第3章 物流的空间效益分析

.,第3章物流的空间效益分析,.,【学习目的与要求】,1.了解空间效益产生的原因、内涵，理解物流空间效益的度量2.理解与物流空间效益相关的收益与成本3.掌握空间效益的实现方式及方法,.,31空间效益及其内容构成,3.1.1空间效益产生的原因物流创造空间效益是由现代社会产业结构、社会分工所决定的，主要原因是供给和需求之间的空间差。,.,1.外在动因物流的空间效益产生于经济全球化、资源分散化以及生产和需求等的异地化。2.内在动因在人类经济活动过程中，出于交易便利、降低交易成本和需求分散等方面的考虑，必然要求经济活动在一定区域内集中。,.,3.1.2空间效益的内涵物流空间效益是在“物”的流动过程中由于“物”的空间转换所产生的效益。从供给方的角度来看，空间效益就是“物”实现空间转换前后给供给方带来的收益的差额。从需求方的角度来看，空间效益则是由于“物”的空间转换所带来的效用满足或消费者剩余的增加。,.,3.1.3空间效益的内容1.基于分散生产所创造的空间效益由于受到自然条件、产品生产方式、产品技术经济特征以及社会分工深化等因素的影响，现实中广泛存在分散生产的情况。这种生产方式需要完善的物流体系的支撑，能够使与之相关的“物”实现顺利流动。,.,2.基于集中生产所创造的空间效益综合考虑人力、资源、基础设施等生产要素的差异，其中必然会出现较之其他地区更适合生产某种产品、更有比较优势的地区。而要充分利用这种比较优势生产出特定产品，就需要相关的原材料、资本、信息、人力、管理等生产要素不断从其他地区流入，以求集中生产，形成本产品相对于其他地区生产产品的优势。,.,3.基于中间集散地所创造的空间效益社会分工的深入和细化使得生产环节变得越来越繁多，需要资源、能源、人力等经济要素的频繁流动予以支持。消费者对“物美价廉”的追求和生产者对利润的追求再加上信息不对称的影响大大增加了交易成本，使得商品交易往往要借助于中间集散地才能顺利实现。集中交易能够极大地降低流通成本。,.,4.基于弥合生产需求分散所创造的空间效益如今生产与需求的空间差十分普遍，而现在消费者对商品的需求也日益多样化。除了大生产决定的供应分散外，自然地理、产业集群和社会发展因素等也造就了产品生产的分散。每种商品的生产者面临众多的消费者，每种商品的消费者也面临着对众多生产者所生产产品的选择。这么复杂交错的供给与需求的空间差都是依靠物流来弥合的，物流也从中取得了利益。这就是物流这种经济活动取得的空间效益。,.,3.2空间效益的度量,3.2.1空间价值相关的收益物流的空间价值是“物”实现空间转换前后给供给方带来的收益的差额，它直接来源于实现“物”的空间转换所产生的相关收益大于所发生的相关成本费用的部分。因此，度量空间价值的关键就是对实现“物”的空间转换所产生的相关收益和所发生的相关成本费用的考察，两者的差额就是空间价值。,.,与空间价值相关的收益可以从两个方面加以考察，即收益的显性部分与隐性部分。显性部分是产品在异地实现的销售收入，可以用表示。收益的隐性部分是指因产品空间转换而给供给方带来的、不容易直接计量的那部分收益，可以用表示。,.,3.2.2空间效益相关的成本1.机会成本由于产品实现空间转换，流向异地以较高的价格进行交易，从而丧失了在当地或者原交易地以原有价格进行交易的机会，从经济学意义上来说，这其中包含了产品的机会成本，可以归于空间价值的成本部分。2.物流活动的成本消耗主要是在运输、包装、搬运装卸过程中发生的相关的人、财、物的投入，其成本构成可以表示为：,.,3.时间成本产品交易过程中所发生的产品占用资金的机会成本以及包括货物潜在损失在内的其他成本等就是与空间价值创造相关的时间成本，其成本构成可以表示如下：3.2.3物流空间价值的度量在对相关收益与成本进行计量的基础上，物流空间价值可以用下面的公式最终加以度量：,.,3.3空间效益的实现方式及方法实现物流空间效益的途径主要有以下几个方面：采购优化、物流网点布局优化、物流路径优化、交易环节优化和空间利用优化。