物流工程第7章-物流设施选址决策课件.ppt

1、第七章物流设施选址决策第一节第一节 物流设施选址概述物流设施选址概述第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型第一节第一节 物流设施选址概述物流设施选址概述一、基本概念一、基本概念1.物流设施我国国家标准物流术语(GB/T 183542006)中规定：“物流设施”(Logistics Facilities)是指具备物流相关功能和提供物流服务的场所,它包括物流园区、物流中心、配送中心、各类运输枢纽、场站港、仓库等。第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型一、概述一、概述单设施选址，是指独立地选择一个新的设施地点，其运营不受企业现有设施网络的影响。单设施

2、选址问题常在以下几种情况出现:1.新成立企业或新增加独立经营单位在进行选址时，要考虑的主要因素与一般企业设施选址考虑的因素相同。2.企业扩大原有设施这种情况下有原地扩建和另选新址两种选择。3.企业迁址这种情况下的新选位置不会离原有位置太远，以便仍能利用现有的人力资源。第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型二、单设施选址的方法1.单设施选址的常用假设(1)需求量假设需求量被聚集在一定数量的点上，每一个点代表分散在一定区域内的众多顾客的需求总量。(2)成本差异假设忽略不同地点选址可能产生的固定资产构建、劳动力成本、库存成本等成本差异。(3)运输费率线性假设绝大多数情况下，运输费用与运输距离并不

3、是绝对的线性关系。(4)直线运输假设现实条件下，节点之间的直线距离与实际发生的行走路线之间存在差异，修正这种差异的方法是将两点之间的直线距离乘上一个修正系数。例如，市内运输的修正系数可以取1.41，长途公路运输的修正系数可取1.21，长途铁路运输的修正系数可取1.24，这些修正系数都是经验值，在实际案例中应根据交通状况灵活调整。(5)静态选址假设不考虑未来的收益与成本变化。第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型二、单设施选址的方法2.单设施选址的常用方法(1)重心法重心法是一种简单的模拟方法，它将物流系统中的需求点和资源点看成是分布在某一平面范围内的物体系统。该方法将市场位置、运送至各市场

4、的货物量、运输成本都加以考虑，将各点的需求量和资源量分别看成是物体的重量，将物体系统的重心作为物流网点的最佳设置点，利用求物体系统重心的方法来确定物流网点的位置。在国际选址中，经常采用经度和纬度建立坐标。它是一种用于寻找运送费用最小化的数学方法，适用于对单个设施的选址。即第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型 式中TC总运输成本；Vii点的运输量；Ri到i点的运输费率；di从待定仓库位置到i点的距离。miniiiV RdiTC(7-1)第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型设施选址的坐标通过下面一组方程来确定VRXi i iidiVRi iidXiV RYi i iidiV Ri ii

5、dYi22()()XYdXYii(7-2)(7-3)(7-4)第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型重心法求解步骤如下:1)确定已知的供给点与需求点的坐标、运输量及线性运输费率。2)忽略距离di，根据重心公式求得待选址设施的初始坐标(X0，Y0)。00iiiiiiiiiiiiiiVRXXVRVRYYVR3)根据第2)步求得的(X0，Y0)计算出di。4)将di代入式(7-2)和式(7-3)，求出修正的(X，Y)。5)根据修正的(X，Y)重新计算di。6)重复第4)步与第5)步，直到(X，Y)的变动小于理想的准确度。7)根据求得的最佳选址计算运输总成本TC。第二节第二节 单设施选址模型单设施

6、选址模型1）负荷距离法负荷距离法的目标是在若干个候选方案中，选定一个目标方案，它可以使总负荷(货物、人或其他)移动的距离最小。在负荷距离法中，首先需要计算新选址位置距目的地的距离，如图7-2所示。22()()+ABABABABABABdxxyydxxyy直线距离何为几距离为(7-5)(7-6)第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型设ld表示总负荷，即新选位置与各个目的地之间的负荷距离乘积之和，li表示目的地i距新选位置的距离(几何距离或直线距离)，di表示移动负荷的大小，则总负荷的一般计算公式为diill d(7-7)显然，在各个候选方案中，总负荷数值越小，方案越优。使用上述公式可计算出总

