全 文 ：第 !" 卷 第 " 期
# $ % $ 年 " 月
林 业 科 学
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2345!# $ % $
基于 ,UYI(&的木材物流中心选址
邱荣祖6林雅惠6钟聪儿
"福建农林大学交通学院6福州 =<$$$#$
摘6要!6建立木材物流中心选址模型!研究遗传算法求解选址模型的方法!在此基础上以 ,UYI(&为二次开发平
台!采用.B语言集成开发木材物流中心选址应用系统% 以永安林业"集团$股份有限公司为应用研究对象!建立
木材物流空间数据库!并应用系统进行初步选址决策%
关键词&6木材物流中心# 选址# 遗传算法
中图分类号! g#<=1!666文献标识码!,666文章编号!%$$% A8!99"#$%$#$" A$%%= A$<
稿日期& #$$9 A$7 A$=#修回日期& #$$7 A$! A#7%
基金项目& 福建省科技厅重点项目"#$$[(0#*,($()9,J>&1[(%,’*,0’!&$*&1’8#’&4($=10:K+
JH3 N/4Fa36-H4 GEL3H6fL/4F’/4F4MU
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=>’*1#0*&6(4 WLHK\E\MUOEWLMOEWHYKO/VM0KT/UWHO^MU0/FHKWHYKYM4WMUK0/YEWH/4 ZMUMKMW3\ E4V FM4MWHYKE0F/UHWLOKZMUM
E\\0HMV W/K/0[MWLM\U/^0MO5BEKMMV /4 WLMO/VM0KE4V E0F/UHWLOK!E4 H4WMFUEWMV VM[M0/\OM4W/4 WLME\\0HYEWH/4 KXKWMO/T
YM4WMUK0/YEWH/4 ZEKYEUHMV /3WZLMUM,UYI(& ZEKEV/\WMV EKHWKVM[M0/\OM4W\0EWT/UOE4V .BEKHWK\U/FUEOOH4F
0E4F3EFM5BEKMV /4 WLMKW3VX/^hMYWG/4FvE4 g/UMKWUXIU/3\ ’/5!-WV!EWHO^MU0/FHKWHYKK\EWHE0VEWE^EKMZEK^ 3H0W/4 ZLHYL
E\UHOEUX0/YEWH/4 VMYHKH/4 ZEK\UEYWHYMV WLU/3FL WLME\\0HYEWH/4 KXKWMO5
?&/ @(14’&6WHO^MU0/FHKWHYKYM4WMUK# 0/YEWH/4# FM4MWHYKE0F/UHWLOK
66木材物流中心是木材物流网络的一个重要节
点% 木材物流中心选址是整个木材物流系统中具有
战略意义的决策问题!合理的木材物流中心选址能
有效促进木材生产与消费过程中木材流量的优化分
配!并直接关系到配送业务所需的成本和费用水平!
更重要的是能为客户提供优质高效的物流服务% 在
物流领域!选址问题是*d问题!应用传统的算法如
非线性规划法’混合整数规划法等解决选址问题已
有较多的研究% 由于木材资源分布’客户分布’供需
状况’道路网络’地价水平和自然条件等因素的影
响!使木材物流中心选址问题往往比较复杂!传统算
法的求解效率及结果的满意程度上存在一定的缺
陷!近年来开始尝试利用遗传算法等仿生智能算法
求解 "王战权等! #$$%# 于波等! #$$<# 吴兵等!
#$$"# 林雅惠等!#$$8$%
,UYI(&软件作为新一代地理信息处理平台!具
有更强的地理数据管理’编辑’显示’分析等功能
"汤国安等!#$$"$% 目前,UYI(&已广泛应用于林业
应用系统!如森林资源管理信息系统 "冯秀兰!
#$$%$’木材运输计划决策支持系统等 "邱荣祖!
#$$## 邱荣祖等! #$$<# 张红玲等! #$$"# ,4WH!
