CN108717614A - 一种物流园区功能区分阶段布局方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种物流系统规划领域中物流园区功能区布局方法，具体是一种物流园区功能区分阶段布局方法，该方法利用逐层递推思想，将物流园区功能区布局问题分解为功能区相互关系确定、功能区布局结构确定、功能区位置及形状确定三个阶段，逐层优化、联合求解最优物流园区功能区布局方案；本发明通过量化物流园区功能区之间的物流关系和非物流关系得到功能区综合关系，结合待分配功能区选择流程、布置判断流程和摆放规则得到功能区布局结构，利用多目标规划模型和遗传算法，明确量化功能区关系和作业单元相对位置关系，精确求解各功能区位置及形状，降低了传统布局规划模型的求解难度，满足既定目标下的物流园区功能区一体化布局方案设计要求。

Description

一种物流园区功能区分阶段布局方法
技术领域
本发明涉及一种物流系统规划领域中物流园区功能区布局方法，具体是一种物流园区功能区分阶段布局方法。
背景技术
合理的物流园区功能区布局能够降低内部物料搬运的成本，提高土地利用效率，促进规模效益的充分发挥，优化各个功能区衔接的顺畅度。精确、量化、绿色的物流园区功能区布局方法设计是目前研究的关键问题。现有物流园区布局方法主要有三大类：
(1)基于仿真优化的布局方法。戈艳艳(2013)采用Em-Plant仿真平台建立了物流园区内部结构模型，提炼了物流园区内车辆行驶路径及出入口设置原则。许程(2015)利用Flexsim实现对功能区内部作业流程的仿真，建立物流园区作业流程仿真模型。
(2)MSFLB规划方法。德国弗劳恩霍夫物流研究院通过研究大量的国际性物流中心规划项目，总结出了基于竞争驱动、需求驱动和最佳实践驱动的MSFLB(Market Study，Strategic Positioning，Function Design，Layout Design，Business Plan)物流中心规划流程。不少物流园区都利用该方法进行规划。
(3)SLP方法及其改进方法。Richard(1961)运用系统工程的概念和系统分析的方法，提出了代表性的系统布置设计法——SLP，釆取作业单位相互关系的等级表示法，使得设施布置问题由定性阶段发展到定量阶段，并经常被用于研究布局问题。不少学者将SLP方法与其他方法组合以产生更好的结果。贾贞(2011)和王喜萍(2008)将图论法、SLP法和CORELAP法结合起来，保证了布局的高水准，体现出设计的高效性。针对SLP方法缺乏精确求解方法的问题，目前主要有两种解决办法：仿真优化和算法求解。仿真优化方面，汤云峰等(2015)和张惠等(2016)将SLP方法与Flexsim仿真方法结合。Hosseini(2014)将SLP方法运用于高层设施布置，并运用ARENA仿真软件进行优化。算法求解方面，Russell(2007)等在SLP分析的基础上建立布局优化的混合整数规划模型并求解。邓兵(2017)、Zhang(2014)使用SLP方法得到功能区间综合相互关系之后，建立多目标规划模型通过遗传算法来求解得到最优布局方案。
检索相关文献，可以将现有物流园区功能区布局方法研究的局限性总结如下：
(1)现有布局方法大多以功能区之间的相互关系为基础，但很少研究如何定量化确定功能区之间的相互关系；
(2)物流园区功能区布局是个具有多影响因素的复杂问题，现有数学模型不易求出最优解，且算法过于复杂；
(3)现有基于SLP的布局求解改进都集中于利用各种算法求解多目标规划模型，缺少对于功能区相对位置的量化求解，忽视了作业单元关系图与作业面积关系图之间的关联和承接。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的无法量化功能区之间的相互关系及功能区相对位置、布局模型过于复杂且求解困难等问题，提供一种物流园区功能区分阶段布局方法。该方法利用逐层递推思想，将物流园区功能区布局问题分解为功能区相互关系确定、功能区布局结构确定、功能区位置及形状确定三个阶段，逐层优化、联合求解，最终获得既定目标下的最优物流园区功能区布局方案。
一种物流园区功能区分阶段布局方法，包括以下阶段：
第一阶段：功能区相互关系确定；
①依据物流园区的实际功能需求，设置功能区组成；
②明确物流园区作业的全过程；
③计算得到物流园区功能区综合相互关系；
