物流设施选址模型研究现状及新思考

1、南京理工大学运输物流工程课程论文题目： 物流设施选址模型研究现状及新思考 针对B to C的商品配送与服务的物流系统的选址 1摘 要现代意义上的第三方物流在近二十年得到快速的发展并逐步成为一个独立的产业体系。国内研究者对第三方物流运作，第三方物流的评价体系，第三方物流在国外的发展及我国第三方物流的市场等方面进行了广泛而充分的研究这些研究，为我国第三方物流企业的发展提供了有价值的指导意义。但是对于第三方物流企业的核心竞争力之一的仓库网络布局的研究，目前还没有。本文将在前人研究的基础上，对物流设施选址模型进行研究（由于个人能力与时间有限，在此仅针对第三方物流公司的仓库网络布局，即配送与服务中心选址

2、进行研究）。2研究背景与研究意义2.1国内外的研究现状：（1）参考国外对物流配送选址问题的研究已有60余年的历史，对各种类型物流配送中心的选址问题在理论和实践方面都取得了令人注目的成就，形成了许多可行的模型和方法。归纳起来，这些配送中心选址方法可分为三类：(1)应用连续型模型选择地点；(2)应用离散型模型选择地点12】；(3)应用德尔菲(Delphi)专家咨询法选择地点。第一类方法是以重心法为代表，认为物流中心的地点可以在平面上取任意点，物流配送中心设置在重心点时，货物运送到各需求点的距离将最短。该方法不限于对特定的备选点的选择，灵活性较大，特别是在单个物流中心选址的应用中，已得到多数人的接受

3、和认可。但是，由于这个地址可能位于河流、建筑物或其他无法实现的地点，实际上找到的最优地址往往难以实际实施。第二类方法认为物流中心的各选地点是有限的几个场所，最合适的地址只能按照预定的目标从有限个可行点中选取。第三类方法的中心思路则是将专家凭经验、专业知识做出的判断用数值形式表示，从而经过综合分析后对选址进行决策。国内在物流中心选址方面的研究起步较晚，只有10余年历史，但也有许多学者对其进行了较深入的研究，在理论和实践上都取得了较大的成果。北方交通大学鲁晓春等对配送中心的重心法选址作了深入的研究，认为原有的重心法存在着问题，并把原有的计算公式用流通费用偏微分方程来取代。中国矿业大学周梅华也用重心

4、法和微分法相结合的方法在徐州矿业集团自用型配送中心的选址中进行应用，取得了很好的效果。对于第三类物流中心选址方法，国内进行的研究相对较少，主要在物流园区的布局规划中有所应用。2.2主要研究要点（1）对物流设施选址问题中设施中心数量的确定（2）对物流设施选址问题中具体中心的空间布设（3）对物流设施选址问题中服务能力的分配（4）通过数据进行有效性的验证与方案的优化2.3 意义物流系统平台中的选址问题可以抽象为以下四类：配送中心选址、仓库选址、订单出库选址和货物配送路径选址，这四种选址问题在交通、运输、仓储和工业探测等行业得到了广泛的应用。近年来物流选址问题是国内外研究的一个热点，本文在将主要研究配

5、送中心的选址模型并对其优化算法进行求解分析与实现。因为配送中心选址在物流选址问题中占有重要的地位。配送中心选址的合理化可以大大降低企业的运营总成本，其中包括运输费、建设费和可变费用等，其研究意义重大。3问题分析31配送中心选址问题的分类（2）参考根据问题的不同，选址问题可以被归为不同的类型，根据不同的类型可以建立相应的选址模型，进而选择有效的优化算法进行求解，这样就可以得到该选址问题的最优方案。目前，我们可将选址问题分为下面几类：1根据设施的维数分： 选所需要的货物；（1）点选址，是用来定位零维物体的 例如定位一个新的配送中心。（2）线选址，是用来定位一维物体的 例如分拣工人向传送带按照订单拣

6、（3）面选址，是用来定位二维物体的 例如一个制造企业的部门布置；（4）体选址，是用来定位三维物体的 例如卡车的装卸；更高维数的选址问题也是存在的，但是比较少。例如，如果问题的约束条件或者参数随着时间改变，那么这个选址问题就成为带有“时间维”的四维选址问题，这种问题也称为“动态选址问题”。2根据设施选址的数量分：（1）单一设施选址问题；（2）多设施选址问题。其中单一设施选址无需考虑竞争力、设施之间需求的分配、设施成本与数量之间的关系，主要考虑运输成本，因此，相对于多设旌选址问题而言，它是比较简单的一类问题。3根据选址问题目标区域的特征分：（1）连续选址：待选区域是个平面，不考虑其他结构，可能的选

