1、第三章 物流中心的合理布局,第一节 物流中心合理布局的意义,1、物流中心合理布局的意义物流中心的合理布局是物流系统中具有战略意义的投资决策问题。物流中心布局是否合理，将对整个系统的物流合理化和商品流通的社会效益有着决定性的影响。物流中心是联结生产和消费的流通部门，利用时间及场所创造效益的设施。因而，不同的货物类别和不同的流通方式，设置物流中心的目的和必要性也是多种多样的，即：,（1）为了调整大量生产和大量消费的时间而进行的保管； （2）为了调整生产和消费波动而进行的保管； （3）为了以经济的运输批量发货和进货而进行的储备； （4）把分散保管的库存物资汇集在一起，并提高包括保管、装卸在内的效率；
2、 （5）从各个方面把多种供应商品集中，或者为向消费者计划运输而将商品集中起来；,（6）为了提高对顾客的配送服务水平，而在靠近消费地区保管； （7）为了维持对顾客的服务水平，平时保持合理的库存； （8）为了降低运输成本，组织批量运输或者设置货物集结点向终端用户配送； （9）商流和物流活动分开，以提高效率； （10）为了提高运输效率，在消费地点进行装配和加工等。,2、物流中心的合理布局物流中心是组织物流活动的基础条件。由于商品资源的分布、需求状况、运输条件和自然条件等因素的影响，使得在同一计划区域内的不同地方，设置不同规模的物流中心，划定不同的供货,范围，其整个物流系统和全社会的经济效益是不同的，
3、有时差别甚至很大。那么，在已有的客观条件下，如何设置物流中心，才能使物流费用最少，社会经济效益最佳，对用户的服务质量最好呢？这就是物流中心的合理布局问题。,（1）物流中心合理布局应考虑的问题综上所述，进行物流中心布局应以费用低、服务好、辐射强、社会效益高为目标讨论如下几方面的问题： * 计划区域内应设置的物流中心的数目； * 物流中心的地理位置； * 各物流中心的规模（吞吐能力）； * 各物流中心的进货与供货关系，即从哪些资源厂进货，向哪些用户供货； * 计划区域内中转供货与直达供货的比例。,（2）建立物流中心布局时应考虑的费用物流中心布局模型通常是以系统总成本最低为目标函数，建立模型时主要应
4、考虑以下几项费用：*物流中心建设投资*物流中心内部的固定费用*物流中心经营费用 *运杂费,为了使问题简化，一般将上述诸费用分成两大类：固定费用和可变费用。如投资、固定管理费等属固定费用，经营费用和运杂费则为可变费用。,（3）物流中心布局模型的约束条件物流中心布局模型，其目标是系统总成本最低，约束条件主要有：*资源点向外提供的资源量不超过其生产能力。*运达用户的商品等于它的需求。,*各物流中心中转商品的数量不超过物流中心的设置规模（吞吐能力）。*用户采用直达方式进货时其每笔调运量不低于订发货起点的限制。*用户中转进货的商品应尽量集中在一个物流中心，以便提高转运效率。,（4）选择备选地址时应考虑的
5、原则物流中心布局的最优方案，是在选定备选地址的基础上建立起数学模型，然后进行优化计算完成的。因此，备选地址选择是否恰当，对最优方案和计算求解的过程以及运算成本有着直接的影响。为使备选点选得恰当，进行备选地址选择时应考虑以下几项原则：,*有利于商品运输合理化物流中心是商品运输的起点和终点，物流中心布局是否合理将直接影响运输效益的提高，因此从运输子系统考虑，物流中心应设置在交通方便的地方，一般应在交通干线上。,* 方便用户物流中心的服务对象是商品的供需双方，而且主要是商品的需求用户。因此应使物流中心网点尽量靠近用户一些，特别应在用户比较集中的地方设置网点（工矿企业集中的地方设点）。,* 有利于节省
