本发明涉及物流领域，具体的是一种模块化物流园区功能区规划方法。
背景技术：
：物流作为现代城市的重要组成部分，在目前的城市规划建设中，物流园区的规划和建设也具有重要的地位。建设初期、后期物流设施改造过程中，选取合适的物流设施及布局方案不仅可以降低成本具有经济效益，更可以缩短产品制造周期从而提升生产效率。但同时物流园区的规划需要考虑到多重因素，包括需求分析，市场定位，功能设计等等，合理有效的规划方法才能实现上述各个因素的平衡并实现园区的效益最大化。在区域物流的规划中，主要解决两方面问题：物流园区的地址选择；物流园区的规划。在利用物流需求预测的结果基础上，确定了物流园区地址选择；通过模块化理论，把物流园区的功能分解为微小的功能单元，形成(与前面分类不一致)物流园区的模块库，根据其所需的功能，在模块库中选取若干个功能模块合理布局；采用数据包络分析DEA方法对形成的多个园区规划方案进行比较评价，选择最优方案作为实际规划方案，从而为物流企业创造规模效益和集聚效应的空间，降低制造业成本并提升物流配送系统的效率。技术实现要素：技术问题：本发明的目的是提供一种模块化物流园区功能区规划方法，通过功能模块形成，功能模块分解，园区整体定位和功能模块选择与方案调整四个阶段进行物流园区规划，达到效益的最大化。技术方案：本发明的模块化物流园区功能区规划方法，包括以下步骤：1)首先在对物流园区分类和作业功能基础上形成整体模块库；2)再对所述整体模块库进行子功能模块分解，构建子功能模块库；3)根据园区的战略定位对物流园区功能进行选择；4)用遗传算法迭代出物流园区子功能模块组合方案，然后根据物流园区实际情况对所述子功能模块组合方案进行调整和归并，完成物流园区功能区模块选择的全过程。进一步的，本发明方法中，步骤1)中对物流园区分类包括空港物流园区、港口物流园区、陆港物流园区、生产服务型、商贸服务型以及综合服务型物流园区，按照物流园区的作业功能分为以下一级功能模块：运输、仓储、加工、联运、保税物流、展示交易、配套服务、市场交易以及企业基地，从而形成整体模块库。进一步的，本发明方法中，步骤2)中按照如下方式对整体模块库进行子功能模块分解：对仓储模块、企业基地模块和配套服务模块根据模块对象类型划分；对运输模块、联运模块、加工模块、展示交易模块和市场交易模块根据模块功能实现的方式类型划分；对配套保税物流模块根据模块工作流程划分。进一步的，本发明方法中，步骤3)中，园区的战略定位按照如下方式确定：通过园区外部环境和内部环境分析，得出客观环境存在的机会和威胁，以及园区自身的优势和劣势，结合AHP层次分析得到各个因素权重，并通过专家评分法给出各项因素评分，从而确定战略定位点和整体竞争策略，最后将评分的结果通过几何中心法在战略坐标图上找出企业的战略定位。进一步的，本发明方法中，步骤4)中采用遗传算法对子功能模块聚类模型求解，迭代出物流园区子功能模块组合方案，所述子功能模块聚类模型是采用相关贡献度分析法对子功能模块与功能模块进行模糊量化后得到的。进一步的，本发明方法中，步骤4)中采用相关贡献度分析法对子功能模块与功能模块进行模糊量化，得到子功能模块聚类模型的具体内容为：分析各子功能模块对功能模块的相对贡献度CFit，以0～1.0之间的数值表示，并且满足下列关系：其中CFit表示子功能模块Ci对功能模块Ft的相对贡献度，T为功能模块的总数，i为子功能模块的序号，t为功能模块的序号；物流园区子功能模块对功能模块的相对贡献度矩阵为：其中，U为子功能模块的总数；根据下式计算功能模块Mk内子功能模块的综合相对距离为：其中，CFjt表示子功能模块Cj对功能模块Ft的相对贡献度，dk为功能模块Mk内子功能模块的综合相对距离，Uk为任意虚拟模块Mk模块中的子功能模块数目，k为虚拟模块的序号，j为子功能模块的序号，且j≠i；形成使所有功能模块的子功能模块综合相对距离的和最小的子功能模块聚类模型：其中，d为所有功能模块内部子功能模块综合相对距离的和，U为子功能模块的数目，mind为求d的最小值。