物流系統(tǒng)規(guī)劃

1、第七章 物流系統(tǒng)規(guī)劃教學目的：使學生理解物流系統(tǒng)規(guī)劃的概念，掌握物流系統(tǒng)單設施選址規(guī)劃的重心法，理解區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃和物流網絡規(guī)劃，掌握多設施選址規(guī)劃的方法?；疽螅?、理解物流系統(tǒng)規(guī)劃的概念；2、掌握單設施選址的重心法及多設施選址的混合規(guī)劃法；3、理解區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃和物流網絡規(guī)劃；教學重點：單設施選址的重心法及多設施選址的混合規(guī)劃法教學時數(shù)：6學時第一節(jié) 物流系統(tǒng)規(guī)劃概述一、物流系統(tǒng)規(guī)劃的基本問題 物流是一個復雜的社會經濟系統(tǒng)，要使這個系統(tǒng)能夠良好地運行，必須做好它的規(guī)劃和設計工作，一般來講，規(guī)劃設計一個物流系統(tǒng)要考慮以下幾個方面的問題： (一) 物流系統(tǒng)的輸入條件是指物流系統(tǒng)的范圍以及

2、外部環(huán)境。 物流是一個完整的系統(tǒng)，它受外界環(huán)境的制約，在規(guī)劃設計物流系統(tǒng)時必須先根據(jù)所要解決的問題確定所設計的物流系統(tǒng)的范圍和它的外部環(huán)境以及兩者的接口。 物流系統(tǒng)規(guī)劃設計能夠起到改善其外部環(huán)境的作用。 (二)物流系統(tǒng)的輸出結果也就是物流系統(tǒng)的目標任務。 對于任何工程問題，都可以有多種解決途徑，但是它的前提條件（輸入）和所需要達到的目的（輸出）必須是明確的。 (三)對物流系統(tǒng)優(yōu)劣的評價標準一般的評價標準應包括經濟性、技術可靠性、靈活性、安全性、可擴展性、勞動強度、易操作性、服務水平、環(huán)境保護、社會效益等方面的內容 (四)物流系統(tǒng)規(guī)劃時的注意事項 1. 原始數(shù)據(jù)的收集 一般來講，需要收集的數(shù)據(jù)主

3、要包括以下幾類： （1）物料特性 （2）物料流量 （3）環(huán)境條件 （4）經濟數(shù)據(jù) （5）物料搬運設備的數(shù)據(jù) 2. 方案中的可控變量和不可控因素 一些因素則可以由規(guī)劃人員在一定的范圍內進行選擇，這些就是物流系統(tǒng)中的可控變量。 物流系統(tǒng)規(guī)劃中還有很多因素是隨機的、不確定的，這是設計人員無法控制的因素。 二、物流系統(tǒng)規(guī)劃的層次 從物流系統(tǒng)的作用地位看，可分為： 物流戰(zhàn)略層規(guī)劃 物流策略層（戰(zhàn)術層）規(guī)劃 運作層的規(guī)劃從規(guī)劃所涉及的行政級別和地理范圍看，又可分為： 國家級物流系統(tǒng)規(guī)劃 區(qū)域級物流系統(tǒng)規(guī)劃 行業(yè)（部門）物流系統(tǒng)規(guī)劃 企業(yè)物流系統(tǒng)規(guī)劃第二節(jié) 區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃一、區(qū)域物流與區(qū)域物流系統(tǒng)化區(qū)域是

4、指有一定空間的地方和景觀，是具有特定的政治、自然和經濟意義的地區(qū)范圍。 在多數(shù)情況下，區(qū)域概念表明的是一國經濟范圍內劃分的不同經濟區(qū)，如我國的長江三角洲、珠江三角洲、環(huán)渤海經濟圈、成渝經濟區(qū)等。區(qū)域物流是在一定的區(qū)域地理環(huán)境中，以大中型城市為中心，以區(qū)域經濟規(guī)模和范圍為基礎，結合物流輻射的有效范圍，將區(qū)域內外的各類物品從供應地向接受地進行有效的實體流動；根據(jù)區(qū)域物流基礎設施條件，將公路、鐵路、航空、水運及管道輸送等多種運輸方式與物流節(jié)點有機銜接，并將運輸、儲存、裝卸搬運、包裝、流通加工、配送及信息處理等物流基本活動有機集成 的綜合過程。區(qū)域物流的構成要素1. 區(qū)域物流主體要素2. 區(qū)域物流客體