6、基建投资物流中心的基建费用是物流中心布局所考虑的主要费用之一，为降低基本建设费用，应在地形环境比较有利的位置设置物流中心。,*能适应国民经济一定时期发展的需要国民经济的不断发展必然产生生产力布局的变更，生产结构和运输条件也会发生变化，这些变化无疑对物流系统的效益产生新的要求和影响。设置物流中心网点时，除了考虑现存的情况外，还应对计划区域内生产发展水平和建设规划进行预测，以使物流中心网点布局方案对今后一定时期内国民经济的发展有较好的适应能力。,（5）物流中心布局的常用方法1解析方法它是通过数学模型进行物流中心网点布局的方法。采用这种方法，首先根据问题的特征、外部条件和内在联系建立起数学模型或图解
7、模型，然后对模型求解获得最佳布局方案。,2模拟方法物流中心网点布局的模拟方法，是将实际问题用数学方程和逻辑关系的模型表示出来，然后通过模拟计算和逻辑推理确定最佳布局方案。这种方法较之数学模型找解析解简单。,3启发式方法启发式方法是针对模型的求解方法而言的，是一种逐次逼近最优解的方法。这种方法对所求得的解进行反复判断、实践修正，直至满意为止。,第二节 一元网点布局一元网点布局，是指在计划区域内设置网点的数目为一的物流网点布局问题。在流通领域中，一元网点布局问题实际并不多，较多的则是多元网点布局问题。不过，对于多元网点布局，为了使模型简单化、计算工作量减少，有时将它变换成一元网点布局问题来处理。因
8、此，了解和掌握一元网点布局的处理方法还是必要的。,一元网点布局的图解法图解法是早期的一种古典方法，它是韦伯（Weber）提出来的，所以也叫韦伯图解法。该方法利用二维坐标图进行直接分析，先在图上以资源点和需求点为中心画出等成本线，然后由等成本线画出总成本等位线。总成本等位线必收敛于总成本最小点，则此点为网点最佳设置点。,由于一元网点布局问题在计划区域内只设置一个网点，则网点规模可根据需求预测确定。因此，网点规模是已知的，与网点规模有关的网点设置成本和仓储费用也是固定不变的，而且与网点位置无关。绘制成本曲线时可不考虑此两项费用，只考虑运杂费。,现举例说明韦伯图解法的求解过程。某计划区域内有一资源点
9、A和两需求点、B1，B2需设置网点D。A点的资源量为3500单位，B1的需求量为1000单位，B2的需求量为2500单位。假定运输费率已知，且与运输距离呈非线性关系。,.,55 6065707580,图 等位线图,x,先分别以A，B1，B2为中心画出运输成本等位线（运输成本为运输费率与运输量之乘积），如图2-1中的虚线所示。虚线旁边的数字为等位线上的运输成本。根据图中三束等位线，对平面上的任意点一一求出运输总成本。,如点x，由A点至x点的运输成本为42，点x至B1，B2的运输成本分别为12和20。由此知x点的总运输成本为74。这时，再由各点的总成本绘出总成本等位线，图中实线所示。在图中可以看到
10、，本例中总成本等位线收敛于A点，即最佳点位置正好与资源点A重合。,图解法对费用函数为非线性情况的处理是方便的，这时成本曲线的密度为非均匀的。更大的好处在于，它不仅可以找出最优解，而且还能给出最优点附近的各种总成本等位线。这对决策者尤为重要，因为他们在进行最后决策时，由于考虑其他某些因素，如土地成本、公共设施等，有时不得不放弃数学上的最优解，而选择稍次于最优解的满意方案。,韦伯图解法最大的缺点是对大规模问题感到困难。在资源点和需求点较多的情况下运用此方法，计算工作繁复。,第三节 CFLP布置方法,鉴于多元网点布局问题的混合整数规划模型因复杂程度和求解工作上的困难，人们常常针对某些实际问题的特殊性
