一种考虑不确定需求的低碳物流网络实现方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑不确定需求的低碳物流网络实现方法，构建了“产地—配送中心—零售点”的三级物流网络，并通过分析产品流通机制与碳排放量限制，建立该物流网络的约束关系；考虑到需求的不确定性，依据历史需求数据模拟不确定需求的实现值，建立概率分布的模糊集合；综合概率分布模糊集合与各项约束关系，以三级物流网络运作总成本最小化为目标，构建两阶段分布式鲁棒优化模型；为求解该优化模型，将其分解为主要模型和次要模型，再将具有可分离变量的次要模型应用列和约束生成方法进行求解。本发明专利技术能够帮助相关企业通过调整配送中心的数量和容量、改变运输策略来重新布局三级物流网络，从而降低企业物流运作成本。从而降低企业物流运作成本。从而降低企业物流运作成本。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑不确定需求的低碳物流网络实现方法


[0001]本专利技术涉及物流网络实现方法，尤其涉及一种考虑不确定需求的低碳物流网络实现方法。

技术介绍

[0002]面对低碳发展趋势，对于相关企业而言，合理规划布局物流网络至关重要。但物流网络设施规划所需资金巨大，且属于不可逆转的长期战略规划；同时，此类规划所涉及的产品需求在决策有效期内是不确定的，规划者也常常缺乏充足的数据信息来准确预测未来的产品需求及其分布特征。因此，如何在需求不确定的情况下设计低碳物流网络成了相关企业亟待解决的重要问题。
[0003]一种基于改进Knea的多目标低碳物流调度的优化方法(申请号CN202111489293.0)，通过引入时间惩罚函数，确立低碳物流调度的目标函数，并提出客户服务点划分方法解决了物流客户服务点不同区域配送成本不同的问题，同时处理了优化算法执行过程中的车辆容量约束问题。基于协同多目标算法的多级低碳物流配送网络规划方法(申请号CN201711211228.5)，建立了符合物流运营实际并且考虑碳排放约束的多层级物流配送网络优化模型，并根据动态信息采用ECMPSO多目标算法实时优化订货方案与车辆路径调度方案。这两项专利技术都为物流调度运营提供了可参考的解决方案，但对于数据依赖性强，且并未考虑到需求的不确定性。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能帮助相关企业降低企业物流运作成本，加快企业低碳转型发展的考虑不确定需求的低碳物流网络实现方法。
[0005]技术方案：本专利技术的低碳物流网络实现方法，包括如下步骤：
[0006]S1，收集节点布局、运输模式、产品类型、路网结构和配送中心建造等级，建立“产地—配送中心—零售点”的三级物流网络；
[0007]S2，分析物流网络中产地、配送中心和零售点的产品流通机制，以及该物流网络被允许的碳排放量限制，建立约束关系；
[0008]S3，依据历史需求数据构建多个场景，模拟不确定需求的实现值，建立概率分布的模糊集合，并对模糊集合进行线性变换；
[0009]S4，以三级物流网络运作总成本最小化为目标，综合各项约束关系，建立两阶段分布式鲁棒优化模型；
[0010]S5，将两阶段分布式鲁棒优化模型分为主要模型和次要模型，再将具有可分离变量的次要模型应用列和约束生成方法进行求解。
[0011]进一步，所述步骤S1中，建立三级物流网络的过程如下：
[0012]建立“产地—配送中心—零售点”的三级物流网络G；令N表示网络G中的节点集合；D、P与L分别表示网络中的产地集合、配送中心集合与零售点集合；所述三级物流网络G中有
集合关系N＝D∪P∪L，网络中的节点为产地、配送中心和零售点；令d表示任一产地，有d∈D；p表示任一配送中心，有p∈P；l表示任一零售点，有l∈L；
