较早,美军能够在全世界范围内驻军和作战,就是得益于其强大的军事物流能力。我军传统的物流保障模式[3]采用后方仓库物流模式。如图1a)所示,物资存放在综合仓库或专业仓库内,当部队有物资需求时,物资由仓库直接发送到部队手中。我军早期的后方仓库[4]在设计规划时多考虑安全性和隐蔽性的问题,大部分仓库修建在远离城市、靠近山区等交通不便利的地方,这种分布特点,造成长短途物流均存在不同弊端。对于长途物流来说,长途物流虽大多有专门的铁路运输路线,但复杂的地形形势、分散的仓库坐落等严重影响了物资装载速度,物资在进出库过程中需要经过人力搬运、叉车装卸、卡车运送这些过程才能最终送到火车上,面向部队直接配送物资的能力较弱,时效性不高。而在短途物流方面,后方仓库因为人员编制问题并没有配备专门的运输力量,所以大多不具备短途物流运输能力,我军现阶段短途物流保障中采用的多是上级下达命令,下级部队前往仓库自提物资的模式,后方仓库分为综合库和各专业仓库如油料库、弹药库、军需库等,部队用户往往需要前往不同的仓库领取不同类型的物资,导致物流成本高昂且浪费大量时间,在后续的军事物流服务保障上也存在较大问题,需要维修或者退换的军用物资不能及时落实等。
图1 军事物流配送中心体系结构

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1 军事物流配送中心

基于我军传统后方仓库物流模式存在的以上弊端,“军事物流配送中心”这一概念被提出来。军事物流配送中心是集分拣、保管、加工、信息处理等功能于一体,保障部队物资需求,保证军事物流系统运转顺畅的综合性设施场所[5]。如图1b)所示,军事物流配送中心的上游是综合仓库和各专业仓库,下游是部队用户,军事物流配送中心的主要职能是从后方仓库接收物资,并进行物资的存储、分拣、配送等活动。
军事物流配送中心是构成军事物流网络的主干实体,在军事物流过程中起到关键的枢纽作用,选址合理的军事物流配送中心能使军事物流过程更加高效,减少流通环节,降低配送成本,提高经济效益,还可以提高对部队的物资保障效率,降低仓库储备量,采取准时配送,提高配送中心的空间周转率,有利于军事物流系统的健康发展[6],我军针对选址方面的研究工作开展的较少,大部分选址依赖传统经验,主观性太强,导致选址位置不合理,建设成本过高,配送效率低下,不能满足部队用户的物资需求。不合理的军事物流配送中心选址方案,不但会影响部队平时的物资保障,造成成本增加与资源浪费,严重时会影响战时部队物资保障,不利于作战形势。据相关统计,我军每年由于不合理的运输造成的额外运输量高达几百万吨,由此可见,军事物流配送中心的选址是一个具有战略意义的问题,对军事物流配送中心选址的相关问题开展研究与应用就显得尤为重要。本文总结军事物流配送中心选址问题存在以下特殊性:
1)军事物流配送中心选址要充分体现其军事性,与地方物流配送中心追求成本最低、利润最高的选址目标不同,军事物流配送中心最主要的是实现军事效益最大化,能在此基础上兼顾成本、服务等要素的实现。
2)军事物流配送中心选址要考虑部队用户需求的多样性,部队用户对不同物资种类都有需求,配送中心的选址必须考虑不同物资仓库的布局与部队用户对不同物资的需求,以保证对部队用户全方位和及时的物资保障。
3)军事物流配送中心选址要考虑保障对象的特殊性。部队用户的分布情况是军事物流配送中心选址的一项重要影响因素,部队的分布分为平时和战时两种情况,平时情况下部队较为分散且流动性不大,物资需求稳定,战时情况下,大量部队往战场方向集中,军事物流活动受作战规模、战场环境、参战人数等诸多因素影响而不断发生变化,此时军事物流配送中心的选址就要充分考虑物流量猛增、配送路径受战场环境影响、配送时效性要求极高等因素。
4)军事物流配送中心选址对到需求点距离、路径规划精确度要求较高,因为军事物流配送中心首先要确保对部队用户所需物资的有效保障,精确的路径规划与距离计算,同时还要考虑道路障碍与损毁等不确定因素,可以避免误差带来的配送延迟。

