謝長軍

摘 要：運輸方式的選擇問題直接關(guān)系到貨物的運輸費用、運輸時間以及運輸質(zhì)量。只有通過對運輸方式進行選擇優(yōu)化從而到達最佳優(yōu)化效果才能夠從根本上解決貨物的運輸問題。特別是在當(dāng)今社會高速發(fā)展時期，物流建立的較為發(fā)達，同時國內(nèi)的經(jīng)濟飛速發(fā)展。在新的形勢下，如何使運輸方式的選擇達到最優(yōu)化成為企業(yè)生存的一個重要問題。為此，首先分析了當(dāng)前不同交通工具的基本經(jīng)濟和技術(shù)特征，進而提出了適用于多城市的最優(yōu)化交通組合方式模型，即運輸進化規(guī)劃模型。最后，提出了如何求解最優(yōu)路徑的科學(xué)解決辦法。

關(guān)鍵詞：運輸方式；選擇；多目標(biāo)；優(yōu)化

1 概述

交通運輸是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的命脈，同時也是提高人們生產(chǎn)和生活水平的重要保障。特別是在我們國家這種發(fā)展中國家的條件下，交通運輸雖然快速發(fā)展，但是仍然不能夠滿足當(dāng)前國家經(jīng)濟發(fā)展和社會發(fā)展的需要。為此，就必須能夠通過當(dāng)前現(xiàn)有的外部條件，通過科學(xué)的手段進行運輸方式中選擇多目標(biāo)的優(yōu)化。只有這樣才能夠使運輸方式被社會更好的運用，從而為社會創(chuàng)造更多的財富。當(dāng)然，運輸系統(tǒng)是一項較為復(fù)雜的系統(tǒng)，其牽涉到多學(xué)科的理論課題，必須以多學(xué)科為背景深入探討來確定研究視角和研究方式。文章在考慮現(xiàn)有交通運輸通道的背景之下，分析了當(dāng)前不同交通工具的基本經(jīng)濟和技術(shù)特征，進一步提出適用于多城市最優(yōu)化佳通方式組合模型，最后，在此基礎(chǔ)上提出了科學(xué)規(guī)劃方式和思路。

2 多目標(biāo)運輸通道的分析及存在的主要問題

2.1 多目標(biāo)運輸通道分析

經(jīng)濟的全球化使得一些大型物流企業(yè)不僅從事近距離的貨物運輸，還從事一部分遠距離運輸。由于各種交通運輸通道都具有自身的特點和優(yōu)勢，因而對于物流企業(yè)而言就需要對運輸通道加以分析，選擇最優(yōu)化的目標(biāo)組合方式，從而能夠以極低的成本，按質(zhì)按時的完成企業(yè)的運輸任務(wù)。通道是由交通線路組成的，對這些交通線路的分析其實可以等同于對網(wǎng)絡(luò)的分析。網(wǎng)絡(luò)分析則包含了最短路徑分析和最優(yōu)化路徑分析等。因而，在這里，可以通過網(wǎng)絡(luò)分析的方式為手段進行多目標(biāo)的運輸通道分析。

多目標(biāo)運輸通道的優(yōu)化是指包含兩個或者多個目標(biāo)的優(yōu)化問題。例如，假設(shè)有一批貨物從起始點O運輸?shù)侥康牡豍，其沿途經(jīng)過m座城市。此m座城市中任意相鄰的兩座城市之間可以有n種不同的運輸方式供選擇。因而，多目標(biāo)運輸通道的分析歸根結(jié)底是選擇某種運輸方式組合，使運輸總費用盡量降低，運輸總時間盡量縮短。

多目標(biāo)的優(yōu)化問題需要從多因素出發(fā)，通過分析目標(biāo)的性能，使最終幾項指標(biāo)達到最優(yōu)化。將多目標(biāo)運輸通道的優(yōu)化假設(shè)成n個決策變量存在n維的決策空間中，m個目標(biāo)函數(shù)則存在于m維的目標(biāo)空間中，其數(shù)學(xué)模型可以簡單概括如下：

