物流园区规划方案建设序列决策方法研究-物流园区规划方案建设.docx

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时间：2021年x月x日

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
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物流园区建设序列选择决策方法研究
陶经辉 乔均
南京财经大学营销与物流管理学院，江苏 南京 210046
摘 要：物流园区是我国现代物流发展中出现的新生事物，许多经济中心城市在区域物流发展规划中都提出规划建设若[基金项目] 江苏省科技厅重点软科学项目（BR2001007）
[作者简介] 陶经辉，男，博士，安徽马鞍山人，南京财经大学营销与物流管理学院讲师，研究方向为物流系统规划、现代物流与供应链管理。乔均，南京财经大学营销与物流管理学院院长、教授。
干物流园区，物流园区的建设序列评价和选择是物流园区规划建设中的一项十分重要的内容。本文在建立评价指标体系的基础上，根据物流园区建设序列的评价和选择过程带有模糊性的特点，运用三角模糊数描述决策者的主观判断和定性分析，建立了加权模糊综合效应值评价指标，在此基础上，通过建立模糊整数规划模型，并利用三角模糊数中位值的大小比较方法，求解模糊整数规划模型，以合理选择需要先期开发建设的物流园区，最后，通过实例详细分析了该方法的应用。
关键词：物流园区，建设序列，评价指标体系，模糊整数规划
中图分类号：F492.3 文献标识码：A
The Research on decision-making method about scheme construction of Logistics part
Tao jing-hui
Nanjing university of finance & economics, Nanjing, Jiangsu, China 210046
Abstract: Logistics part is a business of renascence during modern logistics development in our country, many economic central cities put forward programming and constructing some logistics parks in their developing planning of district logistics. The evaluation and choice of construction scheduling of logistics park is an important content in the programming of logistics park. This paper describes decision-maker’s subjective judge and quality analysis by fuzzy, founds fuzzy integer programming model, and applies fuzzy median to solve this fuzzy integer programming model, in order to select logistics park of construction in advance with reason. Finally, this method is detailed analyzed by an example.
Key words: Logistics park ，Construction scheduling, Evaluation index system, Fuzzy integer programming
0 引言
目前，很多经济中心城市的政府部门已意识到物流园区所具有的经济效益、社会效益和环境效益优势，积极规划和开发建设物流园区，通过政府投资基础设施、制定优惠政策和贷款的倾斜，促进物流园区的建设和吸引物流企业的进驻。如深圳市将物流业确定为21世纪经济发展的三大支柱产业之一，规划建设八大物流园区，上海和天津规划建设五大物流园区，南京规划建设六大物流园区，宁波规划建设“一主六副”七个物流园区的布局等。在宏观的物流规划之后，紧接着就是大规模的物流园区建设时期。由于物流园区的建设需要占用大量的土地资源和资金等，如果不对物流园区的建设进行科学合理的评价和选择就盲目进行投资建设，其风险是十分巨大的。另一方面，由于受到土地资源和资金等条件的限制，规划的物流园区并不能全部同时进行建设。因此，规划的物流园区存在着近期建设和中远期建设之分。目前，有关物流园区建设序列评价和选择的研究还不多，文献[1]提出了应用层次分析法（AHP）和多指标决策方法对物流园区的建设序列进行评价和选择，在综合考虑经济效益、社会效益和环境效益等各种因素的基础上，通过决策者对各项指标评分，运用多指标决策方法，建立综合评价指标对规划的物流园区进行排序，并按照排序的先后顺序作为各规划的物流园区的建设顺序。
事实上，由于影响物流园区建设序列选择的评价指标体系中包含了许多定性指标和定量指标，决策者在给定性指标评分时，并不能给出一个精确的评分值，即使是定量指标的评估，由于物流园区尚处于规划阶段，因而使定量指标的评估也难以获得精确的数据，从而使物流园区建设序列的选择整个评价决策过程带有极大的模糊性；另一方面，若不考虑资源因素的约束，依据排序的先后顺序安排物流园区的建设是合理的，但在一般情况下，经济中心城市的物流园区建设要受到若干因素的约束，如土地资源约束、投资总额约束等，此时若依据排序的先后顺序安排物流园区的建设顺序，并不能保证利用有限的资源投入，达到资源效益的整体最大化。基于以上分析，本文利用模糊环境下多指标决策的理论和方法，运用三角模糊数来描述决策者对各个评价指标的模糊评分，建立加权模糊综合效应值指标，对每个规划的物流园区进行模糊综合评价。在此基础上，以总体贡献最大为目标函数，以各种资源投入限制为约束条件，建立模糊整数规划模型，并利用三角模糊数中位值的大小比较方法，求解模糊整数规划模型，以合理选择需要先期开发建设的物流园区。
1物流园区建设序列选择的评价指标
目前，对于物流园区建设序列选择还没有一套统一的评价指标，本文通过对我国已有的各经济中心城市的物流园区规划报告的分析，总结出以下十一种评价指标：
（1）年货物处理能力
物流园区的年货物处理能力是指一个物流园区在一年内可以处理货物的数量，通常用货物的周转量来衡量。年货物处理能力反映了各个物流园区满足顾客服务水平要求的基本能力。各物流园区的年货物处理能力通过预测而得到，然后参考下表进行定性处理（见表1）。
表1 年货物处理能力定性确定参考值 单位：万吨
很大
大
一般
较小
小
100<Q
80<Q≤100
60<Q≤80
40<Q≤60
Q≤40

