（交通运输工程专业论文）五矿货运进口钢材集散中心选址与规模问题研究.pdf

yl o o a o s s 摘要 论文目标：研究如何在实际应用中建立进口钢材货物集散中心，主要包括两个方 面的内容，选址与规模。论文方法：以五矿公司内部统计数据为基础，通过使用 数学模型和计算机模型，来实现中心最佳选址、模型设计、模型模拟和有效管理 这四个方面的问题。选址问题和规模问题都将有各自的模型并在不同环境下进行 模拟，其中，规模问题是主要讨论的问题。选址问题中，本文采用的是非线性规 划分析法。论文结果：足够的设备安排在合适的地点、灵活的仓储方式与计划安 排是提高整个集散中心运作效率的关键。实际中，当进口货物流改变的时候，设 备的数量和工作计划都必须做相应的调整，以五矿公司为例，如果平均每天进口 货物达到3 7 5 个标准箱的时候( 散杂货按重折算) ，我们平均需要的是2 0 辆集装 箱卡车、8 台拆卸车设备以及5 5 2 7 9 公吨的存储能力。需要注意的是，平均数据 只代表某种稳定的状态，而实际工作中各种数据都将是在某个范围内动态变化 的，这就要求必须对所有可控参数进行控制与管理，只有处理好规模弹性与运作 效率的关系才能达到我们所需的合理状态。论文结论：进口钢材集散中心是依据 公司自身情况而进行设计与建设的，任何这样的项目都具有其自身的背景与特 点，即使在同一个项目中，不确定因素也时常会影响项目的运作，除了使用模型 和模拟对项目进行研究之外，还可以借助模型与模拟对项目的具体展开实行预测 与监控。 关键词：选址、规模、模型、模拟、监控。 a b s t r a c t o b j e c t i v e ：t os t u d yh o wt oe s t a b l i s hi m p o r t - s t e e l c a r g os t o r a g ec e n t e ri n p r a c t i c e ，i n c l u d i n gt w os i d e s ：s i t es e l e c t i o na n di n s i d es c a l e m e t h o d ：o nb a s i s o fs t a t i s t i c a ld a t af r o mm i n m e t a l s 。b yu s i n gm a t h e m a t i c a lm o d e la n dc o m p u t e r m o d e l s e l e c t i n gaa p p r o p r i a t es i t e ，b u i l d i n gar e l i a b l em o d e l s i m u l a t i n g a o p e r a t i o n a lp r o c e d u r ed u r i n g 10 0d a y sa n da r r a n g i n gm o r ee f f e c t i v ep r o j e c t s i t es e l e c t i n ga n di n s i d es c a l ew i l lh a v ee a c hm o d e la n de a c hs i m u l a t i o n ，b u t i n s i d es c a l ew i l lb ed i s c u s s e dp r i m a r i l y a b o u ts i t es e l e c t i n g 。n o n l i n e a r p r o g r a m m i n gw i l l b eu s e d r e s u l t = e n o u g hd e v i c e sw i l lb ef i x e do nr i g h t p o s i t i o na n df l e x i b l e m e t h o d so fs t o r a g ec e n t e rc a ni m p r o v ee f f i c i e n c yo f o p e r a t i o n sa ts t o r a g ec e n t e r a c t u a l l y ，w h i l ef l o wo fi m p o r ts t e e lc a r g oc h a n g e ， n u m b e r so fd e v i c e sa n do p e r a t i o nm e t h o d su s u a l l yn e e dt ob ea d a p t e d ，o n b a s i so fm i n m e t a l sd a t a ，w h e n3 7 5c o n t a i n e r sa r r i v ea ts e a p o r te v e r y d a y ， s t o r a g ec e n t e rm u s tb ep r o v i d e dw i t ha tl e a s t2 0t r u c k s 8d i s c h a r g i n gd e v i c