第4章-物流系统选址规划设计

武汉工贸职业学院周丽娜物流系统规划与设计第4章物流系统选址规划设计本章学习目标：■物流系统选址规划的目标■物流节点选址问题分类、方法■选择决策的影响因素■选址问题早期研究理论及选址技术方法引言Wal-Mart创始人山姆说“连锁超市成功的关键有3个条件，那就是选址、选址、还是选址”连锁店选址的5件事：1.对于人流量调查结果的分析——有效客流量；2.对竞争对手的分析——估计销售潜力、制定有效策；3.地理位置——方便顾客；4.成本的核算——考虑零售店之间、零售店与配送中心之间的距离，充分发挥规模经济效益5.交通状况——在车站下方，避免在道路狭窄、停车场小、车流过大的地方等。4.1物流系统选址规划概论4.1.1物流节点选址的意义物流系统的选址决策就是确定整个物流系统中所需的节点数量，它们的地理位置，以及服务对象分配方案。设施选址问题是物流网络中一项十分重要的战略决策。决定了整个物流网络的模式、结构和性状。这些设施主要指物流系统中的节点，如制造商、供应商、仓库、配送中心、零售商网点等。宏观物流（社会物流系统）关注物流园区物流中心等节点的选址物流节点的选址决策就是确定整个社会物流系统中所需要的节点数量、位置、以及服务对象分配方案。物流园区的选址日本在上世纪70年代就提出了物流园区的思想，他们在一些作为流通重点的城市周围建立了若干集约运输、仓储、市场、信息管理功能的物流园区，这些园区对于日本随后的经济崛起发挥了重要的作用促进了日本物流业的快速发展。物流园区的选址首先要考虑物流市场的需求，规划不合理，会导致园区之间竞争资源，或者因园区中物流企业数量不足而未能发挥有的效果，或者因物流场所和设备的多余闲置而造成物流资源的浪费。物流园区的布局还要考虑土地资源、交通设施、劳动力素质与成本、环境等多方面的因素。微观物流（企业物流系统）关注配送中心、仓储设施、工厂的选址单个企业的物流网络系统，一方面，物流节点的选址决策影响整个企业物流系统的结构和系统中其它要素的决策，例如库存、运输等；另一方面，系统中其它要素的决策也会影响到物流节点的选址。因此，重点考虑选址与运输、库存成本之间的关系。供应链体系中，一个企业的物流系统选址决策往往要受到供应链中其它企业的影响，供应链系统中的核心企业的选址决策将影响到所有供应商的物流系统的选址。例如：Dell工厂的选址，将影响到供应商和物流服务商的节点选址。物流中间节点的数量增加，可以提高服务及时率，减少缺货率，但也会增加库存量与库存成本。在规划设计中采取的重要措施是：尽量减少物流中间节点数量，扩大中间节点规模。在物流园区规划中采用集约化设计，实现大规模配送。同样，物流节点的数量增加，可以减少运输距离，降低运输成本，但如果增加到一定程度，由于订单的数量过少，增加了运输频率，并且达不到运输批量，从而造成运输成本的大幅上涨。因此，物流节点数量与运输成本之间也形成制约关系。库存成本设施数量0运输成本设施数量0确定合适得到物流节点数量是选择规划的重要任务之一。4.1.2物流节点选址规划的目标物流节点选址的目标1、成本最小化2、物流量最大化3、服务最优化4、发展潜力最大化5、综合评价目标成本主要包括运输成本与设施成本服务指标主要包括送货时间、距离、速度和准时率物流量的主要指标是吞吐量和周转量1、成本最小化最常用的目标，主要包括运输成本和设施成本。（1）运输成本取决于运输数量、运输距离与运输单价。（2）设施成本与设施相关的成本包括固定成本、存储成本和搬运成本。固定成本是指那些不随设施的经营活动水平而改变的成本。存储成本是指那些随设施内货物数量变化而改变的成本。搬运成本是指随着设施吞吐量变化的成本。2、物流量最大化物流量是反映物流节点作业能力的指标，主要包括吞吐量和周转量。从投资物流节点来看，以上两个指标用来测量物流节点的利用率，物流量越大，效率越高。