华中科技大学物流网络规划第1章

物流网络布局教学内容•第一章概论•第二章工厂布局•第三章计算机化布置方法•第四章单一设施选址问题•第五章储存系统布局•第六章多设施选址问题•第七章网络选址问题学习目的•掌握物流网络系统规划与设计的基本工具和一般方法；•本课程强调用定量的方法支持管理理念和管理决策，从系统的角度研究供应链中的物流网络，着重介绍物流网络系统规划与设计的优化模型；•使学生了解优化模型在管理实践中的作用，掌握正确的定性定量相结合的分析方法，解决实际问题。参考书•[1]RichardL.Francis,LeonF.McGinnis,Jr.,“FacilityLayoutandLocation”(2ndEdition),Prentice-HallInternational,Inc.,1992•[2]蔡临宁，《物流系统规划----建模及实例分析》，机械工业出版社，2003。•[3]林立千，《设施规划与物流中心设计》，清华大学出版社，2003年。•[4]王燕等，《配送中心全程规划》，机械工业出版社，2004年。•[5]谢金星，网络优化，北京：清华大学出版社，2000年。第1章概论主要内容•一、物流的结构•二、设施布置与选址•三、选址模型的分类•四、标准选择（目标函数）•五、模型检验（有效性）•六、设计流程•七、设施布置和选址问题分类一物流的结构•我们将物流分为主要以生产领域的物流为主的生产物流、主要以商业领域物流为主的商业物流以及从商业领域返回生产领域的回收物流三类问题。尽管三类问题的特征各不相同，但是，在每一类问题的不同环节基本都包括相同的问题，如供应商、制造商、分销商、零售商的库存控制策略问题，原材料从供应商向制造商、成品从制造商向分销商、分销商向零售商的运输问题以及制造商的选址、分销商的物流网络设计问题等。•从系统来看，物流又可以分为战略层、战术层以及运用层三层的结构。战略层(strategic)战术层(technical)运作层(operational)长期1－5年短期每天、每小时中期1－5个月•战略层，主要指物流系统结构设计、各级节点（供应商、制造商等）的选址等。•战术层，指整个系统以及每个节点的设施规划、库存管理。•运作层，指具体的运作管理，如车辆调度、仓库管理、物料搬运等。二设施布置与选址•用“设施布置”替代“工厂布局”的原因。•（Facilitylayoutandlocation,plantlayout）•1．避免字面上的岐义。•2．许多学科研究设施布置问题。•3．传统的工厂布置问题主要适用定性的方法。•本课程主要运用解析方法，即建立数学模型来解决布置与选址问题。这些模型应看成是规划的工具。1．图表和规尺技术2．数学模型（昀优模型）3．仿真模型三选址模型的分类•这类技术泛指各种只借助相对低水平数学分析的基本直观技术。但是，这类技术的分析结果不一定就是低质量。洞察力、经验和对网络规划的良好理解使得人们能够做出满意的设计。这类方法能够考虑主观因素、例外情况、成本和限制条件等许多昀复杂的数学模型也不能包括的因素。这使得分析内容更丰富，并且有可能得出能直接用于实施的设计方案。1．图表和规尺技术•网络的仿真通常包括模拟成本结构、约束条件和其它能够合理地代表网络的因素。这类模拟通常利用随机的数学关系来完成。因而，仿真程序：–不偏不倚，就是对系统的模型进行抽样试验的技术。–也就是说，将一定的网络结构表示为仿真模型，然后提供与系统设计经营相关的成本和其它数据，就同样的、不同的设计反复多次进行试验，就可以生成有助于比较不同设计方案的统计数据。由于模型关系非常复杂、所处理的信息量巨大，因此仿真通常是通过计算机进行的。•夏康（shycon)公司曾利用仿真模型进行仓库选址。2．仿真模型•昀优模型依赖精确的数学过程评价各种可选方案，且能保证得到的是针对该问题的数学昀优解（昀佳选择）。