軍事物流配送中心選址方法研究*

隋 昊,王朝霞

(中國人民解放軍陸軍勤務學院,重慶 401331)

軍事物流是現代物流系統中的重要分支,承擔著物資保障的重要任務,是軍事后勤保障體系的主干[1]。“兵馬未動,糧草先行”,軍事物流作為后勤保障的主要表現形式,在現代戰爭的作戰理念及作戰樣式發生深刻變革的今天,更是作為一場戰爭的重要制勝因素而被軍隊高層廣泛關注[2]。西方國家對于物流系統的研究建設起步較早,美軍能夠在全世界范圍內駐軍和作戰,就是得益于其強大的軍事物流能力。我軍傳統的物流保障模式[3]采用后方倉庫物流模式。如圖1a)所示,物資存放在綜合倉庫或專業倉庫內,當部隊有物資需求時,物資由倉庫直接發送到部隊手中。我軍早期的后方倉庫[4]在設計規劃時多考慮安全性和隱蔽性的問題,大部分倉庫修建在遠離城市、靠近山區等交通不便利的地方,這種分布特點,造成長短途物流均存在不同弊端。對于長途物流來說,長途物流雖大多有專門的鐵路運輸路線,但復雜的地形形勢、分散的倉庫坐落等嚴重影響了物資裝載速度,物資在進出庫過程中需要經過人力搬運、叉車裝卸、卡車運送這些過程才能最終送到火車上,面向部隊直接配送物資的能力較弱,時效性不高。而在短途物流方面,后方倉庫因為人員編制問題并沒有配備專門的運輸力量,所以大多不具備短途物流運輸能力,我軍現階段短途物流保障中采用的多是上級下達命令,下級部隊前往倉庫自提物資的模式,后方倉庫分為綜合庫和各專業倉庫如油料庫、彈藥庫、軍需庫等,部隊用戶往往需要前往不同的倉庫領取不同類型的物資,導致物流成本高昂且浪費大量時間,在后續的軍事物流服務保障上也存在較大問題,需要維修或者退換的軍用物資不能及時落實等。

1 軍事物流配送中心

基于我軍傳統后方倉庫物流模式存在的以上弊端,“軍事物流配送中心”這一概念被提出來。軍事物流配送中心是集分揀、保管、加工、信息處理等功能于一體,保障部隊物資需求,保證軍事物流系統運轉順暢的綜合性設施場所[5]。如圖1b)所示,軍事物流配送中心的上游是綜合倉庫和各專業倉庫,下游是部隊用戶,軍事物流配送中心的主要職能是從后方倉庫接收物資,并進行物資的存儲、分揀、配送等活動。

圖1 軍事物流配送中心體系結構

軍事物流配送中心是構成軍事物流網絡的主干實體,在軍事物流過程中起到關鍵的樞紐作用,選址合理的軍事物流配送中心能使軍事物流過程更加高效,減少流通環節,降低配送成本,提高經濟效益,還可以提高對部隊的物資保障效率,降低倉庫儲備量,采取準時配送,提高配送中心的空間周轉率,有利于軍事物流系統的健康發展[6],我軍針對選址方面的研究工作開展的較少,大部分選址依賴傳統經驗,主觀性太強,導致選址位置不合理,建設成本過高,配送效率低下,不能滿足部隊用戶的物資需求。不合理的軍事物流配送中心選址方案,不但會影響部隊平時的物資保障,造成成本增加與資源浪費,嚴重時會影響戰時部隊物資保障,不利于作戰形勢。據相關統計,我軍每年由于不合理的運輸造成的額外運輸量高達幾百萬噸,由此可見,軍事物流配送中心的選址是一個具有戰略意義的問題,對軍事物流配送中心選址的相關問題開展研究與應用就顯得尤為重要。本文總結軍事物流配送中心選址問題存在以下特殊性:

1)軍事物流配送中心選址要充分體現其軍事性,與地方物流配送中心追求成本最低、利潤最高的選址目標不同,軍事物流配送中心最主要的是實現軍事效益最大化,能在此基礎上兼顧成本、服務等要素的實現。