#$$!$% 木材物流系统作为林业系统的支撑系统!
几乎贯穿于木材的整个生命周期!并有效地联系着
林业与其他行业之间的信息交流% 而木材物流中心
选址又是木材物流系统的关键部分!,UYI(& 技术正
好符合木材物流中心点多’面广’地域性强的特点!
其较低的开发和应用管理成本’巨大的扩展空间’可
扩展的跨平台特性为木材物流中心选址研究带来便
利和效率% 本文综合应用 I(& 技术与遗传算法!研
究木材物流中心选址优化决策问题%
%6模型与算法
木材物流中心选址模型是进行合理选址的重要
前提% 由于木材物流系统结构与行为过程的复杂
性!只有综合应用定性’半定量化与定量化分析方
法!才能建立恰当的木材物流中心选址模型!而遗传
算法作为一种强健的搜索及优化技术!为木材物流
中心选址决策模型提供有效的求解方案%
CBCD选址模型
为了便于建立模型!假设系统满足如下一些条
林 业 科 学 !" 卷6
件& %$ 仅在一定的备选范围内考虑物流中心设置#
#$ 各需材点的需求量一定且为已知# =$ 单位运输
成本为最佳运输路径前提下的取值# !$ 固定投资
费用为基本的建设经营费用在预定使用年限内的
均摊%
则物流中心选址的目标函数为&
OH4JO#
=
-O%
#
e
EO%
#
/
PO%
(-EPG-EPT#
e
EO%
#
+
@O%
#
/
PO%
(E@P5E@PT
#
e
EO%
#
+
@O%
#
/
PO%
4EP5E@PT#
e
EO%
1E%E!
%","#
e
EO%
G-EP%%-P!
"-O%!#!/!=# PO%!#!/!/$!
#
+
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5E@P%#
=
-O%
G-EP!
"EO%!#!/!e# PO%!#!/!/$!
#
e
EO%
5E@P O6@P!
"@O%!#!/!+# PO%!#!/!/$!
#
=
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#
/
PO%
G-EP%SE!
"EO%!#!/!e$!
#
e
EO%
%E%F!
%E O
% E被选上!
$ E未选上{ !6"EO%!#!/!e$!
G-EP!5E@P" $% "%$
式中& (-EP为从伐区楞场 -到木材物流中心 E的第 P
种等级木材的单位运输成本!元.OA=# (E@P为从木材
物流中心E到需材点@的第 P种等级木材的单位运
输成本!元.OA=# G-EP为从供材点-到木材物流中心
E的第P种等级木材的运输量!O=# 5E@P为从木材物
流中心E到需材点 @的第 P种等级木材的运输量!
O=# 4EP为物流中心E对第P种等级木材的流转单价
"包括装卸费’机械损耗费’电费’管理费’人员工资
福利等的均摊$# 1E为被选木材物流中心 E的年均
固定费用#%E为整数变量!当%Ek% 时表示E地被选
中!当%Ek$ 时表示E地未被选中# %-P为供材点 -所
能提供的第P种等级木材的供应量!O=# 6@P为需材
点@对第 P种等级木材的需求量!O=# SE为木材物
流中心E的最大吞吐能力!O=# /为木材等级数# F
为可兴建的物流中心的最大数目%
CBAD 模型求解算法
木材物流中心选址问题比较复杂!需要对木
材物流中心的个数和位置与中转运输问题进行合
理分配与协调进而确定出使总费用最小的方案%
本文采用可重复自然数编码的遗传算法"李大卫!
#$$$$!通过编码’适应度函数设计’遗传代数等参
数的选择’选择交叉变异等遗传操作对该问题进
行求解% 其中编码是& 对 e个备选物流中心依次
编号为 %!#!/e% 随机生成初始染色体 ) k"G%!