（2）单位运量年营业收入
单位运量年营业收入反映了各个物流园区的服务效率。单位运量年营业收入可通过以经济中心城市《交通统计年鉴》中基年的交通部门运输企业的单位运量年营业收入（万元/万吨）为历史数据，通过增长率法、时间序列法等预测方法预测得到规划目标年的预测值。
（3）预计的年营业收入
预计的年营业收入反映了各物流园区的总体赢利能力。年营业收入可通过年货物处理能力（万吨）与单位运量年营业收入（万元/万吨）之比得到，预计的年营业收入的定性确定参见表2。
表2 预计的年营业收入定性确定参考值 单位：万元/万吨
很大
大
一般
较小
小
400<m
300<m≤400
200<m≤300
100<m≤200
m≤100

（4）人均产值
人均产值反映了各个物流园区的劳动效率。人均产值可通过以交通运输仓储邮电通讯行业的年人均产值为基年的历史数据，通过增长率法、时间序列法等预测方法预测得到规划目标年的预测值。
（5）交通噪音
由于物流园区噪声中，交通噪声的危害最大，因此可选取交通噪声作为评价指标。噪声预测模型通常采用选取等间距半自由声场自由车流模型[2]，其形式为：

式中：L――预测的声功率级(dB(A))；
a，b――系数，依车种而确定；
Vi――第i种车的车速（m/s）,i=1,2…,N；
r――路中心到测点的距离（m），取路幅宽度的1/2；
d――车头间距，；――第r种车所占的比重。
其中，系数a，b，Vi，的取值参考文献[2]。
表3 交通噪声的定性确定[2]
差
较差
一般
良
优
70<L
65<L≤70
60<L≤65
55<L≤60
L≤50

（6）环境污染
物流园区环境污染中，各种废弃物对土壤的污染最为严重，因此，可采用土壤污染状况评价方法来评价物流园区内各物流园区的环境污染程度。环境污染状况评价通常采用综合污染指数法[3]，根据内梅罗综合指数计算公式如下：

公式中，――土壤污染物中污染指数最大值；
――土壤各污染指数的平均值。
表4 环境污染的定性确定[3]
差（重污染）
较差（中污染）
一般（轻污染）
良（警戒线）
优（安全）
3<P
2<P≤3
1<P≤2
0.7<P≤1
P≤0.7

