物流設(shè)施選址模型研究現(xiàn)狀及新思考

1、南京理工大學(xué)運(yùn)輸物流工程課程論文題目： 物流設(shè)施選址模型研究現(xiàn)狀及新思考 針對(duì)B to C的商品配送與服務(wù)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(gè)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)體系。國(guó)內(nèi)研究者對(duì)第三方物流運(yùn)作，第三方物流的評(píng)價(jià)體系，第三方物流在國(guó)外的發(fā)展及我國(guó)第三方物流的市場(chǎng)等方面進(jìn)行了廣泛而充分的研究這些研究，為我國(guó)第三方物流企業(yè)的發(fā)展提供了有價(jià)值的指導(dǎo)意義。但是對(duì)于第三方物流企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一的倉(cāng)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)布局的研究，目前還沒(méi)有。本文將在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)物流設(shè)施選址模型進(jìn)行研究（由于個(gè)人能力與時(shí)間有限，在此僅針對(duì)第三方物流公司的倉(cāng)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)布局，即配送與服務(wù)中心選址

2、進(jìn)行研究）。2研究背景與研究意義2.1國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀：（1）參考國(guó)外對(duì)物流配送選址問(wèn)題的研究已有60余年的歷史，對(duì)各種類型物流配送中心的選址問(wèn)題在理論和實(shí)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(lái)，這些配送中心選址方法可分為三類：(1)應(yīng)用連續(xù)型模型選擇地點(diǎn)；(2)應(yīng)用離散型模型選擇地點(diǎn)12】；(3)應(yīng)用德?tīng)柗?Delphi)專家咨詢法選擇地點(diǎn)。第一類方法是以重心法為代表，認(rèn)為物流中心的地點(diǎn)可以在平面上取任意點(diǎn)，物流配送中心設(shè)置在重心點(diǎn)時(shí)，貨物運(yùn)送到各需求點(diǎn)的距離將最短。該方法不限于對(duì)特定的備選點(diǎn)的選擇，靈活性較大，特別是在單個(gè)物流中心選址的應(yīng)用中，已得到多數(shù)人的接受

3、和認(rèn)可。但是，由于這個(gè)地址可能位于河流、建筑物或其他無(wú)法實(shí)現(xiàn)的地點(diǎn)，實(shí)際上找到的最優(yōu)地址往往難以實(shí)際實(shí)施。第二類方法認(rèn)為物流中心的各選地點(diǎn)是有限的幾個(gè)場(chǎng)所，最合適的地址只能按照預(yù)定的目標(biāo)從有限個(gè)可行點(diǎn)中選取。第三類方法的中心思路則是將專家憑經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)知識(shí)做出的判斷用數(shù)值形式表示，從而經(jīng)過(guò)綜合分析后對(duì)選址進(jìn)行決策。國(guó)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(xué)者對(duì)其進(jìn)行了較深入的研究，在理論和實(shí)踐上都取得了較大的成果。北方交通大學(xué)魯曉春等對(duì)配送中心的重心法選址作了深入的研究，認(rèn)為原有的重心法存在著問(wèn)題，并把原有的計(jì)算公式用流通費(fèi)用偏微分方程來(lái)取代。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)周梅華也用重心

4、法和微分法相結(jié)合的方法在徐州礦業(yè)集團(tuán)自用型配送中心的選址中進(jìn)行應(yīng)用，取得了很好的效果。對(duì)于第三類物流中心選址方法，國(guó)內(nèi)進(jìn)行的研究相對(duì)較少，主要在物流園區(qū)的布局規(guī)劃中有所應(yīng)用。2.2主要研究要點(diǎn)（1）對(duì)物流設(shè)施選址問(wèn)題中設(shè)施中心數(shù)量的確定（2）對(duì)物流設(shè)施選址問(wèn)題中具體中心的空間布設(shè)（3）對(duì)物流設(shè)施選址問(wèn)題中服務(wù)能力的分配（4）通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性的驗(yàn)證與方案的優(yōu)化2.3 意義物流系統(tǒng)平臺(tái)中的選址問(wèn)題可以抽象為以下四類：配送中心選址、倉(cāng)庫(kù)選址、訂單出庫(kù)選址和貨物配送路徑選址，這四種選址問(wèn)題在交通、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和工業(yè)探測(cè)等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)物流選址問(wèn)題是國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)，本文在將主要研究配

