基于博弈論的云南口岸物流調度系統研究

摘 要：邊境口岸物流不均衡制約著國民經濟和進出口貿易快速增長，進一步推動物流系統服務質量和服務效率的提高，解決物流主體行為決策智能化問題，對現代物流管理具有重要的理論和實踐意義。本文以博弈論為理論基礎，以口岸物流系統為研究對象，研究物流主體的行為決策選擇、行為博弈和智能化調度問題。

關鍵詞：口岸物流；調度；雙層博弈；序貫博弈；智能調度系統；

中圖分類號：U65 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-03-00-02

一、引言

隨著國家“一帶一路”戰略的推進，立足于云南在戰略中對南亞東南亞的輻射，發揮橋頭堡建設部際聯席會議作用，這給云南的物流業尤其是口岸物流發展帶來了全新的機遇與挑戰。

云南省口岸建設起步晚、基礎相對落后，使口岸整體綜合功能沒有完全顯現出來。口岸眾多，但相對運力不足，且口岸之間長期發展不平衡[1]。這就造成了一方面，口岸腹地經濟發展的不均衡導致區域內物流需求不均衡的結構性矛盾；另一方面，為了爭奪口岸腹地盲目投資，過度投資，致使與實際脫節，有場無市的不均衡局面。在“量”的方面表現為需求不足與供給不夠并存，口岸物流的需求聚集和釋放緩慢；在“質”的方面表現為物流資源短缺與物流服務“過剩”同在，口岸物流服務供給能力不能滿足需求。邊境口岸物流不均衡成為制約國民經濟和進出口貿易快速增長的瓶頸因素。

物流調度涉及不同城市或省市之間的口岸調配，還受限于兩地之間的可運輸情況，是一個復雜的系統工程；這種復雜的系統具有較強的非線性、動態特性。不確定條件下物流主體行為選擇與系統外部環境在質、量兩方面“度”的問題實質上是決策主體缺少行為選擇的理論和方法，傳統方法多采用統計回歸分析，未考慮動態環境因素和主體博弈對結果的影響，從而造成物流不暢或資源浪費現象。多主體層次博弈和序貫博弈方法能很好的解決該問題。本文以口岸物流系統為研究對象，研究物流主體的行為建模、決策選擇、行為博弈和智能化問題。研究將進一步推動物流系統服務質量和服務效率的提高，解決物流主體行為決策智能化問題，有重要的理論和實踐意義。

二、口岸物流調度中的博弈分析

口岸物流調度是一個多階段、動態的過程，某個階段的后續調度隨所完成的任務調度效果及任務的狀態而變化[2]。在調度時，既要考慮當前階段的資源調配，又要考慮下階段的任務再分配，這樣才能做到統籌兼顧。面對不確定動態環境，物流運作主體缺乏合理選擇物流行為的方法和依據是造成當前物流不協調的直接原因，因而研究構建不確定條件下物流主體行為選擇博弈模型是解決該問題的關鍵中的關鍵，為物流主體行為選擇提供理論和實踐依據，合理化選擇物流行為。本部分將從以下幾方面展開研究：

（一）基于雙層博弈關系分析

口岸物流涉及政府職能部門、物流節點企業（口岸、樞紐）、運輸企業和腹地物流企業之間的合作與競爭關系，研究構建政府職能部門——節點企業（口岸、樞紐等）（L1）、節點企業（口岸、樞紐等）——腹地物流企業的（L2）的雙層次博弈結構。在L1層次的博弈中，政府職能管理者總是力求調度利益最大化，以充分利用口岸的資源；在L2層次的博弈中，各口岸之間根據自身口岸規模、基礎設施、電子信息技術等條件選擇調度情況，各口岸之間的博弈通過競爭達到平衡。

在L1層次中，指定調度策略必須考慮L2層次的博弈平衡，把握好各口岸之間的反應以及能接受的最大容量，才能更好地指定和實施策略。雙層博弈的核心概念是“獲勝集合”，“獲勝集合”是指L2層各腹地物流企業對L1層指定的策略的贊同程度。“獲勝集合”集合越大，表示腹地物流企業越支持L1層的策略，該策略的實施也就越容易獲得成效；否則，策略失敗的風險就越大[3]。