进一步的，本发明方法中，步骤4)中采用遗传算法对子功能模块聚类模型求解，迭代出物流园区子功能模块组合方案的具体内容为：计算子功能模块个体的适应度Fit：其中，cmax为估计的最大目标函数值与惩罚函数值的和中的最大值，户为惩罚函数，d为所有功能模块内部子功能模块综合相对距离的和：其中，cq为惩罚值，V为规划过程中的实际模块数目，V0为实际模块的初始设定数目；在遗传算法的迭代过程中，个体rn被选择的概率按如下比例分配：式中个体为个体rn的适应度，r为个体，n为个体的序号，G为种群数目；分别计算每一个个体的累积概率，并通过产生一个[0，1]均匀随机数，来确定被选个体，对选择的个体实施交叉和变异操作，并在每一轮遗传操作之后检查种群个体的完整性，迭代出物流园区子功能模块组合方案。有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：区域划分合理。目前，国内外物流园区规划没有系统的功能区划分方法，造成物流园区功能区与功能定位不相符、功能重复、部分功能缺失等局面。通过将每个功能单元视作一个功能模块，根据功能定位彼此相互隔离，保证整个园区功能衔接顺畅，避免了资源浪费和园区内同质企业的恶性竞争的问题。方便快捷。目前，国内外物流园区规划多采用经验分析的方法进行功能区划分，需要针对各个物流园区进行大量的重复性工作。本发明方法通过对园区类型总结和相应的基础子功能模块设计，形成了物流园区规划的基础库，针对不同园区进行相应选择和组合模块即可实现园区规划，实现了效率的提升。功能区功能单元清晰明确，充分考虑园区的定位和功能。目前，部分规划方为了避免重复性工作所采取的模板方式规划园区没有充分考虑到园区的定位和特殊性，并且在根据以往的经验规划时往往没有考虑功能之间的聚合。本发明方法利用多个最小功能单元所建立的物流园区功能模块库，子功能模块聚类为功能区的逆向设计方法使各功能区功能单元清晰明了；同时园区设计阶段所进行的整体定位部分，充分考虑了园区自身的优势和劣势，保证了整个园区的设计建立在战略定位的基础上。附图说明为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：图1为所述模块化物流园区功能区规划方法的具体步骤；图2为所述物流园区功能模块形成；图3为所述物流园区功能模块分解；图4为所述方案所述物流园区的整体定位及模块选择和调整阶段；图5为遗传算法迭代计算的适应度和平均适应度结果。具体实施方式以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。如图2所示，本发明的物流园区功能模块形成阶段：我国《物流园区分类与基本要求》(GBT21334-2008)中根据物流园区的依托对象来划分物流园区类型，包含以下四种主要类型：货运服务型、生产服务型、商贸服务型以及综合服务型。不同类型的物流园区可以依据依托方式和服务方式进行详细划分。采用模块化设计的方法对园区内部按照功能划分进行模块设计，遵循功能独立、结构独立、大小适中等原则。所述地理条件判别包括：园区可依托对象为空港、海港、陆港或其组合；货物类型为普通货物、危险品、冷藏货物、散货、集装箱等；服务范围为园区、市域、区域或国际范围；同时包含办公和生活等配套生活要求。结合设计园区的条件形成上述功能区库。物流园区分类分为以下类别：空港物流园区、港口物流园区、陆港物流园区(上述三种按照是否枢纽均可分为枢纽型和非枢纽型两小类)、生产服务型、商贸服务型以及综合服务型。按照一般物流园区的作业功能分为以下一级功能模块：运输、仓储、加工、联运、保税物流、展示交易、配套服务、市场交易以及企业基地，形成的物体园区总体模块库如表1所示。