5、送中心的選址模型并對(duì)其優(yōu)化算法進(jìn)行求解分析與實(shí)現(xiàn)。因?yàn)榕渌椭行倪x址在物流選址問(wèn)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(yùn)營(yíng)總成本，其中包括運(yùn)輸費(fèi)、建設(shè)費(fèi)和可變費(fèi)用等，其研究意義重大。3問(wèn)題分析31配送中心選址問(wèn)題的分類（2）參考根據(jù)問(wèn)題的不同，選址問(wèn)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(yīng)的選址模型，進(jìn)而選擇有效的優(yōu)化算法進(jìn)行求解，這樣就可以得到該選址問(wèn)題的最優(yōu)方案。目前，我們可將選址問(wèn)題分為下面幾類：1根據(jù)設(shè)施的維數(shù)分： 選所需要的貨物；（1）點(diǎn)選址，是用來(lái)定位零維物體的 例如定位一個(gè)新的配送中心。（2）線選址，是用來(lái)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(lái)定位二維物體的 例如一個(gè)制造企業(yè)的部門布置；（4）體選址，是用來(lái)定位三維物體的 例如卡車的裝卸；更高維數(shù)的選址問(wèn)題也是存在的，但是比較少。例如，如果問(wèn)題的約束條件或者參數(shù)隨著時(shí)間改變，那么這個(gè)選址問(wèn)題就成為帶有“時(shí)間維”的四維選址問(wèn)題，這種問(wèn)題也稱為“動(dòng)態(tài)選址問(wèn)題”。2根據(jù)設(shè)施選址的數(shù)量分：（1）單一設(shè)施選址問(wèn)題；（2）多設(shè)施選址問(wèn)題。其中單一設(shè)施選址無(wú)需考慮競(jìng)爭(zhēng)力、設(shè)施之間需求的分配、設(shè)施成本與數(shù)量之間的關(guān)系，主要考慮運(yùn)輸成本，因此，相對(duì)于多設(shè)旌選址問(wèn)題而言，它是比較簡(jiǎn)單的一類問(wèn)題。3根據(jù)選址問(wèn)題目標(biāo)區(qū)域的特征分：（1）連續(xù)選址：待選區(qū)域是個(gè)平面，不考慮其他結(jié)構(gòu)，可能的選

7、址位置的數(shù)量是無(wú)限的。典型的應(yīng)用是一個(gè)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(gè)平面，被細(xì)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(dāng)大。典型的應(yīng)用是倉(cāng)庫(kù)中不同貨物的存儲(chǔ)位置的分配。（3）離散選址：待選區(qū)域是個(gè)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(shí)際的。典型的應(yīng)用是一個(gè)企業(yè)的配送中心的詳細(xì)選址設(shè)計(jì)。4根據(jù)選址成本分：根據(jù)選址成本可以將選址問(wèn)題分為這樣幾類問(wèn)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(quán)重還是可變權(quán)重；是確定性的還是隨機(jī)性的；被定位設(shè)施間有無(wú)相互聯(lián)系：是靜態(tài)的還

8、是動(dòng)態(tài)的選址闖題。5根據(jù)選址約束分：有能力約束與無(wú)能力約束：如果新設(shè)施的能力沒(méi)有限制，那么選址問(wèn)題就是無(wú)能力約束的選址問(wèn)題：反之，就是有能力約束的選址問(wèn)題。不可行區(qū)域約束：如果在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)有些區(qū)域不合適作為選址地點(diǎn)，那么這個(gè)選址問(wèn)題就包含了不可行區(qū)域的約束。例如，在美國(guó)大陸進(jìn)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(diǎn)選址、多設(shè)施、離散行、最優(yōu)成本的有能力約束問(wèn)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(yùn)輸成本：對(duì)配送中心的上下游企業(yè)來(lái)講，配送中心離他們的遠(yuǎn)近對(duì)配送中心與他們之間的運(yùn)輸手段(公路運(yùn)輸還是鐵路運(yùn)輸)、運(yùn)輸方式(整車運(yùn)輸還是零擔(dān)運(yùn)輸)