尋求最小值y，即miny=F（x）=（f1（x），f2（x），…，fm（x）），從而滿足公式：

，其中，該公式中的x為決策變量，

y為目標(biāo)函數(shù)。

2.2 存在的主要問題

首先，具有較高級別的運輸系統(tǒng)呈現(xiàn)帶狀區(qū)域，其中包含了若干相互平行的線路。而地圖中一般缺乏對相應(yīng)的運輸通道的整體空間描述以及對表示方法的研究。因而，在進行數(shù)據(jù)分析時缺乏一定的資料，影響方式線路的優(yōu)化選擇。其次，運輸通道包含多種目標(biāo)的運輸方式交通連接點。正式由于這些交通連接點的存在，使得多種運輸費方式成為了使整個樞紐區(qū)域變化復(fù)雜的系統(tǒng)，嚴重的影響著運輸方式多樣化的選擇。再次，對于交通運輸方式的綜合評價方法頗多，常見的有綜合評判法、模糊評判法以及灰色評價法等，這些方法當(dāng)前遇到的難題是如何使用合適的方法反應(yīng)評估對象的整體水平及標(biāo)準。最后，現(xiàn)有的最佳目標(biāo)路徑尋找方法有三十余種。雖然一些傳統(tǒng)方法盡管容易實現(xiàn)并且具有運算快速的特點，但是一些傳統(tǒng)方法只能針對袁術(shù)方式選擇中的凸方法，而對于非凸方法則不行。同時，決策者在決策過程中需要不斷地根據(jù)模型提出自己的偏好結(jié)構(gòu)信息，卻不能夠準確的描述自己的偏好結(jié)構(gòu)。產(chǎn)生方式方法有待提高，付出的代價較大，時間效率較低。

3 運輸方式多目標(biāo)優(yōu)化模型建立及求解

3.1 模型建立

假設(shè)運輸模型滿足以下兩個條件。第一，運輸量在某一個城市之間不能夠分割，也就是說在某個城市只能選擇一種云技術(shù)方式。第二，企業(yè)的運輸成本和運輸?shù)木嚯x呈現(xiàn)線性相關(guān)。由此，依據(jù)相關(guān)的分析方法，可以將本問題建立運輸方式多目標(biāo)優(yōu)化模型：

滿足以下六個約束條件，即：

根據(jù)公式，該目標(biāo)函數(shù)在整個運輸過程中所能達到的最低成本為目標(biāo)，其費用分別來自于中轉(zhuǎn)費、運費以及懲罰費用三者。

其中，第一個約束條件的假設(shè)為假定城市之間只能選擇一種交通方式，也就是之前提到的運輸量不再分割條件。第二個約束條件為在城市中只能進行一次運輸裝換。第三個約束條件確保整個運輸?shù)倪B續(xù)性。第四個約束條件是貨物必須在規(guī)定的期限內(nèi)到達目的地。第五個約束條件是貨物的運輸量不能夠超過該運輸工具的運輸能力，第六個約束條件則是決策變量只能在{0，1}中選取。

3.2 求解

根據(jù)以上建立的運輸方式選擇多目標(biāo)最優(yōu)化模型，將原問題轉(zhuǎn)化為一個帶有時間約束條件以及能力約束條件的最短路徑運輸問題。通過模型問題的轉(zhuǎn)化，該問題能夠使用Dijkstra算法進行對兩種約束條件的最優(yōu)化求解。其中，解決該問題的是時間復(fù)雜度為O（m2）。

首先，構(gòu)造運輸網(wǎng)絡(luò)，假設(shè)始發(fā)點為O，將其他城市的分別擴展為g個城市，并且假定終止點為D'，那么可以構(gòu)建出如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)。

圖1 假定的虛擬運輸網(wǎng)絡(luò)

其次，在不考慮時間約束條件的情況下，求出從起始點O到終止點D'的最短路徑。進一步在此基礎(chǔ)上使用Dijkstra算法進行對兩種約束條件的最優(yōu)化求解。下面通過具體事例加以說明。假設(shè)有五個城市，其中兩兩城市之間可供選擇的運輸方式有三種，即鐵路、公路和航空。假定運輸量為20個單位，最遲三十天運輸完畢。其中城市之間的運輸費用和運輸時間如圖2所示，城市之間的運輸工具運輸能力如圖3所示，不同運輸方式之間的換裝費用及時間如圖4所示。那么，根據(jù)上述解決思路，可以構(gòu)建出如圖5所示的運輸網(wǎng)絡(luò)示意圖。

圖2 城市之間的單位運輸費用及運輸時間

圖3 城市之間三種運輸方式的成本

圖4 城市之間不同運輸方式轉(zhuǎn)化的費用及時間

在不考慮時間約束條件下，可以得到從0到13的最短路徑為0，2，6，7，12，13。其中，從城市1到城市2選擇鐵路，城市2到城市3選擇航空，城市3到城市4選擇鐵路，而城市4到城市5則選擇航空。由此計算得出整個花費為204，總時間消耗是32天。進一步，利用上述思路解決，使其滿足時間約束條件，將城市3和城市4之間的鐵路換成航空，算得總費用261，總時間19天。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過運輸方式選擇多目標(biāo)模型建立和模型簡化，使用Dijkstra算法能夠便捷的求出城市之間多種交通方式的最優(yōu)化組合，這對于解決現(xiàn)代物流業(yè)存在的最優(yōu)路徑問題無疑具有重要的作用。當(dāng)然，文章中的方法在拓展到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的城市群還有待進一步的驗證和探討。

參考文獻

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