第四章物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

1、2-51物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題及其重要性物流設(shè)施選址的主要因素物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃所需的數(shù)據(jù)物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃使用的技術(shù)設(shè)施選址3-51物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題就是確定產(chǎn)品從供貨點(diǎn)到物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題就是確定產(chǎn)品從供貨點(diǎn)到需求點(diǎn)流動(dòng)的結(jié)構(gòu)，包括決定使用什么樣的需求點(diǎn)流動(dòng)的結(jié)構(gòu)，包括決定使用什么樣的設(shè)施（如果需要使用）、設(shè)施的數(shù)量、設(shè)施設(shè)施（如果需要使用）、設(shè)施的數(shù)量、設(shè)施的位置、分派給各設(shè)施的貨品和客戶、設(shè)施的位置、分派給各設(shè)施的貨品和客戶、設(shè)施之間應(yīng)使用什么樣的運(yùn)輸服務(wù)、如何進(jìn)行服之間應(yīng)使用什么樣的運(yùn)輸服務(wù)、如何進(jìn)行服務(wù)等。務(wù)等。4-51空間問題空間問題時(shí)間問題時(shí)間問題5-51空間或地理設(shè)計(jì)問題是指確定各

2、種設(shè)施（如工廠、倉庫和零售點(diǎn)）的平面地理位置。確定各種設(shè)施的數(shù)量、規(guī)模和位置時(shí)則要在以地理特征表示的客戶服務(wù)要求和成本之間尋求平衡。這些成本包括：生產(chǎn)采購成本；庫存持有成本；設(shè)施成本（存儲(chǔ)、搬運(yùn)和固定成本）和運(yùn)輸成本。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的時(shí)間性或時(shí)期問題是一個(gè)為滿足客戶服務(wù)目標(biāo)而保持產(chǎn)品可得性的問題。通過縮短生產(chǎn)采購訂單的反應(yīng)時(shí)間或者通過在接近客戶的地方保有庫存，可以保證一定水平的產(chǎn)品可獲得率。這里首要的考慮因素是客戶得到產(chǎn)品的時(shí)間。以時(shí)間為基礎(chǔ)的決策也會(huì)影響設(shè)施的選址。6-511.顧客服務(wù)需求的變化顧客服務(wù)需求的變化2.顧客和供應(yīng)市場的顧客和供應(yīng)市場的位置變化位置變化3.企業(yè)所有權(quán)的變化企業(yè)所有權(quán)的變

3、化4. 成本壓力成本壓力5. 企業(yè)組織變革企業(yè)組織變革為什么要對物流網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)?7-51（1）自然環(huán)境因素）自然環(huán)境因素（2）經(jīng)營環(huán)境因素）經(jīng)營環(huán)境因素（3） 基礎(chǔ)設(shè)施狀況基礎(chǔ)設(shè)施狀況（4） 其他因素其他因素8-511定義過程步驟包含在每一步驟中的物流網(wǎng)絡(luò)再造團(tuán)隊(duì)2進(jìn)行物流審計(jì)3審查物流網(wǎng)絡(luò)方案6開發(fā)執(zhí)行計(jì)劃4進(jìn)行設(shè)施選址分析5網(wǎng)絡(luò)/選址決策制定地址選擇團(tuán)隊(duì)圖圖4-1 4-1 物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程的關(guān)鍵步物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程的關(guān)鍵步驟驟9-51 （1）顧客、零售商、現(xiàn)有倉庫、制造廠和供應(yīng)商的位置 （2）所有產(chǎn)品的數(shù)量和特殊的運(yùn)輸方式 （3）每個(gè)區(qū)域的顧客對每種產(chǎn)品的需求量 （4）每種運(yùn)輸模式的運(yùn)

