基于层次分析法的多式联运运输方案决策研究

熊桂武

(四川外国语大学国际工商管理学院，重庆400031)

0 引言

随着经济全球化，为了给业务的承运人提供最佳的运输方案，国内外学者从不同的角度如运输成本、运输时间、碳排放等对多式联运运输问题进行优化建模和求解，如Angelica Lozano 等分析了多式联运下的最短路问题,采用顺序算法进行求解。国内汪宇洁等对中国多式联运政策变迁进行综述，对发展趋势进行了分析。李葆青分析新时期下我国多式联运发展策略。李倩等建立国际多式联运收益分配博弈模型，分析得到Raiffa 解的优化算法。于剑针对铁路运输，提出目前集装箱多式联运发展存在的问题以及对策。胡斌对多式联运配送径路存在问题及发展策略进行研究。

当多式联运运输问题为多目标优化问题时，变得更为复杂，一方面，对多式联运多目标优化问题建模和求解算法变得更为困难；另一方面，当Pareto 前沿解比较多时，承运人的要求并不确定，属于定性的，如何从这些方案中选择最优的，仍然比较困难。作为一种决策方法，层次分析法通过分析把与决策有关的元素分解为目标、准则、方案，通过指标的转化进行定性和定量分析，帮助承运人决策。在前期研究中，采用基于图状的网络结构对多式联运运输问题进行了建模，并利用提出的混合田口遗传算法进行优化，得到系列Pareto 前沿解，但如何从这一系列解中找到能满足承运人需求的，仍然比较困难，因此应用层次分析法，可为多式联运承运人制定最优运输方案。

1 多式联运物流运输多目标优化建模

对于物流多式联运，承运人关注的重点主要有运输的成本、时间以及运输服务的质量，由于运输服务质量难以定量化，在优化求解方案的初步阶段，以运输成本和时间为目标，找到Pareto 前沿解，然后根据承运人的要求应用层次分析法对Pareto 前沿解进行评价。多式联运多目标优化问题可建模如下：

2 多式联运多目标优化计算

在前期研究中，提出一种混合田口遗传算法对多式联运优化模型进行求解。在运输网络模型中，运输方式有公路、铁路和水运。转运费率、运输速度和转运时间，采用[7]中的相关参数进行度量。其中，单一运输方式的运输费率，公路、铁路、水运分别为每集装箱英里0.9 美元、0.351 美元、0.1234 美元，运输速度分别为42 英里/小时、37 英里/小时、6.7 英里/小时。货物转运会增加额外的时间及成本，公路与铁路之间发生转运增加的成本为58 美元/集装箱，公路与水运之间和铁路与水运之间均为100 美元/集装箱。公路与铁路之间转运增加的运输时间为0.1 小时/集装箱，公路与水运之间和铁路与水运之间均为0.17 小时/集装箱。

考虑两个任务，任务1 有1000 个集装箱需要运输，货物为注重运输质量（成本），任务2 运输量为500个集装箱，但货物注重运输时间，比如运输生鲜、冷冻货物。假设货物连续运输，直到到达目的地，采用混合田口遗传算法对任务进行求解，求解结果如图1、2所示，图中给出Pareto 前沿解和其他非支配解，这些解成为承运人进行运输方案决策的潜在备选解，由于存在多个目标，Pareto 前沿解一个方案并不比另一个解所有的指标更好，导致承运人难以决策，特别是当备选方案特别多、需要平衡的指标也不少的情况，如何进行有效决策将是一件困难的任务，采用层次分析方法可以对这些潜在运输方案进行定量化分析，进而为承运人决策提供指导。

图1 任务1 非支配解决方案

3 多式联运决策支持系统

图1 给出运输任务1 的5 种不同运输方案，每种运输方案的成本和时间均不相同，均构成承运人潜在的运输方案。这些运输方案，由于运输线路不同，受到外界环境如天气、疫情等影响，导致最终运输成本及时间均存在不确定性，为了表达这种不确定性，通常承运人需要调查历史运输经验或咨询专家，事先对每一种潜在运输方案赋予一个附加指标——运输质量，不失一般性，本文对每种方案简单地进行了赋值，见表1。

表1 任务1 运输方案及运输特性

图3 为Pareto 前沿运输方案标准化后计算的综合指标,最高得分为方案4，综合指标最高（0.717），方案4 为最优选择方案，即前面运输任务应该选择船运，与实际运输过程中倾向于成本最低相吻合。

采用与任务1 相同的计算过程，分析任务2 的六种运输方案及运输特性，建立权重判断矩阵为

对图2 的Pareto 前沿运输方案标准化，从计算综合指标图4 中可以看出，方案2 得分最高，综合指标值为0.8616，主要选择铁路和水路运输相结合，这与货物运输的时间要求相吻合。

图2 任务2 非支配解决方案

图3 任务1 不同运输方案综合指标

图4 任务2 不同运输方案综合指标

4 结语

多式联运最显著的优点便是快速的运输、优质的服务。不仅为货主节省时间、降低了成本,也提高了多式联运企业的效益。本文结合计算案例阐述了一种选择多式联运线路的方法，对一般货物和生鲜类货物运输任务进行了定量计算。分析表明，货主更看重普通货物运输成本，生鲜类货物则对运输时间要求更高，与实际情况是完全吻合的，说明了层次分析法可以应用于物流运输方案的决策。