物资打包 关于运筹学的多目标规划的论文

收稿日期:2006Ο09Ο16
作者简介:马武彪(1979-),男,山东菏泽人,解放军后勤工程学院硕士研究生,主攻方向为军事物流包装。

多目标规划在军用物资包装优化中的应用
马武彪,朱霞,汪春晖,陈晓峰
(后勤工程学院,重庆400016)
摘要:提出应用一种有效的综合评价方法———多目标规划法解决包装方案优化的新思路。

根据军用物资的不同分类,基于包装功能的多目标规划建立多目标规划模型,对各种军用物资包装方案进行评优选择。

该方法可以获得正确、直观的综合评价结果。

关键词:包装功能;军用物资分类;多目标规划
中图分类号:TJ07　文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2007)02-0102-03
A p p lica t ion of M u lt i 2ob je c t ive P rog ram m in g in M ilita ry M a te r ia l P a ck a g in g O p t i m iza t ion
MA W u 2biao,ZHU X ia,WAN G Chun 2hui,CHEN X iao 2feng
(Logistic Engineering University,Chongqing 400016,China )
A b s t ra c t:A kind of effective comp rehensive evaluati on method:multi 2objective p r ogramm ing method
was put f or ward which s olves packaging p r oject op ti m izati on with ne w way of thinking .D ifferent kinds of m il 2itary material packaging p r ojects were chosen according t o different classificati on of m ilitary material and es 2tablish ment of multi 2objective p r ogra mm ing model based on packaging functi on ’s multi 2objective p r ogram 2m ing .This method can acquire correct,intuiti onistic,and comp rehensive evaluati on result .
K e y w o rd s:packaging functi on;classified m ilitary material;multi 2objective p r ogra mm ing
社会的进步,商品生产、流通、消费的发展,商品的包装功能也在不断的发展和延伸。

商品包装功能的实现能极大地提高了商品的使用价值,促进商品的流通,实现其经济效益。

特别是在军事领域,包装的功能实现与否严重地影响其军事效益的发挥。

军用物资根据使用目的可以分为:战略储备物资、战役物资和战术应用物资。

随着军用物资种类繁多,运输方式、装卸方式、存储方式多样化,要求其包装的防护性能、运输合理性、存储适应性、装卸匹配性、分发的方便性几个目标同时达到最优化。

然而在设计包装的时候,包装的诸功能之间具有明显的矛盾对立性,因而也就在各功能之间引起了相互排斥,造成这些功能之间存在“效益背反”现象。

如何对军用物资根据其使用目的进行包装,以及如何从众多的包装方案中选择较优的方案显得尤为重要。

仅仅通过单一指标的比较来确定最优方案显然已经不能满足比选要求。

针对这一问题,本文拟以军用物资分类与包装功能的分析,通过多目标规划方法来探讨对军用物资的合理化包装。

1　多目标规划方法简介
[1]
假定有m 个目标f 1(x ),f 2(x ),……,f m (x )同时要考察,并且要求都越大越好,在不考虑其他目标时,记第i 个目标的最优值为:
f (0)
i =max x ∈R
f i (x )
相应的最优解记为x (i )
,i =1,2,……,m;其中R 是解的约束集合。

R ={x |g (x )≥0}　g (x )={g 1(x ),……,g l (x )}
T
在理想状态下,当这些x (i )
都相同时,就以这共同解作为多目标的共同最优解。

一般都不会全相同。

一般用V =max x ∈R
F
(x )表示,在约束集合R 内求多目标问题的最优(亦称求向量
最优),其中:
F (x )={f 1(x ),f 2(x ),……,f m (x )}
T
对于向量F (x ),其理想点为:
F
(0)
={f (0)1,f (0)2,……,f (0)m }
T
是每个目标都达到最优时的解,这在实际情况中是达不到的。

令F j ={f 1j ,f 2j ,……,f m j }T 为第j 个方案的目标函数,则由“欧几里德公式”可得计算公式:
L (2)
(j )=
∑m
i
(
f ij -f (0)
i
)2,1≤j ≤n
为了使公式具有实用价值,对于权值不同得目标,可以将
2
01包装工程　P ACK AGI N G E NGI N EER I N G Vol .28No .22007.02
各目标的权值考虑进去。

