摘 要

本文研究菜鸟驿站的选址问题,为了正确地建立菜鸟驿站在现有的客观条件下，使整个系统的成本是最低的，这有利于节省企业在管理和运营方面的成本，保证整个配送系统的效率以及均衡发展，保证一定的顾客满意度，提升客户服务质量，增强企业的竞争力。

本文首先提出了菜鸟驿站选址的背景和意义,介绍了配送中心选址在国内外的研究现状，然后介绍了配送中心的相关理论知识,其中包括配送中心的概念、配送中心的分类、配送中心的功能。其后讲述了建设配送中心选址方案的相关理论,即配送中心的选址原则、一般影响因素条件。最后介绍模型建立所需要的基础选址方法,并在这些理论的基础上,建立了非线性混合整数规划类型的菜鸟驿站选址模型。该模型是在菜鸟驿站在多个备选地址已经确定的情况下,在一定的约束条件下,主要考虑货物在菜鸟驿站总的配送费用,由于货物储存产生的储存费用,以及建设经营菜鸟驿站的固定建设费用,使这几个部分组成的总成本费用达到最小。并且引入满意度函数对模型进行补充。论文最后介绍一个具体算例,使用matlab软件环境采取遗传算法求解本文所建立模型,使用求解结果验证所设计菜鸟驿站选址模型具有一定可行性。

关键词：菜鸟驿站选址，非线性混合整数规划，遗传算法

Abstract

In this paper, we study the novice station's location problem, in order to correctly establish a novice station under the existing objective conditions, the cost of the whole system is the lowest, which is beneficial to saving money on enterprises in the management and operation cost, guarantee the efficiency of the whole distribution system and the balanced development, guarantee the customer satisfaction, improve customer service quality, enhance the competitiveness of the enterprises.

This paper first proposed the background and significance of cainiao station site selection, introduced the research status of distribution center site selection at home and abroad, and then introduced the relevant theoretical knowledge of distribution center, including the concept of distribution center, distribution center classification, distribution center function. Then it tells the relevant theory of the construction of distribution center location scheme, that is, the location principle of distribution center, the general influencing factors and conditions. Finally, this paper introduces the basic site selection method required by the model establishment, and on the basis of these theories, establishes the non-linear mixed integer programming type cainiao station site selection model. This model is in the novice station in a number of alternative address have been confirmed cases, under the condition of certain constraints, mainly considering the goods in novice post total distribution cost, storage cost due to the goods stored, and construction management novice station fixed cost, make this a few parts to minimize the total cost. The satisfaction function is introduced to supplement the model. At the end of the paper, a specific example is introduced. Genetic algorithm is adopted to solve the model established in this paper in the matlab software environment. The results are used to verify the feasibility of the designed cainiao station site selection model.

Keywords: cainiao station site selection, nonlinear mixed integer programming, genetic algorithm

目录

摘要 I

第一章 绪论 1

1.1 论文选题的背景与意义 1

1.2 国内外物流配送中心研究现状 1

1.3 论文框架 2

第二章菜鸟驿站配送中心及选址相关理论研究 4

2.1 物流中心相关理论 4

2.1.1 配送中心概念 4

2.1.2 配送中心分类 4

2.1.3 配送中心功能 4

2.2 配送中心选址相关理论 5

2.2.1 配送中心选址原则 5

2.2.2 配送中心选址的影响因素 6

第三章 菜鸟驿站选址模型建立及求解算法 8

3.1 菜鸟驿站配送特点 8

3.2 CFLP法介绍 8

3.2.1 运输规划法 8

3.2.2 CFLP法.......................................................................................................................9

