第四章物流网络设计

物流网络设计第四章2-51本章内容►物流网络规划问题及其重要性►物流设施选址的主要因素►物流网络规划过程►物流网络规划所需的数据►物流网络规划使用的技术►设施选址3-51物流网络规划问题及其重要性物流网络规划问题就是确定产品从供货点到需求点流动的结构，包括决定使用什么样的设施（如果需要使用）、设施的数量、设施的位置、分派给各设施的货品和客户、设施之间应使用什么样的运输服务、如何进行服务等。什么是物流网络规划问题?4-51物流网络规划问题及其重要性什么是物流网络规划问题?空间问题时间问题5-51物流网络规划问题及其重要性–空间或地理设计问题是指确定各种设施（如工厂、仓库和零售点）的平面地理位置。确定各种设施的数量、规模和位置时则要在以地理特征表示的客户服务要求和成本之间寻求平衡。这些成本包括：生产／采购成本；库存持有成本；设施成本（存储、搬运和固定成本）和运输成本。–网络规划的时间性或时期问题是一个为满足客户服务目标而保持产品可得性的问题。通过缩短生产／采购订单的反应时间或者通过在接近客户的地方保有库存，可以保证一定水平的产品可获得率。这里首要的考虑因素是客户得到产品的时间。以时间为基础的决策也会影响设施的选址。6-51物流网络规划问题及其重要性1.顾客服务需求的变化2.顾客和供应市场的位置变化3.企业所有权的变化4.成本压力5.企业组织变革为什么要对物流网络进行规划设计?7-51物流设施选址的主要因素（1）自然环境因素（2）经营环境因素（3）基础设施状况（4）其他因素8-51物流网络规划过程1．定义过程步骤包含在每一步骤中的物流网络再造团队2．进行物流审计3．审查物流网络方案6．开发执行计划4．进行设施选址分析5．网络/选址决策制定地址选择团队图4-1物流网络设计过程的关键步骤9-51物流网络规划所需的数据•（1）顾客、零售商、现有仓库、制造厂和供应商的位置•（2）所有产品的数量和特殊的运输方式•（3）每个区域的顾客对每种产品的需求量•（4）每种运输模式的运输费率和成本•（5）仓库成本（包括劳动力、仓库保管费用和运营维护费）和费率•（6）产品线上的所有产品清单•（7）运输时间、订货周期、订单满足率•（8）采购、制造成本•（9）向顾客发货的频率和运量•（10）网络中各个节点的存货水平及控制方法•（11）订单处理成本与发生这些成本的物流环节•（12）产品配送模式•（13）顾客服务需求和目标10-51物流网络规划所需的数据数据汇集原则（1）采用网格或其他聚类技术将距离较近的顾客集合起来。（2）应根据以下原则将产品汇集为合理数量的产品组：①配送模式。②产品类型。③将需求点汇集为150～200个区域。④确保每个区有大致相同的总需求。⑤将产品汇集成20～50个产品组。11-51物流网络规划所需的数据运输费率估算企业自有卡车运输成本的估计。在这里我们区分两种运输模式：整车运输（truckload,简称TL）和零担运输（less-than-truck-load,简称LTL）。在零担运输业中，一般包括三种运输费率：等级（Class）费率、特价（Exception）费率和商品（Commodity）费率。一旦费率确定后就要确定费率基准数。这些数一般等于出发地和目的地之间的近似距离。有了商品的运输等级和基准数，就可以从承运人的价目表中得到每百磅的具体运输费率。12-51物流网络规划所需的数据仓储成本与仓储设施相联系的成本可以分为三大类：（1）固定成本（2）操作成本（3）存储成本13-51物流网络规划使用的技术(1)数学分析技术•数学分析技术泛指各种借助简单数学分析技术的方法，包括统计图表、制图技术和表格对比几种方法。•这类方法能够考虑主观因素、利润因素、成本和限制条件等许多最复杂的数学模型所不能包括的因素。14-51物流网络规划使用的技术(2)优化模型•优化模型是建立在精确的数学方法的基础之上的，它依据精确的数学过程评价各种方案，并且在给定的假设前提和足够的数据后，可以保证得到针对该问题的数学最优解，即从数学上证明所得到的解是最优的。