12第5章物流配送管理相关算法及应用

第五章物流配送管理相关算法及应用本章学习内容第一节配送中心选址问题第二节运输计划编制问题第三节配送路线优化问题第四节物流配送优化相关问题配送中心选址问题第一节一、配送中心选址概述配送中心选址是以提高物流系统的经济效益和社会效益为目标，根据供货状况、需求分布、运输条件、自然环境等因素，用系统工程的方法，对配送中心的地理位置进行决策的过程。当一个物流系统中需要设置多个配送中心，这时不仅要确定配送中心的位置，而且还要对配送中心的数量、规模、服务范围等进行决策，建立一个服务好、效率高、费用低的物流网络系统。对此常称为网点布局。本课程将配送中心选址与布局统称为选址。一个物流系统只设置一个配送中心，称单中心选址问题，如果设置多个配送中心，则称多中心选址问题。供应商1供应商2客户1客户2客户3图3-1单中心配送网络示意图配送中心配送中心2供应商1供应商2供应商3客户1客户2客户3客户4客户5客户6配送中心1图3-2多中心配送网络示意图（一）配送中心选址的重要意义配送中心选址合理与否会直接影响到配送系统的服务水平、作业效率和经济效益。所以配送中心选址的目标是：1、成本最小化2、服务最优化3、辐射范围最大化4、社会效益最高化配送中心选址属企业战略层的决策问题，对物流系统的合理化具有决定性的意义。1经济性原则23适应性原则（二）配送中心选址的原则战略性原则协调性原则4（三）配送中心选址的决策选址包括两个层次的问题：第一：选位，即选择什么地区（区域）设置设施，沿海还是内地，南方还是北方，等等。在当前全球经济一体化的大趋势之下，或许还要考虑是国内还是国外；第二：定址。地区选定以后，具体选择在该地区的什么位置设置设施，也就是说，在已选定的地区内选定一片土地作为设施的具体位置。（四）配送中心选址的影响因素自然环境经营环境基础设施其他因素•1、自然环境（1）地质条件（2）气象条件（3）地形条件（4）水文条件2、经营环境因素（1）经营环境（2）商品特性（3）服务水平（4）物流费用3、基础设施状况（1）道路、交通条件（2）公共设施状况1、环境保护要求2、供应商的分布3、人力资源条件4、国土资源利用5、周边状况4、其他因素二、配送中心选址的基本条件和数据（一）选址的基本条件1、需求条件2、运输条件3、配送服务的条件4、流通职能条件5、用地条件6、法制条件7、其他条件•配送中心的选址有单一和多个配送中心的选址，相对而言，单一配送中心的选址需要考虑的因素少一些，多个配送中心的选址除了考虑区位因素以外，还要考虑配送中心之间的网点布局关系。一般而言，一个精确的论证必备如下资料：–1.业务量资料–2.费用资料–3.其他资料（二）配送中心选址应具备的资料配送网点布局是指以企业的物流系统建设和经济效益为目标，用系统学的理论和系统工程的方法，综合考虑商品的供需状况、运输条件、自然环境等因素，对配送网点的设置位置、规模、供货范围等进行研究和设计。151.业务量资料•1)供货企业至配送中心间的运输量；•2)向用户配送的货物数量；•3)配送中心储存货物的数量；•4)配送中心作业过程中需要进行分装、集装等业务工作量；•5)配送中心作业过程中需要进行流通加工的作业量；•6)配送中心作业过程中拣选、配货等工作量2.费用资料•1)供货企业至配送中心间的运输费用。•2)配送中心至用户的配送费用。•3)与设施、土地有关的费用，人工费、管理费等。3.其他资料•1)各候选地址的配送路线和距离；•2)必备的车辆数、作业人员数等；•3)装卸方式、装卸机械费用等。三、配送中心选址程序（一）配送中心选址程序（二）配送中心选址方案的经济论证（三）配送中心选址的难度（一）配送中心选址程序(一)、配送中心选址程序(二)、配送中心选址方案的经济论证1、投资额的确定预备性投资、直接投资、相关投资、运营费用2、投资效果分析和确定（三）配送中心选址的难度•1、选址因素相互矛盾•2、不同因素的相对重要性很难确定和度量•3、判断的标准会随时间变化而变化22四、物流节点选址布局的方法•定性分析法•定量法1、解析法2、最优化规划法3、启发式方法4、仿真方法5、综合因素评价法（1）优缺点比较法具体做法：罗列出各选址方案的优缺点进行比较，并对各个方案进行评分，得分最高的方案为最优方案。