物流配送系统柔性研究文献综述

李金萍　杨信丰　刘兰芬　方林键

摘 要：配送是物流活动中至关重要的环节，现代物流配送所面临的不确定性越来越高，所以配送系统应对不确定性的能力显得越来越重要，但目前专门针对物流配送领域的柔性研究并不多。综述内容主要包括以下三方面：第一，物流配送柔性相关概述，包括配送柔性的定义、内容以及柔性的度量方法；第二，物流配送柔性研究水平综述，主要对五类问题的研究进行了总结，包括配送中心选址柔性、配送路径柔性、车辆调度柔性、配送系统库存柔性、配送系统生产柔性；第三，研究柔性配送的计算方法，总结的量化方法主要有遗传算法、系统仿真、系统动力学、样本均值、随机模拟及有效边界等方法。

关键词：物流配送；柔性；研究水平；量化方法；文献综述

中图分类号：F253 文献标识码：A

Abstract： Distribution is the crucial link in the logistics activity， modern logistics distribution faced with more and more high uncertainty， so the distribution appears more and more important， but the research on logistics distribution systems is not much. The content mainly consists of three aspects： Firstly， the outline of the logistics distribution flexibility consisting define， content and measure. Secondly， the research level about distribution flexibility， the content mainly are summarized from five aspects， the distribution center location， distribution path， vehicle routing problem flexibility， inventory flexibility of distribution systems， production flexibility distribution system. Third， the calculation method of distribution flexibility， the most important quantitative method is the genetic algorithm， in addition， there are some others， such as system simulation， system dynamics， sample average approximation scheme， stochastic simulation， efficient frontier.

Key words： logistics distribution； flexibility； research level； quantitative method； overviews of research

0 引 言

现代物流配送系统面临的客户需求越来越多样化，市场竞争越来越剧烈，而在这种环境下，企业为了提高竞争力，需要对顾客需求做出及时响应，所以，要使配送系统高效率低成本的满足顾客的需求，就必須要使其具备处理内外部环境变化的能力，即要求系统必须具备足够的柔性。物流配送系统柔性研究除了具有一定的理论意义之外，还有能提高配送系统服务水平、能使配送系统内部实现有效控制等现实意义。然而，目前专门对物流配送系统柔性的研究还很少，所以，有必要对已有的该领域的文献进行综述。

1 配送系统柔性概述

1.1 配送柔性的定义。柔性最早的定义认为，研究柔性的目的就是使系统能有效应对不确定环境。Mandelbaum把配送柔性定义为：配送系统对环境变化做出有效反应的能力[1]。Gupta把柔性定义成系统对环境的不确定性或对由环境导致的不确定性做出的反应[2]。Billesbach和Daugherty等定义配送柔性时，认为配送柔性是在总成本最小的条件下，对顾客服务需求的快速反应能力[3-4]。王伟认为配送系统的柔性为：柔性是指在保证总成本不明显升高和服务效率不明显下降的条件下，配送系统对内外部环境的不确定性做出及时、经济、有效的响应能力[5]。段超把柔性化配送定义为：根据客户提出的对商品的需要，考虑道路情况、车辆运能、客户地理位置等条件，建立正确的数学模型，运用科学的计算方法，借助计算机技术，规划出最优的运输路线和运输方案，使运输成本最低、资源配置最优的同时满足客户的需求[6]。

总之，配送柔性是指使总成本最低的条件下，系统如何有效、及时地应对内外部环境不确定性，从而对客户的需求做出快速响应的能力。

1.2 配送系统柔性内容。配送系统柔性是系统对外部环境不确定性做出反应的能力，外部环境的不确定性重点体现在货物的品种、需求数量、顾客对提前期的要求、对货物包装方法的要求、对货物组合的要求等五方面的不确定性，为了对这些不确定性做出及时、有效的反应，要求配送系统必须具备相应的柔性。

Jensen认为配送柔性水平的高低主要由配送计划的可变度和可执行度来决定[7]。Gerwin提出系统柔性应具有重定位战略、适应战略、减少战略、储备战略四种基本战略，并对潜在柔性、需求柔性、现实柔性三种柔性进行了区别[8]。Groote认为配送系统环境的复杂程度与柔性水平的高低相适应，面临的环境复杂度越高，就越要选择更高柔性水平的系统，相反，柔性水平高的系统更适合在环境变化复杂的情况下使用[9]。王丽提出几方面医药配送中心系统的柔性，概括为资源动态调整能力、配送中心数量变化能力、配送中心的服务能力三方面[10]。王成林提到物流配送中心主要从装备、作业能力、作业对象、系统运行模式、系统扩展五个方面体现柔性[11]。王伟提出如何建立具有柔性的物流配送系统的方法，归纳为三点：一是，企业通过构建配送柔性的基础平台，使系统的资源柔性增加；二是，掌握各要素之间的互相关系，使系统内部各子系统之间更加协调；三是，在合理的柔性范围内，以动态联盟的形式建立虚拟的配送企业[12]。endprint

