鎮江新區港口綜合物流園區功能區布局研究碩士學位論文(存儲版)

　　

【正文】 □ 優 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格對答辯問題的反應、理解、表達情況□ 優 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學生答辯過程中的精神狀態□ 優 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設計）質量論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規范？□ 優 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？□ 優 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格三、論文（設計）水平論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義□ 優 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設計是否有創意？□ 優 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設計說明書）所體現的整體水平□ 優 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格評定成績：□ 優 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內畫“√”）教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）年 月 日教學系意見：系主任： （簽名）年 月 日摘 要隨著我國經濟的發展，“物流”已經廣為人知了，但是由于物流在我國起步較晚，其在我國尚處于發展初期，物流管理技術的落后和現代物流基礎設施的缺乏，均是阻礙物流快速發展的因素。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業設計（論文）的規定，即：按照學校要求提交畢業設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。物流行業發展的滯后其實正映射了我國現代服務業發展的相對落后，產業之間的鏈條較差。本文在物流園區功能區布局理論研究的基礎上，結合鎮江新區港口綜合物流園的實例，將遺傳算法引入到功能區布局的研究中，并最終通過MATLAB軟件將其實現。首先介紹了鎮江新區港口綜合物流園區的概括及已有的規劃；接著對此物流園區各功能區的相互關系進行分析，并建立布局模型；再次運用遺傳算法求解模型，得出布局方案；最后對布局的方案進行調整。近年來，隨著長三角地區經濟的蓬勃發展，江、浙兩省的港口建設方興未艾、開發區建設及臨港產業發展如雨后春筍，鎮江新區的發展面臨著巨大的挑戰，特別是在港區建設上，僅在江蘇省內，與蘇、錫、常之間的差距正在不斷拉大。我國從1999年起，一些地區開始規劃建設物流園區，2003年全國物流園區規劃建設達到了高潮，除了許多省份和經濟中心城市積極規劃建設物流園區外，還有許多中小城市甚至一些鄉鎮和街道辦事處也要規劃建設物流園區。對于物流設施的規劃設計，國內外的研究主要集中在單企業物流中心的設計方面，傳統的設施規劃理論和技術可以運用，而物流園區是一種多企業的聚集空間，在物流作業上，多企業既有獨立的作業流程，企業間也有活動關系的交叉，同時大型物流園區還是一個集物流生產、生活、商務、娛樂、金融服務等多種功能的“物流社區”，其內部布置設計的理論和方法與物流中心有很大的不同，是一個全新的課題。他在文獻[12]、文獻[13]和文獻[14]中所描述的公共物流節點其實質就是物流園區，文章簡要分析了物流園區對于緩解交通堵塞、節省能源、降低勞動成本和環保的重要作用，重點借助排隊論和非線性理論研究了物流園區理想區位與規模問題，設計了雙層數學模型，并在考慮既有交通網絡條件下，求解物流園區的最佳位置。隨著管理科學、工程數學、系統分析的應用，工廠布局設計由定性分析轉向定量分析與計算，逐漸形成了較為先進的布局設計方法。（2）以物流搬運量最低為目標，利用作業單位關系圖和空間布置關系圖，對部門內設施進行布局設計[7]。