（2）德尔菲法定性分析方法一定量选址方法二1、解析法2、综合因素评价法3、启发式方法4、仿真方法5、最优化规划法25解析法选址•解析方法就是指用函数公式计算的方法，来确定物流中心的选址，通常是指重心方法选址。这种方法把运输成本表达为运输需求量、距离以及时间的函数，根据距离、需求量、时间或三者的结合，用代数方法来求解物流中心的坐标。•重心法是连续模型，即其选址点是一定区域内的连续坐标。•解析方法考虑影响因素较少，模型简单，主要适用于单个配送中心选址问题。对于复杂的选址问题，解析方法往往难以求解，通常需要借助其他更为综合的分析技术。26综合因素评价法•综合因素评价法是一种全面考虑各种影响因素，并根据各影响因素重要性的不同赋予权重，对方案进行评价、打分，以找出最优的选址方案。•综合因素评价法可以综合考虑各方面因素，包括量化和非量化因素，（非量化因素也可通过打分来量化），适用范围广。不足之处在于打分和赋权过程中存在人为因素，同时的人往往得出不同的结果。27启发式规划选址•启发式方法是一种逐次逼近最优解的方法，大部分在20世纪50年代末期以60年代期间被开发出来。当复杂的线性规划或者非线性规划难以用运筹学中的方法原理进行求解时，启发式方法发挥了巨大的作用。•启发式方法与最优规划方法的最大不同是它不是精确式算法，不能保证给出的解决方案是最优的，但只要方法得当，能够使获得的可行解与最优解是非常接近的，而且启发式算法相对最优规划方法计算简单，求解速度快。因此启发式方法是规划技术中非常实用的方法。28仿真法选址•仿真方法是试图通过模型重现某一系统的行为或活动，而不必实地去建造并运转一个系统。•在选址问题中,仿真技术可以使分析者通过反复改变和组合各种参数，多次试行来评价不同的选址方案；还可进行动态模拟，例如假定各个地区的需求是随机变动的，通过一定时间长度的模拟运行,可以估计各个地区的平均需求，从而在此基础上确定配送中心的分布。•仿真方法可描述多方面的影响因素，因此具有较强的实用价值，常用来求解较大型问题。仿真方法的不足主要在于仿真方法不能提出初始方案,只能通过对各已存在的备选方案进行评价，从中找出最优方案。所以在运用这项技术时必须首先借助其他技术找出各初始方案，而且预定初始方案的好坏会对最终决策结果产生很大影响。29最优化规划选址•最优化规划方法就是用运筹学的理论方法，在许多可用的选择中挑选出一个最优方案。最优化规划问题的关键是构造目标函数和选择约束条件，即把选址影响因素（自变量因子）的相关关系找出来。•最优化方法是一种离散模型，即对有限的备选点进行优化组合。•最优化规划方法中的线性规划及整数规划是目前应用最为广泛的选址方法。最优化规划方法的优点是它属于精确式算法，能获得精确最优解。不足之处主要在于对一些复杂情况很难建立合适的规划模型，或者模型太复杂，难以得到最优解。因素评分法的具体步骤如下：•1）决定一组相关的选址决策因素。•2）对每一因素赋予一个权重以反映这个因素在所有权重中的重要性。每一因素的分值根据权重来确定，而权重则要根据成本的标准差来确定，而不是根据成本值来确定。•3）对所有因素的打分设定一个共同的取值范围。一、因素分析法•4）对每一个备择地址，对所有因素按设定范围打分；•5）用各个因素的得分与相应的权重相乘，并把所有因素的加权值相加，得到每一个备择地址的最终得分；•6）选择具有最高总得分的地址作为最佳的选址。