e s a n d5 5 2 7 9m tc a r g os t o r i n gc a p a b i l i t yo nt h eo t h e rs i d e ，a b o v en u m b e r si s a v e r a g eo n e s ，e a c hi n s i d es c a l ei n c l u d i n gd e v i c eo rs t o r a g ew i l lb ec o n t r o l l e d u n d e ra p p r o p r i a t es c o p e ，s ot e x tw i l ld i s c u s sa ni m p o r t a n tr e l a t i o n o fs c a l e f l e x i b i l i t ya n de f f i c i e n c yc o n c l u s i o n s = a n ya r m n g e m e n ta b o u ts t o r a g ec e n t e r w i l l h a v es e l f - c h a r a c t e r i s t i c s e v e na tt h es a m es t o r a g ec e n t e r , a n yc h a n g e sm a y r e s u l ti ns e r i o u sp r o b l e m s om o d e la n ds i m u l a t i o na r en o to n l yi m p o r t a n t m e t h o d so fb u i l d i n gc e n t e r , b u ta l s oa r eo u rm o s tb e s ts u p e r v i s o r k e y w o r d ：s i t i n g ，s c a l e m o d e l s i m u l a t i o n ，s u p e r v i s e 工程硕士论文一五矿罔期磺运进口钢材集散中心选址与规模旧题的研究 第1 章绪论 1 1 论文的研究意义 我国的钢铁进出口外贸公司大多经历r 早期完全垄断经营的全盛局面，但足 随着国内进出口介- , j k # l - 贸经营议的放开和我国作为w t o 成员国的开放r i j 场准入 的许诺，钢铁进出口外贸公司正面临着巨大的国内、国外压力。在制材进口业务 方斯，外贸公司拥有的国家政策正逐渐丧失，企q k 进口钢材q k 务受到国内和豳外 钢材市场价格波动的影响，亏损时有发生：同时由于外贸公司所属的货运分支机 构没有建立完善的货物流通体系，菹接导致进口钢材物流成本和钢材存储、运输 损耗率偏高。 五矿钢铁公司是五矿集团卜- 的进出l | 钢材贸易公司，作为大型钢铁进出口外 贸企业仍是国家在经济方面重点发展的对象，企q k 无论在规模、资金以及客户信 任度l 都具备一定实力，对于进口钢材业务而言，完全可以通过建立口岸进口钢 材集散中心的方式来降低物流成本和仓储运输损耗，带动口岸进口钢材市场的良 性发展，树立企业在当地钢材市场中的形象；五矿货运上海有限责任公司是五矿 集团f 属的货运公司在上海地区的货运代理企业，具有因际货运代理资格，长年 经营钢材进出口业务，具备了觯市场、熟悉业务等特点，其中五矿钢铁公司在上 海口岸进口钢材的大部分货运业务都由其进行操作，但由于长期采用转委托经营 的方式操作具体业务，公司储运部门名存实亡，所以如何改善经营模式，充分利 用现有资源成为企业改革的首要问题。建矗：口岸进口钢材集散中心无论对五矿货 运还是对五矿钢铁而言都具有r 分重要的积极意义，一方面通过集散中心的建立 协助五矿钢铁贸易公司建立以t ：海【j 岸为中心的进口钢材辐射优势，另一方面， 改革五矿货运上海有限责任公司的经营模式，提高企业在货运市场的竞争实力和 企业效益。 本文的研究目的足在l 岸迸i ：j 钢材集散中心的方案设计基础之上，充分研究 其具体环节的可行性问题，以及如何通过改进业务流程优化设计方案。 1 。2 研究方法的探讨及文献综述 传统的仓库、车队、货物堆场的综合设计与研究方法是将整个物流链进行细 工程硕士沧文豇矿国际货运进口铡材集散中心选址与规模问题的研究 化分析，并在细化的基础上逐个研究各环节的概率与物耗问题，其特点是用复杂 的数学模型分析出各环节的运行状况，得出比较精确的静态数据：缺点是，由于 稃环节数学模型设计思路和设计只标不同或者即使环节数学模型的设计采用间 一种思路，但由于环节数学模型的接口不同而无法将各环节系统通联成整个综合 物流系统模型，更为重要的是，设计数学模型的目标是通过改变系统参数而优化 系统日标变景，所以，没有整体全局意义标准上的参数我们也就无法实现整体全 局系统的优化。举例来说，比如线性优化与非线性优化数学模型，虽然他们是数 学模型分析的重要方法，但是在复杂的系统中，由于数学模型的建立较为复杂难 以通过一次性构建数学模烈的方法实现系统目标：再如离散形数学模型中的排队 理论模型，虽然该方法可以对一些典型的排队系统进行分析，但是同样由于在复 杂系统中的多层次问题而难以进行数学描述，特别是一些复杂流程系统，即便能 够建立数学模型也无法精确和快速的进行系统构建。 