第 3 章物流网络设计

第3章物流网络设计

顾客服务战略 供应链协调供应链集成 • 物流网络设计的一般程序 • 物流设施选址的影响因素 • 物流网络设计的准备 • 综合因素评价方法 • 选址模型 • 供应链网络设计网络设计信息技术运输管理库存管理辅助活动

物流网络由供应商、仓库/物流中心、和零售网点组成，原材料、在制品和成品库存在各环节流动。 • 物流网络规划是战略决策的一个重要方面。随着人口变化、市场发展趋势的变化和其它环境因素的变化，物流网络还可能需要不断进行调整，以保证能够应对环境的变化。

物流网络规划的一个核心问题就是设施的选址问题。物流设施选址问题需要做出两方面决策：物流网络规划的一个核心问题就是设施的选址问题。物流设施选址问题需要做出两方面决策： • 一是决定设施的位置、数量、容量； • 二是确定产品和客户在各设施之间的分派。

工厂物流中心客户零售网点工厂的配置工厂工厂工厂物流阶段物流中心的配置物流中心零售网点的配置零售零售零售顾客市场顾客顾客顾客设施

3.1 物流网络规划的一般程序 (1)评价现有网络的业绩 (2)确定物流网络中各种设施选址所要考虑的重要因素 (3)找出各种设施可供选择的地点 (4)对各个位置进行初步评估、筛选，排除完全不可行的方案，剩下的地点我们称为预选地址。

(5)确定物流网络设计方案 (6)对得出的方案进行可行性评价。 (7)计算出依据可行方案重新布置物流网络的成本和收益。 (8)做出决策。

3.2 物流设施选址的影响因素 • 1．原材料供应 • 2．市场的位置韦伯的工业分类（Alfred Weber）生产过程中原材料的重量选址生产类型生产过程生产过程之前的重量之后的重量原料产地市场失重增重既不失重也不增重生产过程前后的产品重量对比对工厂选址的影响

3．地理环境和气候 4．当地政府的政策 5．社区情况 6．环境保护 7．动力、能源的供应量和成本 8．劳动力因素 9．建筑成本和土地成本

总成本 成本物流中心固定成本库存持有成本与仓储成本运输成本生产/采购与订单处理成本物流中心数量 • 10．物流和设施成本 • 库存成本 • 运输成本 • 设施（建设和运营）成本

3.3 物流网络规划的准备 一、物流网络规划数据收集 1、所需数据

2、数据汇集 数据汇集包括对客户的汇集和产品的分组。（1）客户汇集（2）产品分组 • 配送模式 • 产品类型

两个顾客的历史数据 • 数据汇集的影响历史数据汇总

3、运输费率 在现代物流系统的运输体系下，企业的运输需求可以通过选择以下两种基本方式实现。第一，使用自营车队；第二，与专业运输公司或第三方物流企业签订运输服务合同。在模型中考虑外部车队的运输费率要复杂的多，因为可能有许多种不同的运输费率。对于只有2类产品、5种运输批量、200个客户，5座仓库、2个工厂的小型网络而言，所有产品流组合的运输费率就可能有(2×5×200×5×2)种=20000种。

y 终点j 直线距离 yj 起点i yj 折线距离 O xi xj x 4、里程估计 • 直线距离 • 拆线距离 • 球面坐标 • 地理信息系统

5、设施成本 与设施相关的成本包括：1）固定成本；2)存储成本；3)搬运成本 6、设施的生产能力 7、服务水平需求

8、其它因素和限制条件 • 未来需求 • 资金限制，如：可用于新设施的最高投资额。 • 法律和政治限制，如：在评估某潜在选址点时，应避开某些区域 • 人员限制，如：现有的为新设施配套的人员的数量和质量。

二、解决技术 • 数学优化技术 • 精确算法 • 启发式算法 • 仿真模型

启发式算法与对精确算法的比较 • 单个产品 • 两个工厂p1和p2 • 工厂p1每年的生产能力为20万单位 • 工厂p2每年的生产能力为6万单位 • 两个工厂的生产成本相同 • 两个仓库w1和w2的装卸成本相同 • 3个市场区域的需求量分别为5万、10万、5万单位

