（管理科学与工程专业论文）多目标决策方法在物流设施系统规划中的应用研究.pdf

摘要 企业物流设施系统在供应链中占有重要的地位，它是物流 管道，也是企业物流策略制定的前提条件。因此，物流设施系 统的规划是十分重要的课题。物流设施系统的规划必须考虑定 量因素和定性因素，只有这样才能全面反映问题。物流规划中 最重要的原则是总成本原则，即物流规划追求的是整体最优， 而不是局部最优。由于各局部成本中心之间往往具有成本悖反 关系，为了达到整体优化的目标，论文采用了多目标决策方法。 论文首先全面分析物流系统中的各种成本效益悖反现象， 提取了对物流设施系统规划有重要影响的定量因素，由此构建 一个多目标规划模型，并求解得出多组非劣解。然后，利用多准 则评估手段来处理影响物流设施系统规划的定性因素，从上述 多组非劣解中选择最佳方案。论文最后以一个实例说明此决策 规划方法。 关键词物流设施系统，多目标规划，多准则评估 a b s t r a c t e n t e r p r i s el o g i s t i c sf a c i l i t ys y s t e mp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei n s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t i ti s t h el o g i s t i c sp i p e l i n ew h i c hi sa p r e r e q u i s i t et om a k ee n t e r p r i s e sl o g i s t i c st a c t i c s s ot h el o g i s t i c s f a c i l i t ys y s t e mp l a n n i n g i s v e r yi m p o r t a n t w em u s tc o n s i d e r q u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ef a c t o r si nt h ep l a n n i n gp r o c e s s o n l y i nt h i sw a yc a nt h ei s s u e sb eh a n d l e dw e l l t h et o t a lc o s tp r i n c i p l e i st h em o s ti m p o r t a n tt ol o g i s t i c sf a c i l i t ys y s t e mp l a n n i n g ，w h i c h p u r s u e so v e r a l lo p t i m i z a t i o n n o tp a r t i a lo p t i m i z a t i o n a n dt h e t r a d e o f fr e l a t i o n s h i pi sc o m m o na m o n gi n d e p e n d e n tc o s tu n i t s t oa c h i e v eo v e r a l lo p t i m i z a t i o n ，t h em u l t i p l eo b j e c t i v e sp l a n n i n g a p p r o a c hi su s e di nt h i sp a p e r i nt h i sp a p e r , t r a d e o f fr e l a t i o n s h i p si nl o g i s t i c ss y s t e ma r e a n a l y z e dc o m p l e t e l y a n dt h e nw ed r a wo u tt h o s eq u a n t i t a t i v e f a c t o r sw h i c ha f f e c tt h ep l a n n i n g a f t e rt h a t ，am u l t i o b j e c t i v e o p t i m i z i n gm o d e l i sc o n s t r u c t e da n dv a r i o u sn o n i n f e r i o rs o l u t i o n s a r eg e n e r a t e d b yt h em o d e l 。