第13章 物流系统优化

第13章物流系统优化本章要点：物流系统是一个开放的复杂性系统，也是集多项功能为一体的综合性系统。在整个物流系统中，供应商、经销商、制造商、专业的物流公司及各物流节点共同构成一个物流网络，它们之间的关系是密不可分的，这些环节的运作效率和匹配程度是物流系统优化的核心。物流系统的优化可以提升整个物流网络的核心竞争力，进而能够促进产业结构的升级以及相关经济的可持续发展。本章在基于物流系统优化原则上系统地概括了物流节点、仓储系统、运输系统及供应链理论知识和优化的方法。第13章物流系统优化13.1物流系统优化的基本原则13.2物流节点优化•13.2.1影响物流节点设置的因素•13.2.2物流节点类型的划分方法•13.2.3物流节点优化13.3仓储系统优化•13.3.1仓储系统•13.3.2仓储系统优化措施13.4运输系统优化•13.4.1运输系统•13.4.2配送优化•13.4.3运输路径优化13.5供应链优化•13.5.1供应链优化的概念与流程•13.5.2约束理论•13.5.3约束理论的应用物流系统优化的基本原则•设定的目标必须是定量的和可测评的目标（Objectives）•模型必须忠实地反映实际的物流过程模型（Models）•数据必须准确、及时和全面数据（Data）•系统集成必须全面支持数据的自动传递集成（Integration）•系统优化方法必须以一种便于执行、管理和控制的形式来表述表述（Delivery）物流系统优化的基本原则•算法必须灵活地利用独特的问题结构算法（Algorithms）•计算平台必须具有足够的容量在可接受的时间段内给出优化方案计算（Computing）•负责物流系统优化的人员必须具备支持建模、数据收集和优化方案所需的领导和技术专长人员（People）•商务过程必须支持优化并具有持续的改进能力过程（Process）•投资回报必须是可以证实的，必须考虑技术、人员和操作的总成本回报（ROI）物流节点优化•包装•装卸流通仓库保管储备仓库•配货•流通加工配送中心•分货•流通加工分货中心在整个物流网络系统的轮转过程中，物流功能中的一些功能要素如包装、装卸、保管、分货、配货、流通加工等都是在节点上完成的。物流节点是物流网络中连接物流线路的连接之处，它是整个物流网络能够运行起来的连接点，因此它的作用是至关重要的。影响物流节点设置的因素根据城市物流现状作为规划依据统一规划城市物流节点充分考虑经济效益和社会效益依据实际情况合理设置物流节点根据城市物流现状作为规划依据城市物流发展的现状分析以及物流量的定性和定量预测是城市进行物流节点规划的重要依据。城市是否需要建设物流节点，建多大规模的物流节点，建在什么地方更加合适，需要完成什么样的功能等等，这些都需要建立在对现状和未来准确客观分析的基础上。此外，还应当在总物流量预测的基础上客观地进行分货种、分地区、分运输方式、分行业等的物流量分析和适站量分析。统一规划城市物流节点物流节点的规划应当纳入城市的整体规划。这不仅指纳入基础设施的规划，还应当纳入城市整体信息平台的发展规划，构建集成的物流信息系统。此外，还应考虑绿化、生态、美观等因素，使其建设符合城市地面空间布局的一致性和合理性，尽可能降低其对城市生活的干扰。同时，规划是建立在对未来一段时间预测的基础上的，在吸引大量企业入驻的同时，必须要考虑将来的可持续发展，为工业企业扩张和发展留有余地。充分考虑经济效益和社会效益物流节点建设不可避免的会对当地的经济和生活带来一定的影响，因此，在规划之初应当重视社会效益分析，包括对城市交通量的影响，提高城市货车实载率带来的收益，提高物流企业运营效率节约的成本和对城市经济发展作出的贡献等，其目的是根据该项目所在地国民经济与社会发展的现状，综合评价规划项目的社会合理性，为项目的决策提供科学依据。