1、在L1層次中，

節點企業的盈利模型為-βQ

其中，ri代表節點企業在進出口、倉儲、加工等環節的盈利；

β代表口岸因壓關，政府管理者所制定的懲罰因子；Q代表被壓關的總貨物數

2、在L2層次中

腹地物流企業總成本由報關成本、運輸成本、庫存成本及懲罰成本4部分組成。其中符號定義為

如果貨物未通關需要調度，則α=1否則。

假設任務運輸距離S和庫存費用V是時間的線性函數，運輸費率為λ，庫存費率為μ

則總成本：

（二）動態序貫博弈分析

序貫博弈指博弈主體前一階段的選擇決定了其隨后子博弈的結構，從后一個決策結開始的子博弈不同于從前一個決策結開始的子博弈[4]。

每一個口岸在不同時期都有一個口岸容量平均值，腹地物流企業根據以前經驗對某一口岸的通關貨物進行預測，若它預測此時口岸容量并未達到平均值，那么企業會選擇這個口岸通關，當所有企業都這樣預測時，所有企業會出現同時選擇同一個口岸，導致口岸貨物量超出其容量；若企業預測此時口岸的貨物量已經達到平均值，那么企業會根據上述成本模型判斷調度和不調度的成本，選擇調度還是不調度，調度多少貨物。

在整個過程中，政府管理者也會對企業的行為作出預測，針對企業做出的決策，采取自己的行動策略。整個過程中由于信息的不完整性，博弈主體都是動態性的，這對博弈各方都有挑戰。另外實際的路網等環境的具體情況、以及一些突發時間都影響著決策、調度的效率。因此構建一個實時智能調度系統非常重要

三、動態博弈下的口岸物流智能調度系統

（一）實時智能方法分析

實時智能就是將實時技術和人工智能相結合，形成的解決口岸的實際調度問題新途徑。至今，已經出現了很多經過深入研究的調度算法，這其中包括解決靜態調度的禁忌搜索算法、模擬退火算法、閾值接受算法和遺傳算法等算法。但它們都是“開環”的調度算法。所謂開環調度是指調度一旦形成，它們不能通過連續反饋進行調整。在復雜的和不可預測的動態系統中，任務集不能精確建模。實時調度方法通過監測預先定義的調度誤差，進而連續調整調度算法或任務集合以達到提高系統性能的目的[5]。

口岸物流實時智能調度系統是把先進的檢測、通信及計算機技術等綜合應用于政府進行調度的管理中，即通過采集到的路網（包括公路、內河、鐵路、飛機）實時交通流信息以及貨運人運輸車輛的實際運營、口岸及通關過程等信息，通過先進的通信手段傳送給調度中心，以便物流調度管理者實時地調整調度計劃[6]。

（二）基于實時智能的口岸物流調度解決方案

將“實時智能”的方法應用到調度問題的解決方案中，也就是將調度模型及算法與實時調度系統結合，來實現在各種約束下的調度目標。其中關鍵點是調度模型對實時數據的利用，在規則校驗時，必須同時檢驗靜態規則、動態規則和臨時規則。

口岸物流智能調度系統總體框架如圖1所示。該系統根據客戶的需求信息包括企業自身運力資源的人、車動態信息、以及外在的氣象信息、實時路網交通流信息，對貨物進行配裝規劃，以及對車輛的優化調度，并在車輛運行過程中對人、車、貨的實時監控，以及調度效果的反饋。

四、結論

本文以“一帶一路”戰略背景下，云南口岸物流現狀為研究背景，為了解決口岸物流調度中主體缺乏行為選擇方法和依據的問題，提出了層次博弈和序貫博弈相結合的動態博弈方法，構建了物流主體博弈的元模型。依據各方博弈結果建立智能調度系統。通過對調度過程中資源的充分利用，提高資源利用率和物流企業的通關效率。

參考文獻：

[1]解坤. 云南邊境口岸物流體系研究[J].物流技術，2010，3：11-14.

[2]譚德慶.多維博弈論[M].成都：西南交通大學出版社，2006

[3]甘勇，呂書林，李金旭等.考慮成本的多出救點多物資應急調度研究[J].中國安全科學學報.2011，21（9）： 172-176

[4]金淳，趙璐，高鵬. 集裝箱港口多式運輸系統資源配置協調優化研究[J].系統仿真學報， 2009.2， 21（3）：900-908.

[5]張蘇，汪傳旭. 基于兩階段信號博弈的港口合作聲譽模型[J]. 上海海事大學學報，2007，2008（2）：75-82

[6]王素明.基于蟻群算法的港口調度問題研究[D].遼寧：遼寧科技大學.2009