优化物流系统的设计

第七章物流系统规划

教学目的：使学生理解物流系统规划H勺概念，掌握物流系统单设施选址规划日勺重

心法，理解区域物流系统规划和物流网络规划，掌握多设施选址规划

的措施。

基本规定：1、理解物流系统规划的概念；

2、掌握单设施选址日勺重心法及多设施选址的混合规划法；

3、理解区域物流系统规划和物流网络规划；

教学重点：单设施选址的重心法及多设施选址的混合规划法

教课时数：6课时

第一节物流系统规划概述

一、物流系统规划的基本问题

物流是一种复杂的社会经济系统，要使这个系统可以良好地运行，必须做

好它的规划和设计工作，一般来讲，规划设计一种物流系统要考虑如下几种方面

的问题：

（一）物流系统日勺输入条件是指物流系统的范围以及外部环境。

物流是一种完整的系统，它受外界环境日勺制约，在规划设计物流系统时必

须先根据所要处理日勺问题确定所设计的物流系统日勺范围和它的外部环境以及两

者日勺接口。

物流系统规划设计可以起到改善其外部环境的作用。

（二）物流系统口勺输出成果也就是物流系统日勺目H勺任务。

对于任何工程问题，都可以有多种处理途径，不过它的前提条件（输入）

和所需要到达的目H勺（输出）必须是明确的。

（三）对物流系统优劣的评价原则

一般的评价原则应包括经济性、技术可靠性、灵活性、安全性、可扩展性、

劳动强度、易操作性、服务水平、环境保护、社会效益等方面的内容

（四）物流系统规划时口勺注意事项

1.原始数据的搜集

一般来讲，需要搜集的数据重要包括如下儿类：

（1）物料特性（2）物料流量（3）环境条件（4）经济数据（5）物料

搬运设备的I数据

2.方案中的可控变量和不可控原因

某些原因则可以由规划人员在一定的范围内进行选择，这些就是物流系统

中H勺可控变量。

物流系统规划中尚有诸多原因是随机日勺、不确定的，这是设计人员无法控

制日勺原因。

二、物流系统规划的层次

从物流系统的作用地位看，可分为：

物流战略层规划

物流方略层（战术层）规划

运作层的规划

从规划所波及的行政级别和地理范围看，又可分为：

国家级物流系统规划

区域级物流系统规划

行业（部门）物流系统规划

企业物流系统规划

第二节区域物流系统规划

一、区域物流与区域物流系统化

区域是指有一定空间的地方和景观，是具有特定的政治、自然和经济意义的

地区范围。

在多数状况下，区域概念表明的是一国经济范围内划分的I不一样经济区，如

我国的长江三角洲、珠江三角洲、环渤海经济圈、成渝经济区等。

区域物流是在一定日勺区域地理环境中，以大中型都市为中心，以区域经济规

模和范围为基础，结合物流辐射的有效范围，将区域内外的各类物品从供应地向

接受地进行有效的实体流动；根据区域物流基础设施条件，将公路、铁路、航空、

水运及管道输送等多种运送方式与物流节点有机衔接，并将运送、储存、装卸搬

运、包装、流通加工、配送及信息处理等物流基本活动有机集成的综合过程。

区域物流的构成要素

1.区域物流主体要素

区域物流系统规划的程序框图

区域物流系统规划日勺内容：

1.构筑区域物流系统的基础设施体系

重要包括：购筑干线道路与区域物流设施、都市内H勺集配中心、不一样企

业日勺仓库联合构成H勺物流网络体系。

2.构筑指挥区域物流系统的神经网络体系

这指运用移动通信、GPS系统、互联网、计算机在线经营管理系统、公用

经济信息网、企业内联网等，建立仝国性、甚至仝球性MJ计算机物流信息网络体

系和EDI系统，实现物流信息共享以及商流、物流、信息流集成化应用日勺目日勺。

3.构筑区域物流系统运行欧I动力机制

这重要包括：完善企业物流链管理机制、多企业汇集效益机制、企业外部

效益机制和规模效益机制等方面。

第三节物流网络规划基础

一、物流网络及其要素

（一）物流网络构造

物流网络是指物流过程中互相联络日勺组织和设施在空间坐标上日勺集合。

物流网络构造的合理与否对物流系统H勺效率和效益有十分重要的影响。

将产品流动全过程所通过的线路和存储点连接起来，就构成一种网络，这就是物

流网络。

产品流动网络

（二）物流网络中的节点和线路

1.网络节点的类型

根据物流节点的重要功能时不一样，物流网络节点分为:

(1)转运型节点：以接连不一样运送方式为重要职能的节点。

(2)储存型节点：以寄存货品为重要职能的节点。

(3)流通型节点：以组织物资在系统中运动为重要职能日勺节点。

(4)综合性节点：在物流系统中，集中于一种节点全面实现两种以上重要功

能，将若干功能有机地结合于一体，有完善设施、有效衔接和协调供应的集约型

节点。

2.物流网络线路口勺一般特点

(1)方向性

(2)有限性

(3)多样性

(4)连通性

(5)选择性

(6)层次性

二、物流网络规划的内容和目的

物流网络规划的内容

确定最佳的网络分销层次数、分销设施数目、各分销设施的位置和任务、各

分销设施的供应商和重要客户分布范围以及网络中的存货配置等。简朴地讲，就

是要确定网络中的节点数目、相对位置及容量的配置(包括生产量、运送量、存

货量等日勺分派)。

网络优化的总目的

是网络总成本的I最小化，包括库存持有成本、仓储成本和运送成本，同步满

足客户对反应时间欧I规定。

物流网络的最优化一般是在满足客户反应时间规定的前提下，使分销设施数

目尽量地减少，在库存持有成本与运送成本之间到达平衡。

三、网络规划所需数据及其来源

（一）物流网络规划所需的基础数据

1.产品线上的所有产品清单；

2.顾客、存货点、原材料供应源时地理分布；

3.每一区域的顾客对每种产品的需求量；

4.运送成本和费率；

5.运送时间、订货周期、订单满足率；

6.仓储成本和费率；

7.采购/制导致本；

8.产品的运送批量；

9.网络中各节点H勺存货水平及控制措施；

10.订单的频率、批量、季节波动；

11.订单处理成本与发生这些成本的物流环节；

12.顾客服务目的；

13.在服务能力限制范围内设备和设施日勺可用性;

14.产品配送模式。

（二）网络规划所需数据的来源

1.经营业务运作文献

2.会计汇报

3.物流研究汇报

4.公开出版物

第四节设施选址规划的影响原因

物流设施选址规划

•物流设施选址是指在一种具有若干供应网点及若干需求网点的经济区域内，

选一种地址建立物流设施的规划过程。比很好的物流设施选址方案是使商品

通过物流设施的汇集、中转、分发，直至输送到需求网点的全过程的效益最

佳。一般，物流设施拥有建筑物和设备等，假如选址不妥，将产生极大的负

而影响并付出代价。

物流设施选址措施

•近年来，选址理论迅速发展，常见的选址措施有专家选择法、解析法、模拟

法、启发式措施等。而物流设施H勺选址是一种相称复杂日勺问题，上述的几种

措施均有其侧重性。并且，影响物流设施选址为原因尚有诸多的不确定性，

这就导致了常规选址措施往往存在一定的片面性。

第五节单设施选址规划

•由S.Eiluii»和Nicoii3chiislufidcs所研究『'J重心法(CcnlioidMethod)是处理

单设施选址日勺一种常用措施。所谓重心法是将物流系统的需求点当作是分布

在某一平面范围内的物体系统，各点H勺需求量和资源分别当作是物体的重量,

物体系统的重心将作为物流设施H勺最佳设置点，运用确定物体重心的措施来

确定物流设施的位置。

一、单设施选址的重心法

•重心法是一种确定单个设施的措施，这种措施要考虑既有设施之间的距禽和

要运送口勺货品量。它可用于工厂、车站、仓库或零售/服务设施选址。属于静

态持续选址措施。

•选址原因：运送成本（运送费率和运送量）。

•问题描述：设有一系列点分别代表供应点和需求点，各自有一定量货品需要

以一定日勺运送费率运向位置待定日勺仓库（或从仓库运出），该仓库怎样选址？

运送量一重心法（单设施选址）

假设目前要建一座配送中心以向D个零售

商供货，令n个零售商在平面上的坐标为

（xbyi）,（x2,y2）,（xn,yn）,各零售商

口勺装运量分别为q1,则依下式算

f工厂到n

7=1

运送量一重心法算例

问题：假设在市区建一配送中心，给位于东、西、南、北、中五区的商场配送，各商场

的位置及配送最如表所示,用重心法求出配送中心日勺位置坐标。

区域位置配送量（吨）

东10,44000

西2,38000

南7,01000()

北5,88000

中6,420230

运送量一重心法算例

将上表中的数据代入重心公式求得:

尸4,000x10+8,000x2+10,000x7+8,000x5+20,000x6甘朴

4.000+8,000+10,000+8,000+20.000

14.(XX)x4+8,(XX)x341O.(XX)x()+8.(XX)+20.(XX)x4"

----------------------------------------------------------------------------------------=3.68

4.(XX)+8.(XX)+K).(XX)+8,(XX)+2().(XX)

拟建配送中心的坐标为（5.72,3.68）或（6,4）。

精确重心法

精确重心法又称微分法

•该措施需要以重心法的成果未初始解，不停迭代，直到前后两次迭代的解误

差不超过设定的范围，从而得到最佳成果。

（一）已知条件

(1)工厂仓库和配送中心的坐标值为:

(2)单位运送费率为

(3)设施点i的货品运送需求量为

根据市场状况，现决定新建一座中转仓库，规定确定中转仓库的最佳位置。

o•

•。3，>3)

•(工2。2)

___%，y)>

o

(二)模型假设

(1)运送费用与距离成正比；

(2)运送线路为直线或基本按直线考虑；

(3)忽视在不一样地点选址也许产生的固定投资、劳动力成本及库存成本的差异;

(4)不考虑未来的运送费率的变化；

(5)待选址设施到既有节点i之间的距离为：

2

Dj=k](%-x)2+(y-y)

式中，k表达模型中坐标单位与实际空间距离的比例尺

(三)单设施选址模型

•目的：使运送总成本最小。

•minTC=EiViRiDi

•TC—运送总成本；

•Vi——设施点i的I运送总量；

•Ri―待选址设施到设施点i的运送费率;

•Di一待选址设施到设施点i的距离（：

&个EX…R/Dj，飞)ZyR…/Dj

（四）模型求解环节

•（I）确定已知日勺供应点和需求点的坐标、运送量及线性运送费率；

•（2）忽视距离小，根据重心公式求得待选址设施时初始坐标（工0,yO）；

ZYREZKR*

X。=LgVR，＞0=ZLVR

•（3）根据第二步求得的（xO,yO）计算出O;

•（4）将。/代入公式求出修正的（x,y）；

•（5）反复迭代计算O,直到（x,y）的变动满足规定；

•（6）最终，根据求得日勺最佳坐标值计算运送总成本。

应用举例

•例7-1某企业有两个生产基地，三个地区物流中心，各设施点日勺位置坐标如

下表所示。现需设置一种中转仓库，由生产基地向中央仓库供货，中央仓库

再向三个物流中心分拨供货。请使用重心法确定中央仓库的最优选址。

节点（0运送总量运送费率坐标Xi坐标w

P120230.4038

P230000.4082

P325000.6025

P410000.6064

P515000.6088

求解过程

（1）确定中央仓库日勺初始选址方案（乂），）0）。

有关数据的计算见下表：

*

1XiYiViRiViRiViRiXiViRiYi

P13820000.480024006400

P28230000.4120096002400

P32525000.6150030007500

P46410000.660036002400

P58815000.690072007200

合计50002580025900

EMRyi

Jo=--------=5.16

中央仓库的初始坐标为(5.16,5.18)o

(3)按照求解环节中日勺第3步、第4步和第5步，循环计算各距离，再对坐标值

进行修正，迭代成果如下表所示:

迭代次数X坐标y坐标总成本

15.1605.180171768

25.0385.056171450

34.9905.031171417

44.9965.023171409

••••••••••••

104.9175.054171401

••••••••••••

1004.9105.058171401

重心法的长处及局限性：

•长处：计算简便，速度快。

•局限性：

（1）只考虑了运送成本、没有考虑固定投资和运行费用。

（2）模型假设运送成本与运距呈线性关系，而实际上的运送费用与运距不是

呈线性关系，而是复杂日勺非线性关系。

（3）待设施选址与各仓库之间日勺路线不一定都是直线距离。

第六节多设施选址规划

多设施选址要复杂得多，经典的是仓库的选址问题，包括：

①物流网络中应当有多少个仓库？这些仓库应当有多大规模，应位于什么地

占2

②哪些客户指定由仓库负责供应？各个工厂、供应商或港口应指定由哪些仓

库负责？

③各个仓库中应当寄存哪些产品？哪些产品应从工厂、供应商或港口直接运

送到客户手中？

用于多设施选址措施有诸多：精确法；多重心法；混合一整数线性规划；目

H勺规划法；动态规划法；模拟法；启发法等等。

•我们通过一种实例来描述多设施选址口勺问题

例7-2某都市计划筹建包括生产基地在内的绿色食品专卖连锁超市网络，计划如

下：

（1）受既有条件口勺限制，生产基地的数量限制在1~2个；

（2）出于人口分布的考虑，计划建立3个大型专卖超市，专卖超市日勺地址选择

受种种条件日勺约束基本选定，没有再选择的余地；

（3）受专卖超市数量和位置日勺约束及可供选址的土地原因约束，考虑在市内建

设1~2个大型中转仓库；

（4）产品分为A、B两大类。

•目前，需要对如下几种问题进行决策：

（1）建设几种中转仓库？

（2）假如建立一种中转仓库，应建哪一种？

（3）假如建立两个中转仓库，怎样分派超市卖场？

（4）建立几种生产基地？

（5）假如建立两个生产基地，怎样分派生产数量？怎样为中转仓库供货？（在

建立两个中转仓库的状况下）

通过对问题日勺分析，建立物流网络模型如下：

多设施选址问题的混合整数规划模型

(一)变量阐明

1.下标索引

i——产品类别，，=1,2；

j---生产基地编号，/=1,2；

k——中转仓库编号，k=1,2；

/——超市卖场编号，/=1,