11、，设计出相应的处理方法，这样可以获得事半功倍的效果。,CFLP法（灵活配置法）CFLP（Capacitated Facility Location Problem）方法是针对网点规模有限的情况提出的。这种方法只需要运用运输规划求解，使计算工作大为简化。,CFLP法的基本思想是：首先假定网点布局方案已经确定，即给出一组初始网点设置地址。根据初始方案按运输规划模型求出各初始网点的供货范围，然后在各供货范围内分别移动网点到其他备选地址上，以使各供货范围内的总成本下降，找到各供货范围内总成本最小的新网点设置地址，再将新网点设置地址代替初始方案，重复上述过程直至各供货范围内总成本不能再下降时为止。,为简
12、单起见，以下图的物流网络结构为对象来介绍CFLP方法的处理过程。,上图的物流网络没有反映出网点的进货关系即不考虑网点的进货成本。容易知道，当物资资源点距离布局网点的计划区域足够远时，这样处理问题是可以理解的。因为这时计划区内各网点从资源点进货的进货成本之差异相对于进货成本本身是微不足道的，因而可以忽略。这样，各网点的进货成本均相等，所以在讨论网点布局时可不考虑。换句话说，进货成本与网点布局方案无关。,当然，如果资源点并不是远离计划区域，那就必须考虑进货成本。在此情况下，只需将方法中的运输规划模型换成转运模型即可。下面先介绍CFLP法的基本步骤，然后举例说明。假定某计划区域内网点备选地址已确定，
13、需从这些备选地址中选取q个设置网点。,步骤1，给出网点地址初始方案。通过定性分析，根据备选网点的中转能力和物资需求的分布情况，恰当地选择q个点作为设置网点的初始方案。初始方案选择得是否恰当，将直接影响整个计算过程的收敛速度。,步骤2，确定各网点的供货范围。用解运输问题的方法确定暂定物流网点的供货范围。设暂定物流网点为DK（K=1,2,q），其最大可能设置的规模为dK。如果有n个需求用户，各用户的需求量为bj（j=1,2,n）。以运输成本F最低为目标，即可构成运输规划模型：,其中：K=1,2,q j=1,2,n,解此运输问题即可求得各暂定网点的供货范围（子区域）。如果考虑网点的进货成本，上式中则
14、应为转运问题模型。解转运模型，除了得到网点的供货范围外，条同时还确定了网点与资源点之间的供货关系。,为叙述的方便，用IK（K=1,2,q）和JK分别表示各供货区域内的网点备选地址和用户集合。解决运输问题的结果可能出现一个一个用户同属于不同的子区域，这对整个问题的解决并无影响，只需在不同子区域的用户集合中重复考虑即可。,步骤3，寻求网点地址的新方案。在各供货子区域内移动网点到其他备选地址上，并按以下费用函数计算子区域内的区域总费用，式中 为网点设置成本,在此基础上找出各供货范围内使区域总费用最小的网点设置点，即满足的网点地址DK，对所有q个子区域可得到新的网点位置设置方案 。,步骤4，新旧方案对
15、比为便于区别，引进迭代次数的上角标n，n0为初始方案。对于 和 新旧两个方案，分析不等式,如果 和 完全相同，上式中必有等式成立说明已获得最终解， 即是满意的网点布局地址。否则将新方案代替旧方案，重复步骤24，直至 和 完全相同为止。,按以上步骤求得的最终解虽然在理论上没有证明是最优解，但从公式中可以看出，系统的总费用 对 是单调下降的，因此我们可以相信所得到的解是满意解。,例: 在某计划区域内，物流网络结构如下图所示，其中有12个需求点，“”中的数字为各点需求量，弧线旁的数字为运价系数。先需在12个需求点位置上选取3个点作为网点位置地址。假定网点的最大规模为13，设定每个网点的固定成本为10
16、。,解：由题意知，该计划区域内网点备选地址为12个。 【步骤1】根据调查分析，选定备选区域中的4，6，9组成初始方案，即,【步骤2】以4，6，9为发货点，各点发货量均为13；以需求点为收货点，需求量为已知；收、发货点之间点的费用系数用最短路线法求得。构成运输规划模型如下表所示。,解此运输问题得最优解如上表，即为初始网点布局方案。由上表得结果知道，各供货子区域得用户集合为：J11,2,3,4,5J26,7,8,12J31,7,9,10,11,【步骤3】寻找各子区域内使区域总费用最小得网点位置。 对J1子区域有：,表 初 始 方 案,0146273421055 401050 531063 5010