t h e r e a f t e r , w eu s e t h e m u l t i p l e c r i t e r i ae v a l u a t i o nt od e a lw i t h q u a l i t a t i v ef a c t o r s ，a n d t h e n c h o o s et h eb e s ts c h e m ei nt h o s en o n i n f e r i o rs o l u t i o n s t h ed e a l i n g p r o c e s so ft h i sm e t h o di sa m p l i f i e db ya ni n s t a n c e k e yw o r d s l o g i s t i c sf a c i l i t i e ss y s t e m ，m u l t i p l eo b j e c t i v e s d p l a n n i n g ，m u l t i p l ec r i t e r i ae v a l u a t i o n 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的 研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以 标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证 书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献 均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：主垒鱼整日期：丝! 年竺月三日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可 以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其 它手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定 送交学位论文。 作者签名：垒边导师签名互扛叁兰日期：础年，上月三互日 硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 物流( l o g i s t i c s ) 是指物品从供应地向接收地的实体流动过程。根 据实际需要，将运输、存储、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信 息处理等基本功能实施有机结合。物流概念自诞生以来，使用范围不断 扩大，概念本身也在不断更新，其整合范围由原来只限于销售领域扩展 到企业生产经营的其他领域，进而扩展到供应链上的所有上下游企业。 在企业管理中，物流成本长期被人们所忽视，实际上物流成本在企业成 本中所占的比重是很高的，仅次于采购成本，所以尽量降低物流成本就 可以增加价值，并将收益传递给企业的股东和客户，故如今物流被视为 继生产、人力之后的企业“第三利润源泉”，越来越得到企业管理者们的 重视。 随着市场竞争的加剧，各企业在加强自身核心能力的同时，纷纷强 化与上下游厂商的关系，形成类似链状的供需体系，籍由彼此关系的强 化以达到及时快速的顾客响应，同时降低体系总体库存的效果，这就是 供应链物流管理是企业物流管理的发展趋势整个供应链物流网络可视 为抽象的点和线连成的网络，线代表各级厂商问的货物的流动而这些 点就是物流系统中的各种设施，包括各级的工厂或供应商，仓库或物流 中心、零售店或需求点。企业或供应链体系依靠物流设施系统作为物流 管道，物流设施的地位是处于供应链的中间环节，它不仅执行生产后续 物流作业，也是企业制定物流策略的出发点。在企业供应链物流体系中 占有非常重要的地位 1 1 选题动机 本课题受服务设施选址问题的启发，在查阅国内外有关物流系统构 建以及服务设施选址方面的文献的基础上而选取的课题是以系统科学 的观点研究物流设施系统的规划方法，研究题目定为：物流设施系统规 划的多属性决策方法 当今，企业之间的竞争关系已由以往的企业对企业的竞争转变为供 应链与供应链之间的竞争。而物流设施系统在产品供应链中占有重要的 地位，它是物流产生与流通的实物管道，也是企业策略制定的前提条件， 硕士学位论文第1 章绪论 因此物流设施系统的规划是十分重要的课题。 国内外学术界，对此多有研究综合起来对物流设施系统主要研究 以下问题： ， 1 企业需要多少个物流中心： 2 各物流中心的位置； 3 各物流中心应存放那些商品? 数量是多少? 4 各物流中心服务那些顾客； 5 物流中心如何向供应商采购； 6 制定怎样的配送策略； 7 设施的服务水平等等。 对于物流设施系统的规划问题，需要考虑的方面有：物流网络的范 围和外部环境；物流系统网络的目标任务；评价物流网络的优劣；提出 各种可供选择的方案。物流设施网络规划最主要的是考虑设施选址战略、 运输战略、库存决策和客户服务目标等三个要素。以系统的观点看，最 优的物流系统规划方案应该做到全局最优，要对设施选址、运输策略和 存货策略和顾客服务水平统筹考虑。而根据研究，这些相关的决策因素 之间有着复杂的关系且往往存在效益悖反( t r a d e o f f ) 现象，如顾客服 务水平和物流系统的成本之间，要提高顾客服务水平，往往会增加物流 设施系统的成本，而且物流成本结构里面的各构成要素之间，也存在这 种现象，如文献【l i 通过对美国的宏观和制造业运输成本和库存成本的统 计学研究，指出运输成本与库存成本之间不但存在交替损益现象而且存 在着线性强相关关系。 对于物流设旅系统规划的研究，已有的文献往往是从单一的角度出 发去考虑优化问题如考虑成本问题，建立单目标的优化模型但现实中 的设施优化问题，却要复杂的多，要考虑多个系统目标，不但要考虑定 量因素，还要考虑定性因素。