第二阶段：功能区布局结构确定；
①选择待分配功能区；
②判断是否布置待分配功能区；
③摆放待分配功能区；
④将所有功能区按选择—判断—摆放的流程布置，得到功能区布局结构；
第三阶段：功能区位置及形状确定；
①建立功能区位置及形状的多目标规划模型；
②利用遗传算法，求解功能区位置及形状的多目标规划模型，得到物流园区功能区布局方案。
第一阶段所述功能区相互关系确定方法中功能区综合相互关系计算方法：
①利用作业流程与物流量关系的结合，通过分析物流比例，得到各个功能区之间的物流关系；
②由功能区设置时所考虑的功能区联系与冲突得到各个功能区之间的非物流关系；
③确定功能区之间物流与非物流关系的比重并量化，计算得到综合相互关系；
第二阶段所述功能区布局结构确定方法：
(1)待分配功能区选择流程
基础说明：综合关系相同的功能区为一层，最上层的相互关系最高，向下逐层递减，处于上层的成对功能区的布置顺序优先于下一层；
具体步骤：
①判断相互关系处于最高层的成对功能区是否唯一：若唯一，则设该成对功能区为待分配功能区；若不唯一，则计算这一层中每对功能区中两个功能区出现的频数总和；
②判断频数总和最高的功能区是否唯一：若唯一，则设该成对功能区为待分配功能区；若不唯一，则在下一层中比较成对功能区中功能区的频数总和直至唯一；
(2)待分配功能区布置判断流程
基础说明：定义四个集合A、B、DR、DL：
A：逐渐生成的部分功能区布局结构，当包含所有功能区时即为初始布局；
B：即将布置的成对的功能区；
DR：属于B却不属于A的一个元素；
DL：属于A却不属于B的一个元素；
具体步骤：
①判断A与B的交集是否为空集且A是否为空集：若且则将该成对功能区设为初始布局；若且则将此成对功能区暂时忽略，并重新选择待分配功能区；若则判断B是否包含于A；
②判断B是否包含于A：若则判断DR为可布置的待分配功能区；若则永久遗忘此成对功能区，将该成对功能区设为初始布局；
(3)待分配功能区摆放规则
基础说明：每个功能区在水平和垂直位置存在四个一级密切位置，在斜45°方位存在四个二级密切位置，一级密切位置优于二级密切位置；
具体步骤：
①判断是否存在空余的一级密切位置：若存在，则判断该等级位置是否唯一；若不存在，则判断二级密切位置是否唯一；
②判断该等级位置是否唯一：若唯一，则将DR布置在该处；若不唯一，则计算每个位置周围的功能区与DR的相互关系；
③寻找相互关系最高的位置，判断相互关系最高的位置是否唯一：若唯一，则将DR布置在该处；若不唯一，则以土地利用率最大为原则选择摆放位置；
第三阶段所述功能区位置及形状的多目标规划模型：
以功能区之间物料搬运总成本最小、园区土地面积利用率最大为目标函数，任意功能区之间不重叠、布局结构相邻的功能区之间有固定间隔、中心功能区不发生偏移、各功能区边界不超过园区的总规划、功能区长宽比限制为约束条件，所述模型包含假设条件、目标函数与约束条件如下：
①模型假设条件
I.物流园区被抽象为矩形，且总规划区域为已知；
II.各功能区也被抽象为矩形，面积已知，且长宽比在一定范围内浮动；
III.各功能区边与物流园区的边相互平行，且各功能区之间都设置通道；
IV.功能区的出入口都设置在各个功能区边的中点上；
②目标函数
式中：
F1——功能区之间物料搬运总成本；
F2——园区土地面积利用率；
fij——功能区i与功能区j之间的物流量；
cij——功能区i与功能区j之间的搬运成本；
dij——功能区i与功能区j之间的距离，dij＝|xi-xj|+|yi-yj|；
ai——功能区i的面积；
xmax、xmin——所有功能区布局的最大与最小横向坐标；
ymax、ymin——所有功能区布局的最大与最小纵向坐标；
③约束条件
或
YXmax-YXmin＜10
XYmax-XYmin＜10
λmin＜λi＜λmax
约束条件中：
xi——功能区i的中心x轴坐标；
xj——功能区j的中心x轴坐标；
yi——功能区i的中心y轴坐标；
yj——功能区j的中心y轴坐标；
li——功能区i在x轴方向的长度；
lj——功能区j在x轴方向的长度；
wi——功能区i在y轴方向的长度；
wj——功能区j在y轴方向的长度；
p——功能区边界之间的最小距离；
xm、ym为横向和纵向的最小间隔；
xn、yn为横向和纵向的最大间隔；
Xij——在布局结构中功能区i与功能区j的横向约束距离，功能区i在功能区j右侧；
