第三方物流公司選址論文

1、第三方物流企業(yè)倉庫選址決策研究摘要：為了提高選址決策的科學(xué)性和正確性，結(jié)合企業(yè)追求成本最小化的目標(biāo)以及以往選址經(jīng)驗(yàn)、歷史數(shù)據(jù)，本文提出基于WSMP(倉庫策略管理規(guī)劃)、遺傳算法和層次分析法的第三方物流企業(yè)倉庫選址決策算法，運(yùn)用定性和定量分析的方法多次迭代求得模型的解，以最經(jīng)濟(jì)的物流成本實(shí)現(xiàn)最高的客戶服務(wù)水平和物流網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，從而為企業(yè)在低毛利、充分競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境中創(chuàng)造可觀的利潤(rùn)。關(guān)鍵詞：第三方物流；倉庫選址；WSMP(倉庫策略管理規(guī)劃)；遺傳算法；層次分析法Research of 3PL Warehouse Location DecisionAbstract: Keywords: 3PLs;

2、 Warehouse Location; WSMP; GA; AHP1 引言物流網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和優(yōu)化是第三方物流企業(yè)運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提，目前第三方物流企業(yè)為了能在城市配送、汽車物流等新領(lǐng)域獲得發(fā)展，提高企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力和客戶服務(wù)水平、滿意度，必須合理規(guī)劃其物流網(wǎng)絡(luò)布局和設(shè)施選址建設(shè)，具體表現(xiàn)為擬建新倉庫、RDC的選址決策，對(duì)企業(yè)現(xiàn)有網(wǎng)點(diǎn)的優(yōu)化整合，以最經(jīng)濟(jì)的物流成本實(shí)現(xiàn)最高的客戶服務(wù)水平和物流網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，從而為企業(yè)在低毛利、充分競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境中創(chuàng)造可觀的利潤(rùn)。為了提高選址決策的科學(xué)性、正確性，結(jié)合企業(yè)追求成本最小化的目標(biāo)以及以往選址經(jīng)驗(yàn)、歷史數(shù)據(jù)，本文提出基于WSMP(倉庫策略管理規(guī)劃)、遺傳算法

3、和層次分析法的第三方物流企業(yè)倉庫選址決策算法，運(yùn)用定量和定性分析的方法多次迭代求得模型的解。2 研究現(xiàn)狀及分析國內(nèi)外對(duì)倉庫、配送中心的選址問題十分關(guān)注，從各種不同的角度和方法、技術(shù)，提出了許多相關(guān)的研究成果。從需求動(dòng)態(tài)性角度可分為確定性選址模型和非確定性選址模型，其中非確定性選址模型又可分為隨機(jī)規(guī)劃模型和模糊規(guī)劃模型。蔣長(zhǎng)兵、王姍姍（2005）利用精確重心和計(jì)算機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)了單物流節(jié)點(diǎn)選址求解，但由于重心法所得選址結(jié)果在現(xiàn)實(shí)往往難以實(shí)現(xiàn)，所以研究更側(cè)重于離散選址模型。其中，Harkness等（2003）從成本角度建立了有容量約束的單階段設(shè)施選址模型，是對(duì)Efroymson和Ray(1966)提出

4、并用線性松弛方法和分支界定法求解的單層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無容量限制模型的進(jìn)一步改進(jìn)。Goetschalckx（2002）從產(chǎn)品整合和供應(yīng)鏈策略等角度探討二階段以上的無容量限制的選址模型，而Klose（2000）在有容量約束基礎(chǔ)上提出多階段選址模型，并用新的拉格朗日算法求解。Jayaraman和Ross (2003)也應(yīng)用模擬退火法求解了多階段物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問題。但隨著模型規(guī)模的擴(kuò)大，模擬退火法計(jì)算時(shí)間成倍增加。Gen和Svarif(2005)研究了一個(gè)生產(chǎn)/分撥/庫存一體化優(yōu)化問題，并提出一種基于最小生成樹的混合遺傳算法(hst-GA )。在定性分析上，楊虹、邱祝強(qiáng)（2004）結(jié)合層次分析法和模糊評(píng)價(jià)法實(shí)

