物流配送系統柔性研究文獻綜述

李金萍　楊信豐　劉蘭芬　方林鍵

摘 要：配送是物流活動中至關重要的環節，現代物流配送所面臨的不確定性越來越高，所以配送系統應對不確定性的能力顯得越來越重要，但目前專門針對物流配送領域的柔性研究并不多。綜述內容主要包括以下三方面：第一，物流配送柔性相關概述，包括配送柔性的定義、內容以及柔性的度量方法；第二，物流配送柔性研究水平綜述，主要對五類問題的研究進行了總結，包括配送中心選址柔性、配送路徑柔性、車輛調度柔性、配送系統庫存柔性、配送系統生產柔性；第三，研究柔性配送的計算方法，總結的量化方法主要有遺傳算法、系統仿真、系統動力學、樣本均值、隨機模擬及有效邊界等方法。

關鍵詞：物流配送；柔性；研究水平；量化方法；文獻綜述

中圖分類號：F253 文獻標識碼：A

Abstract： Distribution is the crucial link in the logistics activity， modern logistics distribution faced with more and more high uncertainty， so the distribution appears more and more important， but the research on logistics distribution systems is not much. The content mainly consists of three aspects： Firstly， the outline of the logistics distribution flexibility consisting define， content and measure. Secondly， the research level about distribution flexibility， the content mainly are summarized from five aspects， the distribution center location， distribution path， vehicle routing problem flexibility， inventory flexibility of distribution systems， production flexibility distribution system. Third， the calculation method of distribution flexibility， the most important quantitative method is the genetic algorithm， in addition， there are some others， such as system simulation， system dynamics， sample average approximation scheme， stochastic simulation， efficient frontier.

Key words： logistics distribution； flexibility； research level； quantitative method； overviews of research

0 引 言

現代物流配送系統面臨的客戶需求越來越多樣化，市場競爭越來越劇烈，而在這種環境下，企業為了提高競爭力，需要對顧客需求做出及時響應，所以，要使配送系統高效率低成本的滿足顧客的需求，就必須要使其具備處理內外部環境變化的能力，即要求系統必須具備足夠的柔性。物流配送系統柔性研究除了具有一定的理論意義之外，還有能提高配送系統服務水平、能使配送系統內部實現有效控制等現實意義。然而，目前專門對物流配送系統柔性的研究還很少，所以，有必要對已有的該領域的文獻進行綜述。

1 配送系統柔性概述

1.1 配送柔性的定義。柔性最早的定義認為，研究柔性的目的就是使系統能有效應對不確定環境。Mandelbaum把配送柔性定義為：配送系統對環境變化做出有效反應的能力[1]。Gupta把柔性定義成系統對環境的不確定性或對由環境導致的不確定性做出的反應[2]。Billesbach和Daugherty等定義配送柔性時，認為配送柔性是在總成本最小的條件下，對顧客服務需求的快速反應能力[3-4]。王偉認為配送系統的柔性為：柔性是指在保證總成本不明顯升高和服務效率不明顯下降的條件下，配送系統對內外部環境的不確定性做出及時、經濟、有效的響應能力[5]。段超把柔性化配送定義為：根據客戶提出的對商品的需要，考慮道路情況、車輛運能、客戶地理位置等條件，建立正確的數學模型，運用科學的計算方法，借助計算機技術，規劃出最優的運輸路線和運輸方案，使運輸成本最低、資源配置最優的同時滿足客戶的需求[6]。

總之，配送柔性是指使總成本最低的條件下，系統如何有效、及時地應對內外部環境不確定性，從而對客戶的需求做出快速響應的能力。

1.2 配送系統柔性內容。配送系統柔性是系統對外部環境不確定性做出反應的能力，外部環境的不確定性重點體現在貨物的品種、需求數量、顧客對提前期的要求、對貨物包裝方法的要求、對貨物組合的要求等五方面的不確定性，為了對這些不確定性做出及時、有效的反應，要求配送系統必須具備相應的柔性。

Jensen認為配送柔性水平的高低主要由配送計劃的可變度和可執行度來決定[7]。Gerwin提出系統柔性應具有重定位戰略、適應戰略、減少戰略、儲備戰略四種基本戰略，并對潛在柔性、需求柔性、現實柔性三種柔性進行了區別[8]。Groote認為配送系統環境的復雜程度與柔性水平的高低相適應，面臨的環境復雜度越高，就越要選擇更高柔性水平的系統，相反，柔性水平高的系統更適合在環境變化復雜的情況下使用[9]。王麗提出幾方面醫藥配送中心系統的柔性，概括為資源動態調整能力、配送中心數量變化能力、配送中心的服務能力三方面[10]。王成林提到物流配送中心主要從裝備、作業能力、作業對象、系統運行模式、系統擴展五個方面體現柔性[11]。王偉提出如何建立具有柔性的物流配送系統的方法，歸納為三點：一是，企業通過構建配送柔性的基礎平臺，使系統的資源柔性增加；二是，掌握各要素之間的互相關系，使系統內部各子系統之間更加協調；三是，在合理的柔性范圍內，以動態聯盟的形式建立虛擬的配送企業[12]。endprint