[0013]令P0与P1分别表示已经存在的配送中心和可能新建的配送中心；存在集合关系P＝P0∪P1；
[0014]令M表示网络中的运输模式集合，m表示任一运输模式，有m∈M；
[0015]令K表示网络中的产品类型集合，k表示任一产品类型，有k∈K；各类产品直接由产地运往零售点，或者经由配送中心、再运至零售点；
[0016]令A表示网络中的几何路径集合，ij表示任一几何路径，有ij∈A；其中，i为路径起点，j为路径终点，且i、j为不同的节点，即i≠j；i∈D∪P∪L，j∈D∪P∪L；
[0017]由于d、p和l分别表示产地、配送中心和零售点，也属于网络节点，则有i、j等于d、p或l；令dp表示任一“产地
→
配送中心”的几何路径，dl表示任一“产地
→
零售点”的几何路径，pl表示任一“配送中心
→
零售点”的几何路径；
[0018]令Z表示配送中心容量等级的集合，有Z＝{z1，
…
，z
n
}；将配送中心的容量分为n个等级，分别以z1，
…
，z
n
表示；z
a
表示集合Z中任一元素，为任一等级的配送中心容量，其中a＝1，
…
，n。
[0019]进一步，所述步骤S2中，依据产品流通机制和碳排放量限制建立的约束关系为：
[0020]令连续变量表示在几何路径ij上以模式m运输的k类产品的数量；令表示产地d的k类产品的最大生产能力；对于任一产地d∈D，运往各配送中心和零售点的某类产品总量不大于该类产品的最大生产能力，则有：
[0021][0022]对于任一配送中心p∈P，各产地运入的某类产品总量等于运往各零售点的该类产品总量，则有：
[0023][0024]令表示零售点l的k类产品的预计需求；令连续变量表示零售点l的k类产品的短缺数量；对于任一零售点l∈L，各产地和配送中心运入的某类产品总量加上该类产品的短缺数量，等于该类产品的预计需求，则有：
[0025][0026]令0
‑
1变量x
p
表示是否新建配送中心p，且p∈P1；若要新建，x
p
＝1，反之x
p
＝0；
[0027]令0
‑
1变量表示是否建造容量为z
a
的配送中心p，且p∈P＝P0∪P1，表示既要考虑新建配送中心的容量，也要考虑扩建已有配送中心的容量；若建造容量为z
a
的配送中心p，则反之对于任一可能新建的配送中心p∈P1，必须先决定是否新建，再决定建造容量；对于任一配送中心p∈P，只能够选择不建造或者唯一的建造容量z
a
；则约束的数学表达为：
[0028][0029][0030][0031][0032]令g
p
表示配送中心p的现有容量；对于任一配送中心p∈P，运入的各类产品总数不大于该配送中心的总容量；配送中心总容量等于初始容量与新建容量之和，数学表达为：
[0033][0034]令表示在几何路径ij上以模式m运输k类产品的单位碳排放量；令连续变量Eu表示网络G的碳排放交易量；E
π
表示网络G的最大允许碳排放量；对于网络G，未经交易的碳排放量不大于最大允许碳排放量，则有：
[0035][0036]其中，产品数量、短缺数量和碳排放交易量具有非负性。
[0037]进一步，所述步骤S3中，建立概率分布模糊集合的具体过程为：
[0038]令F表示物流网络G的概率分布；令Ω表示不确定需求情况下的概率分布的模糊集合；根据历史需求数据建立T个场景来模拟不确定需求的实现值；令t表示其中任一场景，t＝1，2，
…
，T；运用蒙特卡洛模拟器生成数据，获取各个场景的经验概率应用1
‑
范数和无穷范数来描述模糊集合的概率分布：
[0039][0040]式中，γ1与θ
∞
分别表示1
‑
