物流設施選址模型研究現(xiàn)狀及新思考

1、南京理工大學運輸物流工程課程論文題目： 物流設施選址模型研究現(xiàn)狀及新思考 針對B to C的商品配送與服務的物流系統(tǒng)的選址 1摘 要現(xiàn)代意義上的第三方物流在近二十年得到快速的發(fā)展并逐步成為一個獨立的產(chǎn)業(yè)體系。國內(nèi)研究者對第三方物流運作，第三方物流的評價體系，第三方物流在國外的發(fā)展及我國第三方物流的市場等方面進行了廣泛而充分的研究這些研究，為我國第三方物流企業(yè)的發(fā)展提供了有價值的指導意義。但是對于第三方物流企業(yè)的核心競爭力之一的倉庫網(wǎng)絡布局的研究，目前還沒有。本文將在前人研究的基礎上，對物流設施選址模型進行研究（由于個人能力與時間有限，在此僅針對第三方物流公司的倉庫網(wǎng)絡布局，即配送與服務中心選址

2、進行研究）。2研究背景與研究意義2.1國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀：（1）參考國外對物流配送選址問題的研究已有60余年的歷史，對各種類型物流配送中心的選址問題在理論和實踐方面都取得了令人注目的成就，形成了許多可行的模型和方法。歸納起來，這些配送中心選址方法可分為三類：(1)應用連續(xù)型模型選擇地點；(2)應用離散型模型選擇地點12】；(3)應用德爾菲(Delphi)專家咨詢法選擇地點。第一類方法是以重心法為代表，認為物流中心的地點可以在平面上取任意點，物流配送中心設置在重心點時，貨物運送到各需求點的距離將最短。該方法不限于對特定的備選點的選擇，靈活性較大，特別是在單個物流中心選址的應用中，已得到多數(shù)人的接受

3、和認可。但是，由于這個地址可能位于河流、建筑物或其他無法實現(xiàn)的地點，實際上找到的最優(yōu)地址往往難以實際實施。第二類方法認為物流中心的各選地點是有限的幾個場所，最合適的地址只能按照預定的目標從有限個可行點中選取。第三類方法的中心思路則是將專家憑經(jīng)驗、專業(yè)知識做出的判斷用數(shù)值形式表示，從而經(jīng)過綜合分析后對選址進行決策。國內(nèi)在物流中心選址方面的研究起步較晚，只有10余年歷史，但也有許多學者對其進行了較深入的研究，在理論和實踐上都取得了較大的成果。北方交通大學魯曉春等對配送中心的重心法選址作了深入的研究，認為原有的重心法存在著問題，并把原有的計算公式用流通費用偏微分方程來取代。中國礦業(yè)大學周梅華也用重心

4、法和微分法相結合的方法在徐州礦業(yè)集團自用型配送中心的選址中進行應用，取得了很好的效果。對于第三類物流中心選址方法，國內(nèi)進行的研究相對較少，主要在物流園區(qū)的布局規(guī)劃中有所應用。2.2主要研究要點（1）對物流設施選址問題中設施中心數(shù)量的確定（2）對物流設施選址問題中具體中心的空間布設（3）對物流設施選址問題中服務能力的分配（4）通過數(shù)據(jù)進行有效性的驗證與方案的優(yōu)化2.3 意義物流系統(tǒng)平臺中的選址問題可以抽象為以下四類：配送中心選址、倉庫選址、訂單出庫選址和貨物配送路徑選址，這四種選址問題在交通、運輸、倉儲和工業(yè)探測等行業(yè)得到了廣泛的應用。近年來物流選址問題是國內(nèi)外研究的一個熱點，本文在將主要研究配

5、送中心的選址模型并對其優(yōu)化算法進行求解分析與實現(xiàn)。因為配送中心選址在物流選址問題中占有重要的地位。配送中心選址的合理化可以大大降低企業(yè)的運營總成本，其中包括運輸費、建設費和可變費用等，其研究意義重大。3問題分析31配送中心選址問題的分類（2）參考根據(jù)問題的不同，選址問題可以被歸為不同的類型，根據(jù)不同的類型可以建立相應的選址模型，進而選擇有效的優(yōu)化算法進行求解，這樣就可以得到該選址問題的最優(yōu)方案。目前，我們可將選址問題分為下面幾類：1根據(jù)設施的維數(shù)分： 選所需要的貨物；（1）點選址，是用來定位零維物體的 例如定位一個新的配送中心。（2）線選址，是用來定位一維物體的 例如分揀工人向傳送帶按照訂單揀