此外，通过合理的选择盈利模式进行经济效益分析，确定营运期成本费用和相关收入，评价该项目投入运营之后盈利能力和抗风险能力，明确该项目在财务上的建设可行性。依据实际情况合理设置物流节点准确定位并合理设计功能，是决定物流节点能否盈利和有效管理的关键，这是物流节点规划中最难的一步。准确的定位对于物流节点的建设、布局以及设施设备的选购具有指导作用，可以有效的避免资金浪费，发挥市场服务规模效应、提高中转效率，并更有可能吸引到用户。合理的设计功能不仅包括地面上的布局和提供哪些基础服务，还应当结合城市企业发展的现状，考虑提供哪些增值服务，这可以充分的发挥基础设施的技术和管理集成优势，确定行之有效的盈利模式，从而构建出一个协调的城市物流网络系统。物流节点类型的划分方法节点物流需求水平•节点物流需求水平指市场对各种不同种类及服务水平的物流业务的现实或未来需求的程度，包括市场成熟度和市场成长性两个方面。节点物流供给能力•节点物流供给能力指由物流节点内部现实条件和所属区域周边环境与未来发展所决定的对不同物流服务需求所能提供的供给能力和服务水平，包括现实供给服务能力和未来供给服务能力。物流节点四种基本类型辅助型节点主导型节点排除型节点潜力型节点根据物流节点需求水平和物流节点供给服务能力两大标准的不同组合状态划分物流节点四种基本类型•是节点需求水平及节点供给服务能力都很强，近期应进行节点规划、建设，应加大投入、全力发展的节点。主导型节点•是节点有一定供给服务能力，但现实需求水平和未来需求水平受限，节点只有与其它节点功能相匹配才发挥其功能。辅助型节点•是节点未来物流需求水平强而现实供给服务能力较弱，但具有较大发展潜力，有可能随着节点供给能力的加强而演化为主导型节点，而当其需求水平弱化时，也可能转变为辅助型或排除型节点。潜力型节点•是节点现实和未来物流需求水平及供给服务能力均很弱，此类节点应属于放弃建设发展的节点。排除型节点物流节点优化物流节点优化物流节点选址问题的提出选址中应当考虑的因素节点选址问题的分析及变量设置选址问题模型的建立物流节点选址问题的提出物流网络体系•城市的道路网和物流终端的空间形态和空间分布在一段时间内是稳定的，而作为物流中转的中间节点——物流节点的空间分布和规模结构极大地左右着城市物流网络中货物运输的交通需求。节点优化•商品先运送到城市的物流节点，然后根据各零售商业的需求信息以及道路拥挤状况分批分期地给予集中配送。为了使成本在各方面制约条件得到满足的情况下得到最小化，决策者必须考虑节点的选址问题并对其进行优化。选址中应当考虑的因素充分考虑大型企业较为集中的地方，或者通过一定的行政措施或优惠政策，吸引企业集中在此，从而利于缩短运距、整合资源和技术。节点的布局应靠近城市主要进出口要道，尤其是高速公路的进出口。充分利用现有交通条件。要远离城市的中心，减少城市交通的拥堵和对城市建筑美观的影响，尽可能减少对城市人民生活的影响。充分考虑现有的基础设施，尤其是尽量利用已有仓储用地及设施。节点选址问题的变量设置我们选择m个基地，n个备选物流节点以及p个需求节点，并且我们对选择的物流节点的总数限制为N。下面设定决策变量以及对模型参数进行说明：,kikiXA分别表示供应基地k到物流节点i的运输量和单位运输成本,ijijYB分别表示物流节点i到需求节点j的运输量和单位运输成本kS为供应基地k的供应量jD为需求节点j的需求量节点选址问题的变量设置iF为第i个物流节点的固定费用iV为第i个物流节点的可变成本系数iW为第i个物流节点的流量iC为第i个物流节点的最大容量限制iZ为0-1变量，等于0表示第i个配送中心未被选中，等于1表示第i个配送中心被选中选址问题模型的建立对物流节点选址问题进行优化的目标是使总成本最小，建立物流节点的可变成本流量的函数，根据上述决策变量可建立目标函数以及约束条件如下：111111inf(,)pmnnnnkikiijijiiiiikjijiiMxzAXBYZVWZF1,1,2,,nkikiXSkm运输量要满足在供应范围之内1,1,2,,nijjiYDjp11mlkiijikjXYW1,1,2,,nkiiiXCin需求量要满足在可运输量范围之内物流节点的进出流量平衡物流节点的容量限制物流节点的个数限制1,1,2,,niiZNin仓储系统•仓储是现代物流的一个重要组成部分，在物流系统中起着至关重要的作用，是厂商研究和规划的重点。