物流节点的选址

第四章物流节点选址

布局规划第一节物流节点选址概述第二节单节点选址模型第三节多节点选址布局模型第1页第一节物流节点选址概述知识关键点：物流节点选址目标；影响节点选址原因；物流节点选址规划流程；物流节点选址主要方法第2页物流系统选址布局理论分析选址理论和生产布局理论

经济学关于空间理论研究和实践，可划分为微观区位理论和宏观区域理论两个范围。区位理论研究微观经济单位和个体基于区位影响和决定原因产生空间偏好与选址决议，也称选址理论；而区域理论意在研究在一定地域内，微观集合空间分布决定和发展规律，也称为生产布局理论。理论应用

对于企业行为物流节点选址，普通应用选址理论；对于大国家性和区域性社会物流系统布局，往往研究整个社会物流产业布局规律，所以必须同时应用区位论和区域论对整个产业系统布局进行统一规划。3第3页物流节点选址目标1、成本最小化2、服务最优化3、辐射范围最大化4、社会效益最高化节点选址战略

好设施选址应考虑全部物品流动过程及其相关成本。在确保客户服务水平前提下，寻求利润最高、成本最低配送方案是选址战略关键所在。主要包含：确定设施数量、地理位置、规模，并规划各设施所服务市场范围等等。4第4页物流节点选址应考虑主要原因1、土地成本2、交通便利性3、可取得土地规模4、与市场距离5、劳动力原因6、工程地质条件7、政策环境5第5页物流节点选址基本要求1、靠近综合交通枢纽2、靠近工业区或者大型专业市场3、城市边缘或者近郊城镇4、发达道路网络支撑城市物流系统布局理论模型6第6页物流节点选址布局规划流程（1）物流需求分析及预测物流系统功效定位及分解物流系统结构选址方法和模型布局优化可行方案综合评价给出最终方案选址优化问题框架初设问题方案评价问题调整7第7页物流节点选址布局规划流程（2）框架初设设计一个物流系统初始框架：在物流系统需求分析和预测前提下，对物流系统功效进行定位和分解，从而确定物流初始系统结构，即给出系统层次、节点最大设定数目和系统基本功效。选址优化

也是整个布局规划关键问题，由选址和流量分配组成。优化规划普通对选址和流量分配同时进行。进行完布局方案优化后有一个到第一步物流系统结构反馈过程，即对物流系统初始结构一个调整过程。方案评价