但从整个物流系统的发展来看，吞吐量和周转量无法适应多品种、小批量、高频度的趋势，如物流节点与客户距离越远，则周转量越大，费用也越高。如果以货物运输吨数和公里数的最大化为决策目标时，物流节点选址与客户的距离越远越好，这显然违背了设置物流节点的根本目的。因此要在成本最小化的前提下，考虑物流量最大化3、服务最优化与选址决策直接相关的服务指标有：送货时间、距离、速度和准时率。物流节点与客户距离越近，送货速度越快，订货周期也越短，而订货周期越短，准时率也越高。4、发展潜力最大化既要考虑现状，也要考虑将来发展潜力，包括物流节点生产扩展的可能性及顾客需求增长的潜力。5、综合评价目标单一目标不能满足物流系统经营需要，需要采用多目标决策的方法来综合评价。4.1.3物流节点选址问题的特点在选址问题的研究中，Daskin总结了五个特点：（1）选址决策是研究不同层次的人类组织的选址问题，从个人、家庭到公司、政府机构甚至是国际机构。（2）选址决策是一个战略决策，需要考虑长期的资金利用和经济效益。（3）选址决策还涵盖了经济的外延含义，包括污染、交通拥挤和经济潜力等。（4）由于大多数选址问题是NP_HARD问题，很难求得选址模型的最优解，特别是大型问题。（5）选址问题都有相应的应用背景，模型的结构（目标函数、变量和约束）由相应的应用背景决定。4.1.4物流结点选址问题的分类物流结点选址问题是指用数学方法确定物流系统中网点的数量、位置和规模，其目标是通过合理规划物流网络的结构和布局，使物流成本达到最小。在建立一个选址模型之前，需首先确定以下几个问题：（１）选址的对象是什么？（２）选址的目标区是怎样的？（３）选址目标和成本函数是什么？（４）有什么样的一些约束？根据以上这些不同的问题，选址模型可以分为相应的类型，不同的类型将建立不同的数学模型，进而选择相应的算法进行求解。这样，就可以得到该选址问题的方案。分类标准一般，可将选址问题按下面几种方法分类：１．按设施对象划分２．按设施的维数划分３．按设施的数量划分４．按选址的离散程度划分５．按目标函数划分６．按能力约束划分1、按设施对象划分不同的物流设施其功能不同，选址时所考虑的因素也不相同；在决定设施定位的因素中，通常某一个因素会比其他因素更重要。在工厂和仓库选址中，最重要的因素通常是经济因素。零售网点选址时最重要的因素是零售服务顾客的消费偏爱。服务设施（如医院、银行）选址时，到达的容易程度则可能是首要的选址要素，在收入和成本难以确定时，尤其如此。在地点带来的收入起决定性作用的选址问题中，地点带来的收入减去场地成本就得到该地点的盈利能力。２、按设施的维数划分根据被定位设施的维数，可以分为体选址、面选址、线选址和点选址四种类型：１）体选址是用来定位三维物体的，例如卡车和飞机的装卸或箱子外货盘负载的堆垛；２）面选址是用来定位二维物体的，例如一个制造企业的部门布置；３）线选址是用来定位一维物体的，例如在配送中心分拣区域，分拣工人向传递带按照订单拣选所需要的货品；４）点选址是用来定位零维设施的。相对于设施的目标位置区域而言，当设施的尺寸可以忽略不计时，可使用点选址模型。大多数选址问题和选址算法都是基于这种情况的。本章主要介绍的是点选址模型，如在工业企业的配送系统中定位一个新的配送中心。３、按设施的数量划分根据选址设施的数量，可以将选址问题分为单一设施选址问题和多设施选址问题。单一设施的选址与同时对多个设施选址是截然不同的两个问题，单一设施选址无需考虑竞争力、设施之间需求的分配、集中库存的效果、设施成本与数量之间的关系等，而运输成本是要考虑的首要因素。单一设施选址是两类问题中较简单的一类。４、按选址的离散程度划分按照选址目标区域的特征，选址问题分为连续选址和离散选址两类。连续选址问题是指在一个连续空间内所有点都是可选方案，需要从数量是无限的点中选择其中一个最优的点。称作连续选址法，这种方法常应用于设施的初步定位问题。离散选址问题是指目标选址区域是一个离散的候选位置的集合。