7、负荷最小的选址地点，但在现实生活中往往会遇到无法选择该点作为设施位置的情况，例如该点的地价过高、该点的其他应考虑因素极不理想等。因此，需要考虑其他尽可能有的可行方案。第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型例题7-1某物流配送中心，负责7个连锁店的配送任务，各连锁店的位置分布及配送量如图7-3所示。如果该配送中心设在F(7，2)，则总负荷数是多少?(使用直线距离)解:ld=(|7-2.5|+|2-4.5|)2+(|7-2.5|+|2-2.5|)5+(|7-5.5|+|2-4.5|)10+(|7-5|+|2-2|)7+(|7-8|+|2-5|)10+(|7-9|+|2-2.5|)14=168第

8、二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型2）吨-中心法吨-中心法”的解决方案中，坐落点代表重心或者市场地区的运动。假设运动的中心代表最低成本位置，成本是重量和距离的函数，这就揭示了“吨-中心法”解决方案的基本局限，即仅有重量才被考虑。第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型(2)因素评分法因素评分法是使用最为广泛的一种选址方法。因素评分法的具体步骤如下：1)确定一组相关的选址决策因素。2)对每个因素赋予一个权重，以反映这个因素在所有因素中的重要性。3)对所有因素的打分设定一个共同的取值范围，一般是110或1100。4)用每一个备选地址，对所有因素按设定范围打分。5)用各个因素的得分与相应的权

9、重相乘，并把所有因素的加权值相加，得到每一个备选地址的最终得分。6)选择具有最高分的地址作为最佳选址。第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型(3)盈亏分析法盈亏分析法是设施选址的一种基本方法，也称量-本-利分析法。这种方法基于以下假设：可供选择的各个方案均能满足设施选址的基本要求，但各方案的投资额不同；投产以后原材料、燃料、动力等可变成本不同；产出在一定范围内的固定成本不变，可变成本与一定范围内的产出成正比，所需的产出水平能近似估计只包括一种产品.第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型盈亏分析法一般用图表法求解，其分析过程如下:1)确定每一备选地址的固定成本和可变成本。2)在同一张图表

10、上绘出各备选地址的总成本。3)确定在某一预定的产量水平上哪一备选地址的成本最少或利润最高。在成本分析中，每一地点的总成本TC的计算公式为：TC=FC+VCQ (7-8)式中FC固定成本；VC单位的可变成本；Q产出产品的数量或体积。第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型例题7-2表7-1列出了4个备选地址的固定成本和可变成本。要求:1)在一张图上绘出各备选地址的总成本线。2)指出使每个备选地址产出最优的区间(即总成本最低)。3)如果要选择的地址预期每年产量为8 000个单位，那么哪一个备选地址的总成本最低?表7-14个备选地址的固定成本和可变成本备选地址每年的固定成本/美元可变成本/(美元/

11、每单位)A250 00011B100 00030C150 00020D200 00035解:1)选择最接近预期产量的产出(如每年10 000个单位)，计算在这个水平上每个备选地址的总成本，见表7-2，绘出各总成本线，如图7-4所示。第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型表7-2总成本计算汇总备选地址每年的固定成本/美元可变成本/美元总成本/美元A250 0001110 000360 000B100 0003010 000400 000C150 0002010 000350 000D200 0003510 000550 000图7-4利用图表进行成本-利润-产量地址分析第二节第二节 单设施选