要实现综合物流体系的系统优化，前提就是要设计出一个能够反映出各环节 运行状况的模型，同时这个模型中的所有参数都要具有全局意义上的标准从而通 联整个模型系统；当系统参数变化时，得到的是这种变化对整个系统的影响以及 这种变化带来的影响是否可以通过系统其他参数的改变而得到。所以物流体系模 型是一个非常灵活的模拟模型系统，所有可能影响到系统运作的蒯素都将成为系 统参数，如同植物的根茎一样，模型设计自顶向下，逐级状态各环节状态，再通 过模拟方式发现“根茎”在土壤中的吸收能力，作出对整个“根茎”系统的评价， 并目这种评价i i 是最终的，它只是进行系统优化的一次迭代或者只是系统优化的 一个选项。 在分析了传统研究方法和物流系统设计要求之后，可以发现= 者之间即存在 联系又存在冲突。过去，在没有计算机设计之前，设计一个具有大量全局参数的 系统是非常复杂的，且这种设计对一个具备一般高等数学理论知识的人来说几乎 是不可能的，即便是具备深厚的数学基础，也会由于设计周期的过长而失去模型 对实际运作系统的优化意义。物流系统设计更是如此，模型中存在的大量全局参 数是动态参数而不足静态参数，比如，一个集装箱堆场拥有5 辆运输车辆，这些 车辆可能损坏或者再购买，所以车辆规模就是一个典型的动态参数，这意味着动 态参数；的改变周期非常短或者说相对容易改变。如果模型设计模拟优化周期过长 2 ：程硕士论文五科国际货运进口钢材集散中心选址与艘模问题韵研究 就失去了对现实的参考意义，但随着计算机时代的到来设计人员得以摆脱模型模 拟中f ；f 句复杂数学理论和冗眨过程，从而解决了设计周期和系统目标之间的矛盾。 本文模型的设计和模拟优化，将采用计算机模型模拟设计的研究方法，并以 数学模型进行说明和论述。模型的内容分为两个部分：进口铡材集散中心选址与 进口钢材集散中心堆场运作规模( 考虑到名词表述的准确性，f 文中进口钏材集 散中心将简称为集散中心或中心，同时在规模问题研究巾将进口钢材集散中心堆 场场地简称为场地或场) 。其中规模部分足阐述的重点，主要以钢材集散中心的 运作模型为基础，通过使用离散数学事件计算机分析设汁软件g p s s 系统来研究 和分析各环节运作的规模：选址部分由于是模礤规模设计的前提所以放在模型设 计部分的第一部分，相对规模部分的选址部分相对简单。 本文具体结构中有如下几个关键问题，首先是系统模型周边环境分析，在具 体集散中心设计问题上就足模型所处位置选址问题，这是模型建立的基础，只有 通过周边环境分析才有可能建立系统输入的队列，其次，确立了模型周边环境才 能建立模型规模的初步值，即通过系统输入的一般规模演算设计出各个业务环节 的规模初步，如车队、仓储的初步规模；再次是系统规模分析，规模问题足整个 系统优化的重要目标，在通过周边环境分析得到模型各环节初步规模后，就可以 建立系统仿真模型，再通过系统模拟分析各环节规模存在的问题并根据这些闯题 对环节规模进行改进，从而完善系统，最终实现系统阿标：最后是系统模型模拟， 模拟实际上足模型系统的输入问题，通过模拟可以验证整个模型可行性以及考察 模型在意外蚓素下的处理能力，最主要的是在模型构建过程中通过模拟优化模型 流程和环节规模。 本文所参考的文献书目包括： 4 f g p s s 模拟简述作者：，( 美) 奥多诺万( o d o n o v a n ，t m 原译戴诺凡) 著；候 炳辉，沈利生译出版项：，北京：清华大学出舨社。研究方向：通过g p s s 软件的 使用构建离散数学事件模型。g p s s 是一种模型设计语言，同时也提供了大量数 据分析命令和图形统计工具，在物流模型设计中，通过g p s s 语言可以快速建立 模型原型，另外g p s s 模拟系统运算引擎也十分高效，在本文附件里的模型文件 在计算机处理器为2 g h z 的状态下，可以在1 分钟内模拟出1 0 0 0 天的全部数据 程硕士论文一五矿国际货运进口钢村集散中心选址与规模问题的研究 物流管理分析模型此书详细介绍了各种物流系统1 i ：i 模型设计的研究现状， 通过大量数学模型，对各类物流体系进行了系统介绍。如：库存管理决策相关分 析模型，运输管理决策相关模型，选址决策相关分析模型，物流网络分析模型等 等。 ( ( l o g i s t i c s - e s s e n t i a l so fi n v e n t o r ym a n a g e m e n t ) ) 详细介绍了各种类型货物 的仓库管理方法，特别介绍j ，蜂房式仓库管理理论，针对研究货物分类和研究货 物存储特点提供了分析工具。 4 工程硕士论文五矿崮际货运进口钢材集散中心选址与规模问题的研究 第2 章口岸进口钢材集散中心建立的背景分析与相关问题 2 1 集散中心建立的企业背景与相关数据分析 五矿货运公司公作为长年经营钢材进口业务的货运代理企鼙e 引司一集团f 的五矿钢铁公司长期合作经营铡材进口和运输业务。进口钢材贸易是五矿钢铁公 i 甜的主营业务，而进口辅助货运业务则是五矿货运公司的重要经营方向；从两个 公司的共j 司发展来看，在业务不断扩大的同时需要建立一个能够降低物流成本和 进一步提高进口效率的仓储集散中心。