5、要素3. 區(qū)域物流載體要素區(qū)域物流系統(tǒng)化主要是規(guī)劃、建立和完善區(qū)域物流網絡體系。構筑區(qū)域物流系統(tǒng)的主要內容包括：區(qū)域間通道、城市干線道路、區(qū)域物流設施、城市的集配中心、企業(yè)的倉庫等聯(lián)合組成的物流網絡體系。二、區(qū)域物流系統(tǒng)的布局原則區(qū)域物流系統(tǒng)按“行政區(qū)域”進行布局：優(yōu)勢：資料易于收集，容易被政府關注和支持。弊端：強化了行政干預力量，違背市場規(guī)律的作用。區(qū)域物流系統(tǒng)按“經濟區(qū)域”進行布局，則能適應生產力的發(fā)展，體現(xiàn)自然資源稟賦狀況，同時還能體現(xiàn)區(qū)域物流中心的完整性和開放性。因此，區(qū)域物流系統(tǒng)的布局原則是按照“經濟區(qū)域”而不是“行政區(qū)域”進行布局。三、區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃的程序與內容區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃涉

6、及區(qū)域經濟發(fā)展水平、運輸結構、物流基礎設施布局和運行機制。 規(guī)劃的一般程序如下圖所示：區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃的程序框圖區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃的內容：1. 構筑區(qū)域物流系統(tǒng)的基礎設施體系 主要包括：購筑干線道路與區(qū)域物流設施、城市內的集配中心、不同企業(yè)的倉庫聯(lián)合組成的物流網絡體系。2. 構筑指揮區(qū)域物流系統(tǒng)的神經網絡體系 這指運用移動通信、GPS系統(tǒng)、互聯(lián)網、計算機在線經營管理系統(tǒng)、公用經濟信息網、企業(yè)內聯(lián)網等，建立全國性、甚至全球性的計算機物流信息網絡體系和EDI系統(tǒng)，實現(xiàn)物流信息共享以及商流、物流、信息流集成化應用的目標。 3. 構筑區(qū)域物流系統(tǒng)運行的動力機制 這主要包括：完善企業(yè)物流鏈管理機制、多企業(yè)

7、聚集效益機制、企業(yè)外部效益機制和規(guī)模效益機制等方面。第三節(jié) 物流網絡規(guī)劃基礎一、物流網絡及其要素 （一）物流網絡結構 物流網絡是指物流過程中相互聯(lián)系的組織和設施在空間坐標上的集合。 物流網絡結構的合理與否對物流系統(tǒng)的效率和效益有十分重要的影響。將產品流動全過程所經過的線路和存儲點連接起來，就構成一個網絡，這就是物流網絡。 產品流動網絡（二）物流網絡中的節(jié)點和線路 1網絡節(jié)點的類型 根據(jù)物流節(jié)點的主要功能的不同，物流網絡節(jié)點分為： （1）轉運型節(jié)點：以接連不同運輸方式為主要職能的節(jié)點。 （2）儲存型節(jié)點：以存放貨物為主要職能的節(jié)點。 （3）流通型節(jié)點：以組織物資在系統(tǒng)中運動為主要職能的節(jié)點。 （

8、4）綜合性節(jié)點：在物流系統(tǒng)中，集中于一個節(jié)點全面實現(xiàn)兩種以上主要功能，將若干功能有機地結合于一體，有完善設施、有效銜接和協(xié)調供應的集約型節(jié)點。 2物流網絡線路的一般特點 （1）方向性（2）有限性（3）多樣性（4）連通性（5）選擇性（6）層次性二、物流網絡規(guī)劃的內容和目標 物流網絡規(guī)劃的內容確定最佳的網絡分銷層次數(shù)、分銷設施數(shù)目、各分銷設施的位置和任務、各分銷設施的供應商和主要客戶分布范圍以及網絡中的存貨配置等。簡單地講，就是要確定網絡中的節(jié)點數(shù)目、相對位置及容量的配置（包括生產量、運輸量、存貨量等的分配）。網絡優(yōu)化的總目標是網絡總成本的最小化，包括庫存持有成本、倉儲成本和運輸成本，同時滿足客戶

