系统规划课程设计集美大学.docx
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系统规划课程设计集美大学
物流系统规划
课程设计
学院班级
姓名学号
成绩指导老师
年月日
集美大学诚毅学院警卫亭选址规划
【摘要】校园治安管理是为了保证校园的安全的一项服务。
我们希望通过落实警卫亭的有效建设形成治安预防机制和高校治安综合治理相结合,从而加强并极大改善了校园安全防范工作效力。
实行人防、物防、技防相结合的管理手段,不断提高预防、发现、控制和处置安全隐患的能力,努力消除不安全因素,以实现用最少的投入实现最优的服务。
【关键词】安全集合覆盖模型需求点
0引言
高校作为培育高等专业人才的场所应该有一个祥和、安宁的环境。
然而近几年,高校校园不时传出发生重特大案件和治安事件的新闻,案件的发生充分暴露出当前治安形势的严峻,高校日常管理中的问题日益突出,也足以也反映出部分高校学生安全防范意识薄弱,缺乏自我保护能力。
同时,随着高校教学与管理工作模式的不断创新和拓展,高校办学规模的逐年扩大,随着大学的进一步扩招使校园各类人员逐渐增多,更多的高校安全问题更加的凸显了。
对学校而言,安全稳定是生存与发展的前提,要想有长足的发展就必须努力营造安全和谐的校园环境。
高校安全保卫工作,是指高校保卫组织为维护学校正常的教学、科研和生活秩序,保障师生员工的生命和财产安全而进行的一项专门工作。
如何搞好高校的安全保卫工作,如何设置警卫亭警卫点的位置以便其能充分保障师生的安全变得极为重要。
1我校安全问题的原因
1.1校园内治安管理混乱,流动人口成分复杂
随着我校不断追求向综合性大学转变,办学规模的逐渐扩大,学生扩招,来校园内务工、学习等各类人员不断增加。
1.2校园周边环境复杂
诚毅学院周边交通秩序混乱,环境脏、乱、差现象严重,高校综合治安事故隐患较多。
周边的餐饮、娱乐网点以学生为赢利对象布满校园周围,有的超时甚至通宵经营等违规经营现象普遍发生,滋生了学生酗酒、打架斗殴等社会不良习气,这些都直接危害师生校职员工的生命财产安全,严重影响校园的安定。
1.3校内治安形势产峻
近年来,各高校拓宽生源渠道,部分学生家庭生活富裕学生整体生活条件也逐年由贫困型向小康型转化。
多数学生自带笔记本电脑、和手机等消费品。
这些物品相应地成为犯罪分子作案目标增加了保卫工作的内涵和外延。
2采用方法
2.1集合覆盖模型
所谓覆盖模型,就是对于需求已知的一些需求点,如何确定一组服务设施来满足这些需求点的需求。
在这个模型中,需要确定服务设施的最小数量和合适位置。
该模型适用于商业物流系统,如零售点的选址问题、加油站的选址、配送中心的选址等,公用事业系统,如急救中心、消防中心等,以及计算机与通信系统,如有线电视网的基站、无线通信网络基站、计算机网络中的集线器设置等。
根据解决问题的方法的不同,可以分为两种的主要模型:
(1)集合覆盖模型,用最小数量的设施去覆盖所有的需求点。
(2)最大覆盖模型,在给定数量的设施下,覆盖尽可能多的需求点。
最大覆盖模型和集合覆盖模型的区别在于:
集合覆盖模型要满足所有的需求点,而最大覆盖模型则只覆盖有限的需求点,两种模型的应用情况取决于服务设施的资源充足与否。
由于警卫点应该覆盖所有的需求点,所有在这里我们选用集合覆盖模型。
所谓集合覆盖模型(SetCoveringmodel),就是对于需求已知的一些需求点,设立相应的目标函数以及约束条件,确定一组服务设施来满足这些需求点的需求量。
具体的说,就是确定服务设施的最小数量和合适的位置。
集合覆盖模型相应的目标函数可以表达为:
(1-1)
约束条件为:
(1-2)
(1-3)
(1-4)
(1-5)
式中:
——
,在研究对象中的
个需求点;
——第
个节点的权重;
——设施节点
的距离;
——设施节点
所覆盖的需求节点的集合;
——
,可以覆盖需求节点
的设施节点
的集合;
——
——节点
需求中被分配给节点
的部分。
式(1-1)是最小化设施的数目,式(1-2)保证没个需求点的需求得到完全的满足,式(1-3)是对每个提供服务的服务网点的服务能力的限制,式(1-4)保证一个地方最多只能投建一个设施,式(1-5)允许一个设施只提供部分的需求。
求解一个集合覆盖模型的物流节点选址问题,主要有两大类方法:
精确算法和启发式算法。
由于集合覆盖模型是NP-hard问题,所以,精确算法(如分枝定界法等)一般只能求解规模较小的集合覆盖问题。