Yij——在布局结构中功能区i与功能区j的纵向约束距离，功能区i在功能区j上侧；
YXmax，YXmin——分别代表最中心行功能区的最大和最小Y轴坐标；
XYmax，XYmin——分别代表最中心列功能区的最大和最小X轴坐标；
L——园区在x轴方向上的总长；
W——园区在y轴方向上的总长；
λi——功能区i的长宽比，
λmax，λmin——分别为功能区的长宽比上下限。
本发明的有益效果：
(1)本发明所述的一种物流园区功能区分阶段布局方法，从整体出发研究物流园区功能区布局问题，将功能区关系确定、功能区布局结构确定和功能区位置及形状确定逐层优化、联合求解，可以用于既定目标下的物流园区功能区一体化布局方案设计。
(2)本发明所述的一种物流园区功能区分阶段布局方法提出了功能区综合相互关系量化确定方法，可为所有以功能区关系为前提的物流园区布局方法提供数量化的分析基础。
(3)本发明所述的一种物流园区功能区分阶段布局方法提出了以功能区之间相互关系最紧密为目标的功能区布局结构确定方法，可精确求解作业单元相对位置关系，为物流园区功能区结构设计提供了量化方法。
(4)本发明所述的一种物流园区功能区分阶段布局方法设计了以功能区之间物流搬运成本最小、园区土地面积利用率最大为目标的功能区位置及形状的多目标规划模型，利用遗传算法求解，降低了布局规划模型的求解难度，并在一定程度上降低了陷入局部最优解的可能性。
附图说明
图1本发明中物流园区功能区分阶段布局框架图；
图2本发明中物流园区作业流程图；
图3本发明中功能区布局结构设计流程图；
图4本发明中待分配功能区选择流程图；
图5本发明中待分配功能区布置判断流程图；
图6本发明中待分配功能区摆放规则图；
图7本发明实施例的作业流程与物流量关系结合图；
图8本发明实施例的功能区布局结构图；
图9本发明实施例的物流园区功能区布局方案图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细的描述：
一、一种物流园区功能区分阶段布局方法中的基本概念
定义物流园区功能区分阶段布局方法中的基本概念：
1.功能区
为实现物流园区特定功能需求的作业区域，主要包含：仓库区、堆场区、加工区、暂存区、停车区、商贸区、生活区、处理区、配送区等。
2.作业
实现物流功能时所进行的具体操作活动，主要包括：装卸作业、商贸作业、仓储作业、废弃物处理作业、流通加工作业、暂存作业与配送作业等。
3.功能区物流关系
功能区之间的物流关系用功能区间的物流强度表示，即承担的物流量的比例。等级划分见表1。
表1物流强度等级比例划分
物流强度等级 符号 承担的物流量的比例(％)
超高物流强度 A 30
特高物流强度 E 20
较大物流强度 I 10
一般物流强度 O 5
可忽略物流强度 U 1
干扰物流强度 X 0
4.功能区非物流关系
功能区的非物流关系包括：
业务上的关系：不承担物流作业的功能区应根据业务的紧密程度安排布局位置。
组织和管理上的关系：不同的功能区之间存在协作关系，共同完成某些业务，为便于管理应把这些功能区紧密布置。
功能上的关系：各作业区之间因功能相近，使用设备之间存在联系而形成的关系。
环境上的关系：从绿色低碳的角度考虑而应当保持的关系。
将非物流关系的相关程度划分为六个等级，见表2。
表2非物流关系等级表
5.功能区综合关系
功能区综合关系是将物流关系与非物流关系综合考虑的相互关系。计算方法：首先，确定物流与非物流相互关系的比重；然后，将物流强度等级和非物流的密切程度等级量化；最后，计算求出合成的综合相互关系。
6.物流园区功能区布局方案
物流园区功能区布局方案是包含以下三要素的结果：功能区布局结构、功能区位置、功能区形状。功能区布局结构是由功能区单元组成的相对位置关系，功能区单元是将各个功能区抽象为面积可忽略的相同的矩形单元。功能区位置是各个功能区中心点的坐标。功能区形状是各个功能区的长宽边长。
二、本发明所述的一种物流园区功能区分阶段布局方法
参阅图1，一种物流园区功能区分阶段布局方法如下：
第一阶段：功能区相互关系确定
①依据物流园区的实际功能需求，设置功能区组成；
②明确物流园区作业的全过程，参阅图2；
③利用作业流程与物流量关系的结合，通过分析物流比例，得到各个功能区之间的物流关系；
④由功能区设置时所考虑的功能区联系与冲突得到各个功能区之间的非物流关系；
⑤确定物流与非物流相互关系的比重并量化，计算得到综合相互关系。
