基于混合集合規(guī)劃的多式聯(lián)運承運人選擇問題研究

1、70中國物流與采購2011年第16期 文/東方由于托運人對多式聯(lián)運承運人選擇的結(jié)果是多樣性的,其數(shù)量是模糊不確定的,因此使用混合集合規(guī)劃將最優(yōu)解以集合形式表示,并將參與人數(shù)量用集合的基來表示,可以降低問題的求解難度。多屬性評價指標體系在客戶對多式聯(lián)運承運人的選擇過程中,各承運人之間的競爭不僅只有價格競爭,還包括除價格因素以外的深層次競爭。因此,建立承運人選擇的評價指標時應當考慮包括價格在內(nèi)的多個屬性指標,有時候服務質(zhì)量和效率等屬性對于托運人而言比價格屬性更加重要。結(jié)合多式聯(lián)運特性,本文在設計多式聯(lián)運多屬性指標時主要考慮到各類承運人的總運費、服務質(zhì)量、信譽水平及運網(wǎng)能力4個屬性,并將其設定為一級

2、評價指標,進而確定出多式聯(lián)運承運人的最佳組合。集裝箱多式聯(lián)運服務的總運費主要包括海鐵公等基本運費、附加費、雜費等;服務質(zhì)量主要通過交接便利程度、運輸時間、準班率、貨損率來判斷;信譽情況主要依靠承運人信用度和品牌收益情況來衡量;運網(wǎng)能力則主要是對承運人信息化水平、網(wǎng)絡可達性以及運輸方基于混合集合規(guī)劃的多式聯(lián)運承運人選擇問題研究式協(xié)調(diào)能力的綜合性評價。問題描述及限定條件多式聯(lián)運承運人選擇問題可以描述為:假定托運人現(xiàn)有L 個聯(lián)運任務,通過招標方式向K個多式聯(lián)運承運人發(fā)出招標信息,欲從中確定出合作對象。每個多式聯(lián)運承運人可以根據(jù)自身優(yōu)勢對L 個任務中的任何一個或多個進行投標,同時必須要報出自己的運價、

3、質(zhì)量、信譽、運網(wǎng)能力等屬性情況。可將托運人的任務記為i ,下標 ,則托運人任務集合記為。根據(jù)上述描述,承運人可對集合A中的任意子集進行投標。從托運人選擇承運人的實際問題來看,有以下幾個基本條件:多式聯(lián)運任務的安排有兩個基本原則:“效用最大化”和“不重復承運”,效用最大化是指所有屬性的綜合效用最大;不重復承運是指同一任務最多只分配給一個承運人來完成,即不會出現(xiàn)一個任務由多個承運人來承運的情況。多式聯(lián)運承運人只能進行一次投標,其報出的信息不能更改。托運人可根據(jù)實際情況限定承運人數(shù)量,以控制采購的質(zhì)量。任務集合中的所有項目都要得以完成,并且托運人可以通過指定某承運人為合作者之一來保證其供應鏈合作伙伴

4、的連續(xù)性。優(yōu)化模型在選擇過程中,設每一種可能的任務組合方案為A k ,每一種組合A k 都對應著一個狀態(tài)S k ,將每個投標組合狀態(tài)S k 下各承運人的運價屬性、質(zhì)量 屬性、信譽屬性和運網(wǎng)能力屬性指標 值分別用和表示。則狀態(tài)S k 的向量格式可以表示為一個空間向量:。在求解過程中,托運人的最終目的是要通過比較所有狀態(tài)S k 的綜合水平來選擇最終組合及其承運人。所以,?？煞謩e將各組合中A k 的狀態(tài)向量值 加總得到各方案的屬性指標值。從中得到的價格屬性指標最低的記為 , 質(zhì)量屬性指標最高的記為,信譽屬性指標最高的記為 ,運網(wǎng) 能力屬性指標最高的記為 ,即: 分別表示第j種方案對應的總價格屬 性值

5、、質(zhì)量屬性值、信譽屬性值和 本文系廣西民族大學引進人才科研啟動項目“集裝箱多式聯(lián)運服務組合優(yōu)化研究”(項目編號:2010QD007階段性成果。(東方:廣西民族大學運網(wǎng)能力屬性值。在具體求解中可以分析出,第一,中標的承運人數(shù)量是不確定的,第二,任務組合的分配形式和具體內(nèi)容是不確定的,第三,由于以價格最低、質(zhì)量最高、信譽最高、運網(wǎng)能力最高為目標,該多目標規(guī)劃問題未必存在最優(yōu)解。因此,首先使用混合集合規(guī)劃來求解問題中的單目標規(guī)劃問題,定義4個單目標規(guī)劃問題的解為虛擬解,再通過4維歐式空間距離的比較得到實際任務組合中的最優(yōu)解。將問題中的任務組合和對應的承運人組合用集合表示,由于涉及到不同的集合體,而它

6、們之間又存在著某種邏輯聯(lián)系,因此可通過將集合之間的關系做好約束和空間迭代搜索加以求解,由于變量的初始值域是有限的,隨著空間的切割變小和迭代搜索的向下進行,要么找到解,要么證明無解。虛擬最優(yōu)解是一個模糊的集合,集合內(nèi)部的元素是不確定的,設虛擬最優(yōu)解為集合,其對應的承運人集合為,所有可能出現(xiàn)的任務組合方案為Ak,其對應的承運人組合為Cj,A中包含的中標組合的個數(shù)為,入選承運人個數(shù)也為,另假設托運人指定承運人為合作伙伴之一,此任務完成的價格上限為D,同時為控制質(zhì)量,要求實際承運人數(shù)量最多不超過K,因此可將問題的約束表示為:當多式聯(lián)運承運人做出組合投標后,托運人則是采用一種優(yōu)化的方法來分配這些資源。利

7、用歐式空間距離的概念,求出實際各方案中屬性值與虛擬解之間距離最短的一組,即求出(13,根據(jù)公式(13,選擇歐氏距離最小的方案作為實際最優(yōu)方案。模擬算例設某托運人共有3項多式聯(lián)運任務需要選擇適當?shù)某羞\人來完成,3項任務分別用A、B、C來表示,共有18家承運人參與競爭。托運人按照重要程度將分別根據(jù)承運人的總運價、服務質(zhì)量、信譽水平、運網(wǎng)能力做出選擇。表1給出了所有投標承運人的報價信息。為完成所有任務ABC,計算得到總運費最低時,屬性值為40,對應著承運人組合C1,C5,C6,任務組合A1,A5,A6;服務質(zhì)量最高時,屬性值為60,對應著承運人組合C18,任務組合A18;信譽水平最高時,屬性值為60,對應著承運人組合C15,任務組合A15;運網(wǎng)能力最高時,屬性值為61,對應著承運人組合C17,任務組合A17。由于這四個虛擬解對應著不同的承運人組合,因此還需通過歐式空間距離求解實際承運人組合中的最優(yōu)解。根據(jù)公式(13,根據(jù)托運人意愿可賦予總價格、服務質(zhì)量、信譽水平和運網(wǎng)能力不同的權(quán)重。令1=0.4,2=0.3,3=0.2,4=0.1,計算出歐式距離最小者為9.7313919067383,對應著承運人組合C1,C11和任務組合A1,A11,即由承運人C1來完成任務A,