6、（3）面選址，是用來定位二維物體的 例如一個制造企業(yè)的部門布置；（4）體選址，是用來定位三維物體的 例如卡車的裝卸；更高維數(shù)的選址問題也是存在的，但是比較少。例如，如果問題的約束條件或者參數(shù)隨著時間改變，那么這個選址問題就成為帶有“時間維”的四維選址問題，這種問題也稱為“動態(tài)選址問題”。2根據(jù)設施選址的數(shù)量分：（1）單一設施選址問題；（2）多設施選址問題。其中單一設施選址無需考慮競爭力、設施之間需求的分配、設施成本與數(shù)量之間的關系，主要考慮運輸成本，因此，相對于多設旌選址問題而言，它是比較簡單的一類問題。3根據(jù)選址問題目標區(qū)域的特征分：（1）連續(xù)選址：待選區(qū)域是個平面，不考慮其他結構，可能的選

7、址位置的數(shù)量是無限的。典型的應用是一個企業(yè)的配送中心初步選址。（2）網(wǎng)格選址；待選區(qū)域是一個平面，被細分為許多相等面積(通常是正方形)的區(qū)域，候選地址的數(shù)量是有限的，但是也相當大。典型的應用是倉庫中不同貨物的存儲位置的分配。（3）離散選址：待選區(qū)域是個離散的候選位置的集合，數(shù)量通常是有限的且甚少的。這種模型是最切合實際的。典型的應用是一個企業(yè)的配送中心的詳細選址設計。4根據(jù)選址成本分：根據(jù)選址成本可以將選址問題分為這樣幾類問題：是尋求可行成本方案還是尋求最優(yōu)成本方案；是尋求總成本的最小化還是成本最大值的最小化；是固定權重還是可變權重；是確定性的還是隨機性的；被定位設施間有無相互聯(lián)系：是靜態(tài)的還

8、是動態(tài)的選址闖題。5根據(jù)選址約束分：有能力約束與無能力約束：如果新設施的能力沒有限制，那么選址問題就是無能力約束的選址問題：反之，就是有能力約束的選址問題。不可行區(qū)域約束：如果在目標區(qū)域內(nèi)有些區(qū)域不合適作為選址地點，那么這個選址問題就包含了不可行區(qū)域的約束。例如，在美國大陸進行配送中心的選址，五大湖區(qū)和墨西哥灣就是不可行區(qū)域。 顯然我們研究的是點選址、多設施、離散行、最優(yōu)成本的有能力約束問題。32 配送中心選址的影響因素分析（3）參考1成本因素(1)運輸成本：對配送中心的上下游企業(yè)來講，配送中心離他們的遠近對配送中心與他們之間的運輸手段(公路運輸還是鐵路運輸)、運輸方式(整車運輸還是零擔運輸)

9、等有直接的影響。通過合理選擇地址，使運輸距離最短，一般在靠近碼頭、鐵路等交通網(wǎng)絡比較發(fā)達的地方選址，這樣可以使運輸成本盡量降低，服務盡量達到最好；(2)營運成本：是指配送中心建成后所需花費的各種可變費用。主要包括所選地區(qū)的動力和能源成本、勞動力成本、利率、稅率和保險、管理費用和設備維修保養(yǎng)費等；(3)建筑成本和土地成本：配送中心廠房的建設費用，由于不同的選址方案，對土地的征用、建筑要求等方面有不同的要求，所以可能導致不同的成本開支，而且各個國家和地區(qū)對配送中心征用土地有不同的規(guī)一般來說，在倉庫的選址過程中，應盡量避免占用農(nóng)業(yè)用地和環(huán)保用地；(4)固定成本：這里主要指對配送中心進行運作所需的設備