17、60 491059,50,min,5,1,4,1,3,1,2,1,1,1,1,=,=,F,F,F,F,F,F,所以，在第一子区域内，在备选地址2处设置网点时区域总费用最小。同理可以求得第二子区域内备选地址6为区域费用最小点；第三子区域内备选地址10为区域费用最小点。于是有,【步骤4】以2，6，10作为新方案，与原方案4，6，9比较。显然，新方案2，6，10与原方案4，6，9不一样，必有 因此返回步骤2，重复步骤24。,第二次迭代所得新方案为：与第一次迭代结果比较，说明不能继续改进，已获得最终解。所以，最佳网点布局地址为2,6,10，网点规模均为13。这样设置网点的系统总费用为152。,上面讨论
18、的是网点数目有限的情况，如果网点数目没有限制，则只需对网点数目为1，2，3，.，12诸情况分别进行讨论，找出使系统总费用最低的网点数目作为最佳方案即可。,附：表上作业法,表上作业法求解步骤： 1、建立初始调运表格； 2、用最小元素法或西北角法求初始解； 3、对求出的解用闭回路法进行最优检验； 4、用闭回路法对解进行调整、检验。,例：假如某种商品有三个产地，每天的供应量分别为A1：7吨，A2：4吨，A3：9吨。要将这种产品分别运往4个地区销售，各地区每天的需要量为：B1：3吨，B2：6吨，B3：5吨，B4：6吨。已知从每个供应地到各销地每吨商品的运价如下表所示：,求：在满足各地销售量的情况下，应
19、如何调运才能使 总的运输费用最小？,解： 第一步：建立初始调运表格，如下表所示：,第二步：用最小元素法求出初始解,判断是否是初始解满足的条件： 1、表格中基格（数字格）总数应为m+n-1个； 2、所有约束均得到满足； 3、不存在以数字格（基格）为顶点构成的闭回路。,.,.,.,.,.,.,第三步：闭回路法检验,汇,源,检验数,1、从非基格（空格）出发，沿水平或垂直方向前进，当遇到有基格（数字格）时，便转角90度，继续前进，最后回到出发点的回路。 2、求出所有非基格检验数。,3、如果表格中的检验数都大于或等于零，说明该方案最优。若检验数有负数，则该方案不是最优，需要调整。 第四步：用闭回路法对解
20、进行调整。 1、从绝对值最大的负检验数的格（非基格，作为入基变量）出发，在初始方案上作一个除该空格之外其余顶点均有运量（数字格或基格）的闭回路，在这条闭回路上进行最大可能的调整。 2、在经过的数字格中选择（-1）的最小者，对应的基变量为出基变量，对数据进行调整。 本例最终调整如下表所示：,汇,源,3、对调整后的运输方案进行检验。本例调整后的运输 方案中各空格的检验数如下表所示：,汇,源,检验数,由上图可知调整后的运输方案各空格的检验数均大于 或等于零，所以该方案为最优方案。,课堂练习： 例：某商品的供应地和需求地各有三个。各供应地的供应量如下：A110吨，A27吨，A35吨。各需要地的需求量分别为：B16吨，B28吨，B38吨。供应地和需求地的单位运价如下表所示：问：如何规划运输方案才能使运输费用最低？,解：1、建立初始调运表格如下表：,2、用最小元素法（优先满足运价系数最小的格，在格中填上对应的min(供应量，需求量)，函数中的供应量和需求量是修正值）或西北角法求出初始解，如下表所示：,3、闭回路调整、检验得最优解，如下表：,故最小成本为：C=61+45+72+71+43=59（元）,