五矿国际货运上海有限责任公司是中国无 矿集团直属货运公司在上海的全资子公司，从2 0 0 0 年起，五矿货运上海公司的 进口业务量稳步增长，随着2 0 0 3 年中国一跃成为世界第一大产钢和用钢国之后， 进口钢材业务的增长趋势更是显著。 但是在进口货量不断增长的同时，总公司也发现进u 钢材的物流成本居高不 下，由此带来的副面影响更是可能影响到集团公司f 贸易公司在华南地区的竞争 实力，在五矿钢铁公司的提议j = i i ，五矿货运公司与五矿钢铁公司商议共同在 ：海 港建立一座以货运和仓储为主要功能的口岸钢材集散中心；同时，根据目前上海 u 岸进口钢材的现状，五矿货运总公司要求五矿货运匕海公司提出初步方案，并 提交总部与五矿钢铁公司方面共同审阅批准。货运上海公司按到任务后分析了公 司现有业务状况和运作模式的特点，提出了初步的设计方案。 在方案提出前上海货运公司做了大量历史数据分析和调研工作，由于货运总 公司要求钢材集散中心必须建立在现有、务最的慕础之上，将过去三年来上海货 运公司进口钢材的档案数据全数调阅，公司进口钢材的品种主要是技术含量较 高、国内需求量较大的品种，进口运输方式主要以海上集装箱和散货运输为主， 另外，由于上海港码头众多有必要对匕海港分布情况加以分类汇总，同时进口钢 材作为季节性极强的货物晶种，也充分考虑了进口钢材的周期波动情况，以下是 部分数据表格和图例。 表一 ( 2 0 0 2 年到2 0 0 4 年五矿货运上海公司进口钢材货量历史数据表) 工程硕士论文五矿国际货运进u 钢材集散中心选址与规模问题的研究 量( 吨) 天 片均关淞区域 外高桥仄域浦江区域 宝山区域 ；1 l3 8 1 3 781 2 8 2 836 5 7 7 l 1 3 2 63 22 3 4 5 261 2 2 3 593 4 0 l61 2 2 84 3 2 1 7 8 761 8 3 4 7 l9 0 7 8 i6 8 29 z 44 2 4 7 9 11 3 8 9 0 41 0 1 1 173 4 9 4 08 5 6 0 1 2 7 92 6 8 8 8817 1 0 2 61 3 0 52 6 2 4 9 6 752 9 4 6 48】0 3 6 i37 5 7 0 1 72 9 2 0 821 7 8 5 258 3 2 6 46 5 1 2 6 81 6 9 0 382 1 4 8 438 8 4 33j i i8 9 3 6 4 3 431 5 8 1 753 0 5 4 9 49 8 65 t 1 01 9 7 3 0 01 2 6 0 621 4 3 9 6 49 7 3 48 1 11 9 9 4 461 9 0 3 856 9 7 l61 3 5 6 4 9 n 一1 1 24 5 2 9 28 2 2 8 2 851 1 3 3 5 1 3 0 1 3 6 6 n ( 2 0 0 2 年到2 0 0 4 年五矿货运上海公司进口钢材货量历史数据图) 从上面的数据表格可以发现吴淞口岸业务量最人，吴淞区域包括一个集装箱 码头和一个散货码头，而这个散货码头是货运公司在上海港的两个协议散货码头 中的一个。另外可以发现，钢材在每年4 到6 月份是主要进u 旺季，同时年底和 年初的一个月左右的时间由于各大用钢企q k 库存渐空进口货量也较其他时问有 所增加。分析货物的到港情况和港口码头分布是十分重要的，因为这是确定口岸 进口钢材集散中心地址、规模的前提条件，比如，货物到货量关系到运输车队规 模；码头分布情况关系到集散中心最佳地址的选择；货物到港周期关系到中心j 务功能和业务规模的调整等等。 除了分析货量情况外，还分析r 货物到达港口的票数密度，既剑达港口的单 票数量在时间上的分布，卜- 面是票数密度数据表： 6 i 程硕十论文五矿国际货运进 _ i 钢材集散中心选址与规模问题的研究 ( 表二2 0 0 2 到2 0 0 4 年度进口货物批次( 票数) 数据表) 次( 票) 天月均军公路区域外高桥区域浦江区域 宝山区域 1l 8 3 6 63 51 2 2 27 86 02 l1 5 3 31 1 89 63 58 41 3 l 8 1 2 81 8 51 8 61 1 74 69 上 61 4 81 6 54 l9 71 3 91 3 04 22 9 r9 91 3 64 02 f 9 1 3 9 9 25 0 2 | 1 09 78 53 i4 1 l1 2 0 9 94 08 n - 1 1 21 1 51 2 44 61 5 n 票数到达密度是货物到港分布的另一个重要指标，也是构建数学模型中重要 的参数，从表二可以发现外商桥区域作为集装箱进u 的主要码头其到货吨数虽然 少于军工路区域，但是其到港货物批数与后者相近。再结合表一得到更为直观的 数据：( 表三货物流量透视表) 外高桥厦域浦江区域宝山区域军公路区域 总计票，吨1 4 5 31 2 5 14 5 51 3 l，合训 3 7 8 4 6 6 72 2 3 2 8 331 3 7 0 5 5 l1 0 8 1 0 l3 平均票天 0 4 303 70 1 30 0 40 9 6 7 平均吨，票2 6 0 51 7 8 43 0 l28 2 521 5 6 54 乎均吨，天1 l l2 6 56 4 033 l82 4 8 8 从表三可以了解到平均每天到达的票数情况，平均每票货物的货物吨数，和 平均每天到达上海的货物吨数，他们反映出了公司日常业务处理的密度。 