第二阶段：功能区布局结构确定
参阅图3，功能区布局结构确定流程如下：
(1)待分配功能区选择流程
参阅图4，选择待分配功能区的流程如下：
基础说明：综合关系相同的功能区为一层，最上层的相互关系最高，向下逐层递减，处于上层的成对功能区的布置顺序优先于下一层；
具体步骤：
①判断相互关系处于最高层的成对功能区是否唯一：若唯一，则设该成对功能区为待分配功能区；若不唯一，则计算这一层中每对功能区中两个功能区出现的频数总和；
②判断频数总和最高的功能区是否唯一：若唯一，则设该成对功能区为待分配功能区；若不唯一，则在下一层中比较成对功能区中功能区的频数总和直至唯一。
(2)待分配功能区布置判断流程
参阅图5，判断是否布置待分配功能区的流程如下：
基础说明：定义四个集合A、B、DR、DL：
A：逐渐生成的部分园区布局结构，当包含所有功能区时即为初始布局；
B：即将布置的成对的功能区；
DR：属于B却不属于A的一个元素；
DL：属于A却不属于B的一个元素；
具体步骤：
①判断A与B的交集是否为空集且A是否为空集：若且则将该成对功能区设为初始布局；若且则将此成对功能区暂时忽略，并重新选择待分配功能区；若则判断B是否包含于A。
②判断B是否包含于A：若则判断DR为可布置的待分配功能区；若则永久遗忘此成对功能区，将该成对功能区设为初始布局。
(3)待分配功能区摆放规则
参阅图6，摆放待分配功能区的规则如下：
基础说明：每个功能区在水平和垂直位置存在四个一级密切位置，在斜45°方位存在四个二级密切位置，一级密切位置优于二级密切位置；
具体步骤：
①判断是否存在空余的一级密切位置：若存在，则判断该等级位置是否唯一；若不存在，则判断二级密切位置是否唯一；
②判断该等级位置是否唯一：若唯一，则将DR布置在该处；若不唯一，则计算每个位置周围的功能区与DR的相互关系；
③寻找相互关系最高的位置，判断相互关系最高的位置是否唯一：若唯一，则将DR布置在该处；若不唯一，则以土地利用率最大为原则选择摆放位置。
第三阶段：功能区位置及形状确定
(1)建立功能区位置及形状的多目标规划模型
以功能区之间物料搬运成本最小、园区土地面积利用率最大为目标函数，任意功能区之间不重叠、布局结构相邻的功能区之间有固定间隔、中心功能区不发生偏移、各功能区边界不超过园区的总规划、功能区长宽比限制为约束条件，建立多目标规划模型。模型包含假设条件、目标函数与约束条件如下：
①模型假设条件
I.物流园区被抽象为矩形，且总规划区域为已知；
II.各功能区也被抽象为矩形，面积已知，且长宽比在一定范围内浮动；
III.各功能区边与物流园区的边相互平行，且各功能区之间都设置通道；
IV.功能区的出入口都设置在各个功能区边的中点上。
②目标函数
I.功能区之间物料搬运成本最小
II.土地面积利用率最大
式中：
F1——功能区之间物料搬运总成本；
F2——园区土地面积利用率；
fij——功能区i与功能区j之间的物流量；
cij——功能区i与功能区j之间的搬运成本；
dij——功能区i与功能区j之间的距离，dij＝|xi-xj|+|yi+yj|；
ai——功能区i的面积；
xmax、xmin——所有功能区布局的最大与最小横向坐标；
ymax、ymin——所有功能区布局的最大与最小纵向坐标。
③约束条件
I.任意功能区之间不重叠
或
II.布局结构相邻的功能区之间有固定间隔
III.中心功能区不发生偏移
YXmax-YXmin＜10
XYmax-XYmin＜10
IV.各功能区边界不能超过园区的总规划
V.功能区形状限制，即长宽比限制
λmin＜λi＜λmax
约束条件中：
xi——功能区i的中心x轴坐标；
xj——功能区j的中心x轴坐标；
yi——功能区i的中心y轴坐标；
yj——功能区j的中心y轴坐标；
li——功能区i在x轴方向的长度；
lj——功能区j在x轴方向的长度；
wi——功能区i在y轴方向的长度；
wj——功能区j在y轴方向的长度；
p——功能区边界之间的最小距离；
xm、ym为横向和纵向的最小间隔；
xn、yn为横向和纵向的最大间隔；
Xij——在布局结构中功能区i与功能区j的横向约束距离，功能区i在功能区j右侧；
Yij——在布局结构中功能区i与功能区j的纵向约束距离，功能区i在功能区j上侧；
YXmax，YXmin——分别代表最中心行功能区的最大和最小Y轴坐标；
XYmax，XYmin——分别代表最中心列功能区的最大和最小X轴坐标；