2)軍事物流配送中心選址要考慮部隊用戶需求的多樣性,部隊用戶對不同物資種類都有需求,配送中心的選址必須考慮不同物資倉庫的布局與部隊用戶對不同物資的需求,以保證對部隊用戶全方位和及時的物資保障。

3)軍事物流配送中心選址要考慮保障對象的特殊性。部隊用戶的分布情況是軍事物流配送中心選址的一項重要影響因素,部隊的分布分為平時和戰時兩種情況,平時情況下部隊較為分散且流動性不大,物資需求穩定,戰時情況下,大量部隊往戰場方向集中,軍事物流活動受作戰規模、戰場環境、參戰人數等諸多因素影響而不斷發生變化,此時軍事物流配送中心的選址就要充分考慮物流量猛增、配送路徑受戰場環境影響、配送時效性要求極高等因素。

4)軍事物流配送中心選址對到需求點距離、路徑規劃精確度要求較高,因為軍事物流配送中心首先要確保對部隊用戶所需物資的有效保障,精確的路徑規劃與距離計算,同時還要考慮道路障礙與損毀等不確定因素,可以避免誤差帶來的配送延遲。

2 軍事物流配送中心選址問題及方法

本文通過對近年來國內外關于物流配送中心選址方法的相關文獻進行研究與歸納,結合軍事物流與地方物流的具體情況,將選址問題研究現狀總結如下。

2.1 地方物流配送中心選址問題研究現狀

物流配送中心選址的研究最早源自國外學者在1909年提出的倉庫單設施最短路徑選址問題[7],國外對于物流配送中心選址問題的研究已有幾十年的研究歷史,擁有比較成熟的理論體系與實踐經驗,建立了多種實用性較強的物流配送中心選址模型。總的來說,物流配送中心的選址方法可以總結為定性方法和定量方法兩大類。定性方法多是各領物流專家憑借經驗通過對選定的評價指標的優劣性檢驗來做出決策,定性方法的優點是注重步驟簡單,依靠歷史經驗可以節省大量時間,其缺點是容易被主觀因素及歷史經驗所誤導,在進行可選位置較多的決策時不易做出最優決策,其代表模型有德爾菲法及優缺點法。定量方法則是根據相關要求及約束條件,把選址問題轉化為函數,利用合適的算法求出最優解來作為物流配送中心的選址地點,主要分為連續型和離散型兩種選址模型,代表性模型包括重心法模型[8]、P-中值選址模型、交叉中值模型等。

而國內對于物流配送中心選址問題的研究起步較晚,直到20世紀90年代才出現功能較為健全的物流配送中心[9],與其他發達國家相比,我國的物流體系建設還不夠完整,存在較多問題,但隨著物流在世界范圍內的興起,我國學者對物流配送中心的選址問題也投入了大量精力,雖然我國物流配送中心建設在早期比較緩慢,學術界在進行物流配送中心選址課題研究時并不是單純照搬西方研究經驗,更要結合中國實際國情,取得具有解決實際問題能力的學術成果。如楊茂盛、李霞在基于重心法的物流配送中心選址研究及應用中采用定量研究的方法[10],重點考慮物流配送中心運營中的可變成本與固定成本因素,提出了重心法的改進模型,此模型能夠克服傳統重心法中單純考慮運輸費用,選址可能落在山川、河流等明顯不成立的地點,改進模型更加符合現實情況。袁慶達針對“服務型”物流戰略,以顧客滿意度為目標,將多物流配送中心選址問題抽象為求各配送中心到客戶距離最短的多中心問題,并給出了多項式2-近似算法來解決多配送中心選址問題,具有較強的理論意義[11]。