（7）增值服务系数
增值服务系数反映了各物流园区的增值服务能力。增值服务系数可由增值服务产生的营业收入来计算。
（8）处理单位货运量所需面积
处理单位货运量所需面积反映了各物流园区所处理的货物的特性。一般来说，生活资料等消费品比生产资料等初级产品的单位货运量所需面积小，电子产品比原材料的单位货运量所需面积小。
（9）可能创造的就业岗位数
可能创造的就业岗位数反映了各物流园区创造社会效益的能力。就业岗位数可通过预计的年营业收入与人均产值的比值得到，其定性确定方法参见表5。
表5 创造的就业岗位数定性确定
很大
大
一般
较小
小
40<c
30<c≤40
20<c≤30
10<c≤20
c≤10
（10）优化城市布局
优化城市布局反映了各个物流园区对城市布局优化的贡献程度，即与城市“做美”的协调程度，“做美”就要把经济中心城市建设成为生态环境好、空间形象佳、有历史、文化内涵及生活丰富多彩并充满活力的城市。一般来说，物流园区中的提供基本服务功能的物流园区对城市优化布局的贡献相对于提供增值服务功能的物流园区要大。
（11）减少城市交通压力
减少城市交通压力反映了各个物流园区对吸引城市中心组团区的交通流向边缘组团区分流的程度。一般来说，提供基本服务功能的物流园区对吸引交通流向边缘组团区分流的贡献相对于提供增值服务功能的物流园区要大。
上述十一项指标是目前我国经济中心城市物流发展规划中常用的对各个物流园区的评价指标，但在某个具体的物流园区的建设序列评价选择中，应根据评价指标初选、精选和次要指标筛选等指标选取程序和方法，并结合具体物流园区的实际情况来合理选择所需要的评价指标体系。
对于上述所选择的十一项指标，可建立如图1所示的评价层次结构。

图1 物流园区建设时序评价和选择的层次分析结构图
2物流园区建设序列选择的多指标模糊评价
设C={C1,C2,…,Cn}为n个待选择建设的物流园区集合，E＝｛E1,E2,…,Ek｝为k个决策者的集合，P＝｛P1,P2,…,Pm｝为m个评价指标的集合。每个决策成员Et对每个待选择的物流园区Cj关于评价指标集P中的每个评价指标Pi进行单一指标的评价，设自然评语集为｛很好，好，一般，较差，差｝，它们都是语言变量值，语言变量值可用三角模糊数来刻划[4][5]。
2.1三角模糊数
R上的一个模糊数称为三角模糊数，若它满足
i)存在R上的三个点aL，a，aR，且aL≤a≤aR；
ii）隶属函数具有如下形式

aR
aL
1

0
a
x

（1）

图2 三角模糊数的隶属函数
为了方便，这里仅给出下列有关三角模糊数的三种运算法则[6]：
设两个三角模糊数，，则
① 加法运算：
② 乘法运算：；
③ 倒数运算：
2.2建立多指标模糊综合评价指标
设决策者Et对待选择的物流园区Cj关于评价指标Pi的评语值为三角模糊数，（i=1,2,…,m；j=1,2,…,n；t=1,2,…,k）。其中，可按照评语集｛很好，好，一般，较差，差｝分别用｛5/5，4/5，3/5，2/5，1/5｝作为参考评分，而和根据决策者Et的判断模糊程度确定，若越大，则表示决策者Et的判断模糊程度越强。为了计算简便，假设每位决策者的权重相同，从而决策群对待选择的物流园区Cj关于评价指标Pi的单指标模糊评价可表示为
（2）
其中，，，
设m个评价指标P1,P2,…,Pm的权重向量为（w1,w2,…,wm）(本文m=7)，满足wi>0，，评价指标的权重向量表示了每个指标在待选择的物流园区总体评价中的相对重要性，评价指标的权重向量可采用层次分析法（AHP）获得，由于AHP法已比较成熟，故具体的计算方法可参见相关文献[7]，这里不再赘述。从图1中可知，物流园区建设序列选择的评价指标体系中包含效益型指标和成本型指标两种类型，效益型指标是指属性值越大越好的指标，成本型指标是指属性值越小越好的指标。因此，为了建立多指标综合模糊评价指标，必须先对指标属性值进行规范化处理。
设Ii（i=1,2）分别表示效益型和成本型的下标集，且令M={1,2,…,m}，N={1,2,…,n}，我们给出下列三角模糊数属性值的规范化计算公式，运用它们将各指标的三角模糊属性值转化为规范化的三角模糊数属性值，其中：
（3）
（4）
，
根据2.1节中给出的三角模糊数运算法则，可把（3）式和（4）式改写为