L——园区在x轴方向上的总长；
W——园区在y轴方向上的总长；
λi——功能区i的长宽比，
λmax，λmin——分别为功能区的长宽比上下限。
(2)设计遗传算法，求解功能区位置及形状的多目标规划模型
①编码。选择浮点数进行编码，染色体用各功能区的中心坐标和长宽比直接表示。即染色体形式为：
(x1，y1，λ1，x2，y2，λ2，…，xi，yi，λi)
②初始种群。采用随机方式产生染色体，判断各个功能区是否不重叠且不超过园区边界，若不满足则重新生成，直至生成M个染色体。
③适应度函数。用目标函数的倒数表示适应度函数值。将量纲不同的两个目标函数进行归一化处理。将固定间隔约束和与中心不偏移约束用惩罚函数进行约束，设置惩罚量为足够大的正数。归一化处理后的适应度函数如下：
式中：
fitness——适应度函数；
w1、w2——分别是目标函数1和2的权重因子；
dmax——功能区质心最大距离。
m——不符合约束条件的个数；
P——违反约束条件的惩罚量。
④选择算子。以轮盘赌选择法为主、最优保存策略法为辅产生新的种群。
⑤交叉算子。采用单点交叉方式，当两个染色体交叉后判断是否满足不重叠且不超过园区边界约束，若不满足则重新交叉。
⑥变异算子。采用标准变异方式，依据变异概率判断是否变异，判断变异后的染色体是否满足不重叠且不超过园区边界约束，若不满足则重新变异。
⑦编程求解。利用MATLAB(矩阵实验室)编写相关遗传算法代码并运行，得到各功能区中心坐标及长宽信息。
三、实施例
本发明所述的一种物流园区功能区分阶段布局方法实施例给出了实施过程和求解结果，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
1.本发明所述方法应用于长春市拟建的S物流园区功能区布局案例进行详述。拟建物流园区总面积为75000平方米，长300米，宽250米，将建成中转、仓储、流通加工、配送、商务贸易、货运代理于一体的综合物流园区。物流园区功能区设置及各功能区面积如表3所示。绘制作业流程与物流量关系结合图，参阅图7。
表3S物流园区各功能区面积
序号 功能区 面积(m2)
1 仓库区 5400
2 堆场区 5600
3 加工区 4800
4 暂存区 4200
5 停车区 2800
6 商贸区 3600
7 生活区 3200
8 回收区 3400
9 配送区 3800
2.功能区相互关系分析
(1)功能区物流关系分析
参阅图7，通过分析图中物流比例，可得到各个功能区之间的物流关系，如表4。
表4 S物流园区各功能区之间的物流关系
(2)功能区非物流关系
分析各功能区非物流关系的相关程度，可得表5。
表5 S物流园区各功能区之间的非物流关系
仓库区 堆场区 加工区 暂存区 停车区 商贸区 生活区 回收区 配送区
仓库区 — E E E I O O O E
堆场区 E — I E I O O O I
加工区 E I — I O X X E I
暂存区 E E I — O U U U A
停车区 I I O O — I I U E
商贸区 O O X U I — A U X
生活区 O O X U I A — E X
回收区 O O E U U U E — U
配送区 E I I A E X X U —
(3)综合物流关系
将物流关系和非物流关系取加权比值为2:1，且令A＝4，E＝3，I＝2，O＝1，U＝0，X＝-1可得综合关系如表6。
表6 S物流园区各功能区之间的综合物流关系
仓库区 堆场区 加工区 暂存区 停车区 商贸区 生活区 回收区 配送区
仓库区 — 1 3 2 1 1 1 1 4
堆场区 1 — 1 4 1 1 1 1 3
加工区 3 1 — 2 1 -1 -1 2 2
暂存区 2 4 2 — 1 0 0 0 4
停车区 1 1 1 1 — 1 1 0 2
商贸区 1 1 -1 0 1 — 2 0 -1
生活区 1 1 -1 0 1 2 — 2 -1
回收区 1 1 2 0 0 0 2 — 0
配送区 4 3 2 4 2 -1 -1 0 —
3.功能区布局结构求解
将待分配功能区选择流程、待分配功能区布置判断流程、待分配功能区摆放规则利用MATLAB(矩阵实验室)，输入综合物流关系表6，得到功能区布局结构，参阅图8。
4.功能区位置及形状求解
(1)模型与适应度函数参数设置
建立多目标规划模型，并用遗传算法求解。参阅图9，区域左下角作为坐标原点，X轴方向作为长度方向，Y轴方向作为宽度方向。
