物流系統(tǒng)規(guī)劃

1、第七章 物流系統(tǒng)規(guī)劃教學目的 ：使學生理解物流系統(tǒng)規(guī)劃的概念， 掌握物流系統(tǒng)單設施選址規(guī)劃的重 心法，理解區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃和物流網(wǎng)絡規(guī)劃， 掌握多設施選址規(guī)劃 的方法。基本要求 ：1、理解物流系統(tǒng)規(guī)劃的概念；2、掌握單設施選址的重心法及多設施選址的混合規(guī)劃法； 3、理解區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃和物流網(wǎng)絡規(guī)劃；教學重點 ：單設施選址的重心法及多設施選址的混合規(guī)劃法教學時數(shù) ：6 學時第一節(jié) 物流系統(tǒng)規(guī)劃概述一、物流系統(tǒng)規(guī)劃的基本問題 物流是一個復雜的社會經濟系統(tǒng)，要使這個系統(tǒng)能夠良好地運行，必須做 好它的規(guī)劃和設計工作， 一般來講， 規(guī)劃設計一個物流系統(tǒng)要考慮以下幾個方面 的問題：（一 ） 物流系統(tǒng)的輸

2、入條件是指物流系統(tǒng)的范圍以及外部環(huán)境。 物流是一個完整的系統(tǒng)，它受外界環(huán)境的制約，在規(guī)劃設計物流系統(tǒng)時必 須先根據(jù)所要解決的問題確定所設計的物流系統(tǒng)的范圍和它的外部環(huán)境以及兩 者的接口。物流系統(tǒng)規(guī)劃設計能夠起到改善其外部環(huán)境的作用。（二）物流系統(tǒng)的輸出結果也就是物流系統(tǒng)的目標任務。對于任何工程問題，都可以有多種解決途徑，但是它的前提條件（輸入） 和所需要達到的目的（輸出）必須是明確的。（三）對物流系統(tǒng)優(yōu)劣的評價標準 一般的評價標準應包括經濟性、技術可靠性、靈活性、安全性、可擴展性、 勞動強度、易操作性、服務水平、環(huán)境保護、社會效益等方面的內容（四）物流系統(tǒng)規(guī)劃時的注意事項1. 原始數(shù)據(jù)的收集

3、一般來講，需要收集的數(shù)據(jù)主要包括以下幾類：（1）物料特性 （2）物料流量 （ 3）環(huán)境條件 （4）經濟數(shù)據(jù) （5）物料 搬運設備的數(shù)據(jù)2. 方案中的可控變量和不可控因素 一些因素則可以由規(guī)劃人員在一定的范圍內進行選擇， 這些就是物流系統(tǒng) 中的可控變量。物流系統(tǒng)規(guī)劃中還有很多因素是隨機的、不確定的，這是設計人員無法控 制的因素。二、物流系統(tǒng)規(guī)劃的層次 從物流系統(tǒng)的作用地位看，可分為： 物流戰(zhàn)略層規(guī)劃 物流策略層（戰(zhàn)術層）規(guī)劃 運作層的規(guī)劃從規(guī)劃所涉及的行政級別和地理范圍看，又可分為：國家級物流系統(tǒng)規(guī)劃區(qū)域級物流系統(tǒng)規(guī)劃 行業(yè)（部門）物流系統(tǒng)規(guī)劃 企業(yè)物流系統(tǒng)規(guī)劃第二節(jié) 區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃一、區(qū)域物

4、流與區(qū)域物流系統(tǒng)化區(qū)域是指有一定空間的地方和景觀， 是具有特定的政治、 自然和經濟意義的 地區(qū)范圍。在多數(shù)情況下， 區(qū)域概念表明的是一國經濟范圍內劃分的不同經濟區(qū)， 如我 國的長江三角洲、珠江三角洲、環(huán)渤海經濟圈、成渝經濟區(qū)等。區(qū)域物流是在一定的區(qū)域地理環(huán)境中， 以大中型城市為中心， 以區(qū)域經濟規(guī) 模和范圍為基礎， 結合物流輻射的有效范圍， 將區(qū)域內外的各類物品從供應地向 接受地進行有效的實體流動； 根據(jù)區(qū)域物流基礎設施條件， 將公路、鐵路、航空、 水運及管道輸送等多種運輸方式與物流節(jié)點有機銜接， 并將運輸、 儲存、裝卸搬 運、包裝、流通加工、配送及信息處理等物流基本活動有機集成 的綜合過程。

