綜合聚類分析

1、<p><b>　　綜合聚類分析</b></p><p>　　為了規(guī)劃科學(xué)合理的航空樞紐，首先需要確定設(shè)立樞紐點(diǎn)的城市。本文采用的方法是先聚類，再利用重心法。因此，首先對(duì)該公司目前主要的17個(gè)具有航空業(yè)務(wù)量的城市進(jìn)行模糊聚類,然后采用重心選址法對(duì)聚類結(jié)果為同一類的城市進(jìn)行樞紐點(diǎn)的選定,得到初步的航空樞紐結(jié)構(gòu):繼而結(jié)合對(duì)航空運(yùn)輸業(yè)務(wù)量的分析,優(yōu)化航空網(wǎng)絡(luò),從而完成對(duì)該公司的整個(gè)航空運(yùn)

2、輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)。</p><p>　　1. 1.航空網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)整合</p><p><b>　　(l)選址因素分析</b></p><p>　　結(jié)合該公司企業(yè)航空節(jié)點(diǎn)的實(shí)際情況,主要考慮兩個(gè)特征因素：航空節(jié)點(diǎn)的地理分布狀況和發(fā)展?jié)摿?，由于該公司企業(yè)的航空節(jié)點(diǎn)分布較廣，地理分布狀況可簡(jiǎn)化為用各節(jié)點(diǎn)所在城市的經(jīng)緯度表示,如某航空節(jié)點(diǎn)的地理位置用坐標(biāo)(

3、x1,x2)表示,其中x1表示經(jīng)度，x2表示緯度，發(fā)展?jié)摿κ轻槍?duì)該企業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展而言的,本方案主要依據(jù)各一級(jí)集散中心的規(guī)模大小(即貨物的日均運(yùn)輸業(yè)務(wù)總量)給每個(gè)節(jié)點(diǎn)賦予權(quán)值,用x3表示,范圍在1-5之間根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，本文以各集散中心貨物的日均運(yùn)輸業(yè)務(wù)總量來(lái)衡量其發(fā)展?jié)摿Γ?0萬(wàn)噸以上賦予權(quán)值5，20-30萬(wàn)噸賦予權(quán)值4，10-20萬(wàn)噸賦予權(quán)值3，5-10賦予權(quán)值2，5噸以下賦予權(quán)值1，如表4-1所示</p><p&

4、gt;　　(2)航空節(jié)點(diǎn)的SAS模糊聚類分析</p><p>　　由于各特征因素影響聚類的程度不一樣,賦予(x1，x2，x3)不同權(quán)重,分別為3:3:1，得到處理后的數(shù)據(jù),如表4-2所示。</p><p>　　利用SAS軟件，選擇類平均方法，并根據(jù)該企業(yè)現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)的情況將聚類結(jié)果設(shè)定為4類，得到最終聚類方案，軟件處理界面截圖及處理結(jié)果如圖所示</p><p><

5、b>　　（3）聚合組合</b></p><p>　　根據(jù)SAS軟件聚類分析，通過樹狀圖，針對(duì)該公司全國(guó)一級(jí)集散中心的設(shè)立要求，可劃分為四個(gè)區(qū)域，分別為無(wú)錫、杭州、上海、武漢、長(zhǎng)沙、西安、鄭州、福州；重慶、遵義、成都、怒江、烏魯木齊；北京、濰坊、沈陽(yáng)；深圳。</p><p><b>　　2.樞紐點(diǎn)的選定</b></p><p>

6、　　常用的可以分為解析法、模擬法、啟發(fā)式算法三類結(jié)合實(shí)際情況,本方中采用解析法中的重心法對(duì)一級(jí)集散中心進(jìn)行樞紐點(diǎn)的選定。</p><p>　　(l)建立樞紐點(diǎn)的平面坐標(biāo)</p><p>　　用各自城市的經(jīng)緯度表示該企業(yè)現(xiàn)有的航空節(jié)點(diǎn)的平面坐標(biāo)。其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為</p><p><b>　?。?）建立模型</b></p>&