将所有参数从体量上分为个体参数和矩阵参数。个体参数包括：功能区边界之间的最小距离p、违反约束条件的惩罚量P、目标函数1和2的权重因子w1和w2、横向和纵向的最小间隔xm和ym、横向和纵向的最大间隔xn和yn、功能区质心最大距离dmax。矩阵参数包括：各功能区占地面积矩阵a、物流量关系矩阵f、物料搬运成本矩阵c、横向固定约束矩阵X、纵向固定约束矩阵Y。
个体参数设置如表7。
表7个体参数表
矩阵参数设置如下：
a＝[5400 5600 4800 4200 2800 3600 3200 3400 3800]
(2)染色体与环境参数设置
染色体编码方式为实数编码，每个染色体包含27个基因，3个基因一组，分别表示着9个功能区的X轴坐标、Y轴坐标以及功能区的长宽比。遗传算法环境参数设置如表8所示。
表8遗传算法环境参数
环境参数名 参数值
种群规模 600
交叉概率 0.7
变异概率 0.1
最大遗传代数 600
功能区间物料搬运成本项权重 14.3
(3)运行结果
利用MATLAB编写相关遗传算法代码并运行，可得到种群最优解与均值变化趋势图和最优解染色体，如表9。根据最优解的染色体信息可得各功能区中心坐标及长宽信息，见表10。得到物流园区功能区布局方案，参阅图9。
表9最优解染色体基因
基因位 1 2 3 4 5 6 7 8 9
基因 163 131 1.61 78 135 0.56 249 137 0.70
基因位 10 11 12 13 14 15 16 17 18
基因 78 51 1.91 229 57 0.89 73 218 1.79
基因位 19 20 21 22 23 24 25 26 27
基因 161 192 1.78 245 213 1.47 163 60 0.96
表10各功能区中心坐标及长宽信息表
功能区 X坐标(m) Y坐标(m) 长度(m) 宽度(m)
仓库区 163 131 93 58
堆场区 78 135 56 100
加工区 249 137 58 83
暂存区 78 51 90 47
停车区 229 57 50 56
商贸区 73 218 80 45
生活区 161 192 75 42
回收区 245 213 71 48
配送区 163 60 60 63

Claims (4)

1.一种物流园区功能区分阶段布局方法，其特征在于，包括以下阶段：
第一阶段：功能区相互关系确定；
①依据物流园区的实际功能需求，设置功能区组成；
②明确物流园区作业的全过程；
③计算得到物流园区功能区综合相互关系；
第二阶段：功能区布局结构确定；
①选择待分配功能区；
②判断是否布置待分配功能区；
③摆放待分配功能区；
④将所有功能区按选择—判断—摆放的流程布置，得到功能区布局结构；
第三阶段：功能区位置及形状确定；
①建立功能区位置及形状的多目标规划模型；
②利用遗传算法，求解功能区位置及形状的多目标规划模型，得到物流园区功能区布局方案。
2.根据权利要求1所述的一种物流园区功能区分阶段布局方法，其特征在于：
第一阶段所述功能区相互关系确定方法中功能区综合相互关系计算方法：
①利用作业流程与物流量关系的结合，通过分析物流比例，得到各个功能区之间的物流关系；
②由功能区设置时所考虑的功能区联系与冲突得到各个功能区之间的非物流关系；
③确定功能区之间物流与非物流关系的比重并量化，计算得到综合相互关系。
3.根据权利要求1所述的一种物流园区功能区分阶段布局方法，其特征在于：
第二阶段所述功能区布局结构确定方法：
(1)待分配功能区选择流程
基础说明：综合关系相同的功能区为一层，最上层的相互关系最高，向下逐层递减，处于上层的成对功能区的布置顺序优先于下一层；
具体步骤：
①判断相互关系处于最高层的成对功能区是否唯一：若唯一，则设该成对功能区为待分配功能区；若不唯一，则计算这一层中每对功能区中两个功能区出现的频数总和；
②判断频数总和最高的功能区是否唯一：若唯一，则设该成对功能区为待分配功能区；若不唯一，则在下一层中比较成对功能区中功能区的频数总和直至唯一；
(2)待分配功能区布置判断流程
基础说明：定义四个集合A、B、DR、DL：
A：逐渐生成的部分功能区布局结构，当包含所有功能区时即为初始布局；
B：即将布置的成对的功能区；
DR：属于B却不属于A的一个元素；
DL：属于A却不属于B的一个元素；
具体步骤：
