第2章物流网络规划与设施场址选择

第2章物流网络规划与设施场址选择学习目标：了解物流网络的内涵和构成要素、物流节点的概念和功能；熟悉物流网络规划中的数据获取与处理，网络分析；掌握应用精确重心法进行设施选址及精确重心法的EXCEL求解。通过学习案例——家乐福的快速扩张与发展，加对深选址过程的了解。框架结构物流系统网络的内涵和构成要素：节点与链，厂商、客户、节点、线路、信息、组织物流结点的功能及分类：概念、功能、种类物流网络构建原则：按经济区域、以城市为中心布局、以厂商集聚、信息化网络规划数据的获取与处理：来源、编码、分析处理、缺省信息的获得物流系统网络分析：网络规划的一般分析内容、网络规划的逻辑与一搬步骤设施场址选择的意义与步骤：意义、程序单设施选址：问题描述、假设条件、数学模型、求解步骤、精确重心法的EXCEL求解多设施选址：混合整数线性规划求解物流网络概述物流网络规划设施场址选择物流网络规划与设施场址选择开篇案例：南方旅游汽车公司选址1994年10月，密苏里州圣路易斯的南方旅游汽车公司的最高管理部门宣布，公司准备将其生产和装配业务移至密西西比州的瑞支克莱斯特（Ridgecrest）。作为小吨位野营车和野营拖车的主要生产厂家，该公司由于急速上涨的生产成本，连续5年出现利润滑坡。劳动力和原材料费用涨幅惊人，行政管理费用直线上升，税收和交通运输费用也逐步上升。尽管该公司销售量在不断扩大，却仍然遭受了自1977年投产以来的第一次净亏损。当管理部门最初考虑迁厂时，曾仔细视察了几个地区。对迁厂至关重要的影响因素有：完备的交通设施，州、市的税收结构，充足的劳动力资源，积极的社会态度，合理的选址成本和金融吸引力。曾有几个地区提供了基本相同的优越条件，该公司的最高管理部门却被密西西比能源和电力公司的努力以及密西西比州地方官员的热情所打动。南方旅游汽车公司选址密西西比能源和电力公司力图吸引“清洁劳动力密集型”工业，州政府和地方政府的官员想通过吸引生产厂家在其境内建厂来促进该州经济的发展。密西西比用以吸引南方旅游汽车公司在瑞支克莱斯特建厂的条件如下：(1)免收5年的国家和市政税收；(2)免费使用供水和排水系统；(3)在工业区再建一个装货码头（免收成本费）；(4)同意发行50万美元工业债券，以备未来扩展之用；(5)由公共财政资助在地方工商学院培训工人。2.1物流网络概述2.1.1物流系统网络的内涵和构成要素1.物流系统网络的内涵物流系统网络，简称物流网络，就是把物流系统抽象为由节点与链连成的网络。物流系统网络主要分为区域物流网络和服务经营网络2类。2.物流系统网络的构成要素物流网络结构是指产品从原材料供应起点到市场需求终点的整个流通渠道的结构，包括物流节点的类型、数量与位置，节点所服务的相应客户群体，相应产品类别以及产品在节点之间的运输方式等。构成要素：(1)厂商(2)客户(3)物流结点(4)运输线路(5)信息系统(6)物流网络组织2.1.2物流结点的功能及分类1.物流网络结点的概念通过对企业物流系统的分析，可将其抽象成由结点与链连成的网络（如图2.1所示）。从网络角度来看，结点就是储存点，即零售店、仓库、工厂或者供货商。网络中的链代表不同储存点之间货物的移动。2.物流结点的功能衔接功能管理功能信息功能3.物流结点的种类集货中心分货重心配送中心转运中心仓储中心流通加工中心2.1.3物流网络构建原则1．按经济区域建立网络2．以城市为中心布局网络3．以厂商集聚形成网络4．建设信息化的物流网络2.2物流网络规划•1.数据来源•2.数据编码•3.数据分析处理•4.缺省信息的获取2.2.1规划数据的获取与处理•1．网络规划的一般分析内容•2．网络规划的逻辑与一般步骤2.2.2物流系统网络分析2.2.1规划数据的获取与处理•(1)业务运作单据(4)公开发布的信息•(2)财务报告(5)人为判断•(3)物流研究1．数据来源•(1)产品编码•(2)地理编码2．