7、址位置的数量是无限的。典型的应用是一个企业的配送中心初步选址。（2）网格选址；待选区域是一个平面，被细分为许多相等面积(通常是正方形)的区域，候选地址的数量是有限的，但是也相当大。典型的应用是仓库中不同货物的存储位置的分配。（3）离散选址：待选区域是个离散的候选位置的集合，数量通常是有限的且甚少的。这种模型是最切合实际的。典型的应用是一个企业的配送中心的详细选址设计。4根据选址成本分：根据选址成本可以将选址问题分为这样几类问题：是寻求可行成本方案还是寻求最优成本方案；是寻求总成本的最小化还是成本最大值的最小化；是固定权重还是可变权重；是确定性的还是随机性的；被定位设施间有无相互联系：是静态的还

8、是动态的选址闯题。5根据选址约束分：有能力约束与无能力约束：如果新设施的能力没有限制，那么选址问题就是无能力约束的选址问题：反之，就是有能力约束的选址问题。不可行区域约束：如果在目标区域内有些区域不合适作为选址地点，那么这个选址问题就包含了不可行区域的约束。例如，在美国大陆进行配送中心的选址，五大湖区和墨西哥湾就是不可行区域。 显然我们研究的是点选址、多设施、离散行、最优成本的有能力约束问题。32 配送中心选址的影响因素分析（3）参考1成本因素(1)运输成本：对配送中心的上下游企业来讲，配送中心离他们的远近对配送中心与他们之间的运输手段(公路运输还是铁路运输)、运输方式(整车运输还是零担运输)

9、等有直接的影响。通过合理选择地址，使运输距离最短，一般在靠近码头、铁路等交通网络比较发达的地方选址，这样可以使运输成本尽量降低，服务尽量达到最好；(2)营运成本：是指配送中心建成后所需花费的各种可变费用。主要包括所选地区的动力和能源成本、劳动力成本、利率、税率和保险、管理费用和设备维修保养费等；(3)建筑成本和土地成本：配送中心厂房的建设费用，由于不同的选址方案，对土地的征用、建筑要求等方面有不同的要求，所以可能导致不同的成本开支，而且各个国家和地区对配送中心征用土地有不同的规一般来说，在仓库的选址过程中，应尽量避免占用农业用地和环保用地；(4)固定成本：这里主要指对配送中心进行运作所需的设备

10、支出，包括软硬件费用，主要有装卸机械、信息管理系统等。2非成本因素(1)交通因素：在设置配送中心时，一方面要考虑现有的交通条件，配送中心是否靠近现有的交通枢纽或不久的将来是否会在配送中心附近兴建运输中心；另一方面，交通也要同时作为布局的内容，只布局配送中心而不布局交通，有可能会使配送中心的布局失败。配送中心的进出货需要大量的运输过程，因此，配送中心的设立可能会引起当地交通条件的恶化：(2)气候因素：不同的货物对气候的要求不同。在考虑选址时要充分考虑配送中心所储存的货物的特性，要充分利用已有的资源，尽量减少不必要的损失。比如粮油配送中心最好选择在气候比较干燥的地区等；(3)环保因素：有些商品会造

11、成很大的环境污染，因此这一类商品的配送中心,应选在远离城镇居民居住区。比如水产品配送中心的噪声污染比较严重，选在非居民区比较适宜，另外运输车辆对环境的污染也要充分考虑；(4)政策法规因素：在建立配送中心之前。一定要到相关部门进行咨询，查清所选地区在未来是否会作为他用。有些地区，出于改善交通或保护环境的目的，会成立法律限制配送中心的设立。33一般配送中心选址应遵循的原则（4）参考在综合考虑了配送中心的影响因素后，要依据一定的准则对所有可能的地点进行比较。当然也可以根据企业的战略目标选定某种或几种原则作为评价标准。一般的配送中心选址应遵循以下原则：1用户满意度原则：现在许多企业都把“用户至上“作为

12、企业的经营理念，因为只有顾客满意企业才会获得更高的效益。2费用最小原则：从工厂到配送中心的运输费用随着配送中心规模上升而增加，即配送中心的规模越大，数目越多，产品载途量就越大，相应的运输费用就越多。相反从配送中心到用户的配送费用却会随着配送中心据点数目的增多而减少，这是因为缩短了配送距离，配送费用也就随之下降。配送中心的营运费、库存费、收发货处理费等与配送中心的据点数成正相关，一般而言据点数目越多，费用越高。3动态性原则：许多与配送中心相关的因素不是一成不变的。例如，用户的数量、需求量、配送中心的经营成本、商品价格、交通状况等都是动态因素，所以在配送中心的规划时，应以发展的目光考虑配送中心的布