G#!/!G3$!其中 G-/0%!e1!-k%!#!/!3% 染色体
长度3k=/l+/!前=个基因表示供材点 % 至=分
别对哪个备选物流中心供应第 % 种木材!第 =l%
至 #=个基因表示供材点 % 至 =分别对哪个备选
物流中心供应第 # 种木材!//!第 ="/A%$ l%
至 =/个基因表示供材点 % 至 =分别对哪个备选
物流中心供应第 /种木材# 第 =/l% 至 =/l+ 个
基因表示需材点 % 至 + 所需的第 % 种木材分别由
哪个备选物流中心提供!第 =/l+ l% 至 =/l#+
个基因表示需材点 % 至 + 所需的第 # 种木材分别
由哪个备选物流中心提供!//!第 =/l+"/A%$
l% 至 =/l+/个基因表示需材点 % 至 + 所需的第
/种木材分别由哪个备选物流中心提供% 由以上
分析可知!当一条染色体产生后!其不仅可以表示
木材的流向!根据各基因的取值同时还可确定哪
些备选物流中心被选中%
#6系统设计
ABCD需求分析
#1%1%6功能需求6本研究的系统功能主要体现在
决策支持上!这是用户对新系统解决结构化与半结
构化决策问题能力的要求% 根据木材生产与加工企
业一般的木材生产与需求情况!结合实际的木材物
流操作流程!系统实现木材物流过程中涉及的数据
管理’查询统计’专题图制作’空间分析等基本功能!
并通过设计木材物流中心选址的决策支持模块!实
现木材物流中心选址功能!以求进一步提高企业的
木材物流管理水平%
#1%1#6数据需求6木材物流中心选址是一个涉及
大量地理空间数据与属性数据的复杂决策过程% 根
据前面对木材物流中心选址流程的分析!所需的数
据包括空间数据’属性数据’业务数据% 空间数据主
要将国家基本比例尺地形图上与选址研究有关的各
类要素按照一定的规则分层’按照标准分类编码!对
各要素的空间位置及相互间空间关系等数据进行采
集’编辑’处理形成空间数据% 研究所需的空间数据
有& 林相图’道路图’地形图等其他基础地理数据#
属性数据主要是空间要素具体的属性信息% 研究所
!%%
6第 " 期 邱荣祖等& 基于,UYI(&的木材物流中心选址
需的属性数据有& 道路长度’道路等级’土地利用类
型’土地面积’地块等级及其相应基础地价等# 业务
数据则是指各供材点的供材量与客户的需材量’各
材种的单位运输成本等%
ABAD系统开发环境
#1%1%6硬件环境6网络服务器& dM4WH3O/以上!
<%# Q以上内存!=# Q以上显卡# 客户端& dM4WH3O
+以上!"! Q以上内存!%" Q以上显卡# 数据输入
设备& 扫描仪 % 台# 输出设备& 为 .I,彩显 % 台
"分辨率 9$$ j"$$ 以上$!彩色打印机 % 台%
#1#1#6软件环境6系统软件& QHYU/K/TWSH4V/ZK
#$$$ 或 QHYU/K/TWSH4V/ZK@ddU/TMKKH/4E0# I(& 平
台& ,UYI(& 71$ 与,UY.HMZ=1#E# 应用程序服务器&
&MU[0MW)_MY!1# 以上# 面向对象程序设计语言&
.HK3E0BEKHY"1$# 系统数据库& oUEY0M7H# 其他软
件& ,YYMKK#$$=! )_YM0%
ABED系统结构设计
#1=1%6空间数据库建立6本研究的空间数据库按
数据的形成方式进行组织!主要数据组成可以分为
= 种情况& 一是仅用于分析的原始数据!在数据内
容上不做改变!这类数据可以直接使用# 二是根据
空间分析的需要!由原始数据直接生成的数据!为保
护原始数据不被破坏!便于以后重复利用!可对这类
原始数据做备份# 三是由原始数据提取或缓冲处理
等自动生成的新图层数据% 空间数据库将随备选地
决策分析过程的不断深入而逐步完善%
#1=1#6应用系统结构6基于 ,UYI(& 对木材物流中
心选址进行集成二次开发!研究所设计的系统既包
括,UYI(&软件的所有功能!尤其是其对空间数据的