9、等有直接的影響。通過(guò)合理選擇地址，使運(yùn)輸距離最短，一般在靠近碼頭、鐵路等交通網(wǎng)絡(luò)比較發(fā)達(dá)的地方選址，這樣可以使運(yùn)輸成本盡量降低，服務(wù)盡量達(dá)到最好；(2)營(yíng)運(yùn)成本：是指配送中心建成后所需花費(fèi)的各種可變費(fèi)用。主要包括所選地區(qū)的動(dòng)力和能源成本、勞動(dòng)力成本、利率、稅率和保險(xiǎn)、管理費(fèi)用和設(shè)備維修保養(yǎng)費(fèi)等；(3)建筑成本和土地成本：配送中心廠房的建設(shè)費(fèi)用，由于不同的選址方案，對(duì)土地的征用、建筑要求等方面有不同的要求，所以可能導(dǎo)致不同的成本開支，而且各個(gè)國(guó)家和地區(qū)對(duì)配送中心征用土地有不同的規(guī)一般來(lái)說(shuō)，在倉(cāng)庫(kù)的選址過(guò)程中，應(yīng)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(duì)配送中心進(jìn)行運(yùn)作所需的設(shè)備

10、支出，包括軟硬件費(fèi)用，主要有裝卸機(jī)械、信息管理系統(tǒng)等。2非成本因素(1)交通因素：在設(shè)置配送中心時(shí)，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(lái)是否會(huì)在配送中心附近興建運(yùn)輸中心；另一方面，交通也要同時(shí)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(huì)使配送中心的布局失敗。配送中心的進(jìn)出貨需要大量的運(yùn)輸過(guò)程，因此，配送中心的設(shè)立可能會(huì)引起當(dāng)?shù)亟煌l件的惡化：(2)氣候因素：不同的貨物對(duì)氣候的要求不同。在考慮選址時(shí)要充分考慮配送中心所儲(chǔ)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(huì)造

11、成很大的環(huán)境污染，因此這一類商品的配送中心,應(yīng)選在遠(yuǎn)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(yán)重，選在非居民區(qū)比較適宜，另外運(yùn)輸車輛對(duì)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(guān)部門進(jìn)行咨詢，查清所選地區(qū)在未來(lái)是否會(huì)作為他用。有些地區(qū)，出于改善交通或保護(hù)環(huán)境的目的，會(huì)成立法律限制配送中心的設(shè)立。33一般配送中心選址應(yīng)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(zhǔn)則對(duì)所有可能的地點(diǎn)進(jìn)行比較。當(dāng)然也可以根據(jù)企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)選定某種或幾種原則作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。一般的配送中心選址應(yīng)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(yíng)理念，因?yàn)橹挥蓄櫩蜐M意企業(yè)才會(huì)獲得更高的效益。2費(fèi)用最小原則：從工廠到配送中心的運(yùn)輸費(fèi)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(yīng)的運(yùn)輸費(fèi)用就越多。相反從配送中心到用戶的配送費(fèi)用卻會(huì)隨著配送中心據(jù)點(diǎn)數(shù)目的增多而減少，這是因?yàn)榭s短了配送距離，配送費(fèi)用也就隨之下降。配送中心的營(yíng)運(yùn)費(fèi)、庫(kù)存費(fèi)、收發(fā)貨處理費(fèi)等與配送中心的據(jù)點(diǎn)數(shù)成正相關(guān)，一般而言據(jù)點(diǎn)數(shù)目越多，費(fèi)用越高。3動(dòng)態(tài)性原則：許多與配送中心相關(guān)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(yíng)成本、商品價(jià)格、交通狀況等都是動(dòng)態(tài)因素，所以在配送中心的規(guī)劃時(shí)，應(yīng)以發(fā)展的目光考慮配送中心的布

13、局，尤其是應(yīng)該對(duì)城市發(fā)展規(guī)劃加以充分的調(diào)查與咨詢。同時(shí)，配送中心的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)有一定的彈性機(jī)制，以便將來(lái)能夠適應(yīng)環(huán)境變化的需要。4簡(jiǎn)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(yīng)具有戰(zhàn)略眼光，是要考慮全局，二是要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)。局部要服從全局，目前利益要服從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，既要考慮目前的實(shí)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(yīng)考慮以下因素的影響：物流費(fèi)用的構(gòu)成、商品由工廠到配送中心的運(yùn)輸費(fèi)、配送中心的營(yíng)運(yùn)費(fèi)、配送費(fèi)、庫(kù)存費(fèi)、收發(fā)貨處理費(fèi)等。在配送中心的選址問(wèn)題上，常將總投資費(fèi)用最低作為目標(biāo)函數(shù)