2 2 口岸进口钢材集散中心建立目标与相关问题 口岸进口钢材集散中心的主要目标是：在海运进口钢材货物靠上海港卸船后， 进行快速和高效的处理，方便客户提货向客户提供经常性辅助货运服务满足客 户储存和临时性存放需求洞时尽可能的降低不必要的固定和变动成本，在集散中 心规模一定的水平下达到利润的最大化。 工程硕士论文五矿国际货运进口钢材集敬中心选址与规模问题的研究 对货运企业来说，客，o 在货物到达曰岸后的服务需求包括各种货运辅助项日： 如货物的单证处理，货物报关，货运短长途运输，集装箱拆还箱业务，临时与长期存 储等等，通常小型货代氽业凶资金和人力场地限制对单证报关以外的货运业务只 能采用转委托的方式进行经营，也就是货运企、眦本身弗不具体经营运输仓储业务， 而是通过委托他人的方式处理客户需求，一般这种模式具有如1 i _ i 特点：1 ，经营灵活， 可以随时将具体业务转委托第三方进行操作；2 ，货运企业因为没有具体绎营相关 业务，因而在成本 _ 不具备优势；3 ，难以满足客户进步的服务需求，诸如拆箱厉的 还箱、p 务仓储巾的控放货业务等 ( 图一) 转委托经营图例( 集装箱运输) 其中a , bcd ，与第三方经营人共同作为货运代理的转委托对象，具体操作从口 岸码头开始到客户目的地结束其中，a 放货地长途运输起运点，b 是仓储点，c 足拆 箱点d 是短途运输起运点对货运代理企业来说有意义的q k 务功能包括：短途运 输、拆箱、放货、长途运输。即便第三方经营人对a b c d 有着所有权，即a b c d 同属 于第三方经营人，货运代理在业务流程中也必须通过与第三方经营人进行联络 后才能完成相关的指令操作，这样大大增加r 业务处理时间的长度，也增加r 货物 流转和信息流转的差错几率更为重要的是，对于货运企业来说，他是以收货人的 名义或者以收货人代理的名义与第三方进行业务委托，其本身对货物的运输和仓 储风险承担过错责任，而在无法具体控制货物的情况卜- ，货运企地将完全依赖受转 委托人的可靠程度另外还有一个关键问题，由于货运企城只能以a b c d 和第三方 t 程硕士论文五矿固际货运进口钢材集散中心选址与规模问题的研究 经营人的市场报价作为实际成本向委托人收取消耗，导致货运企业在价格l 要么 无利可图，要么只能被动的依赖第三方经营人给予的价格优惠或折扣。 闪此，口岸钢材集散中心的功能将集中针对客户在口岸辅助货运业务的服务 需求上，小仅要是实现一般的货运运输和仓储功能，而且能够为客户提供深层次的 运输服务，包括中心内集装箱拆逊l k 务，仓储控放货、眦务等。 在集放中心模式下的货物仓储运输下： ( 图二：) 集散中心模式图例 a b c d 直接由货运代理公司经营的模式下，a b c d 之间互相。的界线都不再由实 线表示，a b c d 将成为集散中心内的功能模块。从圈中可以番渤，由于货运代理 企业真接与集散中心的管理和控制相连，就可以实现过去转委托模式下无法进行 的业务功能，如：还箱业务，长期仓储包秘业务，凭单凭指令控放货业务。从图 和图二比较来看，货运代理作为直接经营人与集散中心的各业务功能部分保持 密切联系，这也是口岸辅助货运业务功能扩展的基础。 集散中心的目标就是在明确t 述业务基本功能的基础上满足客户需求和扩 大业务利润。丽决定这两个目标关键问题就是规模问题。在满足客户需求方丽， 规模决定了客j o 满意度的高低；在扩大业务利润方面，则因为利润= 规模+ ( 收益 一成本) 丽使得规模问题变的更为重要。另外，规模问题的确定也直接影响着目 标实现中的其他变量的最优值，比如在客- 需求目标中的各业务环节优化，在利 润目标中的收益与成奉优化。 9 工程硕士论文血矿国际货运进口钢材集散中心选址与规模问题的研究 接下来是对业务功能、成本、收益中规模问题的具体分析。 业务功能足保证集散中心业务正常连续运营的保障，即每一个业务功能规模 都必须能够以一个最低标准满足整体业务链的正常运作，一个完整的集散中心业 务链一般包括个部分，即车队运输、拆箱点、仓库，具体的说，当进口货量充 足时必须有足够的运力和拆还箱设备保证对货物进行及时的处理，一目】剥设备1 i 足导致货物积压在港口码头，必然给客户带来运输成本的增加，同时当进口货最 刁i 足时l = ；i 于没备闲置、仓库空放也会对集散中心带来风险成本的增加，所以在设 计集散中心功能结构上，必须尽可能的将每个功能模块多功能化，可以采用的方 式有：将车队从码头到集散中心的货物运输与空箱还至码头附近船公司堆场结合 设计，以保证车队运输效能的最优；将拆箱场地设计与临时存放和长期存放场地 设计结合起来考虑，确保在业务攮变化的情况下不会导致部分场地闲置的情况发 生；将进口客户需求进行细分，以季度或年度协议的方式将长期存储场地包租出 去，缓解闵可能的进口最不足带来的场地和设备的浪费。由于业务链操作的各个 环节是互相影响密切相关的，每当环节的处理能力变化的时候必然会影响到下一 个环节的运作规模，只有统筹安排环节功能，考虑规模变化给整个操作链条带来 的影响，才能达到规模与功能的合理安排。 