流线优化模型与算法研究及应用

配套的处理方式；果蔬采后商品化处理量几乎达到了100％，形成了完整的果蔬冷链体系。

而我国的产地基础设施不完善，未能解决分选、分级、预冷、冷藏运输和保鲜等采后果蔬的处理问题。

我国果蔬冷链存在许多问题：产地预冷环节薄弱；冷藏运输工具落后；冷库发展水平低；缺乏有影响力的第三方冷链物流。

我国果蔬冷链发展水平要赶上发达国家还有较长的路要走。

要完善我国的果蔬冷链业，除了大力研发性价比合理、符合国情的相关冷链设备、设施以外；还需要全面的对整个果蔬冷链过程中存在的影响果蔬产品质量的风险因素进行分析和评价，从而一一破解；更需要系统地梳理整个果蔬冷链链条，是指实现协同化，构建果蔬冷链质量质量保障体系。

这样才能真正确保果蔬产品的质量安全，确保千万消费者食用上安全放心的果蔬产品。

流线优化模型与算法研究及应用张锦*（交通与物流学院）1 研究背景目前我国物流产业正处于高速发展期，理论体系与应用研究正在不断完善。

物流活动的目的就是使物流服务来满足物流需求，即通过仓储、加工、运输、配送、包装、装卸搬运等活动来满足社会经济活动中供应商、制造商、零售商、消费者等需求方的对物的移动、储存与服务的需求。

在宏观层面的区域及城市经济和微观层面的制造、贸易、消费等典型社会经济活动中的物流活动可抽象为具有特定需求的空间结构，称作物流需求网络。

在物流系统中，由若干特定的点、线和特定的权构成的，反映物流服务与需求关系的供需网络称之为流线网络，它具有以下典型特征。

1．反映了仓储、加工、运输、配送、包装、装卸搬运等物流服务与需求方在物品数量、到达时间、物流费用等方面的物流需求间的供需关系。

2．具有嵌套、多层、多级、多维、多准则、拥塞等典型的超网络结构特征，并且具有连接供需两个物流网络的超网络结构。

3．当实际需求为特定值时，物流服务追求的目标为用恰当的费用，在恰当的时间把恰当数量的恰当物品，经恰当的路线送到恰当的地点。

物流供应网络与物流需求网络之间的关系可由超网络结构进行刻画，用匹配度刻画物流服务与物流需求之间的适应程度。

2 国内外研究现状目前，国内外学者对流线的组织与优化问题研究较少，与此问题相关的内容包括物流网络、物流网络分配、动线优化、超网络理论与应用、变分不等式算法及其在供应链网络中的应用等内容。

2.1 物流网络研究现状国外的学者大都倾向从微观的企业角度去研究物流网络的资源配置和协调问题,如物流基础设施、市场竞争机制以及配送运输等问题。

这类研究大多利用数学规划法、系统仿真法、启发式*作者简介：张锦，男，教授。

方法等作为技术工具,为物流网络的设施选址定位、多工厂的协调和战略配送体系的设计等问题提供支持。

物流网络的配送运输问题一直是研究热点，包括车辆路径选择问题(Vehicle Routing Problem,VRP)。

VRP最早由Dantzig和Ramser于1959年提出，之后国外学者们使用了多种多样的方法对VRP的进行了理论和实际运用的研究。

从Ford和Fulkerson开始，学者们开始采用大量的算法用来研究网络流问题。

近年，不少学者更是尝试使用新的方法来研究物流网络中的运输、选址以及网络设计等问题，Pedro M.Reyes利用博弈论中的Shapley value的方法来解决物流网络中的转载运输问题，以维持网络的稳定；Nakatsu则对由工厂、仓库和消费市场等三种常用节点所组成的物流网络结构展开研究，利用基于模型的推理方法和启发式搜索方法来解决仓库设施的定位问题和物流网络结构设计中的聚集或分散决策；o等通过对影响物流网络中的环境、成本的各种活动进行研究，提出了基于多目标规划的物流网络优化设计框架，并讨论了其在可持续物流网络设计中的应用。