$0 需求 = 50,000 $3 产能 = 200,000 $4 $5 $5 需求= 100,000 $2 $4 $1 $2 产能 = 60,000 $2 需求= 50,000 生产成本相同，库存成本相同

启发式算法1： 将每个市场指派给最近的仓库，然后根据成本指定相应的工厂需求= 50,000 产能 = 200,000 $5 x 140,000 需求= 100,000 $2 x 50,000 $1 x 100,000 $2 x 60,000 产能 = 60,000 $2 x 50,000 需求= 50,000 总成本 = $1,120,000

启发式算法2： 根据总到岸成本分配市场 $0 需求 = 50,000 $3 产能 = 200,000 P1 to WH1 $3 P1 to WH2 $7 P2 to WH1 $7 P2 to WH 2 $4 $4 $5 $5 需求 = 100,000 $2 P1 to WH1 $4 P1 to WH2 $6 P2 to WH1 $8 P2 to WH 2 $3 $4 $1 $2 产能 = 60,000 $2 需求 = 50,000 P1 to WH1 $5 P1 to WH2 $7 P2 to WH1 $9 P2 to WH 2 $4

启发式算法2（续）： 根据总到岸成本分配市场 $0 需求 = 50,000 $3 产能 = 200,000 P1 to WH1 $3 P1 to WH2 $7 P2 to WH1 $7 P2 to WH 2 $4 $4 $5 $5 需求 = 100,000 $2 P1 to WH1 $4 P1 to WH2 $6 P2 to WH1 $8 P2 to WH 2 $3 $4 $1 $2 产能 = 60,000 $2 需求 = 50,000 P1 to WH1 $5 P1 to WH2 $7 P2 to WH1 $9 P2 to WH 2 $4 市场1由仓库1提供服务，市场2和市场3由仓库2提供服务

启发式算法2(续)： 根据总到岸成本分配市场 $0 x 50,000 需求 = 50,000 $3 x 50,000 产能 = 200,000 P1 to WH1 $3 P1 to WH2 $7 P2 to WH1 $7 P2 to WH 2 $4 $5 x 90,000 需求 = 100,000 P1 to WH1 $4 P1 to WH2 $6 P2 to WH1 $8 P2 to WH 2 $3 $1 x 100,000 $2 x 60,000 产能 = 60,000 $2 x 50,000 需求 = 50,000 P1 to WH1 $5 P1 to WH2 $7 P2 to WH1 $9 P2 to WH 2 $4 总成本 = $920,000

精确式算法

什么是 LP？

最优战略

3.4 综合因素评价方法 设施选址的影响因素可以根据它们与成本的关系分类。与成本有直接关系的因素，称为成本因素，也可称为客观因素，可以用货币单位来表示各可行位置的实际成本。与成本无直接关系，但能间接影响产品成本和未来企业发展的因素称为非成本因素，也可称为主观因素。按照所考虑因素的不同，选址方法可以分为两类。一类是同时考虑成本和非成本因素的综合因素评价方法；另一类是以成本因素为核心的成本因素方法。

确定必要因素分为成本因素和非成本因素两大类确定客观量度值确定主观评比值确定主观量度值确定位置量度值综合因素评价方法中有一种位置量度法，该方法先对成本因素和非成本因素分别进行评价，然后再将两者综合评价。步骤如下。

第一步：确定必要因素。研究所要考虑的各种因素，从中确定哪些是必要的。假若某一处位置无法满足任意一项必要因素，则应将它删除。第一步：确定必要因素。研究所要考虑的各种因素，从中确定哪些是必要的。假若某一处位置无法满足任意一项必要因素，则应将它删除。第二步：将各种必要因素分为客观因素（成本因素）和主观因素（非成本因素）两大类。客观因素应能用货币来评价。主观因素相对而言是定性的，无法用货币单位表示。同时确定主观因素与客观因素的比重，以反映其相对重要性。如果主观和客观因素同样重要时，则其比重均为0.5。 X=主观因素的比重值 1-X=客观因素的比重值