5、現(xiàn)對(duì)具體選址實(shí)例的客觀合理的綜合評(píng)價(jià)。以上的各種方法，或是單一的從數(shù)學(xué)規(guī)劃的定量角度來決定選址決策，或是單一的多因素的綜合權(quán)衡和評(píng)價(jià)，難以滿足企業(yè)選址的實(shí)際要求。在求解算法方面，精確算法求解中小規(guī)模的問題較為合適(Pirkul和Jayaraman,1998)，啟發(fā)式算法在中等規(guī)模的問題求解上能發(fā)揮很好的效率，但在大規(guī)模問題求解上則顯得過于繁瑣。遺傳算法是一個(gè)有效的求解大規(guī)模、多層級(jí)選址問題的有效方法(Jaramillo等，2002)。3 第三方物流企業(yè)倉庫選址決策算法設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的倉庫選址決策算法的基本思路是：企業(yè)首先利用WSMP(倉庫策略管理規(guī)劃)依據(jù)企業(yè)的物流戰(zhàn)略規(guī)劃對(duì)自身物流系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行

6、分析，明確選址約束條件，收集整理相關(guān)資料，對(duì)各地址進(jìn)行篩選確定備選地，利用基于遺傳算法的成本模型對(duì)各備選地進(jìn)行定量分析獲得多個(gè)優(yōu)選組合，再對(duì)以上各選址組合對(duì)應(yīng)的備選地進(jìn)行層次分析，針對(duì)企業(yè)選址關(guān)注的主要定性因素通過專家對(duì)上一步所得的新備選地兩兩逐對(duì)比較獲得定性分析方面的選址排序，再對(duì)此模型定量和定性化求解的選址組合運(yùn)用WSMP復(fù)查檢驗(yàn)判斷，如不滿足企業(yè)需求則繼續(xù)進(jìn)行模型的求解迭代，直至最終確定選址結(jié)果。具體流程如圖1所示。4 決策模型建立4.1 WSMP選址分析 WSMP(倉庫策略管理規(guī)劃)選址分析是在第三方物流企業(yè)的倉庫戰(zhàn)略計(jì)劃的基礎(chǔ)上對(duì)其配送網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備需求及顧客服務(wù)進(jìn)行分析，對(duì)企業(yè)的需求進(jìn)

7、行宏微觀分析再通過已定的方式鑒定、衡量和評(píng)估各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)、合理、系統(tǒng)地讓企業(yè)了解倉庫拓展或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)整合優(yōu)化的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，篩選出選址備選地址，節(jié)省了選址的成本和時(shí)間；對(duì)模型定量和定性化求解后的較優(yōu)選址組合方案進(jìn)行檢驗(yàn)復(fù)查，保證選址最終方案滿足企業(yè)物流網(wǎng)絡(luò)建設(shè)戰(zhàn)略需求。WSMP選址分析步驟如下：步驟1：從費(fèi)用、吞吐量、倉儲(chǔ)需求、備用倉儲(chǔ)、資源利用情況發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行操作中的問題，確定一個(gè)可以用來衡量建議的標(biāo)準(zhǔn)步驟2：以未來三年或五年為期，通過該期間的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、吞吐量、倉儲(chǔ)需求、備用倉儲(chǔ)、資源利用等預(yù)測(cè)確定倉庫的需求步驟3：從顧客滿意度、配套設(shè)施、操作方法等的效率找出現(xiàn)行倉庫運(yùn)作中存在的薄弱環(huán)節(jié)步驟4：探