影响因素分值范围影响因素分值范围建设成本相对比值0～100交通运输情况0～100运输成本相对比值0～100供水0～10区域内能源情况0～330气候0～50动力的可用性和供应稳定性0～200供应商情况0～60劳动力环境0～100税收政策和有关法律法规0～20生活条件0～100重心法是一种模拟方法，它将物流配送网络中的需求点和资源点看成是分布在某一平面范围内，各处的需求量和资源量分别看成是聚积在一点的物体的重量。二、重心法二、重心法•重心法的基本思想是所选配送中心地址到各个配送网点（或客户）的运输费用最小，并假设到各网点的配送费率是相同的。•重心法的假设条件为：（1）需求量集中于某一点上。（2）不同地点物流节点的建设费用、运营费用相同。（3）运输费用随运输距离成正比增加。（4）运输线路为空间直线。（5）运输费只与配送中心和客户的直线距离有关，不考虑城市交通状况；（6）不考虑配送中心所处地理位置的地产价格。图1重心法示意图y(x1,y1)(x2,y2)(x0,y0)(xn,yn)xo假设有n个配送网点，需要建立一个配送中心。各配送网点（或客户）在平面坐标中的坐标是已知的，为(xi、yi)(i=1,2,3,…n)，如下图所示。则该配送中心坐标位置（xo、yo)可以用重心法公式求得：niiniiiniiniiiQQyyQQxx110110〓x1Q1+x2Q2+‥‥+xnQnQ1+Q2+‥‥+Qn〓Y1Q1+Y2Q2+‥‥+YnQnQ1+Q2+‥‥+Qn公式中，Qi表示配送中心向第i个配送网点的年配送物流量。•例：华联万家福超市要在某地建立一所地区级中央配送中心，要求该配送中心能够覆盖该地区五个连锁分店，分店的坐标及每月的销售量数据如表所示，要求求出一个理论上的配送中心的位置。位置坐标月销售量(TEU)连锁一分店(325，75)1500连锁二分店(400，150)250连锁三分店(450，350)450连锁四分店(350，400)350连锁五分店(25，450)450解：重心法首先要在坐标系中标出各个地点的位置(见图8-8)，目的在于确定各点之间的相对距离。为了方便，我们也将各点的需求量(物流运作量)标注在点的旁边。坐标系可以随便建立，但必须反映各点的相对距离。在国际选址中，采用经度和纬度建立坐标是很有用的。500400300200100100200300400500600d5(25,450):450d4(350,400):350d3(450,350):450d2(400,150):250d1(325,75):1500图8-8分店的地理位置分布根据上面的坐标图和重心坐标的计算公式，可以计算出重心的X和Y坐标，如下：9.3074503504502501500)45025()350350()450450()250400()1500325(X7.2164503504502501500)450450()350400()450350()250150()150075(Y故所求配送中心的理论位置在原坐标系里的位置为(307.9，216.7)。算例一某公司拟在某城市建设一个配送中心，该配送中心每年要从P、Q、R、S四个供应地运来不同商品。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。厂址坐标及年运输量表供应地PQRS供应地坐标（50，60）（60，70）（19，25）（59，45）年运输量/t220019001700900km2.46km900170019002200900591700191900602200500xkm9.51km900170019002200900451700251900702200600y•微分法在某计划区内，共有n个资源点和需求点，各点的资源量或需求量为Vi(i=1,2,…,n)，它们各自的坐标是（xi,yi)（i=1,2,…,n），需设置一个结点，设结点的坐标为（X,Y），结点至资源点或需求点的运费率为Ri。求在总运费最低情况下的结点位置。物流中心选址建模221)()(iiniiiyyxxRVTC总运费：