即对全部备选方案进行综合评价，确定最终方案。

8第8页物流节点选址布局方法定性分析法定量法1、解析法2、最优化规划法3、启发式方法4、仿真方法5、综合原因评价法9第9页解析法选址解析方法就是指用函数公式计算方法，来确定物流中心选址，通常是指重心方法选址。这种方法把运输成本表示为运输需求量、距离以及时间函数，依据距离、需求量、时间或三者结合，用代数方法来求解物流中心坐标。重心法是连续模型，即其选址点是一定区域内连续坐标。解析方法考虑影响原因较少，模型简单，主要适合用于单个配送中心选址问题。对于复杂选址问题，解析方法往往难以求解，通常需要借助其它更为综合分析技术。10第10页最优化规划选址最优化规划方法就是用运筹学理论方法，在许多可用选择中挑选出一个最优方案。最优化规划问题关键是结构目标函数和选择约束条件，即把选址影响原因（自变量因子）相关关系找出来。最优化方法是一个离散模型，即对有限备选点进行优化组合。最优化规划方法中线性规划及整数规划是当前应用最为广泛选址方法。最优化规划方法优点是它属于准确式算法，能取得准确最优解。不足之处主要在于对一些复杂情况极难建立适当规划模型，或者模型太复杂，难以得到最优解。11第11页启发式规划选址启发式方法是一个逐次迫近最优解方法，大部分在20世纪50年代末期以60年代期间被开发出来。当复杂线性规划或者非线性规划难以用运筹学中方法原理进行求解时，启发式方法发挥了巨大作用。启发式方法与最优规划方法最大不一样是它不是准确式算法，不能确保给出处理方案是最优，但只要方法得当，能够使取得可行解与最优解是非常靠近，而且启发式算法相对最优规划方法计算简单，求解速度快。所以启发式方法是规划技术中非常实用方法。12第12页仿真法选址仿真方法是试图经过模型重现某一系统行为或活动，而无须实地去建造并运转一个系统。在选址问题中,仿真技术能够使分析者经过重复改变和组合各种参数，屡次试行来评价不一样选址方案；还可进行动态模拟，比如假定各个地域需求是随机变动，经过一定时间长度模拟运行,能够预计各个地域平均需求，从而在此基础上确定配送中心分布。仿真方法可描述多方面影响原因，所以含有较强实用价值，惯用来求解较大型问题。仿真方法不足主要在于仿真方法不能提出初始方案,只能经过对各已存在备选方案进行评价，从中找出最优方案。所以在利用这项技术时必须首先借助其它技术找出各初始方案，而且预定初始方案好坏会对最终决议结果产生很大影响。13第13页综合原因评价法综合原因评价法是一个全方面考虑各种影响原因，并依据各影响原因主要性不一样赋予权重，对方案进行评价、打分，以找出最优选址方案。综合原因评价法能够综合考虑各方面原因，包含量化和非量化原因，（非量化原因也可经过打分来量化），适用范围广。不足之处于于打分和赋权过程中存在人为原因，同时人往往得出不一样结果。14第14页各类方法评价各种方法各有优缺点，实际利用中通常以最优化规划方法为主，再综合其它各种方法以确定最终选址及网点布局方案。但不论应用哪种方法，取得准确数据以及应用各种模型技巧都是成功必要前提。对于一个实际选址问题，往往单独应用以上任何方法都难以取得最正确方案，可进行多方法组合，比较优选最终方案。15第15页第二节单物流节点选址模型

知识关键点：原因评分法应用；（重量－距离）重心法应用第16页原因评分法无权重原因评分法步骤：1、给出备选地点；2、给出影响选址各个原因；3、给出每个原因分值范围；4、由教授对各个备选地点针对各个原因进行评分；5、将每一个地点各原因得分相加，求出总分后加以比较，得分最多备选点中选。权重原因评分法依据各原因主要性加入权重，得分为教授打分乘以权重。17第17页例题一某市需要建设一个大型物流中心，初步有三个地点可供选择，不可量化原因过多，决定用原因评分法进行选址决议。求解：权重原因评分法选取评分原因：确定评分范围，或进行分值划分评分或算分确定权重评分、选优1、土地成本2、可得土地规模3、交通便利性4、离市场距离5、工程地址条件18第18页二、（重量－距离）重心法几何原理Pi需求点，P0选址点假设条件1、需求量集中于某个点上；2、不一样地点建设费用、固定费用相同；3、运输费用是运输距离线性函数；4、以两点间空间直线表示实际走行距离。P1(x1,y1)P2(x2,y2)P3(x3,y3)P4(x4,y4)P5(x5,y5)P0(x0,y0)YX19第19页解析技术是指确认地理重心方法。yxw5w2w1w3W4P(x,y)P4(x4,y4)P3(x3,y3)P5(x5,y5)P1(x1,y1)P2(x2,y2)

重心是到多边形各顶点等距内点，该点也是到各顶点距离总和最小点。第20页运输量—运输距离—运输费率—重心法假设现在要建一座配送中心以向n个零售商供货，令n个零售商在平面上坐标为（X1,Y1）,(X2,Y2),…,(Xn,Yn)，各零售商装运量分别为Q1,Q2,…,Qn，配送中心到各零售商运输距离分别为D1,D2,…,Dn，配送中心到各零售商运输费率分别为R1,R2,…,Rn，则配送中心位置坐标（X,Y）能够经过下面一组方程确定:重复迭代第21页运输量—运输距离—运输费率—重心法步骤步骤一：确定供给点与需求点坐标、运输量及线性运输费率。步骤二：忽略距离Di，依据重心公式求待选址结点初始坐标(X0，Y0)。步骤三：依据(X0，Y0)计算Di

