动态物流联盟单环节任务分配问题研究

纪寿文，张露阳，于朝朝

（1.北京交通大学　城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室，北京　100044；2.青岛国际机场集团有限公司，山东　青岛　266000）



动态物流联盟单环节任务分配问题研究

纪寿文1，张露阳1，于朝朝2

（1.北京交通大学城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室，北京100044；2.青岛国际机场集团有限公司，山东青岛266000）

动态物流联盟作为一种新型的组织形式，是物流企业应对市场竞争，整合物流资源、提高物流效率的有效手段，物流联盟成员间任务分配是动态物流联盟高效实施的关键。针对动态物流联盟单环节任务分配问题，在分析物流任务分配原则、任务分配流程的基础上，建立了单环节物流任务分配模型，运用基于隶属度的模糊优化方法求解，优化确定单环节物流任务的承担企业和分担的物流任务量，并进行了算例计算，验证了本模型和算法的有效性。

动态物流联盟；单环节；任务分配；模糊优化方法

1　引言

现阶段我国物流企业多达3万多家，总体上处于“散”、“小”、“弱”的低层次发展阶段，物流企业同质化竞争严重，服务功能较为单一，经营网络较为分散，物流服务质量有待于进一步提高。

面对日益加剧的市场竞争，一部分物流企业通过契约的方式开展合作，整合企业内外的物流资源，从而实现规模化经营。动态物流联盟就是其中的一种有效手段，物流企业之间通过契约的方式建立利益共享、风险共担的动态合作关系，能够有效地整合优势资源，提高物流效率和客户满意度。

动态物流联盟任务分配作为物流联盟运行过程中的重要决策环节，对于优化物流资源配置、提高物流服务质量、降低物流成本等有重要作用。单环节物流任务分配问题是指针对某一单环节物流任务（如运输环节、仓储环节、配送环节），物流任务量较大，需要由多个合作伙伴共同完成的情况，任务分配过程中考虑整个物流任务配置的最优化，一般以物流服务量最大、物流总成本最低、物流任务时间最短、综合惩罚强度最小等为目标，从而确定各个物流子任务由哪个（些）合作伙伴承担，以及各个合作伙伴承担的物流任务量［1-2］。

2　动态物流联盟单环节任务分配原则

（1）科学性原则。科学性原则是指动态物流联盟任务分配要以科学方法和客观事实为决策依据。各合作伙伴被分配到的物流子任务应尽可能与其核心业务能力保持一致。

（2）整体性原则。动态物流联盟给合作伙伴分配任务时，需要明确物流任务（客户）的整体目标，如物流总成本、物流服务质量等，任务分配应以动态物流联盟的整体优化为目标。

（3）明确性原则。动态物流联盟的物流任务往往比较复杂，需要由多个合作伙伴共同完成。应明确各个合作伙伴承担的具体物流任务，以及物流任务完成的时间、方式等要求，避免任务不明或交接不清。

（4）可行性原则。动态物流联盟任务分配应明确物流任务的类型和要求，掌握潜在合作伙伴的资源、能力、执行效率、声誉等具体情况，确保各个合作伙伴承担的物流任务量在其能力范围内［3］。