3.3 关于CFLP法结合菜鸟驿站的改进 10

3.4 菜鸟驿站选址模型建立 11

3.4.1 关于模型的假设条件 11

3.4.2 模型建立 11

3.5 遗传算法 13

3.5.1 遗传算法简介与特点 14

3.5.2 遗传算法的求解过程 15

第四章实例分析 16

4.1 菜鸟驿站选址算例描述 16

4.2 仿真求解结果 19

4.3 结果分析 21

第五章结论 22

参考文献： 23

致谢： 24

第一章 绪论

1.1 论文选题的背景与意义

在现代激烈市场竞争下，物流成为影响市场经济的重要一环，它在企业连续生产，商流的顺利进行，企业运营决策等几个方面起着重要作用。近年来，互联网的发展带着电子商务迅速发展，物流配送成为阻碍电子商务发展的一项重要因素，为解决这一难题快递自取点应运而生。快递站点作为物流最后一公里，对顾客满意度有着关键影响。顾客的体验和满意度会直接影响未来企业的发展,所以快递自取点的选址是否合理，是否迎合顾客需求将直接决定企业竞争力。同时快递站点作为一种小型的物流配送中心，他影响整个物流网络的运作，其选址是物流效率和物流成本的一个关键点。物流配送中心的选址是物流网络流畅运行，物流速度快速高效的一项保证。作为全国最大的电子商务平台，淘宝网推出菜鸟驿站快递站点，覆盖全国200多个城市，18万个社区，1200所高校，可服务人数达到2亿。这给我们日常生活带来带来了极大的便利。为了让绝大多数客户取件方便快捷，不因为其不当选址而带来不利于顾客的取件，科学正确的选址方案将变得尤为重要。

本文主要研究是从现有的菜鸟驿站选址要求及相关的货物用户数据出发，设计相对应的优化模型。首先，确立影响菜鸟驿站选址布局的影响因素，根据菜鸟驿站功能特点对不同顾客加以区分。然后，采用遗传算法的求解最优解。最后使用matlab软件进行仿真验证给出优化模型。其中在求解最优解的过程中，首先要确定优化模型，对优化模型进行计算修正，确定算法并加以验证。然后根据验证结果观察是否需要对算法进行调整，并对调整后的结果进行验证确定最后的菜鸟驿站选址方案。

1.2 国内外物流配送中心研究现状

物流选址是现代物流行业的一项重要实用技术。随着物流行业的发展，物流选址的研究也逐步的深入和有效，优化算法逐步完善并贴近实际。由于研究深度，地理环境，研究方向，研究期望等不同物流配送中心方法大致可以分为三类，即连续性模型，离散型模型和专家咨询法模型。^[1]

连续性模型认为物流中心的选址不受地理因素限制，可以在任意位置进行选址。选址灵活，计算方便，但其与实际不太好结合，这让其存在较大的改善空间。鲁晓春,詹荷生^[2]采用重心法对单一配送中心进行物流分析并对重心法进行了改善，运用求偏导，迭代等方式对其进行优化。同时杨茂盛,李霞^[3]对重心法进行了改进，使配送中心的固定成本和可变成本降低的方法对其优化。相较于重心法，交叉中值法在单一设施选址中更加适用。金鑫,王胜囡^[4]将其运用在一个城镇区域内单一设施的选址，主要考虑配送的折线距离和物流服务需求量获得了较好的实践结果。

离散型模型相较于连续性模型求解复杂，计算量大，但更符合实际要求。比较突出的有整数或混合整数规划问题的分制定界法、鲍姆尔·沃尔夫(Bournol-Wolfe)法、库恩·汉姆布利尔(HuehnHambureer)法、下等等^[1]。很多学者在这方面做了大量研究：杨彪,周亦鹏^[5]采用混合整数规划对原料仓库进行优化求解。李敏,钱燕云^[6]将0~1混合整数规划法运用到RDC选址模型中，使用LINGO编程的方法求解。王艳茹^[7]运用鲍姆尔·沃尔夫(Bournol-Wolfe)法对物流系统中数学模型进行研究降低物流成本。Nozick,L.K.^[8]使用含固定成本整数混合规划选址模型，分析配送中心选址与库存量之间的关系。Holmbergk^[9]考虑运输费用作为非线性的选址问题,采用分枝定界的方法来解决所遇见的问题。

