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，首先對該公司目前主要的17個具有航空業(yè)務(wù)量的城市進(jìn)行模糊聚類,然后采用重心選址法對聚類結(jié)果為同一類的城市進(jìn)行樞紐點的選定,得到初步的航空樞紐結(jié)構(gòu):繼而結(jié)合對航空運輸業(yè)務(wù)量的分析,優(yōu)化航空網(wǎng)絡(luò),從而完成對該公司的整個航空運

2、輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計。</p><p>　　1. 1.航空網(wǎng)絡(luò)節(jié)點整合</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)點的實際情況,主要考慮兩個特征因素：航空節(jié)點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)點分布較廣，地理分布狀況可簡化為用各節(jié)點所在城市的經(jīng)緯度表示,如某航空節(jié)點的地理位置用坐標(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υ撈髽I(yè)的長足發(fā)展而言的,本方案主要依據(jù)各一級集散中心的規(guī)模大小(即貨物的日均運輸業(yè)務(wù)總量)給每個節(jié)點賦予權(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輸業(yè)務(wù)總量來衡量其發(fā)展?jié)摿Γ?0萬噸以上賦予權(quán)值5，20-30萬噸賦予權(quán)值4，10-20萬噸賦予權(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，針對該公司全國一級集散中心的設(shè)立要求，可劃分為四個區(qū)域，分別為無錫、杭州、上海、武漢、長沙、西安、鄭州、福州；重慶、遵義、成都、怒江、烏魯木齊；北京、濰坊、沈陽；深圳。</p><p><b>　　2.樞紐點的選定</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)合實際情況,本方中采用解析法中的重心法對一級集散中心進(jìn)行樞紐點的選定。</p><p>　　(l)建立樞紐點的平面坐標(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)點的平面坐標(biāo)。其中每個節(jié)點的坐標(biāo)分別為</p><p><b>　　（2）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個地點的X坐標(biāo)；</p><p>　　—第i個地點的Y坐標(biāo)；</p><p>　　—運動第i個地點或從第i個地點運出的貨物量。</p><p>　　最后，選擇求出的重心

8、點坐標(biāo)值對應(yīng)的地點即作為一級集散中心要建立的樞紐地點。</p><p><b>　?。?）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杭

9、州為區(qū)域一的樞紐設(shè)立點,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遵義為區(qū)域二的樞紐設(shè)立點,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北京為區(qū)域三的樞紐設(shè)立點,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,有著得天獨厚的地理優(yōu)勢,深圳經(jīng)濟(jì)總量相當(dāng)于國內(nèi)一個中等省份,位居全國大中城市的第四位,是中國大陸經(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。</p><p>　　通過以上分析和求解，該公司的4個航空運輸樞紐分

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)的航空運輸樞紐，遵義作為西南地區(qū)的航空運輸樞紐，杭州作為華東地區(qū)的航空運輸樞紐，深圳作為南部地區(qū)及國際航空運輸樞紐。其它所有航空點均設(shè)為二級航空中轉(zhuǎn)場。四個樞紐之間完全連接，負(fù)責(zé)所屬區(qū)域快件的集散和跨區(qū)域運輸，采用一般點對點方式。</p><p>　　由以上的樞紐選擇結(jié)果可知,深圳、北京、杭州、遵義被選為航空運輸樞紐,做為航空中轉(zhuǎn)場。四個樞紐之間完全連接,負(fù)責(zé)

13、所屬區(qū)域快件的集散和跨區(qū)域運輸,采用一般的點對點方式。接著采用多屬性決策方法實現(xiàn)樞紐機(jī)場與輻射機(jī)場的連接問題,實質(zhì)上是區(qū)域劃分問題,基本條件為:每個區(qū)域有且只能由一個航空運輸樞紐,每個輻射機(jī)場只能連接一個樞紐,每一個輻射機(jī)場選擇其連接的樞紐問題都稱為一個決策問題,且這些決策問題的計算方法完全相同,因此,以“長沙”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、、航空快件運輸量},屬性權(quán)重W={0.4,0.6}。</p><p>　　對于長沙,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)法對各方案()進(jìn)行集結(jié),計算綜合屬性值。</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，所以長沙選擇和深圳航空運輸樞紐唯一連接。</p><p>　　對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樞紐城市之間的航線距離和航空快件運輸量的數(shù)據(jù)表格見附錄A)。比較綜合屬性值得大小可知,沈陽、西安、