。步骤四：依据Di求出修正后(X，Y)。步骤五：依据修正后（X，Y）重新计算Di。步骤六：重复步骤四和五，直到（X，Y）变动小于理想精度。步骤七：依据求得最正确选址计算运输总成本。第22页算例一

某企业拟在某城市建设一座化工厂，该厂每年要从P、Q、R、S四个原料供给地运来不一样原料。已知各地距城市中心距离和年运量如表，假定各种材料运输费率相同，试用重心法确定该厂合理位置。

厂址坐标及年运输量表供给地PQRS供给地坐标（50，60）（60，70）（19，25）（59，45）年运输量/t220019001700900第23页重心法不足：

重心法将纵向和横向距离视为相互独立量，与实际不相符，求出解比较粗糙，它实际意义在于能为选址人员提供一定参考。第24页三、微分法（迭代重心法）

微分法是为了克服重心法缺点而提出来，利用重心法结果作为初始解，并经过迭代取得准确解。

缺点：这种方法在迭代次数较多时，计算工作量比较大，计算成本也较高。第25页第26页yi第27页算例二

设区域内有P1(2,2)、P2(11,3)、P3(10,8)、P4(4,9)四个物流需求点，其货物需求量分别为2，3，2.5，1吨，运输费率均为5，请用微分法求配送中心最正确位置。第28页迭代重心法求解步骤：目标值（x0，y0）（1）利用重心公式，求得初始解（x00，y00）；（2）将初始解代入距离公式求得di；代入总运费公式，计算总运费C0；（3）将di代入目标公式，求得第一次迭代解（x01，y01）；（4）重复步骤（2），求得di新值；计算总运费C1

，比较C1与C0大小。若C1＜C0

，则继续迭代；若C1＝C0

，则结束运算，（x01，y01）即为所求最优解；（5）重复步骤（3）（2），直到Cn＝Cn-1（n表示迭代次数）。第29页9.1第30页结论：（8.6，5.1）为最优解，即配送中心应选取坐标为（8.6，5.1）处位置。第31页第三节多物流节点选址模型

知识关键点：离散模型和连续模型区分；各类选址方法网络模型、假设条件、费用组成、求解方法；运输规划法应用；CFLP法应用；第32页离散模型多节点选址模型普通为离散型模型，即在有限备选点中选择选址点。离散模型中，备选点情况很大程度上决定了网络布局优劣。备选点选择参考物流节点选址影响原因。33第33页物流节点选址费用组成建设费用 建设费用主要包含土地费用和建造费用，普通不一样选址建造费用差异相对教小，主要考虑土地费用。运行费用 对物流节点来说主要包含运输费用、储存费用、公共事业费和人员工资等，普通前两种是关系选址主要考虑费用。34第34页模型共同假设模型假设以下模型共同基本假设：（1）系统中货源发生点和吸引点位置以及各点发生量和吸引量都是已知；（2）备选点位置、最大容量是已知；（3）运输费用率是已知，而且运输费用为线性函数；（4）各备选节点基建费用是已知。以下模型中公共参数和变量：（1）c是各节点间运输费用率；（2）x、y分别各节点间运量；（3）a、b分别为需求点总需求量和供给点总供给量；35第35页混合整数规划法(1)网络抽象总费用中考虑建设投资对于新建网络，一次性投资费用占较大百分比，所以混合整数规划法中考虑了建设费用。jkiykjxkjzij源点物流节点需求点36第36页混合整数规划法(2)S.T是设施一次性建设费用；是备选节点k中转费用率；M最多可选节点数节点到需求点配送费用源点到节点运输费用源点到需求点直送费用节点建设费用节点中转费用37第37页混合整数规划法求解混合整数规划法可用分支定界法求解，用程序进行求算。该模型求解复杂，本课程不做要求38第38页运输规划法网络抽象假设：