•优化模型主要包括线性规划、非线性规划、整数规划、动态规划模型、计算机模型、枚举和排序模型。15-51物流网络规划使用的技术(3)计算机仿真模型•仿真模型考虑了具体设计和网络性能方面的动态情况。物流网络的仿真包括模拟成本结构、约束条件和其他能够合理地代表网络的因素。•仿真程序是对系统的模型进行抽样试验的技术。•当设计的物流网络不需要详实和优化的解决方案，或者不是特别关键时，仿真方法是最合理的选择。供应链的概念16-51物流网络规划使用的技术(4)启发式模型•启发式模型在建模上介于仿真模型和优化模型之间，它将仿真模型定义的真实性和优化模型所能实现的寻求最优解的过程结合起来。•启发式方法的定义如下：启发式方法是一个简化了的推理过程，寻求得到满意答案，而不是最优解。17-51物流网络规划使用的技术(4)启发式模型•在规划时使用启发式方法，注意以下的一些规则：–仓库的最佳选址往往在需求最密集的中心点附近；–应该由供货点直接供货给那些按整车批量购买的客户，不应再经过仓储系统；–对需求量及需求提前期波动很小的产品，应当实行准时化管理，尽量减少库存；•在当前配送体系中增加新的物流设施的前提条件是：–新增加的设施能最大化的节约物流成本；–从配送角度看，那些订货量少而且位于产品配送网络末梢的顾客其代价最高；–从分销网络的最远端开始，沿途搭载小批量货物直到装满整车，再回到运输起点的运输方法是最经济的。18-51物流网络规划使用的技术(5)专家系统模型•专家系统，又称人工智能系统，是将人们以往在解决问题中积累的经验、方法与专长转化为计算机程序.•专家系统有以下几个明显的优点：–①能处理定性信息，也能处理定量信息，可以使得某些关键的主观因素成为决策过程的组成部分。–②专家系统能够处理不确定的信息，而且利用部分信息也能够对问题求解。–③专家系统解决问题的速度更快，成本更低，并且可以很快的提高物流管理人才的决策能力。–④专家系统提供的知识可以转移、复制、并且具有文档化特征。19-51设施选址---单设施选址（1）重心法•单设施选址是为单个物流设施选址，最常用的是重心模型。重心法是一种静态的选址方法，将运输成本作为唯一的选址决策因素。给定供给点与需求点的坐标、以及节点之间的运输量，则单设施选址应当使得运输总成本最小。iiiiMinTCVRd；其中TC——运输总成本；iV——节点i的运输总量；iR——待选址设施到节点i的运输费率；id——待选址设施到节点i的距离；20-51设施选址---单设施选址---重心法X＝iiiiiiiiiVRXdVRd；Y＝iiiiiiiiiVRYdVRd；设施选址的坐标通过下面一组方程来确定:其中（X，Y）——待选址设施的坐标；21-51设施选址---单设施选址---重心法id＝k22()()iiXXYY;距离id的计算公式：（iX，iY）——已知的供给点与需求点的坐标；22-51设施选址---单设施选址--重心法重心法例题：某企业的两个工厂分别生产A，B两种产品，供应三个市场M1，M2，M3，已知的条件如表4-1所示。现需设置一个中转仓库，A，B两种产品通过该仓库间接向三个市场供货。请使用重心法求出仓库的最优选址。节点（i）产品运输总量运输费率XiYi1P1A2000$0.05382P2B3000$0.05823M1A&B2500$0.075254M2A&B1000$0.075645M3A&B1500$0.0758823-51设施选址---单设施选址--简单栅栏法(2)简单栅栏法•这是一种启发式方法，在欧氏几何平面内，通过简单地衡量x和y方向的平均值，选择合适的坐标(xi,yi)，以达到最小化吨公里的目标。现在介绍简单栅栏法。