化工物流节点选址研究

摘 要:化工物流具有一定得专业性和技术性,以建立的定性、定量相结合的化工物流节点选址程序为主线,综合考虑决策者对于风险与成本的偏好,建立基于风险、成本、风险公平性的多目标规划模型。最后对研究内容进行总结,并做出展望。

关键词:物流节点;选址;多目标规划

中图分类号:X9

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)05-0045-01

由于在危险化学品运输、存储过程中,势必会对周围的环境和居民产生负面的影响,所以在规划建立化工物流节点过程中,首先要考虑是选址问题。有别于其他公共设施的选址问题,从风险角度考虑,人们总是希望尽量远离可能给其生命财产带来损失的危险化学品物流集散中心,但从运输成本方面考虑,生产厂家又希望物流节点能够尽量靠近高速公路、铁路等公共交通设施,选择最短的出行路线,这势必会增大周围居民所承担的风险。所以在某种程度上,风险目标和成本目标是相冲突的,风险的降低可能要以更高成本为代价,反之成本的降低要以承担更高的风险来换取,因而化工物流节点选址问题具有明显的搏奕性质,是典型的有冲突的多目标规划决策问题。

1 选址模型因素分析

1.1 成本

任何选址问题考虑的首要因素是成本。化工物流节点选址问题也是如此,如果物流节点距离化工品生产厂家太远,运送化工品到物流节点运输时间过长,成本过大,无论从效率或者成本方面考虑这都是生产厂家所不愿意看到的。因此从经济效益最大化角度考虑,化工物流的位置应当尽量靠近这些危险化学品生产厂家。从优化角度考虑,该目标的实现有以下基本方式:

(1)最小和。

目标函数寻求所有危险化学品产生地距物流节点的加权欧氏距离之和为最小,目标是优化全部或者平均性能。这种目标通常在一般的企业问题中应用,所以被叫做“经济效益性”。这种问题也被称作网络上的中值问题。

(2)最小最大化。

目标是最小化距化工物流最远的生产厂家同物流节点之间的加权欧氏距离。此目标是优化最坏的情况,在以往的选址问题中通常运用在军队、应急设施和公共部门选址决策过程中,也称作“经济平衡性”。这种问题也叫做网络上的中心问题。

除此之外,在选址过程中,成本还应考虑物流节点建设以及土地成本。一般选址考虑的首要因素是成本,这对于化工物流节点选址也是考虑的重要因素。例如:化工物流节点的位置不应距危化品生产厂家太远,否则运送成本太大,从经济上是很不合算的。同时还要考虑场地的建设费用、土地使用费用,最好是利用目前价值较低的荒地、弃地等。如果天然环境条件较好,则可节约大量资金,否则为减少对周围环境的污染,还需采用一定的技术手段,使成本增高。

1.2 风险

化工物流节点不同于其它商业网点或公共设施(例学校、医院、超级商场等,人们希望离这些服务设施尽可能的近),它应当尽可能小地危害附近区域以及居民。而这种危害的程度常依赖于它距离人口密集区域的距离。从风险角度考虑,物流节点应当距离人口密集地区尽可能地远。该目标可以通过以下基本方式来实现:

(1)最大和,即化工物流节点周围所有的居民聚集区距离化工物流节点的加权欧氏距离之和为最大。

(2)最大最小化,即使得距化工物流节点最近的居民聚集区距该物流节点距离最大化。

(3)非覆盖,即确定物流节点的数目和位置,使得任一人口聚集区中心到与该化工物流节点的距离均大于某一阀值。

很显然,风险目标和成本目标是相互冲突的,风险的降低要以更高成本为代价,反之成本的降低可能会导致风险的提高,因此化工物流节点选址问题具有明显的搏奕性质,因此,要综合考虑这两方面的影响。