5、 區(qū)域物流的構成要素1. 區(qū)域物流主體要素2. 區(qū)域物流客體要素3. 區(qū)域物流載體要素 區(qū)域物流系統(tǒng)化主要是規(guī)劃、建立和完善區(qū)域物流網(wǎng)絡體系。構筑區(qū) 域物流系統(tǒng)的主要內容包括：區(qū)域間通道、城市干線道路、區(qū)域物流設施、 城市的集配中心、企業(yè)的倉庫等聯(lián)合組成的物流網(wǎng)絡體系。二、區(qū)域物流系統(tǒng)的布局原則 區(qū)域物流系統(tǒng)按 “行政區(qū)域 ”進行布局：優(yōu)勢：資料易于收集，容易被政府關注和支持。 弊端：強化了行政干預力量，違背市場規(guī)律的作用。 區(qū)域物流系統(tǒng)按 “經濟區(qū)域 ”進行布局，則能適應生產力的發(fā)展，體現(xiàn)自然 資源稟賦狀況，同時還能體現(xiàn)區(qū)域物流中心的完整性和開放性。因此，區(qū)域物流系統(tǒng)的布局原則是按照 “經濟

6、區(qū)域”而不是“行政區(qū)域 ”進行布 局。三、區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃的程序與內容區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃涉及區(qū)域經濟發(fā)展水平、 運輸結構、物流基礎設施布局和 運行機制。規(guī)劃的一般程序如下圖所示：區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃的程序框圖區(qū)域物流系統(tǒng)規(guī)劃的內容：1. 構筑區(qū)域物流系統(tǒng)的基礎設施體系 主要包括： 購筑干線道路與區(qū)域物流設施、 城市內的集配中心、 不同企業(yè) 的倉庫聯(lián)合組成的物流網(wǎng)絡體系。2. 構筑指揮區(qū)域物流系統(tǒng)的神經網(wǎng)絡體系 這指運用移動通信、 GPS 系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、計算機在線經營管理系統(tǒng)、公用 經濟信息網(wǎng)、企業(yè)內聯(lián)網(wǎng)等， 建立全國性、甚至全球性的計算機物流信息網(wǎng)絡體 系和 EDI 系統(tǒng)，實現(xiàn)物流信息共享以及商流、

7、物流、信息流集成化應用的目標。3. 構筑區(qū)域物流系統(tǒng)運行的動力機制 這主要包括： 完善企業(yè)物流鏈管理機制、 多企業(yè)聚集效益機制、 企業(yè)外部 效益機制和規(guī)模效益機制等方面。第三節(jié) 物流網(wǎng)絡規(guī)劃基礎一、物流網(wǎng)絡及其要素（一）物流網(wǎng)絡結構 物流網(wǎng)絡是指物流過程中相互聯(lián)系的組織和設施在空間坐標上的集合。物流網(wǎng)絡結構的合理與否對物流系統(tǒng)的效率和效益有十分重要的影響。 將產品流動全過程所經過的線路和存儲點連接起來， 就構成一個網(wǎng)絡， 這就是物 流網(wǎng)絡。產品流動網(wǎng)絡（二）物流網(wǎng)絡中的節(jié)點和線路1網(wǎng)絡節(jié)點的類型根據(jù)物流節(jié)點的主要功能的不同，物流網(wǎng)絡節(jié)點分為：（1）轉運型節(jié)點：以接連不同運輸方式為主要職能的節(jié)點