随着绿色和环保概念吸引越来越多的国家、组织和企业的关注，越来越多的学者也开始从回收物流或逆向物流的角度对物流网络设计和优化问题进行研究。

Fleischmann等在分析产品回收环境下的物流网络设计过程中，着重对产品回收物流网络和传统的物流网络进行了比较。

马祖军等考虑再制造物流系统中废旧产品回收量和再生产品需求量的不确定性，提出一种单产品、单周期、有能力限制的再制造物流网络稳健优化设计模型，用来确定再制造物流网络中各种设施的数量和位置，并在由此构成的各条物流路径上合理分配物流量。

区域物流网络是物流网络的研究热点之一，其相关研究大多数是针对某个特定区域的实证研究。

郎丰平将层次分析法和模糊理论相结合，提出了区域物流网络多层次模糊评价法，并确定了东北经济区物流网络的主体架构和对俄边贸物流网络的层次结构。

李兆磊等从区域物流与区域经济相互匹配的角度进行了研究。

胡剑鸿针对湖北省武陵山地区黄莲生产分布、交易与储存的实际场所与状况，建立了规模化种植物流网络。

阎利军等建立了城市商品运输系统运输费用和中间节点的建设费用模型，根据费用和选择模型开发了优化物流中间节点的分布和规模模型。

在流线网络构建方面，王坤、张锦等基于国际贸易中物流组织特点，提出了揭示物流服务与需求关系的流线网络，分析了其时间、数量等方面的供需关系；王坤、张锦等综合考虑时间和数量因素，进一步分析了多层多级的流线网络上匹配度模型；张锦、王坤将流线网络结构扩展应用于生产制造、贸易、消费和区域及城市经济等典型社会经济活动中的物流活动中，综合考虑时间、数量和费用等因素，建立了一类具有匹配度约束的流线优化模型，并提出了求解思路。

目前，国内外专家对物流网络的研究多侧重于配送网络、两级或三级的网络结构，对具有多层、多级、多属性特征的物流网络及其上的供需分析还需进一步研究。

2.2 物流网络分配问题物流量网络分配问题从文献检索来看，国外有关出行分配问题的研究较为丰富，但对物流量的网络分配问题研究较少，相关的研究集中在物流需求分析方面。

在国内，张锦从集合分析的思想出发，提出了基于L-OD的物流需求预测的模型体系，对物流量在物流网络上的分配进行了研究，给出了动态多路径模型与算法。

刘开元提出以综合的广义费用对影响网络分配的时间与费用因素进行综合考虑，并将其应用于双约束重力模型当中。

韩世莲、李旭宏等利用模糊数学的方法，也对物流网络的路径选择问题进行了研究并取得了一些成果。

与出行分配问题相似，物流量的网络分配应考虑时间与费用，且也应综合考虑。

张锦、朱炜此基础上进行了进一步的研究，提出了综合路权与转换阻抗以全面地反映网络分配情况。

在物流网络分配问题的研究中，国内外很多学者做了大量的工作，但其研究成果大都基于时间或费用的单方面指标，将时间、数量、费用进行综合考虑的较少。

2.3 动线优化问题在厂房、物流中心、货运场站中，动线是指物品、设备、人员的移动路线，避免阻断、迂回、绕行和相互交叉等现象。

刘昌祺在物流配送中心的平面布置中，对动线的概念进行了界定，认为动线就是商品、质材（货品箱、托盘、料箱等）、废气物和人员的移动路线，提出了物流配送中心动线设计的若干原则，对物流动线的常见形式进行了分析。

钟华在基于EM_PLANT医药物流中心的规划及仿真研究中，详细阐述了医药物流中心的动线规划。

目前，物流动线图以及动线布置法在物流系统规划设计中有较广泛的应用。

赵俊峰在烟草配送中心设备管理系统研究中，使用物流动线图来描述卷烟配送中心生产流程；马全伟通过对企业仓储中心的各类货物库区的物流量强度、使用频率的分析，使用仓库物流流程动线图对库区作业进行了优化。

