现代物流系统工程与技术第六章物流系统规划与设计

第六章物流系统规划与设计物流系统规划设计，是一个复杂的社会经济系统，科学的物流系统规划与设计是物流合理化的基础；较好的物流系统规划，重点是要做好区域物流系统规划、物流网络规划和物流运输系统规划；要对规划结果做出科学地评价，可以借助广泛采用的可视化物流系统仿真技术。2007.5第一节概述一、物流系统规划设计概念物流系统的输入条件是指物流系统的范围以及外部环境。物流是一个完整的系统，它受外界环境的制约，在规划设计物流系统时必须先根据所要解决的问题确定所设计的物流系统的范围和它的外部环境以及两者的接口。物流系统规划设计能够起到改善其外部环境的作用。物流系统的输出结果也就是物流系统的目标任务。对于任何工程问题，都可以有多种解决途径，但是它的前提条件（输入）和所需要达到的目的（输出）必须是明确的。对物流系统优劣的评价标准：一般的评价标准应包括经济性、技术可靠性、灵活性、安全性、可扩展性、劳动强度、易操作性、服务水平、环境保护、社会效益等方面的内容物流系统规划时的注意事项1.原始数据的收集一般来讲，需要收集的数据主要包括以下几类：（1）物料特性（2）物料流量（3）环境条件（4）经济数据（5）物料搬运设备的数据2.方案中的可控变量和不可控因素一些因素则可以由规划人员在一定的范围内进行选择，这些就是物流系统中的可控变量。物流系统规划中还有很多因素是随机的、不确定的，这是设计人员无法控制的因素。二、物流系统规划的内容从物流系统的作用地位看，可分为：物流战略层策略层（战术层）运作层的规划；从规划所涉及的行政级别和地理范围看，又可分为：国家级物流规划区域物流规划行业物流规划企业物流规划。第二节场址选择一、场址选择的意义尽管选址问题主要是一个宏观战略的问题，但它又广泛地存在于物流系统的各个层面。二、场址选择的步骤和主要内容场址选择分为三个阶段。确定选址目标阶段地区选择阶段地点选择阶段三、场址选择考虑的因素（一）地区选址应考虑的因素1．市场条件2．资源条件3．运输条件4．社会环境（二）对地点选择的要求1．地形地貌条件2．地质条件3．占地原则4．施工条件5．供排水条件（三）影响设施选址的经济因素和非经济因素经济因素非经济因素1.运输费用1.当地政策法规2.土地成本和建设费用2.经济发展水平3.原材料供应价格3.环境保护标准4.燃料价格4.人文环境5.水、电等资源成本5.气候条件6.劳动力价格目前常用的评价方法可分为成本因素评价和综合因素评价两大类。一、成本因素评价方法在影响选址的各项因素中，绝大多数因素或大部分主要因素都属于成本因素，都可以用比较成本的方法来决定各候选方案的取舍，从而最终决定所选场址。常用的快捷模型有盈亏点平衡法、重心法、线性规划法、启发式方法等。第三节选址的评价方法（一）盈亏点平衡法这是工程经济和财务管理中的基本方法，其着眼点在于通过确定产量的临界点来寻求成本为最低的设施选择方案。例：某外资企业拟在国内新建一条生产线，确定了三个备选场址。由于各场址土地费用、建设费用、原材料成本不尽相同，从而生产成本也不相同。三个场址的生产成本如下表所示，试确定最佳场址。表:三个备选场址的生产成本场址生产成本ABC固定费用（元）80000015000004000000可变费用（元／件）603618解：先求A、B两场址方案的临界产量。设CF为固定费用，CV为单件可变费用，Q为产量，则总费用为VFCC（1）设Q1表示A、B点的临界产量。则有下列方程：800000+60Ql≤l500000+36Q1Ql≤2．9万件（2）设Q2表示B、C两点的临界产量，同理有1500000+36Q2≤4000000+18Q2Q2≤13.9万件结论：以生产成本最低为标准，当产量Q小于2.9万件时选A场址为佳，产量Q介于2.9到13.9万件之间时选B方案成本最低，当Q大于13.9万件时，则需选择C场址。所以要根据不同的建厂规模确定相应的场址。（二）重心法厂址位置离各个原材料供应点的距离与供应量、运输费率之积的总和为最小。当产品成本中运输费用所占比重较大，企业的原材料由多个原材料供应地提供或其产品运往多个销售点，可以考虑用重心法选择运输费用最少的场址。拟建工厂坐标为p（x，y），其原材料供应地Wi坐标为（xi，yi），其中i=1，2，……n，设ri为单位原材料单位距离的运输费用，设qi为原材料运输量。niiiniiiiniiiniiiiqryqryqrxqrx11*11*例：某公司拟在某城市建设一座化工厂，该厂每年要从P、Q、R、S四个原料供应地运来不同原料。已知各地距城市中心的距离和年运量如表，假定各种材料运输费率相同，试用重心法确定该厂的合理位置。场址坐标及年运输量表1x1y2x2y3x3y4x4y原料供应地PQRS供应地坐标5060607019255945年运输量/t220019001700900km2.46km90017001900220090059170019190060220050*xkm9.51km90017001900220090045170025190070220060*y场址的选择涉及到多方面的因素，不可能通过简单的计算就确定场址，由重心法计算出的场址，不一定是合理的地点。比如，计算出的位置已有建筑物或有河流经过，不能建厂等。另一方面，重心法确定的距离是采用直线距离，这在大多数情况下是不合理的。所以用重心法求出的解比较粗糙，它的实际意义在于能为选址人员提供一定的参考。比如，不同选址方案其他方面差不多，可以考虑选择与重心法计算结果较接近的方案。（三）运输问题与线性规划运输问题是运筹学的重要课题之一，也是设施规划课程的典型问题。运输问题的一般性描述如下：设有m个工厂向n个销售点供货，工厂的总产量为ｐi,售货地j的需求量为Si，其中i=1，2，……m；j=l，2，……n，且产销平衡。设Xij为从工厂i到销售j的运输量，Cij为单位产品运输成本，运输问题就是求适合的Xij，使总运输费用最低。