而在实际问题中,往往需求点数n和可供选择的候选点数m较大(也可能m=n),一般需要设计启发式算法,如遗传算法、蚁群算法等来对模型进行求解。
2.2P-中值模型
P-中值模型是指在一个给定数量和位置的需求集合和一个候选设施位置的集合下,分别为p个设施找到合适的位置并指派每个需求点到一个特定的设施,使之达到在工厂和需求点之间的运输费用最低。
P-中值模型一般适用于在工厂或者仓库的选址问题,例如要求在它们和零售商或者顾客之间的费用最少。
P-中值模型也可以通过精确的数学语言进行描述。
再用数学语言进行描述时,需要准确的表达问题的约束条件、目标,还有合理的变量定义。
一般P-中值问题的目标函数是:
Min
(2-1)
约束条件为:
(2-2)
(2-4)
(2-3)
(2-5)
(2-6)
式中:
N-在研究对象中的n个客户(需求点),N=(1,2,…,n);
-到第i个客户的单位距离所用时间;
M-在研究对象中的m个拟建设施的候选地点,M=(1,2,…,m);
从地点i到j的距离;
P-可以建立的设施总数(p<m);
1,假如在j∈M建立设施;
-
=
0,其他情况;
1,假如客户在i∈N,由设施j∈M来提供服务;
0,其他的情形;
式(2-1)是P—中值模型的目标函数,约束条件式(2-2)保证每个客户(需求点)只有一个设施来提供相应的服务,约束条件式(2-3)限制了总的设施数目为个,约束条件式(2-4)有效地保证没有设施的地点不会有客户对应。
P-中值模型的启发式算法——贪婪取走启发式算法(GreedyDrop—pingHeuristicAlgorithm)。
这种算法的基本步骤如下:
P-中值模型贪婪取走算法:
第一步:
令当前选中设施点数k=m,即将所有m个候选位置都选中。
第二步:
将每个客户指派给k个设施点中举例最近的一个设施点。
求出总运输费用Z。
第三步:
若k=p,输出k个设施点及各客户的指派结果,停止;否则,转第四步。
第四步:
从k个设施候选点中确定一个取走点,满足:
假如将它取走并将它的客户指派给其他的最近设施点后马总费用增加量最小。
第五步:
从候选点集合中删去取走点,令k=k-1,转第二步。
3警卫亭的选址
3.1集合覆盖法——不考虑设施构建成本
首先,在地图上标出各需求点,候选点即为需求点。
(见图1)
图片来源:
XX地图
图1诚毅学院需求点卫星图
选址代号:
1北大门、2行政楼、3十一号教学楼、4教室值班室、5四号教学楼、6长廊铁门、7食堂侧门、8圆圈处、9一二号宿舍楼、10体育馆正门、11南大门、12琴房正门、13十一十二号宿舍楼、14十三号宿舍楼、15小食街东门。
再利用XX地图工具,测量出各需求点之间的距离。
(见表1)
表1各需求点之间的距离
单位:
m
至
从
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
0
173
228
189
241
319
551
689
694
879
966
910
1040
1152
1281
2
0
208
260
390
299
559
685
728
871
962
936
1119
1235
1430
3
0
111
280
96
343
494
520
676
754
728
924
1040
1183
4
0
176
164
364
495
520
698
770
725
871
993
1161
5
0
325
464
579
562
767
826
741
839
931
1053
6
0
260
397
442
585
670
658
863
988
1131
7
0
147
198
330
415
412
650
793
949
8
0
91
195
273
281
546
697
845
9
0
229
273
218
456
606
754
10
0
109
237
528
677
829
11
0
178
451
594
740
12
0
286
442
598
13
0
148
307
14
0
156
15
0
数据来源:
XX地图测量工具
综合考虑学校现实情况及校警情况,校警务人员应当在接到消息时起,三分钟内有组织的赶到现场,并展开一系列相关的活动;根据组织协调所需时间和警务人员出发到达事发地点的时间及速度,将合理距离定为200m。
每一个岗亭可覆盖的距离为200。
得出候选点的服务范围表2。
表2候选点服务范围表
岗亭编号
Aj
Bi
1
1
1、2、4