（5）

（6）

效益型指标和成本型指标分别按照（5）式和（6）式即可把三角模糊数属性值转化为规范化的三角模糊数属性值。
对三角模糊数属性值规范化后，采用加权平均综合效应值的方法，可得到决策群对待选择的物流园区Cj的多指标综合模糊评价指标，并以作为待选择的物流园区Cj的模糊贡献度指标，其计算方法如下
（7）
由三角模糊数的运算法则可进一步得出

其中：，，
3物流园区建设序列选择的模糊整数规划模型及其求解方法
在有资源约束的条件下，应用排序方法选择物流园区的建设顺序，并不能达到资源利用的整体最优化。因此，本文采用建立模糊整数规划模型来选择需要先期开发建设的物流园区。一般来说，经济中心城市的物流园区规划建设要受到许多因素的制约，这些因素既有客观因素，也有主观因素，如物流园区建设需要占用大量土地资源（包括耕地）和大量资金，使得物流园区的建设要受到土地资源和资金投资总额的制约；根据物流园区的不同服务类型，决定需要建设的物流园区服务类型的制约等。因此，在选择约束条件时，可根据经济中心城市的实际情况进行考虑。然后建立以物流园区的模糊贡献指标总体最大为目标函数，以各种资源投入限制为约束条件的模糊整数规划模型（IP1）：

S.T.
……

其中，dij为第j个物流园区规划的第i种资源的用量，i＝1,2…,p；j=1,2,…,n，di为所有物流园区的第i种资源的总投入，i＝1,2…,p，xj为0-1决策变量。
上述模型是一个含三角模糊数系数的模糊0-1整数规划模型，解上述模型涉及到三角模糊数大小比较的问题，现有文献已有多种三角模糊数大小比较的方法，如可能度法[8]、总体期望值法[9]等，由于这些方法需要事先确定乐观度参数，因而具有一些主观性。本文引入文献[10]中有界闭模糊数中位数的定义，来比较三角模糊数的大小。
由图2可知，对于三角模糊数，其中严格单调增加且为右连续函数，，严格单调递减且为左连续函数，，故三角模糊数是有界闭模糊数，则：
定义1[10] 令，，，存在点，使得经该点为分界线，三角模糊数曲线下的左、右两部分积分面积相等，则称点为三角模糊数的中位数。
由定义1可求得三角模糊数的中位数为：
①当时，；
②当时，。
定义2[10] 设和分别为三角模糊数和的中位数，则,和分别当且仅当，和。
利用有界闭模糊数中位数的三角模糊数大小的比较方法，可以解决上述三角模糊数系数的整数规划问题。
设X为由模糊整数规划（IP1）的约束条件所确定的可行解集合，由于物流园区的个数n是有限数，故X中的可行解的个数也为有限数，设为从可行解集合X到模糊数集合F(R)的映射，定义为
，
即对X中的r个可行解X1,X2,…,Xr，对应r个三角模糊数，对所有，()，必存在一个，使得，则称为模糊整数规划（IP1）的最优解。
通过以上分析，模糊整数规划（IP1）可转化为如下的经典整数规划（IP2）：

S.T.
……

对上述经典纯整数规划问题（IP2），当约束条件较少时，可采用分枝定界法等方法求解，当约束条件增多时，可通过启发式算法来求解，如遗传算法、模拟退火等，然后，根据求解结果选择需要先期开发建设的物流园区。
4实例应用分析
在《常州市现代物流发展规划》中，规划建设6个物流园区[11]。在确定评价指标体系时，根据评价指标体系粗选、评价指标精选和次要指标筛选的思想，结合常州市物流园区规划的主要目的包括为物流企业发展提供有利空间、缓解城市交通压力、满足环境保护要求、促进城市用地结构调整等，并综合考虑影响物流园区建设序列的各种因素，选择年货物处理能力、预计的营业收入、可能创造的就业岗位、优化城市布局、减少城市交通压力、交通噪声、环境污染七个指标作为各个物流园区建设序列评价和选择的指标体系（见图3）。同时，根据常州市的实际情况，选择资金投入限制和土地投入限制为两个约束条件。