14、建立數(shù)學(xué)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(shè)置方案上，應(yīng)設(shè)計(jì)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(guò)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(shè)定：以客戶利益為主的情況下（品牌建設(shè)期）（1） 利用經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際需要估算出所需要的配送中心數(shù)，作為基礎(chǔ)值。（2） 利用最大覆蓋模型簡(jiǎn)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(wù)能力。（4） 與自身預(yù)設(shè)能力相對(duì)比，調(diào)整服務(wù)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(wù)效率，使客戶盡可能的少“排隊(duì)”，并再次調(diào)整。（二）經(jīng)營(yíng)中心設(shè)定：以最大收益為主的情況下（上市經(jīng)營(yíng)期）（

15、1）利用經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際需要估算出所需要的配送中心數(shù)，作為基礎(chǔ)值。（2）利用最大覆蓋模型簡(jiǎn)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(wù)能力。（4）與自身預(yù)設(shè)能力相對(duì)比，調(diào)整服務(wù)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(yàn)服務(wù)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(shè)定（1）利用經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際需要估算出所需要的配送中心數(shù)，作為基礎(chǔ)值。（2）(5) 參考最大覆蓋模型在給定數(shù)量的設(shè)施下覆蓋盡可能多的需求點(diǎn)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(diǎn)型的應(yīng)用情況取決于服務(wù)設(shè)施的資源充足與否下面分別對(duì)

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

17、測(cè)算出有效服務(wù)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(gè)區(qū)域的顧客與各個(gè)銷售點(diǎn)有一定的空間距離，假設(shè)各零售店的商品種類大致相同，則顧客購(gòu)物是因?yàn)檫@家零售店對(duì)他的吸引力較大。）計(jì)算出設(shè)施中心的配送設(shè)施量。由上一步得:坐標(biāo)(x ,y ) i為倉(cāng)庫(kù)編號(hào) C為倉(cāng)庫(kù) 坐標(biāo)(x ,y ) j為客戶編號(hào) B為客戶yC4C2B1C3C1B2 0 x(1)5 結(jié)論與展望51本文主要結(jié)論通過(guò)這篇論文，讓我理解了物流的發(fā)展?fàn)顩r，以及物流配送中心選址的重要性，可以說(shuō)如果沒(méi)有一個(gè)合理的配送中心選址決策，整個(gè)物流系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)成本將會(huì)大幅度增加。同時(shí)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(yùn)作

18、過(guò)程，即從供應(yīng)點(diǎn)到配送中心、然后再?gòu)呐渌椭行牡接脩舻恼麄€(gè)配送過(guò)程。其間尤其對(duì)配送中心選址問(wèn)題的數(shù)學(xué)建模及其算法實(shí)現(xiàn)，理解比較深刻，這不僅使我提高了數(shù)學(xué)建模的能力，而且對(duì)采用定性分析與定量分析相結(jié)合的方法解決一些實(shí)際問(wèn)題有了更好的掌握。同時(shí)從中我也學(xué)會(huì)了解決復(fù)雜系統(tǒng)的兩種比較好的優(yōu)化算法,一個(gè)是最大覆蓋模型算法,一個(gè)是空間重力法，領(lǐng)會(huì)了它們的優(yōu)點(diǎn)，并意識(shí)到它們?cè)诒贿\(yùn)用的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的不足。通過(guò)對(duì)物流系統(tǒng)的學(xué)習(xí)研究，我了解到物流系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，其過(guò)程并非是一個(gè)用純計(jì)算機(jī)技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)的，它還需要數(shù)學(xué)作為研究工具，經(jīng)濟(jì)學(xué)作為衡量研究結(jié)果的尺度。從物流系統(tǒng)中多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，我掌握了數(shù)學(xué)建模方法中每種方法的適應(yīng)范圍，并針對(duì)物流配送系統(tǒng)的特點(diǎn)選擇了AHP建模方法來(lái)實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)中選址問(wèn)題的定性定量分析，然后建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)物流業(yè)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，羅列了物流系統(tǒng)中配送中心選址問(wèn)題的影響因素。將理論研究應(yīng)用