写成函数式为约束条件为minjijijXCZ11minm,,ipXinjij,211n,,jSXjmiij...,211njjmiiijSpX110且例某公司由两家工厂向三个销售点配货，单位运价及产需量如表所示，求最佳配货方案。单位运价及产需量需求量产量ABC686工厂113312850工厂27394529则最小运费为:Z=5×31+8×28+0×50+1×39+0×45+6×29=592最小元素法的基本思想是将产品优先分配给运输费用最少的销售点需求量产量ABC686工厂113③31（5）①28（8）50（0）工厂27④39（1）45（0）②29（6）对于分配过程，需要说明以下两点：（1）当产量pi不等于需求量Sj时，按p、Sj中小者进行分配。若按Sj分配，与Sj同列其余位置补0；若按pi分配，与pi同行的其他位置补0。（2）当产量pi等于需求量Sj时，则一次完成产销分配，或在行上，或在列上补0，但不能同时补0。对于复合选址问题，即由多个工厂向多个销售点供货，有几个待选场址，要确定一个场址使生产运输费用最小可以转化成上面的问题进行求解。例某企业通过两家工厂F1、F2向A、B、C、D四个售货点供货。现欲设另一工厂，可供选择场址的地点为F3、F4，产品的生产成本与运输费用如表所示，试确定最佳场址。生产成本与运输费用表售货点工厂运输费用/万元年产量箱生产成本万元ABCDF10.480.290.410.3360007.7F20.390.440.390.1965007.2F30.220.650.250.62105007.4F40.560.370.800.77105007.5年需求量/箱3000700080005000——该问题是要求生产费用和运输费用最小，所以要将生产费用加到运输费用上，得到总费用，如下表所示。总费用表售货点工厂生产与运输费用/万元年产量箱ABCDF18.187.998.118.036000F27.597.647.597.396500F37.628.057.658.0210500F48.067.878.308.2710500年需求量/箱3000700080005000—将此表分成两个表，如下表所示。F1、F2、F3生产与运输总费用表售货点工厂生产与运输费用/万元年产量箱ABCDF18.187.998.118.036000F27.597.647.597.396500F37.628.057.658.0210500年需求量/箱3000700080005000—F1、F2、F4生产与运输总费用表售货点工厂生产与运输费用/万元年产量箱ABCDF18.187.998.118.036000F27.597.647.597.396500F48.067.878.308.2710500年需求量/箱3000700080005000—将场址选择问题转化为两个运输问题，用上例的方法分别求F1、F2、F3；F1、F2、F4的生产运输费用，费用少者为佳。（四）启发式方法（ArdalanHeuristicMethod）服务业中常遇到在一个地区内建立多少个服务点的问题，这是一个复杂的问题，企图找到一个最优解是很费时间的。现在对这类问题介绍一种可行的解决方法，通过一个例子说明如何用启发式方法解决问题。例某医疗机构想建两个诊所，为4个社区中的居民提供方便的医疗服务，假定每个社区在其地界内人口均匀分布，又假定各社区可能就诊于各个诊所的人数的权重因素如表所示。现在要解决的问题是，这两个诊所应该设置在哪两个社区内，使它们为四个社区服务时的距离／人口费用为最低。四个社区人口、距离和相对权重因素从社区至诊所距离社区人口／千人人口相对权重ABCDA011812101.1B11010781.4C81009200.7D9.5790121.0（1）由表原始数据构造出权重的人口／距离表。例如从社区A到诊所B为11×1.1×10=121。其余仿此类推可得表1。表1：权重的人口／距离（距离×人口×权重因素）从社区至诊所距离ABCDA012188132B123.2011278.4C1121400126D114841080（2）表中每列相加，然后挑选出最低成本所在的列作为诊所的一个选址。本例中为C列，即在C社区设立一个诊所，如表2所示。表2：从社区至诊所ABCDA012188132B123.2011278.4C1121400126D114841080349.2345308336.4（3）对每一行来说，除零以外比较从某一社区去已确定地址的诊所的成本，也就是在同一行中找出数字非零的最小数字的那一列。如成本低于已确定地址诊所的成本就保留，否则就将此数字减少至已确定地址诊所的成本。将上表修改后如下表3所示。表3从社区至诊所ABCDA0888888B112011278.4C0000D108841080220172308166.4（4）除社区C设一诊所外还需要增加另一个诊所，将上表中每列数字相加得到一行数字，其中最小者即为成本最低者，由此可选择出设在社区D的另一诊所地址。（5）先将社区C的诊所从表中除去后，重复步骤3，将表3修改整理后如表4所示。将表5中每列数字相加得到一行数字，其中最小者即为成本最低者，由此可选出设在社区A的另一诊所地址。（6）继续重复步骤（4）和步骤（5），可选出最后一个诊所地址，即为B社区。表4表5从社区至已定地址诊所ABA00B78.40C00D0078.40从社区至已定地址诊所ABCA08888B78.4078.4C000D00078.488166.4选择诊所的顺序应按如下顺序排列：C—D—A—B。二、综合因素评价法设施选址经常要考虑成本因素，但还有许多非成本因素需要考虑，经济因素可以用货币量来权衡，而非经济因素要通过一定的方法进行量化，并按一定规则和经济因素进行整合，称为综合因素评价法。（一）加权因素法对非经济因素进行量化，一般采用加权因素法。1.对场址选择涉及的非经济因素赋以不同的权