宋建新采用I型双直线式动线布置，对箱类、散货以及托盘货物进出配送中心进行了仿真。

李云清在物流系统规划中介绍了物流中心内部设施布局规划和物流中心设备选型与空间布局设计，给出了各区域的面积与相对位置的计算方法。

刘晓岚通过对非物流因素与物流因素的分析，确定了区域间的相关性，并结合各区域的作业面积，采用动线布置法，完成区域的布置规划。

目前，关于物流过程中的动线研究多是设施内部的问题，但实际物流活动中不仅有设施内部的动线，还存在外部空间的设施、连线等。

动线研究方法大多针对冲突点和重复率进行优化与设计，而未涉及系统性的优化，有待于进一步研究。

2.4 超网络理论与应用随着网络化的发展，一般的网络已不能完全描述真实世界网络的特征，许多复杂的大规模网络出现，这些网络节点和边的数量众多，结构复杂，连接形式多样。

在研究超大规模的网络系统时，会出现物流网络与信息网络、资金网络相交织的问题。

如果用工程的方法来分别处理各网的问题，就很难理清各网络之间的关系，因此，就出现了超越一般网络的网络系统，即超网络。

超网络概念的提出为许多复杂的系统研究提供了新的思路，可将其作为研究Internet网络、交通网络、供应链网络以及物流网络等大型复杂系统的一种工具，国内也有学者开始这方面的研究，如张福梅基于变分不等式的退货供应链超网络研究，杨广芬基于变分不等式的闭环供应链超网络研究，李晓强基于变分不等式的电子商务供应链超网络研究，杨广芬由零售商负责回收的闭环供应链超网络优化，杨光华基于加权超网络的区域物流网络模型机特征分析，薛雷逆向物流超网络优化模型研究。

随着实际生活中系统的日益复杂多样化，超网络模型的应用领域和范围必将越来越广，更多的系统利用超网络的概念来处理。

将超网络进一步应用于知识管理系统等一些新型系统之中，如席运江基于加权超网络模型的知识网络鲁棒性分析及应用。

综上所述，超网络在各类复杂系统中的应用越来越受到专家学者的重视，但超网络在物流领域的应用相对较少，特别是针对本课题制造、贸易、消费等几类流线网络的应用较少。

由于超网络对于解决具有多层、多级、多属性的网络优化问题具有一定的可行性，因此，超网络是流线网络构建与优化的一种有效方法。

2.5 变分不等式算法及在供应链网络中的应用变分不等式求解算法主要包括迭代算法、邻近点算法和投影算法。

孙巍，吴长亮等在Hilbert空间中给出求极大单调算子零点的近似邻近点算法，并证明该算法生成的序列弱收敛到算子的零点，得到求解单调变分不等式的近似邻近点算法；唐国吉针对单调变分不等式，建立了一个新的误差准则，并且在不需要增加投影、外梯度等步骤的情况下证明了邻近点算法的收敛性；赵晖，高自友根据变分不等式的等价形式，构造了一种混沌搜索算法来直接求解变分不等式问题，并验证了算法的渐进收敛性；孙敏基于Han D提出的交替方向法，通过一系列的改进，对结构型单调变分不等式问题给出了一种新的投影类交替方向法，证明了在解集非空和函数单调的条件下，该方法具有全局收敛性；梁远洪介绍了一类广义投影算法，将该算法运用于求解Hilbert空间中一类新的广义非线性变分不等式组的逼近解；彭再云，雷鸣等给出了希尔伯特空间中一类带误差的三步投影方法，借助投影方法的收敛性证明了由该算法生成的迭代序列强收敛于此类广义松弛余强制变分不等式体系问题的精确解。

变分不等式算法广泛应用于优化问题、非线性规划、经济问题等研究领域中，与我们相关的内容主要涉及在供应链网络中的应用。