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(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 港口物流的服務能級、拓展物流企業的服務功能與范圍、促進現代物流產業的快速發展，已經成為鎮江新區政府高度關注的核心問題。基于上述背景，鎮江新區管委會委托上海海事大學物流研究中心對鎮江新區港口物流發展的項目開展研究。項目形成了“一條港口物流產業帶，三大港口物流集聚區”的鎮江新區港口物流發展思想，三大集聚區包括：臨港政策功能疊加集聚區、多式聯運中轉物流集聚區以及臨江產業增值物流集聚區。其中臨港政策功能疊加集聚區便是由港口綜合物流園和已存在的出口加工區組成。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。 問題的提出我國的物流園區規劃和建設尚處于初步探索階段，物流園區的規劃和建設仍然缺乏許多成功的經驗和模式可以借鑒。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。但是，物流園區的規劃建設是一項重大的物流基礎設施投資項目，需要幾千萬、上億元乃至數十億元的投資，占用大片的規劃用地甚至耕地。可是，在這些規劃的物流園區中，存在一些倉促上馬的物流園區項目，這些項目沒有經過詳細的市場調研和論證，有些物流園區的規劃建設甚至是出于政府的“形象工程”目的或是有“圈地”之嫌，這些物流園區建成后沒有良性地運作，也沒能產生預期的社會經濟效益。經過研究發現，當前國內物流園區的建設具有一定的泡沫成分，突出表現為部分物流規劃單位尤其是地方政府，單純地為物流而物流，盲目發展物流園區。目前我國的物流園區空置率高達60%，其主要原因表現為物流園區的功能定位不準確，缺乏對客戶需求的系統分析。物流園區盲目建設的危害已開始呈現，由于一些物流園區的服務功能定位規劃不科學，物流園區建成后其運營已舉步維艱。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。近年來，國內外專家學者從宏觀方面對物流園區的規劃設計開展研究，比如在我國物流園區的整體布點是否合理，物流園區如何與港口協調發展，物流園區的選址等方面，取得了一定的研究成果，但從微觀方面對于物流園區規劃設計的研究仍然十分薄弱。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。另外，對于臨港的物流園區來講，必須考慮其與港口、臨港產業等的聯動，所以綜合考慮的問題將更加復雜化。鎮江新區政府雖然已經確定要在臨港地區打造一個綜合物流園區，帶動周邊地區的發展，強化港口經濟的作用，但是如何深入開展此項目卻無從知曉。因此，要想成功打造港口綜合物流園區，前期規劃與設計的工作刻不容緩，而重中之重便是如何合理布局物流園區的功能區，使之物流效應最大。本文即在前人理論研究與實踐的基礎上，對鎮江新區港口綜合物流園區如何進行功能區布局開展研究。 研究的意義本文以鎮江新區港口物流發展現狀為依據，以導師項目為支撐，通過對國內外物流園區功能區布局的理論研究，對鎮江新區港口綜合物流園區各功能區如何布局進行了探討，運用SLP布局方法，通過遺傳算法求解將其實現，并做優化調整，以期為鎮江新區“以港興城”的發展需要做出貢獻。 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。京都大學的Taniguch是最早提出城市物流概念，并在這方面作了較多貢獻的一位學者。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。文獻[15]中，從社會運輸系統的角度，以環境和商業效率兩方面考慮，提出了兩個非線性數學規劃模型，來確定公共物流配送中心的最佳數量和位置，并詳細描述了其求解算法，其中運輸費用包括運輸費用、配送費用和設備營業成本，模型已在東京都市圈得到應用。文獻[16]和[17]都是研究供應鏈環境下整個物流的框架，從整體供應鏈流程方面設計物流節點布局模型。文獻[18]提出了一種基于服務水平的物流節點和配送路徑的優化模型，在模型中考慮不同服務水平要求下其選址和配送策略。文獻[19]從第三方物流管理的角度分析物流流程，建立了網絡設計布置模型。 國內研究現狀物流園區內部功能區規劃設計，必須從設施規劃說起。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)。在此期間，主要憑經驗和定性方法開展工廠設計。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。具有代表性的是理查德繆瑟提出的系統布置設計（Systematic Layout Planning，SLP）方法。SLP 法使工廠布局設計從定性分析發展到了定量計算，形成了一種以大量的圖表分析為手段，以物流費用最小為目標，物流關系分析與非物流關系分析相結合，求得合理的設施布置的設計技術，推動了設施規劃廣泛應用于包括物流園區在內的各種生產、服務領域[1]。我國在上世紀80年代引進了SLP規劃理論，國內學者對設施布置規劃也進行了一些探索和研究，并取得了一定的成果。臺灣的林立千教授在他所著的《設施規劃與物流中心設計》[2]中，既對物流中心設施規劃的各個步驟分別進行了闡述，也對規劃程序的整體過程進行了系統分析；蔡林寧對物流系統規劃方法及建模進行了深入研究；劉昌棋教授在其主編的《物流配送中心設計》[3]一書中對物流配送中心規劃設計過程的各方面進行了系統詳細的闡述，其研究成果對配送中心系統內部的規劃設計具有重要的指導作用和實用價值；北京科技大學王轉教授對配送中心系統內部的規劃與設計也進行了較為深入的研究。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。劉淑紅[26]、閆振英[27]、郝紅艷[28]分別將遺傳算法引入到自己碩士論文關于物流中心功能區布局的研究，并通過不同的方法將其實現，典型的研究成果及觀點有：（1）借鑒系統布置設計(SLP)方法，結合物流中心自身的業務特點和運作要求，提出了一種適合物流中心設施規劃與設計的方法及其總體程序框架，進而提出了分層組合的物流中心布置設計方法與基于優化模型的物流中心布置設計方法[6]。