7、lt;p>　　式中，—重心的X坐標(biāo)；</p><p><b>　　—重心的Y坐標(biāo)；</b></p><p>　　—第i個(gè)地點(diǎn)的X坐標(biāo)；</p><p>　　—第i個(gè)地點(diǎn)的Y坐標(biāo)；</p><p>　　—運(yùn)動(dòng)第i個(gè)地點(diǎn)或從第i個(gè)地點(diǎn)運(yùn)出的貨物量。</p><p>　　最后，選擇求出的重心

8、點(diǎn)坐標(biāo)值對(duì)應(yīng)的地點(diǎn)即作為一級(jí)集散中心要建立的樞紐地點(diǎn)。</p><p><b>　　（3）求解</b></p><p>　　a)區(qū)域一（如表4-4所示）</p><p>　　表4-4 區(qū)域一各集散中心基本情況</p><p>　　通過EXCEL求解,得到最優(yōu)解為:X=118.03,Y=30.78，選取距離精確解最近的點(diǎn)杭

9、州為區(qū)域一的樞紐設(shè)立點(diǎn),即:X=120.10,Y=30.20。</p><p>　　b)區(qū)域二（如表4-5）</p><p>　　表4-5 區(qū)域二各集散中心基本情況</p><p>　　通過EXCEL求解,得到最優(yōu)解為:X=103.44,Y=27.75，選取距離精確解最近的點(diǎn)遵義為區(qū)域二的樞紐設(shè)立點(diǎn),即:X=106.57,Y=27.53。</p>&l

10、t;p>　　c)區(qū)域三（如表4-6）</p><p>　　表4-6 區(qū)域三各集散中心基本情況</p><p>　　通過EXCEL求解,得到最優(yōu)解為:X=118.25,Y=39.26，選取距離精確解最近的點(diǎn)北京為區(qū)域三的樞紐設(shè)立點(diǎn),即:X=116.42,Y=39.92。</p><p><b>　　d)區(qū)域四</b></p>

11、<p>　　區(qū)域四僅有深圳一個(gè)地區(qū)，首先,深圳不論是發(fā)件總數(shù)還是收件總數(shù),都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他地區(qū),并且深圳地處珠江三角洲的前沿,是連接香港和中國(guó)內(nèi)的紐帶和橋梁,是華南沿海重要的交通樞紐,有著得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢(shì),深圳經(jīng)濟(jì)總量相當(dāng)于國(guó)內(nèi)一個(gè)中等省份,位居全國(guó)大中城市的第四位,是中國(guó)大陸經(jīng)濟(jì)效益最好的城市之一,綜合考慮,深圳應(yīng)該被選為航空樞紐點(diǎn)。</p><p>　　通過以上分析和求解，該公司的4個(gè)航空運(yùn)輸樞紐分

12、別確定為深圳、北京、杭州、遵義，北京作為華北和西北地區(qū)的航空運(yùn)輸樞紐，遵義作為西南地區(qū)的航空運(yùn)輸樞紐，杭州作為華東地區(qū)的航空運(yùn)輸樞紐，深圳作為南部地區(qū)及國(guó)際航空運(yùn)輸樞紐。其它所有航空點(diǎn)均設(shè)為二級(jí)航空中轉(zhuǎn)場(chǎng)。四個(gè)樞紐之間完全連接，負(fù)責(zé)所屬區(qū)域快件的集散和跨區(qū)域運(yùn)輸，采用一般點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式。</p><p>　　由以上的樞紐選擇結(jié)果可知,深圳、北京、杭州、遵義被選為航空運(yùn)輸樞紐,做為航空中轉(zhuǎn)場(chǎng)。四個(gè)樞紐之間完全連接,負(fù)責(zé)