12、址模型单设施选址模型2)请注意备选地址D虽然在产量较低时成本低于备选地址A，但却高于备选地址B和备选地址C。因此，可以从图7-4中B线和C线的交点以及A线和C线的交点所得到的产出水平求出确切的区间。为了得到详细的情况，可使它们的总成本相等，从而求得Q，即得到最优产出水平的界限。对于备选地址B和备选地址C，100000+30Q=150000+20Q，得到Q=5 000单位/年。对于备选地址C和备选地址A，150000+20Q=250000+11Q，得到Q11 111单位/年。图7-4中给出了各个备选地址总成本最低时的区间。3)从图7-4中可以看出，每年产出8 000单位，地点C的总成本最低。第二

13、节第二节 单设施选址模型单设施选址模型(4)选址度量法选址度量法是一种既考虑定量因素又考虑定性因素,用以支持设施选址的方法。选址度量法的步骤如下:1)明确必要因素。在分析和研究影响设施选址的各种因素时,首先明确哪些是必要因素,凡是不符合任何一个必要因素的方案即被筛选掉。2)对因素分类。将各种因素分类,凡是与成本有直接关系的、可以用货币表示的因素都归为客观因素,其他的因素则归为主观因素。3)计算客观度量值。对每个可行性选址方案,都应该计算其客观度量值,其计算公式为式中Ci第i个可行性选址方案的总成本;Cij第i个可行性选址方案中的第j项成本;Moi第i个可行性选址方案的客观度量值;1(1/)ni

14、iC各可行性选址方案总成本的倒数和;m客观因素的项数;n可行性选址方案的数目。若将各可行性选址方案的客观度量值相加,则其总和等于1,即o11niiM11o1(1/)miijiniiiiCCMCC(7-9)第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型4)确定主观评比值。一般可按下式计算式中Sik第i个可行性选址方案对第k项因素的主观评比值;Wik第i个可行性选址方案在第k项因素中的比重;1nikiW第k个因素的总比重值。主观评比值是一个数量化的比较值,可以利用此数值来比较各可行性选址方案的优劣。此数值一般在(0,1)内,越接近1,则说明该可行性选址方案越优于其他选址方案。1ikiknikiWSW(

15、7-10)第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型5)计算主观度量值。其计算公式为：s1mikikkML S(7-11)Msi第i个可行性选址方案的主观度值Lk第k项主观因素的重要性指数Sik第i个可行性选址方案对第k项主观因素的评比值m主观因素的项数。6)确定位置度量值。其计算公式为lso(1)iiiMXMX M(7-12)Mli第i个可行性选址方案的位置度量值X主观因素的比重值(1-X)客观因素的比重值Msi、Moi含义同前。7)决策。从多种可行性选址方案中,应当选择位置度量值最大的可行性选址方案作为设施选址。第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型(5)因次分析法 因次分析法是指将经

16、济因素(成本因素)和非经济因素(非成本因素)按照相对重要程度统一起来进行分析。设经济因素和非经济因素的重要程度之比为mn,经济因素的相对重要性为M,则M=m/(m+n),相应的非经济因素的相对重要性为N,则N=n/(m+n),并有M+N=1。1)确定经济因素对于任一可行性选址方案的重要性因子。Tji为经济因素对于任一可行性选址方案的重要性因子,则有1j11ciTikcii(7-13)第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型2)确定非经济因素对于任一可行性选址方案的重要性因子。第1步:确定任一非经济因素对于任一可行性选址方案的重要性因子。设Tri为任一非经济因素对于任一可行性选址方案的重要性因

17、子,则有1ririkriiWTW(7-14)第2步:确定各非经济因素的权重比率。设Gr为任一非经济因素的权重比率,则所有因素的权重比率之和为1,即G1+G2+Gl=1。第3步:确定非经济因素对于任一可行性选址方案的重要性因子。设Tfi为非经济因素对于任一可行性选址方案的重要性因子,则有f1lirrirTG T(7-15)第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型(7-16)3)确定任一可行性选址方案的重要性指标。设Cti为任一可行性选址方案的重要性指标,即 Cti=MTji+NTfi4)确定最佳可行性选址方案。比较Cti数值的大小,取数值最大者为最佳可行性选址方案。第二节第二节 单设施选址模型