8、尋其他的倉庫規(guī)劃方案步驟5：從稅后成本、投資回報(bào)評(píng)估這些倉庫規(guī)劃方案步驟6：篩選并具體化推薦選址備選地址步驟7：更新WSMP，對(duì)模型定量和定性化求解后的較優(yōu)選址組合方案再進(jìn)行以上幾個(gè)步驟的WSMP檢驗(yàn)以上各步驟可歸納為圈定地理位置、建立評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)、廣泛搜集資料、綜合全面評(píng)估四部分。具體的WSMP分析模型如圖2所示 通過初步的WSMP分析明確企業(yè)選址的各種約束條件，搜集選址相關(guān)資料對(duì)各地址進(jìn)行篩選，選出倉庫選址的備選地，再對(duì)各備選地進(jìn)行以下的成本和層次分析。4.2 倉庫選址成本模型的建立現(xiàn)假設(shè)某第三方物流企業(yè)將在有個(gè)供貨倉庫、個(gè)需求點(diǎn)的某一個(gè)區(qū)域建一些倉庫，以服務(wù)每個(gè)需求點(diǎn)。根據(jù)交通便利情況、地價(jià)

9、、與需求地工廠的距離等因素，初定了個(gè)備選倉庫（待建）。該問題可轉(zhuǎn)變?yōu)樵跐M足約束條件下，計(jì)算出不同倉庫選擇組合下的總成本，進(jìn)而求出總成本最小下的備選倉庫和對(duì)應(yīng)需求點(diǎn)的組合。不同的組合方案對(duì)應(yīng)不同的總成本，每個(gè)組合的總成本包括總可變成本、總固定成本、總配送成本與總運(yùn)輸成本之和。以下詳述各部分成本表達(dá)式。模型前提假設(shè)： 每個(gè)需求點(diǎn)有且只有一個(gè)倉庫負(fù)責(zé)供貨，利于每個(gè)倉庫對(duì)于倉儲(chǔ)量的控制管理，避免了倉庫間的多余、重復(fù)庫存。 每個(gè)倉庫可同時(shí)為多個(gè)需求點(diǎn)供貨，使其流轉(zhuǎn)量盡可能高于經(jīng)濟(jì)批量，充分發(fā)揮倉儲(chǔ)規(guī)模效益。 單品種供需運(yùn)輸，企業(yè)可將多種商品成本平均為單一品種，便于選址數(shù)據(jù)處理，節(jié)省預(yù)測(cè)調(diào)查成本，減少不必

10、要的選址誤差。1) 可變成本VC可變成本即倉庫運(yùn)作中與貨物批量有關(guān)的可變運(yùn)營(yíng)成本之和，主要是倉庫的經(jīng)營(yíng)管理費(fèi)用、流轉(zhuǎn)費(fèi)用等?？紤]到倉庫主要職能為存儲(chǔ)和保管，在一定范圍內(nèi)單位可變成本隨流轉(zhuǎn)量的增長(zhǎng)而下降，因此本模型中每個(gè)倉庫的可變成本與流轉(zhuǎn)量之間用分段線性函數(shù)表示，充分體現(xiàn)了倉儲(chǔ)業(yè)務(wù)的規(guī)模效益，如圖3所示。單個(gè)倉庫總可變成本/VC流轉(zhuǎn)量/QQ1Q2K1K2K3圖3 單個(gè)倉庫可變成本函數(shù)曲線圖因此設(shè)表示從第個(gè)倉庫到第個(gè)需求點(diǎn)的運(yùn)輸量總和，即第個(gè)倉庫的總流轉(zhuǎn)量。則 一般情況下，每個(gè)倉庫的可變成本曲線參數(shù)K1、K2、K3、Q1、Q2是不同的，企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際情況將曲線分為更多段，也可以將模型簡(jiǎn)化為只存

