空军航材配送中心选址优化

管同傲，侯胜利

（空军勤务学院，江苏 徐州 221000）

0 引言

面对复杂严峻的军事斗争准备形势和日趋繁重的练兵备战任务，空军航材的保障观念和保障方式亟待加快适应和跟进转变。20 世纪90 年代以来，美军依靠配送中心在全球范围内建立起强大的军事物流能力，为其奉行的“全球化军事战略”提供了强有力的作战保障支撑。因此，借鉴美军的成功经验，建立空军航材配送中心，以航材配送保障、实时供应的方式，实现“数量型”向“速度型”的转变，对于增强航材供应链的反应和应变能力，提高航材保障的及时性、准确性和高效性，具有十分重要的意义。

空军航材配送中心建设的关键问题在于如何做到科学选址。地方物流配送中心的选址研究已经形成了许多较为成熟的选址模型，例如文献[1]建立了基于路线安排的双层规划模型来解决物流配送中心选址问题；文献[2]采用定量研究的方法，重点考虑物流配送中心运营中的可变成本与固定成本因素，提出了重心法的改进模型；文献[3]在对传统重心法与德尔菲法的不足之处深入分析的基础之上，提出一种基于GIS 和遗传算法的物流配送中心选址模型。这些方法所建立的模型大都是基于成本最低的前提条件，追求成本最低与利益的最大化，而在军事领域，在考虑经济性的同时，更要兼顾其军事性。因而，与此相适应的选址方法不再是以单一的成本最低为变量，而是结合军事需求的合理有效的模型构建，如文献[4]以满足部队的物资需求为基本约束条件，以配送中心的建设费用与配送成本之和为目标函数，确定最佳选址方案；文献[5]以部队对物资需求的时间约束为限制条件，以设施成本与期望配送成本之和为目标函数，建立了混合整数规划选址模型；文献[6]针对不确定战时情景下的军事物流配送中心选址问题，考虑了设施损毁、库容和配送时间约束等具体情景分析，建立了综合性能优化与成本节约的随机规划模型。本文拟在前人研究基础上，着眼空军航材保障特点要求，秉持军事主导、需求牵引、平战一体的原则，展开空军航材配送中心选址优化研究。

1 航材配送中心选址分析

1.1 航材配送中心概述

航材配送中心[7]是航材供应链环节中的一处物流节点，为物流下游的部队作航材配送工序。航材配送是依托航材配送中心，在集货、配货的基础上，按航材的种类、品种搭配、数量、时间等要求进行运送，其流程一般如图1所示。

图1 航材配送流程图

对于常耗航材，按照“航材供应商-配送中心-队属仓库-航材股”的供应模式进行航材配送，由于常耗航材需求量较大，各航材股队属仓库需保持一定量库存以作缓冲，避免配送中心频繁配送；对于低耗航材，按照“航材供应商-配送中心-航材股”的供应模式进行航材配送，由于低耗航材需求极少且具有偶发性，将整个供应链中的库存集中于配送中心，由配送中心根据航材股需求进行配送；对于紧急航材，按照“航材供应商-航材股”的供应模式进行航材配送，一旦供应链发生缺材，由航材供应商直接发往航材股，以提高应急航材保障的时效性。

1.2 航材配送中心选址影响因素分析

空军航材配送中心主要负责航空兵部队的平时训练和战时作战的航空装备保障。一方面，它体现了极强的军事性，另一方面，它又体现了很强的经济性。

（1）自然环境因素。航材配送中心是存放航材的重要场所，大多数航材对温湿度等储存条件要求较高。因此，航材配送中心地区周边的自然环境，如气候条件、地质条件、水文条件、地形条件等是很重要的一个影响因素。

（2）经济性因素。建设成本、管理成本、运输成本等经济性因素是选址时必须要考虑的，在确保军事目的能够达成的前提下，应尽量做到航材相关物流费用最省，总成本最小，以此作为航材部门选址决策过程中的一个基本准则。

（3）军事性因素。航材保障的最终目的是为作战服务，确保战时航材配送中心能够发挥作用，是保证战斗力生成的重要源泉。这就决定了航材配送中心必须具备良好的隐蔽性和机动性，在遭受打击能够对航材进行快速转移和疏散，尽可能保存航材。

（4）建设环境状况。航材配送中心作为重要的军事装备保障中心，是航材供应链的重要节点，其周边的交通条件、基础设施状况等建设环境状况直接影响着航材保障效率，与军事效益息息相关。

（5）社会政治因素。航材配送中心的建设必须与国家法律、方针和政策相适应，与我军航材资源分布和需求相适应，与战略分布和军事发展相适应。同时，还要充分考虑周边社会治安状况，防止敌特分子和反动势力窃取情报、蓄意破坏，确保航材的安全性和保密性。

2 航材配送中心初次选址

2.1 构建评价指标体系

在分析航材配送中心选址影响因素的基础上，构建航材配送中心选址评价指标体系，如图2所示。

图2 航材配送中心选址评价指标体系

2.2 确定评价矩阵

以[0,10]为打分区间，组织若干位航材和物流领域相关专家对备选点的各项指标进行打分，取平均值作为备选点的指标评价值，从而确定出评价矩阵A。

其中，aij为第i 个备选点的第j 项指标评价值；i=1,2,...,m；j=1,2,...,n。

2.3 确定指标权重

采用层次分析法[8]，组织专家对同一层次的各因素关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两比较判断矩阵，并进行一致性检验；由判断矩阵计算被比较要素对于该准则的相对权重；计算各层要素对总目标的合成权重，即为指标权重ω：