成本因素也是规模闷题需要重点考虑的对象，对每个环节来说，合理的规模 带来的是成本的可控性，而整体的成奉可控室达到成本最小化的前提。所以规模 问题，从成本出发达到合理和稳定后又影响着成本的进一步优化。通常在考虑环 节成本的时候采用的是一般成本水平，因为这个时候的成本并不要求最低而是要 求在正常成本水平下的规模最优。从这一点可以发现，成奉因素是规模问题解决 得突破u ，本文在具体模型设计的时候也将首先以一般成本水平为前提，设计出 合理的环节规模后再通过分析业务功能和盈利水平束逐步优化成本支出。当然， 成本的构成也是复杂的，即包括初期投资成本、日常设备使用成本以及人力成奉 和风险成本等等，不过和后睡谈到的收益一样，成本是最优目标的一一个主要参考 因素，分析成本的目的也在于保证利润的最大化。 收益因素和成本因素一样，决定r 只标利润的预汁值，取f 成本不阔的是收益 更容易受市场因素的影响，当市场平均收益值降低时，集散中心的平均货量收益 就降低，同样，总收益也受规模的影响，市场平均收益一定时，规模越大总收益 工程硕士论文- 五矿国际货运进口钢材集散中心选址与规模问题的研究 也就越高。当然，由于业务功能的不同收益率也不同，这就要求在设计环节功能 的规模和成本因素时也要尽可能的选择收益率高的来实现。 如果用圈来表示规模问题在整个目标优化中的作用的话，可以发现： ( 图三) 规模问题在业务功能目标与利润目标中的作用 规模问题从成本和收益的一般水乎出发，通过业务功能规模设计确定相对应 的利润值；再由于规模的变化影起成本、收益以及业务功能的相应变化从丽得到 利润值变化区阉，最后计算m 规模一定f 的最大利润。在三个受规模影响的模块 t n 成本受规模变化的影响最大，一般来说，规模越人单位成本越低，规模越合 理总体成本水平越低，目威本斛素在集散t m d 范围内是可控变量，是集散中心优 化日标实现的主要决策变量，因此需要重点关注。 工程硕l 论文一五矿国际货运进i a 钢材集散中，t l , 选址与规模问题的研究 第3 章集散中心选址问题模型的构建与优化决策 3 1 臼岸进口钢材集散中心选址问题的理论与概念 选叫：f , i j 题是工程规划- 中普遍存在的问题，通常也是工程设计中需要最先考察 的蒯题之一。u 岸进u 钢材集散中心的选址应做到：合理化初期投资成本，降低 各港区t j 集散中心之问的运输成本，统筹规划。 存所有集散中心建设之前，集散巾心经营人就必须以一次性支付购入方式或 者一次性支付协议租金的方式获得场地使用权。当地价过高时，经营人所支付的 价购款或者租金就担对较高。 可以设所选位置的地价为p ，当地可供选择的地价平均值为p 同时，因为地价p 对集散中心地址确定的影响是相对的，即相对于其他位置 m 苦的影响，所以可以得到地价p 对集散中一1 1 , 位置影响的权重确数g p 为： p g p 。= p 虽然地价因素影响着集散中心位置的选定，但是确定集散中心位置的晟终目 的却是为了降低未来在各码头、港区、堆场与集散r f l 心之闻车辆短途运输的营运 成本与时问花费，如果集散中1 1 , 远离那些业务地时，集散中一i i 车队的运输距离必 然加大，营运对问与营运成本也必然上升，这将中心口后的运作效率都将造成不 利影响。所以，通常将集散中一1 1 , 与业务地之问的距离与所运货物重量的乘积作为 考察选址问题的核心。 于是得到目标函数m i nw l p 加n w l p = ( w i 丰l i 。g c + g p ) ( 3 1 ) l i _ ( x x 。) b y 。) 2 ( 3 - 2 ) p p * b l( 3 3 ) g l = = k i s t ( x x 。) 。+ ( y y o ) 2 = r 2 “是集散中心位置与各业务地之间的垂直位移 i 是常数，代表各业务地序列。 ( 3 4 ) ( 3 5 ) 工程硕士| 仑文- 五矿国际货运进口制材集散中心选址与规模l 可题的研究 ( x i ，如) 是业务地搬标。 伍，y ) 是集散中心地址坐标，是决策变量。 e w i 是集散中心到个业务地之间运送货物的总货量，是统计值。 g 。是地价p 与地价均值p 的比，即地价权重。 p 地价p 一- f l ( x i ，y i ) d 地价均值 b 1 地价所占成本白分比值 g - 是计算通过集散中心到各港口商接垂直位移得出实际运输路程的加权 参数。 k i 是根据( 捌，y i ) 的位簧不同而计算出的路径权值子集。k i = f 2 ( x i ，y i ) ( x o ，y o ) 是约束嘲的圆心坐标。 r 是约束圆的半径。 在约束条件( 3 - 5 ) 巾，j 目一个网面积作为选址范围的约束，当然在实际应 用t _ l ；_ l 的约束条件将更为复杂，一般不存存连续范围供选址用只能根据现有可选地 点来进行约束，当约束条件变为： s t ( x ，y ) = ( x l ，y 2 ) ，( x 2 ，y 2 ) ，( x i i ，y n ) ： ( 3 6 ) 但这并不代表3 5 约束条件。