摘 要

随着国民经济的快速发展，物流作为国民经济的重要组成部分，其作用和意义十分广泛，在一个物流系统中，物流中心的位置占有举足轻重的作用，物流中心也是物流网络中十分重要的组成部分。所以物流中心的选址显得尤为重要，传统的物流中心选址问题并未考虑设施失效，但在不可抗力（自然灾害、战争等）、人为蓄意破坏造成设施失效的等情况下，设施失效在所难免，所以本文将考虑设施失效下物流中心选址问题，以总成本最少为目标函数，建立设施失效下物流中心选址模型，通过模拟退火算法求解模型, 通过MATLAB软件编程实现，最终确立设施失效下物流中心的选址问题。

论文的大致内容可以分为以下五个部分：

第一部分是绪论，提出研究设施失效下物流中心选址问题的目的及意义，介绍国内外专家学者的研究现状，阐述研究内容和思路；

第二部分是设施失效下物流中心选址模型的构建，分析传统物流中心选址模型，并在其基础上，把设施失效造成的影响考虑到模型之中；

第三部分是算法的选择和模型的求解，介绍了现阶段求解模型的几种算法，从中选择出适合求解本文模型的算法，并介绍算法的大致思想与具体步骤；

第四部分为案例分析，找寻出一个合适的案例通过算法求解出算例的结果，并对结果进行分析；

第五部分为总结与展望，是对前文的归纳、总结，对未来研究的展望。

关键词：模拟退火算法 物流中心选址 设施失效

Abstract

With the rapid development of the national economy, logistics as an important part of the national economy, its role and significance is very extensive. In a logistics system, the location of logistics center plays a decisive role, and logistics center is also a very important part of the logistics network. Therefore, the location of logistics centers is particularly important. The traditional location problem of logistics centers does not consider the failure of facilities. However, under the circumstances of force majeure (natural disasters, wars, etc.) and intentional destruction, the failure of facilities is unavoidable. Therefore, this paper will consider the location problem of logistics centers under the failure of facilities, and establish the objective function of minimizing the total cost. The location model of logistics center under failure is solved by simulated annealing algorithm and realized by MATLAB software programming. Finally, the location problem of logistics center under failure of facilities is established.

The general content of the paper can be divided into the following five parts:

The first part is the introduction, which puts forward the purpose and significance of studying the location of logistics center under the failure of facilities, introduces the research status of experts and scholars at home and abroad, and elaborates the research content and ideas.

The second part is the construction of logistics center location model under facility failure, analyzing the traditional logistics center location model, and taking the impact of facility failure into account in the model.

The third part is the selection of algorithm and the solution of model. It introduces several algorithms for solving model at present, and chooses the suitable algorithm for solving this model. It also introduces the general idea and specific steps of the algorithm.

The fourth part is case analysis, which finds a suitable case and solves the result of the case through the algorithm, and analyses the result.

The fifth part is the summary and outlook, which is the summary and summary of the previous part and the outlook of future research.

Key words: Simulated annealing algorithm，Logistics center location ，Facilities failure

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 中心选址问题研究现状 1

1.2.2 设施失效下物流中心选址问题研究现状 3

1.3研究内容及思路 4

1.3.1研究内容 4

1.3.2论文难点与重点 4

1.3.3论文结构 4

1.4 本章小结 6

第2章 设施失效下物流中心选址问题规划模型的构建 7

2.1 理论概述 7

2.1.1 物流中心选址问题的基本模型 7

2.1.2模型的影响因素 8

2.2问题描述与模型 9

2.2.1 问题描述 10

2.2.2 模型假设 10

2.2.3 符号说明 10

2.2.4 模型构建 11

2.3 本章小结 12

第3章 算法的选择与模型的求解 13

3.1 算法的选择 13

3.2 模型的应用与改进 14

3.2.1基于模拟退火算法的旅行商问题 14

3.2.2 模拟退火算法的改进 16

3.3 本章小结 17

第4章 案例分析 18

4.1 案例描述 18

4.2运行结果 19

4.3 结果分析 36

4.4 本章小结 36

第5章 总结与展望 37

5.1 全文总结 37

5.2 研究展望 37

参考文献 38

致谢 40

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

物流作为国民经济的重要组成部分，其作用和意义十分广泛，物流可以服务商流、保障生产、方便生活，并且物流涉及的领域极其广泛，它可以解决社会失业问题、促进生产、刺激消费、促进产业结构调整、转变经济发展方式和增强国民经济竞争力等。

一个物流系统中，物流中心的位置举足轻重，物流中心也是物流网络中的重要组成部分。很多物流要素都要靠物流中心来完成，例如包装、装卸、分货、流通加工等。与此同时，物流中心还要与运输过程相互配合，协调不同层级的运输过程，所以物流中心的位置选择对物流系统的运行成本和效率具有极其重要的意义。