3.3.1采购优化1采购点的优化由于企业所采购的产品一般地理分布较广，工商企业对采购点的布局、规模、数量等将直接影响到企业的成本控制、生产运作以及最终利润，因此采购点优化是空间优化应该关注的重要方面。采购点距企业的距离、采购数量及产品运输方式等是采购点优化的主要考虑因素。,.,2采购批量的优化供应商经常采用批发折扣的方式鼓励需求者大批量购买，即采购量越大就可以享受越低的购买价格。对于购买者来说，大批量采购可以获得较低的价格、降低运输成本和交易成本，但是同时意味着增加了仓储成本和库存资金持有成本。,.,3.3.2物流网点布局优化物流网点就是物流网络的结点。本部分所讨论的物流网点，主要是指储运仓库、流通仓库、中转仓库等。物流网点布局的目标(1)服务好(2)费用省(3)效益高,.,2.物流网点布局的内容物流网点布局的内容具体包括以下五个方面：(1)区域内网点数目的设计；(2)区域内网点位置的设计；(3)区域内网点规模的设计；(4)区域内各网点的供货范围的设计；(5)区域内各网点的进货渠道和进货方式(中转直达)的设计。,.,2.物流网点布局的内容物流网点布局的内容具体包括以下五个方面：(1)区域内网点数目的设计；(2)区域内网点位置的设计；(3)区域内网点规模的设计；(4)区域内各网点的供货范围的设计；(5)区域内各网点的进货渠道和进货方式(中转直达)的设计。,.,3.物流网点布局应考虑的因素地区选择应考虑的因素有：(1)符合国家的宏观生产力布局和经济发展规划；(2)地区经济发展水平与市场前景良好，有比较足购物流需求量；(3)与大物流系统网络接轨配套；(4)交通基础设施比较齐全、配套，运输方便；(5)能源、信息、市场、法制等基础条件好；(6)还要考虑竞争态势和自己的实力情况，如果在这些地区有很强的竞争对则要根据自己的实力来确定是勇敢挑战还是采取回避策略。,.,地点选择应考虑的因素有：(1)符合当地经济发展规划和城市发展规划；(2)周围有一大批企业可能成为自己的客户，市场前景良好，有比较充足的物流需求量；(3)与大物流系统网络接轨配套；(4)交通基础设施比较齐全、配套；(5)电力、煤气、水源、通讯设施；(6)地质条件好；(7)地势平坦、土方量小，避免占用农田耕地；(8)一般不在市中心区，不在居民区，不影响居民生活，不增添交通干道压力。,.,4.物流网点布局的方法(1)模拟法：主要通过模拟模型求解。模拟模型一般能够给出地理位置关系的概念，有些能够进行定量化的计算分析，有些则不能够进行定量化的计算分析，而是采取专家评分的方式来选定方案。(2)解析法：解析法主要是一种数学方法，主要通过建立数学模型求解，其解一般可以得到个比较精确的定量解。由于它一般是作了一些理想化的假设以后得出的结果，但实际情况却比较复杂，所以得出的结果还要根据实际情况作一些相应的调整才能够实施。,.,(3)实用性方法(启发式方法)；这是一种针对实际情况，综合运用各种方法进行处理而形成的比较实用的物流网点布局方法。,.,.3.3.3物流路径优化3.3.3.1物流路径优化的含义物流路径指在物流作业过程中物的流动所流经的路线。就运输配送而言，不同的物流路径有时也意味着不同的运输方式。因此，优化物流路径也包含着作业方式(如运输方式)的优化。就库内搬运行驶而言，路径设置的合理与否关系着物流运作效率的高低。,.,3.3.3.2物流路径优化的原则（1）靠近的站点群安排行车路线（2）从距仓库最远的站点开始设计路线（3）各条行车路线之间没有交叉（4）使用最大的车辆进行运送（5）取货送货应该混合安排（6）对特殊情况采取灵活多样运送方式（7）避免时间窗口过短,.,3.3.3.3物流路径优化的方法1.旅行商问题TSP(TravelingSalesmanProblem，TSP)模型该问题的目标是确定车辆从原点出发再回到原点前访问所有顾客的服务次序，使总行驶距离最小。TSP模型的目标函数及约束条件如下：式中：为车辆经过对应路段所花的代价，如时间、距离或费用等；为路段是否在线路上，1代表肯定，0表示否定。