隨著現代物流業在我國的起步和發展，許多城市也在紛紛規劃和建設物流園區，以促進區域及城市的物流業的發展。經濟活動的布局問題一般是指前者，即空間布局問題。布局問題屬于非精確性問題，即當規模到達一定程度時，在合理的時間范圍內無法求得其精確最優解。 原始資料：P,Q,R,S,T及功能區布置,Y,Z圖2 1 SLP法布局過程SLP的輸入數據是P、Q、R、S、T，即P——產品和物料，包括其變化和特性；Q——每種物品的數量；R——加工流程或搬運路線，即工藝操作過程加工順序或加工方法；S——支持生產過程的服務部門或輔助部門；T——與上述四項有關的時間因素，以及與設計本身進度相關的時間因素。況且，這些方法只對系統的動態過程進行了統計運算分析，不能用于生產系統的動態調度和控制研究，而導致了該方法的應用局限性。如果沒有更進一步可能的改進，則算法終止。總的來說，低的溫度表示新點的接受概率較小。遺傳算法屬于概率算法一類，盡管使用了直接、隨機的搜索方法，但是遺傳算法和隨機算法是不同的。印鑒、李明在《基于遺傳算法的最優布局問題求解》[23]中，將基于遺傳算法的求解方法應用到服裝計算機輔助設計中去，給出了此問題的形式化描述，并將問題歸約為一種關于多邊形運動規劃的等價形式。 本章小結由以上布局方法綜述的比較分析可以看出，SLP法是一種采用嚴密的系統分析手段及規范的系統設計步驟的布局設計方法，具有很強的實踐性，同時鑒于遺傳算法在組合優化問題上的良好表現，本文將遺傳算法與SLP法相結合進行量化求解，通過調整得出最優布局方案。盡量使貨物流動順暢，避免作業的往返、交叉、迂回，造成物流能力浪費；3. 最大限度的減少物料搬運；4. 使物流園區最大限度的發揮其空間集聚效應，帶動上下產業及周邊地區的發展； 物流園區功能區布局規劃中遵循的原則1. 近距離原則。既要解決各物流環節的機械化、省力化和標準化，又要解決物流園區的整體化、合理化和系統化。要有利于貨暢其流，有利于生產和管理，有利于各環節的協調配合，使物流園區的整體功能得到充分的發揮并獲得最好的經濟效益。本文在分析物流園區各功能區之間的物流關系和非物流關系的基礎上，最終確定功能區的綜合關系。比如，輔助設施（如車站、卸貨平臺等）必須以有機的方式和物流相結合。指建立在各部門組織之間的管理、監督關系。5. 作業相關程度。并且用一種作業區相互關系圖來直觀表示作業區間的關聯程度，其畫法示例如圖31所示，左邊是需要進行布置設計的作業單位，右邊每個菱形框表示相應的作業單位對的關系，其上部為密切度代碼，下半部為理由代碼。綜合關系密切程度用表示，則 （32）由此，可以得出各功能區的綜合關系量化關聯圖，如圖32所示。則最終目標函數式為：（36）約束條件：1．首先要保證區域布置不重疊，、分別是i區域的質心在、方向上的坐標值，其中i=1，2，…，na. b. 2. 保證布局在設定區域內進行，其中h、g分別為物流園區在X、Y方向上的長和寬。遺傳算法強調概率轉換的原則，而不是確定的轉換規則。因此，在一開始需要實現從表現型到基因型的映射即編碼工作。2．選擇 根據適者生存原則選擇下一代的個體。對于問題求解角度來講，就是選擇出和最優解較接近的中間解。在變異時，對執行變異的串的對應位求反，即把1變為0，把0變為1。產生初始群體比例選擇運算是否滿足停止準則計算個體適應度值輸出結果并結束單點交叉運算產生新一代群體基本位變異運算是否圖3 6 遺傳算法運行框圖解1100101010101101110100110010101010110001編碼1100101010101101110111001011101011011001001100101000110110101100101010101101110100110010101010110001解變異評估譯碼適值計算轉輪選擇交叉圖3 7 遺傳算法的一般步驟 基于遺傳算法的MATLAB布局求解 MATLAB簡介MATLAB是矩陣實驗室（Matrix Laboratory）的簡稱，是美國Math Works公司出品的商業數學軟件，用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境。除內部函數外，所有MATLAB主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件，用戶通過對源程序的修改或加入自己編寫程序構造新的專用工具包。學科工具包是專業性比較強的工具包，控制工具包，信號處理工具包，通信工具包等都屬于此類。