影响物流中心选址的因素有很多，主要因素有社会环境因素、自然环境因素、经营环境因素、基础设施状况等；在选择物流中心的位置时，应遵循经济性原则、适应性原则、协调性原则、战略性原则，综合多方考虑，从而选出物流中心最佳设置地点。然而在现实生活中，由于突发事件（如自然灾害、社会安全事件和战争等），或者人为蓄意破环，造成设施失效，从而影响物流中心的配送成本及配送效率。传统的物流中心选址问题并未考虑设施失效，而设施失效在现实生活中十分常见，如果物流中心的选址未考虑设施失效，带来的风险和损失将无法估计，所以考虑设施失效下物流中心的选址模型更符合实际，更能反映实际情况。考虑设施失效下物流中心的选址问题，增加了物流中心的柔性，使之可以在非常时期，有多种解决问题的途径；增加了物流中心的长远利益；有效地规避风险。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 中心选址问题研究现状

物流中心作为物流系统的重要组成部分，其作用和功能十分重要，近年来，由于物流中心效益受到人们的重视，因此，越来越多的人开始重视物流中心的选址问题的研究，到目前为止，对于物流中心的选址问题，已经有很多学者及相关人士做过大量的研究。

胡凌云、梁林在对物流中心选址时利用层次分析法，物流中心选址常用方法分析的基础上,详细的分析了层次分析法的分析过程及其不足之处, 最后运用实例,对层次分析法的应用进行了介绍^[1]。

邵研基于lingo语言，借助所构建的混合整数规划模型,得出最佳物流中心选址方案,以此来达到最小运费成本和降低运输距离的目标^[2]。并以黑龙江省电煤物流中心为实例，验证模型的正确性。

王根基、李莉就电商物流配送中心选址布局问题展开研究，考虑不同层级设施的运输关系以及车辆固定成本的影响,构建以成本最小化为目标的混合整数非线性规划模型,借助遗传算法求解^[3]。

赵浩、刘阳阳就M连锁零售企业物流中心选址与配送问题展开研究，运用层次分析法确定全国范围内7个物流配送中心,在综合考虑设计运输线路的各因素后,运用线性规划建立数学模型重新设计运输方案^[4]。

刘梦菲等人基于重心法，对河北农业大学渤海校区进行校园物流服务中心选址展开研究,最终得出最佳选址方法和最优设计方案,为其他高校建立物流服务中心提供参考^[5]。

而国外早在20世纪四五十年代就开始对物流中心选址问题进行研究，目前该领域的理论研究也逐步趋于成熟。

Pham, Thi Yen等人提出了运用运用模糊方法与相似理想解（TOPSIS）偏好排序技术相结合的方法，建立物流中心选址的基准框架，从而确定物流中心的选址^[6]。

TakanoriSakai等人利用城市物流用地和交通模拟器评价物流设施的空间格局，通过对物流设施位置、城市物流链和卡车流量的模拟来分析城市货运的影响^[7]。

JacekŻak提出了基于MCDM/A方法的物流中心选址，他向世人介绍了基于MCDM/A的两阶段程序的第一阶段，从而选择最理想的物流中心位置^[8]。

Mozart B.C Menezes等人研究了成本不确定性对配送中心选址的影响，他们同时考虑物流配送中心的位置和选择为单个产品提供不同（可能是随机的）价格的供应商^[9]。

Walter J.Gutjahr考虑了用户均衡的配送中心位置和双目标双层优化，他提出了一个双目标、双层优化的人道主义后勤救援配送中心选址模型，开发了一个精确的算法来确定问题的帕累托边界，集成了自适应epsilon约束方法、分支定界过程和Frank-Wolfe过程^[10]。

PawełDroździel等人在鲁布林省部分地区邮政物流网络优化及配送中心选址中，他们以图论为基础，对现有邮政网络进行了分析研究，以优化实际网络。实现的计算机模拟旨在寻找一个新的位置的地方分发中心。当地配送中心的搬迁使波兰邮政SA网络在卢布林省选定区域的“点到点”递送邮件的运输成本最小化^[11]。

1.2.2 设施失效下物流中心选址问题研究现状

设施失效下物流中心选址问题主要归纳在应急物流的分支下，应急物流是指为应对严重自然灾害、突发性公共卫生事件、公共安全事件及军事冲突等突发事件而对物资、人员、资金的需求进行紧急保障的一种特殊物流活动。目前国内外很多专家学者在此方面做出了较为全面的研究。

姚红云就应急物流中心选址与配送路径优化展开研究。作者从应急物流的基本概念及特性出发,分析应急物流与一般商业物流存在的差异,阐述应急物流不同于一般商业物流所涉及的关键技术和物流系统运作流程,提出了应急物流体系研究的必要性,以及应急物流中心选址与配送路径选择的关键性,在此基础上构建基于模糊层次分析法的应急物流中心选址模型,并建立了灾害过程中应急物资配送路径优化模型,最后利用案例解析证明模型的可靠性^[12]。