因此，单目标的优化模型不能很好的反映 现实问题。本课题正是基于此，力图通过对物流设施系统规划的决策因 素及其关系的研究，构造一个多目标规划模型，通过多目标规划，可以 得到几组非劣解，然后通过多准则评估的方法考虑定性因素得到最优的 设施方案。 1 2 研究现状 关于物流设施系统规划的研究多集中于设施的选址【1 , 2 , 3 , 4 1 、运输策略 2 硕士学位论文第l 章绪论 规划f 5 6 1 、存货策略的制定7 t8 1 及物流信息系统的规划设计等方面，对规 划的方法研究集中于数学规划模型的研究9 1 、以及对物流系统绩效的多 准则评估方法【m 一1 】的研究上，已有的规划方法对影响物流设施系统优化 的各种因素的考虑不够全面，缺乏对定性和定量因素的结合处理方法。 1 2 1 对物流规划的研究 对物流规划的研究最先始于对设施选址决策即区位问题的研究，最 早可追溯至a 1 f r e dw e b e r 于1 9 0 9 年提出的工厂区位问题“”，之后区位 理论蓬勃发展区位理论发展到目前为止，已从单纯区位问题演变为混 合区位问题。选址区位问题可归纳为三种类型：第一种为韦伯区位问题， 其假设需求的空间分布为已知，决定一个设旌的最佳区位第二种是运 输问题，假设需求的空间分布已知，且两个以上的设施地点为固定，为 各设施划分服务范围以求某一特定目标的最佳化第三种是区位一分派 问题，是前两种问题的集合，此问题系针对一群已知空间分布的需求， 决定所需的设施数目( 二个以上) 及其最佳空间分布。 物流活动过程，是由节点与运输路径所构成的物流网络来表示，其 目的是在以最小的成本来达成物流服务水平物流网络中最重要的是节 点区位问题。在物流活动中，需要多少个物流中心? 物流中心与需求点 如何划分7 物流中心的规模如何，才能达到物流最优化的目的? 对于这 些问题，已发展出许多研究模式，大致可分为离散区位模型和连续区位 模型两大类。 离散区位模型( d i s c r e t el o c a t i o nm o d e l ) ：在离散区位模型中， 物流中心是在有限n 个候选地中找出那些地区为最适区位，目前已发展 出多种模型，其中较具代表性的有整数规划与包曼沃夫模型 连续区位模型( c o n t i n u o u sl o c a t i o nm o d e l ) ：在连续区位模型理 论中，物流中心的区位点是取在直角坐标系上的任意点( x 。y 。) ，最具 有代表性的重心法( g r a v i t ym e t h o d ) 与韦伯问题( w e b e rp r o b l e m ) 几 率模式其中重心法是应用坐标空间的重心概念，求得物流中心至各需 求点的总运输成本最小的的区位解；而韦伯几率模式则是利用几率分配 在已知点或平面上映射几率分配，求其最佳之区位解这两种方法理论 简单且富弹性，选出的区位不限定于某些特定地点，这是优点其缺点 是所求的区位可能位于不可用地或位于湖泊、河川、都市中心等地理位 置从而在实际中不可行 、 硕士学位论文第l 章绪论 a i k e n s “3 1 在1 9 8 5 年时针对过去的文献，根据各种问题的特性，从 简单的单一商品确定性模型到多种商品随机模型，做一个渐进的介绍。 着重在每一个最小成本类区位选择数学模型的表示法及解法，将区位选 择问题分为下列几种类型： 1 ) s u f l ( s i m p l eu n c a p a c i t a t e df a c i l i t yl o c a t i o nm o d e l ) ；单产品、 无限产能、零层级、线性成本的模型，这是最简单的模型。 2 ) s u p w ( s i m p l eu n c a p a c i t a t e dm u l t i e c h e l o nf a c i l i t yl o c a t i o n ) ； 二阶配置系统，需要同时考虑工厂和仓库的位置。 3 ) m u f ( m u l t i c o m m o d i t yu n c a p a c i t a t e df a c i l i t yl o c a t i o nm o d e l ) ； 工厂为无限产能，直接配送多种商品给客户，考虑工厂区位选择，各产 品配送的问题 4 ) d u f w ( d y n a m i cu n c a p a c i t a t e df a c i l i t yl o c a t i o np r o b l e r a ) ：动态 无限产能的区位选择问题，其特色为随时间变动会有不同的厂址选择， 它的模型与m u f 相近，只是将产品下标改成时间因子，代表不同时间下 的产品。 5 ) s c f l ( s i m p l ec a p a c i t a t e df a c i l i t yl o c a t i o np r o b l e m ) ：限制供应 商供应量的上限，使成为有限产能的区位问题，即在s u f l 的数学模型上 加入一个限制式。 