即为:
L (2)(j )=
∑m
i
w
i
(f ij -f (0)
i )2,1≤j ≤n
目标函数最优即求m in L (2)(j )。

2　基于包装各功能的多目标规划模型的建立
2.1　包装功能
[2]
由于军用物资的使用目的、使用环境不同与民用物资,因此它除了要像民用物资包装那样,依据物资的特性确定包装方法外,更多的考虑其军事性和使用性。

因此在设计军用物资包装时,重点考虑的是以下几个功能。

1)包装的防护功能。

防护功能是军用物资包装的基本功
能。

军用物资包装防护功能是基于3个方面的防护:(1)自然环境及客观因素对物资的危害;(2)人为因素对物资的危害;
(3)敌人对物资的破坏。

战地自然环境的恶劣,加上敌人的破
坏使得军用物资的防护相对民用物资的防护更为重要。

包装的防护功能要求包装要能保证物资在使用前的完整性。

由于包装技术方法的有限性,各种物资性能的特殊性和战场环境的复杂性,包装的防护功能有时难以全面胜任。

2)包装的方便运输功能。

高技术条件下的战争,战场空
间广、作战样式多,战场流动性大,部队机动频繁。

在运输活动中,运输包装主要考虑的是提高运输设备容积、运力的利用率。

因此,在只设计运输包装功能时,要考虑运输包装的包装件外形尺寸、包装件结构、包装件质量。

3)包装的方便储存功能。

军用物资的储存环境是复杂多
变的。

军用物资包装要适应保管设备,提高设备的利用率并有利于仓库自动化管理等方面的效用。

此外,合理的包装还可以提高仓库的堆垛高度、增大储存密度,充分利用仓库的容积。

4)包装的方便装卸功能。

高技术条件下的现代战争物资
消耗巨大,要求供应的速度更快,这一功能反映着包装件在运输、中转中应满足一定的技术条件,体现在产品或内容物的大小、质量、形状、重心
、起吊装车结构、堆码方便可靠等方面要求。

5)包装的方便分发功能。

包装的最终目的是如何使物资
安全可靠地传递到消费者手中。

由于军用物资使用环境的特殊性,要求军用物资能方便、及时的分发到军事人员手中,并且便于携带、保存和使用。

包装还应能帮助军事人员正确地养护和使用军用物资。

综上所述,在进行军用物资包装优化设计时,将采用图1结构将包装功能作为优化的主要目标对包装方案进行评估选优。

2.2　功能目标权值的确定
[3]
良好的包装应适应军事环境。

根据不同的使用目的,军用物资分为战略存储物资、战役使用物资和战术应用物资。

这3类物资生存的环境不同、使用物资的时效性要求不同,因此在
图1　包装方案评价基本层次结构
Fig .1Basic hiberarchy of packaging p r oject evaluati on
包装设计时要求的侧重点也不同。

基于这种考虑,我们将包装的功能在这3种分类下进行加权排序。

确定各包装功能的权值有很多种方法。

目前,我们经常使用的方法有Del phi 法、
AHP 法、离差最大化法、均方差法、主成分分析法等,根据使用
目的由专家直接评定。

这些方法各有优缺点,其中AHP 法作为一种决策过程,充分利用了专家经验,对同一层次因素进行两两比较确定判断矩阵,以求出各因素之间的权重。

这里应用
AHP 法,具体步骤如下:
1)用因素之间两两比较的计算方法来确定因素层间的权
值。

B -C 判断矩阵见表1。

表1　包装功能排序判断矩阵
Ta b.1Th e com p os ito r a n d ju d gm e n t m a t r ix
of p a ck a g in g fu n c t ion s
B C 1C 2C 3C 4C 5C 1a 11a 12a 13a 14a 15C 2a 21a 22a 23a 24a 25C 3a 31a 32a 33a 34a 35C 4a 41a 42a 43a 44a 45C 5
a 51
a 52
a 53
a 54
a 55
2)方根法计算权值。

这是一种近似计算法,其计算步骤
为:
(1)计算判断矩阵每行所有元素的几何平均值(n =5)。

w i =
n
∑n
j =1
a
ij
,　i =1,2,3,4,5
得到:w =(w 1,w 2,w 3,w 4,w 5)T
(2)将w i 归一化,即计算:w i =
w i
∑n
j =1
w
j
,　i =1,2,3,4,5
得到:w =(w 1,w 2,w 3,w 4,w 5)T 。