10、支出，包括軟硬件費用，主要有裝卸機械、信息管理系統(tǒng)等。2非成本因素(1)交通因素：在設置配送中心時，一方面要考慮現(xiàn)有的交通條件，配送中心是否靠近現(xiàn)有的交通樞紐或不久的將來是否會在配送中心附近興建運輸中心；另一方面，交通也要同時作為布局的內(nèi)容，只布局配送中心而不布局交通，有可能會使配送中心的布局失敗。配送中心的進出貨需要大量的運輸過程，因此，配送中心的設立可能會引起當?shù)亟煌l件的惡化：(2)氣候因素：不同的貨物對氣候的要求不同。在考慮選址時要充分考慮配送中心所儲存的貨物的特性，要充分利用已有的資源，盡量減少不必要的損失。比如糧油配送中心最好選擇在氣候比較干燥的地區(qū)等；(3)環(huán)保因素：有些商品會造

11、成很大的環(huán)境污染，因此這一類商品的配送中心,應選在遠離城鎮(zhèn)居民居住區(qū)。比如水產(chǎn)品配送中心的噪聲污染比較嚴重，選在非居民區(qū)比較適宜，另外運輸車輛對環(huán)境的污染也要充分考慮；(4)政策法規(guī)因素：在建立配送中心之前。一定要到相關部門進行咨詢，查清所選地區(qū)在未來是否會作為他用。有些地區(qū)，出于改善交通或保護環(huán)境的目的，會成立法律限制配送中心的設立。33一般配送中心選址應遵循的原則（4）參考在綜合考慮了配送中心的影響因素后，要依據(jù)一定的準則對所有可能的地點進行比較。當然也可以根據(jù)企業(yè)的戰(zhàn)略目標選定某種或幾種原則作為評價標準。一般的配送中心選址應遵循以下原則：1用戶滿意度原則：現(xiàn)在許多企業(yè)都把“用戶至上“作為

12、企業(yè)的經(jīng)營理念，因為只有顧客滿意企業(yè)才會獲得更高的效益。2費用最小原則：從工廠到配送中心的運輸費用隨著配送中心規(guī)模上升而增加，即配送中心的規(guī)模越大，數(shù)目越多，產(chǎn)品載途量就越大，相應的運輸費用就越多。相反從配送中心到用戶的配送費用卻會隨著配送中心據(jù)點數(shù)目的增多而減少，這是因為縮短了配送距離，配送費用也就隨之下降。配送中心的營運費、庫存費、收發(fā)貨處理費等與配送中心的據(jù)點數(shù)成正相關，一般而言據(jù)點數(shù)目越多，費用越高。3動態(tài)性原則：許多與配送中心相關的因素不是一成不變的。例如，用戶的數(shù)量、需求量、配送中心的經(jīng)營成本、商品價格、交通狀況等都是動態(tài)因素，所以在配送中心的規(guī)劃時，應以發(fā)展的目光考慮配送中心的布

13、局，尤其是應該對城市發(fā)展規(guī)劃加以充分的調(diào)查與咨詢。同時，配送中心的規(guī)劃設計應有一定的彈性機制，以便將來能夠適應環(huán)境變化的需要。4簡化作業(yè)流程原則：減少或消除不必要的作業(yè)流程，是提高企業(yè)生產(chǎn)效率和減少消耗晟有效的方法之一。5戰(zhàn)略性原則：物流中心的選址，應具有戰(zhàn)略眼光，是要考慮全局，二是要考慮長遠。局部要服從全局，目前利益要服從長遠利益，既要考慮目前的實際需要，又要考慮日后發(fā)展的可能。6適度原則：要合理規(guī)劃配送中心的數(shù)量與規(guī)模，應考慮以下因素的影響：物流費用的構成、商品由工廠到配送中心的運輸費、配送中心的營運費、配送費、庫存費、收發(fā)貨處理費等。在配送中心的選址問題上，常將總投資費用最低作為目標函數(shù)

14、建立數(shù)學模型，再利用線性規(guī)劃方法、啟發(fā)式優(yōu)化算法等求得最優(yōu)解。在設置方案上，應設計出多種方案，采用層次分析法等分析方法，遵循決策最優(yōu)化的原則，經(jīng)過分析比較，選出最佳方案。4模型概述41基本思路（一）戰(zhàn)略中心設定：以客戶利益為主的情況下（品牌建設期）（1） 利用經(jīng)驗與實際需要估算出所需要的配送中心數(shù)，作為基礎值。（2） 利用最大覆蓋模型簡單確定配送中心的位置與有效半徑。（3） 根據(jù)有效半徑反推服務能力。（4） 與自身預設能力相對比，調(diào)整服務配置或返回第一步，調(diào)整圓心位置。（5） 調(diào)整好后根據(jù)服務效率，使客戶盡可能的少“排隊”，并再次調(diào)整。（二）經(jīng)營中心設定：以最大收益為主的情況下（上市經(jīng)營期）（