马文璇、徐剑基于QCA定性比较分析法的前期研究,探索其与突发事件下应急物流体系构建研究的可结合性,创新体系构建研究方法和应用前景,提升应急物流管理领域学科水平,促进未来发展^[13]。

张乃平等人考虑地震后初期应急物资供不应求的现实情况,考虑地震后道路存在严重损毁,为提高此时应急物资配送的公平性和时效性,提出道路损毁时通行能力和行车速度的计算方法,构建以应急物资分配公平性最大和运输总时间最小为目标的多物资、多出救点和多受灾点的分配-运输模型,并采用多目标花朵授粉算法(MFPA)予以求解^[14]。

甘曦之、张鑫针对大宗物资调运，考虑发生突发公共事件，通过建立对应的数学模型,结合MATLAB求解,给出优化运输问题的解决方案,设计出优化应急交通和物流系统,保障突发公共事件预警防御系统可靠性、稳定性以及时效性^[15]。

陈亮在文章中介绍国内外应急物流模型的主要研究成果,系统阐述了应急资源设施的选址与配送调度模型的研究现状,并在此基础上指出救灾物流体系的构建和救灾物资储备库选址与资源配置两方面是应急物流模型未来的研究方向^[16]。

Chawis Boonmee等人将精确算法和启发式算法相结合解决自然灾害发生时设施选址问题。文章从四个方面：确定性设施选址问题、动态设施选址问题、随机设施选址问题和稳健的设施选址问题，对于每个问题，将评估设施位置类型、数据建模类型、灾难类型、决策、目标、约束和解决方法，然后介绍实际应用程序和案例研究。最后，将找出研究差距，并在进一步的研究中加以解决，以发展更有效的救灾行动^[17]。

Rodrigo A.Garrido等人提出了一个模型来帮助决策者在洪水紧急情况下进行后勤工作。该模型试图优化应急物资的库存水平以及车辆的可用性，以便以给定的概率提供足够的物资以满足需求。时空随机过程代表洪水的发生。模型采用样本平均近似法近似求解^[18]。

1.3研究内容及思路

1.3.1研究内容

为了更符合实际，更能反映实际情况。本文将在传统物流中心选址问题的基础上，把设施失效造成的影响加入到模型之中，建立考虑设施失效下物流中心选址模型，即以物流总成本最小为目标函数，以工厂配送的产品数量大于需求点销售点的需求数量、工厂配送的产品数量小于工厂的生产能力等为约束条件。并运用模拟退火算法优化求解模型，对结果进行总结与分析。

1.3.2论文难点与重点

（1）构建设施失效情况下的物流中心选址问题的数学模型，模型中要体现设施失效造成的影响；

（2）运用模拟退火算法优化求解模型，算法中要有设施失效时总成本与设施未失效时的总成本；

（3）运用MATLAB编写改进后的模拟退火算法的程序, 并验证程序的可行性。

1.3.3论文结构

（1）掌握本文研究问题的研究背景及意义，了解其研究现状及求解现状；

（2）对设施失效情况下物流中心选址进行分析，建立相应的数学模型；

（3）针对本文的设施失效下物流中心选址问题的数学模型，采取模拟退火算法求解模型，运用MATLAB编程求出最优解；

（4）通过算例验证模型在实际中的有效性和合理性；

（5）对前文的归纳、总结和展望。

本文的大致结构如图1.1：

图1.1 论文框架图

1.4 本章小结

本章分析了设施失效下物流中心选址问题的研究背景及意义，了解国内外对物流中心选址问题的研究现状，总结了本文的研究内容和研究思路，构建了论文的整体框架，为接下来的文章和研究方向做铺垫。

第2章 设施失效下物流中心选址问题规划模型的构建

在现实生活中，由于突发事件，或者人为蓄意破环，造成设施失效，从而影响物流中心的配送成本及配送效率。经典的物流中心选址问题并未考虑设施失效，而设施失效在现实生活中十分常见，如果物流中心的选址未考虑设施失效，带来的风险和损失将无法估计。本文将在传统物流中心选址模型的基础上，在建立以总成本最小为目标函数的同时，将设施失效造成的影响加入到模型之中。

2.1 理论概述

2.1.1 物流中心选址问题的基本模型

物流中心选址问题的方法有很多，例如基本解析法（物流地理重心法）、精确重心法、多准则决策法等，本文主要运用的方法是最优化规划法。最优化规划法，又称运筹学方法，该方法属于离散型模型，是主要运用数学方法研究选址的优化途径和方案，在特定的约束条件下，从可行方案中挑选最优方案。最优化规划法主要包括线性规划、非线性规划、整数规划、混合整数规划、动态规划和网络规划等。