區(qū)域電力物資區(qū)域配送中心選址問題研究

1、區(qū)域電力物資區(qū)域配送中心選址問題研究Smart Grid 智能電網(wǎng), 2014, 4, 102-107 Published Online June 2014 in Hans. /./journal/sg //10.12677/sg.2014.43016 102 Study on the Location of Regional Distribution Center of Power Equipments Xiaode Zuo1, Yun Liang2, Xiaofeng Yu3 1Management School, Jinan University

2、, Guangzhou 2Department of Management, Guangdong College of Finance, Guangzhou 3Department of Material, China Southern Power Grid Co., Ltd., Guangzhou Email: , tliangy51634, Yuxfcsg Received: Mar. 29th, 2014; revised: Apr. 27th, 2014; accepted: May 8th, 2014 Copyright ?#0046990? 2014 by

3、 authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). //licenses/by/4.0/ Abstract In this paper, we study the location of regional distribution center of power equipments. We use the 0-1 program to select the

4、regional distribution center warehouses from those existed. The ob-jective is to satisfy the recovery of emergency accidents. Meanwhile, the number of warehouses is minimum. Keywords Regional Distribution Center, 0-1 Program, Dummy Point 區(qū)域電力物資區(qū)域配送中心選址 問題研究 左小德1，梁 云2，余曉峰3 1暨南大學管理學院，廣州 2廣東金融學院工管系，廣州

5、3中國南方電網(wǎng)物資部，廣州 Email: , tliangy5163, Yuxfcsg 收稿日期：2014年3月29日；修回日期：2014年4月27日；錄用日期：2014年5月8日 區(qū)域電力物資區(qū)域配送中心選址問題研究 103 摘 要 本文以某區(qū)域維護電網(wǎng)運行的電力物資區(qū)域配送中心選址問題為例，結(jié)合該區(qū)域?qū)嶋H情況，運用0-1規(guī)劃模型從現(xiàn)有一二級倉庫中選擇部分倉庫作為區(qū)域配送中心，在滿足配送需求與特定事故搶修時間的約束下，使得區(qū)域配送中心數(shù)量最小。 關鍵詞 區(qū)域配送中心，0-1規(guī)劃，虛擬點 1. 引言 某區(qū)域維護電網(wǎng)運行的倉庫由一、二級倉庫和急救包三級倉庫組成。在常規(guī)狀

6、態(tài)下，區(qū)域配送中心要對其覆蓋區(qū)域內(nèi)的二級倉庫和衛(wèi)星急救包進行物資存儲、中轉(zhuǎn)、配送、調(diào)配等一系列工作，定期補貨；在緊急搶修狀態(tài)下，負責將所需物資直接配送至各事故急救點，保證對應急搶修的及時響應。急救包是配送網(wǎng)絡中定期補貨終端，是“衛(wèi)星倉庫”，規(guī)模和存儲能力較小，主要存儲和保管低值易耗的運維物資和少量營銷物資。一般情況下，一級倉庫向二級倉庫調(diào)配物資，二級倉庫向急救包配送物資，這種模式一般是下游倉庫向上游倉庫發(fā)出補貨需求，上游倉庫進行備貨，下游倉庫自提的模式。 但是這種下游倉庫需求沒有嚴格的審核批準的情況下，會導致下游倉庫為了防備缺貨而多備貨的問題，從而導致整個區(qū)域電力物質(zhì)的過渡庫存，同時，自提的方

7、式效率不高，產(chǎn)生了極大的運力浪費。 該區(qū)域的現(xiàn)有物資倉庫管理存在以下問題：1) 倉庫層級與數(shù)目多，倉庫的管理成本、庫存成本居高不下，加重企業(yè)運營負擔。2) 現(xiàn)有倉庫管理區(qū)域發(fā)展不平衡，物流一體化水平有待提高。3) 倉庫信息化建設不完善，缺乏倉庫運行的數(shù)據(jù)。 2. 區(qū)域配送中心選址原則和目標 為了減少倉庫層級和倉庫數(shù)目，從三級模式變?yōu)椤皡^(qū)域配送中心 + 急救包”兩級模式，本文擬在電網(wǎng)搶修物資滿足城區(qū) 2 小時配送到位，郊區(qū) 4 小時配送到位，山區(qū) 6 小時配送到位(下文簡稱“2/4/6”)的事故搶修時間約束下，從原有一、二級倉庫中進行區(qū)域配送中心選址，區(qū)域配送中心直接向急救包配送，或在緊急狀態(tài)下

8、由區(qū)域配送中心直配事故地點。常規(guī)狀態(tài)下，區(qū)域配送中心要滿足所有急救包的需求，而應急狀態(tài)下，要滿足區(qū)域內(nèi)盡可能多的需求點，同時，使區(qū)域配送中心數(shù)目最小。經(jīng)過優(yōu)化和調(diào)整后，補貨模式也會發(fā)生相應的變化，變自提式為配送制，提高整個區(qū)域的配送效率。 3. 模型建立 3.1. 技術路線選擇 國內(nèi)外學者對于將數(shù)學規(guī)劃方法應用于配送中心的選址問題進行了比較深入的研究。姜大元1(2005)應用 Baumol-wolf 模型，對多物流節(jié)點的選址問題進行了研究，該模型屬于整數(shù)規(guī)劃和非參數(shù)規(guī)劃結(jié)合的模型。各種規(guī)劃方法在具體的現(xiàn)實應用中2 3，常常出現(xiàn) NP hard問題。本文采用 0-1規(guī)劃法。第一，由于規(guī)劃盡可能充