隨著物流業的高速發展,物流配送中心的職能進一步增多,現實問題越來越復雜,國內外對物流配送中心的研究也呈現出新理念,不只是研究配送的成本問題,更要進一步結合庫存、運輸、客服滿意度以及對社會物流系統的流暢性、運營效率和經濟效益方面的影響,來進行全方位多因素的問題研究。關菲、張強在針對物流配送中心選址影響因素眾多的情況,通過對影響模糊條件下物流選址的各指標進行綜合考量,建立了模糊環境下的多目標物流配送中心模型,該模型綜合了物流配送費用最低、綜合服務水平最高等因素,并引入變異操作提出一種多目標粒子群算法[12-15],對實例進行求解驗證,從理論與應用兩個層面驗證了模型和算法的有效性,具有良好的可解釋性和可操作性。孫會君、高自友[16]在總費用最小的前提條件下,綜合考慮決策部門物流規劃與客戶實際需求,建立了基于路線安排的雙層規劃模型來解決物流配送中心選址問題,該模型更加符合實際情況,但未考慮多個配送中心之間的協調或競爭關系,有待進一步完善來解決更復雜的問題。林娜、李志在對傳統重心法與德爾菲法的不足之處深入分析的基礎之上,將物流配送中心選址的影響因素通過地理信息系統的空間分析能力在地圖上定量分析,在圖上剔除明顯不適合建立物流配送中心的地點,得出一系列候選地點,隨后運用遺傳算法,得出物流配送中心選址的最優解[17-18],最后通過實例證明基于GIS和遺傳算法的物流配送中心選址模型能夠使選址過程更加科學與直觀。

2.2 軍事物流配送中心選址問題研究現狀

地方物流配送中心的選址研究已經形成了許多較為成熟的選址模型,例如基于定性分析的層次分析法以及基于定量分析的重心法、多目標規劃法等,但其中的大多數方法所建立的模型都是基于成本最低的前提條件,與地方物流追求成本最低與利益最大化的目標不同,軍事物流首先要確保的是“有效保障”,即不論在平時與戰時都能在可靠時間內滿足部隊的物資需求,這是評價軍事物流保障是否合格的最重要的參考標準。由于軍事物流的這種特殊性,與此相適應的選址方法不再是以單一的成本最低為變量,而是結合軍事需求的合理有效的模型構建。軍事物流系統既要求物資流通數量要滿足部隊需求,又要求流通速度必須準時高效,同時還要確保物資完整性與安全性,還要盡量降低物流成本。軍事物流配送中心作為軍事物流系統中承上啟下的一環,有著極其重要的戰略地位。因為影響因素的復雜多變,軍事物流配送中心的選址研究中學者多將選址問題分為平時與戰時兩方面來進行討論。

2.2.1 平時軍事物流配送中心選址方法

在平時一般情況下,軍事物流配送中心保障部隊用戶的位置、需求以及配送路線都是近似靜態的,類似于地方物流配送中心的模式,因此,平時的軍事物流配送中心選址模型是靜態的,著重于物流成本的降低。

李紹斌、楊西龍建立的多軍事物流配送中心選址決策模型以滿足部隊的物資需求為基本約束條件,結合軍事物流配送中心的具體配送流程,以配送中心的建設費用與配送成本之和為目標函數,通過某部隊的具體算例分析,運用遺傳算法對全局進行最優解搜索,確定最佳選址方案[19-21]。該模型較好地解決了涉及多變量的配送中心選址問題,對于部隊軍事物流配送中心的選址優化及可靠性提升具有一定的現實意義。

周樹德針對在復雜的約束條件下如何快速進行選址決策這一難題,提出一種基于分布估計算法的最優化選址決策方法[22-25]。其通過構造分布估計算法中概率圖模型的網絡結構,有效克服了傳統分布估計算法中的巨大計算開銷,提高了算法的全局收斂性,并通過具體的案例分析了所提方法的性能,證明了分布估計算法在求解復雜優化問題上的優越性,還有其在軍事物流配送中心新選址問題上比遺傳算法更加高效的選址決策。

王青通過構建混合整數規劃模型,提出基于粒子群優化的軍事物流配送中心選址方法,將軍事物流配送中心選址問題分成配送中心的位置選擇與運輸分配兩個子問題,采用離散二進制PSO算法解決配送中心的選擇問題,采用基本PSO算法解決運輸分配問題[26-29],但是這篇文章只討論了單一物資配送的選址模型,不具有普遍性,實際應用的效果有待觀察。