2 军事物流配送中心选址问题及方法

本文通过对近年来国内外关于物流配送中心选址方法的相关文献进行研究与归纳,结合军事物流与地方物流的具体情况,将选址问题研究现状总结如下。

2.1 地方物流配送中心选址问题研究现状

物流配送中心选址的研究最早源自国外学者在1909年提出的仓库单设施最短路径选址问题[7],国外对于物流配送中心选址问题的研究已有几十年的研究历史,拥有比较成熟的理论体系与实践经验,建立了多种实用性较强的物流配送中心选址模型。总的来说,物流配送中心的选址方法可以总结为定性方法和定量方法两大类。定性方法多是各领物流专家凭借经验通过对选定的评价指标的优劣性检验来做出决策,定性方法的优点是注重步骤简单,依靠历史经验可以节省大量时间,其缺点是容易被主观因素及历史经验所误导,在进行可选位置较多的决策时不易做出最优决策,其代表模型有德尔菲法及优缺点法。定量方法则是根据相关要求及约束条件,把选址问题转化为函数,利用合适的算法求出最优解来作为物流配送中心的选址地点,主要分为连续型和离散型两种选址模型,代表性模型包括重心法模型[8]、P-中值选址模型、交叉中值模型等。
而国内对于物流配送中心选址问题的研究起步较晚,直到20世纪90年代才出现功能较为健全的物流配送中心[9],与其他发达国家相比,我国的物流体系建设还不够完整,存在较多问题,但随着物流在世界范围内的兴起,我国学者对物流配送中心的选址问题也投入了大量精力,虽然我国物流配送中心建设在早期比较缓慢,学术界在进行物流配送中心选址课题研究时并不是单纯照搬西方研究经验,更要结合中国实际国情,取得具有解决实际问题能力的学术成果。如杨茂盛、李霞在基于重心法的物流配送中心选址研究及应用中采用定量研究的方法[10],重点考虑物流配送中心运营中的可变成本与固定成本因素,提出了重心法的改进模型,此模型能够克服传统重心法中单纯考虑运输费用,选址可能落在山川、河流等明显不成立的地点,改进模型更加符合现实情况。袁庆达针对“服务型”物流战略,以顾客满意度为目标,将多物流配送中心选址问题抽象为求各配送中心到客户距离最短的多中心问题,并给出了多项式2-近似算法来解决多配送中心选址问题,具有较强的理论意义[11]。
随着物流业的高速发展,物流配送中心的职能进一步增多,现实问题越来越复杂,国内外对物流配送中心的研究也呈现出新理念,不只是研究配送的成本问题,更要进一步结合库存、运输、客服满意度以及对社会物流系统的流畅性、运营效率和经济效益方面的影响,来进行全方位多因素的问题研究。关菲、张强在针对物流配送中心选址影响因素众多的情况,通过对影响模糊条件下物流选址的各指标进行综合考量,建立了模糊环境下的多目标物流配送中心模型,该模型综合了物流配送费用最低、综合服务水平最高等因素,并引入变异操作提出一种多目标粒子群算法[12⇓⇓-15],对实例进行求解验证,从理论与应用两个层面验证了模型和算法的有效性,具有良好的可解释性和可操作性。孙会君、高自友[16]在总费用最小的前提条件下,综合考虑决策部门物流规划与客户实际需求,建立了基于路线安排的双层规划模型来解决物流配送中心选址问题,该模型更加符合实际情况,但未考虑多个配送中心之间的协调或竞争关系,有待进一步完善来解决更复杂的问题。林娜、李志在对传统重心法与德尔菲法的不足之处深入分析的基础之上,将物流配送中心选址的影响因素通过地理信息系统的空间分析能力在地图上定量分析,在图上剔除明显不适合建立物流配送中心的地点,得出一系列候选地点,随后运用遗传算法,得出物流配送中心选址的最优解[17-18],最后通过实例证明基于GIS和遗传算法的物流配送中心选址模型能够使选址过程更加科学与直观。

2.2 军事物流配送中心选址问题研究现状

地方物流配送中心的选址研究已经形成了许多较为成熟的选址模型,例如基于定性分析的层次分析法以及基于定量分析的重心法、多目标规划法等,但其中的大多数方法所建立的模型都是基于成本最低的前提条件,与地方物流追求成本最低与利益最大化的目标不同,军事物流首先要确保的是“有效保障”,即不论在平时与战时都能在可靠时间内满足部队的物资需求,这是评价军事物流保障是否合格的最重要的参考标准。由于军事物流的这种特殊性,与此相适应的选址方法不再是以单一的成本最低为变量,而是结合军事需求的合理有效的模型构建。军事物流系统既要求物资流通数量要满足部队需求,又要求流通速度必须准时高效,同时还要确保物资完整性与安全性,还要尽量降低物流成本。军事物流配送中心作为军事物流系统中承上启下的一环,有着极其重要的战略地位。因为影响因素的复杂多变,军事物流配送中心的选址研究中学者多将选址问题分为平时与战时两方面来进行讨论。