13、所屬區(qū)域快件的集散和跨區(qū)域運(yùn)輸,采用一般的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式。接著采用多屬性決策方法實(shí)現(xiàn)樞紐機(jī)場(chǎng)與輻射機(jī)場(chǎng)的連接問題,實(shí)質(zhì)上是區(qū)域劃分問題,基本條件為:每個(gè)區(qū)域有且只能由一個(gè)航空運(yùn)輸樞紐,每個(gè)輻射機(jī)場(chǎng)只能連接一個(gè)樞紐,每一個(gè)輻射機(jī)場(chǎng)選擇其連接的樞紐問題都稱為一個(gè)決策問題,且這些決策問題的計(jì)算方法完全相同,因此,以“長(zhǎng)沙”為例描述算法過程,其它城市不再詳細(xì)描述過程,只得結(jié)果。決策問題的方案集合X={北京、杭州、遵義、深圳},屬性集合U={航線距離

14、、航空快件運(yùn)輸量},屬性權(quán)重W={0.4,0.6}。</p><p>　　對(duì)于長(zhǎng)沙,決策矩陣A如表4一4所示。</p><p>　　表4-4 決策矩陣A</p><p>　　航線距離是越小越好,屬于成本型屬性,運(yùn)輸量是越大越好,屬于效益型屬性,按照公式(3一10)、(3一11)得到規(guī)范化矩陣R如表4一5所示。</p><p>　　表4-5 規(guī)

15、范化矩陣R</p><p>　　利用線性加權(quán)法對(duì)各方案()進(jìn)行集結(jié),計(jì)算綜合屬性值。</p><p>　　Z（北京）=0.49*0.4+0.26*0.6=0.352</p><p>　　Z（杭州）=0.82*0.4+0.28*0.6=0.496</p><p>　　Z（遵義）=0.64*0.4+0.06*0.6=0.292</p>

16、<p>　　Z（深圳）=1*0.4+1*0.6=1</p><p>　　由結(jié)果可知，Z（深圳）的綜合屬性值最高，所以長(zhǎng)沙選擇和深圳航空運(yùn)輸樞紐唯一連接。</p><p>　　對(duì)于其它非樞紐城市應(yīng)用多屬性決策方法求得其與各樞紐城市連接的綜合屬性值如表4一6所示(這些非樞紐城市與四個(gè)樞紐城市之間的航線距離和航空快件運(yùn)輸量的數(shù)據(jù)表格見附錄A)。比較綜合屬性值得大小可知,沈陽(yáng)、西安、

17、鄭州、濰坊及烏魯木齊等城市和北京連接;武漢、上海、無(wú)錫及福州等城市和杭州連接;長(zhǎng)沙和深圳唯一連接;重慶、怒江及成都和遵義連接。有此得到以深圳、北京、杭州、遵義四個(gè)航空運(yùn)輸樞紐為中心的空中運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)如圖4一8所示.</p><p>　　表4-6 各非樞紐與樞紐連接的綜合屬性值</p><p><b>　　三、</b></p><p>　　快遞公司

18、的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)通?？蓜澐譃槿齻€(gè)層面的作業(yè)：</p><p>　?。?）終端取派。在業(yè)務(wù)開始時(shí)，快遞公司各地的站點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）派出車輛上門從發(fā)貨客戶處收取貨物；在業(yè)務(wù)后端，快遞公司需要派出車輛上門向收貨客戶派送貨物。這兩個(gè)層面的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)從根本上是一體的，雖然對(duì)一票貨物在甲地表現(xiàn)為取件，在乙地表現(xiàn)為派件；但對(duì)于另外一票貨物在甲地就可能會(huì)表現(xiàn)為派件，在乙地卻表現(xiàn)為取件。這種取派件的需求和網(wǎng)絡(luò)配置方式，整體上是按照區(qū)域來(lái)配置和劃

19、分車輛，并針對(duì)訂單采取牛奶路線方式優(yōu)化。</p><p>　　（2）區(qū)內(nèi)運(yùn)輸或稱支線運(yùn)輸。區(qū)內(nèi)運(yùn)輸是由區(qū)內(nèi)中心站（樞紐點(diǎn)）和區(qū)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)輸。這一層面的運(yùn)輸一般是由公路班車來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　?。?）區(qū)間運(yùn)輸或稱干線運(yùn)輸。對(duì)于多“中心樞紐點(diǎn)”的軸輻式標(biāo)準(zhǔn)快遞網(wǎng)絡(luò)，中心之間的干線運(yùn)輸（區(qū)間配送）通常是由飛機(jī)來(lái)完成的，對(duì)于快運(yùn)業(yè)務(wù)則多由公路班車來(lái)運(yùn)輸完成。對(duì)于單“中心樞紐點(diǎn)”的樹型