这个结果即是目标因素之间的相对权重。

2.3　目标值的计算
根据包装功能,将这些目标设计为防护可靠性、运输合理性、存储适应性、装卸匹配性、分发方便性。

这些目标大体分为
3
01马武彪等　多目标规划在军用物资包装优化中的应用
2类:定性分析目标和定量分析目标。

对于防护可靠性、存储适应性、分发方便性目标很难用精确值表示出来,需要专家进行定性分析,通过经验和主观进行估算得出。

运输合理性、装卸匹配性可以通过统计计算得出结果。

由于这些评价指标的量纲往往不同,某些定量计算的指标也仅仅能确定为某个范围内的值。

因此可以通过下列规定将所有评价值均化为9、7、5、3、1五级定标,分别对应优、良、中、及格、不及格。

8、4、6、2值对应于各级别间的中间取值。

完全满足者打9分,满足80%以上者打7分、满足70%者打5分,满足60%者打分为3分。

8、6、4、2的分值对应与各级别间的中间取值[1]。

2.4　实例分析
有一批军用物资确定为战略储备物资,有关工作者为其设计了4种包装方式,利用专家经验采用AHP法计算确定各包装功能间的权重值见表2。

表2　基于战略物资包装的包装功能排序值
Ta b.2Th e com p os ito r va lu e of p a ck a g in g fu n c t ion b a se
on p a ck a g in g s t ra te ge t ic m a te r ia ls
包装功能指标
防护
可靠性
运输
合理性
存储
适应性
装卸
匹配性
分发
方便性
w i0.250.120.320.20.11
针对各包装方案,专家的评价值见表3。

表3　基于战略物资的包装方案评价值
Ta b.3E va lu a t ion va lu e of p a ck a g in g p ro je c ts b a se
on s t ra te ge t ic m a te r ia ls
评价指标
防护
可靠性
运输
合理性
存储
适应性
装卸
匹配性
分发
方便性
权值w0.250.120.320.20.11包装方案194863包装方案273479包装方案369447包装方案458584
将数据代入公式L
(2)(j)=∑
m
i
w
i
(f
ij
-f(0)
i
)2,1≤j≤
n,其中m=5,j=1,2,3,4。

经计算得:
L(2)(1)=3.01,　L(2)(2)=3.78,　L(2)(3)=3.35,
L(2)(4)=3.49。

显然m in L
(2)
(1)=3.01。

即针对这批物资得战略包装方案,包装方案1最合适。

同一批物资是基于战术目的的包装,针对这4种包装方案,计算出的各评价指标权值发生了变化,见表4。

表4　基于战术物资包装方案评价值
Ta b.4E va lu a t ion va lu e of p a ck a g in g p ro je c ts
b a se on ta
c t ics m a te r ia ls
评价指标
防护
可靠性
运输
合理性
存储
适应性
装卸
匹配性
分发
方便性权值w0.130.220.190.30.16
包装方案194863
包装方案273479
包装方案369447
包装方案458584
计算得:L
(2)
(1)=3.76,　L(2)(2)=3.79,　L(2)(3)=3. 75,　L(2)(4)=3.10。

m in L(2)(4)=3.10。

同一批物资基于战术目的的包装,针对这4种包装方案评价结果则是方案4最优。

3　结　语
应用于不同目的下的军用物资包装要求是不相同的。

其包装功能的实现与否严重影响军事效益的发挥。

本文利用多目标规划方法对军用物资包装进行优化评选,可以获得更加正确、直观的结果,使得军用物资包装更具有针对性,与目的相符。

参考文献:
[1]　甘应爱,田丰,等.运筹学[M].北京:清华大学出版社,2004.
[2]　蔡伟.商品运输包装的功能效用[J].包装工程,2003,24(5):100
-101.
[3]　黄琳,金国斌.包装质量综合评估体系的建立[J].中国包装工
业,2001,(10):15-17.
[4]　戴宏民.包装管理[M].北京:印刷工业出版社,2005.
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包装工程　P ACK AGI N G E NGI N EER I N G Vol.28No.22007.02。