图3 常州市规划的物流园区建设序列选择层次结构图
各物流园区的规划用地面积和投资估算额见表6，各物流园区的评价指标基本情况见表7。根据

表6 各规划建设的物流园区用地面积和投资估算额
物流园区名称
用地面积（公顷）
投资估算额（万元）
C1
20
13000
C2
25
15000
C3
45
31500
C4
55
33000
C5
60
42000
C6
75
48750

表7 各规划的物流园区的评价指标基本情况

C1
C2
C3
C4
C5
C6
P1
小（差）
较小（较差）
一般
一般
大（好）
很大（很好）
P2
多（好）
一般
一般
多（好）
较少（较差）
多（好）
P3
少（差）
少（差）
较少（较差）
多（好）
一般
多（好）
P4
一般
差
较差
一般
好
一般
P5
较差
较差
一般
好
好
一般
P6
较少（较差）
一般
大（好）
大（好）
大（好）
一般
P7
小（差）
一般
较少（较差）
一般
大（好）
一般
常州市的土地资源现状和经济发展状况，决定先期开发土地面积为150公顷，投入资金总额为10亿元，现运用本文介绍的评价方法，选择需要先期开发建设的物流园区。
评价步骤如下：
① 为了简化计算，选择3个决策者，每个决策者对6个物流园区分别关于图3中的7个评价指标用三角模糊数作出评语值，本例中，决策者在给出三角模糊数时，采用了对评语集｛很好，好，一般，较差，差｝分别用｛5/5，4/5，3/5，2/5，1/5｝作为中间数的参考评分。为了方便，我们对三个决策者作出的三角模糊数评语值分别用矩阵的形式表示，然后按照公式（2）计算，即可得到三位决策者对待选择的6个物流园区关于7个评价指标的各单指标三角模糊数评价值，限于篇幅，只给出公式（2）的计算结果，且表示成三角模糊数矩阵的形式：

C1
C2
C3
C4
C5
C6
P1
（0.12，0.20，0.44）
（0.34，0.42，0.46）
（0.55，0.60，0.76）
（0.52，0.66，0.85）
（0.75，0.80，0.94）
（0.93，0.95，1.00）
P2
（0.75，0.82，0.94）
（0.55，0.60，0.74）
（0.50，0.60，0.74）
（0.74，0.81，0.90）
（0.35，0.40，0.51）
（0.83，0.85，0.92）
P3
（0.15，0.20，0.33）
（0.18，0.23，0.40）
（0.36，0.40，0.56）
（0.72，0.80，0.96）
（0.54，0.62，0.70）
（0.81，0.87，0.97）
P4
（0.55，0.61，0.74）
（0.10，0.25，0.35）
（0.30，0.41，0.52）
（0.55，0.62，0.76）
（0.72，0.84，0.85）
（0.33，0.48，0.59）
P5
（0.30，0.43，0.54）
（0.34，0.43，0.51）
（0.55，0.60，0.84）
（0.70，0.79，0.85）
（0.72，0.82，0.89）
（0.57，0.64，0.79）
P6
（0.20，0.38，0.52）
（0.52，0.60，0.78）
（0.74，0.80，0.86）
（0.76，0.82，0.91）
（0.76，0.87，0.94）
（0.37，0.50，0.52）
P7
（0.10，0.20，0.27）
（0.45，0.64，0.75）
（0.34，0.45，0.59）
（0.55，0.60，0.85）
（0.72，0.80，0.88）
（0.41，0.54，0.65）
② 指标P1，P2，P3，P4，P5为效益型指标，按公式（5）计算，P6，P7为成本型指标，按公式（6）
计算，将上述三角模糊数矩阵转变为下列规范化的三角模糊数矩阵：