1.3 风险公平性

在化工物流节点选址过程中,由于其本身的特性,在选址过程中,可能会选择风险最小的路径作为其运输的路径。但是,由于有害物品为一种令人讨厌的物品(obnoxious materials),这样路径两侧的人口都不希望在有害物品运输中通过自己所属的路段。因此,在选择有害物品运输的路径时,还需要考虑将有害物品运输过程中所产生的风险较为均匀地分配给路径两侧的人口,也就是说需要考虑风险的公平性问题。因此,传统的通过考虑风险最小化(或是成本最小化)的方式来选择有害物品运输的路径,对于路径两侧的某些路段上的人口可能是不公平的,因为这些路段由于经常被选择,使得这些路段上的人口可能承受了较多的风险,即产生了不公平性。因此,在有害物品运输过程中,还需要考虑其风险的公平性问题。

表1 风险公平性目标实现形式

实现方式数学表示含义

最小化均值差和min∑|di-|

每一人口密集地因危险化学品储存、运输所承担的风险同平均风险之差的绝对值和为最小

最小化比较差和min∑|di-dj|所有人口密集地承担的风险两两之差的绝对值之和为最小

最小化方差和min∑|d2i-d2|最小化均值差和的演变形式

2 化工物流节点选址决策目标规划模型

化工物流节点选址模型主要目的是为化工物流节点在一定区域市场内找到最佳位置,以达到经济、环境效益的和谐统一。由上文的分析,化工物流节点选址问题是一个多目标规划,在已知若干候选地点的情况下,主要从成本、风险、风险公平性三个角度考虑,建立多目标选址规划模型由于在实际选址过程中,所要考虑的因素很复杂,在建立定量决策模型时,以各个目标的表示方式为基础,综合考虑各种影响因素,确定各目标合理的表达式。

作者简介:

樊伟(1978-),男,江西南昌人,副主任工程师,硕士学位,研究方向:项目管理和管理学。

假设1:由于物流节点的建立对周围居民带来的危害程度因其距离居民区的远近而异,因此,假定选址地点在一已知范围内能产生危害,超过该范围便无危害。可用下述表达式表述这一假设。

μ(a,b)=0,若dab>λb1,若dab≤λb

上式表示,如果a,b之间的距离大于已知数(距离)λb,μ(a,b)为0;否则为1。

假设2:用下面的线性关系表示距离化工物流节点距离越远,对居民危害越小。

pk-rkdjk

式中:pk,rk―是与化工物流节点场址k有关的参数;

djk―居民聚集区距化工物流节点场址k的距离。

基于以上两个假设,具体化工物流节点选址多目标规划模型如下:

minC=∑hk=1fkyk+∑mi=1∑hk=1cikwik

minR=∑hk=1∑nj=1(pk-rkdjk)qjμ(j,k)yk∑mi=1wik

minE=∑nj=1∑hk=1|Rjk-|

∑hk=1wik=Di

∑mi=1wik≤Akyk

s.t.∑hk=1yk≥1

0≤wik≤Myk

yk=0,1

式中:

cik―危险化学品生产厂家i到危化品物流节点k的单位运输成本,同距离成正比。

cik=tikdik(tik同路面质量,交通负荷等相关);

fk一物流节点场址选在k处的土地成本以及建设、运作费用;

wik―生产厂家i到化工物流节点k的总运输量;

qj―人口密集地j的人口数量;

djk―人口密集地j到化工物流节点k处的距离;

Di―生产厂家每年运到物流节点的危险化学品数量;

Ak―建设在k处化工物流节点每年的储存、中转能力(与物流节点仓库容量、铁路专用线设计能力以及码头的吞吐量等因素有关);

一量化风险的均值,即:

=∑j∑kRjk/nh

决策变量为:

wik―生产厂家i到化工物流节点k的总运输量;

yk―l代表在k处建设化工物流节点;0代表排除该候选场址。以上考虑风险、成本以及风险公平性三个目标建立的多目标规划模型,其中第一个目标是使总费用最小(包括土地成本和建设成本),第二个目标是使所有化工物流节点使周围居民所承担的风险最小。第三个目标是使得周围各个居民聚集区承担风险的差异性最小,也就是使风险尽量平均的分布到各个居民聚集区上。

3 结论

本研究建立的基于风险、成本以及风险公平性的多目标规划模型较以往建立的模型,细化了风险模型表示方式,引入函数量化了居民区与物流节点的距离对风险的影响;在风险公平性表示上采用了更加合理的最小化均值差和的表示方法,具有更强的说服力。