3　动态物流联盟单环节任务分配流程

动态物流联盟单环节任务分配流程如图1所示。

图1　单环节任务分配流程

（1）根据合作伙伴选择方法确定物流任务的候选合作伙伴；

（2）建立单环节物流任务分配模型。本文以物流总成本最低、物流服务质量最高、综合惩罚强度最小为目标，建立多目标优化模型；

（3）运用隶属度函数和线性加权方法，将多目标优化方案转化为单目标优化问题求解，确定最优的任务分配方案，即各个合作伙伴承担的物流任务量。

4　动态物流联盟单环节物流任务分配模型

4.1模型假设

（1）单环节物流任务量较大，由各个合作伙伴共同完成；

（2）合作伙伴的物流服务能力在一定的区间内不会出现能力短缺；

（3）合作伙伴的物流服务价格、物流服务质量、惩罚系数等在成立联盟时约定，是已知的；

（4）不考虑突发事件的影响，合作伙伴的满意度与分配的物流任务量有关；

（5）各个合作伙伴的重要性不同，即权重不同。

4.2参数设计

R：客户的物流需求量，即物流任务量；

n：合作伙伴的个数；

j：合作伙伴的序号，j=1，2，…，n；

xj：分配给第j个合作伙伴的任务量；

cj：第j个合作伙伴提供该物流服务的单位价格；

qj：第j个合作伙伴完成该物流任务的物流服务质量，以任务完成时货物完好率代替；

hj：第j个合作伙伴的权重，即重要程度，与合作伙伴的能力区间、物流服务质量、信息共享程度、沟通交流频率、合作的可信任指数、潜力等因素相关，

dj：第j个合作伙伴的满意度，与其被分配的物流任务量有关；

ρj：第j个合作伙伴的惩罚系数，即消极作业系数，0＜ρj≤1，与其在动态物流联盟中的战略地位、历史表现等有关；

φj：第j个合作伙伴的惩罚强度，与其惩罚系数和满意度有关，随惩罚系数的增大而增大，随满意度的增大而减少；

γj：0-1变量，γj=1表示选择第j个合作伙伴提供该物流服务，γj=0表示不选择第j个合作伙伴提供该物流服务；

Cp：动态物流联盟所能接受的物流总成本的最大值；

qp：动态物流联盟所能接受的物流服务质量的最低值；

φp：动态物流联盟所能接受的惩罚强度的最大值。

4.3模型建立

以物流总成本最低、物流服务质量最高、综合惩罚强度最小为目标，建立多目标优化模型，对各个合作伙伴的物流任务量进行求解。

（1）目标函数

①物流总成本。物流总成本等于各个合作伙伴的物流成本之和，各个合作伙伴的物流成本等于单位物流成本与被分配的任务量的乘积。所以物流总成本最低的目标函数：

②物流服务质量。在实际建模过程中，为量化物流服务质量，本文以货物交付时的货物完好率表征物流服务质量。物流任务的平均物流服务质量为各个合作伙伴的货物完好率与承担的物流任务量的乘积之和，然后再除以物流任务总量。所以，物流服务质量最高的目标函数：

③综合惩罚强度。合作伙伴对任务分配不满时会对动态物流联盟进行“惩罚”，即降低物流服务质量、拒绝合作、影响动态物流联盟内部协作等，应尽量降低动态物流联盟的综合惩罚强度。第j个合作伙伴的惩罚强度计算公式：

综合惩罚强度与各个合作伙伴的惩罚强度和权重有关，为各合作伙伴的惩罚强度与权重的乘积之和，所以单环节物流任务综合惩罚强度最低的目标函数见式（4）。

（2）单环节物流任务分配多目标规划模型

目标函数：

约束条件：

其中：

式（5）表示物流总成本最小；

式（6）表示平均物流服务质量最大；

式（7）表示综合惩罚强度最小；

式（8）表示合作伙伴被分配任务量之和等于动态物流联盟的任务总量；

式（9）表示各合作伙伴被分配的任务量在其能力范围内；

式（10）表示物流总成本约束；

式（11）表示物流服务质量约束；

式（12）表示综合惩罚强度约束；

式（13）表示惩罚强度的计算公式；

式（14）表示各合作伙伴的权重之和等于1。

4.4基于隶属度的模糊优化方法模型求解

当目标函数取最小值时，运用式（15）求出各个目标的隶属度函数：

当目标函数取最大值时，运用式（16）求出各个目标的隶属度函数：

（2）根据隶属度函数和各个目标函数的权重，运用线性加权法将单环节物流任务分配模型转化成单目标优化问题［4］，见式（17）。

其中，λl表示对应各个目标的权重。

（3）计算新的单目标线性规划模型的最优解（满意解），该最优解（满意解）就是单环节物流任务分配模型的最优（满意）分配方案；最优解（满意解）带入原模型的各目标函数中，求得物流总成本、物流服务质量、综合惩罚强度的最优值。

5　算例验证

5.1问题描述

从北京到天津运输1 000辆商品车，物流总成本不高于52万元，物流服务质量不低于99.5%，物流惩罚强度不高于0.2。物流联盟的合作伙伴为M、N、P，相关信息见表1。

表1　联盟成员信息表

5.2求解过程

根据上述建模流程及求解方法，利用表1提供的信息，分别求出决策者对物流服务总成本、综合服务质量和运输服务商综合满意度不同权重下的任务分配结果，汇总见表2。

表2　物流任务分配结果

5.3结果分析

（1）在各目标权重不变的情况下，任务分配方案取决于各个合作伙伴的物流成本、物流服务质量、惩罚系数、目标函数的权重等。

（2）改变各目标权重，发现决策者的决策偏好会影响目标函数的隶属度和目标值。目标函数的偏好权重越大，该目标函数对应的目标值和隶属度越大，相应的任务分配结果也发生了改变。

［1］王珍珍.价值链分工对我国制造业工业增加值的影响［J］.山西财经大学学报，2008，（11）：46-52.

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Single-link Task Allotment in Dynamic Logistics Alliance

Ji Shouwen1，Zhang Luyang1，Yu Zhaozhao2
（1. MOE Key Laboratory for Urban Traffic Complex System Theories Technologies， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044；2. Qingdao International Airport Co.， Ltd.， Qingdao 266000， China）

As an innovative organizational form， the dynamic logistics alliance is an effective means for the logistics enterprises torespond to market competition， integrate logistics resources， and improve operational efficiency. The task allotment among the alliancemembers is the key to the effective running of the alliance. In this paper， in view of the problem of the single- link task allotment in thedynamic logistics alliance， on the basis of an analysis of the principle and process of the logistics task allotment， we established the singlelinklogistics task allotment model， solved it using the membership-based fuzzy optimization approach which optimized and determined theresponsible enterprises for individual logistics tasks in a single link and the workload they carried， and at the end， through a numericalexample， demonstrated the validity of the model and algorithm.

dynamic logistics alliance； single link； task allotment； fuzzy optimization approach

F224；F252.24

A

1005-152X（2016）07-0053-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.07.012

2016-06-07

科技部支撑计划课题“供应链物流实时监测、跟踪与管理技术研究”（2014BAH23F01）；科技部支撑计划课题“智能感知的第三方快递物流云服务平台研发与应用”（2014BAH23F07）

纪寿文（1967-），男，山东人，博士后，副教授，研究方向：物流工程、物流信息化；张露阳（1994-），男，河南人，研究方向：物流工程、物流信息化。