8、。（2）儲存型節(jié)點：以存放貨物為主要職能的節(jié)點。（3）流通型節(jié)點：以組織物資在系統(tǒng)中運動為主要職能的節(jié)點。（ 4）綜合性節(jié)點： 在物流系統(tǒng)中， 集中于一個節(jié)點全面實現(xiàn)兩種以上主要功 能，將若干功能有機地結合于一體， 有完善設施、 有效銜接和協(xié)調供應的集約型 節(jié)點。2物流網(wǎng)絡線路的一般特點（1）方向性（2）有限性（3）多樣性（4）連通性（5）選擇性（6）層次性二、物流網(wǎng)絡規(guī)劃的內容和目標 物流網(wǎng)絡規(guī)劃的內容確定最佳的網(wǎng)絡分銷層次數(shù)、 分銷設施數(shù)目、 各分銷設施的位置和任務、 各 分銷設施的供應商和主要客戶分布范圍以及網(wǎng)絡中的存貨配置等。 簡單地講，就 是要確定網(wǎng)絡中的節(jié)點數(shù)目、相對位置及容量的配

9、置（包括生產量、運輸量、存 貨量等的分配）網(wǎng)絡優(yōu)化的總目標 是網(wǎng)絡總成本的最小化， 包括庫存持有成本、 倉儲成本和運輸成本， 同時滿 足客戶對反應時間的要求。物流網(wǎng)絡的最優(yōu)化通常是在滿足客戶反應時間要求的前提下， 使分銷設施數(shù) 目盡可能地減少，在庫存持有成本與運輸成本之間達到平衡。三、網(wǎng)絡規(guī)劃所需數(shù)據(jù)及其來源（一）物流網(wǎng)絡規(guī)劃所需的基礎數(shù)據(jù) 1產品線上的所有產品清單； 2顧客、存貨點、原材料供應源的地理分布； 3每一區(qū)域的顧客對每種產品的需求量； 4運輸成本和費率；5運輸時間、訂貨周期、訂單滿足率；6倉儲成本和費率；7采購制造成本；8產品的運輸批量；9網(wǎng)絡中各節(jié)點的存貨水平及控制方法； 10訂

10、單的頻率、批量、季節(jié)波動； 11訂單處理成本與發(fā)生這些成本的物流環(huán)節(jié)； 12顧客服務目標；13在服務能力限制范圍內設備和設施的可用性；14產品配送模式。 （二）網(wǎng)絡規(guī)劃所需數(shù)據(jù)的來源 1經營業(yè)務運作文件 2會計報告 3物流研究報告 4公開出版物第四節(jié) 設施選址規(guī)劃的影響因素物流設施選址規(guī)劃物流設施選址是指在一個具有若干供應網(wǎng)點及若干需求網(wǎng)點的經濟區(qū)域內，選一個地址建立物流設施的規(guī)劃過程。比較好的物流設施選址方案是使商品通過物流設施的匯集、中轉、分發(fā)，直至輸送到需求網(wǎng)點的全過程的效益最好。通常，物流設施擁有建筑物和設備等，如果選址不當，將產生極大的負 面影響并付出代價。物流設施選址方法近年來，選

11、址理論迅速發(fā)展，常見的選址方法有專家選擇法、解析法、模擬 法、啟發(fā)式方法等。而物流設施的選址是一個相當復雜的問題，上述的幾種 方法都有其側重性。而且，影響物流設施選址的因素還有很多的不確定性， 這就造成了常規(guī)選址方法往往存在一定的片面性。第五節(jié) 單設施選址規(guī)劃由 S.Eilon，C.D.T.Watson-Gandy和 Nicons Christofides所研究的 重心法（Centroid Method）是解決單設施選址的一個常用方法。 所謂重心法是將物流 系統(tǒng)的需求點看成是分布在某一平面范圍內的物體系統(tǒng)，各點的需求量和資 源分別看成是物體的重量，物體系統(tǒng)的重心將作為物流設施的最佳設置點， 利

