《库存控制模型技术与仿真》第9章仓库选址与布局

2内容提要•绪论•库存系统建模及方法•库存管理方法与决策•库存管理中的需求预测•独立需求控制系统模型•非独立需求库存控制系统模型•供应链管理下的库存控制模型•供应链中的循环库存管理模式•仓库选址与布局•仓库配送线路规划•仓库运输路径规划与车辆调度•RaLC仿真软件在物流中心规划中的应用3内容概要仓库选址与布局9.2单一仓库选址模型9.3多仓库选址模型9.4多仓库区域覆盖模型9.1仓库选址问题的基本描述9.5多级仓库选址布局模型49.1仓库选址问题的基本描述9.1.1仓库选址的意义选址在整个物流系统中占有非常重要的地位，主要属于物流管理战略层的研究问题。选址决策就是确定所要分配的设施的数量、位置以及分配方案。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。o设施数量库存成本o设施数量运输成本59.1.2选址决策的影响因素1.选址决策的外部因素分析(1)宏观政治、经济因素(2)基础设施及环境(3)竞争对手2.选址决策的内部因素分析企业的内部因素往往是最主要的。选址决策首先要与企业的发展战略相逢应。9.1仓库选址问题的基本描述69.1.3选址模型的分类建立一个选址模型之前，我们需要清楚以下几个问题：(1)选址的对象是什么？(2)选址的目标区域是怎样的？(3)选址目标和成本函数是什么？(4)有什么样的一些约束？9.1仓库选址问题的基本描述79.1.3选址模型的分类1.被定为设施的维度及数量(1)根据设施的维数根据被定位设施的维数可以分为体选址、面选址以及线选址、点选址。体选址是用来定位三维物体的，例如卡车和飞机的逆装卸或箱子外货盘负载的堆垛。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。线选址是用来定位一维物体的，例如在配送中心的分拣区域，分拣工人向传送带按照定单拣选所需要的货品。更高维度的选址问题也是存在的，但是相当的少。(2)设施选址的数量（单一或多个）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。单一设施选址无需考虑竞争力、设施之间需求的分配、设施成本与数量之间的关系，主要考虑运输成本，因此，单一设施选址问题相比多设施选址问题而言，是比较简单的一类问题。9.1仓库选址问题的基本描述89.1.3选址模型的分类2.选址问题目标区域的特征(1)连续选址(2)网格选址(3)离散选址9.1仓库选址问题的基本描述99.1.3选址模型的分类3.选址成本(1)可行性/最优性(2)Minisum/Minimax目标函数(3)固定权重与可变权重(4)被定为设施间有无相互联系(5)确定性与随机性(6)静态与动态9.1仓库选址问题的基本描述109.1.3选址模型的分类4.选址约束(1)有能力约束与无能力约束如果新设施的能力没有限制，那么选址问题就是无能力约束的选址问题；反之，就是有能力约束的选址问题。(2)Minisum/Minimax目标函数如果在目标区域内有些区域不适合作为选址地点，那么这个选址问题就包含了不可行区域的约束。9.1仓库选址问题的基本描述119.1.4选址问题中的距离计算选址问题模型中，最基本的一个参数是各个节点之间的距离。一般采用两种方法来计算节点之间的距离，一种是直线距离，也叫欧几里德距离(EuclideanMetric)；另一种是折线距离(RectilinearMetric)，也叫城市距离(MetropolitanMetric)。9.1仓库选址问题的基本描述129.1.4选址问题中的距离计算xjxiyjyiOx折线距离（dij）直线距离（dij）y终点起点(xi,yi)(X,Y)XY22)()(:iiiyYxXd--直线距离iiiyYxd--X:折线距离9.1仓库选址问题的基本描述13内容概要仓库选址与布局9.2单一仓库选址模型9.3多仓库选址模型9.4多仓库区域覆盖模型9.1仓库选址问题的基本描述9.5多级仓库选址布局模型149.2单一仓库选址模型9.2.1重心法重心法是一种模拟方法。这种方法将物流系统中的需求点和资源点看成是分布在某一平面范围内的物流系统，各点的需求量和资源量分别看成是物体的重量，物体系统的重心作为物流网点的最佳设置点，利用求物体系统重心的方法来确定物流网点的位置。W4W3W2W1链接：重心法的操作过程是在一块水平放置的平板上划上或粘贴上包括各个用户位置的缩小地图，在各用户位置上钻出小空，从小空中穿线，并于线下端悬挂砝码，砝码的重量与此用户的需求量成一定比例关系。实验时，将线的上端拴结在一起，然后松手，使各线绳在砝码的重力作用下自由下垂，记下平衡时结点的位置。反复实验几次，即可获得物流中心最佳位置的近似解。15结点布局问题实例（深圳万佳百货）9.3074503504502501500)45025()350350()450450()250400()1500325(X7.2164503504502501500)450450()350400()450350()250150()150075(Y500400300200100100200300400500600d5(25,450):450d4(350,400):350d3(450,350):450d2(400,150):250d1(325,75):1500niiiniiiixRVRVdX11niiiniiiiyRVRVdY11ViRi有时就代表货运量9.2.1重心法169.2单一仓库选址模型9.2.2微分法1.单一仓库选址的微分法模型(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3)(x4,y4)(x5,y5)(x,y)βdωciiiiiiiiiiiiyyxxωβdωβcC21)()(配送中心向第i个客户供应商品的运费为：配送中心向各客户供应商品的总运费为：最优选址点：iiiiiiidωdxωXiiiiiiidωdyωY179.2单一仓库选址模型9.2.2微分法2.