f 的解没有意义，虽然3 5 情况f 得到的解在实 际中可能不存在，但却可以帮助在确定选址最后位置时向最优靠拢，当可选地 址为有限集合e e j ，e 2 ，e 3 e n1 1 自然数1 ，也可以将这个解与e 集 合进行比较，同样可以得到3 - 6 约束条件下的实际最优解，同对由于3 5 是一个 连续的函数约束空间史有利于在通过计算机求解时设计方程。 在计算m i nw l p 的最优解时，还需要注意如下问题： m n _ w l p 一( w i 丰l i8 g i + g 。) 中，w i 是统汁数据，也就是中心到各个码头每次到达货物的货量，即单样 本值，而w i 则是相应各个码头总体样本空间得到的黑计到港货物最：“，g p 与g l 都与中心位置坐标有关。即 l i 2 f ( x i ，y i ) g p = f l ( x l ，y i ) k i = f 2 ( x i ，y i ) 13 工程硕士论文五矿国际货运进口钢材集散中心选址与规模问题的研究 其中妯与v i 的取值范嗣就是最优方程的约束条件。 3 2 实际选址问题的解决方案 选址问题即是一个理论问题上的问题也是一个非常实际的问题，所以在选址 模型设计上将尽可能的把理论上的模型构建在实际的数据之中。 首先将整个上海各港口的坐标标示在地图上，需要说明的是地图的制作是在 e x c e l 中完成的，地图卜的每一个点都与相应的数据关联。另外，地图中的仓 库只是公刊在委托经营模式下的仓库地点，最后是关于洋山港的问题，由于此港 将逐渐在上海集装箱码头中占重要地位，必须将未来可能的货运流考虑进出，蚓 中最长的线段就代表未来可能的仓库地点到洋山港的港到场的运输。 ( 选址方案地图坐标模拟图) 当在具体解决选址问题时，遇到的最大问题就是统计数据值的分析与方程参 数确定的问题。由于选址问题是整个集散中心方案的最初闯题，同时选址问题是 相对独立于中心内部构造而可独立被考察的问题，这就使得在得出选址方程各个 参数时，必须有足够可信度的样本空间，才能分析得出所需要的可靠参数值。 具体样本空间介绍如下： i 业务点坐标 将各个港e l 的坐标数据与地图关联于是就得到了上面地图上的港口地点坐 标，数据如下。 ( 选址方案路径权值表) 路径权值 _ l = 程硕上论文五矿国际货运进口钢材集故中心选址与赳模问题的研究 l 公司总部 2 ( m )4 8 0 港区x 轴坐桕、y 轴坐标 宝山 2 1 055 0 毙般 2 2 05 ， 3 0 二五医 2l g4 6 0 四区 2 4 04 8 ( ) 十五区 2o o3 5 9 六噬 2 3 746 3 外24 055 8 外二2 5 0 5j i ) 井三2 7 0 54 4 外四 2 8 6 5 2 7 外五31 05 1 3 洋山412 】 需要注意的是由于洋山港的港到场运输的起点并不时洋l 山岛附近，而足在洋 山大桥在大陆的一头，所以洋山港的举标与地图上的洋山港坐标是不一样的。 2 历史货物年流量表 w i 货量统计值，在实际采样中使用了五矿货运上海公司三年来每日进口货 量为总样本空问在结合洋山港在未来对整个j 二海集装箱运输的影响，设计了公司 未来港到场货物年流量表。 3 选址范围 ( 选址方案一货物年流最) 港r货物流龋( 吨) 宝h j2 7 0 0 0 吴淞4 8 0 0 0 三五区4 2 0 0 0 四b 4 6 0 0 十五区 i 5 0 0 六隧 3 0 0 0 外 5 0 0 外： 2 0 0 0 外三 5 0 0 【外四 1 0 0 0 外氍 5 0 0 0 洋山 1 6 5 0 0 0 工程硕士论文五矿国际货运进口钢材集散中心选址与规模问题的研究 作为约束条件，选址范围首先必须足在非海江区域，其次选址范闱是由x 和y 来决定的，为了降低选址范闱函数的复杂度，将( x ，y ) 的范围定义在 1 x 4 3 年| 2 1 y 6 。 4 位移与路程加权 设港区到集散中心的垂直距离为s ，路程为l ，根据对各港区和地区公路的 复杂情况得到了各港区到一十，心路程j 垂直位移问的简单函数对应，即垂直位移加 权后的路程特征值： l 1 = s l 十2 ； l 2 = s 2 + 2 ： l 3 = 1 1 + s 3 + 2 ； l 4 = 1 2 + s 4 + 2 j l s = 1 5 + s 5 42 j l 6 = 1 2 。s 5 + 2 ； l 7 = s 7 + 4 j l 8 = s8 + 4 j l 9 = s 9 + 4 ： l 1 0 - s 1 0 + 4 ； l 1 1 二s 1 l + 4 ； l 1 2 = s 1 2 + 3 j 通过垂直位移到路程的转化，可以提高整个模型的准确度，并使得模型更接 近真实。 5 地价与选址j 存实际采样中，将整个地图分为i 0 1 0 的样本块，每个样本块都砻备蠢的地 价指数，冈时计算m 各地价指数的总体样，；誊；= 平均值；l 路程，同样按照1 0 1 0 的 样本块进行数据统计分析，模型中没有将地价因素加入进去，丽是通过模型计算 结架结合地价因素进行分析，当模型计算结果落入地价较高的区城时将选址范围 缩小，即挖去第一次计算结果落入的模块后蒜重新计算结果，如果第二次运算结 果洛入区域与第一次结果所处区域相邻且第二次落入隧域的周边区域地价比此 次结果区域地价要低，则进行第三次运算，如此叠加运算，直到落入区域的周边 区域地价都不小于其地价就停l i 运算。 