木材運(yùn)輸優(yōu)化研究

摘 要：木材運(yùn)輸是木材物流的核心環(huán)節(jié)，是將木材采伐與木材的銷售有效連接的紐帶。我國(guó)木材物流發(fā)展相對(duì)緩慢，木材供應(yīng)鏈整體效率受到制約，用系統(tǒng)的思想，應(yīng)用數(shù)學(xué)規(guī)劃與非傳統(tǒng)算法研究木材運(yùn)輸及物流中心選址等木材物流系統(tǒng)核心問(wèn)題，并利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與空間信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)決策支持系統(tǒng)與信息平臺(tái)，有利于提高木材物流管理水平，節(jié)約物流成本，增強(qiáng)森工企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。本文旨在研究木材

1 木材運(yùn)輸?shù)母拍?/p>

木材運(yùn)輸是木材物流的核心環(huán)節(jié)，指從林區(qū)中的樹(shù)木伐倒后至送達(dá)需求者手中的全部運(yùn)輸作業(yè)。包括山區(qū)的集材運(yùn)輸、從集材地到貯存地的運(yùn)輸、從貯存地到消費(fèi)各環(huán)節(jié)的運(yùn)輸?shù)取＿@些集運(yùn)材過(guò)程通常需要多種運(yùn)輸方式和運(yùn)輸工具進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)輸和相互協(xié)調(diào)才能完成，與其它物資的運(yùn)輸相比較，木材運(yùn)輸更為復(fù)雜。

2 木材運(yùn)輸優(yōu)化的意義

木材物流是指在木材供應(yīng)鏈運(yùn)作中，為滿足客戶的木材需求，實(shí)現(xiàn)木材高效率、低成本的流動(dòng)和儲(chǔ)存，對(duì)木材、服務(wù)及其相關(guān)信息在采伐跡地和需材客戶之間進(jìn)行的計(jì)劃、執(zhí)行和控制的過(guò)程.在一定的時(shí)間和空間內(nèi)，所有與木材實(shí)體流動(dòng)相關(guān)的人員、物資、信息與活動(dòng)等相互聯(lián)系和相互制約所形成的具有特定功能的統(tǒng)一整體即為木材物流系統(tǒng)。

木材生產(chǎn)的季節(jié)性與木材消費(fèi)的全年性、木材生產(chǎn)的地域性與木材消費(fèi)的全國(guó)性這是木材產(chǎn)業(yè)中兩個(gè)不可避免的矛盾，這種時(shí)間和空間上的差異只能通過(guò)木材物流來(lái)解決。而隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快以及家具業(yè)、人造板業(yè)等木材加工業(yè)的發(fā)展，木材及其制品的消費(fèi)將逐年增多，拉動(dòng)木材需求的因素越來(lái)越強(qiáng)[1]，林產(chǎn)工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)，木材物流系統(tǒng)作為林產(chǎn)工業(yè)的重要組成部分，只有對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行深入研究與優(yōu)化才能為木材物流管理者提供科學(xué)的決策支持，才能進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)木材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3 木材運(yùn)輸中優(yōu)化方法的應(yīng)用

3.1 線性規(guī)劃在木材運(yùn)輸優(yōu)化中的應(yīng)用。何希豪應(yīng)用線性規(guī)劃，在運(yùn)輸總成本最小的前提下建立了數(shù)學(xué)模型，對(duì)汽車運(yùn)輸木材車輛組織和配車方法進(jìn)行了研究。在保證林場(chǎng)生產(chǎn)任務(wù)量的情況下，以用材費(fèi)用最小為目標(biāo)建立數(shù)學(xué)模型[2]。張景華以運(yùn)材總成本最小為原則，建立了林區(qū)木材運(yùn)輸生產(chǎn)計(jì)劃管理的線型規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，用以安排運(yùn)材汽車調(diào)度的問(wèn)題[3]；通過(guò)線性規(guī)劃方法確定具體運(yùn)材車輛、降低每立米木材運(yùn)輸成本。在運(yùn)材線路線路限制的情況下優(yōu)化使用運(yùn)材車輛，這對(duì)于資源的有效利用和節(jié)約成本都是行之有效的。

3.2 模糊綜合評(píng)判確定林區(qū)公路最佳路線方案。所謂模糊綜合評(píng)判是利用模糊集理論對(duì)受多種因素所影響的事物或現(xiàn)象，根據(jù)所給的條件（評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)測(cè)值），經(jīng)過(guò)模糊變換后，對(duì)每個(gè)對(duì)象賦于一個(gè)非負(fù)實(shí)數(shù)——評(píng)語(yǔ)結(jié)果，再據(jù)此排序擇優(yōu)的一種方法。應(yīng)用此法進(jìn)行方案評(píng)價(jià)的主要步驟如下：

（9）綜合評(píng)判，確定最佳方案。根據(jù)各備選方案的優(yōu)先度Sk 的大小，進(jìn)行優(yōu)先順序排列，選出最佳方案。

3.3 基于遺傳算法的木材運(yùn)輸方案優(yōu)化技術(shù)

遺傳算法（Genetic Algorithm，GA）是一種根據(jù)生物進(jìn)化引出的強(qiáng)大啟發(fā)式搜索和優(yōu)化方法，它借用了生物遺傳學(xué)的觀點(diǎn)，通過(guò)自然選擇、遺傳、變異等作用機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)性的提高。具有全局優(yōu)化性能、通用性強(qiáng)、且適合于并行處理的算法。以木材運(yùn)輸費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，結(jié)合其約束條件構(gòu)建了木材運(yùn)輸問(wèn)題數(shù)學(xué)模型。并結(jié)合實(shí)例，應(yīng)用遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果證明遺傳算法能夠方便地求解較復(fù)雜的木材運(yùn)輸問(wèn)題。

遺傳算法求解問(wèn)題的運(yùn)算包括以下過(guò)程：

步驟一，初始化：隨機(jī)產(chǎn)生M個(gè)染色體（表示問(wèn)題的解），構(gòu)成初始種群，設(shè)定迭代總次數(shù)為 T。

步驟二，個(gè)體評(píng)價(jià)：評(píng)價(jià)當(dāng)代種群中各個(gè)染色體的適應(yīng)度。

步驟三，選擇運(yùn)算：將選擇算子作用于群體，產(chǎn)生新種群。

步驟四，產(chǎn)生新種群：將交