候选位置的数量通常是有限的，可能事先已经过了合理分析和筛选。这种模型是较切合实际的，称为离散选址法,常应用于设施的详细选址设计问题。５、按目标函数划分按照选址问题所追求的目标和要求不同，模型的目标函数可分以下几种：１）可行点／最优点:对于许多选址问题来说，首要的目标是得到一个可行的解决方案，即一个满足所有约束的解决方案。可行方案得到以后，第二步的目标是找到一个更好的解决方案。２）中值问题（minisum):在区域中选择（若干个）设施位置，使得该位置离客户到最近设施的距离（或成本）的“合计”最小。这种目标通常在企业问题中应用，所以也称为“经济效益性”。在中值问题中，被选择设施的数量往往预先确定，当选择设施数量为Ｐ时，称为Ｐ-中值问题。min()jxjDxX：新的待定设施的位置坐标j：已存在且位置固定的需求点编号：新设施在X位置时到需求点j的成本()jDx３）中心问题(min-max):根据使得被选择设施的位置离最远需求点的距离（或成本）集合中取最小的原则，在区域中选择设施的位置的方法称为中心问题。其目标是优化最坏的情况，由已存在设施的单个成本（或距离）最大的部分组成，其目标函数可以表示为：其中，Ｘ为新的待定设施的位置，j为需求点编号，Ｄj(Ｘ)为新设施在Ｘ位置时到需求点j的距离（或成本）。minmax()jxjDx4）反中心问题(max-min):根据使得被选择设施的位置离最近需求点的距离（或成本）集合中取最大的原则，在区域中选择设施的位置的方法称为反中心问题。其目标也是优化最坏的情况，由已存在设施的单个成本（或距离）最小的部分组成，其目标函数可以表示为：其中，Ｘ为新的待定设施的位置，j为需求点编号，Ｄj(Ｘ)为新设施在Ｘ位置时到需求点j的距离（或成本）。minmax()jxjDx5）单纯选址问题／选址分配问题:如果新设施和已存在设施间的关系与新设施的位置无关，而是固定的，则选址问题称为单纯选址问题，也称为有固定权重的选址问题。如果这种权重或关系与新设施的位置相关，那么，这些权重本身就成为变量，这种问题被称作“选址分配问题”。例如，配送中心的客户分配问题，添加一个新的配送中心不仅改变了原配送中心的客户分配，同时也改变了配送中心到客户的距离。６、按能力约束划分根据选址问题的约束种类，可以分为有能力约束的选址问题和无能力约束的选址问题两种，如果新设施的能力可充分满足客户的需求，那么，选址问题就是无能力约束的设施选址问题；反之，若各设施具有所能够满足需求的上限，就是有能力约束的选址问题。无能力约束设施选址问题往往被称为“单纯设施配置问题”4.1.5物流结点选址的方法近年来，选址理论迅速发展，特别是计算机的应用，促进了物流系统选址的理论发展，对不同方案的可行性分析提供了强有力的工具。物流结点选址的方法大体上有以下几类：１、专家选择法２、精确法３、模拟计算法4、启发法１、专家选择法专家选择法是以专家为索取信息的对象，运用专家的知识和经验，考虑选址对象的社会环境和客观背景，直观地对选址对象进行综合分析研究，寻求其特性和发展规律并进行选择的一类选址方法。专家选择法中最常用的有因素分析法、德尔菲法、模糊综合评价法与层次分析法。２、精确法精确法是通过数学模型进行物流网点布局的方法。采用这种方法首先根据问题的特征、已知条件以及内在的联系建立数学模型或者是图论模型，然后对模型求解，获得最佳布局方案。采用这种方法的优点是能够得到较为精确的最优解，缺点是对一些复杂问题建立恰当的模型比较困难，因而在实际应用中受到很大的限制。解析法中最常用的有重心法和线性规划法两种。３、模拟计算法模拟计算法是将实际问题用数学方法和逻辑关系表示出来，然后通过模拟计算及逻辑推理确定最佳布局方案。这种方法的优点是比较简单，缺点是选用这种方法进行选址，分析者必须提供预定的各种网点组合方案以供分析评价，从中找出最佳组合。因此，决策的效果依赖于分析者预定的组合方案是否接近最佳