11、在一個(gè)平均可變成本即K1K2K3，Q1Q20。但均應(yīng)盡量保證最終選定的倉庫能充分發(fā)揮其規(guī)模效益，使得流傳量至少能高于經(jīng)濟(jì)批量，以較小的新倉庫數(shù)目較低成本滿足各需求點(diǎn)需求。于是一個(gè)組合方案的總可變成本為：2) 固定成本FC固定成本是指?jìng)}庫運(yùn)營(yíng)中與貨物流轉(zhuǎn)量無關(guān)的成本總和，包括建筑物、設(shè)備、機(jī)器的折舊費(fèi)及購買或租用土地的投資的利息等。假設(shè)0-1型變量 若以表示各備選倉庫固定成本，則一個(gè)組合方案的總固定成本為:3) 運(yùn)輸成本TC運(yùn)輸成本是指貨物從工廠運(yùn)送至倉庫所需的成本。實(shí)際中，因?yàn)榫嚯x、路線、路況等因素的影響，每個(gè)工廠向倉庫的運(yùn)輸單價(jià)是不同的。用矩陣表示從工廠到備選倉庫之間的運(yùn)輸單價(jià)，表示從第個(gè)工

12、廠向第個(gè)備選倉庫的運(yùn)輸單價(jià)。則第個(gè)倉庫的運(yùn)輸成本為。則一個(gè)組合方案的總運(yùn)輸成本為：4) 配送成本DC配送成本是指貨物從倉庫運(yùn)送至需求點(diǎn)所需的成本。同上矩陣表示從備選倉庫到需求點(diǎn)之間的運(yùn)輸單價(jià)，表示從第個(gè)倉庫向第個(gè)需求點(diǎn)的運(yùn)輸單價(jià)。則第個(gè)倉庫的運(yùn)輸成本為。則一個(gè)組合方案的總運(yùn)輸成本為：5) 單方案總成本CTOT綜上各部分成本可知，單方案總成本約束條件：式（1）表示從工廠運(yùn)至各倉庫的運(yùn)輸量應(yīng)等于該倉庫對(duì)下屬需求點(diǎn)的配送量；式（2）表示各個(gè)倉庫的流轉(zhuǎn)量應(yīng)不大于其容量限制；式（3）表示從工廠運(yùn)往各倉庫的運(yùn)輸量不大于其總產(chǎn)量；式（4）表示各倉庫運(yùn)至各需求點(diǎn)的配送量不小于其需求量。5 模型求解由于該模型是

13、以企業(yè)選址的實(shí)際要求為出發(fā)點(diǎn)，不僅能達(dá)到運(yùn)營(yíng)成本最小的目標(biāo)，而且能從企業(yè)的整體規(guī)劃及關(guān)注的選址定性指標(biāo)進(jìn)行綜合全面的考量。相較一般的選址模型，更具現(xiàn)實(shí)意義，考慮更周全。因此，我們將定量和定性的方法結(jié)合來求解模型，并反復(fù)迭代確定最優(yōu)解。5.1遺傳算法求得滿意解遺傳算法是一種全局搜索優(yōu)化算法，容易使模型求解得到全局最優(yōu)解。用遺傳算法進(jìn)行選址優(yōu)化，比一般的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法簡(jiǎn)單，并且運(yùn)算速度快，特別是當(dāng)問題比較復(fù)雜時(shí)，其特點(diǎn)更明顯。同時(shí)經(jīng)過求解可以得到一組最優(yōu)解或滿意解，以便企業(yè)能綜合多方考慮作出科學(xué)的選址決策。1) 編碼方法本算法采用長(zhǎng)度為的二進(jìn)制編碼，編碼長(zhǎng)度取決于備選倉庫的個(gè)數(shù), 以保證長(zhǎng)度為的二進(jìn)