2
1、2
2
3
3、4、6
3、4、6
4
1、3、4、5、6
3、4、5、6
5
4、5
4、5
6
4、6
4、6
7
7、8、9
7、8、9
8
7、8、9、10
7、8、9、10
9
7、8、9
7、8、9
10
8、10、11
8、10
11
11
10、11、12
12
11、12
12
13
13、14
13、14
14
13、14、15
13、14
15
15
14、15
注:
Aj指每一个岗亭所能覆盖的其他岗亭
Bi指可以覆盖该岗亭的其他岗亭
选点过程:
(1)综合考虑实际情况,在以上距离可覆盖的各候选点中,1北大门、11南大门、15小食街东门为三个必选点。
并且,这三个站点只能提供本点的服务。
由Aj可知,已经覆盖了1、11、15。
(2)仍有2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、13、14需被覆盖。
可覆盖2点的选点有2;可覆盖3点的选点有3、4、6;可覆盖4点的选点有3、4、5、6;可覆盖5点的选点有4、5;可覆盖6点的选点有5、6;可覆盖7点的选点有7、8、9;可覆盖8点的选点有7、8、9、10;可覆盖9点的选点有7、8、9;可覆盖10点的选点有8、10;可覆盖12点的选点有12;可覆盖13点的选点有13、14;可覆盖14点的选点有13、14;
(3)因为选点2只能有本选点2提供,选点12只能有本选点12提供,所以选点2、12为必选点
(4)仍有3、4、5、6、7、8、9、10、13、14需被覆盖。
并且结合
(2),由于子集合淘汰法可得到。
在选择选点4时可以覆盖1、3、4、5、6;选择选点8时,可以覆盖7、8、9、10;在选点13与174中任意选择一点都可以覆盖到13、14;由于14选点靠近于15小食街东门。
可以向15提供支援,优先选择14。
(5)综上所述,最终选址点确定在1北大门、2行政楼、4教室值班室、8圆圈处、11南大门、12琴房正门、14十三号宿舍楼、15小食街东门。
各个选址点所覆盖的区域为表3
表3选址点所覆盖的区域
代号
覆盖区域
1北大门
1北大门
2行政楼
1北大门、2行政楼
4教室值班室
1北大门、3十一号教学楼、4教室值班室、5四号教学楼、6长廊铁门
8圆圈处
7食堂侧门、8圆圈处、9一二号宿舍楼、10体育馆正门
11南大门
11南大门
12琴房正门
11南大门、12琴房正门
14十三号宿舍楼
13十一十二号宿舍楼、14十三号宿舍楼、15小食街东门
15小食街东门
15小食街东门
3.2P-中值模型——考虑设施构建成本
由于考虑到设施的构建成本,在集合覆盖模型确定的8个选点的基础上选出6个点来建设警卫亭。
根据实际情况因为:
1北大门、11南大门、15小食街东门这三点为本校的主进出口,所以该三选点可以确定选点,为三个必建选点。
并且在发生突发事件时,这三个警卫亭的警务人员不向外提供警力,只负责本点的安全责任。
利用启发式求解P-中值模型的算法—贪婪取走启发式算法,选出其他三个选点;并构建警务责任区域方案。
首先,令k=m=8,可以得到初始表。
(见表4)
表4初始表
Cij
1
2
4
8
11
12
14
15
dj
1
0
173
189
689
966
910
1152
1281
1
2
173
0
260
685
962
936
1235
1430
1
3
228
208
111
494
754
728
1040
1183
1
4
189
260
0
495
770
725
993
1161
1
5
241
390
176
579
826
741
931
1053
1
6
319
299
164
397
670
658
988
1131
1
7
551
559
364
147
415
412
793
949
1
8
689
685
495
0
273
281
697
845
1
9
694
728
520
91
273
218
606
754
1
10
879
871
698
195
109
237
677
829
1
11
966
962
770
273
0
178
594
740
1
12
910
936
725
281
178
0
442
598
1
13
1040
1119
871
546
451
286
148
307
1
14
1152
1235
993
697
594
442
0
156
1
15
1281
1430
1161
845
740
598
156