专家咨询法模型相对于前两种模型更加受专家主观经验，知识，环境等所影响，但其考虑全面综合评价确定的物流中心最优更加有效。胡凌云,梁林^[10]使用层次分析法通过人为的客观角度来思考各要素的重要性，定性和定量计算设计优化方案。高斌,张仁颐[11]使用数学模型对核心要素选优计算，缩小范围再使用AHP法并结合Delphi法进行筛选。这让模型结果既有较强的实用性，使用又方便简单。邵铭星,张军^[12]使用个评价指标重要性权重分析建立模型优化选址。Chen-Tung Chen^[13]使用模糊评价法并使用启发式算法解决大规模设施选址问题。

针对现在选址需求，很多学者尝试将两种或多种的方法相结合来求解。相对于单一方法可以有更好的适用性和实用性，但怎样将其结合是决定结果模型的好坏的关键点。任春玉,王晓博[14]认为很难量化所有因素，并提出将定性模糊综合评价方法与定量遗传算法相结合，。孟大伟,吴慧德,王向安^[15]结合重心法，多目标模型（AHP法）和近似值法，解决了多目标多分布中心选址的问题。孙焰,郑文家^[16]结合重心法和分层分析法，并利用重心法获得候选位置，之后使用层次分析过程模型用于解决配送中心的最优定位问题。

本人结合运输规划法以及鲍摩一瓦尔夫法并引入满意度评价函数，提出非线性混合整数规划类型的菜鸟驿站选址模型。在原有模型的基础上对所选顾客进行分类，对于上门取件的部分引入满意度，对于送货上门的部分计算配送成本中保证所有的顾客都可以被考虑到。并且，不仅对基本的配送费用采取说明，还引入储存成本使总的费用成本更加合理。

1.3 论文框架

本文大致采用五个章节对菜鸟驿站的选址方案进行探究：

第一章：绪论，介绍了本文研究的目的和意义的背景，总结了在国内外的研究现状，并介绍了本文的框架。

第二章：菜鸟驿站选址的理论研究。介绍配送中心的相关理论，包括配送中心的概念，物流中心的发展，配送中心的分类与功能及其在物流中的作用。然后，介绍影响菜鸟驿站选址的因素，分析其影响大小，并介绍一般的配送中心选址方法。

第三章：建立菜鸟驿站选址模型并设计算法。本章从混合整数方法模型的介绍开始，分析上章中影响因素的权重，并针对其建立一个菜鸟驿站选址模型。使用启发式算法求解所使用的模型，并对其基本技术进行阐述。

第四章：实例分析。使用上文中所做模型，结合实际菜鸟驿站实例数据使用matlab软件编写启发式算法，求解模型，并对结果进行分析比较，确定结果的可行性。

第五章：结论。本章对全文内容进行总结，对所使用模型评价，同时对菜鸟驿站未来选址发展提出有待研究的地方。

第二章菜鸟驿站配送中心及选址相关理论研究

2.1 物流中心相关理论

2.1.1 配送中心概念

配送中心是现代配送网络中的物流节点，除了一般物流功能外，还提供物流网络的指挥，调度，处理和优化等功能。在国家标准《物流术语》中对其的定义为：“配送中心指从事配送业务且具有完善信息网络的场所或组织，应基本符合以下几个要求：主要为特定客户或末端客户提供服务；配送功能健全；配送辐射范围小；配送货物品种多、批量小、批次多、周期短。”

2.1.2 配送中心分类

配送中心基于不同的标准，可以分为不同的类型。主要标准是区域，经营和功能标准。根据配送中心服务区域的大小，配送中心分为三类：城市，区域和大区配送中心。区域配送中心仅负责特定区域内的调整分配。通常，具有较为完善的设备和人力配置。城市物流中心服务范围相比来说要大，主要服务于特定城市，在机械和人力资源方面有更大的储备。通常具有完善的包装分拣功能。大区配送中心服务范围最广，一般用于对各个城市配送中心进行配送，该配送中心相对前运输能力较小，但具有强大的包装加工功能，是公司的第一级配送中心。从配送中心的运营标准，不同商业通常有着不同种配送中心，包括代理商配送中心，供应配送中心和第三方配送中心。这些是有公司的运营需要而产生的，其中当物流业务不是主要业务，建立配送中心的目的是提升自身的业务发展能力，第三方物流中心可以提供物流服务。根据配送中心的功能标准，可分为增值配送中心，分拣配送中心和仓储配送中心。对于大多数公司而言，配送中心的类型中分拣和存储是绩效的重要功能，增值处理服务的配送中心数量相对较少。

