第四章 選址問(wèn)題.ppt

1、選址問(wèn)題,Location decisions,什么是物流中心選址問(wèn)題？,內(nèi)容：物流中心選址是指在一個(gè)具有若干供應(yīng)點(diǎn)及若干需求點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)區(qū)域內(nèi)，選一個(gè)地址設(shè)置物流中心的規(guī)劃問(wèn)題。 目標(biāo)：使商品通過(guò)物流中心的匯集、中轉(zhuǎn)、分發(fā)直到輸送到需求點(diǎn)的全過(guò)程效益最好。,什么是物流中心選址問(wèn)題？,方法：一般是通過(guò)成本計(jì)算，也就是將運(yùn)輸費(fèi)用、配送費(fèi)用及物流設(shè)施費(fèi)用模型化，采用約束條件及目標(biāo)函數(shù)建立數(shù)學(xué)公式，從中尋求費(fèi)用最小的方案。,4.1 選址的意義,設(shè)施數(shù)量與反映時(shí)間,設(shè)施數(shù)量與庫(kù)存成本之間的關(guān)系,設(shè)施數(shù)量與運(yùn)輸成本之間的關(guān)系,4.2選址問(wèn)題的程序和步驟,進(jìn)行物流中心選址時(shí)，可以分成如下步驟： （1）：選址約

2、束條件分析 （2）：搜索整理資料 （3）：地址篩選 （4）：定量分析 （5）：結(jié)果評(píng)價(jià) （6）：復(fù)查和確定選址結(jié)果,選址決策的影響因素,外部因素分析 宏觀政治、經(jīng)濟(jì)因素（政權(quán)、法制、政策；稅收、匯率） 基礎(chǔ)設(shè)施及環(huán)境（交通設(shè)施、通信設(shè)施；自然環(huán)境，社會(huì)環(huán)境） 內(nèi)部因素,選址約束條件分析：,（1）需求條件 顧客現(xiàn)在分布，未來(lái)分布預(yù)測(cè)，貨物作業(yè)量的增長(zhǎng)率及物流區(qū)域分析 （2）運(yùn)輸條件 北京市的四道口蔬菜、果品配送重心就建在鐵路貨運(yùn)站旁邊，并且近靠公路。 （3）配送服務(wù)的條件 向顧客報(bào)告到會(huì)時(shí)間、發(fā)送頻率、根據(jù)供貨時(shí)間計(jì)算的從顧客到物流重心的距離和服務(wù)范圍等 （4）用地條件 （5）法規(guī)制度,收集整理

3、資料,為正確構(gòu)造優(yōu)化模型必須： （1）掌握業(yè)務(wù)量 工廠到物流中心之間的運(yùn)輸量 向顧客配送的貨物數(shù)量 物流中心保管的貨物數(shù)量 （2）掌握費(fèi)用 工廠至配送中心之間的運(yùn)輸量 物流中心到顧客之間的配送費(fèi) 與設(shè)施、土地有關(guān)的費(fèi)用及人工費(fèi)、業(yè)務(wù)費(fèi)等 兩項(xiàng)費(fèi)用，隨著業(yè)務(wù)量和運(yùn)送距離的變化而變動(dòng)，所以必須對(duì)每一噸公里的費(fèi)用進(jìn)行分析（成本分析）； 項(xiàng)包括可變費(fèi)用和固定費(fèi)用，可以根據(jù)可變費(fèi)用和固定費(fèi)用之和進(jìn)行成本分析,選址很重要，但是很困難！,（1）選址因素相互矛盾。例如：利于配送的地方能較多地接受業(yè)務(wù)，但常常地價(jià)貴、租金高。 （2）不同因素的相對(duì)重要性很難確定和度量。 （3）判斷的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，現(xiàn)