4、輸費(fèi)率和成本 （5）倉庫成本（包括勞動(dòng)力、倉庫保管費(fèi)用和運(yùn)營維護(hù)費(fèi)）和費(fèi)率 （6）產(chǎn)品線上的所有產(chǎn)品清單 （7）運(yùn)輸時(shí)間、訂貨周期、訂單滿足率 （8）采購、制造成本 （9）向顧客發(fā)貨的頻率和運(yùn)量 （10）網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的存貨水平及控制方法 （11）訂單處理成本與發(fā)生這些成本的物流環(huán)節(jié) （12）產(chǎn)品配送模式 （13）顧客服務(wù)需求和目標(biāo)10-51數(shù)據(jù)匯集原則數(shù)據(jù)匯集原則l（1）采用網(wǎng)格或其他聚類技術(shù)將距離較近的顧客集合起來。l（2） 應(yīng)根據(jù)以下原則將產(chǎn)品匯集為合理數(shù)量的產(chǎn)品組： 配送模式。 產(chǎn)品類型。 將需求點(diǎn)匯集為150200個(gè)區(qū)域。 確保每個(gè)區(qū)有大致相同的總需求。 將產(chǎn)品匯集成2050個(gè)產(chǎn)品組

5、。11-51運(yùn)輸費(fèi)率估算運(yùn)輸費(fèi)率估算l企業(yè)自有卡車運(yùn)輸成本的估計(jì)。l在這里我們區(qū)分兩種運(yùn)輸模式：整車運(yùn)輸（truckload, 簡稱TL）和零擔(dān)運(yùn)輸（less-than-truck-load, 簡稱LTL）。l在零擔(dān)運(yùn)輸業(yè)中，一般包括三種運(yùn)輸費(fèi)率：等級（Class）費(fèi)率、特價(jià)（Exception）費(fèi)率和商品（Commodity）費(fèi)率。l一旦費(fèi)率確定后就要確定費(fèi)率基準(zhǔn)數(shù)。這些數(shù)一般等于出發(fā)地和目的地之間的近似距離。有了商品的運(yùn)輸?shù)燃壓突鶞?zhǔn)數(shù)，就可以從承運(yùn)人的價(jià)目表中得到每百磅的具體運(yùn)輸費(fèi)率。12-51倉儲(chǔ)成本倉儲(chǔ)成本l與倉儲(chǔ)設(shè)施相聯(lián)系的成本可以分為三大類：（1）固定成本）固定成本（2）操作成本）

6、操作成本（3）存儲(chǔ)成本存儲(chǔ)成本13-51(1) 數(shù)學(xué)分析技術(shù)數(shù)學(xué)分析技術(shù)數(shù)學(xué)分析技術(shù)泛指各種借助簡單數(shù)學(xué)分析技術(shù)的方法，包括統(tǒng)計(jì)圖表、制圖技術(shù)和表格對比幾種方法。這類方法能夠考慮主觀因素、利潤因素、成本和限制條件等許多最復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型所不能包括的因素。14-51(2) 優(yōu)化模型優(yōu)化模型 優(yōu)化模型是建立在精確的數(shù)學(xué)方法的基礎(chǔ)之上的，它依據(jù)精確的數(shù)學(xué)過程評價(jià)各種方案，并且在給定的假設(shè)前提和足夠的數(shù)據(jù)后，可以保證得到針對該問題的數(shù)學(xué)最優(yōu)解，即從數(shù)學(xué)上證明所得到的解是最優(yōu)的。 優(yōu)化模型主要包括線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型、計(jì)算機(jī)模型、枚舉和排序模型。15-51(3) 計(jì)算機(jī)仿真模型計(jì)算

7、機(jī)仿真模型仿真模型考慮了具體設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)性能方面的動(dòng)態(tài)情況。物流網(wǎng)絡(luò)的仿真包括模擬成本結(jié)構(gòu)、約束條件和其他能夠合理地代表網(wǎng)絡(luò)的因素。仿真程序是對系統(tǒng)的模型進(jìn)行抽樣試驗(yàn)的技術(shù)。當(dāng)設(shè)計(jì)的物流網(wǎng)絡(luò)不需要詳實(shí)和優(yōu)化的解決方案，或者不是特別關(guān)鍵時(shí)，仿真方法是最合理的選擇。供應(yīng)鏈的概念16-51(4) 啟發(fā)式模型啟發(fā)式模型啟發(fā)式模型在建模上介于仿真模型和優(yōu)化模型之間，它將仿真模型定義的真實(shí)性和優(yōu)化模型所能實(shí)現(xiàn)的尋求最優(yōu)解的過程結(jié)合起來。啟發(fā)式方法的定義如下：啟發(fā)式方法是一個(gè)簡化了的推理過程，尋求得到滿意答案，而不是最優(yōu)解。17-51(4) 啟發(fā)式模型啟發(fā)式模型 在規(guī)劃時(shí)使用啟發(fā)式方法，注意以下的一些規(guī)則：倉