2.1.3 配送中心功能

配送中心是产品配送的物流或经济组织。它是一个集商品处理，统计，分配和其他功能的物流节点。它是收集中心，物流中心和加工中心的综合功能。通常，配送中心具有以下基本功能：采购能力：配送中心首先购买要交付的产品，以便及时准确地向用户提供物料。配送中心根据市场需求和消费者，部门组织和实施的变化，建立和协调及时统一的采购计划。匹配能力：每个用户企业的产品规格，数量，类型，型号，质量，交货时间都有不同要求，配送中心必须将货物进行划分，匹配挑选。配送中心的这种能力是与现有存储供应商明显不同的一个。这是配送中心最重要的功能之一。储存功能：为保证生产企业向消费者提供准时，准量的交付货物，确保其生产和消费需求，实现配送中心的责任和任务，要思考适当的库存。配送中心应建立具有存储设备的仓库，并存放一定数量的货物。这对一些大型区域配送中心尤为重要。没有一定的存储容量，配送中心很难成功完成物流配送。分拣功能：在众多客户中，它们彼此差异很大，不仅有自己的特点，而且还有自己的运营规模。因此，在订购或购买时，对于不同的用户应满足其不同的商品尺寸，数量和类型要求。为了保证在这种情况下有效地交付，即同时向不同的用户交付多种货物，配送中心必须采取适当的措施分拣待组织的货物，根据分配计划，分拣和分配货物;加工功能：配送中心应遵循合理的货物交付原则，根据顾客要求将货物加工成规定的尺寸和规格。这些功能是配送中心现代服务功能的具体体现。商品加工是一项配送中心的重要功能。配送中心应具有处理功能，积极开展加工业务，不仅方便用户，而且节省了繁琐的劳动力，利于提高物资利用率和配送效率。此外，对于配送活动，它有着客观地增强其整体的功能。为了提高配送能力，扩大服务范围。大多配送中心配备各种技术人员和加工设备，使其拥有一定的货物加工能力;信息处理和提供功能：配送中心还可以提供必要信息。使配送中心在管理，政策制定，产品开发等方面获得有用的信息。

2.2 配送中心选址相关理论

2.2.1 配送中心选址原则

1）动态适应性原则

当选择配送中心的位置时,不可以认为环境条件和影响因素是恒定不变的,从动态出发，考虑未来因素和环境的变化，坚持动态规划，建立详细的调查和分析以及未来可能变化后的配送中心的地址。使它依附于合理的预测中。此外，配送中心的地址应遵照地区或国家的经济发展的指导方针和政策，考虑物流资源和需求的分布，并努力适应产业结构和社会发展。

2）协调性原则

物流配送是一个复杂的网络系统，而物流网络的重要分布节点是配送中心。因此，配送中心的位置应当由企业物流网络的优化布局和国家或区域政策来确定，使配送中心的设施设备和功能定位保持在生产力，地区，技术等方面适应整个物流网络系统，从而推动企业微系统方面和社会大物流体系协调发展。

3）经济性原则

在配送中心的建设过程中，选址成本主要分为两部分：物流成本（运营成本）和建设成本。配送中心选址置所在地区不同。即使在同一个城市中城区和郊区，郊区的位置不同。其未来物流中心的土地使用规模，建设成本，运输成本，人力资源，成本和税收都可能有非常的差距因此,配送中心选址的经济性原则应是以总费用最低为目标。

4）战略性原则