表1物流园区总体模块库如图3所示，本发明的物流园区功能模块分解阶段：在上述物流园区功能分解的基础上，构建每一层次的各模块分别赋予属性以描述功能。在分解过程中，如果子功能可以直接实现，则分解工作结束。子功能模块的分解方法分为以下三类：依据模块对象的类型进行划分，依据模块功能实现的方式类型划分和依据模块工作流程进行子功能模块设计。进行的功能模块分解阶段主要包含遵循以下原则：系统性原则、相对独立性原则、整合性原则和柔性化原则。由本发明发放所形成的功能区库的一级功能模块中，根据模块对象类型进行划分的有：仓储模块、企业基地模块和配套服务模块。其中，仓储模块可分为以下子功能模块：危险品库、冷库、恒温库、普通库、堆场和液体储罐库等；企业基地模块可分为：商贸流通企业和第三方物流企业子功能模块；配套服务模块可分为：信息服务、金融结算和业务咨询三种子功能模块。由本发明发放所形成的功能区库的一级功能模块中，根据模块功能实现的方式类型进行划分的有：运输模块、联运模块、加工模块、展示交易模块和市场交易模块。其中，运输模块可分为以下子功能模块：货运配载模块、整车运输模块、零担专线模块、货运信息交易、普通货物运输、冷链运输、停车模块、车辆服务模块等；联运基地模块可分为：公铁联运、公水联运、陆空联运、海铁联运、海陆空联运和公铁水联运等；加工模块可分为：流通加工、出口加工和深加工三种子功能模块；展示交易模块可分为：业务展示和商品展示子功能模块；市场交易模块可分为：专业品市场、工业品超市和贸易子功能模块。由本发明发放所形成的功能区库的一级功能模块中，根据模块工作流程进行划分的有：配套保税物流模块。该模块可分为：保税仓储、保税加工、保税配送、保税采购、转口贸易、一日游、检测维修、研发、展示交易子功能模块。依据上述方法所形成的物流以及功能模块分解结果如表2所示。表2功能模块分解本发明的物流园区整体定位阶段：通过园区外部环境和内部环境分析，得出客观环境存在的机会和威胁，以及园区自身的优势和劣势，结合AHP层次分析得到各个因素权重，并通过专家评分法给出各项因素评分，从而确定战略定位点和整体竞争策略。基本思路是在对企业外部环境的机会和威胁以及内部的优势和劣势进行分析的基础上，采用AHP方法将企业的各种机会因素、威胁因素，以及优势因素和劣势因素赋予权重，并采用专家评价法对其在具体竞争环境下的表现进行评分，最后将评分的结果通过几何中心法在战略坐标图上找出企业的战略定位点。根据所规划物流园区的地理位置、物流需求、交通情况、服务对象以及服务范围，利用上述方法找到物流园区的战略定位。并在模块库完成的基础上，对物流园区的功能进行选择，可分为必选功能和可选功能两种类型。以贵阳将军山物流中心为例，其战略定位如下：服务贵阳全市和贵州全省的重要“物商互动发展基地”、辐射西南地区的重要“综合物流服务平台”；将军山物流中心的服务范围包含贵阳和贵州地区、同时辐射西南周边地区；物流中心的服务对象主要是国内的生产制造企业和商贸流通企业，还包括贵州省、贵阳市的专业市场经营企业。如图4所示，本发明的子功能模块选择和调整阶段：各子功能模块对功能模块的相对贡献度分析相对贡献度的分析方法如下：首先建立关联矩阵，从中分别列出各功能模块和物流园区的功能子功能模块库；然后针对关联矩阵中的每一个节点，根据领域知识或经验判断，以0～1.0之间的数值表示该节点所对应的子功能模块对实现所对应的功能模块的相对贡献程度，并且满足下列关系：其中CFit表示子功能模块Ci对功能模块Ft的相对贡献度，T为功能模块的总数。因此，物流园区子功能模块对功能模块的相对贡献度矩阵为：构建子功能模块聚类模型子功能模块对各功能模块的相对贡献度可以用一个向量表示。子功能模块组合的依据可以是贡献度相似性原则，即“对各功能模块的相对贡献度相似的子功能模块归属于一个功能区”。