20、和星型軸輻式網(wǎng)絡(luò)，干線運(yùn)輸方式的選擇則可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)合理分析和配置。</p><p>　　根據(jù)前面對(duì)快遞運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的分析，我們把快遞運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)模式歸納為三</p><p><b>　　個(gè)層面：</b></p><p>　?。?）最底層的終端客戶收貨和配送。企業(yè)通常采取聚類、網(wǎng)格化或者定性</p><p>　　等方法

21、確定節(jié)點(diǎn)的位置，然后對(duì)節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的終端客戶或底層收貨站點(diǎn)用牛</p><p>　　奶路線法（milk run）來(lái)實(shí)現(xiàn)具體操作層面的運(yùn)輸線路的優(yōu)化，從而保證每日或</p><p>　　每批訂單的運(yùn)營(yíng)成本最低。</p><p>　?。?）對(duì)于節(jié)點(diǎn)和樞紐點(diǎn)之間，則采用“區(qū)內(nèi)班車”的方式進(jìn)行干線運(yùn)輸，</p><p>　　保證樞紐點(diǎn)對(duì)于覆蓋范圍內(nèi)

22、的節(jié)點(diǎn)之間的物流量進(jìn)行內(nèi)部集散，并對(duì)進(jìn)出樞紐點(diǎn)</p><p>　　區(qū)域的貨物進(jìn)行集散處理。</p><p>　?。?）對(duì)于樞紐點(diǎn)和中心樞紐點(diǎn)之間，則采用“區(qū)間班車”的方式進(jìn)行干線</p><p>　　運(yùn)輸，保證整體網(wǎng)絡(luò)的樞紐點(diǎn)之間的貨物流有效集散。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：樹型網(wǎng)絡(luò)。本文所研究的快遞班車網(wǎng)絡(luò)不包括環(huán)形線</p

23、><p>　　路，不是單一樞紐點(diǎn)的星形網(wǎng)絡(luò)，也不屬于線型網(wǎng)絡(luò)，而只能是樹型網(wǎng)絡(luò)。樹型</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)是多樞紐點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，但班車線路有限定在最小的(n-1)個(gè)，既能保證網(wǎng)絡(luò)流</p><p>　　量在底層完成分流，又能保證在主線班車線路間維持較高的滿載率。另外，在現(xiàn)</p><p>　　實(shí)存在的絕大多數(shù)快遞網(wǎng)絡(luò)中，又不僅僅是嚴(yán)格意義上的樹型

24、網(wǎng)絡(luò)，更多的是樹</p><p>　　型網(wǎng)絡(luò)的變形，比如，同級(jí)樞紐點(diǎn)之間增加班車線路，形成局部的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。這</p><p>　　種變形我們認(rèn)為是對(duì)樹型網(wǎng)絡(luò)的一種完善和延伸，可以在樹型網(wǎng)絡(luò)布局完成之后</p><p>　　的優(yōu)化過程中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　功能評(píng)價(jià)法</b></p>&l

25、t;p>　　功能評(píng)價(jià)法是產(chǎn)生于工程價(jià)值,其計(jì)算公式為V=F/C,其中F表示功能系數(shù),C</p><p>　　代表成本系數(shù)。這個(gè)公式的含義是,要提高價(jià)值只有5種途徑:1、功能不變,降低成本；2、成本不變,提高功能；3、提高功能,降低成本；4、小幅度降低功能，大幅度降低成本；5、小幅度追加成本,大幅度提高功能，基于軸輻式網(wǎng)絡(luò)建立的假設(shè)條件以及特點(diǎn),并結(jié)合現(xiàn)有的功能評(píng)價(jià)中三種比較成熟的方法--功能評(píng)分化評(píng)價(jià)法、功