12、用確定物體重心的方法來確定物流設施的位置。一、單設施選址的重心法 重心法是一種確定單個設施的方法，這種方法要考慮現(xiàn)有設施之間的距離和 要運輸?shù)呢浳锪?。它可用于工廠、車站、倉庫或零售 /服務設施選址。屬于靜 態(tài)連續(xù)選址方法。選址因素：運輸成本（運輸費率和運輸量）。 問題描述：設有一系列點分別代表供給點和需求點，各自有一定量貨物需要 以一定的運輸費率運向位置待定的倉庫 （或從倉庫運出） ，該倉庫如何選址？ 運輸量 重心法（單設施選址）運輸量 重心法（單設施選址）n假設現(xiàn)在要建 一座配送中心 以向 n 個零售 商供貨，令 n 個零售商在平面上的坐標為 （x1,y 1）, （x 2,y 2）, , （

13、x n,y n） ，各零售商 的裝運量分別為 q 1, q 2, ,q n，則依下式算 出的配送中心位置（ x,y ）將可使新工廠到 n 個零售商的分配成本和為最小。yi q ixi q iqiqi運輸量 重心法算例問題：假設在市區(qū)建一配送中心，給位于東、西、南、北、中五區(qū)的商場配送，各商場的位置及配送量如表所示。用重心法求出配送中心的位置坐標。區(qū)域位置配送量（噸）東10,44000西2,38000南7,010000北5,88000中6,420000運輸量 重心法算例將上表中的數(shù)據(jù)代入重心公式求得：4,000 10 8,000 2 10,000 7 8,000 5 20,000 6X 5.72

14、4,000 8,000 10,000 8,000 20,0003.684,000 4 8,000 3 10,000 0 8,000 8 20,000 44,000 8,000 10,000 8,000 20,000擬建配送中心的坐標為（ 5.72,3.68 ）或（ 6，4）精確重心法 精確重心法又稱微分法 該方法需要以重心法的結果未初始解，不斷迭代，直到前后兩次迭代的解誤 差不超過設定的范圍，從而得到最佳結果。（一）已知條件（1）工廠倉庫和配送中心的坐標值為：（2）單位運輸費率為（ 3）設施點 i 的貨物運輸需求量為 根據(jù)市場情況，現(xiàn)決定新建一座中轉倉庫，要求確定中轉倉庫的最佳位置。（xi ,

15、yi ）（xn 1, yn 1）（x3, y3 ）（x2,y2）（x1,y1）0（二）模型假設（1）運輸費用與距離成正比；（2）運輸線路為直線或基本按直線考慮；（3）忽略在不同地點選址可能產生的固定投資、勞動力成本及庫存成本的差異；（4）不考慮將來的運輸費率的變化；（ 5）待選址設施到現(xiàn)有節(jié)點 i 之間的距離為：Dik （xix）2 （yi y）2式中， k 表示模型中坐標單位與實際空間距離的比例尺三）單設施選址模型 目標：使運輸總成本最小。 min TC = i Vi Ri DiTC 運輸總成本；Vi 設施點 i 的運輸總量；Ri 待選址設施到設施點 i 的運輸費率； Di 待選址設施到設施

16、點 i 的距離。i Vi Ri xi / D i xiVi Ri / Dii Vi Ri yi / D iyiVi Ri / D i四）模型求解步驟（1）確定已知的供給點和需求點的坐標、運輸量及線性運輸費率； （ 2）忽略距離 Di ，根據(jù)重心公式求得待選址設施的初始坐標 （ x0 ，y0 ）；x0iVi Ri xiiViRi，y0iVi Ri yiiViRi（3）根據(jù)第二步求得的（ x0 ，y0）計算出Di ;（4）將 Di代入公式求出修正的（ x，y） ；（5）反復迭代計算 Di ，直到（ x， y） 的變動滿足要求；（6）最后，根據(jù)求得的最佳坐標值計算運輸總成本。應用舉例例7-1 某企業(yè)