17、鄭州、濰坊及烏魯木齊等城市和北京連接;武漢、上海、無錫及福州等城市和杭州連接;長沙和深圳唯一連接;重慶、怒江及成都和遵義連接。有此得到以深圳、北京、杭州、遵義四個航空運輸樞紐為中心的空中運輸網(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、的運輸網(wǎng)絡(luò)通?？蓜澐譃槿齻€層面的作業(yè)：</p><p>　　（1）終端取派。在業(yè)務(wù)開始時，快遞公司各地的站點（節(jié)點）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。這兩個層面的運輸網(wǎng)絡(luò)從根本上是一體的，雖然對一票貨物在甲地表現(xiàn)為取件，在乙地表現(xiàn)為派件；但對于另外一票貨物在甲地就可能會表現(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)域來配置和劃

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

20、和星型軸輻式網(wǎng)絡(luò)，干線運輸方式的選擇則可以根據(jù)實際情況來合理分析和配置。</p><p>　　根據(jù)前面對快遞運輸網(wǎng)絡(luò)的分析，我們把快遞運輸網(wǎng)絡(luò)的運營模式歸納為三</p><p><b>　　個層面：</b></p><p>　　（1）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)點的位置，然后對節(jié)點覆蓋范圍內(nèi)的終端客戶或底層收貨站點用牛</p><p>　　奶路線法（milk run）來實現(xiàn)具體操作層面的運輸線路的優(yōu)化，從而保證每日或</p><p>　　每批訂單的運營成本最低。</p><p>　　（2）對于節(jié)點和樞紐點之間，則采用“區(qū)內(nèi)班車”的方式進(jìn)行干線運輸，</p><p>　　保證樞紐點對于覆蓋范圍內(nèi)

22、的節(jié)點之間的物流量進(jìn)行內(nèi)部集散，并對進(jìn)出樞紐點</p><p>　　區(qū)域的貨物進(jìn)行集散處理。</p><p>　?。?）對于樞紐點和中心樞紐點之間，則采用“區(qū)間班車”的方式進(jìn)行干線</p><p>　　運輸，保證整體網(wǎng)絡(luò)的樞紐點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)是多樞紐點的網(wǎng)絡(luò)，但班車線路有限定在最小的(n-1)個，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，同級樞紐點之間增加班車線路，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)一步實現(xiàn)。</p><p><b>　　功能評價法</b></p>&l

25、t;p>　　功能評價法是產(chǎn)生于工程價值,其計算公式為V=F/C,其中F表示功能系數(shù),C</p><p>　　代表成本系數(shù)。這個公式的含義是,要提高價值只有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,并結(jié)合現(xiàn)有的功能評價中三種比較成熟的方法--功能評分化評價法、功

26、能成本化評價法和功能參數(shù)化評價法。這里利用L/Q值來計算樞紐點的候選定位。</p><p>　　1.確定網(wǎng)絡(luò)樞紐個數(shù)</p><p>　　首先,應(yīng)該確定樞紐點的個數(shù)。關(guān)于軸輻式網(wǎng)絡(luò)模型,最佳的樞紐個數(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)勢和缺陷，特別是確定樞紐點的個數(shù)問題,因為要涉及到路徑條件、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點個數(shù)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點流量、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)點數(shù)目以及相關(guān)的企業(yè)自身情況,本文利用公式來確定樞紐的個數(shù),其具體含義是樞紐個數(shù)為在網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點的總個數(shù)的平方根兩端的正整數(shù)值。在SF企業(yè)中一共有12個節(jié)點,而網(wǎng)絡(luò)樞紐個數(shù)為所以樞紐的個數(shù)應(yīng)為3個或者4個。</p><p><b>　　2.確定樞紐位置</b>

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

29、gt;<p>　　4)找出所有中最小值對應(yīng)的節(jié)點i,這是建議的樞紐點，因為公式體現(xiàn)了運輸總距離最小而流量最大的節(jié)點,體現(xiàn)了快遞網(wǎng)絡(luò)運輸價值的最大化。</p><p>　　5)按照,依次找出取值小的P個點,如果出現(xiàn)等值的情況,要加以比較后,在選出最佳點。</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)各運輸城市之間距離統(tǒng)計表見附錄2以及該公司目前主要的運輸業(yè)務(wù)量的統(tǒng)計表見附表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

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)為以上海為樞紐點所輻射范圍內(nèi)的城市節(jié)點，同時上海覆蓋嘉興、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)作為其中的一個樞紐點，它所覆蓋的城市有宣城、湖州、黃山；</p><p>　　第三個樞紐點是寧波，它所覆蓋的城市有舟山、金華。</p><p>　　按照功能評價法