8、庫的最佳選址往往在需求最密集的中心點(diǎn)附近；倉庫的最佳選址往往在需求最密集的中心點(diǎn)附近；應(yīng)該由供貨點(diǎn)直接供貨給那些按整車批量購買的客戶，不應(yīng)再經(jīng)應(yīng)該由供貨點(diǎn)直接供貨給那些按整車批量購買的客戶，不應(yīng)再經(jīng)過倉儲(chǔ)系統(tǒng)；過倉儲(chǔ)系統(tǒng)；對需求量及需求提前期波動(dòng)很小的產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)實(shí)行準(zhǔn)時(shí)化管理，對需求量及需求提前期波動(dòng)很小的產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)實(shí)行準(zhǔn)時(shí)化管理，盡量減少庫存；盡量減少庫存； 在當(dāng)前配送體系中增加新的物流設(shè)施的前提條件是：新增加的設(shè)施能最大化的節(jié)約物流成本；新增加的設(shè)施能最大化的節(jié)約物流成本；從配送角度看，那些訂貨量少而且位于產(chǎn)品配送網(wǎng)絡(luò)末梢的顧客從配送角度看，那些訂貨量少而且位于產(chǎn)品配送網(wǎng)絡(luò)末梢的顧客其代價(jià)

9、最高；其代價(jià)最高；從分銷網(wǎng)絡(luò)的最遠(yuǎn)端開始，沿途搭載小批量貨物直到裝滿整車，從分銷網(wǎng)絡(luò)的最遠(yuǎn)端開始，沿途搭載小批量貨物直到裝滿整車，再回到運(yùn)輸起點(diǎn)的運(yùn)輸方法是最經(jīng)濟(jì)的。再回到運(yùn)輸起點(diǎn)的運(yùn)輸方法是最經(jīng)濟(jì)的。18-51(5) 專家系統(tǒng)模型專家系統(tǒng)模型專家系統(tǒng)，又稱人工智能系統(tǒng)，是將人們以往在解決問題中積累的經(jīng)驗(yàn)、方法與專長轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)程序.專家系統(tǒng)有以下幾個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)： 能處理定性信息，也能處理定量信息，可以使得能處理定性信息，也能處理定量信息，可以使得某些關(guān)鍵的主觀因素成為決策過程的組成部分。某些關(guān)鍵的主觀因素成為決策過程的組成部分。 專家系統(tǒng)能夠處理不確定的信息，而且利用部分專家系統(tǒng)能夠處理不確

10、定的信息，而且利用部分信息也能夠?qū)栴}求解。信息也能夠?qū)栴}求解。 專家系統(tǒng)解決問題的速度更快，成本更低，并且專家系統(tǒng)解決問題的速度更快，成本更低，并且可以很快的提高物流管理人才的決策能力。可以很快的提高物流管理人才的決策能力。 專家系統(tǒng)提供的知識(shí)可以轉(zhuǎn)移、復(fù)制、并且具有專家系統(tǒng)提供的知識(shí)可以轉(zhuǎn)移、復(fù)制、并且具有文檔化特征。文檔化特征。19-51（1）重心法）重心法 單設(shè)施選址是為單個(gè)物流設(shè)施選址，最常用的是重心模型。重心法是一種靜態(tài)的選址方法，將運(yùn)輸成本作為唯一的選址決策因素。給定供給點(diǎn)與需求點(diǎn)的坐標(biāo)、以及節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)輸量，則單設(shè)施選址應(yīng)當(dāng)使得運(yùn)輸總成本最小。iiiiM inTCV R d；