6 ) g c f l ( g e n e r a l i z e dc a p a c i t a t e df a c i l i t yl o c a t i o np r o b l e m ) ：为 利用拉氏松弛法( l a g r a n g e a nr e l a x a t i o n ) 产生s c f l 的通式 7 ) s c f l ( s t o c h a s t i cc a p a c i t a t e df a c i l i t y1 0 c a t i o nm o d e l ) ：模型为 单一产品，有产能限制，但顾客需求为随机变量。 8 ) e m c x p ( m u l t i c o m m o d i t yc a p a c i t a t e ds i n g l e e c h e i o nf a c i l i t y l o c a t i o n ) ：在多种产品、产能限制、及提供顾客不同的服务水平之下， 同时考虑扩展旧厂，设置新厂的问题。 以上这些模型实际都可归为三大类中的一类，这三大类是静态与确 定型的( s t a t i ca n dd e t e r m i n i s t i c ) 、动态的( d y n a m i c ) 及随机的 ( s t o c h a s t i c i t y ) 三大类。静态与确定型是指模型与时间变化无关，需 求确定动态的是指需求和成本模式会随时间变化，因此最优网络布局 是动态随时间变化的。随机型是指模型中的顾客需求为随机变量。本文 主要研究静态与确定型的模型，这种模型的典型分析模式包括四类：p 中位问题( p - m e d i a np r o b l e m ) 、p 中心问题( p - c e n t e rp r o b l e m ) 、区 位设施服务范围问题( 1 0 c a t i o ns e tc o v e r i n gp r o b l e m ，l s c p ) 以及最 大服务范围的区位问题( m a x i m a lc o v e r i n gl o c a t i o np r o b l e m ，m l c p ) ， 4 硕士学位论文 第1 章绪论 其模式内容分别介绍如下“”； 1 ) p 中位问题( p - m e d i a np r o b l e m ) ：此模式的目的是寻找预先设定设 施数目的最忧分布位置，使得设施与需求点之间的总加权旅行距离最小 化 m i n i m i z e 吃d 9 y 0 s u b j e c t 工，。p y # 一1 v i 厶7v y q x i 0 、t ，j x ；世a、嘻i ( 1 - 1 ) ( 1 2 ) ( 1 3 ) o - 4 ) ( 1 5 ) y # o 册v i ，j( 1 6 ) 其中 i = 需求点的编号 j = 设施可能配置点的编号 h j - i 需求点的需求量 d 。，= i需求点与j 设施位置间的距离 p = 设施的数量 决策变量x j = 协罐嚣鬻施 、， 一 1 ，需求点f 町之设施服务 玎一【o ，需求前不向服务 模式中，( 卜1 ) 式的意义在于最小化需求点与设施点之间的总加权旅 行距离和；( 卜2 ) 式表示给定的p 个设旅均需配置；( 1 - 3 ) 表示每个需求 点都将被指派到一个设施服务：( 卜4 ) 表示需求点只允许被指派到有设施 的位置；( 卜5 ) 表示设施只有设与不设两种情况；( 1 - 6 ) 表示需求点与设 施可能位置之间只有被服务与未被服务两种关系 2 ) p 中心问题( p - c e n t e rp r o b l e m ) ：寻找预先设定设施数目的区位分 布，使设施与需求点间的最大距离最小化。 m i n i m i z ed ( 1 7 ) s u b j e c t 艺并，。p ( 1 8 ) y # 1 ( 1 9 ) 5 硕士学位论文 第1 章绪论 y 一x i 0 v i ，j 肌m a j x d ；i y i i x j o ，hw ( 1 1 0 ) r 1 1 1 ) ( 1 1 2 ) y # o ，1 v i ， ( 1 - 1 3 ) d 代表需求点与设施间距离的最大值，其余变量的意义同p 中位问 题。( 卜7 ) 表示最小化任何需求点与其最近设施的最大距离；( 卜8 ) 表示 需配置p 个设施；( 1 - 9 ) 表示每个需求点都必须被指派给一个设施服务： ( 卜1 0 ) 表示需求点只允许被指派给一个设施服务；( 卜1 1 ) 表示在定义需 求点i 到其最近设施j 间距离的最大值；( i - 1 2 ) 表示设施配置仅有设置 与不设置两种情况；( 卜1 3 ) 表示需求点i 与设施j 间仅有被服务与不被 服务两种状况。 3 ) 区位设施之服务范围问题( l o c a t i o ns e tc o v e r i n gp r o b l e m 。l s c p ) ； 这类问题是在寻找最小设施数目的最优区位配置，使得所有的需求 点都能在一定的范围内接受设施服务，其目标是最小化设施配置成本 不考虑各需求点在需求量上的差别，各需求点均须被包含在距设施特定 的距离范围内。 m i n i m i z e 甲，( i - 1 4 ) s u b j e c t 了茗f 1 v i 台t 工， 0 ，1 ，v j ( 1 1 5 ) ( 1 1 6 ) c ，为j 点设置设施的固定成本；n i ，i d 。