0
1
当k=8时,有初始配置方案。
(见表5)
表5k=8时的配置方案
需求点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
初始配置方案
1
2
4
4
4
4
8
8
8
8
11
12
14
14
15
当k=7时,有5种配置方案。
(见表6)
表6k=7时的配置方案
需求点删除点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
变化量
2
1
4
4
4
4
4
8
8
8
8
11
12
14
14
15
260
4
1
2
2
2
2
2
8
8
8
8
11
12
14
14
15
706
8
1
2
4
4
4
4
4
12
12
12
11
12
14
14
15
667
12
1
2
4
4
4
4
8
8
8
8
11
8
14
14
15
281
14
1
2
4
4
4
4
8
8
8
8
11
12
12
12
15
580
删除选点2配置方案
1
4
4
4
4
4
8
8
8
8
11
12
14
14
15
当k=6时,有四种配置方案。
(见表7)
表7k=6时的配置方案
需求点删除点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
变化量
4
1
8
8
8
8
8
8
8
8
8
11
12
14
14
15
1393
8
1
2
4
4
4
4
4
12
12
12
11
12
14
14
15
667
12
1
2
4
4
4
4
8
8
8
8
11
8
14
14
15
281
14
1
2
4
4
4
4
8
8
8
8
11
12
12
12
15
580
删除选点12配置方案
1
4
4
4
4
4
8
8
8
8
11
8
14
14
15
因为此刻k=p=6,刚好满足条件。
综上所述,应该构建的警卫亭及负责区域。
(见表8)
表8构建的警卫亭及各自的负责区域
代号
覆盖区域
1北大门
1北大门
4教室值班室
2行政楼、3十一号教学楼、4教室值班室、5四号教学楼、6长廊铁门
8圆圈处
7食堂侧门、8圆圈处、9一二号宿舍楼、10体育馆正门、12琴房正门
11南大门
11南大门
14十三号宿舍楼
13十一十二号宿舍楼、14十三号宿舍楼
15小食街东门
15小食街东门
此次课程设计对警卫亭选址进行了规划,一方面使得学校已有的资源得以充分的利用,另一方面也使得学校、工作人员以及学生的安全得到更加有效的保护。
形成一个安全和谐温馨的校园环境,营造一个良好的积极向上、团结、友好的高校氛围。
结论
通过这次课程设计,让我更加扎实的掌握了有关物流系统规划设计方面的知识,在课程设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知,通过亲自动手制作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
在这学期的课程设计中,不仅培养了我独立思考、实际应用的能力,更使各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是,在实验课上,我学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的,真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。
这对于我的将来也有很大的帮助。
此次设计也让我明白了思路即出路,有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询,只要能认真钻研,动脑思考,实地调查,就没有弄不懂的知识,收获颇丰。
参考文献
[1]董千里.物流工程.大连:
东北财经大学出版社[M],2007
[2]蔡临宁.物流系统规划——建模及实例分析.北京:
机械工业出版社[M],2003.9
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机械工业出版社[M],2005.3
[4]毛良伟.物流系统规划与方法.机械工业出版社[M],2006
[5]蒋长兵.物流系统与物流工程.北京:
中国物出版社资[M],2007
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