下面给出其量化表示方法，在此首先以“虚拟模块”的概念表达规划过程中的模块，亦即尚未最终确定子功能模块构成、尚处于动态变化过程中的功能模块。对于任意虚拟模块Mk，其中子功能模块的数目为Uk(对虚拟模块Mk来说，Uk是变动的)，则功能综合相对距离dk为：式中CFit和CFjt分别表示子功能模块Ci和Cj对实现功能模块Ft的相对贡献度，相对贡献模糊，k为虚拟模块的序号，j为子功能模块的序号。所有功能模块内部子功能模块综合相对距离的和d为：至此，子功能模块组合问题可以转化为一个组合优化问题，其优化目标是使所有功能模块的子功能模块综合相对距离的和最小，即：上述目标函数表达了“同一功能模块的相对贡献度最相似”的原则，相对贡献度模糊量化标准如表3所示。表3相对贡献度模糊量化遗传算法求解子功能模块组合方案描述的模块规划问题，可以采用上述基于GA的方法进行求解，首先是确定求解对象和编码方案。在此求解对象为模块规划方案，即子功能的划分方案。这里采用N位整数编码方案对模块规划方案进行表达，其中N代表产品族中的子功能总数，编码串中的每一个基因位代表一个子功能，其整数值表示该子功能被分配给哪一个虚拟模块。接下来初始种群按随机方式产生，可以有如下两种方案：一是每次将所有子功能一次性赋给一个随机选取的虚拟模块；二是每次将一个子功能赋予一个随机选取的虚拟模块。两种初始化方案对求解过程的影响不大，不同的是每个个体的初始化在第一种方案中需要一次赋值即可，而在第二种方案中则需要做N次随机赋值。初始化完毕后，检查种群的完整性：主要是基因串的长度，以及每一个基因位上的数值是否满足范围约束1～V0，其中V0为虚拟模块的初始设定数目。个体的适应度按下式计算：其中Fit为适应度，d为所有功能模块内部子功能模块综合相对距离的和，P为惩罚函数(其要点是把问题的约束函数以某种形式归并到目标函数上去，使整个问题变为无约束问题)。P的定义如下：其中V为规划过程中的实际模块数目，即所含子功能模块数不为零的虚拟模块数目，cq为惩罚值，其作用是对于不按设定的模块数日进行子功能集中的模块规划方案施加一定的惩罚。式中cmax为估计的最大目标函数值与惩罚函数值的和。在进化过程中，个体rn被选择的概率按如下比例分配：式中，为个体rn的适应度，r为个体，n为个体的序号，G为种群数目。然后分别计算每一个个体的累积概率，并通过产生一个[0，1]均匀随机数，来确定被选个体。接下来是对选择的个体实施交叉和变异操作，并在每一轮遗传操作之后检查种群个体的完整性。给定终止判断准则之后，可以进行模块规划的计算过程。在实际规划中，还需以功能子功能模块划分方案为基础，在不影响产品族模块粒度的合理性的前提下，将划分方案进行组合，或针对实际需求进行某子功能模块单独列出的处理。总体而言，在进行模块组合方案优化时应遵守以下原则：(1)相似功能可归并至一个功能区，尽量减少不同功能区间的功能交织。(2)可根据物流园区实际需求对选取的功能区进行其所属模块的调整，避免生搬硬套。(3)因物流园区功能需求影响因素众多，本文总结划分的9大功能区模块间也有部分功能相互重叠，但在实际规划中，可根据园区功能定位和入驻企业性质进行归并整理。(4)物流功能归并和整合时应考虑物流园区功能区块间融合，以保证流程上和空间上的优化处理。(5)应将物流园区已有物流资源纳入考虑范围，科学规划，并通过整合现有资源进行功能界定和归并。以贵阳将军山物流中心为例，其子功能模块选择调整阶段有：在进行将军山物流中心子功能模块组合前需要进行将军山子功能模块库的选择，根据表1，挑选出将军山物流中心功能子功能模块待选库，如表4所示；再根据将军山物流中心规划设计的功能定位，综合货物类型、依托对象、服务范围等因素的考虑，确定将军山物流中心子功能模块库，如表5所示。根据案例总结和经验判断，确定将军山物流中心子功能对于功能模块的相对贡献度，如表6所示。