t s ) ，代表能将需求点i 纳于服务范围内的可能设施位置的集合，s 代表设施服务范围的最大距 离；其余变量意义同p 中位模式。( 卜1 4 ) 表示最小化设施配置的成本； ( 卜1 5 ) 表示所有的需求点至少有一个设施位于可接受的服务范围之内； ( 卜1 6 ) 表示在可能的设施位置上配置或不配置设施。 4 ) 最大服务范围之区位问题( m a x i m a lc o v e r i n gl o c a t i o n p r o b l e m ，m c l p ) ：这类问题目的在配置已知固定数量的设施、使含盖在设 施服务范围内的需求数量最大化。 m a x i m i z e ： j z j( 1 1 7 ) 6 硕士学位论文第1 章绪论 s u b j e c t z t 蛩 j ，p x l e o ，1 v j z i o 册v i z ；一1 表示需求点i 被含盖在设施服务范围之内，z ；0 则表示需求点i 未被含盖在设施服务范围之内；其余变量意义同p 中位问题。( 1 - 1 7 ) 表 示最大化设施服务范围内的需求量；( 卜1 8 ) 在检测那些需求点被含盖在 设施服务范围内；( 卜1 9 ) 在限制配置设施的数量；( 1 - 2 0 ) 表示在可能的 设施位置j 点配置或不配置设施；( 1 - 2 1 ) 表示需求点i 被服务或不被服 务。 任何区位问题的模型必须包括目标函数、决策变量、系统参数三个 部分，以这三个部分可划分不同的模型类型如表卜1 所示。 t 。 一 表1 - 1 区住选择模型的类型 目 1 ) 最小平均旅行时间、平均成本2 ) 最大净收益 标 3 ) 最小平均回复时间4 ) 最小服务限制中求最小服务成本 函 5 ) 最小化距离相关函数6 ) 最大旅行时间( 成本) 最小 数 决 1 ) 服务设施的位置2 ) 服务区域配送的优先顺序 策3 ) 服务设施的数日4 ) 设施的产能 变5 ) 每一个服务者生产产品的种类6 ) 至需求点的路径 量 1 ) 拓扑形状2 ) 旅行的方式( 网络、直线、几何、区域) 3 ) 旅行的时间成本( 确定或概率、有无限制) 系 4 ) 需求( 连续或离散、确定或概率、成本是否相关、时间是否相关) 统 5 ) 服务设施的数量6 ) 商品的种类 参 7 ) 服务者的位置( 有无产能、潜在位置的数量有限与否、确定或概 数 率的位置、有无固定成本) 8 ) 服务者的产能( 有无限制、可不可信赖) 9 ) 服务区域和配送的优 先顺序 7 埘 柳 柳 伽 m m m n 硕士学位论文第1 章绪论 1 2 2 对规划方法的研究 国外方面：对物流设施系统的相关研究方法，可分为数理方法、因 素评估法、数学规划与多准则评估相结合的方法。 数理方面如m e l k o t e 及d a s k i n 1 5 l ，研究在探讨设施设置成本与节点 路线构造成本之间的抵换关系，给定固定节点，这些节点包括需求点和 候选设施区位，但没有给定容量限制条件，每一节点路线有固定的构建 成本和单位运输成本，在每一个节点上会有建造设施的固定成本，所有 的需求会被最临近的设施所满足。目标是使整个系统的成本最小，此成 本包含设施建造、路线建造和运输成本。解决的方法是以混合整数规划 ( m i p ) 。使运输成本、设施区位成本及路线建造成本最小n o z i c k 和 t u r n q u i s t 1 6 l 以一个汽车产业的销配中心为例子，示例如何去解决复杂的 销配作业。在模型中整合存货成本、运输成本及服务水准的观点，作为 设施区位选择的依据。 数学规划与多准则评估方面如t y a g i 和d a s 1 7 i 以一个中间商的角度， 。利用数学规划方法及层次分析法来决定其配送区位的选定。在数学规划 法中，作者强调服务的满意度是会影响到顾客的态度及市场的占有率的， 因此，作者利用多目标规划模式，加入顾客的满意水准，以产生出解。 而后利用层次分析法评估所产生的多组解，从而得出最优方案。 国内方面；由予国内物流业的发展落后于国外，所以相关的研究起 步要晚。对物流设施系统的规划方法的研究文献较少，已有的研究集中 于物流设施区位问题及物流系统绩效评估问题。对区位问题的规划方法， 主要是数学规划法，因素评估法；物流系统绩效评估的方法，多为多准 则评估法。如作者刘海燕等在文献【1 8 l 中考虑了物流系统中库存管理，运 输、配送中心之问的关系，应用最优化方法建立了物流配送中心的选址 的混合整数规划的数学模型，给出了按b e n g e r s 方法设计的求解算法。 作者陈曦和傅明在文献【1 9 1 中提出了一种物流配送中心的选址模型，并设 计了遗传算法和线性规划相结合的计算方法。这些属于数学规划的方法。 至于因素评估法方面，作者黄小青在文献【2 0 l 中通过构造决策因素的分层 模型利用模糊综合评判的方法进行物流中心的选址，方法既考虑了定量 因素又考虑了定性因素。作者郑勋和杨家其在文献【2 1 1 中则是运用层次分 析法和模糊综合评判相结合的方法对物流中心的选址方案进行评估。对 物流系统绩效评估方面的研究，作者王瑛等在文献【2 2 l 中提出了一个的 d e a a h p 的系统综合评价方法，这种综合评价方法利用了a h p 方法和 8 硕士学位论文第1 章绪论 1 3 研究内容与方法 1 研究内容如下： 1 ) 分析影响物流设施系统规划决策的各种因素，包括定量因素和定性因 素。