①判断A与B的交集是否为空集且A是否为空集：若且则将该成对功能区设为初始布局；若且则将此成对功能区暂时忽略，并重新选择待分配功能区；若则判断B是否包含于A；
②判断B是否包含于A：若则判断DR为可布置的待分配功能区；若则永久遗忘此成对功能区，将该成对功能区设为初始布局；
(3)待分配功能区摆放规则
基础说明：每个功能区在水平和垂直位置存在四个一级密切位置，在斜45°方位存在四个二级密切位置，一级密切位置优于二级密切位置；
具体步骤：
①判断是否存在空余的一级密切位置：若存在，则判断该等级位置是否唯一；若不存在，则判断二级密切位置是否唯一；
②判断该等级位置是否唯一：若唯一，则将DR布置在该处；若不唯一，则计算每个位置周围的功能区与DR的相互关系；
③寻找相互关系最高的位置，判断相互关系最高的位置是否唯一：若唯一，则将DR布置在该处；若不唯一，则以土地利用率最大为原则选择摆放位置。
4.根据权利要求1所述的一种物流园区功能区分阶段布局方法，其特征在于：
第三阶段所述功能区位置及形状的多目标规划模型：
以功能区之间物料搬运总成本最小、园区土地面积利用率最大为目标函数，任意功能区之间不重叠、布局结构相邻的功能区之间有固定间隔、中心功能区不发生偏移、各功能区边界不超过园区的总规划、功能区长宽比限制为约束条件，所述模型包含假设条件、目标函数与约束条件如下：
①模型假设条件
I.物流园区被抽象为矩形，且总规划区域为已知；
II.各功能区也被抽象为矩形，面积已知，且长宽比在一定范围内浮动；
III.各功能区边与物流园区的边相互平行，且各功能区之间都设置通道；
IV.功能区的出入口都设置在各个功能区边的中点上；
②目标函数
式中：
F1——功能区之间物料搬运总成本；
F2——园区土地面积利用率；
fij——功能区i与功能区j之间的物流量；
cij——功能区i与功能区j之间的搬运成本；
dij——功能区i与功能区j之间的距离，dij＝|xi-xj|+|yi-yj|；
ai——功能区i的面积；
xmax、xmin——所有功能区布局的最大与最小横向坐标；
ymax、ymin——所有功能区布局的最大与最小纵向坐标；
③约束条件
或
YXmax-YXmin＜10
XYmax-XYmin＜10
λmin＜λi＜λmax
约束条件中：
xi——功能区i的中心x轴坐标；
xj——功能区j的中心x轴坐标；
yi——功能区i的中心y轴坐标；
yj——功能区j的中心y轴坐标；
li——功能区i在x轴方向的长度；
lj——功能区j在x轴方向的长度；
wi——功能区i在y轴方向的长度；
wj——功能区j在y轴方向的长度；
p——功能区边界之间的最小距离；
xm、ym为横向和纵向的最小间隔；
xn、yn为横向和纵向的最大间隔；
Xij——在布局结构中功能区i与功能区j的横向约束距离，功能区i在功能区j右侧；
Yij——在布局结构中功能区i与功能区j的纵向约束距离，功能区i在功能区j上侧；
YXmax,YXmin——分别代表最中心行功能区的最大和最小Y轴坐标；
XYmax,XYmin——分别代表最中心列功能区的最大和最小X轴坐标；
L——园区在x轴方向上的总长；
W——园区在y轴方向上的总长；
λi——功能区i的长宽比，
λmax，λmin——分别为功能区的长宽比上下限。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109992899A (zh) * 2019-04-08 2019-07-09 中国人民解放军陆军防化学院 一种基于改进的slp和遗传算法的洗消站装备设施布局方法
CN110032813A (zh) * 2019-04-18 2019-07-19 江苏师范大学 兼顾固定及可变高宽比功能区铁路物流中心平面布局方法
CN113762580A (zh) * 2021-01-18 2021-12-07 北京京东振世信息技术有限公司 一种为商户确定物流园区的方法和装置
CN115099459A (zh) * 2022-05-20 2022-09-23 西南交通大学 一种考虑间隙和装卸点的车间多行布局方法
CN115438855A (zh) * 2022-09-05 2022-12-06 河海大学 一种山地城市土地利用优化配置方法
