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1、设施选址决策 Facility Location Decisions,Chapter 13,CR (2004) Prentice Hall, Inc.,Experience teaches that men are so much governed by what they are accustomed to see and practice, that the simplest and most obvious improvements in the most ordinary occupations are adopted with hesitation, reluctance, and
2、by slow graduations. Alexander Hamilton, 1791,1,产品计划三角形 Product in the Planning Triangle,CR (2004) Prentice Hall, Inc.,库存战略,预测,客户服务目标,采购和供应时间决策,存储基础知识,存储决策,产品,物流服务,订单管理和信息系统,库存决策,运输战略,运输基础知识,运输决策,选址战略,选址决策,网络规划流程,2,CR (2004) Prentice Hall, Inc.,Facility Location in Location Strategy,3,CR (2004) Pren
3、tice Hall, Inc.,Location Overview,Whats located? 源头Sourcing points 工厂Plants 供应商Vendors 港口Ports 中间点 Intermediate points 仓库Warehouses 终端Terminals 公共设施Public facilities (fire, police, and ambulance stations) 服务中心 Service centers Sink points 零售店Retail outlets 顾客/用户Customers/Users,4,CR (2004) Prentice Ha
4、ll, Inc.,Location Overview (Contd),关键问题Key Questions How many facilities should there be? Where should they be located? What size should they be?,5,CR (2004) Prentice Hall, Inc.,Location Overview (Contd),为什么选址问题重要Why Location is Important 网络结构 影响库存和运输成本 Significantly affects inventory and transporta
5、tion costs 影响客户服务水平Impacts on the level of customer service to be achieved,6,CR (2004) Prentice Hall, Inc.,13.1选址问题的分类,1.按驱动力分 2.按设施数量分 3.按选择的离散程度分 4.按数据的集成程度 5.按时间维度分,7,CR (2004) Prentice Hall, Inc.,1.竞价地租曲线 2.韦伯的工业分类 3.胡佛的递减运输费率,13.2 选址问题的早期研究,8,CR (2004) Prentice Hall, Inc.,杜能的地租曲线,9,CR (2004) Pr
6、entice Hall, Inc.,Webers Isodapanes,Variable spacing can mean nonlinear transportation costs,CR (2004) Prentice Hall, Inc.,10,Webers Classification of Industries,CR (2004) Prentice Hall, Inc.,11,CR (2004) Prentice Hall, Inc.,Hoovers Transport Curves,12,13.3 单设施选址问题,指为单个物流设施选址，最常用的是重心模型。 重心法是一种静态的选址方
7、法，将运输成本作为唯一的选址决策因素。给定供给点与需求点的坐标，以及节点之间的运输量，则单设施选址应当使得运输总成本最小，即 MinTC=iViRidi 其中 TC运输总成本 Vi节点i的运输总量 Ri待选址设施到节点i的运输费率 di待选址设施到节点i的距离 设施选址的坐标通过下面一组方程来确定 di =k(Xi X)2+ (Yi Y)21/2 k是距离的比例尺(如1l0公里，则k10),13,重心法求解步骤,(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)； (3)根据第2步求得的(X0，Y0)计算出di，
8、其中比例系数k暂不考虑； (4)将di 代入公式(102)和(103)，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)的变动小于理想的精度； (7)最后，根据求得的最佳选址计算运输总成本。,14,重心法求解例,某企业的两个工厂分别生产A、B两种产品，供应三个市场(M1，M2，Ma)，已知的条件如图106及表102所示。现需设置一个中转仓库，A、B两种产品通过该仓库间接向三个市场供货。请使用重心法求出仓库的最优选址。,15,重心法求解例,16,重心法求解例,表13.1,表13.2,17,单设施选址的常用假设,1需求量往往被聚集在一定数量的