2.2.2 戰時軍事物流配送中心選址方法

未來戰爭的不確定性因素是建立軍事物流配送中心選址模型的最大障礙,傳統的靜態分析模型在應對道路損毀、某種物資需求量激增、物流設施失效等戰時不確定情況下會出現非常嚴重的偏差,不利于戰時保障,因此,為了提高戰時物資保障的可靠性與時效性,建立符合戰爭形勢的動態選址模型顯得尤為重要。

謝文龍、魏國強研究不確定戰時情景下的軍事物流配送中心選址問題時考慮了設施損毀、庫容和配送時間約束等具體情景分析,建立了綜合性能優化與成本節約的隨機規劃模型[30-34]。在此基礎上建立了兩個具體模型:模型一以設施固定費與軍需品購置費最小為目標,求得軍事物流配送中心的選址關系決策;模型二則在模型一的基礎上將配送方案改為戰時全局統籌調度,兩模型都考慮了具體時間約束并通過仿真算例驗證了模型二的優越性,為戰時物流配送中心的動態保障提供了一定的參考價值。

李東、匡興華以部隊對物資需求的時間約束為限制條件,結合軍事物資配送的多階響應過程,以設施成本與期望配送成本之和為目標函數,在考慮設施戰毀的可能性下,建立了混合整數規劃形式的軍事物流配送中心可靠選址模型。綜合權衡經濟性、敏捷性、可靠性三個選址目標,將模型采用基于時間約束的啟發式算法轉化為可行性問題求解,使用仿真算例驗證模型的有效性與算法的可行性[35-36]。文章對于優化配送中心地址,提高戰時配送的敏捷性與可靠性有一定的現實意義,但不能有效解決配送過程中的擁塞與障礙問題。

3 研究展望

綜合以上的軍內外研究成果,物流配送中心的選址問題是一項復雜的系統工程,考慮的影響因素眾多,在實際的問題分析與研究中,考慮的側重點有所不同,各種研究成果的適應條件與方法千差萬別,但是對于科學合理地進行軍事物流配送中心的選址規劃來說,都具有借鑒意義。

地方物流配送中心的選址研究取得了較多成果,但傳統的選址問題研究并沒有考慮到軍事物流配送中心選址的實際特點與實際問題,對軍事物流配送中心選址的研究主要還是將一般設施選址的算法稍加改進應用到軍事物流配送中心的選址上來,在一定程度上可以給出一個解決方案，但在具體的應用實施中效果不佳,仍然存在較大的優化空間。本文將傳統選址模型應用于軍事物流配送中心選址問題的不足之處歸納為以下幾點:

1)傳統模型大多用于地方物流配送中心選址問題中,地方物流配送中心主要是各企業建立用于產品銷售,具有強烈的資本逐利性特點,與軍事物流配送中心選址要求的軍事性存在矛盾沖突。

2)傳統模型求解中,大多沒有考慮用戶需求物資種類對選址的影響。地方物流配送中心運輸的貨物多種多樣,可以涵蓋市面上的絕大多數商品,因此基本不考慮上游供應商的地理位置對物流配送中心選址的影響。但軍事物流配送中心運輸的物資多為軍用物資,種類較少且具有專業性,在這種情況下考慮上游綜合倉庫與專業庫的位置布局對軍事物流配送中心則選址具有較大的幫助。

3)傳統模型為了求解方便,大多將區域內兩點的最短距離假設為圖上直線距離,即歐幾里得距離,但這實際上存在著較大的誤差,應用于地方物流配送中心選址的話可以通過修正系數來改善,軍事物流配送中心因為戰時保障需求,對兩地間的最短距離及路徑有著嚴格要求,較大的誤差可能會導致戰時物資保障不力,直接應用于軍事物流配送中心選址是存在一定問題的。

4)傳統模型大多為靜態模型,變量多與成本影響因素有關,而軍事物流配送中心選址需要充分考慮戰時部隊用戶需求的動態性,影響因素大多考慮時效性與可靠性,大部分傳統模型忽視了運輸路徑中由于交通擁堵、戰爭損毀等引發的路段障礙,該問題可能導致軍事物流配送中心在實際配送過程中出現較大的延時情況,因此傳統模型難以滿足戰時軍事物流較為復雜情況下的實際需求。