这些定量因素主要是设施区位和数量、运输成本、库存成本、顾客 服务水平( 可定量化) 。分析他们之间的关系和效益悖反现象。分析定性 因素，以作为我们第二阶段进行评估的准则。 2 ) 建立一个多属性决策方法，第一阶段考虑定量因素，建立多目标规划 模型，以产生可行方案集。第二阶段考虑定性因素，运用多准则评估的 方法，对可行方案集进行评估。 2 研究方法和实现过程： 1 ) 物流设施系统规划的目标模式，及影响规划的各种因素，及其之间的 复杂关系；实际中的系统规划者，往往是会事先确定客户服务标准，然 后围绕服务标准设计物流系统但是必须看到物流服务水平是设定的物 流活动水平的结果这意味着每一服务水平都有相应的成本水平，提高 服务水平，势必增加成本，而根据有关研究物流成本的构成要素之间， 如运输与存货也存在消长关系所以搞清楚他们之间的关系对我们建立 目标规划模型是很重要的，本课题拟对此进行综述性研究 2 ) 设施规划的多目标规划模型；多目标规划模型基本上是单目标规划模 型的扩充。其不同之处在于多目标规划可以同时处理两个或两个以上具。 有冲突关系的目标单目标规划所求的解是最优解，而多目标规划所求 得的解是一个帕累托最优向量。一个包含n 个决策变量，m 个限制式和p 个目标的多目标规划模式的一般式如下： m a xz ( 五，x 2 ，j 0 ) - - - - z i ( x i ，x 2 ，以) ，z 2 ( x i ，x 2 ，以) ，”z p ( x l ，x 2 ，以) 】 s 嘞一6 i ，i - - 1 2 朋 j - i 2 0 , y = 1 , 2 ，l 其中z ( x 。x 2 ”x 。) 为目标函数，z 。，z ：，z 。为p 个单一目标函数 在w a xz 的最优向量下，求取一个或多个解。因此多目标规划方法是一 9 硕士学位论文 第1 章绪论 组可量化的目标。在一组定义清楚地限制式下，以数学规划的方式，求 解一组或多组非劣解。其特性在于能同时考虑，并解决多个具有冲突目 标的最优化问题 3 ) 评估方案的多准则评估方法。多准则的评估方法很多，如模糊综合评 判法、a h p 层次分析法、d e a 数据包络分析法等等由于物流设施系统方 案评估的复杂性和多目标性，以及指标难以量化性和模糊性，本研究确 定采用基于a h p 的模糊综合评判法为非劣解方案的评估方法。使用f u z z y 综合评判法时，首先需要确定评价因素的权重。权重不同，评价结论就 不同。因此，应当慎定权重，确定权重的方法很多，如层次分析法( a h p ) 、 专家打分法、统计分析法等。其中，层次分析法是较为科学合理的方法， 故本研究决定使用基于a h p 的f u z z y 综合评判法作为多准则评估的方法。 l o 硕士学位论文 第2 章物流设施系统规划分析 第2 章物流设施系统规划分析 物流设施系统的比较完整的定义为：为使商品与信息的传递，从原 料的取得，经过生产和分配，而能够以最优的状况和成本在要求的时间 内送达顾客，所有物流设施及网络的集合体，即包含一个以上的物流设 施所构成的物流网络，其目标是为了确保在正确的时间( r i g h tt i m e ) ， 以最优的状况与成本( r i g h tc o n d i t i o na n dr i g h tc o s t ) 将正确的产品与数 量( r i g h tp r o d u c t ) 送到正确的地点( r i g h tp l a c e ) 。 物流设施规划在物流规划中属于长期性的战略规划层次，物流设施 网络规划所产生方案的好坏与否，对于企业以后的运作有重大影响。物 流设施的投入成本庞大，一旦投入后若无法发挥原先预期的功效则会造 成资源的巨大浪费。故，必须以科学的方法来进行规划。 2 1 物流设施系统规划的范围 物流设施系统规划主要解决四个方面的问题：客户服务目标、设施 选址战略、库存决策战略和运输战略，如图2 - l 所示除了设定所需的 客户服务目标外，物流规划可以用物流决策三角形表示这些领域是相 互联系的，应该作为整体进行规划。 库存战略 库存水平 库存分布 运输战略 运输方式 运输路线 各线路的运输量 选址战略 设施的数量规模和位置 指定各物流中心的供货点 将需求分派给各物流中心或供货点 自营仓库，公共物流中心 图2 - 1 物流设施系统规划示意图 硕士学位论文第2 章物流设施系统规划分析 2 1 1 客户服务目标 企业提供的客户服务水平比任何其他因素对系统设计的影响都要 大服务水平低，可以在较少的存储地点集中存货，利用较廉价的运输 方式服务水平高则恰恰相反但当服务水平接近上限时，物流成本的 上升比服务水平上升的更快。因此，物流战略规划的首要任务是确定适 当的客户服务水平客户服务的内容很广，包括库存可得率、送货速度、 订单履行的速度和准确性。随着客户服务水平的提高，与这些因素相关 的成本会以更快的速度增长因此，分拨成本受客户服务水平的影响很 大，尤其是当客户服务水平已经很高了的时候。 2 1 2 设施选址战略 存储点及供货点的地理分布构成物流设施规划的基本框架选址主 要内容包括，确定设施的数量、地理位置、规模，并分配各设施所服务 的市场范围，这样就确定了产品到市场之间的线路。