18、单设施选址模型例题7-3拟建一座加工厂,有A、B、C三个厂址待选。建厂需要考虑气候条件、政策法规和安全性三个方面,其权重分别为0.2、0.5和0.3,且相应状态见表7-3。影响建厂的主要经济因素的成本见表7-4。经济性因素和非经济性因素重要性的权重比MN为0.7 0.3。要求利用因次分析法确定最佳厂址。待选厂址非经济因素ABC气候条件一般一般较差政策法规宽松一般严格安全性较差一般好待选厂址经济因素ABC原材料成本400320380劳动力成本506070运输费用203020其他费用102030总成本480430500表7-3各非经济性因素的相应状态表7-4影响建厂的主要经济性因素的成本第二节第二

19、节 单设施选址模型单设施选址模型解:1)确定经济因素对于任一可行性选址方案的重要性因子。因为313233331112.08 10480112.33 10430112.00 1050016.41 10iicccc所以,由式(7-13)得：31j33112.08 100.32416.41 10AiicTc同理TjB0.363 TjC0.312第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型2)确定非经济因素对于任一可行性选址方案的重要性因子。确定任一非经济因素对于任一可行性选址方案的重要性因子,由式(7-14)得31r ir ir iiWTW气候条件的比较见表7-5厂址两两比较比重和W1iT1iA与BA

20、与CB与CA1122/4B1122/4C0000表7-5气候条件的比较第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型政策法规条件的比较见表7-6。厂址两两比较比重和W2iT2iA与BA与CB与CA1122/3B0111/3C0000表7-6政策法规条件的比较厂址两两比较比重和W3iT3iA与BA与CB与CA0000B1011/3C1122/3表7-7安全性条件的比较安全性条件的比较见表7-7。第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型各种非经济因素的重要性因子比较汇总见表7-8。待选厂址非经济因素ABC权重Gr气候条件2/42/400.2政策法规2/31/300.5安全性01/32/30.3表7-

21、8各种非经济因素的重要性因子比较汇总各种非经济性因素的重要性因子为TfA=2/40.2+2/30.5+00.30.433TfB=2/40.2+1/30.5+1/30.30.367TfC=00.2+00.5+2/30.30.200第二节第二节 单设施选址模型单设施选址模型3)计算各厂址的重要性指标ct。因为cti=MTji+NTfi所以ctA=0.70.324+0.30.4330.357ctB=0.70.363+0.30.3670.365ctC=0.70.312+0.30.20.2784)确定最佳可行性选址方案。比较A、B、C三个厂址的重要性指标Cti,因为ctBctActC所以,确定B为最佳厂

22、址方案。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型一、概述一、概述多设施选址与单设施选址相比,更具有现实意义,而且也更为复杂,因为多设施选址时需要同时考虑新设施与现有设施之间的相互影响。如果规划得好,各设施之间会相互促进;否则,会起到负作用。1.不同类型多设施选址的特点(1)产品型设施网络产品型设施网络是指以某一种或某一系列产品为中心,分别建立不同的设施。(2)市场区域型设施网络市场区域型设施网络是指各个设施分别面向各自一定的市场区域。(3)生产工艺型设施网络生产工艺型设施网络是指以企业整个生产环节中的某一环节为中心,分别建立不同的设施或工厂。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型一、概述

23、一、概述2.多设施选址的方位问题设施网络中的新址选择,不仅需要确定新设施的位置,还必须同时考虑添加新设施后整个网络工作任务重新分配的问题,以达到整体运营效果最优的目的。工作任务的重新分配会影响到各个设施的最优运营规模或生产能力问题。因此,在设施网络的新址选择上,至少必须同时考虑和解决位置、工作任务重新分配和生产能力三个方位问题。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型二、多设施选址的方法二、多设施选址的方法多设施选址通常采用离散选址模型,常用的选址方法包括优化法、模拟法和启发法,如微积分和数学规划模型、多重心法、混合-整数线性规划法、目标规划法、树形搜索法、动态规划法、蒙特卡洛法、集合覆盖模