24-51设施选址---单设施选址--简单栅栏法'x＝11niiiniix；'y＝11niiiniiy；上面式中'x，'y——估算的仓库坐标；ix，iy——工厂和客户区域坐标；id——从设施点到市场i的距离；i——产品运费和运送到位置i的距离；TC——从设施点到所有市场的全部运输成本。25-51设施选址---单设施选址--简单栅栏法；TC＝1niiid；id＝'2'2()()iixxyy；上面式中'x，'y——估算的仓库坐标；ix，iy——工厂和客户区域坐标；id——从设施点到市场i的距离；i——产品运费和运送到位置i的距离；TC——从设施点到所有市场的全部运输成本。距离为：总成本为：26-51设施选址---多设施选址多设施选址•多设施选址更具有现实意义，也更为复杂。•多设施选址的问题中，可以归纳为以下基本规划问题：–数量配置问题，确定合适的设施数量；–区位配置问题，确定每一个设施的地理位置；容量配置问题，确定每个设施的规模；–市场和供给配置问题，确定每个设施应服务于那些市场，每个设施有哪些供给源供货等等。•以仓库选址为例，需要考虑的问题有：需设置的仓库的数量、容量及位置、每个仓库服务的顾客群、各仓库的产品供给源、每种产品的库存配置与运输。27-51设施选址---多设施选址—重心法多重心法例4.3已知四个区域市场，它们的坐标分别为M1（3，3）、M2（6，8）、M3（9，5）、M4（11，9）。四个市场所需要的产品分别为20000件、50000件、60000件、30000件。现需要设置一些中转仓库。已知仓库到各个市场的运输费率为0.08元/件公里，每修建一个仓库每年需承担的固定成本为100000元，仓库的平均维持成本为500000元，其中N为仓库的个数。假设该种产品由国外进口，无论中转仓库建在目标市场中的什么位置，产品从生产厂到仓库之间的运输费用都大致相等，因此这部分费用在求解时不考虑。请做出仓库选择决策。28-51设施选址---多设施选址—重心法•解：仓库的个数最少为一个，最多为四个，分别建在每个市场中心。对于每一种可能的仓库个数决策，分别用重心法求出最优选择，并计算物流总成本，然后从中选出总成本最小的方案。29-51设施选址---多设施选址—重心法表4-7选址决策供货任务分配方案仓库1仓库2仓库3最小运输总成本1M1,M2M3M4932953←2M1,M3M2M416000013M1,M4M2M310119314M2,M3M1M420396155M2,M4M1M310182356M3,M4M1M21073314考察修建3个仓库的情况：30-51设施选址---多设施选址—重心法表4-8最优选址方案仓库供货任务运输总成本运输总库存维持总固定物流总的最优配置最小时的成本$费用成本$成本个数仓库坐标（X,Y）$＝500000N1M1,M2,M3,M48.09,7.444156042500000100000056560422M1,M2,M4,M36,8;11,9195119370710720000004658300←3M1,M2,M3,M46,8;11,9;9,5932953866025300000047989784M1,M2,M3,M43,3;6,8;11,9;9,50100000040000005000000对仓库个数N＝1，2，3，4的情况，分别求出最优选址方案：最佳选址方案结论：修建两个仓库，仓库1（6，8）服务市场{M1,M2，M4}，仓库2（11，9），服务市场{M3}。31-51设施选址---多设施选址—混合整数线性规划混合整数线性规划•混合整数规划的主要优势在于固定成本及不同水平的可变成本均能包括在分析之中。•现在以仓库选址为例，决策目标是在物流网络中确定仓库的数量、容量与位置、使得物流总成本最小，•决策问题的约束条件是：–①各生产厂的产量约束；–②所有的市场需求必须被满足；–③仓库的周转总量与库存约束；–④同一市场所需的各种产品必须由同一个仓库供应，不允许交叉运输。32-51设施选址---多设施选址—混合整数线性规划inMTC=ijklijklijklCX+kkkilk