4、在認(rèn)為好的選址，過(guò)幾年就不一定是好的選址了。,家樂(lè)福的選址 對(duì)物流中心選址的啟發(fā),家樂(lè)福1995年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)后，短時(shí)間內(nèi)在相距甚遠(yuǎn)的北京、上海和深圳三地開(kāi)了大賣(mài)場(chǎng)，這是因?yàn)榭梢詫?duì)立地發(fā)展出自己的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。 根據(jù)家樂(lè)福自己的統(tǒng)計(jì)，從中國(guó)本地購(gòu)買(mǎi)的商品占了商場(chǎng)里所有商品的95%以上，僅2000年采購(gòu)金額就達(dá)15億美元。除了已有的上海、廣東、浙江、福建及膠東半島等各地的采購(gòu)網(wǎng)絡(luò)，家樂(lè)福還將分別在中國(guó)的北京、天津、大連、青島、武漢、寧波、廈門(mén)、廣州及深圳開(kāi)設(shè)區(qū)域采購(gòu)網(wǎng)絡(luò)。 家樂(lè)福(Carrefour)的法文意思是“十字路口”，而家樂(lè)福的選址也不折不扣地體現(xiàn)這一標(biāo)準(zhǔn)所有的都開(kāi)在十字路口。店址的選擇，其

5、背后精密和復(fù)雜的計(jì)算，將令行業(yè)外的人士大吃一驚。 第一，測(cè)算商圈內(nèi)的人口消費(fèi)能力。中國(guó)目前沒(méi)有現(xiàn)成的資料可資利用，所以店家不得不借助市場(chǎng)調(diào)研公司的力量來(lái)收集這方面的信息。,有一種做法是以某個(gè)原點(diǎn)出發(fā)，測(cè)算5分鐘步行會(huì)到什么地方，然后是10分鐘步行會(huì)到什么地方，最后是15分鐘會(huì)到什么地方。根據(jù)中國(guó)的本地特色，還需要測(cè)算以自行車(chē)出發(fā)的小片、中片和大片半徑，最后是以車(chē)行速度來(lái)測(cè)算小片、中片和大片各覆蓋了什么區(qū)域。如果有自然分隔線，如一條鐵路線，或是另一個(gè)街區(qū)有一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,商圈的覆蓋就需要依據(jù)這種邊界進(jìn)行調(diào)整。然后，需要對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化，計(jì)算這片區(qū)域內(nèi)各個(gè)居住小區(qū)的數(shù)量和密度、年齡分布、文

6、化水平、職業(yè)分布、人均可支配收入等許多指標(biāo)。 家樂(lè)福的做法更細(xì)致一些，它根據(jù)這些小區(qū)的遠(yuǎn)近程度和居民可支配收入，又劃定了重要銷(xiāo)售區(qū)和普通銷(xiāo)售區(qū)域。,家樂(lè)福的選址 對(duì)物流中心選址的啟發(fā),第二，研究這片區(qū)域內(nèi)的城市交通和周邊商圈的競(jìng)爭(zhēng)情況。如果一個(gè)未來(lái)的店址周?chē)性S多的公交車(chē)，或是道路寬闊，交通方便，那么銷(xiāo)售輻射的半徑就大為放大。上海的大賣(mài)場(chǎng)都非常聰明，例如家樂(lè)福古北點(diǎn)周?chē)墓痪€不多，家樂(lè)福干脆自己租用公交車(chē)定點(diǎn)在一些固定的小區(qū)間穿行，方便這些離得比較遠(yuǎn)的小區(qū)居民上門(mén)一次性購(gòu)齊一周的生活用品。 當(dāng)然，未來(lái)潛在銷(xiāo)售區(qū)域會(huì)受到很多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的擠壓，所以家樂(lè)福也將未來(lái)所有的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手計(jì)算進(jìn)去。傳統(tǒng)的商圈分