9、分利用原有的一二級倉庫，因此，對于原有倉庫的取舍是一個 0-1 問題；第二，該地區(qū)供電許諾向社會承諾服務搶險全覆蓋，因此其需求區(qū)域是一個連續(xù)的地理區(qū)域，在不考慮地理位置特性和交通差異的情況下，就是以配送中心為圓心，以 2 小時、4 小時、6 小時車程為半徑的同心圓。0-1區(qū)域電力物資區(qū)域配送中心選址問題研究 104 規(guī)劃法可以以道路交通時限進行劃分；第三，選址首要考慮應急響應問題，采用單一時間目標規(guī)劃，為倉庫布點的科學規(guī)劃奠定基礎，在將來的運營過程中加以完善。 本次規(guī)劃從區(qū)域配送中心到所覆蓋區(qū)域的交通時間只是基于目前的道路和交通狀況所做的優(yōu)化計算，未來的高速公路規(guī)劃和修建情況暫不考慮。另外，模

10、型還可以根據(jù)實際需要，對約束賦值：已完成規(guī)劃的新建倉庫，認為確實應該保留作為區(qū)域配送中心的，在模型的規(guī)劃約束條件中被賦值為 1；對于原有一、二級倉庫不適合作為區(qū)域配送中心的倉庫，在模型中賦值為 0。 3.2. 0-1規(guī)劃模型的建立 模型的目標函數(shù)是區(qū)域配送中心數(shù)目最少，約束條件是所有的急救包至少要被一個一、二級倉庫所覆蓋，具體的數(shù)學表達如下： iy 表示第 i個候選倉庫(即原有的一級倉庫或二級倉庫)； jx 表示第 j個急救包； ijc 表示第 j個急救包是否被第 i個候選倉庫覆蓋，若被覆蓋為 1，否則為 0，根據(jù)公司的服務水平要求得到： 21, 460,iji ji jci j? ? ? ?

11、= ? ? ?， ， ， ，急救包位于城區(qū) 從第個候選倉庫至第個急救包的時間小于 小時急救包位于郊區(qū) 從第個候選倉庫至第個急救包的時間小于 小時急救包位于山區(qū) 從第個候選倉庫至第個急救包的時間小于 小時否則。 因此可以得到規(guī)劃模型： 目標函數(shù)： ii 1min Zny= ，即區(qū)域配送中心的數(shù)目最少 約束條件：11nij iic y= 1,0iy?= ?候 被 域配送中心，候 未被 域配送中心選倉庫 選為區(qū)選倉庫 選為區(qū) 另外，還有兩種特殊約束： 1) yi = 1，表示區(qū)域生產(chǎn)運營團隊通過長期規(guī)劃建議新建的倉庫。 2) yi = 0，表示區(qū)域生產(chǎn)運營團隊認為該倉庫的具體情況已經(jīng)不適合作為區(qū)域配

12、送中心。 3.3. 基于 0-1規(guī)劃的模型求解步驟 1) 倉庫定位。根據(jù)現(xiàn)有一、二級倉庫和急救包的經(jīng)緯度信息，利用 Google地圖對其進行定位標示。配送中心在原有的一、二級倉庫中挑選，要滿足“2/4/6”時效要求，并在該地區(qū)無急救包的邊緣處設定虛擬點。 2) 數(shù)據(jù)提取。在 Google地圖上提取每個一、二級倉庫到急救包(包括虛擬點)的距離與時間參數(shù) 1。 3) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。參照 Google 地圖，劃出山區(qū)、城區(qū)、郊區(qū)，辨識急救包所處的區(qū)域。根據(jù)急救包所在區(qū)域，城區(qū)的響應時間要求為 2 小時，郊區(qū)的響應時間為 4 小時，山區(qū)的響應時間為 6 小時 2。按照0-1規(guī)劃和覆蓋理論的要求，以急救包為

13、主體(包括虛擬點)，若其在一、二級倉庫的覆蓋范圍內(nèi)(例：如果急救包在山區(qū)，則某一、二級倉庫能在 6小時將物資送達)則為 1，否則就為 0。 1圖中的數(shù)據(jù)時從 Google地圖中提取的數(shù)據(jù)，是基于實際路況(高速、國道、省道、縣級公路、鄉(xiāng)村公路等)的道路距離，以及在經(jīng)濟時速下的行駛時間。 2Google地圖上可以觀察到地面的情況，明顯地辨別出山區(qū)、城區(qū)，兩者之間的區(qū)域為郊區(qū)。 區(qū)域電力物資區(qū)域配送中心選址問題研究 105 4. 實例應用 某地區(qū)擁有一級倉庫和二級倉庫共 19個，急救包 146個，擬改三級倉庫為二級倉庫，需要從原有的19個一、二級倉庫選擇部分倉庫作為區(qū)域配送中心，滿足該地區(qū)物資配送需