13、局，尤其是应该对城市发展规划加以充分的调查与咨询。同时，配送中心的规划设计应有一定的弹性机制，以便将来能够适应环境变化的需要。4简化作业流程原则：减少或消除不必要的作业流程，是提高企业生产效率和减少消耗晟有效的方法之一。5战略性原则：物流中心的选址，应具有战略眼光，是要考虑全局，二是要考虑长远。局部要服从全局，目前利益要服从长远利益，既要考虑目前的实际需要，又要考虑日后发展的可能。6适度原则：要合理规划配送中心的数量与规模，应考虑以下因素的影响：物流费用的构成、商品由工厂到配送中心的运输费、配送中心的营运费、配送费、库存费、收发货处理费等。在配送中心的选址问题上，常将总投资费用最低作为目标函数

14、建立数学模型，再利用线性规划方法、启发式优化算法等求得最优解。在设置方案上，应设计出多种方案，采用层次分析法等分析方法，遵循决策最优化的原则，经过分析比较，选出最佳方案。4模型概述41基本思路（一）战略中心设定：以客户利益为主的情况下（品牌建设期）（1） 利用经验与实际需要估算出所需要的配送中心数，作为基础值。（2） 利用最大覆盖模型简单确定配送中心的位置与有效半径。（3） 根据有效半径反推服务能力。（4） 与自身预设能力相对比，调整服务配置或返回第一步，调整圆心位置。（5） 调整好后根据服务效率，使客户尽可能的少“排队”，并再次调整。（二）经营中心设定：以最大收益为主的情况下（上市经营期）（

15、1）利用经验与实际需要估算出所需要的配送中心数，作为基础值。（2）利用最大覆盖模型简单确定配送中心的位置与有效半径。（3）根据有效半径反推服务能力。（4）与自身预设能力相对比，调整服务配置或返回第一步，调整圆心位置。（5）调整好后根据区域内交通与环境差异，使可变成本尽可能的少，并再次调整。（6）检验服务率是否可以接受，直至可以为止。42具体模型（一）战略中心设定（1）利用经验与实际需要估算出所需要的配送中心数，作为基础值。（2）(5) 参考最大覆盖模型在给定数量的设施下覆盖尽可能多的需求点从图2 3 图解中我们可以看出这类模型要满足所有的需求点型的应用情况取决于服务设施的资源充足与否下面分别对

16、模型的构建和求解进行详细的介绍集合覆盖模型集合覆盖模型的目标是用尽可能少的设施去覆盖所有的需求点相应的目标函数可以表达为式2-2 最小化设施的数目式2-3 保证每个需求点的需求得到完全的满足式2 4 是对每个提供服务的服务网点的服务能力的限制式2-5 12个地方最多只能投建一个设施式2-6 允许一个设施只提供部分需求对于像此类带有约束条件的极值问题有两大类方法可以进行求解一是精确的算法应用分支定界求解的方法能够找到小规模问题的最优解由于运算量方面的限制一般也只适用于小规模问题的求解二是启发式算法所得到的结果不能保证是最优解但是可以保证是可行解可以对大型问题进行有效的分析求解。（3）根据基础图，

17、测算出有效服务半径 r。再根据空间引力模型（其基本思想如下：散布在城市中各个区域的顾客与各个销售点有一定的空间距离，假设各零售店的商品种类大致相同，则顾客购物是因为这家零售店对他的吸引力较大。）计算出设施中心的配送设施量。由上一步得:坐标(x ,y ) i为仓库编号 C为仓库 坐标(x ,y ) j为客户编号 B为客户yC4C2B1C3C1B2 0 x(1)5 结论与展望51本文主要结论通过这篇论文，让我理解了物流的发展状况，以及物流配送中心选址的重要性，可以说如果没有一个合理的配送中心选址决策，整个物流系统的运转成本将会大幅度增加。同时我也从中了解到从客户提交订单到货物送到客户手中的全部运作

18、过程，即从供应点到配送中心、然后再从配送中心到用户的整个配送过程。其间尤其对配送中心选址问题的数学建模及其算法实现，理解比较深刻，这不仅使我提高了数学建模的能力，而且对采用定性分析与定量分析相结合的方法解决一些实际问题有了更好的掌握。同时从中我也学会了解决复杂系统的两种比较好的优化算法,一个是最大覆盖模型算法,一个是空间重力法，领会了它们的优点，并意识到它们在被运用的过程中可能会出现的不足。通过对物流系统的学习研究，我了解到物流系统是一个庞大的系统，其过程并非是一个用纯计算机技术就能实现的，它还需要数学作为研究工具，经济学作为衡量研究结果的尺度。从物流系统中多目标优化问题的实现过程中，我掌握了数学建模方法中每种方法的适应范围，并针对物流配送系统的特点选择了AHP建模方法来实现物流系统中选址问题的定性定量分析，然后建立了相应的数学模型。针对物流业当前国内外研究现状，罗列了物流系统中配送中心选址问题的影响因素。将理论研究应用