9、對反應時間的要求。 物流網絡的最優(yōu)化通常是在滿足客戶反應時間要求的前提下，使分銷設施數(shù)目盡可能地減少，在庫存持有成本與運輸成本之間達到平衡。三、網絡規(guī)劃所需數(shù)據(jù)及其來源 （一）物流網絡規(guī)劃所需的基礎數(shù)據(jù) 1產品線上的所有產品清單； 2顧客、存貨點、原材料供應源的地理分布； 3每一區(qū)域的顧客對每種產品的需求量； 4運輸成本和費率； 5運輸時間、訂貨周期、訂單滿足率； 6倉儲成本和費率； 7采購制造成本； 8產品的運輸批量； 9網絡中各節(jié)點的存貨水平及控制方法； 10訂單的頻率、批量、季節(jié)波動； 11訂單處理成本與發(fā)生這些成本的物流環(huán)節(jié)； 12顧客服務目標； 13在服務能力限制范圍內設備和設施的可

10、用性； 14產品配送模式。 （二）網絡規(guī)劃所需數(shù)據(jù)的來源 1經營業(yè)務運作文件 2會計報告 3物流研究報告4公開出版物 第四節(jié) 設施選址規(guī)劃的影響因素物流設施選址規(guī)劃l 物流設施選址是指在一個具有若干供應網點及若干需求網點的經濟區(qū)域內，選一個地址建立物流設施的規(guī)劃過程。比較好的物流設施選址方案是使商品通過物流設施的匯集、中轉、分發(fā)，直至輸送到需求網點的全過程的效益最好。通常，物流設施擁有建筑物和設備等，如果選址不當，將產生極大的負面影響并付出代價。物流設施選址方法l 近年來，選址理論迅速發(fā)展，常見的選址方法有專家選擇法、解析法、模擬法、啟發(fā)式方法等。而物流設施的選址是一個相當復雜的問題，上述的幾

11、種方法都有其側重性。而且，影響物流設施選址的因素還有很多的不確定性，這就造成了常規(guī)選址方法往往存在一定的片面性。第五節(jié) 單設施選址規(guī)劃l 由 S.Eilon，和Nicons Christofides所研究的重心法（Centroid Method）是解決單設施選址的一個常用方法。所謂重心法是將物流系統(tǒng)的需求點看成是分布在某一平面范圍內的物體系統(tǒng)，各點的需求量和資源分別看成是物體的重量，物體系統(tǒng)的重心將作為物流設施的最佳設置點，利用確定物體重心的方法來確定物流設施的位置。一、單設施選址的重心法l 重心法是一種確定單個設施的方法，這種方法要考慮現(xiàn)有設施之間的距離和要運輸?shù)呢浳锪?。它可用于工廠、車站、

12、倉庫或零售/服務設施選址。屬于靜態(tài)連續(xù)選址方法。l 選址因素：運輸成本（運輸費率和運輸量）。l 問題描述：設有一系列點分別代表供給點和需求點，各自有一定量貨物需要以一定的運輸費率運向位置待定的倉庫（或從倉庫運出），該倉庫如何選址？運輸量重心法（單設施選址）運輸量重心法（單設施選址）假設現(xiàn)在要建一座配送中心以向 n 個零售商供貨，令 n 個零售商在平面上的坐標為 （x1,y1）, (x2,y2), , (xn,yn)，各零售商的裝運量分別為 q1, q2,qn，則依下式算出的配送中心位置（x,y）將可使新工廠到n個零售商的分配成本和為最小。q1q2q3q4運輸量重心法算例問題：假設在市區(qū)建一配送

13、中心，給位于東、西、南、北、中五區(qū)的商場配送，各商場的位置及配送量如表所示。用重心法求出配送中心的位置坐標。區(qū)域位置配送量（噸）東西南北中10, 42, 37, 05, 86, 44000800010000800020000運輸量重心法算例將上表中的數(shù)據(jù)代入重心公式求得：擬建配送中心的坐標為（5.72,3.68）或（6，4）。精確重心法精確重心法又稱微分法l 該方法需要以重心法的結果未初始解，不斷迭代，直到前后兩次迭代的解誤差不超過設定的范圍，從而得到最佳結果。（一）已知條件（1）工廠倉庫和配送中心的坐標值為：（2）單位運輸費率為 （3）設施點i的貨物運輸需求量為 根據(jù)市場情況，現(xiàn)決定新建一座