14、要，使得區(qū)域配送中心數(shù)目最小。 1) 該地區(qū)虛擬點設置：為了滿足區(qū)域倉庫覆蓋服務區(qū)域內(nèi)的所有需求點，設置虛擬點，這些點分布在該區(qū)域的邊緣，包括設置的虛擬點，現(xiàn)共有 149個需求點。虛擬點見表 1所示。 2) 數(shù)據(jù)提取。在 Google地圖上提取每個一、二級倉庫到急救包(包括虛擬點)的距離與時間參數(shù)，部分數(shù)據(jù)見表 2所示。 3) 0-1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。該地區(qū)為一穹形山體，中間高四周低，山區(qū)比例約為 25%，地理范圍呈橢圓形。結(jié)合該地區(qū)的地理特征和對照 Google地圖對城區(qū)、郊區(qū)、山區(qū)進行分類，部分結(jié)果見表 3所示，轉(zhuǎn)換的局部模型數(shù)據(jù)的見表 4所示。 Table 1. Dummy point in

15、this area 表 1. 該地區(qū)虛擬點 虛擬點 1 虛擬點 2 虛擬點 3 20?#0046990?936.37; 19?#0046990?4045.90; 19?#0046990?4415.27; 110?#0046990?414.41; 111?#0046990?11.76; 109?#0046990?1242.30; Table 2. Draw out the paths and the driving time in this area 表 2. 該地區(qū)路徑和時間數(shù)據(jù)提取 急救包編碼(緯度、經(jīng)度) 一二級倉庫編碼(緯度、經(jīng)度) Y1(18?#0046990?2744; 108?#0

16、046990?5909;) Y2(19?#0046990?4015.8 110?#0046990?1838.5) Y19(19?#0046990?3755.66 110?#0046990?4411.37) 001(19?#0046990?536.8;, 109?#0046990?4429.1;) 238公里，3時 18分 109公里，1時 44分 136公里，2時 11分 002(19?#0046990?5253;, 110?#0046990?2459;) 311公里，4時 24分 34.0公里，49分 70.7公里，1時 17分 149(19?#0046990?5355.4;, 109?#0

17、046990?3213.8;) 151 公里，2時 28分 178公里，2時 40分 191公里，3時 21分 Table 3. The location results of emergency packages 表 3. 該地區(qū)急救包區(qū)域劃分結(jié)果 緯度 經(jīng)度 急救包編碼 所屬區(qū)域劃分 19?#0046990?536.8; 109?#0046990?4429.1; 001 城區(qū) 19?#0046990?5253; 110?#0046990?2459; 002 郊區(qū) 19?#0046990?5355.4; 109?#0046990?3213.8; 149 郊區(qū) Table 4. The par

18、tial results of transferred model 表 4. 轉(zhuǎn)換的局部模型數(shù)據(jù) 倉庫 一二級倉庫編碼 急救包編碼 所屬區(qū)域劃分 Y1 Y2 Y19 001 城區(qū) 1 1 1 002 郊區(qū) 0 1 1 149 郊區(qū) 1 1 1 區(qū)域電力物資區(qū)域配送中心選址問題研究 106 4) LINGO求解。通過 LINGO進行 0-1規(guī)劃求解，得出一致最優(yōu)解為 4，即區(qū)域配送中心數(shù)目最少為4時，能覆蓋區(qū)域內(nèi)所有需求點，并滿足“2、4、6”響應時間要求，可以求得多組最優(yōu)解，見圖 1所示。 5) 求解結(jié)果優(yōu)化。運用定量模型求得若干數(shù)量有限的可行解，再通過綜合評價其它諸因素來尋求最終的最優(yōu)方案。

19、經(jīng)過實地調(diào)研，將倉庫的面積、倉庫軟硬件、所處城區(qū)交通、地理、管理模式、人員配備4 5作為選址綜合考慮的因素，結(jié)合實際對這些因素評分并設置權重，得出最優(yōu)選方案。發(fā)現(xiàn)倉庫 A、B、C、D是優(yōu)選方案，見圖 2所示 3。 5. 結(jié)論 通過 0-1 混合整數(shù)規(guī)劃法，可以得出滿足響應時間要求的物資配送中心選址方案，再通過綜合評價其它諸因素來尋求最終的最優(yōu)方案。當然最終方案還是要依靠企業(yè)實際運營中不斷的完善。如加強倉庫管理信息化建設，對區(qū)域配送中心的功能進行升級、促進管理流程變革等。 Figure 1. The partial results of LINGO Solution 圖 1. LINGO求解的局部結(jié)果 Figure 2. The optimized results of a area distribution center 圖 2. 某地區(qū)域配送中心優(yōu)化方案圖 3由于涉及到保密問題，