好的设施选址应考 虑所有的产品移动过程及相关成本。通过不同的渠道来满足客户的需求， 如直接由工厂供货、供货商或港口供货，或经选定的物流中心或存储点 供货等，这会影响总的分拨成本，寻求成本最低的需求分配方案或利润 最高的需求分配方案是选址战略的核心所在 2 1 3 运输战略 运输战略包括运输方式、运输批量和运输时间以及路线的选择这 些决策受物流中心与客户以及客户与工厂之间的距离影响，反过来又会 影响物流中心的选址决策。库存水平也会通过影响运输批量影响运输决 策。 2 1 4 库存战略 库存战略指管理库存的方式。将库存分配到储存点与通过补货自发 拉动库存，代表着两种战略。其他方面的决策内容还包括，产品系列中 的不同品种分别选在工厂、地区性仓库或基层仓库存放，以及运用各种 方法来管理永久性存货的库存水平由于企业采用的具体政策将影响设 施选址决策，所以必须在物流系统规划中予以考虑。 硕士学位论文第2 章物流设施系统规划分析 客户服务目标、设施选址战略、库存战略和运输战略是规划的主要 内容，因为这些决策都会影响企业的盈利能力、现金流和投资回报率。 其中每个决策都与其他决策互相联系，规划时必须对彼此之间存在的悖 反关系予以考虑。 2 2 物流网络规划流程 物流网络结构问题就是确定产品从供货点到需求点的流动结构，包 括决定使用什么样的设施( 如果需要使用) ；设施数量；设施的位置；分 派给各设施产品和客户；设施之间应使用什么样的运输服务；如何进行 服务。抽象的产品流动网络，可以由基层仓库供给需求，也可以直接由 工厂、供应商或港口供给。而基层仓库又由地区仓库供给，或直接由供 货点供给。网络结构可以有多种形式，根据流经网络的产品不同，企业 的物流的网络层次多些或少些，也可能有完全不同的结构。也就是说， 一个企业的产品可以有不止个的设计方案。 这种网络设计的问题既包括空间设计问题也包括设计的时间问题。 空间或地理设计问题指决定各种设施( 如工厂、仓库和零售点) 的平面 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找平衡，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 品可得率的闻题。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得率。这里首要的考虑因 素是客户得到产品的时间。在满足客户服务目标的同时平衡资金成本、 订单处理成本和运输成本，将决定产品流经物流网络的方式。以时间为 基础的决策也会影响设施的选址。 2 2 1 物流设施系统的基本类型 物流设施系统的核心是物流据点，过去，物流据点一定会有库存的 存在，但是，现在没有库存的物流据点在增加，物流据点的功能现在也 越来越多样化，从单一的保管型仓库到集仓储、流通加工、包装、订单 处理、拣选、分货、配送多种功能的现代物流配送中心所以构筑物流 硕士学位论文第2 章物流设施系统规划分析 系统必须明确规定物流据点的功能。使物流据点功能与物流系统的目的 相一致。根据物流据点的功能的不同，物流设施系统的模型可分为以下 几种基本类型。 1 ) 物流中心库存集中型 这是制造企业具有代表性的物流系统类型。库存集中放置在与工厂 相邻的物流中心，配置在市场附近的配送中心只有3 天或一周左右的少 量库存。由于市场的销售动向难以把握，只在市场放置少量库存，根据 出库动向，由物流中心向配送中心补充库存。物流中心与配送中心的连 线表示为实现物流中心向配送中心补充库存的运输功能部分 图2 - 2 物流申心库存集中型 2 ) 配送中心换载基地型 这种模式是适应及时生产、及时配送方式的一种物流系统。换载基 地属于没有库存的配送基地。其运作原理是，零售店的订货信息传达到 物流中心后，物流中心按照换载基地类别、零售店铺类别拣选出货物后， 装入小型集装箱，用大型车辆将集装箱运送到换载中心，在换载中心将 集装箱再换载到小型的集装箱运送车上进行配送。还有一种方式是在物 流中心不按顾客类别分拣，直接送到换载基地分拣，换载基地具备高效 率的分拣作业能力。这种换载基地属于通过型或者分拣型配送中心 恒卅分嚣心刮； 1 分拣型配送中心卜+ | 图2 - 3 配送中心换载基地型 3 ) 多频率小批量集中出库型 这种模式是将大批量货物的物流业务与多品种小批量货物的物流业 务分离开来，以提高多品种小批量货物分拣和出库等作业的效率，便于 实现机械化作业其运作原理是，在区域物流中心进行多品种小批量货 物的分拣，然后运送批量出货中心，批量出货中心将送达到这里来的分 拣好的小批量货物与大批量货物放在一起向顾客配送。这种配送中心称 之为前方配送中心，承担着批量货物分拣配送和小批量多品种货物向顾 客配送的任务。 1 4 硕士学位论文 第2 章物流设施系统规划分析 一目 正面巫工= i 客i 图2 - 4 多频率小批量集中出库型 4 ) c 类商品后方配置型 这里的c 类商品是指出库频率十分低的那些商品。这种模式对于偶 尔出库的商品集中放置在工厂附近的物流中心，配送中心只具备有出库 出库频率高和较高的a 、b 两类商品，当顾客需要c 类商品时，由工厂的 物流中心直接送达到顾客或经过配送中心转送。 