14、中轉倉庫，要求確定中轉倉庫的最佳位置。（二）模型假設（1）運輸費用與距離成正比；（2）運輸線路為直線或基本按直線考慮；（3）忽略在不同地點選址可能產生的固定投資、勞動力成本及庫存成本的差異；（4）不考慮將來的運輸費率的變化；（5）待選址設施到現(xiàn)有節(jié)點i 之間的距離為：式中，k 表示模型中坐標單位與實際空間距離的比例尺（三）單設施選址模型l 目標：使運輸總成本最小。l min TC = åi Vi Ri Dil TC運輸總成本；l Vi 設施點i 的運輸總量；l Ri 待選址設施到設施點i 的運輸費率；l Di 待選址設施到設施點i 的距離。（四）模型求解步驟l （1）確定已知的供給點

15、和需求點的坐標、運輸量及線性運輸費率；l （2）忽略距離Di ，根據(jù)重心公式求得待選址設施的初始坐標（x0 ，y0 ）；l （3）根據(jù)第二步求得的（x0 ，y0）計算出Di ;l （4）將Di代入公式求出修正的（x，y） ；l （5）反復迭代計算Di ，直到（x，y） 的變動滿足要求；l （6）最后，根據(jù)求得的最佳坐標值計算運輸總成本。應用舉例l 例7-1 某企業(yè)有兩個生產基地，三個地區(qū)物流中心, 各設施點的位置坐標如下表所示?，F(xiàn)需設置一個中轉倉庫， 由生產基地向中央倉庫供貨，中央倉庫再向三個物流中心分撥供貨。請使用重心法確定中央倉庫的最優(yōu)選址。節(jié)點（i）運輸總量運輸費率坐標xi坐標yiP12

16、0000.4038P230000.4082P325000.6025P410000.6064P515000.6088求解過程(1) 確定中央倉庫的初始選址方案（x0 ，y0 ）。相關數(shù)據(jù)的計算見下表：x05.16åiViRixiåiViRiy05.16åiViRiyiåiViRi（2）根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，利用重心公式求得中央倉庫的初始坐標如下：P4P3 P5P1P2中央倉庫的初始坐標為（5.16，5.18）。（）按照求解步驟中的第3步、第4步和第5步，循環(huán)計算各距離，再對坐標值進行修正，迭代結果如下表所示：迭代次數(shù)x 坐標y 坐標總成本1234101005.

17、1605.0384.9904.9964.9174.9105.1805.0565.0315.0235.0545.058171768171450171417171409171401171401重心法的優(yōu)點及局限性：l 優(yōu)點：計算簡便，速度快。l 局限性： （1）只考慮了運輸成本、沒有考慮固定投資和運營費用。 （2）模型假設運輸成本與運距呈線性關系，而實際上的運輸費用與運距不是呈線性關系，而是復雜的非線性關系。 （3）待設施選址與各倉庫之間的路線不一定都是直線距離。第六節(jié) 多設施選址規(guī)劃多設施選址要復雜得多，典型的是倉庫的選址問題，包括：物流網絡中應該有多少個倉庫?這些倉庫應該有多大規(guī)模，應位于什么

18、地點?哪些客戶指定由倉庫負責供應?各個工廠、供應商或港口應指定由哪些倉庫負責？各個倉庫中應該存放哪些產品?哪些產品應從工廠、供應商或港口直接運送到客戶手中?用于多設施選址方法有很多：精確法；多重心法；混合整數(shù)線性規(guī)劃；目標規(guī)劃法；動態(tài)規(guī)劃法；模擬法；啟發(fā)法等等。l 我們通過一個實例來描述多設施選址的問題例7-2 某城市計劃籌建包括生產基地在內的綠色食品專賣連鎖超市網絡，計劃如下：（1）受現(xiàn)有條件的限制，生產基地的數(shù)量限制在12個；（2）出于人口分布的考慮，計劃建立3個大型專賣超市，專賣超市的地址選擇受種種條件的約束基本選定，沒有再選擇的余地；（3）受專賣超市數(shù)量和位置的約束及可供選址的土地因素約束，考慮在市內建設12個大型中轉倉庫；（4）產品分為A、B兩大類。l 現(xiàn)在，需要對以下幾個問題進行決策：（1）建設幾個中轉倉庫？（2）如果建立一個中轉倉庫，應建哪一個？（3