從以上軍事物流配送中心選址的實際問題分析可以看出,軍事物流配送中心同地方物流配送中心選址有相似點也有不同點,相似點是都涉及地理位置、道路、現有物流資源和建設成本的影響,不同點是軍事物流配送中心選址在考慮經濟效益的同時,更要考慮其軍事效益,如交通的便利程度、機動能力、路徑的可靠性、保障的時效性等,兩者之間存在較大區別,我們不能將地方物流配送中心選址問題的研究經驗照搬于軍事物流配送中心選址問題中來,因此,軍事物流配送中心選址具有一定特殊性,本文提出了以下軍事物流配送中心選址問題的研究方向:

1)基于時空數據分析[37]的軍事物流配送中心選址問題研究。傳統的物流配送中心選址方法大多從靜態的定量或定性的角度進行單獨的時間或空間建模對物流配送中心選址問題進行研究,較難提供一種直觀、互動的選址方案。與軍事物流配送中心選址相關的因素具有明顯的時空數據特征,以倉儲環節為例,軍事物流配送基地選址涉及倉庫駐地、倉庫容量、物資類型等要素。在運輸環節,軍事物流配送基地選址包括交通工具、運輸的物品、交通狀況(水路、陸路、空中交通等)等要素。這些因素具有強烈的時間和空間特點,例如,倉庫的經緯度屬性是典型的空間屬性、交通工具(如火車、貨車、飛機)的運行軌跡等具有明顯的空間和時間特征。我們可以采用GIS技術為載體來進行時空數據的分析與可視化,GIS強大的空間分析能力能夠將候選地點的空間實體數據化,能夠進行配送距離與時間的精準計算,可以有效解決傳統模型中在精確性與時效性考慮上的欠缺,GIS的地圖制作與展示功能可以將選址過程中的時空要素清晰表達,便于進行軍事物流配送中心選址中的復雜多因素決策,將時空屬性與GIS技術結合起來分析并進行選址決策,能夠有效解決軍事物流配送中心選址特殊性中的精確性與動態性要求,具有重要的理論意義。

2)基于風險情況下的軍事物流配送中心選址問題研究[38-41]。在發生地震、洪水等特大險情時,軍事物流還需要承擔起搶險救災的物資保障任務,在這種情況下,我們必須考慮時效性與安全性,在避開存在風險因子區域的同時確保物資保障的時效性,包含風險的區域包括但不限于滑坡的山體、地震的震中區域、密集的建筑群,損毀的道路等,軍事物流配送中心的選址與配送路徑都不能經過風險區域,目前學術界在這方面的研究成果較少,通過此問題的研究可解決軍事物流配送中心選址特殊性中的可靠性問題,此研究方向具有較強的實踐意義。

3)基于軍民融合背景的軍事物流配送中心選址問題研究[42-44]。軍民深度融合是我軍軍改的一項重大戰略部署,地方物流配送中心建設早、信息化程度高,如京東在全國范圍內布局配送中心,大大提高了物流配送的時效性,若將京東已有物流配送中心納入軍隊物流網絡中,遵循“平時服務、急時應急、戰時應戰”的原則,京東物流配送中心先進的管理經驗與合理的設施布局可以在降低軍隊物流建設成本的同時極大提高軍隊物流運輸能力。但實際情況是物流領域軍民融合的進展較慢,主要原因是軍事性與經濟性的沖突,軍事物流主要服務于軍事斗爭,對成本、收益等考慮較少,如與地方聯合必定產生利益沖突。如何合理解決軍地矛盾,將地方與軍隊的物流優勢融合互補,實現互利共贏、協同發展,是基于軍民融合背景下的軍事物流配送中心選址問題研究的一個方向。

4 結束語

本文系統闡述將物流配送中心應用于軍事物流的可行性與優勢所在,同時結合軍內外物流配送中心選址問題的研究現狀與軍事物流的特殊性,分析出傳統物流配送中心選址模型存在的局限性,提出新的研究方向來解決目前的選址模型存在的不足,為解決我軍物流體系現存問題提供了一種思路,具有一定的理論與實踐意義。