7、析中，需要計(jì)算所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的銷(xiāo)售情況，產(chǎn)品線組成和單位面積銷(xiāo)售額等，然后將這些顧及估計(jì)的數(shù)字從總的區(qū)域潛力中減去，未來(lái)的銷(xiāo)售潛力就產(chǎn)生了。 另外，家樂(lè)福還對(duì)它的顧客進(jìn)行了詳細(xì)分析：顧客中有60%在34歲以下，70%是女性，然后有28%的人走路，45%乘坐公共汽車(chē)而來(lái)。所以，大賣(mài)場(chǎng)可以依據(jù)這些目標(biāo)顧客的信息來(lái)微調(diào)自己的商品線。,家樂(lè)福的選址 對(duì)物流中心選址的啟發(fā),5.3選址問(wèn)題的早期研究,早期的選址工作總是以運(yùn)輸成本為基礎(chǔ)的。盡管大多數(shù)研究是在農(nóng)業(yè)和早期工業(yè)社會(huì)條件下進(jìn)行的，他們所提出的許多概念一直沿用至今。,5.2.1 地租出價(jià)曲線（Bid-Rent Curves） 5.2.2 韋伯的工業(yè)分類(lèi)

8、 5.2.3 胡佛的遞減運(yùn)輸費(fèi)率,地租出價(jià)曲線（Bid-Rent Curves）,從宏觀方面可以將選址方法分成兩類(lèi)： （1）運(yùn)輸成本最小化方法 （2）利潤(rùn)水平最大化方法,運(yùn)輸成本最小化方法是由德國(guó)農(nóng)業(yè)學(xué)家杜能（Johann von Thnen）在1875年就農(nóng)產(chǎn)品的倉(cāng)庫(kù)選址問(wèn)題提出的。 Johann von Thnen的選址模型有兩個(gè)假定條件： 假定1：農(nóng)產(chǎn)品的銷(xiāo)售價(jià)格和生產(chǎn)成本在各個(gè)不同的市場(chǎng)上都是相同的. 假定2：由于農(nóng)民的利潤(rùn)為農(nóng)產(chǎn)品的銷(xiāo)售價(jià)格減去其生產(chǎn)成本和運(yùn)輸成本，因而最優(yōu)的選址策略應(yīng)當(dāng)是使運(yùn)輸成本最小。,杜能（ Johann von Thnen ）認(rèn)為，任何經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)活動(dòng)能夠支付給土

9、地的最高地租或利潤(rùn)是產(chǎn)品在市場(chǎng)內(nèi)的價(jià)格與產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)绞袌?chǎng)的成本之差。 如今，當(dāng)我們觀察圍繞城市中心環(huán)形分布的零售、居住、生產(chǎn)制造和農(nóng)業(yè)區(qū)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)這一觀點(diǎn)仍然適用。那些能夠支付最高地租的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)將分布在距離城市中心最近的地區(qū)以及主要運(yùn)輸樞紐的周邊地帶。,在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)就可能如圖那樣從市場(chǎng)向外布局,韋伯（Weber）的工業(yè)分類(lèi),韋伯（Weber）在1909年提出：對(duì)于使重量減少的生產(chǎn)過(guò)程（產(chǎn)成品重量小于原材料的重量），最好工廠建在距原材料處近些。對(duì)重量增加的生產(chǎn)過(guò)程，最好將工廠建在距市場(chǎng)近的地方以減少運(yùn)輸費(fèi)用。對(duì)于沒(méi)有重量損失的原材料選址可建立在任何合適的地方。,（1）鋼鐵廠煉鋼最好工

10、廠建在距原材料處近些 （2）飲料廠裝罐工廠建在距市場(chǎng)近的地方。 （3）裝配線生產(chǎn)成品重量是裝配過(guò)程中使用的所有零部件重量之和,胡佛的遞減運(yùn)輸費(fèi)率,胡佛觀察到：運(yùn)輸費(fèi)率隨著距離的增加，增幅下降。如果運(yùn)輸成本是選址的主要決定因素，要使內(nèi)向運(yùn)輸與外向運(yùn)輸?shù)目偝杀咀钚?，位于原料產(chǎn)地和市場(chǎng)之間的設(shè)施必然可以在這兩點(diǎn)之中找到運(yùn)輸成本最小的點(diǎn)。,5.4 Minisum/Minimax目標(biāo)函數(shù),中心點(diǎn)-經(jīng)濟(jì)平衡性 中位點(diǎn)（中值）-經(jīng)濟(jì)效益性 反中心（Anti-Center）,假設(shè)在一條直線上，在位置0、5、6、7上有四個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)服務(wù)的成本與這些點(diǎn)和新設(shè)施間的距離成正比。,0,反中心點(diǎn)2.5,中心點(diǎn)3.5,中