（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]。以物料搬運費用最小為目標建立設施布置優化模型[8]。（3）采用遺傳算法求解車間布局規劃模型[9][10]，利用蟻群算法來提高平面布局的優化結果和效率[11]。 研究的思路與方法全文以“提出問題分析問題解決問題”為總體思路，共分為五個章節，第一章緒論，明確研究背景與意義，國內外研究現狀及寫作的思路與方法；第二章主要對功能區布局進行理論綜述；第三章梳理物流園區功能區的布局思路，并設計模型與求解；第四章將第三章的理論運用于實際，研究鎮江新區港口綜合物流園區各功能區如何布局，運用遺傳算法工具箱將其實現，最后通過調整得出最優布局方案；第五章為結論與展望，其中第三章和第四章為全文重點章節，分別對物流園區功能區布局進行建模與求解及實證分析。本文主要運用宏觀分析法、比較分析法、SLP法、遺傳算法等方法來支撐全文。第二章 物流園區功能區布局的理論綜述 物流園區及其功能區的基本概念物流園區﹙Logistics Park﹚也稱物流團地，是物流﹙配送﹚企業在空間上集中布局的場所，是具有一定規模和綜合服務功能的物流集結點。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。物流園區最早出現在日本東京，由于物流園區給物流企業和其所在城市帶來了極大的經濟和社會效益，引起了人們的廣泛重視，之后在歐洲得到了快速的發展。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。對于物流園區的概念，專家學者眾說紛紜，沒有確切的定義，作者認為吳瑋在其碩士論文《港口型物流園區規劃建設方法及應用研究》[46]中對物流園區的定義比較全面，并符合當今物流園區的發展趨勢：物流園區是指在幾種運輸方式銜接地形成的物流節點活動的空間聚集體，是在政府規劃指導下多種現代物流設施設備和多家物流組織機構在空間上集中布局的大型場所，是具有一定規模和服務功能的新型物流業務的載體。它按照專業化、規模化的原則組織物流活動，園區內各經營主體通過共享相關基礎設施和配套服務設施，發揮整體優勢和互補優勢，進而實現物流積聚的集約化、規模化效應和促進載體城市的可持續發展。物流園區的功能區主要是指將某個物流園區劃分為承載著不同的功能的若干區域。例如，倉儲功能區主要承擔物流園區的倉儲職能；而配套服務功能區就是提供配套服務的區域，包括食堂、員工宿舍、停車場等。物流園區中的功能區通常包括倉儲中轉區、集散配送區、流通加工區、商務辦公區、生活服務區等，但對于一個特定的物流園區究竟需要規劃哪些物流服務功能區，應該以其腹地范圍內的市場需求分析為基礎，以該園區所在地的現有物流資源和設施的整合和優化為依托，在明確其物流服務對象、服務內容及服務方式的基礎上，通過調查所需的物流服務需求功能，結合一定的原則來確定。本文中依照鎮江新區規劃部門所劃分的功能區開展研究。 物流園區功能區布局概述布局是指對有關事務的全面安排，應該包括物件的空間布置和活動的時空安排兩個方面。經濟活動的布局問題一般是指前者，即空間布局問題。物流園區的功能區布局是指根據物流園區的戰略定位和經營目標，在己確認空間場所內，按照從貨物的進入、組裝、加工等到貨物運出的全過程，力爭將各功能區及相關因素做最適當的分配和最有效的組合，以獲得最大的經濟效益。確定各功能區如何布局，需要聯系物流園區所在地區的實際情況，以物流總效應最大為目標做最優安排。因此，求解物流園區功能區布局問題其實就是求解功能區組合最優化問題。目前，我國在物流園區布局規劃方面可以參考的案例不多。歐洲物流園區最佳實踐案例可使國內物流園區在布局方面有不少值得借鑒的經驗：1．校園化的設計理念，分割不同的功能區域；2．按照物流密切程度來安排相關產業；3．地塊規劃面積能滿足柔性需求并有可選的擴展空間；4．多式聯運的設施規劃，如水路、鐵路、公路和航空；5．充分考慮地理和生態環境，有吸引力地設計并考慮環保預留用地；6．物流園區規劃與布局的合理性可以通過各種評價方法來進行檢驗，正確運用評價方法可以起到優化規劃成果的作用。 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。布局問題其實就是按一定的要求，把一些物體最優地放置在一個空間內，或者說，將一個空間劃分成許多小空間的組合，然后用這些小空間來放置一些物體。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。人們研究了大量的方法，直接或間接的求得它的近似最優解。布局方法就目前資料中所見，有如下幾類： SLP法(systematic layout planning)系統布置設計（SLP，Systematic Layout Planning）方法在近年應用較多。最初的工廠布局設計是憑經驗和定性方法進行的。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。SLP 法使工廠布局設計從定性分析發展到了定量計算，也推動了設施規劃廣泛應用于包括配送中心在內的各種生產、服務領域。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。SLP 法布局過程如圖21所示[20]。 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。系統布置設計（SLP）法具有較強的科學性，其特點是：a．定性分析和定量分析有機結合；b．以圖表和圖形模型分析為手段，直觀、清晰；c．使物流系統分析模型化，便于把握系統內在規律；d．操作性和實踐性較強，適用范圍廣。適用于多種類型企業的新建、改建、擴建及由于技術、安全、環境等因素而重新布局的情況。但由于目前使用的系統布置設計（SLP）法在對功能區進行相互關系分析時，只把影響因素分為物流關系和非物流關系兩種，實際上非物流關系包括的因素較多，這樣