处理’管理和分析功能!又通过 .B高效’方便的编
程特点!实现木材物流中心选址的科学决策功能%
系统的主要结构如图 % 所示%
图 %6系统结构
gHF5%6&WU3YW3UM/TKXKWMO
#1=1=6接口关键技术6木材物流中心选址研究以
,UYI(&组件 ,UYo^hMYWK为基础!用高级语言 .B进
行集成二次开发% 开发所涉及的接口技术主要包括
扩展用户接口’创建自定义命令以及在 ,UYQE\ 中
加载工具这 = 个步骤%
%$ 扩展用户接口6由于,UYI(&允许用户通过
增加按钮’工具’工具控件等方法来扩展 ,UYI(& 框
架"刘仁义等!#$$"$% 因此!通过创建包含一些特
定接口的类& 如 ,UYI(& 系统结构中最底层的
&XKWMO类库!它包含了构成,UYI(&的其他类库提供
服务的组件!定义了大量开发者可以实现的接口#
&XKWMOm(类库则包含了用户界面组件接口定义
(Y/OOE4V!(W//0和(+//0’/4WU/0等接口% 开发者可以
使用这些接口来扩展 m(组件% 本文采用把类编译
成可以嵌入 ,UYI(& 框架的 ,YWH[M@C--!从而实现
基于’oQ的命令%
#$ 创建自定义命令6根据上述的选址模型和
算法!在.B环境下编写一个自定义命令扩展组件!
这个组件实现了木材物流中心选址的科学决策!可
以用在应用程序,UYQE\中%
<%%
林 业 科 学 !" 卷6
=$ ,UYQE\中加载工具6通过上述方法开发好
一个,YWH[M@C--程序后!便可在,UYQE\ 环境下加
载,YWH[M@C--程序% 首先用鼠标右击工具栏!点
击弹出的上托式菜单中的6’3KW/OHaM7菜单项!然后
在’3KW/OHaM对话框中!根据被加载 C--的类型切
换到)+//0^EUK*或者)’/OOE4VK*页!再点击 6,VV
gU/OgH0M7按钮% 在)打开文件*对话框中!选择被
加载的C--文件!并点击6打开7按钮% 此时完成根
据物流中心选址要求所建立的工具在 ,UYI(& 中的
无缝地集成% 用户可以在 ,UYQE\ 中实现木材物流
中心选址空间的管理和分析以及科学的决策%
=6应用分析
以永安林业"集团$股份有限公司的木材物流
数据为基础!研究在永安境内建立木材物流中心的
选址问题%
EBCD数据准备
本案例所需的地理空间数据采用 %p<万比例尺
基础地理信息数据和 %p<万森林资源基础数据% 主
要图层有& 林相’境界’居民地’交通’水系’地貌’工
农业设施及管线等% 业务数据来自永林集团森林经
营分公司及永安人造板厂% 已知永林集团 8 个采育
场年均原木及薪材的供应量’" 个外购薪材来源地
的年均薪材供应量’永安人造板厂的年均薪材需求
量以及原木及薪材的单位木材流转单价%
=1%1%6空间数据处理6空间数据资源为分幅的矢
量数据!需根据研究区域对其进行拼幅’提取数据及
消除数据误差等操作% 通过以上处理!制作永林各
采育场森林经营范围及其中间楞场’永安人造板厂
的空间分布图% 地图的所有其他信息如路长’土地
面积’土地利用类型等都在属性库中!所以还要根据
研究需要将必要的信息加载到属性库中%
=1%1#6空间数据库建立6本系统采用 oUEY0M7H为
后台空间数据库!并通过,UY&C)建立连接%
EBAD物流中心备选地选择
本系统首先利用 ,UYI(& 软件本身所具有的空
间分析与处理功能!在永安境内查找土地利用类型’
高程及交通条件’土地面积等满足建立木材物流中
心要求的地块作为优选区域后再根据拟建的木材物
流中心的吞吐能力设计确定出 ! 个备选地块% 各采
育场质心’备选地块及人造板厂四者构成的木材物
流结点的空间分布如图 # 所示%
图 #6木材物流结点空间分布
gHF5#6+LMK\EWHE0\/KHWH/4 /TWHO^MU0/FHKWHYK4/VMK
EBED基于=10:K+的木材物流中心选址
通过,UYI(&的空间分析功能获得备选地块后!