其中，ωj为第j项指标的权重值；j=1,2,...,n。

2.4 计算备选点综合评价值

根据评价矩阵A 和指标权重ω，进行加权求和计算，得出各备选点的综合评价值V:

其中，vi为第i项指标的权重值；i=1,2,...,m。

将备选点按综合评价值从大到小进行排序，根据择优原则进行初次选址，按照一定比例舍弃排名靠后的备选点。

3 航材配送中心二次选址

初次选址主要从定性的角度对该问题进行考量，在此基础上，还需进一步对其进行定量分析，使得总费用在任务完成率要求下达到或接近最小。假定有m 个生产厂家经航材配送中心为p 个场站供应航材（如图3 所示），在现有场站位置确定的情况下，从初次选址后的n个备选点中，寻找最佳的航材配送中心位置和配送中心与场站的服务需求分配关系。在规定航材配送时间内，使得运输费用、配送费用、因保管产生的可变费用以及基建投资费用等总成本最低。

图3 配送网络示意图

3.1 模型假设

为便于建模，做以下基本假设：

（1）由生产厂家到配送中心、配送中心到场站的运费为线性函数；

（2）配送中心的可变费用为其流量的凹函数；

（3）某一区域或范围内对某种备件的需求量可以确定或者预测；

（4）配送中心的仓储容量有限；

（5）配送中心只考虑航材进出情况，不考虑航材的存储；

（6）航材进出时不考虑时间差。

3.2 模型参数及其含义

Ai为第i个生产厂家可向配送中心供应总量；fj为第j 个配送中心的固定费用；vj为第j 个配送中心的可变成本系数；Dk为第k 个场站的需求量；aij从为从第i个生产厂家到第j个配送中心的单位运输成本；cjk为从第j个配送中心到第k个场站的单位运输成本；xij为第i 个生产厂家到第j 个配送中心的运输量；yjk为第j 个配送中心到第k 个场站的运输量；Mj为第j 个配送中心的最大容量；wj为第j 个配送中心的航材流通量；tjk为第j个配送中心到第k个场站的单位运输时间；T为规定配送时间上限；zj为第j个配送中心是否被选中的决策变量（选中取1，否则取0）。

3.3 模型建立

以总费用（包括可变费用和固定费用）最小为目标，建立目标函数：

（θ根据物流经验指数可取0.5）

约束条件：

（1）生产厂家供货量不超过其总的生产量：

（2）配送中心配送量不低于场站的需求量：

（3）流量平衡：

（4）容量限制：

（5）时间限制：

（6）变量限制：

3.4 模型求解

式（4）至式（11）为混合型整数规划问题，解决此类问题的常用方法是分支界定法，但是该方法只适用于大多数小型的混合整数规划模型，对于规模较大的问题，求解起来就比较困难。Lingo 11.0 软件具有执行速度快，易于输入、求解和分析的特点，本文以Lingo 11.0 为基础，设计了约束整数规划求解程序对模型予以求解。

4 算例仿真

现拟在某战区范围内，开展航材配送中心试点建设，试点区域共有8 个场站C1,C2,...,C8，两个生产厂家S1,S2。经上层领导统筹协调规划，挑选了7 个备选点U1,U2,...,U7可供航材配送中心建设。

4.1 初次选址

（1）邀请10位航材、物流领域专家对该7处备选点的各项指标值进行打分，取其平均值作为备选点的评价指标值，见表1，并依据表1中的数值构造评价矩阵A。

表1 备选点评价指标值

（2）根据层次分析法，组织专家通过构造两两比较判断矩阵的方式，确定各项指标权重ω，见表2。

表2 指标权重值

（3）根据式（3），计算可得各备选点的综合评价值V：

对综合评价值从大到小进行排序：v1≥v2≥v7≥v3≥v4≥v6≥v5，根据择优原则，选取U1,U2,U3,U4,U7作为初次选址后的航材配送中心备选点。

4.2 二次选址

已知生产厂家的供货量及到各配送中心的单位运费（综合考虑了运输距离、路况等因素）见表3；各配送中心备选点的固定成本、可变成本及最大容量见表4；配送中心到各场站的单位运费及各场站的需求量见表5；配送中心到各场站的单位运输时间见表6。

表3 生产厂家供应量及其到配送中心的单位运费

表4 备选点参数表

表5 配送中心到场站的单位运费及场站需求量

表6 配送中心到场站的单位运输时间

将上述表中的数据，代入式（4）至式（11）中，利用Lingo 11.0编程求解，得到输出结果：

根据求解结果，应选择在U1,U3,U4建立航材配送中心，并建立生产厂家与配送中心、配送中心与场站之间最佳服务需求分配关系，见表7、见表8。

表7 生产厂家—配送中心需求分配

表8 配送中心—场站需求分配

4.3 结果分析

在初次选址中，从定性的角度，综合考虑航材配送中心选址过程中的各种影响因素，通过专家，判定U5,U6两地不宜进行配送中心建设；在二次选址中，从定量的角度，以成本费用最小化为目标函数，以军事需求和保障效率为约束条件，建立数学模型进行求解。经过两次选址后，最终结果表明，应在U1,U3,U4分别设立3所航材配送中心，并建立起适宜的“生产厂家-航材配送中心-场站”需求供应关系，从而获得最优的军事经济效益。

5 结语

本文着眼空军未来发展需要，针对当前航材保障工作中存在的矛盾问题，指出了建设空军航材配送中心的必要性，并从选址问题入手，采用定性与定量分析相结合的方法，兼顾军事效益与经济效益，立足需求牵引、平战结合，构建了科学的航材配送中心选址模型。通过算例，验证了模型的实用性和有效性，对提升航材保障工作效率和服务质量具有一定的启发意义。