,.,【例3-1】图3-1所示，要求车辆从配送中心A出发，送货到B、C、D三个客户后再返回配送中心。任意两点间的距离巳知，即直线上的数字，求最佳配送路径。,.,解：用简单贪婪算法求最佳路径，步骤如下：第一步：选择距出发点最近的顾客位置。由于B点距A点最近，故先选择B点。第二步：从剩下的结点中选择离当前已选择结点最近的顾客，即找出离B点最近的点，由图知，这一点是C点。第三步：如果所有位置都被选择了，则停止；否则返回到第二步。由于只剩下D点没被选择，所以，D点成为继C点之后的顾客；然后返回A。这样，图中的最佳送货路线为：ABCDA；总行驶距离22+18+38+45123。,.,2.节约法节约法用于多车辆路径问题，能同时确定车辆数及车辆行驶路径，其目标是使所有车辆行驶总里程最短，且使所需车辆总数最少。节约法的基本思想是：如果将运输问题中的两个回路合并成一个回路，就对缩短线路总里程(即节约了距离)，并减少了一辆卡车。,.,【例3-2】某配送中心要为13个客户提供配送服务，配送中心的位置、客户的坐标及需求量见表3-1。配送中心共有4辆卡车，每辆车的载重量是200件。由于送货成本与行驶总里程之间密切相关，公司领导希望获得总行驶距离最小的方案。,.,表3-1客户坐标及订单规模,.,（1）计算距离方阵“距离”是指广义的距离，指任意两点间的空间距离或两点间的运输成本。这里，按下式利用坐标值来计算两点间的距离：根据表3-1的坐标值，可计算出客户之间及客户与配送中心的距离，结果见表3-2。,.,表3-2客户及配送中心之间的距离,.,（2）计算节约矩阵根据表3-2的距离方阵，如果将线路“配送中心客户A配送中心”与线路“配送中心一客户B一配送中心”合并成一条线路“配送中心客户A客户B配送中心”。按式(3-2)计算节约距离(A，B)。(O代表配送中心)(A，B)=这样可得到第一次计算的节约矩阵，见表3-3。下面利用该节约矩阵将客户划归到不同的运输路线中。,.,表3-3第一次计算的节约矩阵,.,（3）合并客户路线客户线路合并的原则是使节约的距离最大，且不超过车辆载重量。这是一个反复进行的过程。观察表3-3，最大的节约34来自客户6与客户11的合并，合并后的总运量16+91107200件，合并是可行的。因此，首先应将这两个客户合并在一条线路，如表3-4中第二列所示。节约的34在下一步中不必再考虑。,.,表3-4第一次改进后的节约矩阵,.,下一个最大的节约是客户7和客户6合并后可节约距离33。合并后的总运量107+56163200件。合并不可行，再考虑将客户5添加到线路6中，节约量是29，但加入客户5的运量后，超过了车辆载重量，同样不可行。接下来，考虑线路3和4合并后可节约距离28，合并后的运量43+92135200件，合并可行。这两条线路合并后的节约矩阵如表3-6所示。,.,表3-6第三次改进后的节约矩阵,.,反复进行上述过程，已经合并的线路不再考虑，将没被合并的线路依次进行合并：线路5与线路10合并，节约22，合并后的运量57+47104件，可行。线路1与线路3合并，节约21，合并后的运量48+135183件，可行。线路12与线路6合并，节约19，但合并后的运量55+163218件，不可行。线路12与线路10合并，节约18，合并后的运量55+104159件，可行。,.,线路13与线路12(线路10)合并，节约18，合并总运量38+159197件，可行。线路8与线路6合并，节约15，合并后的运量30+163193件，可行。线路2与线路1合并，节约11，但合并后的运量36+173209件，不可行。线路2与线路9合并，节约2，合并后的运量36+5793件，可行。最后，线路合并的结果是所有客户被划归为四条线路，分别是1，3，4、2，9、6，7，8,11、5，10，12，13，即由四辆卡车为这些客户送货。,.,（4）确定每辆车的最佳行驶路径客户群1，3，4的最佳路径是：配送中心客户1客户3客户4配送中心；行驶距离为39。