第三步：确定客观量度值。这个值的大小受该位置的各项成本的大小而影响。其计算方法用数学方程式可表示为：第三步：确定客观量度值。这个值的大小受该位置的各项成本的大小而影响。其计算方法用数学方程式可表示为： Cij—i可行位置的第j项成本 Ci—第i可行位置的总成本 OMi—第i可行位置的客观量度值各可行位置的量度值相加，总和必等于1 M—客观因素数目，N为可行位置数

第四步：确定主观评比值。得用强迫选择法来衡量各位置的优劣。强迫选择法是将每一可行位置与其他位置分别作出成对的比较。较佳位置配以比重值为1，较差的位置的比重值则为0。然后。依据各位置所得到的比重与总比重的比例来计算该位置的主观评比值（Sik)。以数学方程式表示，则为：第四步：确定主观评比值。得用强迫选择法来衡量各位置的优劣。强迫选择法是将每一可行位置与其他位置分别作出成对的比较。较佳位置配以比重值为1，较差的位置的比重值则为0。然后。依据各位置所得到的比重与总比重的比例来计算该位置的主观评比值（Sik)。以数学方程式表示，则为： Sik—i位置对K因素的主观评比值 Wik—i位置在K因素中的比重；

第五步：确定主观量度值。首先对各主观因素配上一个重要指数（Ik)。此指数的分配方法可应用第四步中描述的强迫选择法来确定。然后，再以每因素的主观评比与该因素的重要指数，分别计算每一可行位置的主量度值（SMi)。第五步：确定主观量度值。首先对各主观因素配上一个重要指数（Ik)。此指数的分配方法可应用第四步中描述的强迫选择法来确定。然后，再以每因素的主观评比与该因素的重要指数，分别计算每一可行位置的主量度值（SMi)。 SMi—i位置的主观度量值 Ik—k主观因素的重要指数 Sik—i位置对于k因素的评比 M—主观因素的数目

第六步：确定位置量度值。位置量度值（LMi)为对一处可行位置的整体评估，其计算方程式为第六步：确定位置量度值。位置量度值（LMi)为对一处可行位置的整体评估，其计算方程式为 LMi=X·(SMi)+(1-X)·(OMi) LMi—i位置的位置量度值 X—主观比重值（1-X）—客观比重值 SMi—i位置的主观量度值 OMi—i位置的客观量度值位置量度值最大的为最佳选择方案

讨论 某公司筹建物流中心，合适的地点有甲、乙、丙三处。各种生产成本因地址的不同而有区别。每年的费用归纳如下表。在决定之前，该公司还考虑了一些主观因素，如当地的竞争能力、气候变化和周围环境等。就竞争能力来说，丙地最强，甲乙两地相平；就气候来说，甲比乙好，丙地最好。至于环境，乙地最优，其次为丙地、甲地。如果各主观因素的重要指数依次为0.6、0.3和0.1，试以位置量度法，找出一个合适的位置。

3.5 选址模型 一、单设施选址模型单设施选址模型的代表就是重心法。重心法用于一个已定地区内设置一个服务中心的定位问题，目标是服务中心到各客户之间的运输费用为最小。设有几个客户，各客户的坐标为（xj,yj）(j=1,2,…,n)，服务中心的坐标为(x0,y0)。服务中心到客户j的运输费用为Cj，总运输费用为TC，则有

式中：hj—从服务中心到用户的运输费率； Wj—向用户j的货物运输量； dj—从服务中心到用户j的直线距离；

为了求出使总运输费用最小的服务中心位置，将上式分别对x0,y0求偏导数，并令其等于零。为了求出使总运输费用最小的服务中心位置，将上式分别对x0,y0求偏导数，并令其等于零。

例如下表所示，有4个用户和一个服务中心配送货物，4个用户的物资需求量和坐标均是已知的，现在用重心求解物流中心的最佳位置。

二、多设施选址模型 对于大多数企业而言，往往需要同时决定两个或多个设施的位置。在物流网络规划中，最常见的多设施选址问题就是对物流中心的选址。由于物流中心选址问题是企业普遍遇到的问题，所以我们将该问题作为多设施选址的一类普遍问题来加以研究。物流中心选址一般可以归为这样几个基本的问题：