3 3 运算与问题 不考虑g p 与g l 问题时，选址问题可以简化为求( w i u ) 的最小值问题 1 6 工程硕上论_ 豆= 一五矿国际货运进口钢村集散中心选土f _ 与规模删题的研究 通过l i n d 0 软件可以很容易求得答案，l i n i ) o 软件模型蛙计如下： 结果( 部分) 如下： x4 0 9 9 9 9 8 y2 1 0 0 0 0 2 落入区域周边地价均与落入区域相同，所以此点是最优选址地点。 理论上得到选址问题的解决方案是在( x ，y ) = ( 4 1 ，2 1 ) 点上。存实际实施 q i 点( 4 1 ，2 1 ) 可能已经被占用，但是落入点区域时最终要获得的最优选址区域。 在实际情况中，随着洋i j 深水港的建受和起用，上海港口中心位置必将从现 在的黄漓江东线一带，向l 海南部迁移，选址问题虽然在整个模型设汁中不是复 杂的部分，但是对于整个模犁没汁的合理性有着深远的影响，目前洋山地区的货 运公司堆场并尔多，但是很多企业，包括非货运企业都看好这一地区未来货运发 展方向。 工程硕，硷文五矿国际货运进口钢材集散中心选址与规模问题的研究 第4 章集散中心规模模型设计计 4 1 口岸进口钢材集散中心各部分构成与特点 在了解了集散t 卜心的建立e l 标和外部流程之后，需要更加详细的探讨一卜- 集 散中心的内部结构。 从集散中心功能上来看，可分为三个部分：车队运输、货物处理、货物仓储。 4 1 1 车队运输 集散中心的车队运输可分为两个部分：短途运输、长途运输。 短途运输是从码头到集散中心之间的卡车运输，在实际运输中主要有散杂货 运输与集装箱运输。集装箱运输过程中还包括空箱运输，即将拆卸完毕的空集装 箱还回船公司指定的集装箱堆场。车队运输是整个集散中心 一作的开始，关系到 码头货物能否得到及时处理和存储，在_ | 二海港因为各个码头和船公刊在码头附近 的集装箱堆场都采j h 的足2 4 小时不问断工作方式，所以车队运作效力的商低直 接影响到整个集散中心的启动速度与效率，另外，安排车队运输的时候必须尽可 能准确的估计出日常短途运输和氏途运输的用车量特别是短途运输的车队规模 尤为重要，因为和长途运输相比短途运输是小可替代的，在长途运输中可以通过 事先安排，由其他车队完成运输任务，瓶短途运输是集散中心的主要业务功能一 旦需要替代车辆完成任务，则必然导致车队运输效率低下，影响整个中心业务的 启动，进一步更是降低了集散中心车队部分的业务收入。般来说，将车队分为 短、长：途运输是卜分必要的，在集教中心建立初期可以根据进：j 货物到港量的估 计而设计出短途运输的车队规模，而长途运输规模则可以根据进口客户的特点而 力f 1 以确定。 4 1 2 货物处理 货物处理就是货物进入集散中心后到出集散中心过程中；的动态过程。 由于钢材是一种比较特殊的货物品种，首先单件嚣量较大，搬移需要特殊器 械才能完成，其次，占用场地比较大，钢材货物槎没有特殊货架支撑的情况f 是 不能叠放的，最话大件货拆箱时，集散中幽必须拥有足够马力的相关拆卸装置。 除了钢材本身的特性需要在榘款中 良设计时加以考虑外，还需要考虑整个集 散中心的流程设计，对于集装箱货物来说，应包括：进拆箱地拆箱；空箱进空箱 程硕上论文五矿国际货运进【_ ：】钢材集散中心选址与规模问题的研究 停放点待空车运出；拆箱后货物进行编号后进仓储区；从仓储区出集散中心。每 一个流程环节都涉及等待队列、处理能力、输出运输等问题，这些问也商接关系 到备环节和整个集散中心的处娜能力和效率。对于散杂货而言，它比集装箱货物 少了一个拆箱的环节，但是散杂货大多一次性流入量较大，对集散中心内的设施 和设备的占用率也较高。 在集散巾心中的任何一个环节对货物的处理都将消耗一定的时问和占用一 定的设施、设备，所以难以避免的会出现排队等待队列问题，必须控制等待队列 在一定的规模内，而不至于冈队列的过度膨胀影响集散中心内其他_ k 务环节的操 作，特别是等待队列过多对场地面积的消耗。一般情况下，环节设备设施的数量 l j 环节效率成正比，而与等待队列长度成反比，而设备设施本身也是占用场地和 资金的，因此如何使得设施没备与队列安排在一个合适的水平将成为发汁环节内 部结构的关键问题。 在集散中心内还存在搬移运输的问题，搬移运输是集散中心内部各环节之间 的一种货物运输，一般采用的方式有：人工、起重机械、叉车、行车等等，必须 保证搬移运输的效率不会成为集散中心的瓶颈，一般保证搬移运输效率的最好办 法是：尽可能的保证搬移运输在自动化机械水平比较高的情况l i _ i - 进行，减少人工 参与度，如条码技术进行货物识别等等。搬移运输应尽可能的按照各环节的处理 效率进行设计，确保每个环节处理货物完毕后的输出4 i 会再次产生等待队列。 4 1 3 货物仓储 集散中心的仓储场地分为两个部分：临时存放部分和长期存放部分。 钢材的仓储也有其自身特点，静先，铡材在没有特殊装置的情况f 是不能简 单覆加放置的，因此其所占场地面积比较大；其次，钢材货物大多需要防水，冈 此在露天环境下存放钢材必须采取防水措施，如加盖帆布；再次，钢材仓储的临 时存放区域与k 期存放区域的搬移运输紧迫程度不同，临时存放区域的输入输出 搬移必须有很高的效率和精确度，以保