到目前為止，對配送系統柔性的分類還未形成統一的標準，不同的學者對其有不同的看法。

1.3 配送柔性的度量方法。測度是評價配送系統柔性程度高低的重要指標。由于配送系統面臨的環境中有眾多的不確定因素，所以，要對系統建立一個多維的、綜合的、量化的評價體系是很困難的。目前，在柔性測度的研究方面，國內外學者使用的方法主要有以下三種[13-15]：

（1）基于經濟效益的柔性度量方法。該測度利用系統響應內外部不確定環境時所帶來的凈收入值、成本費用等經濟效益來衡量柔性。而配送柔性的大小不只在經濟效益上體現，這種度量方法考慮的影響因素太少，可行性和可靠性低。

（2）多維度的柔性度量方法。柔性具有三維性，這種方法以柔性的這種性質為基礎，將其看成是具有時間、范圍、費用三個維度的空間，在三維空間中，每種柔性的水平都可以被認為是可行合理的一個點。

（3）基于系統物理特性的度量方法。這種測度方法是通過研究分析配送系統內部各要素的特征來測量配送系統柔性程度的方法。

2 研究水平綜述

2.1 柔性選址問題。配送中心選址問題屬于配送網絡規劃問題，配送網絡的結構決定了整個配送系統中系統資源的配置和能力的定位，因此，從根本上決定了系統柔性能力的可實現程度。

首先，對已有的動態選址問題的研究進行總結，選址問題一般分為若干階段，在每個階段可以重新對配送中心選址，使系統能力發生變化，以響應客戶需求和系統內外部環境的變化。由于每個階段配送中心的選址地點都是可變的，因此，該問題具有柔性的思想。

設施選址—路徑安排問題（LRP）同時考慮選址、服務分派和路徑安排三方面的因素。在這方面，Melo建立了多品種商品配送的動態選址問題的優化模型，延伸了一般情況下物流配送企業動態選址問題的研究范圍[16]。在該領域的研究上，很多文獻主要研究運用何種優化算法能使該問題得到最優解，只有少數文獻是從動態選址的角度去研究如何使配送系統具有柔性。王迎春把動態選址問題先轉變成多階段決策問題，再轉變成最短路徑問題，然后根據靜態模型建立了相應的動態模型，并設計了相應的求解算法[17]。戎曉霞等在不確定需求量條件下，把其看成不確定的區間數，建立了配送中心選址的區間規劃模型，并將其轉變為確定的單目標和多目標規劃模型[18]。

在選址—服務分派問題（LAP）中，構建配送網絡時需要考慮的因素是設施選址和服務分配兩方面。如果決策中各個相關因素是確定的、量化的，通常將設施選址和服務分配兩因素綜合在一起考慮分析。關于LAP問題的研究，周樂等主要從系統服務能力柔性的角度進行了研究，在研究問題時考慮了不同配送中心之間的能力互補，并將LAP問題視為一個二階段帶補償的隨機規劃問題，兩個階段分別是選址決策和服務分派的確定性決策[19]，配送網絡錯綜復雜，具有多層次性，在該研究中，只對同層次節點之間能力的互補進行了研究，沒有涉及不同層次節點之間縱向的能力互補。張義偉認為選址時，外部環境的不確定性主要體現在宏觀環境、需求環境、運行環境三個方面[20]。

2.2 柔性的車輛調度。車輛調度問題屬于配送系統運營決策問題，運營策略是對資源和能力的運用，它基于一定的配送網絡結構，決定了系統所表現出來的柔性能力的大小。目前，專門針對柔性的車輛調度研究并不多。

在動態車輛調度方面，Eiichi建立了一種以總成本和總運輸時間最小為目標的考慮實時信息的動態車輛調度模型[21]。Timon借助計算機仿真系統，運用三階段算法求解B2C電子商務環境中動態車輛調度問題[22]。動態車輛調度問題雖然考慮了需求和環境的不確定性因素，但其研究的重點是如何通過對不確定性的有效預測，構建決策模型并給出模型的相關解法，因此，是一種以不變應變的策略，而不是一種以變應變的柔性策略。

謝秉磊認為車輛調度問題中不確定性信息主要來自五個方面，分別是需求信息、提供服務的車輛和司機、網絡性能、未來時間段網絡管理和運作情況、所提供數據的不確定性程度[23]。張建勇在模糊需求前提下，簡單的對車輛路徑問題進行了描述，并引入決策者主觀偏好的定義，建立了以車輛數量與行駛距離最小化為目標的模型[24]。