图2 - 5c 类商品后方配置型 5 ) 工厂直达送货型 ， 这是企业物流系统的一种极端形式，在多数情况下，与第一种类型 的物流系统结合在一起使用。 图2 - 6 工厂直达送货型 2 2 2 网络规划所需的数据 2 2 2 1 数据清单 网络规划需要一个包罗万象的数据库。尽管有些数据专门用于某些 特殊的网络结构问题，但数据库的大部分数据都是通用的。这些数据包 括： 1 ) 产品线中所有产品的清单； 2 ) 客户、存储点和供货点的位置： 3 ) 处于不同位置的客户对各种产品的需求； 硕士学位论文 第2 章物流设施系统规划分析 4 ) 运输费屡获运输成本； 5 ) 送货时间、订单传输时间和订货履行率； 6 ) 仓储费率或仓储成本； 7 ) 采购生产成本； 8 ) 不同产品的运输批量； 9 ) 不同地点、不同产品的库存水平，控制库存的方法； 1 0 ) 订货的频率、订单规模，季节性特征和订单的内容； 1 1 ) 订单处理成本，以及产生订单处理成本的环节； 1 2 ) 资金成本； 1 3 ) 客户服务目标； 1 4 ) 现有设备和设施以及处理能力限制； 1 5 ) 当前满足销售需求的分拨方式。 但是许多企业没有规范化的物流信息系统，不能生成上述所列的物 流网络设计所需的数据。这就迫使物流管理人员从企业内部以及企业外 部的各种数据来源获取所需的数据。这些数据来源主要包括业务运作单 据、财务报告、物流研究报告、公开发布的信息，还包括人为的判断。 2 2 2 2 将数据转化为信息 数据收集好后，还要进行编排，提炼、分组、汇总或以其他方式进 行处理，来支持网络规划。经过加工后的数据就转化为决策时使用的信 息。为进行网络设计，我们需要的信息的核心要素和产生方法如下； 1 ) 分析单位 在物流网络规划之初，要首先决定分析中所使用的计量单位常见 的有重量单位( 磅、担、吨或千克) ，货币单位( 美元、英镑或日元) ，物 品的个数单位( 箱、件或桶) 或体积单位( 立方米或升) 。物流管理人员 在多数网络规划问题中都倾向于使用重量单位，因为网络规划中最主要 的成本是运输成本，而运输费率通常以货物重量单位表示分析单位一 旦确定，分析中所有的相关成本的计量单位都要与其保持一致。 2 ) 产品分组 公司的产品系列中可能包括成百上千种不同的产品。不仅产品型号 和风格的不同会导致产品的多样性，同一种产品包装规格不同也会导致 同样的影响。由于产品种类繁多，要收集所有必要的数据并进行分析是 不现实的。可行的方法是将这些产品汇总为合理数量的产品组合。我们 希望将同一配送渠道的产品分在一组。 硕士学位论文第2 章物流设施系统规划分析 3 ) 估计运输费率 。 物流网络规划中，运输费率是一个重要的问题。因为可能有许多种 不同的运输费率。对于只有2 类产品、5 种运输批量、2 0 0 个客户、5 座 仓库、2 个工厂的小型网络而言，代表所有产品流组合的运输费率有 ( 2 * 5 * 2 0 0 * 5 * 2 ) = 2 0 0 0 0 种。以某种方式估计费率可以加快计算过程， 避免查找或索取这么多种费率带来的工作量。估计运输费律时应该了解 所用运输服务的种类，知道是使用自有运输还是使用受雇运输。 4 ) 订单和货运结构 网络设计对订单规模及相应的运输批量的规模非常敏感。例如，如 果所有的客户都要求以整车方式送货，那么除非出于服务的考虑要将存 货放在临近客户的地方，否则没有什么鼓励仓储的经济原因。与此相反， 如果客户订单很小，通常就要企业大量保有存货。但是，企业往往有很 多客户，他们的订货量也是多种多样的。因此，有必要研究可能的货运 结构，以准确估计运输费率。由于货运重量不同，同一运输起讫点之间 可能会有多种不同的运输费率。因此，需要针对每个标准重量绘制出运 输费率估计曲线。然后对每条费率曲线进行加权，权数就是与该重量相 对应的货运量占总运量的百分比。因为，货运结构既可以代表不同的运 输方式，也可以代表不同的货运量，这样得出的运输费率曲线就能代表 很多不同的货运规模或多种运输方式。 5 ) 销售汇总 通常，所有企业产品或服务的客户都分散在全国各地，且常常集中 于特定的地区( 一般是人口稠密地区) 。从网络规划的角度来看，没有必 要将每个客户都分开考虑。数以千计的客户构成了企业产品或服务的市 场，如果成本估计的准确性没有明显降低，可以按地理位置将市场分为 有限的几个群组。销售群组的划分能够影响到达客户的运输成本估计的 准确性划分客户群之后，所计算的运输成本不是到达每个客户所在地 的成本，而是到达该客户群中心位置的成本。由于使用的不是实际距离 而是平均距离，会导致一些误差假如设立的客户群组足够多，且围绕 销售最集中地区建立的群组很小，可能出现的不准确估计就可以减少到 最低水平。假定货物是运往客户群的中心，而不是运往每位客户所在地， 就可以判断由此产生的运输成本计算误差，根据这一结果，就可以确定 客户组群的适当数量 6 ) 估计里程 物流网络规划的地理性特征要求物流管理人员掌握各种距离数据。 1 7 预士学位论文 第2 章物流设施系统规划分析 估计运输起止点问运输成本时需要知道距离，距离也可用来代替时间 例如，我们可能要求所有客户都在距仓库2 0 0 公里的范围内，这就意味 着在这个距离内一天就可以完成送货服务 7 ) 设旋相关成本 与设施( 如仓库) 相关的成本可以表示为：固定成本，存储成本、 搬运成本固定成本是