14、制數(shù)解碼后形成之間的十進(jìn)制數(shù)，該十進(jìn)制數(shù)就是滿足對(duì)應(yīng)需求點(diǎn)的倉庫號(hào)。若解碼后的十進(jìn)制數(shù),則采用求余實(shí)現(xiàn)循環(huán)處理,從而保證所有染色體均合乎各單參數(shù)均在之間的要求。由于共有個(gè)需求點(diǎn)，故共有個(gè)長(zhǎng)度為的二進(jìn)制基因組，將個(gè)基因組合并成一個(gè)長(zhǎng)度為的染色體。2) 適應(yīng)度函數(shù)在遺傳算法中，每個(gè)組合方案都需給出相應(yīng)的適應(yīng)值來表示其適宜滿意程度，以此對(duì)個(gè)體進(jìn)行評(píng)估比較。因?yàn)檫x址問題是最小成本問題，為保證每個(gè)組合方案的適應(yīng)值非負(fù)，必須設(shè)置一個(gè)最大成本，該最大成本可以是用戶設(shè)定，也可以是前幾次運(yùn)算中最大值，因此組合方案的適應(yīng)度函數(shù)：3) 遺傳算子 選擇算子：根據(jù)個(gè)體的適應(yīng)度值決定它在下一代是被淘汰還是被復(fù)制。一般通過

15、選擇，使適應(yīng)度大的個(gè)體有較大存在機(jī)會(huì)，而適應(yīng)度小的個(gè)體繼續(xù)存在的機(jī)會(huì)也比較小。本算法采用比例選取算子，即根據(jù)個(gè)體適應(yīng)度大小，使用輪盤操作確定各個(gè)體被選中的次數(shù)。 交叉算子：對(duì)樣本中的染色體進(jìn)行兩次隨機(jī)配對(duì)，對(duì)每一配對(duì)個(gè)體，依照交叉概率,在隨機(jī)產(chǎn)生的交叉點(diǎn)后，相互交換部分染色體。 突變算子：每一個(gè)個(gè)體的基因組依照突變概率，指定其突變點(diǎn)，對(duì)該突變點(diǎn)其基因值取反運(yùn)算。4) 控制參數(shù)在遺傳算法的實(shí)際運(yùn)用中，需要適當(dāng)確定某些參數(shù)的值以提高優(yōu)選的效果。參數(shù)包括：編碼長(zhǎng)度（由輸入的備選倉庫數(shù)量自動(dòng)計(jì)算得出）、群體容量、交叉概率、突變概率、遺傳代數(shù)等，通常>>，均可由用戶根據(jù)要求設(shè)定。若群體容量較

16、小，如,通常取, 。5.2 層次分析法在倉庫選址中的應(yīng)用1) 建立物流企業(yè)倉庫選址的層次結(jié)構(gòu)模型目前影響第三方物流企業(yè)選址的因素可歸納為經(jīng)濟(jì)合理性、交通便利性、可持續(xù)發(fā)展性三大類因素。在上幾步的基礎(chǔ)上，選址決策者根據(jù)其優(yōu)選結(jié)果、擬建倉庫個(gè)數(shù)以及企業(yè)自身戰(zhàn)略目標(biāo)等，以適當(dāng)?shù)倪x取比例按各備選倉庫在上步組合方案中被選中率選出進(jìn)行層次分析的備選倉庫。針對(duì)倉庫選址目標(biāo)及備選倉庫的差異性，根據(jù)決策者的經(jīng)驗(yàn)或通過運(yùn)用數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的方法找出影響目標(biāo)的因素，形成層次結(jié)構(gòu)模型。2) 專家對(duì)各因素進(jìn)行重要性評(píng)價(jià)，構(gòu)造判斷矩陣通過專家（或從歷史數(shù)據(jù)倉庫中用數(shù)據(jù)挖掘的方法）對(duì)主要因素進(jìn)行兩兩相對(duì)重要性的評(píng)價(jià)，從而