11、值5.5,5,6,7,5.5 0-1整數(shù)規(guī)劃方法選址,0-1整數(shù)規(guī)劃方法選址問(wèn)題的提出,引入0-1變量的實(shí)際問(wèn)題,構(gòu)造相關(guān)的模型：,5.6 單設(shè)施選址（Single Facility Location）,5.6.1 一般的單設(shè)施選址模型,隨著應(yīng)用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)的普及，這些方法就不再只是理念上的方法，而更多是數(shù)學(xué)上的方法。單設(shè)施選址模型可用來(lái)為工廠、車(chē)站、倉(cāng)庫(kù)或零售/服務(wù)設(shè)施選址。因?yàn)檫x址因素只包括運(yùn)輸費(fèi)率和該點(diǎn)的貨物運(yùn)輸量，所以這個(gè)方法很簡(jiǎn)單。數(shù)學(xué)上，該模型可被歸為靜態(tài)連續(xù)型選址模型。,單一設(shè)施選址問(wèn)題的例子： （1）為現(xiàn)有的工廠或市場(chǎng)建一新的倉(cāng)儲(chǔ)中心為當(dāng)前市場(chǎng)服務(wù) （2）在工廠內(nèi)確定機(jī)器器具位

12、置 （3）建立一個(gè)區(qū)域性機(jī)場(chǎng)為幾個(gè)城市服務(wù),問(wèn)題定義如下： 給出現(xiàn)有設(shè)施位置、新設(shè)施和現(xiàn)有設(shè)施之間的運(yùn)輸量，確定使總運(yùn)輸費(fèi)用最小的最優(yōu)選址方案。(運(yùn)輸費(fèi)用是以運(yùn)輸距離乘以運(yùn)輸量來(lái)確定的)。,距離的計(jì)算折線距離 和 直線距離（歐幾里德距離）,1 直角選址模型（折線距離）,當(dāng)考慮的問(wèn)題是一個(gè)工廠、倉(cāng)庫(kù)或城市時(shí)，根據(jù)線路結(jié)構(gòu)，物質(zhì)移動(dòng)以直角形式進(jìn)行時(shí)最適合此模型。現(xiàn)有設(shè)施 坐標(biāo)（ ， ）和新設(shè)施 坐標(biāo) （ ， ），它們之間的直角距離為 ，定義如下：,（1）,當(dāng)有 個(gè)現(xiàn)有設(shè)施 時(shí)，每個(gè)舊設(shè)施和新設(shè)施有一流量 使總位移最小的新設(shè)施選址問(wèn)題可表示如下：,（2）,(2)式可重寫(xiě)為(3)式，即將問(wèn)題分解成兩個(gè)

13、單獨(dú)最小化問(wèn)題得(4),(5)式：,（3）,（4）,（5）,2 歐幾里德選址模型（精確重心法Exact Center Of Gravity-COG）,當(dāng)考慮的問(wèn)題是一個(gè)地區(qū)、國(guó)家、或一個(gè)城市，且物體沿可修改的歐幾里德距離表示的直線運(yùn)動(dòng)。,現(xiàn)有設(shè)施 與新設(shè)施 之間的距離被定義為：,（6）,其中 是將歐氏距離變?yōu)閷?shí)際距離的轉(zhuǎn)換因子，它依賴(lài)于區(qū)域的實(shí)際調(diào)查情況。 個(gè)現(xiàn)有設(shè)施 ，每個(gè)現(xiàn)有設(shè)施同新設(shè)施間有一流量 ，使總移動(dòng)費(fèi)用最小的新設(shè)施選址模型可表示為：,（7）,上式中 ，為到位置 的單位運(yùn)輸費(fèi)用。（7）式的最小化問(wèn)題可以用簡(jiǎn)單的求導(dǎo)來(lái)解決。對(duì) 和 各求偏導(dǎo)，令它們?yōu)?，得 ，,2 歐幾里德選址模型（