非线性系统最优化模型参见“单一结点选址（有约束）.xls”18内容概要仓库选址与布局9.2单一仓库选址模型9.3多仓库选址模型9.4多仓库区域覆盖模型9.1仓库选址问题的基本描述9.5多级仓库选址布局模型199.3多仓库选址模型9.3多仓库选址模型供应链网络设计通常有几个阶段，包括供应商、生产厂、仓库和市场。还可能存在像联合中心和转运点之类的中介设施。供应商生产商仓库市场209.3多仓库选址模型9.3多仓库选址模型1.需求量在仓库之间的分配运距固定成本金华市场A绍兴市场B丽水市场C温州市场D配送能力杭州DC1746215213825438023宁波DC2589326910129825819衢州DC352838326718230816台州DC4603127923724512718需求量1115713从上表中可以看到，该地区每月的总配送能力为76单位，总需求量正好为46单位。且具体各个仓库的供给能力与市场的需求也不匹配，所以公司必须考虑在仓库之间进行指标分配。这种分配决策随着成本和需求的变化，每月都要重新进行调整。219.3多仓库选址模型9.3多仓库选址模型1.需求量在仓库之间的分配需求分配问题可以用网络优化模型解决。这一模型需要输入以下数据：n=仓库的数目m=市场或需求地的数量Dj=市场j的月需求量Ki=仓库i的月配送能力Cij=i仓库生产一单位产品并送到j市场的成本(包括生产、库存和运输成本)xij=每月从仓库i到市场j的运量229.3多仓库选址模型9.3多仓库选址模型1.需求量在仓库之间的分配这一问题构成了下面这一线性模型：nimjijijxC11min限制条件为：mjDxjniij,,11miKximjij,,11239.3多仓库选址模型9.3多仓库选址模型2.仓库布局：配送能力既定的仓库布局模型使用布局的网络优化模型来解决这一问题。这一模型需要输入以下数据：n=潜在的仓库布局区位数量m=市场或需求点的总数量Dj=市场j的月需求量Ki=仓库的潜在月配送能力Cij=仓库i生产一单位产品并将之送到j市场的成本决策变量的定义如下：yi=1如果仓库i运营，否则为0xij=每月从仓库i运送至市场j的货物数量249.3多仓库选址模型9.3多仓库选址模型3.仓库布局：配送能力既定的仓库布局模型——单个供应源对前面讨论过的仓库区位模型做一些修改。决策变量的定义改为：yi=1如果仓库在i点布局，否则为0xij=1如果市场j由仓库i提供产品于是，这一问题构造了一下整数模型：ninimjijijjiixcDyf111min限制条件为：niijmforjx1,,11niijinforixD1,,1125内容概要仓库选址与布局9.2单一仓库选址模型9.3多仓库选址模型9.4多仓库区域覆盖模型9.1仓库选址问题的基本描述9.5多级仓库选址布局模型269.4多仓库区域覆盖模型9.4多仓库区域覆盖模型离散点选址指的是在有限的候选位置里面，选取最为合适的一个或者一组位置为最优方案，相应的模型就叫做离散点选址模型。对于离散点选址问题，目前主要有两种模型可供选择，分别是覆盖模型(Covering)和P—中值模型。其中覆盖模型常用的有集合覆盖模型(SetCoveringLocationProblem)和最大覆盖模型(MaximumCoveringLocation)。279.4多仓库区域覆盖模型9.4.1覆盖模型所谓覆盖模型，就是对于需求已知的一些需求点，如何确定一组服务设施来满足这些需求点的需求。根据解决问题的方法的不同，可以分为两种不同的主要模型：(1)集合覆盖模型，用最小数量的设施去覆盖所有的需求点。(2)最大覆盖模型，在给定数量的设施下，覆盖尽可能多的需求点。集合覆盖模型最大覆盖模型289.4多仓库区域覆盖模型9.4.1多仓库选址模型1.集合覆盖模型集合覆盖模型的目标是用尽可能少的设施去覆盖所有的需求点，相应的目标函数可以表达为：Njjxmin约束条件为：MjNiyMjMjxMjxCydMixCydNiyNiyijjjAijjijijAjjjijiiBjijjBjij,,0,,1,0,,,1,1)()()()(299.4多仓库区域覆盖模型9.4.1多仓库选址模型2.最大覆盖模型最大覆盖模型的目标是对有限的服务网点进行选址，为尽可能多的对象提供服务。相应的目标函数可以表达为：NjjAiijiyd)(min约束条件为：MjNiyMjxMjNixjyijMjpxxCydNiyijjMjjjAjjjijijBjij,,0,1,0,,,,1)()(309.4多仓库区域覆盖模型9.4.2P-中值模型2.最大覆盖模型P-中值模型是指在一个给定数量和位置的需求集合和一个候选设施位置的集合下，分别为p个设施找到合适的位置并指派每个需求点到一个特定的设施，使之达到在工厂和需求点之间的运输费用最低。P-中值模型一般适用于工厂或者仓库的选址问题，如要求在它们和零售商或者顾客之间的费用最小。需求点设施候选点P=3319.4多仓库区域覆盖模型9.4.2P-中值模型一般P-中值问题的目标函数是：NjjAiijiyd)(min约束条件为：MjNiyMjxMjNixjyijpxNiyijjMjjMjij,,1,0,1,0,,,1329.4多仓库区域覆盖模型9.4.3覆盖模型的Excel求解参见“网络覆盖.xls”33内容概要仓库选址与布局9.2单一仓库选址模型9.3多仓库选址模型9.4多仓库区域覆盖模型9.1仓库选址问题的基本描述9.5多级仓库选址布局模型349.5多级仓库选址布局模型9.5多级仓库选址布局模型自学，参见“网络覆盖.xls”35复习、巩固、练习9仓库选址与布局