C1
C2
C3
C4
C5
C6
P1
（0.06，0.13，0.30）
（0.18，0.26，0.32）
（0.29，0.38，0.52）
（0.27，0.41，0.58）
（0.40，0.50，0.64）
（0.49，0.59，0.68）
P2
（0.38，0.48，0.60）
（0.28，0.35，0.47）
（0.25，0.35，0.47）
（0.37，0.47，0.57）
（0.18，0.23，0.32）
（0.42，0.50，0.58）
P3
（0.09，0.14，0.26）
（0.11，0.16，0.31）
（0.21，0.28，0.44）
（0.42，0.56，0.75）
（0.32，0.43，0.54）
（0.47，0.61，0.75）
P4
（0.34，0.44，0.64）
（0.06，0.18，0.30）
（0.19，0.30，0.45）
（0.34，0.45，0.66）
（0.45，0.61，0.74）
（0.21，0.35，0.51）
P5
（0.16，0.28，0.40）
（0.18，0.28，0.38）
（0.30，0.38，0.62）
（0.38，0.51，0.63）
（0.39，0.53，0.66）
（0.31，0.41，0.58）
P6
（0.30，0.62，1.40）
（0.20，0.39，0.54）
（0.18，0.29，0.38）
（0.17，0.29，0.37）
（0.17，0.27，0.37）
（0.30，0.47，0.76）
P7
（0.33，0.80，2.07）
（0.12，0.25，0.46）
（0.15，0.35，0.61）
（0.11，0.26，0.38）
（0.10，0.20，0.29）
（0.14，0.29，0.50）
③ 7个评价指标相对于总目标评价的权重向量为
（w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7）=(0.15,0.15,0.10,0.15,0.20,0.10,0.15)
④ 根据上述规范化的三角模糊数矩阵，按公式（7）计算分别得到6个待选择的物流园区的模糊贡献度指标值：
；；；
；；
⑤ 以模糊贡献指标总体最大为目标函数，以土地资源和投资总额为约束条件，建立模糊整数规划模型（IP1）

20x1+25x2+45x3+55x4+60x5+75x6≤150
S.T 1.3x1+1.5x2+3.15x3+3.3x4+4.2x5+4.875x6≤10
x1,x2,x3,x4,x5,x6=0或1
⑥ 按有界模糊数中位数大小的比较方法，将上述模糊整数规划（IP1）转化为经典整数规划（IP2）

20x1+25x2+45x3+55x4+60x5+75x6≤150
S.T 1.3x1+1.5x2+3.15x3+3.3x4+4.2x5+4.875x6≤10
x1,x2,x3,x4,x5,x6=0或1
⑦解整数规划模型（IP2），解得最优解为（x1,x2,x3,x4,x5,x6）=(1,1,1,1,0,0)，最大值为。
根据整数规划模型（IP2）的求解结果，得出在规划的6个物流园区中，应先期开发建设的物流园区为：C1，C2，C3，C4。
另外，若不考虑土地资源的限制和投资总额的限制，本文的评价和选择方法也可以对每个物流园区的建设时序作出排序，按模糊贡献度指标的中位数作为综合评价指标进行排序，可得出6个物流园区的建设时序的排序为，这与有资源约束条件的建设时序有明显的不同。
5结束语
物流园区建设时序评价和选择是物流园区规划建设中的一项十分重要的内容。本文在建立评价指标体系的基础上，针对物流园区建设时序评价和选择过程中具有模糊性的特点，首先，采用三角模糊数来描述决策者对各个评价指标的主观评分，符合规划的物流园区评价指标值难以精确评分的实际情况；其次，通过建立模糊整数规划模型来选择需要先期开发建设的物流园区，达到了在充分利用有限资源基础上的整体优化。通过实例应用表明，该方法能合理而客观地解决物流园区建设时序的评价和选择问题。
值得说明的是，规划的物流园区建设时序选择和分期实施是一件十分复杂的工作，受经济中心城市发展情况和领导人员的决策偏好影响较大，决不是单靠数学模型定量计算所能完成的。在具体实施过程中，应充分重视各方面的信息反馈，及时进行相应的跟踪调整，才能得到较为满意的结果。

参考文献
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[联系方式]通信地址：南京市南京财经大学营销与物流管理学院，邮编：210046，E-mail：jinghuitao@,电话:[phone]

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