26、能成本化評(píng)價(jià)法和功能參數(shù)化評(píng)價(jià)法。這里利用L/Q值來(lái)計(jì)算樞紐點(diǎn)的候選定位。</p><p>　　1.確定網(wǎng)絡(luò)樞紐個(gè)數(shù)</p><p>　　首先,應(yīng)該確定樞紐點(diǎn)的個(gè)數(shù)。關(guān)于軸輻式網(wǎng)絡(luò)模型,最佳的樞紐個(gè)數(shù)問題和最佳</p><p>　　位置問題目前的方式方法有很多,但是各有各的優(yōu)勢(shì)和缺陷，特別是確定樞紐點(diǎn)的個(gè)數(shù)問題,因?yàn)橐婕暗铰窂綏l件、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)流量、折扣

27、系數(shù)等因素外,</p><p>　　還應(yīng)該要考慮到樞紐建設(shè)成本、區(qū)位條件、地方政策等問題。根據(jù)該企業(yè)現(xiàn)有的節(jié)點(diǎn)數(shù)目以及相關(guān)的企業(yè)自身情況,本文利用公式來(lái)確定樞紐的個(gè)數(shù),其具體含義是樞紐個(gè)數(shù)為在網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)的平方根兩端的正整數(shù)值。在SF企業(yè)中一共有12個(gè)節(jié)點(diǎn),而網(wǎng)絡(luò)樞紐個(gè)數(shù)為所以樞紐的個(gè)數(shù)應(yīng)為3個(gè)或者4個(gè)。</p><p><b>　　2.確定樞紐位置</b>

28、;</p><p>　　利用L/Q值法確定樞紐點(diǎn)位置,其步驟如下:</p><p>　　l)計(jì)算出節(jié)點(diǎn)i與其有流量需求的節(jié)點(diǎn)間的運(yùn)輸距離之和,,如果說(shuō)起點(diǎn)和終點(diǎn)間有非直接連接的情況,要利用最短路法求出節(jié)點(diǎn)間的最短運(yùn)輸距離；</p><p>　　2)計(jì)算出節(jié)點(diǎn)i到其它節(jié)點(diǎn)間的總貨運(yùn)量之和；</p><p>　　3)計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的值；</p&

29、gt;<p>　　4)找出所有中最小值對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)i,這是建議的樞紐點(diǎn)，因?yàn)楣襟w現(xiàn)了運(yùn)輸總距離最小而流量最大的節(jié)點(diǎn),體現(xiàn)了快遞網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸價(jià)值的最大化。</p><p>　　5)按照,依次找出取值小的P個(gè)點(diǎn),如果出現(xiàn)等值的情況,要加以比較后,在選出最佳點(diǎn)。</p><p>　　本文是在問題1所建立的航空網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，以樞紐點(diǎn)杭州市為例，選取距杭州市距離小于200KM的城市，建

30、立地面網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。根據(jù)各運(yùn)輸城市之間距離統(tǒng)計(jì)表見附錄2以及該公司目前主要的運(yùn)輸業(yè)務(wù)量的統(tǒng)計(jì)表見附表3,可得到L/Q值表如表4-9所示。</p><p><b>　　3.劃分區(qū)域</b></p><p><b>　　從L/Q值中可知：</b></p><p>　　L/Q值最小的城市為上海，所以首先將上海設(shè)為樞紐，其次為蘇州、無(wú)

31、錫，但是與上海距離均較近，所以不能將其設(shè)為樞紐，并且將其設(shè)為以上海為樞紐點(diǎn)所輻射范圍內(nèi)的城市節(jié)點(diǎn)，同時(shí)上海覆蓋嘉興、常州；</p><p>　　雖杭州排在第三位，但杭州作為本文所討論地面網(wǎng)絡(luò)的中心樞紐，理應(yīng)作為其中的一個(gè)樞紐點(diǎn)，它所覆蓋的城市有宣城、湖州、黃山；</p><p>　　第三個(gè)樞紐點(diǎn)是寧波，它所覆蓋的城市有舟山、金華。</p><p>　　按照功能評(píng)價(jià)法