15、1）利用經(jīng)驗與實際需要估算出所需要的配送中心數(shù)，作為基礎值。（2）利用最大覆蓋模型簡單確定配送中心的位置與有效半徑。（3）根據(jù)有效半徑反推服務能力。（4）與自身預設能力相對比，調(diào)整服務配置或返回第一步，調(diào)整圓心位置。（5）調(diào)整好后根據(jù)區(qū)域內(nèi)交通與環(huán)境差異，使可變成本盡可能的少，并再次調(diào)整。（6）檢驗服務率是否可以接受，直至可以為止。42具體模型（一）戰(zhàn)略中心設定（1）利用經(jīng)驗與實際需要估算出所需要的配送中心數(shù)，作為基礎值。（2）(5) 參考最大覆蓋模型在給定數(shù)量的設施下覆蓋盡可能多的需求點從圖2 3 圖解中我們可以看出這類模型要滿足所有的需求點型的應用情況取決于服務設施的資源充足與否下面分別對

16、模型的構建和求解進行詳細的介紹集合覆蓋模型集合覆蓋模型的目標是用盡可能少的設施去覆蓋所有的需求點相應的目標函數(shù)可以表達為式2-2 最小化設施的數(shù)目式2-3 保證每個需求點的需求得到完全的滿足式2 4 是對每個提供服務的服務網(wǎng)點的服務能力的限制式2-5 12個地方最多只能投建一個設施式2-6 允許一個設施只提供部分需求對于像此類帶有約束條件的極值問題有兩大類方法可以進行求解一是精確的算法應用分支定界求解的方法能夠找到小規(guī)模問題的最優(yōu)解由于運算量方面的限制一般也只適用于小規(guī)模問題的求解二是啟發(fā)式算法所得到的結果不能保證是最優(yōu)解但是可以保證是可行解可以對大型問題進行有效的分析求解。（3）根據(jù)基礎圖，

17、測算出有效服務半徑 r。再根據(jù)空間引力模型（其基本思想如下：散布在城市中各個區(qū)域的顧客與各個銷售點有一定的空間距離，假設各零售店的商品種類大致相同，則顧客購物是因為這家零售店對他的吸引力較大。）計算出設施中心的配送設施量。由上一步得:坐標(x ,y ) i為倉庫編號 C為倉庫 坐標(x ,y ) j為客戶編號 B為客戶yC4C2B1C3C1B2 0 x(1)5 結論與展望51本文主要結論通過這篇論文，讓我理解了物流的發(fā)展狀況，以及物流配送中心選址的重要性，可以說如果沒有一個合理的配送中心選址決策，整個物流系統(tǒng)的運轉成本將會大幅度增加。同時我也從中了解到從客戶提交訂單到貨物送到客戶手中的全部運作

18、過程，即從供應點到配送中心、然后再從配送中心到用戶的整個配送過程。其間尤其對配送中心選址問題的數(shù)學建模及其算法實現(xiàn)，理解比較深刻，這不僅使我提高了數(shù)學建模的能力，而且對采用定性分析與定量分析相結合的方法解決一些實際問題有了更好的掌握。同時從中我也學會了解決復雜系統(tǒng)的兩種比較好的優(yōu)化算法,一個是最大覆蓋模型算法,一個是空間重力法，領會了它們的優(yōu)點，并意識到它們在被運用的過程中可能會出現(xiàn)的不足。通過對物流系統(tǒng)的學習研究，我了解到物流系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)，其過程并非是一個用純計算機技術就能實現(xiàn)的，它還需要數(shù)學作為研究工具，經(jīng)濟學作為衡量研究結果的尺度。從物流系統(tǒng)中多目標優(yōu)化問題的實現(xiàn)過程中，我掌握了數(shù)學建模方法中每種方法的適應范圍，并針對物流配送系統(tǒng)的特點選擇了AHP建模方法來實現(xiàn)物流系統(tǒng)中選址問題的定性定量分析，然后建立了相應的數(shù)學模型。針對物流業(yè)當前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，羅列了物流系統(tǒng)中配送中心選址問題的影響因素。將理論研究應用