17、有兩個生產基地，三個地區(qū)物流中心 , 各設施點的位置坐標如 下表所示。現(xiàn)需設置一個中轉倉庫， 由生產基地向中央倉庫供貨，中央倉庫 再向三個物流中心分撥供貨。請使用重心法確定中央倉庫的最優(yōu)選址。節(jié)點（ i）運輸總量運輸費率坐標 xi坐標 yiP120000.4038P230000.4082P325000.6025P410000.6064P515000.6088求解過程（1） 確定中央倉庫的初始選址方案（ x0 ，y0 ） 相關數(shù)據(jù)的計算見下表：iXiYiViRiViRiViRiXiViRiYiP13820000.480024006400P28230000.4120096002400P325250

18、00.6150030007500P46410000.660036002400P58815000.690072007200合計50002580025900y0 5.16iViRi中央倉庫的初始坐標為（ 5.16， 5.18）按照求解步驟中的第 3步、第 4步和第5步，循環(huán)計算各距離，再對坐標值 進行修正，迭代結果如下表所示：迭代次數(shù)x 坐標y 坐標總成本1234101005.1605.0384.9904.9964.9174.9105.1805.0565.0315.0235.0545.058171768171450171417171409171401171401重心法的優(yōu)點及局限性：優(yōu)點：計算簡便

19、，速度快。局限性：（1）只考慮了運輸成本、沒有考慮固定投資和運營費用。（2）模型假設運輸成本與運距呈線性關系，而實際上的運輸費用與運距不是 呈線性關系，而是復雜的非線性關系。（3）待設施選址與各倉庫之間的路線不一定都是直線距離。第六節(jié) 多設施選址規(guī)劃多設施選址要復雜得多，典型的是倉庫的選址問題，包括： 物流網(wǎng)絡中應該有多少個倉庫 ?這些倉庫應該有多大規(guī)模，應位于什么地 點? 哪些客戶指定由倉庫負責供應 ?各個工廠、供應商或港口應指定由哪些倉 庫負責？ 各個倉庫中應該存放哪些產品 ?哪些產品應從工廠、供應商或港口直接運 送到客戶手中 ?用于多設施選址方法有很多：精確法；多重心法；混合 整數(shù)線性規(guī)

20、劃；目 標規(guī)劃法；動態(tài)規(guī)劃法；模擬法；啟發(fā)法等等。我們通過一個實例來描述多設施選址的問題例 7-2 某城市計劃籌建包括生產基地在內的綠色食品專賣連鎖超市網(wǎng)絡， 計劃如 下：（ 1）受現(xiàn)有條件的限制，生產基地的數(shù)量限制在 12個；（ 2）出于人口分布的考慮，計劃建立 3個大型專賣超市，專賣超市的地址選擇 受種種條件的約束基本選定，沒有再選擇的余地；（ 3）受專賣超市數(shù)量和位置的約束及可供選址的土地因素約束，考慮在市內建 設12個大型中轉倉庫；（ 4）產品分為 A、B兩大類?，F(xiàn)在，需要對以下幾個問題進行決策： （1）建設幾個中轉倉庫？（ 2）如果建立一個中轉倉庫，應建哪一個？（ 3）如果建立兩個中

21、轉倉庫，如何分配超市賣場？（ 4）建立幾個生產基地？（5）如果建立兩個生產基地，怎樣分配生產數(shù)量？怎樣為中轉倉庫供貨？（在 建立兩個中轉倉庫的情況下）通過對問題的分析，建立物流網(wǎng)絡模型如下：產品 A生產成本 =32 元/ 件生產能力無限制4P150000 件52W生產成本 =32 元 /件 生產能力 =60000 件16 元 /件 周轉能力 =110000 件 0 元 /件W14定成本 80 萬C1C2100000 件50000 件C1產品 B生產成本 =24 元/ 件 生產能力無限制30 元/ 件P1W20000件5C230000 件2P2W2C38 元 / 件 周轉能力無限制 固定成本 40 萬元生產成本 =24 元/ 件 生產能力 =50000 件60000 件多設施選址問題的混合整數(shù)規(guī)劃模型（一）變量說明1.下標索引i 產品類別， i = 1，2；