数据编码•(1)分析单位(7)设施成本•(2)产品归类分组(8)设施的生产能力•(3)估计运输费率(9)库存与吞吐量的关系•(4)订单规模(10)估计未来需求•(5)估计里程(11)其他因素和限制条件•(6)销售数据分组汇总3．数据分析处理4．缺省信息的获得2.2.2物流系统网络分析•(1)网络设计•(2)需求分派1．网络规划的一般分析内容•(1)客户服务水平审计•(2)组织研究•(3)设定标杆•(4)网络结构设计•(5)物流渠道设计2．网络规划的逻辑与一般步骤2.3设施场址选择•1．物流设施场址选择意义•2．场址选择的一般阶段与程序2.3.1设施场址选择的意义与步骤•1.问题描述•2.假设条件•3.数学模型•4.求解步骤•5.精确重心法的EXCEL求解方法2.3.2单设施选址2.3.3多设施选址2.3.1设施场址选择的意义与步骤物流设施场址选择是物流设施规划的重要环节，也是物流网络规划的重要内容。物流设施场址选择决定企业物流网络构成，它不仅影响企业物流能力而且还影响企业实际物流营运效率与成本，对企业来说是非常重要的物流战略规划问题。物流设施场址选择分两种情况，一种是小型单一设施的选址，主要根据已有的市场和生产规模来决定，问题较简单。另一种为综合设施的选址即要为一个企业所属的多个工厂、仓库、分销服务中心选择合适的地址，使这些设施数量、位置和规模达到优化，这就是一个复杂的问题。场址选择的一般阶段与程序其规划程序分为三个阶段，即准备阶段、地区选择阶段和具体地点的选择阶段。物流设施场址选择的基本程序如图2.2所示：2.3.2单设施选址1.问题描述设有n个客户，分布在不同坐标点（xi,yi）上，现假设拟建一座配送中心，设置在坐标点（x0,y0）处，如图2.3所示。已知条件如下：(1)客户的坐标值为：（x1,y1），（x2,y2），…，（xn,yn）；(2)单位运输费率为αi；(3)客户点i的货物运输量wi；根据市场需求，求拟建配送中心的坐标值。2.假设条件应用精确重心法进行单设施选址决策时，为使问题简化，作如下假设：(1)运输费用与距离成正比。(2)运输线路为直线或基本按直线考虑。(3)忽略在不同地点选址可能产生的固定投资、劳动力成本及库存成本的差异。(4)不考虑将来的运输费率的变化。(5)待选址设施到现有节点i之间的距离为di。其计算公式为：di=(2.1)2200()iiyy（x-x）3.数学模型以总运费最小作为规划的目标，即：（2.2）其中，——配送中心到客户i的每单位重量货物、单位距离所需的运费；——配送中心到客户i的运输量；di——配送中心到客户i的直线距离。根据两点间距离公式2.1，总运费TC为：（2.3）为使TC最小，将式2.3分别对x0，y0求偏导，并令其等于零，得到配送中心最优地址x0*，y0*的数学模型。上面两式中，均为未知，所以求解x0*，y0*通常采用迭代法。12220011()()nniiiiiiiiiAadaxxyyiai1*01niiiiiniiiiydydid1*01xniiiiiniiiixdd4.求解步骤①先将配送区域内几何重心点（，）作为配送中心的初始地点（x00，y00）。②利用公式2.3计算出与（x00，y00）相对应的总运费A0。③把（x00，y00）代入式2.1、式2.4、式2.5中，计算出配送中心的改善地点（x10，y10）。④利用式2.3计算出（x10，y10）相对应的总运费A1。⑤对比A0与A1，若A1≥A0，则（x00，y00）为最优解；若A1A0，则返回第③步计算，把（x10，y10）代入式2.1、式2.4、式2.5中，计算出配送中心的改善地点（x20，y20）。反复计算，直至AK+1≥AK，则（xK0，yK0）为最优地址，AK为最少运费。1niiiiiiy1niiiiiix5.