木材運(yùn)輸優(yōu)化研究

摘 要：木材運(yùn)輸是木材物流的核心環(huán)節(jié)，是將木材采伐與木材的銷售有效連接的紐帶。我國木材物流發(fā)展相對緩慢，木材供應(yīng)鏈整體效率受到制約，用系統(tǒng)的思想，應(yīng)用數(shù)學(xué)規(guī)劃與非傳統(tǒng)算法研究木材運(yùn)輸及物流中心選址等木材物流系統(tǒng)核心問題，并利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與空間信息技術(shù)，開發(fā)決策支持系統(tǒng)與信息平臺，有利于提高木材物流管理水平，節(jié)約物流成本，增強(qiáng)森工企業(yè)的綜合競爭力。本文旨在研究木材

1 木材運(yùn)輸?shù)母拍?/p>

木材運(yùn)輸是木材物流的核心環(huán)節(jié)，指從林區(qū)中的樹木伐倒后至送達(dá)需求者手中的全部運(yùn)輸作業(yè)。包括山區(qū)的集材運(yùn)輸、從集材地到貯存地的運(yùn)輸、從貯存地到消費(fèi)各環(huán)節(jié)的運(yùn)輸?shù)取＿@些集運(yùn)材過程通常需要多種運(yùn)輸方式和運(yùn)輸工具進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)輸和相互協(xié)調(diào)才能完成，與其它物資的運(yùn)輸相比較，木材運(yùn)輸更為復(fù)雜。

2 木材運(yùn)輸優(yōu)化的意義

木材物流是指在木材供應(yīng)鏈運(yùn)作中，為滿足客戶的木材需求，實(shí)現(xiàn)木材高效率、低成本的流動和儲存，對木材、服務(wù)及其相關(guān)信息在采伐跡地和需材客戶之間進(jìn)行的計(jì)劃、執(zhí)行和控制的過程.在一定的時間和空間內(nèi)，所有與木材實(shí)體流動相關(guān)的人員、物資、信息與活動等相互聯(lián)系和相互制約所形成的具有特定功能的統(tǒng)一整體即為木材物流系統(tǒng)。

木材生產(chǎn)的季節(jié)性與木材消費(fèi)的全年性、木材生產(chǎn)的地域性與木材消費(fèi)的全國性這是木材產(chǎn)業(yè)中兩個不可避免的矛盾，這種時間和空間上的差異只能通過木材物流來解決。而隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快以及家具業(yè)、人造板業(yè)等木材加工業(yè)的發(fā)展，木材及其制品的消費(fèi)將逐年增多，拉動木材需求的因素越來越強(qiáng)[1]，林產(chǎn)工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)，木材物流系統(tǒng)作為林產(chǎn)工業(yè)的重要組成部分，只有對該系統(tǒng)進(jìn)行深入研究與優(yōu)化才能為木材物流管理者提供科學(xué)的決策支持，才能進(jìn)一步促進(jìn)我國木材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3 木材運(yùn)輸中優(yōu)化方法的應(yīng)用

3.1 線性規(guī)劃在木材運(yùn)輸優(yōu)化中的應(yīng)用。何希豪應(yīng)用線性規(guī)劃，在運(yùn)輸總成本最小的前提下建立了數(shù)學(xué)模型，對汽車運(yùn)輸木材車輛組織和配車方法進(jìn)行了研究。在保證林場生產(chǎn)任務(wù)量的情況下，以用材費(fèi)用最小為目標(biāo)建立數(shù)學(xué)模型[2]。張景華以運(yùn)材總成本最小為原則，建立了林區(qū)木材運(yùn)輸生產(chǎn)計(jì)劃管理的線型規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，用以安排運(yùn)材汽車調(diào)度的問題[3]；通過線性規(guī)劃方法確定具體運(yùn)材車輛、降低每立米木材運(yùn)輸成本。在運(yùn)材線路線路限制的情況下優(yōu)化使用運(yùn)材車輛，這對于資源的有效利用和節(jié)約成本都是行之有效的。

3.2 模糊綜合評判確定林區(qū)公路最佳路線方案。所謂模糊綜合評判是利用模糊集理論對受多種因素所影響的事物或現(xiàn)象，根據(jù)所給的條件（評判標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)測值），經(jīng)過模糊變換后，對每個對象賦于一個非負(fù)實(shí)數(shù)——評語結(jié)果，再據(jù)此排序擇優(yōu)的一種方法。應(yīng)用此法進(jìn)行方案評價的主要步驟如下：

（9）綜合評判，確定最佳方案。根據(jù)各備選方案的優(yōu)先度Sk 的大小，進(jìn)行優(yōu)先順序排列，選出最佳方案。

3.3 基于遺傳算法的木材運(yùn)輸方案優(yōu)化技術(shù)

遺傳算法（Genetic Algorithm，GA）是一種根據(jù)生物進(jìn)化引出的強(qiáng)大啟發(fā)式搜索和優(yōu)化方法，它借用了生物遺傳學(xué)的觀點(diǎn)，通過自然選擇、遺傳、變異等作用機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各個個體的適應(yīng)性的提高。具有全局優(yōu)化性能、通用性強(qiáng)、且適合于并行處理的算法。以木材運(yùn)輸費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，結(jié)合其約束條件構(gòu)建了木材運(yùn)輸問題數(shù)學(xué)模型。并結(jié)合實(shí)例，應(yīng)用遺傳算法對模型進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果證明遺傳算法能夠方便地求解較復(fù)雜的木材運(yùn)輸問題。

遺傳算法求解問題的運(yùn)算包括以下過程：

步驟一，初始化：隨機(jī)產(chǎn)生M個染色體（表示問題的解），構(gòu)成初始種群，設(shè)定迭代總次數(shù)為 T。

步驟二，個體評價：評價當(dāng)代種群中各個染色體的適應(yīng)度。

步驟三，選擇運(yùn)算：將選擇算子作用于群體，產(chǎn)生新種群。

步驟四，產(chǎn)生新種群：將交