2.3 柔性的配送路徑。柔性配送路徑問題主要研究如何在成本最低的條件下，使配送中心和運輸線路對顧客需求做出及時響應，路徑柔性包括節點柔性和路徑柔性兩部分。

張忠堯用系統動力學的方法研究了單層物流配送網絡的柔性，該網絡僅由需求點和配送中心兩部分組成，其總體柔性水平主要由節點柔性和線路柔性兩部分確定，在該研究中，配送網絡柔性用公式F=P/TS-1來度量，T與S的乘積表示總成本，P表示物流配送網絡在新舊狀態下的利潤差[25]。

徐志端建立了物流系統運輸路線柔性的相關模型和度量績效的模型。度量路線柔性時，用同一層次上兩個客戶轉移庫存所需的時間來衡量響應維度上的柔性，用同一層次上連接所有客戶的所有運輸路線的數量來度量范圍維度，該數量用u=0，1，…，N-1表示，在剛性條件下，u=0，在同層次中有N個客戶的柔性條件下，運輸線路的最大柔性表示為u=N-1，這種情況下，說明同一層級上所有客戶之間均相互連接[26]。該研究說明提高物流配送線路的柔性水平，能使物流系統的可靠性和客戶滿意度大幅度增加。段超在3G技術的基礎上，提出了定性的柔性化煙草配送的規劃方案與策略[6]。

上述文獻中，用定量的方法對運輸線路柔性進行了研究，但所選測度都不同，另外，目前該領域的研究并不多。

2.4 柔性的配送系統生產。配送系統的生產柔性是指系統如何調整生產決策，使得在成本最小的條件下，柔性化生產程度達到最大，對客戶多變的需求做出及時的響應。

孫宇對需求不確定的柔性配送系統生產決策進行了研究，設定配送系統由制造商、銷售商和顧客三方組成，其系統的生產柔性用生產富余來度量，以生產柔性為約束，建立了需求不確定條件下以系統期望總成本為最小的生產決策優化模型[27]。該研究中，配送系統僅是單制造商和單銷售商，沒有考慮多制造商、多市場、供應商供應能力等情況。endprint

2.5 柔性的配送系統庫存。配送系統的庫存柔性是指在庫存量和庫存成本最小的條件下，系統快速響應客戶需求的能力。

3 配送系統柔性計算方法

在柔性計算方法的研究上，大多數文獻中都使用遺傳算法對其求解。Cedric提出了一種基于動態網絡的最短路問題的遺傳算法[29]。張建勇在模糊需求信息條件下，研究了求解車輛路徑問題的一種基于模糊可能性的混合遺傳算法[24]。王偉在求解配送系統柔性庫存的非線性數學規劃模型時，將遺傳算法和模式搜索算法結合起來對其進行求解[5]。

另外，還有一些學者使用了系統仿真、系統動力學、樣本均值方法、隨機模擬方法，有效邊界等方法。

周樂采用樣本均值方法對建立的設施選址—服務分派問題的帶補償的兩階段隨機規劃問題進行了求解[19]。張忠堯在研究物流配送網絡的柔性時，用系統動力學的方法對其進行建模，通過計算機仿真軟件，使系統模型在計算機上運行并求得結果[25]。張建勇在車輛數與車輛行駛距離最小化的目標下，使用隨機模擬方法探討了決策者的主觀偏好對最終決策目標的影響程度[24]。孫宇用有效邊界的方法尋找配送系統的最優生產柔性水平，引入成本柔性系數，從而在邊界上滿意解中找到一個最優解[27]。

目前在柔性配送算法的研究上，主要使用的方法是遺傳算法，除此之外，還有系統仿真、系統動力學、隨機模擬等方法。

4 評述與總結

通過對現有相關文獻的研讀，對物流配送柔性的研究現狀進行了以下總結：（1）物流配送領域的柔性在概念上還沒有達成一致。由于沒有特定標準對物流配送柔性進行分類，所以就使得大量在柔性領域的研究結果無法構成統一、完整的理論體系。（2）對配送柔性測度的研究還處在一個相對混淆的階段，還沒有形成一致的測量標準。（3）迄今為止，針對物流配送柔性的定量研究比較少。目前的研究成果多側重于配送柔性的定性分析，在定量分析方面，對配送系統庫存柔性的研究較多，而專門針對柔性物流配送的定性研究還比較少。（4）在求解方法上，現有研究用遺傳算法求解的較多，除此之外，還有一些用系統仿真、系統動力學、樣本均值方法、隨機模擬方法等。（5）現有的有關配送柔性的文獻研究中，選址問題、車輛調度問題以及路徑優化問題研究相對較多。在柔性的選址問題和車輛調度問題的研究方面，大多研究在決策過程中涉及了不確定性信息因素，考慮了決策的可變性和動態性，這從一定程度上體現了柔性的思想。另外，還有一些關于生產柔性和庫存柔性的研究。

參考文獻：

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[2] Gupta Y P， Goyal S. Flexibility of manufacturing systems： Concepts and measurement[J]. European Journal of Operational Research， 1989，43（2）：119-135.

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