24、型法、P-中值模型法、奎汉-哈姆勃兹模型法和鲍摩-瓦尔夫模型法等。这些方法的共同特征是考虑物流各个环节的物流费用,在一定的物流服务水平下,根据不同的算法和模型,求出物流成本最低的最优解或满意解,从而获得选址方案。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型1.多重心法以仓库选址为例,确定需要建立多少个仓库和每个仓库服务的市场范围问题。利用重心法为各个仓库确定最优选址,通过对仓库数量各种可能的选择进行考察,选出其中成本最小的方案。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型1.多重心法例题7-4已知四个区域市场的需求分布,如图7-5所示,现需要作出设置中转仓库的选址决策。已知仓库到各市场的运输费率为

25、0.08美元/件km,每修建一个仓库每年需承担的固定成本(如折旧费等)为100 000美元,仓库的平均维持成本为500 000美元,N为仓库数量。假设该种产品由国外进口,无论中转仓库建在目标市场中的什么位置,该种产品从生产厂到仓库之间的运输费用都大致相等,因此,这部分费用在求解时不予考虑。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型1.多重心法图7-5已知四个区域市场的需求分布解:仓库数量最少为1,最多为4。对于每种可能的仓库数量决策,分别用重心法求出最优选择,并计算物流总成本,然后从中选出总成本最低的方案。考察修建3个仓库的情况。共有6种可能的搭配方式,针对每种搭配方式,利用重心法求出仓库的选

26、址。其中,运输总成本最低的方案就是3个仓库的最优选址决策方案,结果见表7-9。不同仓库个数的最优选址方案比较见表7-10。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型1.多重心法选择方案供货任务分配最低运输总成本仓库1仓库2仓库31M1,M2M3M4932 9532M1,M3M2M41 600 0013M1,M4M2M31 011 9314M2,M3M1M42 039 6155M2,M4M1M31 018 2356M3,M4M1M21 073 314表7-9修建3个仓库不同方案下的运输总成本汇总第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型1.多重心法表7-10不同仓库个数的最优选址方案比较(N=1

27、,2,3,4)仓库数供货任务最优配置运输总成本最低仓库坐标运输总成本/美元库存维持成本/美元总固定成本/美元物流总成本/美元1M1,M2,M3,M4(8.09,7.44)4 156 042500 0001 000 0005 656 0422M1,M2,M4,M3(6,8)、(11,9)1 951 193707 1072 000 0004 658 3003M1,M2,M3,M4(6,8)、(11,9)、(9,5)932 953866 0253 000 0004 798 9784M1,M2,M3,M4(3,3)、(6,8)、(11,9)、(9,5)01 000 000 4 000 0005 000

28、 000结论:修建两个仓库,仓库1(6,8)服务市场M1,M2,M4),仓库2(11,9)服务市场M3。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型2.混合-整数线性规划法混合-整数线性规划法是解决物流网络设计问题常用的数学方法。以仓库选址为例,决策目标是在物流网络中确定仓库的数量、容量和位置,使得产品的物流总成本最小,决策问题的约束条件为:各生产厂的产量;所有的市场需求必须被满足;仓库的周转总量与库存量;同一市场所需的各种产品必须由同一个仓库供应,不允许交叉运输。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型2.混合-整数线性规划法例题7-5如图7-6所示,有两种产品(A和B)通过仓库1和仓库2向