全部物流量都经过物流中心中转（不考虑直送）； 选址点容量有限制选址点需求点或源点39第39页运输规划法模型

仅考虑运输费用，运输规划模型以下：dk是物流节点K最大容量a

i是需求点i需求量（或供给量）40第40页运输规划法——求解表上作业法（求解线性规划普通能够用单纯形法，表上作业法实际就是一个简单单纯形法。）步骤：确定初始基可行解——初始基可行解检验和调整实例某配送网络中心供需情况以下，进行配送网络优化。

用户运价配送中心B1B2B3B4配送量A1311310700A21928400A374105900需求量30060050060041第41页求解1用户运价配送中心B1B2B3B4配送量Al400300700A2300100400A3600300900需求量/吨300600500600（1）确定初始基可行解初始基可行解确实定主要有最小元素法和伏格尔法两种。本例题用最小元素法，取得初始可行基如表所表示42第42页求解2（2）初始基可行解初始解检验和调整对初始基可行解进行检验，假如有降低可能，需要深入改进可行解。检验方法有闭回路法和位势法两种。对初始可行基进行闭回路法调整得到最优解，如表所表示。用户运价配送中心B1B2B3B4配送量Al500200700A2300100400A3600300900需求量/吨30060050060043第43页CFLP法（CapacityFacilityLocationProblem）前提：当配送中心能力有限制，而且拟建配送中心个数已确定基本思想：首先假定物流节点备选方案已定，依据初始方案，按照运输规划模型求出各节点服务范围，然后在服务范围内分别移动物流节点到其它备选地址，以使各服务范围内总费用下降。当移动每个物流节点位置都不能使本区域总费用下降，则计算结束。44第44页CFLP法模型及求解基本步骤（1）选取初始方案经过定性分析，给出适当物流节点数量和设置地点。（2）确定初始方案服务范围：求解运输规划（3）在以上各配送范围内，移动配送中心到其它备选地点，寻找改进方案。（4）比较新、旧方案得到总费用，假如费用没有下降表示已经得到最优解，假如下降表示还没有找到最优解，需要返回步骤（2）进行重复计算。45第45页CFLP法实例现有一选址问题如图，要求在12个需求节点中选出3个作为配送中心地址，同时假设各配送中心固定费用均为10个单位，容量为13个单位，运输费率为一常数，即运输费用和运输距离成正比。注：口内数字为节点序号，（）内数字为该节点用户需求量，线上数字为两节点间距离。111254381267109(2)(2)(2)(3)(2)(4)(5)(5)(3)(4)(3)(4)59624524346531364446第46页求解过程（1）各点间最短距离可作为节点间运输费用

需求点i需求点j1234567891011121016743466989210565457710910365036910121215141547630310111313161512545630781010131296349107064910667451011860295498671213104201062796712131099100481310910151613105640491189141512642840512910151296971395047第47页求解过程（2）求初始方案：依据需求量分布情况，将配送中心初始位置暂定在4,6,9三个节点上。以点4,6,9为配送点，其它各节点为需求点，求运输问题最优解。见表得到初始方案，总费用为179个单位。需求点配送点123456789101112供给量42423213624521391343213需求量5423243543223948第48页求解过程（3）依据以上求得初始解，得出配送中心4配送范围是用户集合{1,2,3,4,5}，配送中心6配送范围是用户集合{1,6,8,12}，配送中心9配送范围是用户集合{1,7,9,10,11}。（4）集合{1，2，3，4，5}，配送中心位置设在4时配送费用为：

假如配送中心位置从4移到其它需求点，则配送费用分别为：假如移到1：假如移到2：假如移到3：假如移到5：所以配送中心移到2，配送费用最小。49第49页求解过程同理经过计算，可知对于用户集合{1,6,8,12}，配送中心移到6，配送费用最小；对于用户集合{1,7,9,10,11}，配送中心改设在10，配送费用最小。于是新配送系统由（2,6,10）组成。（5）对新配送系统2,6,10重复步骤2～4，再次计算所得配送中心方案与前一次结果相同，说明方案已到达最优，所以最终处理方案就是配送中心选择在2，6，10，供给方案如表所表示，总费用为152个单位。