客户群2，9的最佳路径是：配送中心客户2客户9配送中心；行驶距离为32。客户群6，7，8，11的最佳路径是：配送中心客户8客户11客户6客户7配送中心；行驶距离为49。客户群5，10，12，13的最佳路径是：配送中心客户5客户10客户12客户13配送中心；行驶距离为56。因此，总的行驶里程为176。客户分布及送货路线规划的结果见图3-3。,.,.,3.扫描法扫描法是一种先客户分群再确定车辆最低路线的算法。求解过程分为两步：第一步是指派车辆服务的站点或客户点；第二步是决定每辆车的行车路线。扫描法的原理是：先以物流中心为原点，计算出所有客户点的极坐标，然后依角度大小以逆时针或顺时针方向扫描，若满足车辆装载容量即划分为一群；将所有点完毕后在每个客户群内用最短路径算法求出车辆最佳行驶路径。,.,具体步骤如下：（1）以物流中心为原点，将所有客户点的极坐标计算出来；（2）选定极坐标轴，按顺时针或逆时针方向旋转，依角度大小开始扫描；（3）将扫描经过的客户点需求量进行累加，当客户需求总量达到一辆车的载重量限制且不超过载重量极限时，就将这些客户划分为一群，即由同一辆车完成送货服务。接着，按照同样的方法对其余客户划分新的客户群，指派新的车辆；。（4）重复步骤（3），直到所有的客户都被划分到一个群中；（5）在每个群内部用TSP算法或其他最短路径方法求出车辆行驶最短路径。,.,【例3-3】某运输公司为其13家客户提供取货服务，货物运回仓库集中后，将以更大的批量进行长途运输。所有取货任务均由载重量为10吨的货车完成。13家客户的取货量Di、客户的位置坐标（Xi，Yi）见表3-7。运输公司仓库坐标为(19.50，5.56)。要求：应用扫描法合理安排车辆及其服务的客户群，并确定各车辆行驶路线，使运输里程最小。,表3-7客户数据总信息,.,解：按照扫描法术解该问题，步骤如下。第一步：建立极坐标。根据表3-7中的数据，图形显示出各客户点的坐标位置，如图3-4所示，每个客户的货运量用方框标注在客户编号旁。然后，以仓库位置为极坐标原点，向右的水平线为零角度线。,.,第二步：扫描划分客户群。以零角度线为起始位置，按逆时针方向依次扫描，将扫描经过的客户需求量近行累加，将既不超重，又能最大限度地利用车辆装载量的客户划分为一组，由一辆车提供取货服务。根据图3-4的客户位置分布，客户6首先被扫描，其取货量是3吨；按逆时针方向依次经过客户5、客户7、客户8，这时约取货总量3+2+2.25+2.59.7，接近车辆载重责10吨。所以，客户6、5、7、8指派由第1辆车完成服务。同样的方法，客户9、13、1、12、10五个客户被相继扫描，五个客户的累计取货量1.8+1.5+1.9+2.6+2.159.95，不超过车辆载重极限。这样就得到第2辆车的服务客户群。依此类推，客户4、11、2、3的取货量累计2.4+1.6+3.15+2.89.95，指派第3辆车完成取货运输。这样，按照不超载，又最大限度利用车辆的原则，13家客户可指派3辆载重量为10吨的货车提供运输服务。,.,第三步：确定每辆车的最佳路径。按照单一车辆最短路径方法求出三辆车的最佳行车路线，得到三条线路。结果见图3-5。最后的结果是，第1辆车的最佳路径是：065780；第2辆车的最佳路径是：0913110120；第3辆车的最佳路径是：0411320。,.,3.3.4交易环节优化从经济效益的角度看，冗余的交易环节阻碍了流通效率、增加流通成本的同时，也是对资源的浪费。通过对交易环节的精简和优化可以提高交易效率，提高流通环节的增值度，为企业带来可观的效益。优化空间交易环节的途径可通过减少交易环节、交易环节一体化等途径来获取，典型的如企业间的标准互认，海关的报关、检疫、通关一体化等。,.,3.3.5空间利用优化1.通过标准化优化空间利用物流设施设备的标准化是指运输、搬运、仓储、保管以及场站设施等的标准化。产品包装的标准化是从物流运输、装卸、搬运、仓储的角度出发，设计