《精编》物流与供应链管理-运输管理

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1、1 第五章运输管理 2 3 运输网络示意图 4 6 1运输系统的重要性与功能 运输系统的重要性 地域分工专业化规模经济竞争加剧土地价值的提高改变空间状态 实现增值 5 运输的功能特性一 移动 包括速度 不管是门到门 还是站到站 可靠性和服务频率 特性二 要使用运输设备 设备影响运输的准备 运输货物的大小和装卸成本 特性三 运输服务具有成本 包括主要服务的费用以及由使用者承担的附加费用 后者包括取货和送货成本 包装成本 损坏和滞留成本以及其他特殊服务 产品转移 产品储存 6 在物流管理过程中 运输主要提供两大功能 物品移动和短时储存 运输的两大功能 短时储存 物品移动 7 批量经济与距离经济的比

2、较 8 运输服务的特征运输成本运输时间 速度 运输时间变化率 一致性 安全性可达性受理能力 9 影响运输决策的因素 影响承运人决策的因素与运输工具相关的成本固定运营成本与运距有关的成本与运量有关的成本运营成本可变成本 固定成本 影响托运人决策的因素运输成本库存成本作业成本服务水平成本 10 运输服务的特征 运输成本运输时间 速度 运输时间变化率 一致性 安全性可达性受理能力 11 常见运输方式 12 各种运输方式的成本和运作绩效比较 每吨 公里成本 门到门的速度 绝对变化除以平均运送时间的比率 13 按运营主体不同分类 14 按运输的范围分类 15 按运输的作用分类 16 按运输的作用分类 1

3、7 多式联运 多式联运是指在货物从始发地运往目的地的过程中使用两种或以上运输方式 多式联运实现了运输产品的完整性和高效率 18 多式联运的主要形式 19 20 多式联运服务商 21 运输合理化 合理运输的 五要素 运输距离运输环节运输工具运输时间运输费用 22 不合理运输几种表现形式 对流运输迂回运输过远运输重复运输无效运输运力选择不当 23 小王从温州购买了100箱鞋子 准备运往乌鲁木齐销售 他雇了一辆15吨的载货汽车运输 小张从重庆运送200t土特产到上海 他选择铁路运输方式 王新要从南昌运50头生猪到南京 他选择公路运输 走南昌 鹰潭 杭州 南京线 从浙江长兴运到上海的建筑材料都采用内河

4、航运走长 湖 申航线 陕西固原某企业从山西大同采购了一批煤炭 1 2 3 阅读下列内容 讨论运输过程是否合理 4 5 24 自有运输 优点提升服务降低成本缺点空车回程 emptybackhaul 缺乏专业货运管理技术资金可用性货物丢失和损坏 25 运输服务的选择 决策者心目中最重要的运输服务要素 运输成本 速度和一致性运输对库存的影响 1 较慢的运输模式会引起较大的中转或运输库存 2 较大运量的运输方式会出现订单批量超过需求量的情况 从而增加库存 3 不可靠的运输模式会引起安全库存的提高 选择运输方式时的最合理方案 既能满足顾客需求 又使总成本最低的服务 26 例 某箱包公司生产系列箱包产品

5、其分拨计划是将生产的成品先存放在工厂 然后由工厂运往公司自有的基层仓库 目前 公司使用铁路运输将工厂的成品运往仓库 铁路运输的平均时间为T 21天 每个存储点平均储存100000件箱包 箱包的平均价值C 30元 库存成本I 30 每年 公司希望选择使总成本最小的运输方式 据估计 运输时间从目前的21天每减少一天 平均库存水平可以减少1 每年仓库卖出D 700000件箱包 公司可以利用以下运输服务 其中采购成本和运输时间的变化忽略不计 27 求解过程 选择运输方式时要考虑总成本 包括 运输成本 不同运输方式的运输成本不同 各种运输方式下的运输成本为年运输量与运输费率的乘积 在途货物的库存成本 不