50第50页求解过程需求点配送点123456789101112供给量2242321363442131013143213需求量54232435432239最终止果：51第51页鲍姆尔－沃尔夫（Baumol—Wolfe）模型（1）Baumol——Wolfe是一个非线性整数规划模型，由运输费用和仓储费用组成总费用最小。网络抽象需求节点物流节点物流源点52第52页鲍姆尔－沃尔夫（Baumol—Wolfe）模型（2）模型：

为仓储规模；物流节点仓储可变费系数；仓储固定费（与规模无关）；θ规模指数系数（0<θ<1）。为凹函数，伴随规模增大存放费用曲线变得平坦，即费率下降。节点到需求点运输费用源点到节点运输费用节点可变仓储费用节点固定费用53第53页鲍姆尔－沃尔夫（Baumol—Wolfe）模型求解启发式算法是在可接收费用内寻找最好解技术，但不一定能确保所得解可行性和最优性。Baumol—Wolfe模型求解思想经过求解边际成本，对规模仓储进行分段线性化边际成本 边际成本表示网点在一定规模下单位货物储存费用，即存放费用率，用边际成本成本代替可变费用率，从而把非线性函数转化为线性。 例取规模系数 ，其边际费用为：54第54页鲍姆尔－沃尔夫（Baumol—Wolfe）模型（3）求解步骤（分段线性化）STP1:求初始方案令全部备选点规模都为0，求解运输规划模型F0STP2:计算边际成本STP3：求改进解用STP4：新旧方案比较，循环迭代比较新解Fn+1和Fn，假如两次解相同，认为找到了最优解，不然返回STP2，重复STP3、STP4。55第55页鲍姆尔－沃尔夫（Baumol—Wolfe）模型例题某企业有两个工厂A1，A2，需要经过配送中心向8个地域B1～B8供给产品，现有5个配送中心候选地D1～D5，考虑规模经济作用，怎样选址布局使得配送费用最小。各已知量数据见表1，2，3。表1

工厂到配送中心候选地单位运输成本（Cik）候选地工厂D1D2D3D4D5供给量A1510204045100A225137151720056第56页例题表2配送中心候选地到需求地单位运输成本（Ckj）需求地候选地B1B2

B3B4B5B6B7B8D1125132230464150D2501351017332737D334221059251929D45846332516599D559503729179185需求量203080406030202057第57页例题表3配送中心候选地可变费用率（Ckj）解：求初始解。找出工厂经配送中心到需求地最小费用，见表4。候选地D1D2D3D4D5可变费用率300600500200200

需求地工厂B1B2B3B4B5B6B7B8A117（D1）10（D1）15（D2）20（D2）27（D2）43（D2）37（D2）47（D2）A237（D1）26（D2）17（D3）12（D3）16（D3）20（D4）24（D3）22（D3）58第58页例题求解运输问题得到初始解，见表5：表5初始解需求工厂B1B2B3B4B5B6B7B8供给量A120（D1）30（D1）50（D2）100A230（D3）40（D3）60（D3）30（D4）20（D4）20（D5）200需求量203080406030202030059第59页例题（2）求二次解。利用第一次求解结果，求解各候选地经过量和边际成本，结果如表6所表示：表6经过量和边际成本候选地D1D2D3D4D5经过量wk50501305020边际成本Ck21.242.421.914.222.460第60页例题加入候选地边际成本后，工厂流经配送点到需求地最小费用见表7：

表7最小费用需求地工厂B1B2B3B4B5B6B7B8A138.2（D1）31.2（D1）39.2（D1）46.9（D3）50.9（D3）59.2（D4）60.9（D3）63.2（D4）A