将采用遗传算法，对综合相对距离dk和相对距离的和d求解。其中：T＝29，CFit如表6所示。图5为遗传算法迭代计算的适应度和平均适应度结果，可以看到当运行至432代时，各虚拟模块中的数量不再变化，种群的最佳适应度也达到最高值0.81。遗传迭代终止以后，最佳适应度个体所对应的模块规划方案如表7所示。可以看出，以功能子功能模块对功能模块的相对贡献度为基础，通过模块规划准则和优化求解过程，子功能被聚集形成了7个模块。从表7中可以看出C6，C24，C27子功能模块不是唯一属于一个功能模块，即功能模块间功能有交织，实际规划中不能机械的参照理论算法得出的方案，而是应该根据实际情况进行调整。根据子功能模块组合方案优化原则，再结合将军山物流中心的实际情况，对表7的子功能模块划分方案进行优化整合，将功能模块整合归并为功能区：(1)仓储模块包括了仓储功能和流通加工功能。将军山物流中心的市场交易模块需要与仓储模块的配合，形成前店后库，开展集仓储、加工、配送于一体的仓储配送区。(2)将军山物流中心所属的西部地区是煤炭等资源矿产资源较为丰富的区域，在公铁联运模块需设置露天堆场、简易仓库等，方便货物的短期存放，为方便作业将堆场从仓储模块中调整出来。同时，公铁联运区会有较大的车辆进出，需根据需求提供停车服务。因此，公铁联运、堆场、停车场归并为铁路转运区。(3)运输模块包括：零担专线、货运配载和货运信息服务。将军山物流中心位于城市边缘，需适当为从事运输、仓储和加工的从业人员提供住宿条件，可在公路货运作业用房基础上建设简易宿舍，或者在生活配套区内建设此类用房。另外，运输模块还需配备停车场、车辆维修站、加油站等车辆服务设施，将此区域综合为公路货运区。(4)将军山物流中心的规划建设会涉及到征地和拆迁，需要专门设置生活服务区，因此将生活配套区独立设置为一个功能区。生活配套区从配套区抽离后，还包括办公配套、培训、业务咨询，综合物流中心管理机构和金融结算、信息服务等功能，将上述功能模块归并为综合服务区。(5)展示交易模块仅包含商品展示交易一个子功能模块，将军山物流中心展示交易的商品主要为物流机械等，对基础设施没有特殊要求，同时也包括交易环节，将此功能归并到市场交易模块，共同形成市场交易区。综上所述，将军山物流中心功能区最终被划分为：综合服务区、仓储配送区、公路货运区、市场交易区、铁路转运区、企业基地区6大功能区。表4将军山物流中心子功能模块待选择库货运配载零担专线公路集装箱运输货运信息交易集货普通运输危险品运输冷链运输停车服务车辆维修服务流通加工深加工仓单质押VMI普通仓储恒温仓储堆场危险品仓储液体仓储冷冻仓储公铁联运陆空联运铁水联运公铁水联运海陆空联运公水联运商品展示交易先进流程展示交易商贸流通企业制造企业物流第三方物流有形市场电子商务工业品超市园区管理机构通关检验检疫业务办理业务咨询金融结算商务接待办公场地租用培训信息服务生活服务表5将军山物流中心子功能模块库货运配载零担专线货运信息交易集货普通运输停车服务车辆维修服务流通加工深加工仓单质押VMI普通仓储堆场公铁联运商品展示交易商贸流通企业制造企业物流第三方物流有形市场电子商务工业品超市园区管理机构业务办理业务咨询金融结算商务接待办公场地租用培训信息服务表6子功能模块对于功能模块的相对贡献度表7将军山物流中心子功能模块组合方案序号功能模块包含子功能模块1仓储C9，C10，C11，C132公铁联运C6，C123运输C1，C2，C3，C5，C6，C7，C8，C244配套服务C6，C16，C18，C19，C21，C22，C23，C24，C25，C26，C27，C28，C295企业基地C14，C15，C16，6市场交易C18，C19，，C20，C27，C297展示交易C17，C27当前第1页1 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