6、同运输方式将影响货物的在途时间 在途库存的持有成本不同 在途库存成本为I C D T 365 分拨渠道两端的库存成本 分拨渠道两端的平均库存大约是Q 2 其中Q是运输批量 每单位货物的库存成本为I C 但产品价值C在分拨渠道的不同地点是不同的 在工厂 C是产品的出厂价值 在仓库 C是产品的出厂价值加上运输费率 28 结论 铁路运输费率最低 航空运输库存成本最低 卡车运输总成本最低 如果使用卡车运输 运输时间减少到5天 两个端点的库存水平比使用铁路运输减少50 各种运输方式下的总成本 29 运输路线的选择 一 起 止点不同的单一路径规划这类路径规划问题称为最短路问题 最短路径问题是线路优化模型理

7、论中最为基础的问题之一 问题描述 假设有一n个节点和m条弧的连通图G Vn Em 并且图中的每条弧 i j 都有一个长度cij 或者费用cij 则最短路径问题为 在连通图中找到一条从节点1到节点n距离最短 或费用最低 的路径 求解算法 1 Dijkstra算法 2 逐次逼近法 3 Floyd算法 下面通过一个实例对该类问题进行说明 30 例1 某运输公司签订了一项运输合同 要把A市的一批货物运送到B市 该公司根据这两个城市之间可选择的行车路线的地图绘制了如图所示的公路网络 图中 圆圈也称节点 代表起点 目的地和与行车路线相交的其他城市 链代表两个结点之间的公路 每一条公路都标明运输里程 5 1

8、A B两地之间运输路线示意图 问题 从A市出发到达B市 可以有很多条路线可以选择 如何选择运输路线 才能使总路程的长度最短 31 解答 最短路的计算方法 1 找出第n个距起点最近的节点 对n 1 2 重复此过程 直到所找出的最近节点是终点 2 在前面的迭代过程中找出 n 1 个距起点最近的节点 及其距起点最短的中径和距离 这些节点和起点统称为已解的节点 其余的称为未解节点 3 每个已解的节点和一个或多外未解的节点相连接 就可以得出一个候选点 连接距离最短的未解点 如果有多个距离相等的最短连接 则有多个候选点 4 将每个已解节点与其候选点之间的距离累加到该已解节点与起点之间最短路径的距离上 所得

9、出的总距离最短的候选点就是第n个最近的节点 其最短路径就是得出该距离的路径 若多个候选点都得出相等的最短距离 则都是已解节点 32 最短路径法的计算步骤表 通过上表的计算可知 最短路径为1 2 5 4 3 6 最短距离为12 最短路径法适合利用计算机进行求解 把运输网络中的链和节点的资料都存入数据库中 选好起点和终点后 可很快算出最短路径 33 二 多个起 止点的路径规划当有多个货源和多个目的地时 就需要指定目的地的供货地 同时要找到供货地 目的地之间的最佳路径 例2某公司下属三个仓库 供应四个客户的需要 三个仓库的供应量和四个客户的需求量 以及由各仓库到各客户的运输单价如下表所示 求运输费用

10、最少的运输方案 34 表上做业法 该方法适合于对相对简单的问题进行求解 求解过程方便直观 而且由于计算量不大 可以用手工直接完成 利用表上作业法有两个基本步骤 1 确定初始调运方案最小元素法是按运价表依次挑选运费小的供 需点组合 尽量优先安排运费最低组合的方法 3 11 3 10 1 9 2 8 7 3 4 10 5 表1初始调运方案 35 2 初始方案的检验最优方案的数字特征 检验数 闭回路 从理论上讲 对于表上作业法的初始方案来说 从调运方案表上的一个空格出发 存在一条且仅存在一条以该空格 用xij表示 为起点 以其他填有数字的点为其他顶点的闭合回路 简称闭回路 这个闭回路有以下性质 每个

11、顶点都是转角点 闭合回路是一条封闭折线 每一条边都是水平或垂直的 每一行 列 若有闭合回路的顶点 则必有两个 只有从空格出发 其余各转角点所对应的方格内均填写数字时 所构成的闭合回路才是我们所说的闭回路 另外 过任一空格的闭合回路不仅是存在的 而且是唯一的 36 表2给出了单元格 1 1 和 3 1 所形成的闭回路 1 1 1 3 2 3 2 1 1 1 3 1 2 1 2 3 1 3 1 4 3 4 3 1 其他空格的闭回路与此同理 在调运方案内的每个空格所形成的闭回路上 作单位物资的运量调整 总可以计算出相应的运费是增加还是减少 把所计算出来的每条闭回路上调整单位运量而使运输费用发生变化的