14、精確重心法）（續(xù)）,（8）,（9）,這里 代表新設(shè)施和現(xiàn)有設(shè)施 之間的距離，可用（6）式計(jì)算。因?yàn)樾略O(shè)施位置未知，解決此問(wèn)題可用迭代方法，迭代方法能保證收斂到最優(yōu)值。因式（8）、（9）和計(jì)算機(jī)器重心的公式相似，這種方法也被稱(chēng)為重心法，其迭代步驟為：,2 歐幾里德選址模型（精確重心法）-算例,某公司由兩個(gè)工廠向物流中心供貨，由物流中心供應(yīng)三個(gè)零售點(diǎn)，各個(gè)設(shè)施的相應(yīng)位置可以參見(jiàn)示意圖，貨物運(yùn)輸量和運(yùn)輸費(fèi)率見(jiàn)下表，試用重心法找出運(yùn)輸成本最小的物流中心位置,2 歐幾里德選址模型（精確重心法）-算例,按照解題步驟：,?,X=5.16,Y=5.18,通過(guò)迭代得到的計(jì)算結(jié)果,迭代的近似解,Example,S

15、uppose a regional medical warehouse is to be established to serve several Veterans Administration hospitals throughout the country. The supplies originate at S1 and S2 and are destined for hospitals at H1 through H4. The relative locations are shown on the map grid. Other data are:,Note :The center-

16、of-gravity method does not necessarily give optimal answers, but will give good answers if there are a large numbers of points in the problem (30) and the volume for any one point is not a high proportion of the total volume. However, optimal locations can be found by the exact center of gravity met

17、hod.,2 歐幾里德選址模型（精確重心法）優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：此類(lèi)方法不限于在特定的備選地點(diǎn)進(jìn)行選擇，靈活性較大。 缺點(diǎn)： （1）由于自由度較大，由迭代計(jì)算求得的最佳地點(diǎn)實(shí)際上往往很難得到。因?yàn)?，所選地址可能位于河流、湖泊中間或街道中間，還有的地點(diǎn)可能在自然條件不容許選用的地方等。 （2）另外，從所選設(shè)施地點(diǎn)（如物流中心）向需求點(diǎn)發(fā)送，被認(rèn)為都是直線往復(fù)的運(yùn)輸，這也是不符合實(shí)際的。實(shí)際上，多數(shù)情況是一輛車(chē)巡回于數(shù)個(gè)零售店之間，而且通常要考慮實(shí)際的道路距離，這就使這種方法的求解相當(dāng)復(fù)雜。這也是這種方法的另一缺點(diǎn)。,3 加權(quán)因素分析,這種方法既可考慮影響設(shè)施選址的定量因素也可考慮定性因素，但在分析之前

18、需要確定一系列候選地點(diǎn)。,3 加權(quán)因素分析影響地點(diǎn)選擇的主要因素,5.6.2 單設(shè)施選址模型的推廣,精確重心法的連續(xù)選址特性和其簡(jiǎn)單性使其不論是作為一個(gè)選址模型，還是作為更復(fù)雜方法的子模型都很受歡迎，也鼓舞著研究者拓展模型的功效。 精確重心模型有許多推廣模型，其中主要有：考慮客戶(hù)服務(wù)和收入，解決多設(shè)施選址問(wèn)題，引入非線性運(yùn)輸成本等。,5.6.3 對(duì)單設(shè)施選址問(wèn)題的評(píng)述,沒(méi)有任何模型具有某一選址問(wèn)題所希求的所有特點(diǎn)，也不可能由模型的解能夠直接導(dǎo)出最終決策，或者說(shuō)管理人員只需把選址問(wèn)題委托給分析人員就高枕無(wú)憂(yōu)了。因此，我們只能希望這些模型可以提供指導(dǎo)性解決方案。有效利用這些模型不僅需要我們充分認(rèn)識(shí)