圖35中表示了遺傳算法的執行過程。如圖34所示，單點交叉示意圖。(2)適應度較小的個體，繁殖下一代的數目較少；甚至被淘汰。通常以隨機方法產生串或個體的集合bi， i＝1，2，...n。每個個體實際上是染色體(chromosome)帶有特征的實體。②遺傳算法的本質并行性：遺傳算法按并行方式搜索一個種群的所有個體，而不是單個的點。當所有功能區的位置分數之和——總密切度 TPD 達到最大時，物流中心功能區布局整體最優[24][25]。 綜合關系分析由于本文只考慮物流關系與非物流關系對物流園區布局的影響，因此，在做綜合關系分析時，需要對這兩種關系賦予一定的權重。這種方法是由Muther提出，將相關程度等級進行評分，對每個等級用一個字母來表示，并相應給出評價等級的理由代號。4. 流程關系。由于物流園區功能區布置要考慮的非物流因素非常多，為了全面系統的進行分析，我們將非物流活動分為以下六類分別分析。表3 1 物流關系強度量化等級表物流關系無貨物流動小批量少頻次大批量少頻次小批量多頻次大批量多頻次分數01234 非物流關系分析對于布局設計，物料流程并不是決定物品移動主要路線的唯一依據。非物流活動：不同的功能區域之間的關系除了物流因素的影響以外，還會受到非物流因素的影響，如：組織關系、功能關系、環境因素、安全因素、作業相關程度等。5. 滿足工藝、生產和管理要求的原則。3. 系統優化原則。 物流園區功能區布局的目標與原則 物流園區功能區布局的目標在預定的區域內合理的布局好各個功能區塊的位置是非常重要的。另外，在計算效率方面，傳統的優化方法也存在相當的缺陷，突出表現在運算時間長和解質量差。陳煉、萬芳等在《基于遺傳算法的布局問題的實現》[22]中，為了克服單一遺傳算法的早熟現象，提出了將啟發式算法和遺傳算法結合的一種新算法，進行布局優化的求解。遺傳算法通過保持一個潛在解的群體執行了多方向的搜索并支持這些方向上的信息構成和交換。用固體退火模擬組合優化問題，將內能E模擬為目標函數值f，溫度T演化成控制參數t，即得到解組合優化問題的模擬退火算法：由初始解i和控制參數初值t開始，對當前解重復“產生新解→計算目標函數差→接受或舍棄”的迭代，并逐步衰減t值，算法終止時的當前解即為所得近似最優解，這是基于蒙特卡羅迭代求解法的一種啟發式隨機搜索過程。在迭代過程中，一個新點是從當前點附近的點中選出來的，這就是它又被稱為鄰近搜索或局部搜索的原因。 基于排隊網絡模型，人們提出了多種統計分析方法，如隨機分析法、平均值分析法、近視分析法、攝動分析法等，可以分析系統的生產率、平均加工時間、工位利用率等。SLP 法以產品（P）、數量（Q）、路徑（R）、輔助服務（S）、時間（T）為基本作業資料，用圖表分析和圖形模型把量的概念引入設計分析的全過程，通過引入量化的關系密級概念，建立各功能區之間物流關系與非物流關系的相互關系圖表，從而構成區域布置設計的數學模型，是目前布局設計的主要方法。 物流園區功能區布局方法綜述完成物流園區選址、建設規模確定、作業流程設計、功能區設置及各功能區面積計算等工作之后，應該對功能區進行布局設計，即依據功能區布局規劃原則、規劃目標和規劃流程安排功能區的相對位置，形成物流園區總體平面布局設計方案。本文中依照鎮江新區規劃部門所劃分的功能區開展研究。物流園區與工業園區、科技園區等概念一樣，具有產業一致性和相關性、且集中建設的物流用的空間。焦建新、齊二石等在1997年提出了一種基于 AHP 的多目標設施布置算法[4]；2003年許高峰在《基于拉式系統的物流中心設施布置與優化》[5]一文中，闡述了對物流中心設施布置規劃進行系統管理的觀點；程國全、李樹剛、王寧生等把遺傳算法運用到物流設施布局規劃中，增強了最終布局方案的實用性。設施規劃起源于早期制造業的“工廠設計”，最初主要解決操作法工程（Methods Engineering)、工廠布置(Plant Layout)、物料搬運(Material Handling)。 國內外研究現狀 國外研究現狀關于物流園區的優化選址布局，國外研究成果較多。上述種種現象表明，探討科學的物流園區內部功能區域規劃顯得十分必要。目前，鎮江新區政府主要針對港口綜合物流園的設計與建設進行前期規劃準備工作，但是如何成功規劃港口綜合物流園區，使其在今后能夠很好的運營，是擺在鎮江新區政府面前的一道難題。s logistics industry. After the issue, various