也即，从数学上可以证明所得到的解是昀优的。•什么时候使用昀优模型呢？鲍尔斯认为“……不论何时何地，应尽可能使用”。他接着提出了昀优模型的几个优势：–在给定一整套假设条件和数据下，可以保证用户能得到昀优解；–可以正确处理许多复杂模型结构；–因为得到了所有的方案，并进行了评估，所以分析的效率会更高；3．数学模型（昀优模型）•尽管昀优模型的这些优势使人印象深刻，但它也并不是没有缺点。昀优模型昀主要的缺点就是随着问题的复杂程序的增加，即使利用昀大型计算机的内存，也无法在合理的计算时间内得到昀优解。因此常常需要在求解时间和问题描述的现实性之间取得平衡。3．数学模型（昀优模型）TSP巡回路线数和需求点数的关系•巡回路线数＝n!•假设有20个需求点的问题•用列举的方法求昀短巡回路径•计算机运算速度为3GHz（每秒运算30亿次）•需要多少时间？•需要25年！•20！＝2432902008176640000•所以采用启发式算法2025.7156×××！＝年30亿360024365四、标准选择（目标函数）•Minisum/Minimax目标函数•Minisum目标函数寻求整个设施选址的总和为昀小，目标是优化全部或者平均性能。这种目标通常在企业问题中应用，所以被叫做“经济效益性”（EconomicEfficiency）。这种问题也被称作网络上的中值问题。四、标准选择（目标函数）•Minisum问题的目标函数通常写成如下形式：•式中X——新的待定位设施物体的坐标；•j——已存在且位置固定的物体的编号；•Cj(X)——对于已经存在的物体j，新物体定位在X时的成本。{()}jXjMinCX∑四、标准选择（目标函数）•Minimax目标由已存在设施的单个成本昀大的组分组成。目标是优化昀坏的情况。这种目标通常在军队、紧急情况和公共部门中使用，也称作“经济平衡性”（EconomicEquity）。这种问题也叫做网络上的中心问题。四、标准选择（目标函数）•Minimax问题的目标函数通常写成如下的形式：{()}jXjMinMaxCX五、模型检验（有效性）•模型的有效性是指验证模型是否准确地表示所研究的自然系统的过程。–Casestudyiswidelyconductedinresearch•实际上，模型的有效性通常包括对模型假设条件的检验。•与其它方法相比较•一般的，我们总是从昀简单的模型开始，再运用较复杂的模型，并比较两者的一致性。六、设计流程•设计问题：求解过程中致力于综合出新的对象。•优化问题：从已知的方案中选出昀优方案•Proverb:thebestistheenemyofthegood.设施布置与选址问题的设计流程1．定义问题2．分析问题3．发展解决方案4．评估解决方案5．选择满意方案6．方案执行1．定义问题•定义问题可以采用“黑箱”方法。2．分析问题z该阶段包括收集第一手资料，确保问题的本质符合实际，并不受现有解决方案的影响。3．提出解决方案z发挥昀大的努力z不要很快陷入细节z保持怀疑态度z寻找尽可能多的解决方案z不要过早否定一个方案z不要过早满足某一方案z从相似问题得到启发。z多向他人请教z尽量使思维脱离目前已有的解决方案z试试团队的力量z留意自己思维的局限性4．评估解决方案•列出所有方案的优点和缺点•给所有方案打等级分•因素分析•成本比较5．选择满意方案•方案规划者应了解管理决策者的选择过程。6．方案执行•方案一经确定，执行时应有详细的说明。七设施布置和选址问题分类•可根据新设施的特性、已定位设施的位置、新旧设施的相互关系、被定位设施（解）的维数、度量距离和目标函数，6个标准分类。七设施布置和选址问题分类七设施布置和选址问题分类七设施布置和选址问题分类七设施布置和选址问题分类七设施布置和选址问题分类七设施布置和选址问题分类