2.2.1 平时军事物流配送中心选址方法

在平时一般情况下,军事物流配送中心保障部队用户的位置、需求以及配送路线都是近似静态的,类似于地方物流配送中心的模式,因此,平时的军事物流配送中心选址模型是静态的,着重于物流成本的降低。
李绍斌、杨西龙建立的多军事物流配送中心选址决策模型以满足部队的物资需求为基本约束条件,结合军事物流配送中心的具体配送流程,以配送中心的建设费用与配送成本之和为目标函数,通过某部队的具体算例分析,运用遗传算法对全局进行最优解搜索,确定最佳选址方案[19⇓-21]。该模型较好地解决了涉及多变量的配送中心选址问题,对于部队军事物流配送中心的选址优化及可靠性提升具有一定的现实意义。
周树德针对在复杂的约束条件下如何快速进行选址决策这一难题,提出一种基于分布估计算法的最优化选址决策方法[22⇓⇓-25]。其通过构造分布估计算法中概率图模型的网络结构,有效克服了传统分布估计算法中的巨大计算开销,提高了算法的全局收敛性,并通过具体的案例分析了所提方法的性能,证明了分布估计算法在求解复杂优化问题上的优越性,还有其在军事物流配送中心新选址问题上比遗传算法更加高效的选址决策。
王青通过构建混合整数规划模型,提出基于粒子群优化的军事物流配送中心选址方法,将军事物流配送中心选址问题分成配送中心的位置选择与运输分配两个子问题,采用离散二进制PSO算法解决配送中心的选择问题,采用基本PSO算法解决运输分配问题[26⇓⇓-29],但是这篇文章只讨论了单一物资配送的选址模型,不具有普遍性,实际应用的效果有待观察。

2.2.2 战时军事物流配送中心选址方法

未来战争的不确定性因素是建立军事物流配送中心选址模型的最大障碍,传统的静态分析模型在应对道路损毁、某种物资需求量激增、物流设施失效等战时不确定情况下会出现非常严重的偏差,不利于战时保障,因此,为了提高战时物资保障的可靠性与时效性,建立符合战争形势的动态选址模型显得尤为重要。
谢文龙、魏国强研究不确定战时情景下的军事物流配送中心选址问题时考虑了设施损毁、库容和配送时间约束等具体情景分析,建立了综合性能优化与成本节约的随机规划模型[30⇓⇓⇓-34]。在此基础上建立了两个具体模型:模型一以设施固定费与军需品购置费最小为目标,求得军事物流配送中心的选址关系决策;模型二则在模型一的基础上将配送方案改为战时全局统筹调度,两模型都考虑了具体时间约束并通过仿真算例验证了模型二的优越性,为战时物流配送中心的动态保障提供了一定的参考价值。
李东、匡兴华以部队对物资需求的时间约束为限制条件,结合军事物资配送的多阶响应过程,以设施成本与期望配送成本之和为目标函数,在考虑设施战毁的可能性下,建立了混合整数规划形式的军事物流配送中心可靠选址模型。综合权衡经济性、敏捷性、可靠性三个选址目标,将模型采用基于时间约束的启发式算法转化为可行性问题求解,使用仿真算例验证模型的有效性与算法的可行性[35-36]。文章对于优化配送中心地址,提高战时配送的敏捷性与可靠性有一定的现实意义,但不能有效解决配送过程中的拥塞与障碍问题。