9、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单设施选址模型忽略了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运输费率的线性假设。事实上，绝大多数情况下的运输费 用与运输距离并不是绝对的线性关系。 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。往往不考虑未来的收益与成本变
10、化。,18,13.4.多设施选址,多设施选址与单设施选址相比，更具现实意义，也更为复杂。以经常发生的仓库选址为例，需要解决的问题有：需设置的仓库的 数量、容量及位置，每个仓库服务的顾客群，各仓库的产品供给源， 每种产品的库存配置与运输。 13.4.1 精确法 1.多重心法 2.混合-整数线性规划法 13.4.2 模拟法 13.4.3 启发法,19,多重心法例,已知四个区域市场，如 图所示。现需要设置一 些中转仓库，已知仓库 到各市场的运输费率为 0.08元件公里， 每修 建一个仓库每年需承担 的固定成本(如折旧等)为100000 元，仓库的平均维持成本 为500000 万元，其中N为仓库的个数
11、。假设该种由国外 进口，无论中转仓库建在目标市场中的什么位置，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 用在求解时不考虑。请作出仓库选择决策。,20,多重心法例,求解： 仓库个数最少为一个，最多为四个。对于每一种可能的仓库个数决策，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小的方案。,21,多重心法例,考察修建3个仓库的情况。共有6种可能的搭配方式。针对每一种搭配方式，利用重心法求出仓库的选址，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。结果如表13.3所示。,表13.3,22,多重心法例,对仓库个数N1，2，3，4的情况，分别求出最优选址方
12、案，见表13.4。 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。,表13.4,23,混合整数线性规划,混合整数线性规划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、容量与位置，使得产品的物流总成本最小，决策问题的约束条件为： (1)各生产厂的产量约束； (2)所有的市场需求必须被满足； (3)仓库的周转总量与库存量约束； (4)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。,24,混合整数线性规划例,如图131所示，有两种产品(A和B)通过仓库1和仓库2向3个市场(C1，C2，C3)
13、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13.1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)。,25,混合整数线性规划例,图13.1,26,多混合整数线性规划例,求解：将该问题转化为混合整数线性规划： MinTCijklCi
14、jklXijkl+ kfkzk+vkl(iDil)ykl 约束条件： 生产能力限制 klXijklSij 必须满足所有的需求 jXijklDilykl 顾客由单一仓库供货 kykl1 仓库周转总量限制 Vkzkl(iDjl)yklVk zk 其中： i-产品代号(1，2) j工厂代号(1，2) k仓库代号(1，2) l顾客代号(1，2，3),27,多混合整数线性规划例,Sij 产品i在工厂j的产量 Dil顾客l对产品i的需求量 Vk Vk仓库k的周转总量上下限 fk仓库是的年固定成本 Vk产品经仓库k周转的操作费($件) Cijkl 产品的平均生产与运输费用($件) Xijkl 由工厂j生产、
15、经仓库k中转、提供给顾客l的产品i的数量 ykl 01变量，当仓库走向顾客供货时取值1，否则取值0 Zkl o1变量，当确定使用仓库k时取值l，否则取值0 求解上述混合整数线性规划，结论如下： 只使用仓库2向三个顾客供货，由工厂2生产全部产品。 运输总成本$2 240 000 仓库维持成本310 000,28,模拟模型,模拟模型在求解的精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，因而受到广泛的重视。,29,一个仓库选址 模拟流程图。 对输入数据的处 理分两个部分。 1.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
16、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。,30,模拟模型,2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。由于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，选择方法如下：程序首先找到五个距该顾客最近的仓库，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)，从中选出总成本最小的仓库向该顾客供货。 主程序根据产品的流动路线及顾客、仓库与工厂的地理坐标，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，企业管理人员可以从中选出满意的方案。,31,13.5零售或服务设施选址,零售点和服务中心通常是物流网络最末端的存储点，这类设施包括百货店、超市、银行储蓄所、紧急医疗中心、废物回收站、消防队和警署等。这类设施的选址分析不像工厂和仓库选址那么重视成本因素，而是更加关注对销