19、其優(yōu)勢(shì)，還需要了解其缺陷。,這些單設(shè)施選址模型的優(yōu)點(diǎn)是他們有助于尋找選址問(wèn)題的最優(yōu)解，而且因?yàn)檫@些模型能夠充分真實(shí)地體現(xiàn)實(shí)際問(wèn)題。 模型的缺點(diǎn)：選址模型的結(jié)果有可能失實(shí)。但主要看問(wèn)題的敏感程度。,5.7 多設(shè)施選址,精確法（Exact Methods） 多重心法（Multiple Center-of-Gravity Approach）,對(duì)大多企業(yè)而言，其面臨的問(wèn)題往往是必須同時(shí)決定兩個(gè)或多個(gè)設(shè)施的選址，雖然問(wèn)題更加復(fù)雜，卻更接近實(shí)際情況。多設(shè)施選址問(wèn)題很普遍，因?yàn)槌朔浅Ｐ〉墓疽酝?，幾乎所有公司的物流系統(tǒng)中都有一個(gè)以上的倉(cāng)庫(kù)。由于不能將這些倉(cāng)庫(kù)看成是經(jīng)濟(jì)上相互獨(dú)立的，而且可能的選址布局方案相

20、當(dāng)多，因而問(wèn)題十分復(fù)雜。,5.7.1 精確法（Exact Methods）,含義：精確法是指這樣一些方法，這些方法能夠保證得到選址問(wèn)題的數(shù)學(xué)最優(yōu)解，或者至少是精確度已知條件下的解。 優(yōu)勢(shì)：精確法在許多方面堪稱(chēng)解決選址問(wèn)題的理想方法。微積分和數(shù)學(xué)規(guī)劃模型即屬于該類(lèi)方法。 劣勢(shì)：該方法將導(dǎo)致計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)間很長(zhǎng)，要求的內(nèi)存空間巨大，且在適用于實(shí)際問(wèn)題時(shí)會(huì)有一些問(wèn)題的定義不太準(zhǔn)確。,5.7.2 多重心法（Multiple Center-of-Gravity Approach）,精確重心法是一種以微積分為基礎(chǔ)的模型，用來(lái)找出起訖點(diǎn)之間使運(yùn)輸成本最小的中介設(shè)施的位置。 如果要確定的點(diǎn)不止一個(gè)，就有必要將起

21、訖點(diǎn)預(yù)先分配給位置待定的設(shè)施。這就形成了個(gè)數(shù)等于待選址設(shè)施數(shù)量的許多起訖點(diǎn)群落。 隨后找出每個(gè)起訖點(diǎn)群落的精確重心點(diǎn)。針對(duì)設(shè)施進(jìn)行起訖點(diǎn)分配的方法很多，尤其是在考慮多個(gè)設(shè)施及問(wèn)題涉及眾多起訖點(diǎn)時(shí)。方法之一是把相互間距離最近的點(diǎn)組合起來(lái)形成群落，找出各群落的重心位置，然后將各點(diǎn)重新分配到這些位置已知的設(shè)施，找出修正后的各群落新的重心位置，繼續(xù)上述過(guò)程直到不再有任何變化。這樣完成了特定數(shù)量設(shè)施選址的計(jì)算。該方法也可以針對(duì)不同數(shù)量的設(shè)施重復(fù)計(jì)算。 如果能夠評(píng)估所有分配起訖點(diǎn)群落的方式，那么該方法是最優(yōu)的。盡管如此，就實(shí)際問(wèn)題的規(guī)模而言，在計(jì)算上卻是不現(xiàn)實(shí)的。即便預(yù)先將大量顧客分配給很少的幾個(gè)設(shè)施，也是一件極其龐雜的工作。因此還需要使用其他方法。,5.7.3 模擬法（Simulation Methods）,針對(duì)實(shí)際選址問(wèn)題得到的最優(yōu)解不好或不可行，可以采用模擬的方法進(jìn)行評(píng)判。 在模擬方法中，問(wèn)題的復(fù)雜性及各種變量之間的相關(guān)關(guān)系用一些公式進(jìn)行建模，模型的輸入用概率分布進(jìn)行描述，然后運(yùn)行模擬模型來(lái)模仿實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及其隨時(shí)間變化的過(guò)程，并通過(guò)對(duì)模擬運(yùn)行過(guò)程的觀察和統(tǒng)計(jì)得到被模擬系統(tǒng)的輸出參數(shù)和基本特性，以此