17、得出每個(gè)因素相對(duì)于其他因素的相對(duì)重要性比率，然后將元素的比較結(jié)果綜合起來，確定各元素在此次選址目標(biāo)中的優(yōu)先級(jí)，即權(quán)重。在構(gòu)造判斷矩陣時(shí),采用美國運(yùn)籌學(xué)家薩迪(A.L.Saaty)提出的9 標(biāo)度法。3) 對(duì)判斷矩陣進(jìn)行均一化、一致性檢驗(yàn)假設(shè)由專家給出的判斷矩陣A的各項(xiàng)為則轉(zhuǎn)換成的均一矩陣B各項(xiàng)即由判斷矩陣各元素除以它的列和得到。所謂一致性檢驗(yàn)，即對(duì)判斷矩陣A求出的權(quán)系數(shù)進(jìn)行的合理性檢驗(yàn)。首先根據(jù)公式求得判斷矩陣的最大特征根代到中得出一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CI的數(shù)值；根據(jù)平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI數(shù)值表查出RI的值；最后用得出相對(duì)一致性指標(biāo)CR的數(shù)值。當(dāng)時(shí)，判斷矩陣合理，求出的權(quán)系數(shù)恰當(dāng)，否則要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行

18、調(diào)整，按上述步驟重新求權(quán)系數(shù)矩陣。4) 專家對(duì)各備選倉庫關(guān)于各主要因素進(jìn)行兩兩重要性評(píng)價(jià)，計(jì)算各層元素對(duì)目標(biāo)層的總排序權(quán)重專家對(duì)各備選倉庫的逐對(duì)比較類似2中對(duì)于各因素的重要性評(píng)價(jià)，同樣對(duì)所得的判斷矩陣都需進(jìn)行均一化、一致性檢驗(yàn)。層次分析最終要得到最低層中各備選倉庫對(duì)于目標(biāo)選址決策的排序權(quán)重，即總排序權(quán)重。計(jì)算公式為：其中，為最低層對(duì)中間層各元素的排序；為最低層對(duì)目標(biāo)層的排序權(quán)重；為中間層對(duì)于目標(biāo)層的排序權(quán)重，最后根據(jù)總排序權(quán)重的大小選擇最佳倉庫地址。算例分析6 結(jié)束語本文以成本最小化為目標(biāo)，基于WSMP、遺傳算法和層次分析法提出第三方物流企業(yè)倉庫選址決策系統(tǒng)。在具體應(yīng)用時(shí)，企業(yè)可根據(jù)具體情況進(jìn)

19、行分析，并提出合理、經(jīng)濟(jì)的選址方案。定性判斷與定量計(jì)算有效地結(jié)合起來，對(duì)于選址分析和解決問題具有簡(jiǎn)潔性、實(shí)用性、適應(yīng)性和系統(tǒng)性。同時(shí)，可以從企業(yè)的戰(zhàn)略角度出發(fā)，通過對(duì)于考慮因素的細(xì)分、拓寬，擴(kuò)大問題的各個(gè)層面，并且可以結(jié)合現(xiàn)有的新技術(shù)（比如互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫和聯(lián)機(jī)處理方法）使決策過程快速、客觀、準(zhǔn)確。通過該系統(tǒng)避免了以往單純考慮路徑、車流量（地理因素）等諸如成本因素等，能夠科學(xué)、全面、有效地實(shí)現(xiàn)企業(yè)多倉庫多指標(biāo)的倉庫選址要求。參考文獻(xiàn)：1 蔣長(zhǎng)兵，王姍姍.精確重心算法在物流節(jié)點(diǎn)選址中的應(yīng)用J. 物流技術(shù),2005（9）：6567.2 Harkness, J.,ReVelle,C., Facilit

20、y location with increasing production costsJ. European Journal of Operational Research 2003(145)：113.3 Efroymson, M.A., Ray, T.L., A branch-and-bound algorithm for plant location J. Operations Research 1966(14)：361368.4 Goetschalckx, M., Vidal, C.J., Dogan, K., Modeling and design of global logistics systems: A review of integrated strategic and tactical models and design algorithms J. European Journal of Operational Research 2002(143)：118.5 Klose, A., A Lagrangean