12、增减值 称其为检验数 如果检验数小于0 表示在该空格的闭回路上调整运量会使运费减少 相反 如果检验数大于0 则会使运费增加 表2初始调运方案 37 用闭回路法求检验数时 需给每一空格找一条闭回路 当产销点很多时 这种计算很繁 可以用较为简便的方法 位势法 求解 设u1 u2 um v1 v2 vn 是对应运输问题的m n个约束条件的对偶变量 在初始调运方案中x13 x14 x21 x23 x32 x34是基变量 这时对应的检验数是 基变量检验数x21c21 u2 v1 0设v1 0 并且c21 1所以u2 1x23c23 u2 v3 02 u2 v3 0 x13c13 u1 v3 03 u1

13、v3 0 x14c14 u1 v4 010 u1 v4 0 x34c34 u3 v4 05 u3 v4 0 x22c22 u2 v2 04 u2 v2 0 38 通过这些方程可以求得u1 2u2 1u3 3v1 0v2 7v3 1v4 8在初始解调运方案中增加一行一列 在列中填入ui 在行中填入vi 接下来 按 ij cij ui vj 计算所有空格的检验数 完成后的表格见表6 6 3 11 3 10 1 9 2 8 7 3 4 10 5 表3检验数表格 39 3 方案调整判定一个初始调运方案不是最优调运方案的标准 是在检验数表格中出现负值的检验数 如果检验数的负值不止个时 一般选择负检验数绝

14、对值最大的空格作为具体调整对象 从表3可以发现 单元格x24的检验数是负数 因此对其进行调整 具体过程如表4所示 表4调动方案调整表 从单元格x24开始 沿闭回路在各奇数次转角点中挑选运量的最小数值作为调整量 在此将x23单元格的100作为调整量 将亮个数填入单元格x24内 同时调整该闭回路中其他转角点上的运量 使各行 列保持原来的供需平衡 这样注得到一个新的调运方案 如表5所示 40 3 11 3 10 1 9 2 8 7 3 4 10 5 表5调整后的方案 按新方案计算调运物资的运输费用为 3 500 10 200 8 100 4 600 5 300 8500元新方案是否最优方案 还需再进

15、行检验 经计算 该新方案的所有检验数都是非负数 说明该方案已经是最优方案了 41 三 起点和终点相同的路径规划物流管理人员经常会遇到起点和终点相同的路径规划问题 例如 从某仓库送货到零售店然后返回的路线 从零售店到客户地点配送的路线规划 起点和终点重合的路径问题一般被称为 流动推销员 问题 TSP TravelingSalesmanProblem 是运筹学 图论和组合优化中的典型问题 TSP问题一般描述如下 一个旅行者从出发地出发 经过所有要到达的城市后 返回到出发地 要求合理安排其旅行路线 使得总旅行距离 或旅行费用 旅行时间等 最短 人们已经提出不少方法来解决这类问题 如果某个问题中包含很

16、多个点 要找到最优路径是不切实际的 因为许多现实问题的规模太大 启发式算法是求解这类问题的好办法 42 车辆路线安排问题 VRP VehicleRoutingProblem 是指对物流配送的车辆进行优化调度 该问题一般可以描述如下 对一系列装货点或 和 卸货点 组织适当合理的行车路线 使车辆有序地通过他们 在满足一定的约束条件下 如货物需求量 发送量 交发货时间 车辆容量 数目限制 车辆行驶里程 时间限制等 下 达到一定的目标 如最短路程 最小费用 最短时间 最少车辆等 该问题涉及了多辆交通工具的服务对象的选择和路径 服务顺序 确定两方面的问题 VRP问题是组合优化领域著名的NP难题之一 求解方法一般相当复杂 通常的做法是应用相关技术问题分解或者转化为一个或多个已经研究过的基本问题 如旅行商问题 指派问题 最短路问题等 再使用相对比较成熟的基本理论和方法进行求解 车辆路线安排 43 运用VRP模型对实际问题进行研究时 一般需要考虑以下几个方面的问题 1 仓库 仓库的级数 每级仓库的数量 地点和规模 2 车辆 车辆的型号和数量 每种车辆的容积和运作费用 出发时间和返回时间 司机休息时间