物流网络中应该有多少个物流中心，这些物流中心该有多大规模，应位于什么地点？物流网络中应该有多少个物流中心，这些物流中心该有多大规模，应位于什么地点？ • 哪些客户指定由物流中心负责供应？各个工厂、供应商应指定由哪些物流中心负责？ • 各个物流中心中应该存放哪些产品？哪些产品应从工厂、供应商或港口直接运送到客户手中？

1、Baumol-Wolfe模型 这个模型所考虑的问题: 各个工厂向哪些仓库运输多少货物？各个仓库向哪些用户发送多少货物？然后根据物流量的大小，来决定仓库的容量。目标：在满足供应及需求约束下，追求由运输费（工厂到仓库的运输费用）、输送费（仓库到客户的运输费用）及可变费组成的总费用最低，以此选定物流中心。优点：将物流中心运营时的可变费表示为凹函数，即考虑了批量效益；可以估计选定的物流中心的流量。不足：未考虑物流中心的固定费用及容量限制。

2、P-中值模型 在一个给定数量和位置的需求集合和一个候选设施的集合下，分别为P个设施找到合适的位置并指派每个需求点到一个特定的设施，使之达到在工厂和需求点之间的运输费用最低。 P-中值模型一般适用于工厂或者仓库的选址问题，例如要求在它们和零售商或者顾客之间的费用最小。

3、ELSON混合整数规划模型 • 该模型有以下假设条件： • 仅在一定的备选地点范围内考虑新的物流中心的位置； • 用户的需求量按区域总计； • 用服务水平来表示不同的运输手段； • 运费和运输量成正比； • 对于需要扩建的仓库，首先扩建到预先确定的最小扩建容量，然后，根据提高经济效益的要求，允许在最小扩建容量与最大扩建容量之间继续扩建，这时所需的扩建费与扩建容量成正比； • 新建仓库应确保开业时的容量，允许以后扩大到预定的最大可能容量为止； • 对于计划投资，按投资收益率来判断其是否合理。

三、零售设施选址模型 重力模型基本思想：两座相互竞争的城市从一座介于其间的小镇吸引的贸易量与每座城市的人口成正比例，而与城市与小镇之间的距离的平方成反比例。尽管该模型相当简单，但在使用过程中却不断丰富起来，零售网点带来的“公众”代替了“人口”。公众变量指商店、在库品种数、库存保有水平、或其他能吸引顾客特性的平方根。最初公式里的“距离”变成了顾客驾车到竞争性零售网点和到规划地的距离或时间。距离或驾车时间的影响可以根据经验获得以更好地反映距离或时间对贸易的排斥作用。

式中： • Eij—从人口中心i被吸引到零售点j的预期需求； • Pij—顾客从人口中心i出行到零售点j的概率； • Ci—人口中心i的客户需求； • Sj—零售点j的规模； • Tij—从人口中心i到零售点j的出行时间； • n—零售点j的数量； • α—经验估计参数；

供应商 生产厂仓库市场 3.6 供应链网络规划一、供应链网络规划的困难供应网络中的阶段

有三种因素导致全球供应链设计模型非常复杂，且难求出最优解。 • 全球供应链模型中的税收、关税及本地化要求和法规、条例都使得供应链非常复杂。 • 供应链中产品周转速度的加快和生命周期的缩短。 • 全球供应链模型对跨越国界的各种经济条件都要同样有效，并且要有足够的灵活性和健壮性，能够应对突发的意外事件和变化，且能够适应不断变化的产品、客户和供应商。

二、供应链网络规划的影响因素 1、政治经济因素 • 关税和税收减让 • 汇率和需求风险 • 政治因素 • 对顾客需求的反应时间和地方性设施

2、战略性因素 设计全球网络的过程中，明确每一设施的使命和战略作用也是非常重要的。 • 沿海设施 • 原料地设施 • 地区性设施 • 贡献者设施 • 前哨性设施 • 领先性设施

第 3 章物流网络设计