CN115774946A (zh) * 2023-02-13 2023-03-10 鸣启数字科技(山东)有限公司 基于slp的三维设施规划与物流分析方法、系统及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102903013A (zh) * 2012-08-06 2013-01-30 华南理工大学 化工园区风险分析及布局优化系统
JP2013114664A (ja) * 2011-11-29 2013-06-10 Takahiro Kobayashi 看護配置要件監視システム
CN103279978A (zh) * 2013-04-25 2013-09-04 山东建筑大学 基于虚拟现实技术的数字校园建立方法
CN105701558A (zh) * 2014-12-11 2016-06-22 Sap欧洲公司 在受限的地理区域中对交互对象的布局优化
CN105809513A (zh) * 2016-03-08 2016-07-27 贵州省邮电规划设计院有限公司 一种适用于电子商务园区的信息系统架构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013114664A (ja) * 2011-11-29 2013-06-10 Takahiro Kobayashi 看護配置要件監視システム
CN102903013A (zh) * 2012-08-06 2013-01-30 华南理工大学 化工园区风险分析及布局优化系统
CN103279978A (zh) * 2013-04-25 2013-09-04 山东建筑大学 基于虚拟现实技术的数字校园建立方法
CN105701558A (zh) * 2014-12-11 2016-06-22 Sap欧洲公司 在受限的地理区域中对交互对象的布局优化
CN105809513A (zh) * 2016-03-08 2016-07-27 贵州省邮电规划设计院有限公司 一种适用于电子商务园区的信息系统架构

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LAURA GARCÍA-HERNÁNDEZ: "A novel hybrid evolutionary approach for capturing decision maker knowledge into the unequal area facility layout problem[", 《EXPERT SYSTEMS WITH APPLICATION》 *
孙刘诚: "不规则物流园区功能区块布局模型与算法", 《交通运输系统工程与信息》 *
高健: "基于混合遗传算法的物流园区内部布局优化", 《物流技术》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109992899A (zh) * 2019-04-08 2019-07-09 中国人民解放军陆军防化学院 一种基于改进的slp和遗传算法的洗消站装备设施布局方法
CN109992899B (zh) * 2019-04-08 2023-04-14 中国人民解放军陆军防化学院 一种基于改进的slp和遗传算法的洗消站装备设施布局方法
CN110032813A (zh) * 2019-04-18 2019-07-19 江苏师范大学 兼顾固定及可变高宽比功能区铁路物流中心平面布局方法
CN113762580A (zh) * 2021-01-18 2021-12-07 北京京东振世信息技术有限公司 一种为商户确定物流园区的方法和装置
CN115099459A (zh) * 2022-05-20 2022-09-23 西南交通大学 一种考虑间隙和装卸点的车间多行布局方法
CN115438855A (zh) * 2022-09-05 2022-12-06 河海大学 一种山地城市土地利用优化配置方法
CN115774946A (zh) * 2023-02-13 2023-03-10 鸣启数字科技(山东)有限公司 基于slp的三维设施规划与物流分析方法、系统及应用
CN115774946B (zh) * 2023-02-13 2023-04-25 鸣启数字科技(山东)有限公司 基于slp的三维设施规划与物流分析方法、系统及应用

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