29、3个市场(C1,C2,C3)供货。仓库1(W1)的固定成本为100 000元/年,每件产品经仓库1周转需支付2元操作费,仓库1的年周转总量上限为110 000件。仓库2(W2)的固定成本为500 000元/年,每件产品经仓库2周转需支付1元操作费,仓库2没有能力限制。工厂1(P1)每年能生产60 000件A产品及50 000件B产品,工厂2(P2)没有能力限制。生产成本与运输费率在图7-6中标出。需确定使用哪个(或同时使用两个)仓库,仓库所需的产品由哪家工厂供货,并为各仓库分配服务市场(顾客)。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型2.混合-整数线性规划法图7-6混合整数线性规划法示例解:

30、将该问题转化为混合整数线性规划:第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型2.混合-整数线性规划法求解上述混合整数线性规划,结论如下:只使用仓库2向3个顾客供货,由工厂2生产全部产品。运输总成本=2240000元仓库维持成本=310000元第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型3.模拟法模型模拟法模型在求解的准确性上要低于数学优化模型,但由于它能满足企业人员“在全面反映实际问题的基础上求出满意解”的要求,且简单易懂,因而受到广泛重视。仓库选址模拟流程如图7-7所示。图7-7仓库选址模拟流程第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型3.模拟法模型对输入数据的处理分如下两个部分:1)预处理程序

31、。预处理程序根据顾客订货量的大小将订单分为两类:订货批量大的订单,由于达到经济送货批量而直接由工厂供货,另一类订单则由中转仓库供货。2)主程序。主程序对需要从仓库供货的订单计算出顾客到仓库及仓库到工厂的运输距离。顾客的订货可能从多个仓库得到满足,因此必须为各个顾客指定供货仓库。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型3.模拟法模型主程序选择方法如下:程序首先找到5个距离该顾客最近的仓库,然后分别计算物流总成本(包括从仓库到顾客的送货成本、货物在仓库中的手工操作成本与库存成本以及从工厂到仓库的运输成本),从中选出总成本最低的仓库向该顾客供货。主程序根据产品的流动路线及顾客、仓库与工厂的地理位置

32、,计算出仓库选址方案的物流总成本。其中,工厂的生产能力限制通过标准的线性规划方法来求解。通过对各种选址方案进行模拟运行,企业管理人员可从中选出满意的方案。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型4.德尔菲分析模型对于多个设施和多个目标,由于其决策目标相对模糊,甚至带有感情色彩,所以解决这类选址问题的一个方法是使用德尔菲分析模型,该模型在决策过程中考虑了各种影响因素。使用德尔菲分析模型涉及3个小组,即协调小组、预测小组和战略小组。每个小组在决策中发挥不同的作用。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型4.德尔菲分析模型使用该模型的步骤如下:1)成立两个小组。内、外部的人员组成顾问团,充当协调

33、者,负责设计问卷和指导德尔菲调查。顾问团中选出一部分人成立两个小组:一个小组负责预测社会的发展趋势和影响组织的外部环境(预测小组);另一个小组确定组织的战略目标及其优先次序(战略小组)。战略小组的成员从组织中各部门的高层经理人员中挑选。2)识别存在的威胁和机遇。经过几轮问卷调查后,协调小组应该向预测小组询问社会的发展趋势、市场出现的机遇和组织面临的威胁。这一阶段,要尽可能听取多数人的意见。第三节第三节 多设施选址模型多设施选址模型4.德尔菲分析模型使用该模型的步骤如下:3)确定组织的战略方向与目标。协调小组将预测小组的调查结果反馈给战略小组,战略小组利用这些信息来确定组织的战略方向与目标。4)提出备选方案。一旦战略小组确定了长期目标,就应集中精力提出各种备选方案。5)优化备选方案。步骤4)中提出的备选方案应提交给战略小组中的有关人员,以获得他们对各方案的主观评价。在考虑组织优势和劣势的基础上,该模型可识别出组织的发展趋势和机遇。此外,该模型还考虑了企业的战略目标,在现代公司中作为一种典型的综合性群体决策方法被广泛使用。本章完本章完 谢谢谢谢！