3 研究展望

综合以上的军内外研究成果,物流配送中心的选址问题是一项复杂的系统工程,考虑的影响因素众多,在实际的问题分析与研究中,考虑的侧重点有所不同,各种研究成果的适应条件与方法千差万别,但是对于科学合理地进行军事物流配送中心的选址规划来说,都具有借鉴意义。
地方物流配送中心的选址研究取得了较多成果,但传统的选址问题研究并没有考虑到军事物流配送中心选址的实际特点与实际问题,对军事物流配送中心选址的研究主要还是将一般设施选址的算法稍加改进应用到军事物流配送中心的选址上来,在一定程度上可以给出一个解决方案,但在具体的应用实施中效果不佳,仍然存在较大的优化空间。本文将传统选址模型应用于军事物流配送中心选址问题的不足之处归纳为以下几点:
1)传统模型大多用于地方物流配送中心选址问题中,地方物流配送中心主要是各企业建立用于产品销售,具有强烈的资本逐利性特点,与军事物流配送中心选址要求的军事性存在矛盾冲突。
2)传统模型求解中,大多没有考虑用户需求物资种类对选址的影响。地方物流配送中心运输的货物多种多样,可以涵盖市面上的绝大多数商品,因此基本不考虑上游供应商的地理位置对物流配送中心选址的影响。但军事物流配送中心运输的物资多为军用物资,种类较少且具有专业性,在这种情况下考虑上游综合仓库与专业库的位置布局对军事物流配送中心则选址具有较大的帮助。
3)传统模型为了求解方便,大多将区域内两点的最短距离假设为图上直线距离,即欧几里得距离,但这实际上存在着较大的误差,应用于地方物流配送中心选址的话可以通过修正系数来改善,军事物流配送中心因为战时保障需求,对两地间的最短距离及路径有着严格要求,较大的误差可能会导致战时物资保障不力,直接应用于军事物流配送中心选址是存在一定问题的。
4)传统模型大多为静态模型,变量多与成本影响因素有关,而军事物流配送中心选址需要充分考虑战时部队用户需求的动态性,影响因素大多考虑时效性与可靠性,大部分传统模型忽视了运输路径中由于交通拥堵、战争损毁等引发的路段障碍,该问题可能导致军事物流配送中心在实际配送过程中出现较大的延时情况,因此传统模型难以满足战时军事物流较为复杂情况下的实际需求。
从以上军事物流配送中心选址的实际问题分析可以看出,军事物流配送中心同地方物流配送中心选址有相似点也有不同点,相似点是都涉及地理位置、道路、现有物流资源和建设成本的影响,不同点是军事物流配送中心选址在考虑经济效益的同时,更要考虑其军事效益,如交通的便利程度、机动能力、路径的可靠性、保障的时效性等,两者之间存在较大区别,我们不能将地方物流配送中心选址问题的研究经验照搬于军事物流配送中心选址问题中来,因此,军事物流配送中心选址具有一定特殊性,本文提出了以下军事物流配送中心选址问题的研究方向:
1)基于时空数据分析[37]的军事物流配送中心选址问题研究。传统的物流配送中心选址方法大多从静态的定量或定性的角度进行单独的时间或空间建模对物流配送中心选址问题进行研究,较难提供一种直观、互动的选址方案。与军事物流配送中心选址相关的因素具有明显的时空数据特征,以仓储环节为例,军事物流配送基地选址涉及仓库驻地、仓库容量、物资类型等要素。在运输环节,军事物流配送基地选址包括交通工具、运输的物品、交通状况(水路、陆路、空中交通等)等要素。这些因素具有强烈的时间和空间特点,例如,仓库的经纬度属性是典型的空间属性、交通工具(如火车、货车、飞机)的运行轨迹等具有明显的空间和时间特征。我们可以采用GIS技术为载体来进行时空数据的分析与可视化,GIS强大的空间分析能力能够将候选地点的空间实体数据化,能够进行配送距离与时间的精准计算,可以有效解决传统模型中在精确性与时效性考虑上的欠缺,GIS的地图制作与展示功能可以将选址过程中的时空要素清晰表达,便于进行军事物流配送中心选址中的复杂多因素决策,将时空属性与GIS技术结合起来分析并进行选址决策,能够有效解决军事物流配送中心选址特殊性中的精确性与动态性要求,具有重要的理论意义。
2)基于风险情况下的军事物流配送中心选址问题研究[38⇓⇓-41]。在发生地震、洪水等特大险情时,军事物流还需要承担起抢险救灾的物资保障任务,在这种情况下,我们必须考虑时效性与安全性,在避开存在风险因子区域的同时确保物资保障的时效性,包含风险的区域包括但不限于滑坡的山体、地震的震中区域、密集的建筑群,损毁的道路等,军事物流配送中心的选址与配送路径都不能经过风险区域,目前学术界在这方面的研究成果较少,通过此问题的研究可解决军事物流配送中心选址特殊性中的可靠性问题,此研究方向具有较强的实践意义。
3)基于军民融合背景的军事物流配送中心选址问题研究[42⇓-44]。军民深度融合是我军军改的一项重大战略部署,地方物流配送中心建设早、信息化程度高,如京东在全国范围内布局配送中心,大大提高了物流配送的时效性,若将京东已有物流配送中心纳入军队物流网络中,遵循“平时服务、急时应急、战时应战”的原则,京东物流配送中心先进的管理经验与合理的设施布局可以在降低军队物流建设成本的同时极大提高军队物流运输能力。但实际情况是物流领域军民融合的进展较慢,主要原因是军事性与经济性的冲突,军事物流主要服务于军事斗争,对成本、收益等考虑较少,如与地方联合必定产生利益冲突。如何合理解决军地矛盾,将地方与军队的物流优势融合互补,实现互利共赢、协同发展,是基于军民融合背景下的军事物流配送中心选址问题研究的一个方向。

4 结束语

本文系统阐述将物流配送中心应用于军事物流的可行性与优势所在,同时结合军内外物流配送中心选址问题的研究现状与军事物流的特殊性,分析出传统物流配送中心选址模型存在的局限性,提出新的研究方向来解决目前的选址模型存在的不足,为解决我军物流体系现存问题提供了一种思路,具有一定的理论与实践意义。

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基金

*中国博士后科学基金面上项目(2014M562589)
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