高效合理的仓储可以帮助厂商加快物资流动的速度，降低成本，保障生产的顺利进行，并可以实现对资源有效控制和管理。在提高服务水平，降低库存，节约时间，成本最小化的压力下，仓储在物流系统中越来越重要。仓储系统优化措施仓储系统的布局设计•仓储系统布局是顶层设计，也是物流系统设计的核心。库存最优控制•库存的最优控制部分是确定仓库的商业模式的，即要（根据上一层设计的要求）确定本仓库的管理目标和管理模式。仓储作业操作•仓储作业的操作是最为基础的部分，也是所有WMS最具有共性的部分。这部分内容不仅要根据上一层确定的控制目标和管理模式落实为操作流程，还要与众多的专用仓储设备自动控制系统相衔接，所以是技术上最复杂的部分。运输系统•在整个物流大系统中，物流运输系统就像人身体之中的血液一样不断的传递着各方所需物资。现代运输工具的不断改进与提高，使得现代物流中的运输观念，已经不是平常意义上的运输，它所涉及的范围已经延伸到企业生产经营活动的大部分领域，从现实意义上来看它已经形成了一个系统。运输流程简图产地物流中心配送中心零售商物流中心配送中心零售商配送的一般业务流程备货客户送货分放配货分拣储存配装加工订货订单处理配送决策与优化方法配送中心客户客户客户客户客户客户客户客户模型假设及构建决策变量针对具体的多回路配送问题，我们规定每个需求客户被访问的次数是唯一的并将某一地区的配送网络设置为：G=（V,A）01(,)nVVVV配送网络中的节点组合((,):,,)ijijAVVVVVijQ配送网络中各运输路线的集合配送中心中运输车辆的容量ijd任意两节点之间的距离iDk节点处的商品需求量表示运输车辆的集合构建数学模型通过对多回路配送问题的分析我们建立目标函数使得运输距离为最短：00nnvijijijMindZ对上述目标函数首先要满足每个客户只能被访问一次，也就是每个需求节点只能由一个车辆提供配送服务，约束条件如下：01,1,,nvijivKZjn01,1,,nvijjvKZin构建数学模型每个车辆必须离开已经进入过的节点，并且对每个车辆的承载量有所限制：00110()nnnnvvvihhjiijijijZZDZQ且在配送过程中我们要限制每个车辆最多利用一次，则约束条件为：0011nnvvivvjijZZvk和，其中{():1,/{0};2}vvijijiAjAMZZAifAVA在运输过程中，有一部分路径不经过配送中心，则有：;0,1,;0,1,;vijZMinjnvk最短路径法整个运输过程中将不同的路径划分成多个阶段，恰当的选取节点的位置，将整个运输问题转化成一族同类型的子问题，然后逐个做出选择。在求解的过程中，先从边界条件开始，也就是首先从起点开始，沿着不同的路径逐段寻优。在每一段做出选择的时候都要应用前一端路径所做出的选择，然后递推到终点。最短路径法要求把当前要做出选择的路径与后面要做出的选择分开来，但是要把各段的效益结合起来考虑，因此这是一种考虑整个路径最优的方法。最短路径算例AHGFDECBI90100150120110105130758070869078120115最短路径算例在起点A处，也就是在路径的选择刚开始是K=0，此时有：010()()0fsfA这是边界条件11()90,()100fBfC选择B节点在k=1时，这时开始选择第一段路径，则有：最短路径算例2()min(90150,100120)220fD2()100105205fE2()min(90110,100130)200fF选择C节点选择C