11、20-51設(shè)施選址的坐標(biāo)通過下面一組方程來確定:21-5122-51重心法例題重心法例題：某企業(yè)的兩個(gè)工廠分別生產(chǎn)A，B兩種產(chǎn)品，供應(yīng)三個(gè)市場M1，M2，M3，已知的條件如表4-1所示。現(xiàn)需設(shè)置一個(gè)中轉(zhuǎn)倉庫，A，B兩種產(chǎn)品通過該倉庫間接向三個(gè)市場供貨。請使用重心法求出倉庫的最優(yōu)選址。節(jié)點(diǎn)（i）產(chǎn)品運(yùn)輸總量運(yùn)輸費(fèi)率XiYi1 P1A2000$0.05382 P2B3000$ 0.05823 M1A&B2500$ 0.075254 M2A&B1000$ 0.075645 M3A&B1500$ 0.0758823-51(2) 簡單柵欄法簡單柵欄法 這是一種啟發(fā)式方法，在歐氏幾

12、何平面內(nèi)，通過簡單地衡量x和y方向的平均值，選擇合適的坐標(biāo)(xi,yi)，以達(dá)到最小化噸公里的目標(biāo)?，F(xiàn)在介紹簡單柵欄法。24-5125-51；距離為：總成本為：26-51多設(shè)施選址多設(shè)施選址 多設(shè)施選址更具有現(xiàn)實(shí)意義，也更為復(fù)雜。 多設(shè)施選址的問題中，可以歸納為以下基本規(guī)劃問題：數(shù)量配置問題，確定合適的設(shè)施數(shù)量；數(shù)量配置問題，確定合適的設(shè)施數(shù)量；區(qū)位配置問題，確定每一個(gè)設(shè)施的地理位置；容量配置問題，確區(qū)位配置問題，確定每一個(gè)設(shè)施的地理位置；容量配置問題，確定每個(gè)設(shè)施的規(guī)模；定每個(gè)設(shè)施的規(guī)模；市場和供給配置問題，確定每個(gè)設(shè)施應(yīng)服務(wù)于那些市場，每個(gè)設(shè)市場和供給配置問題，確定每個(gè)設(shè)施應(yīng)服務(wù)于那些市場

13、，每個(gè)設(shè)施有哪些供給源供貨等等。施有哪些供給源供貨等等。 以倉庫選址為例，需要考慮的問題有：需設(shè)置的倉庫的數(shù)量、容量及位置、每個(gè)倉庫服務(wù)的顧客群、各倉庫的產(chǎn)品供給源、每種產(chǎn)品的庫存配置與運(yùn)輸。27-51多重心法例多重心法例 4.3 已知四個(gè)區(qū)域市場，它們的坐標(biāo)分別為M1（3，3）、M2（6，8）、M3（9，5）、M4（11，9）。四個(gè)市場所需要的產(chǎn)品分別為20000件、50000件、60000件、30000件。現(xiàn)需要設(shè)置一些中轉(zhuǎn)倉庫。已知倉庫到各個(gè)市場的運(yùn)輸費(fèi)率為0.08元/件公里，每修建一個(gè)倉庫每年需承擔(dān)的固定成本為100000元，倉庫的平均維持成本為500000元，其中N為倉庫的個(gè)數(shù)。假設(shè)

14、該種產(chǎn)品由國外進(jìn)口，無論中轉(zhuǎn)倉庫建在目標(biāo)市場中的什么位置，產(chǎn)品從生產(chǎn)廠到倉庫之間的運(yùn)輸費(fèi)用都大致相等，因此這部分費(fèi)用在求解時(shí)不考慮。請做出倉庫選擇決策。28-51 解：倉庫的個(gè)數(shù)最少為一個(gè)，最多為四個(gè)，分別建在每個(gè)市場中心。對于每一種可能的倉庫個(gè)數(shù)決策，分別用重心法求出最優(yōu)選擇，并計(jì)算物流總成本，然后從中選出總成本最小的方案。29-51表表4-7 選選址址決決策策 供貨任務(wù)分配 方案 倉庫1 倉庫2 倉庫3 最小運(yùn)輸總成本 1 M1,M2 M3 M4 932953 2 M1,M3 M2 M4 1600001 3 M1,M4 M2 M3 1011931 4 M2,M3 M1 M4 2039615