到目前为止，对配送系统柔性的分类还未形成统一的标准，不同的学者对其有不同的看法。

1.3 配送柔性的度量方法。测度是评价配送系统柔性程度高低的重要指标。由于配送系统面临的环境中有众多的不确定因素，所以，要对系统建立一个多维的、综合的、量化的评价体系是很困难的。目前，在柔性测度的研究方面，国内外学者使用的方法主要有以下三种[13-15]：

（1）基于经济效益的柔性度量方法。该测度利用系统响应内外部不确定环境时所带来的净收入值、成本费用等经济效益来衡量柔性。而配送柔性的大小不只在经济效益上体现，这种度量方法考虑的影响因素太少，可行性和可靠性低。

（2）多维度的柔性度量方法。柔性具有三维性，这种方法以柔性的这种性质为基础，将其看成是具有时间、范围、费用三个维度的空间，在三维空间中，每种柔性的水平都可以被认为是可行合理的一个点。

（3）基于系统物理特性的度量方法。这种测度方法是通过研究分析配送系统内部各要素的特征来测量配送系统柔性程度的方法。

2 研究水平综述

2.1 柔性选址问题。配送中心选址问题属于配送网络规划问题，配送网络的结构决定了整个配送系统中系统资源的配置和能力的定位，因此，从根本上决定了系统柔性能力的可实现程度。

首先，对已有的动态选址问题的研究进行总结，选址问题一般分为若干阶段，在每个阶段可以重新对配送中心选址，使系统能力发生变化，以响应客户需求和系统内外部环境的变化。由于每个阶段配送中心的选址地点都是可变的，因此，该问题具有柔性的思想。

设施选址—路径安排问题（LRP）同时考虑选址、服务分派和路径安排三方面的因素。在这方面，Melo建立了多品种商品配送的动态选址问题的优化模型，延伸了一般情况下物流配送企业动态选址问题的研究范围[16]。在该领域的研究上，很多文献主要研究运用何种优化算法能使该问题得到最优解，只有少数文献是从动态选址的角度去研究如何使配送系统具有柔性。王迎春把动态选址问题先转变成多阶段决策问题，再转变成最短路径问题，然后根据静态模型建立了相应的动态模型，并设计了相应的求解算法[17]。戎晓霞等在不确定需求量条件下，把其看成不确定的区间数，建立了配送中心选址的区间规划模型，并将其转变为确定的单目标和多目标规划模型[18]。

在选址—服务分派问题（LAP）中，构建配送网络时需要考虑的因素是设施选址和服务分配两方面。如果决策中各个相关因素是确定的、量化的，通常将设施选址和服务分配两因素综合在一起考虑分析。关于LAP问题的研究，周乐等主要从系统服务能力柔性的角度进行了研究，在研究问题时考虑了不同配送中心之间的能力互补，并将LAP问题视为一个二阶段带补偿的随机规划问题，两个阶段分别是选址决策和服务分派的确定性决策[19]，配送网络错综复杂，具有多层次性，在该研究中，只对同层次节点之间能力的互补进行了研究，没有涉及不同层次节点之间纵向的能力互补。张义伟认为选址时，外部环境的不确定性主要体现在宏观环境、需求环境、运行环境三个方面[20]。

2.2 柔性的车辆调度。车辆调度问题属于配送系统运营决策问题，运营策略是对资源和能力的运用，它基于一定的配送网络结构，决定了系统所表现出来的柔性能力的大小。目前，专门针对柔性的车辆调度研究并不多。

在动态车辆调度方面，Eiichi建立了一种以总成本和總运输时间最小为目标的考虑实时信息的动态车辆调度模型[21]。Timon借助计算机仿真系统，运用三阶段算法求解B2C电子商务环境中动态车辆调度问题[22]。动态车辆调度问题虽然考虑了需求和环境的不确定性因素，但其研究的重点是如何通过对不确定性的有效预测，构建决策模型并给出模型的相关解法，因此，是一种以不变应变的策略，而不是一种以变应变的柔性策略。

谢秉磊认为车辆调度问题中不确定性信息主要来自五个方面，分别是需求信息、提供服务的车辆和司机、网络性能、未来时间段网络管理和运作情况、所提供数据的不确定性程度[23]。张建勇在模糊需求前提下，简单的对车辆路径问题进行了描述，并引入决策者主观偏好的定义，建立了以车辆数量与行驶距离最小化为目标的模型[24]。

2.3 柔性的配送路径。柔性配送路径问题主要研究如何在成本最低的条件下，使配送中心和运输线路对顾客需求做出及时响应，路径柔性包括节点柔性和路径柔性两部分。

张忠尧用系统动力学的方法研究了单层物流配送网络的柔性，该网络仅由需求点和配送中心两部分组成，其总体柔性水平主要由节点柔性和线路柔性两部分确定，在该研究中，配送网络柔性用公式F=P/TS-1来度量，T与S的乘积表示总成本，P表示物流配送网络在新旧状态下的利润差[25]。