范数与无穷范数的控制参数；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑不确定需求的低碳物流网络实现方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，收集节点布局、运输模式、产品类型、路网结构和配送中心建造等级，建立“产地—配送中心—零售点”的三级物流网络；S2，分析物流网络中产地、配送中心和零售点的产品流通机制，以及该物流网络被允许的碳排放量限制，建立约束关系；S3，依据历史需求数据构建多个场景，模拟不确定需求的实现值，建立概率分布的模糊集合，并对模糊集合进行线性变换；S4，以三级物流网络运作总成本最小化为目标，综合各项约束关系，建立两阶段分布式鲁棒优化模型；S5，将两阶段分布式鲁棒优化模型分为主要模型和次要模型，再将具有可分离变量的次要模型应用列和约束生成方法进行求解。2.根据权利要求1所述考虑不确定需求的低碳物流网络实现方法，其特征在于，所述步骤S1中，建立三级物流网络的过程如下：建立“产地—配送中心—零售点”的三级物流网络G；令N表示网络G中的节点集合；D、P与L分别表示网络中的产地集合、配送中心集合与零售点集合；所述三级物流网络G中有集合关系N＝D∪P∪L，网络中的节点为产地、配送中心和零售点；令d表示任一产地，有d∈D；p表示任一配送中心，有p∈P；l表示任一零售点，有l∈L；令P0与P1分别表示已经存在的配送中心和可能新建的配送中心；存在集合关系P＝P0∪P1；令M表示网络中的运输模式集合，m表示任一运输模式，有m∈M；令K表示网络中的产品类型集合，k表示任一产品类型，有k∈K；各类产品直接由产地运往零售点，或者经由配送中心、再运至零售点；令A表示网络中的几何路径集合，ij表示任一几何路径，有ij∈A；其中，i为路径起点，j为路径终点，且i、j为不同的节点，即i≠j；i∈D∪P∪L，j∈D∪P∪L；由于d、p和l分别表示产地、配送中心和零售点，也属于网络节点，则有i、j等于d、p或l；令dp表示任一“产地
→
配送中心”的几何路径，dl表示任一“产地
→
零售点”的几何路径，pl表示任一“配送中心
→
零售点”的几何路径；令Z表示配送中心容量等级的集合，有Z＝{z
l
，
…
，z
n
}；将配送中心的容量分为n个等级，分别以z1，
…
，z
n
表示；z
a
表示集合Z中任一元素，为任一等级的配送中心容量，其中a＝1，
…
，n。3.根据权利要求2所述考虑不确定需求的低碳物流网络实现方法，其特征在于，所述步骤S2中，依据产品流通机制和碳排放量限制建立的约束关系为：令连续变量表示在几何路径ij上以模式m运输的k类产品的数量；令表示产地d的k类产品的最大生产能力；对于任一产地d∈D，运往各配送中心和零售点的某类产品总量不大于该类产品的最大生产能力，则有：对于任一配送中心p∈P，各产地运入的某类产品总量等于运往各零售点的该类产品总量，则有：
令表示零售点l的k类产品的预计需求；令连续变量表示零售点l的k类产品的短缺数量；对于任一零售点l∈L，各产地和配送中心运入的某类产品总量加上该类产品的短缺数量，等于该类产品的预计需求，则有：令0
‑
1变量x
p
表示是否新建配送中心p，且p∈P1；若要新建，x
p
＝1，反之x
p
＝0；令0
‑
1变量表示是否建造容量为z
a
的配送中心p，且p∈P＝P0∪P1，表示既要考虑新建配送中心的容量，也要考虑扩建已有配送中心的容量；若建造容量为z
a
的配送中心p，则反之对于任一可能新建的配送中心p∈P1，必须先决定是否新建，再决定建造容量；对于任一配送中心p∈P，只能够选择不建造或者唯一的建造容量z
a
；则约束的数学表达为：表达为：表达为：表达为：令g
p
表示配送中心p的现有容量；对于任一配送中心p∈P，运入的各类产品总数不大于该配送中心的总容量；配送中心总容量等于...

【专利技术属性】
技术研发人员：马捷，王牵莲，蒋杰辉，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：