精确重心法的EXCEL求解方法序号地点产品销售总量（吨）运输费率（元/吨公里）1岳阳冷板、线材20001.52长沙冷板、线材35001.43湘潭冷板25001.44株洲冷板、线材30001.45衡阳线材、冷板40001.36永州线材10001.27邵阳线材、冷板50001.38益阳冷板、线材10001.49常德线材、冷板40001.410怀化线材35001.211娄底冷板15001.312冷水江线材20001.413张家界线材15001.4解法第一步，在湖南省高速公路图（图2.4）上标出表2.1所给出的13个城市，并将透明的坐标纸覆盖在地图上，确定各城市的坐标，填入EXCEL表中，并按照表2.1中的数据将相应的销售量、运输费率填入EXCEL表中，见表2.2。第二步，根据重心法选址公式2.6，求出配送中心的初始位置，见表2.2。相应的计算公式见表2.3。（，）(2.6)得到初始坐标：（11.25，5.36）。10niiiiiixx10niiiiiiyy表2.3重心法选址计算公式表2.4精确重心法第1次迭代表2.5精确重心法第1次迭代公式表2.6精确重心法第2次迭代解法第三步，计算各城市到初选配送中心的距离、运费及总运费，按照精确重心法公式（式2.4，式2.5）进行第1次迭代。相应的数据及公式见表2.4和表2.5。得到第1次精选坐标：（11.48,5.11），总运费：179433。第四步，进行第2次迭代，见表2.6。得到第2次精选坐标：（11.56，5.02），总运费：178164。由于179433＞1781642，需继续迭代。第五步，重复第三步，直到运费不再下降。经过5次迭代后，总运费（178001）不再下降，最终得到配送中心坐标（11.59，4.98），娄底的坐标与该坐标最接近，故选娄底作为配送中心。2.3.3多设施选址从实际应用来讲，多设施选址更具有意义。因为影响设施选址的因素不只是运输费用，还应包括仓库数量、容量、库存成本等。此外，如果产品由自己的工厂生产，则约束条件将会更多。多设施选址问题是一类复杂的优化问题，也是多个领域研究的热点。用于选址问题的方法很多，常见的包括目标规划法、树形搜索法、动态规划法等，其中应用最广的是混合整数线性规划法。一个小型多产品仓库选址问题用混合整数规划模型来求解1．变量说明i——产品类别，i=1，2；j——工厂编号，j=1，2；k——中转仓库编号，k=1，2；l——客户编号，l=1，2，3。2．决策变量Sij——产品i在工厂j的生产量；Dil——客户l对产品i的需求量；Xijkl——由工厂j生产、经中转仓库k中转、提供给客户l的产品i的数量；ykl——0—1变量，当中转仓库k向客户l供货时取值1，否则取值0；zk——0—1变量，当确定使用中转仓库k时取值1，否则取值0。参数和目标函数3．参数，，——中转仓库的中转总量上下限；fk——中转仓库k年固定成本；uk——产品经中转仓库k中转的平均操作费（元/件）；Cijkl——产品的平均生产与运输费用（元/件）。4.目标函数以总成本最小作为优化的目标。这里，总成本TC由产品生产成本、仓库建设固定成本、仓库搬运成本、运输成本构成，即：kVkVmin[ijklijklijklkkklkiilklTCCXfzuy（D）]约束条件约束条件包括工厂生产能力的限制、仓库中转能力的限制、客户供货要求的约束。具体的约束式如下：(1)生产能力限制：；(2)满足客户对产品的需求量：；(3)一个客户只能由一家仓库供货：；(4)仓库中转总量限制：上述混合整数规划模型可以利用合适的优化算法和计算机软件来求解（略），其结果如下：klijklijXSjijklilklXDy1kkly()kkliilklkkVzDyVz结果如下：(1)建设一个生产厂P2；(2)由P2生产所需的全部产品；(3)建设一个中转仓库W2向3个客户供货；(4)运输总成本＝122万元／年；(5)中转仓库维持成本＝248万元／年；(6)中转仓库固定成本＝200万元／年；(7)生产成本＝816万元／年；(8)中转及运输总成本＝570万元／