将相关模型参数和算法系数通过交互方式输入系
统% 备选地B和’被选为木材物流中心的建设地%
木材最佳配送方案为& ##=##=##===#========% 选
址模型的目标函数值为 %= =<7 !#9 元!这包括每年
"%%
6第 " 期 邱荣祖等& 基于,UYI(&的木材物流中心选址
永林集团所需承担的木材运输费’中转费及木材物
流中心年均固定建设费%
!6结论与讨论
木材物流中心选址是一个复杂 *d问题% 以运
输成本与运营成本之和最小为目标函数!建立木材
物流中心的选址模型!采用可重复自然数编码的遗
传算法求解木材物流中心选址模型% 在此基础上以
,UYI(&为二次开发平台!采用 .B语言集成开发木
材物流中心选址应用系统!初步应用表明& 系统具
有较好的外观效果!较强的数据库功能!而且可靠性
好’易于移植’便于维护% 但由于在建立模型中作了
一些假设和简化!如只考虑新建木材物流中心的情
况!没考虑现在可用的物流仓库或其他设施以及木
材库存控制情况等!需要进一步研究%
参 考 文 献
冯秀兰!蔡6霞5#$$%1基于I(&的集体森林资源信息管理系统的研
制与开发5北京林业大学学报!#="=$& !8 A<$5
李大卫5#$$$5可重复自然数编码遗传算法的最优群体规模5鞍山钢
铁学院学报!#=""$& !%7 A!#=5
林雅惠!钟晓燕!钟聪儿5#$$85基于遗传算法的木材物流中心选址
研究5运筹与管理!%"""$& <% A<85
刘仁义!刘6南5#$$"5,UYI(&开发宝典5北京& 科学出版社5
邱荣祖5#$$#5基于I(& 的木材运输计划决策支持系统5林业科学!
=9"%$& %%8 A%#%5
邱荣祖!黄德华!翁发进!等5#$$<5基于I(&的伐区楞场位置决策系
统5林业科学!!%"%$& #%% A#%!5
汤国安!杨6昕5#$$"5,UYI(& 地理信息系统空间分析实验教程5北
京& 科学出版社5
王战权!杨东援!汪6超5#$$%1配送中心选址的遗传算法研究5物流
技术!"=$& %% A%!5
吴6兵!罗荣桂!彭伟华5#$$"5基于遗传算法的物流配送中心选址
研究5武汉理工大学学报!#9"#$& 97 A7%5
于6波!李引珍5#$$<5基于改进遗传算法的物流配送点选址问题研
究5兰州交通大学学报!#!"!$& %=< A%=85
张红玲!孙成明5#$$"5基于I(&的扬州市数字林业管理信息系统的
设计构思5中国科技信息!"<$& %%!5
,4WH,5#$$!5(4WMFUEWH/4 /TZ/U‘ WEK‘KE4V K3\\0XYLEH4KH4 Z//V
LEU[MKWH4F]Y/KWKE[H4FK/UY/O\0M_K/03WH/4K2 2/3U4E0/Tg/UMKW
)4FH4MMUH4F!%<"#$& #" A!%5
!责任编辑6石红青"
8%%