[发明专利]一种物流园区功能区分阶段布局方法

权利要求书

1.一种物流园区功能区分阶段布局方法，其特征在于，包括以下阶段：

第一阶段：功能区相互关系确定；

①依据物流园区的实际功能需求，设置功能区组成；

②明确物流园区作业的全过程；

③计算得到物流园区功能区综合相互关系；

第二阶段：功能区布局结构确定；

①选择待分配功能区；

②判断是否布置待分配功能区；

③摆放待分配功能区；

④将所有功能区按选择—判断—摆放的流程布置，得到功能区布局结构；

第三阶段：功能区位置及形状确定；

①建立功能区位置及形状的多目标规划模型；

②利用遗传算法，求解功能区位置及形状的多目标规划模型，得到物流园区功能区布局方案；

第二阶段所述功能区布局结构确定方法：

(1)待分配功能区选择流程

基础说明：综合关系相同的功能区为一层，最上层的相互关系最高，向下逐层递减，处于上层的成对功能区的布置顺序优先于下一层；

具体步骤：

①判断相互关系处于最高层的成对功能区是否唯一：若唯一，则设该成对功能区为待分配功能区；若不唯一，则计算这一层中每对功能区中两个功能区出现的频数总和；

②判断频数总和最高的功能区是否唯一：若唯一，则设该成对功能区为待分配功能区；若不唯一，则在下一层中比较成对功能区中功能区的频数总和直至唯一；

(2)待分配功能区布置判断流程

基础说明：定义四个集合A、B、DR、DL：

A：逐渐生成的部分功能区布局结构，当包含所有功能区时即为初始布局；

B：即将布置的成对的功能区；

DR：属于B却不属于A的一个元素；

DL：属于A却不属于B的一个元素；

具体步骤：

①判断A与B的交集是否为空集且A是否为空集：若且则将该成对功能区设为初始布局；若且则将此成对功能区暂时忽略，并重新选择待分配功能区；若则判断B是否包含于A；

②判断B是否包含于A：若则判断DR为可布置的待分配功能区；若则永久遗忘此成对功能区，将该成对功能区设为初始布局；

(3)待分配功能区摆放规则

基础说明：每个功能区在水平和垂直位置存在四个一级密切位置，在斜45°方位存在四个二级密切位置，一级密切位置优于二级密切位置；

具体步骤：

①判断是否存在空余的一级密切位置：若存在，则判断该等级位置是否唯一；若不存在，则判断二级密切位置是否唯一；

②判断该等级位置是否唯一：若唯一，则将DR布置在该处；若不唯一，则计算每个位置周围的功能区与DR的相互关系；

③寻找相互关系最高的位置，判断相互关系最高的位置是否唯一：若唯一，则将DR布置在该处；若不唯一，则以土地利用率最大为原则选择摆放位置；

第三阶段所述功能区位置及形状的多目标规划模型：

以功能区之间物料搬运总成本最小、园区土地面积利用率最大为目标函数，任意功能区之间不重叠、布局结构相邻的功能区之间有固定间隔、中心功能区不发生偏移、各功能区边界不超过园区的总规划、功能区长宽比限制为约束条件，所述模型包含假设条件、目标函数与约束条件如下：

①模型假设条件

I.物流园区被抽象为矩形，且总规划区域为已知；

II.各功能区也被抽象为矩形，面积已知，且长宽比在一定范围内浮动；

III.各功能区边与物流园区的边相互平行，且各功能区之间都设置通道；

IV.功能区的出入口都设置在各个功能区边的中点上；

②目标函数

式中：

F₁——功能区之间物料搬运总成本；

F₂——园区土地面积利用率；

f_ij——功能区i与功能区j之间的物流量；

c_ij——功能区i与功能区j之间的搬运成本；

d_ij——功能区i与功能区j之间的距离，d_ij＝|x_i-x_j|+|y_i-y_j|；

a_i——功能区i的面积；

x_max、x_min——所有功能区布局的最大与最小横向坐标；

y_max、y_min——所有功能区布局的最大与最小纵向坐标；

③约束条件

或

YX_max-YX_min＜10

XY_max-XY_min＜10

λ_min＜λ_i＜λ_max

约束条件中：

x_i——功能区i的中心x轴坐标；

x_j——功能区j的中心x轴坐标；

y_i——功能区i的中心y轴坐标；

y_j——功能区j的中心y轴坐标；

l_i——功能区i在x轴方向的长度；

l_j——功能区j在x轴方向的长度；

w_i——功能区i在y轴方向的长度；

w_j——功能区j在y轴方向的长度；

p——功能区边界之间的最小距离；

x_m、y_m为横向和纵向的最小间隔；

x_n、y_n为横向和纵向的最大间隔；

X_ij——在布局结构中功能区i与功能区j的横向约束距离，功能区i在功能区j右侧；

Y_ij——在布局结构中功能区i与功能区j的纵向约束距离，功能区i在功能区j上侧；

YX_max,YX_min——分别代表最中心行功能区的最大和最小Y轴坐标；

XY_max,XY_min——分别代表最中心列功能区的最大和最小X轴坐标；

L——园区在x轴方向上的总长；

W——园区在y轴方向上的总长；

λ_i——功能区i的长宽比，

λ_max，λ_min——分别为功能区的长宽比上下限。

2.根据权利要求1所述的一种物流园区功能区分阶段布局方法，其特征在于：

第一阶段所述功能区相互关系确定方法中功能区综合相互关系计算方法：

①利用作业流程与物流量关系的结合，通过分析物流比例，得到各个功能区之间的物流关系；

②由功能区设置时所考虑的功能区联系与冲突得到各个功能区之间的非物流关系；

③确定功能区之间物流与非物流关系的比重并量化，计算得到综合相互关系。