徐志端建立了物流系统运输路线柔性的相关模型和度量绩效的模型。度量路线柔性时，用同一层次上两个客户转移库存所需的时间来衡量响应维度上的柔性，用同一层次上连接所有客户的所有运输路线的数量来度量范围维度，该数量用u=0，1，…，N-1表示，在刚性条件下，u=0，在同层次中有N个客户的柔性条件下，运输线路的最大柔性表示为u=N-1，这种情况下，说明同一层级上所有客户之间均相互连接[26]。该研究说明提高物流配送线路的柔性水平，能使物流系统的可靠性和客户满意度大幅度增加。段超在3G技术的基础上，提出了定性的柔性化烟草配送的规划方案与策略[6]。

上述文献中，用定量的方法对运输线路柔性进行了研究，但所选测度都不同，另外，目前该领域的研究并不多。

2.4 柔性的配送系统生产。配送系统的生产柔性是指系统如何调整生产决策，使得在成本最小的条件下，柔性化生产程度达到最大，对客户多变的需求做出及时的响应。

孙宇对需求不确定的柔性配送系统生产决策进行了研究，设定配送系统由制造商、销售商和顾客三方组成，其系统的生产柔性用生产富余来度量，以生产柔性为约束，建立了需求不确定条件下以系统期望总成本为最小的生产决策优化模型[27]。该研究中，配送系统仅是单制造商和单销售商，没有考虑多制造商、多市场、供应商供应能力等情况。endprint

2.5 柔性的配送系统库存。配送系统的库存柔性是指在库存量和库存成本最小的条件下，系统快速响应客户需求的能力。

3 配送系统柔性计算方法

在柔性计算方法的研究上，大多数文献中都使用遗传算法对其求解。Cedric提出了一种基于动态网络的最短路问题的遗传算法[29]。张建勇在模糊需求信息条件下，研究了求解车辆路径问题的一种基于模糊可能性的混合遗传算法[24]。王伟在求解配送系统柔性库存的非线性数学规划模型时，将遗传算法和模式搜索算法结合起来对其进行求解[5]。

另外，还有一些学者使用了系统仿真、系统动力学、样本均值方法、随机模拟方法，有效边界等方法。

周乐采用样本均值方法对建立的设施选址—服务分派问题的带补偿的两阶段随机规划问题进行了求解[19]。张忠尧在研究物流配送网络的柔性时，用系统动力学的方法对其进行建模，通过计算机仿真软件，使系统模型在计算机上运行并求得结果[25]。张建勇在车辆数与车辆行驶距离最小化的目标下，使用随机模拟方法探讨了决策者的主观偏好对最终决策目标的影响程度[24]。孙宇用有效边界的方法寻找配送系统的最优生产柔性水平，引入成本柔性系数，从而在边界上满意解中找到一个最优解[27]。

目前在柔性配送算法的研究上，主要使用的方法是遗传算法，除此之外，还有系统仿真、系统动力学、随机模拟等方法。

4 评述与总结

通过对现有相关文献的研读，对物流配送柔性的研究现状进行了以下总结：（1）物流配送领域的柔性在概念上还没有达成一致。由于没有特定标准对物流配送柔性进行分类，所以就使得大量在柔性领域的研究结果无法构成统一、完整的理论体系。（2）对配送柔性测度的研究还处在一个相对混淆的阶段，还没有形成一致的测量标准。（3）迄今为止，针对物流配送柔性的定量研究比较少。目前的研究成果多侧重于配送柔性的定性分析，在定量分析方面，对配送系统库存柔性的研究较多，而专门针对柔性物流配送的定性研究还比较少。（4）在求解方法上，现有研究用遗传算法求解的较多，除此之外，还有一些用系统仿真、系统动力学、样本均值方法、随机模拟方法等。（5）现有的有关配送柔性的文献研究中，选址问题、车辆调度问题以及路径优化问题研究相对较多。在柔性的选址问题和车辆调度问题的研究方面，大多研究在决策过程中涉及了不确定性信息因素，考虑了决策的可变性和动态性，这从一定程度上体现了柔性的思想。另外，还有一些关于生产柔性和库存柔性的研究。

参考文献：

[1] Mandelbaum M. Flexibility in decision theory： An exploration and unification[D]. Canada： University of Toronto， 1978.

[2] Gupta Y P， Goyal S. Flexibility of manufacturing systems： Concepts and measurement[J]. European Journal of Operational Research， 1989，43（2）：119-135.

[3] Billesbach T J， Hayen R. Long-term impact of just-in time on inventory performance measures[J]. Production and Inventory Management Journal， 1994，35（1）：62-67.

[4] Daugherty P J， Pittman P H. Utilization of time-based strategies： Creating distribution flexibility/responsiveness[J]. International Journal of Operations and Production Management， 1995，15（2）：54-60.

[5] 王偉. 柔性配送系统的构建与优化研究[D]. 上海：上海海事大学交通运输学院（博士学位论文），2006.

[6] 段超. 基于烟草配送的柔性化模式[J]. 中国市场，2014（2）：25-41.

[7] Jensen A. Inter-organizational logistics flexibility in marketing channels[J]. Information Systems in Logistics and Transportation， 1997，14（21）：57-75.

[8] Gerwin D. Manufacturing flexibility： a strategic perspective[J]. Management Science， 1993，39（4）：395-410.（下转第10页）endprint