15、 5 M2,M4 M1 M3 1018235 6 M3,M4 M1 M2 1073314 考察修建3個(gè)倉庫的情況：30-51對倉庫個(gè)數(shù)N1，2，3，4的情況，分別求出最優(yōu)選址方案：結(jié)論：修建兩個(gè)倉庫，倉庫1（6，8）服務(wù)市場M1,M2，M4，倉庫2（11，9），服務(wù)市場M3。31-51混合整數(shù)線性規(guī)劃混合整數(shù)線性規(guī)劃 混合整數(shù)規(guī)劃的主要優(yōu)勢在于固定成本及不同水平的可變成本均能包括在分析之中。 現(xiàn)在以倉庫選址為例，決策目標(biāo)是在物流網(wǎng)絡(luò)中確定倉庫的數(shù)量、容量與位置、使得物流總成本最小， 決策問題的約束條件是： 各生產(chǎn)廠的產(chǎn)量約束；各生產(chǎn)廠的產(chǎn)量約束； 所有的市場需求必須被滿足；所有的市場需求必須被

16、滿足； 倉庫的周轉(zhuǎn)總量與庫存約束；倉庫的周轉(zhuǎn)總量與庫存約束； 同一市場所需的各種產(chǎn)品必須由同一個(gè)倉庫供應(yīng)，不允許交同一市場所需的各種產(chǎn)品必須由同一個(gè)倉庫供應(yīng)，不允許交叉運(yùn)輸。叉運(yùn)輸。32-51約束條件： 生產(chǎn)能力限制 ijklklX ijS； 必須滿足所有的需求 ijkljXilDkly； 顧客由單一倉庫供貨 klky1； 倉庫周轉(zhuǎn)總量限制 kkV z ilklliDy kkV z； 33-5134-51輸入顧客訂單數(shù)據(jù)及顧客地理位置數(shù)據(jù)預(yù)處理程序達(dá)到經(jīng)濟(jì)送貨批量的訂單由中轉(zhuǎn)倉庫供貨的訂單主程序輸入運(yùn)輸費(fèi)率、存儲(chǔ)成本、稅率等輸入待評估的倉庫選址方案計(jì)算物流總成本是否繼續(xù)否是開始倉庫選址模擬流程

17、倉庫選址模擬流程35-51 設(shè)施選址時(shí)經(jīng)常要考慮諸多成本因素，還有許多非成本因素，這些非成本因素難于用成本來衡量。比如說服務(wù)中心，服務(wù)中心通常是物流網(wǎng)絡(luò)最末端的存儲(chǔ)點(diǎn)，它的選址不像工廠和倉庫選址那么重視成本因素，而是更加關(guān)注對銷售額影響較大的一些因素，如靠近競爭者、人口構(gòu)成、客流模式、公正的態(tài)度等。因此，不能用前面的數(shù)學(xué)方法來選址，而采用綜合因素的評價(jià)方法。36-51加權(quán)評分法加權(quán)評分法 此方法適合比較各種非經(jīng)濟(jì)因素。由于各種因素的重要程度不同，需要采取加權(quán)方法，步驟如下：針對廠址選擇的基本要求和特點(diǎn)列出要考慮的各種因素；針對廠址選擇的基本要求和特點(diǎn)列出要考慮的各種因素；按照各因素相當(dāng)重要程度，分別規(guī)定各因素相應(yīng)的權(quán)重。按照各因素相當(dāng)重要程度，分別規(guī)定各因素相應(yīng)的權(quán)重。通過征詢專家意見或其他方法來決定各因素的權(quán)重；通過征詢專家意見或其他方法來決定各因素的權(quán)重；對各因素定分；對各因素定分；將每個(gè)因素的權(quán)重乘以選址方案在該因素上的得分，得到將每個(gè)因素的權(quán)重乘以選址方案在該因素上的得分，得到該方案在該因素上的加權(quán)得分，各因素加權(quán)得分加總得到該方案在該因素上的加權(quán)得分，各因素加