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1、基于仿真技术的连锁零售企业配送中心布局决策模型郑海鳌1 陈智民2（1.同济大学经济与管理学院，上海 200092；2.深圳大学管理学院，深圳 518060）摘要：合理的配送中心布局可以大大降低企业的物流营运成本和提高物流系统的运营效率。本文从对零售业连锁经营和配送中心本质特征出发，认为连锁零售企业的配送中心布局决策问题是一个以设施成本、物流成本和快速反应能力等多重子目标达到最优的多目标多配送中心选址问题，在对影响配送中心选址布局的因素进行定性分析和定量分析的基础上，运用蒙特卡罗静态仿真进行成本分析和Arena动态仿真进行响应时间分析相结合的方法构建了多目标多配送中心布局决策分析模型，并采用AH
2、P和TOPSIS相结合的综合评价方法分析相关指标和数据来确定最优方案。最后，以一家大型连锁超市作为研究算例，以珠三角地区作为布局分析区域，构建实物模型以验证决策模型的科学性和有效性。关键词：连锁经营；配送中心；布局；静态仿真；动态仿真101 引言处于快速扩张阶段的中国连锁零售企业，意欲在日益激烈的零售市场竞争中赢得优势，就必须强化自身的核心能力。“连配送”是连锁零售企业核心竞争力的重要指标。而配送系统的合理规划和建设是连锁零售企业“连配送”强大功能发挥的前提。在配送系统设计中，配送中心的布局问题是一个十分重要的决策问题，它决定了整个配送系统的模式、结构和形状。在既定的条件下，不同的配送中心选址
3、及布局方案将可能使整个企业物流系统的绩效产生巨大的差异。合理的配送中心布局可以大大降低企业的物流营运成本和提高物流系统的运营效率。因此，对于致力于长远发展的连锁零售企业来说，配送中心布局的合理性和科学性显得尤为重要。关于物流配送设施选址和布局的理论及模型研究一直是物流领域研究的热点与难点问题。近一二十年来，关于设施选址理论发展迅速，很多配送中心选址及网点布局的定量方法被开发出来。这些方法主要是把成本或利润当成首要考虑因素，从成本最优或利润最优的角度进行研究。总的来说，求解配送中心的选址模型分为连续型和离散型两种，其中相对比较成熟且已经得到实际运用的四种方法是重心法、最优化规划方法、启发式方法和
4、仿真方法。但这些方法在目前的运用中仍然存在着很多缺陷，比如：重心法的自由度过多，往往由迭代法计算求得的最佳地点实际上很难找到或是不适合构建配送中心；最优化规划方法是目前应用最广泛的选址方法，但此模型考虑的因素往往相对比较简单，如考虑多重因素，可能很难建立合适的模型或者模型太复杂难以求解；启发式方法采用的是逐次逼近法，得到的可行解可能与最优解有比较大的偏差；仿真方法最突出的优势就是其对现实情况的精确描述和强大的动态模拟功能，通过计算机进行模拟找解析解也较为简单，具有较强的实用价值，常用来解决较大型的、十分复杂的问题，但目前在我国的研究还很不成熟。2配送中心布局的影响因素分析配送中心的选址与布局决
5、策是连锁零售企业的重大战略性决策，关系到企业的竞争优势的发挥，关系到企业长远的生存和发展。因此，配送中心的选址与布局决策，必须以企业赢得未来竞争优势的发展战略为导向，以促进企业物流配送战略的实施为根本目标，从整个区域的大系统出发，使配送中心的地域分布与区域物流资源和需求分布相适应。布局决策不仅仅要考虑满足当前零售点的需要，还应考虑长远的发展战略，应当以企业的物流系统目标为导向。因此，本文将连锁零售企业配送中心布局决策问题定义为以设施成本、物流成本和服务水平等多个子目标综合最优的多目标多配送中心选址问题。作为一个复杂的多目标决策问题，配送中心的选址与布局受到众多因素的影响。而在选址与布局决策过程
6、中，要获得满意的结果，就必然要对这些影响因素进行定性分析和定量分析。基于此，本研究将影响连锁零售企业配送中心选址与布局决策的因素分为定性因素和定量因素两大类。定性因素主要包括连锁网点的分布、现有配送中心或大型仓库的分布、供应商的分布、环境因素（包括自然条件、交通条件、社会环境）等；定量因素主要包括设施成本、物流配送成本、快速响应能力。本文重点分析定量因素。2.1 设施成本设施成本是不随配送中心运营绩效变化的经营管理成本，包括建设成本和固定营运支出。建设成本主要包括设施的建设费用、设备支出和土地征用费用，总建设成本随着配送中心设施数量的增加而增大，随着设施数量的减少、单个配送中心规模的增大而减少
7、。固定营运支出是指配送中心设施建成后所需花费的各种固定费用，固定营运成本是指不随配送业务量的变化而变化的支出成本，包括固定资产的折旧、磨损、维护保养费用、固定员工工资、固定管理费用以及燃料、水、电等固定动力和能源成本。2.2 物流配送成本物流配送成本主要包括库存成本和运输成本。关于库存成本。随着电子商务的发展和生产、销售模式的改进，订货周期得以大大缩短，补货时间得以大大缩短，配送中心的周期性库存水平和安全库存水平也得以有效的降低，库存成本在配送总成本中所占的比重也是呈现逐渐下降的趋势。从现代连锁零售企业的运作模式来看，采购方式主要是采用集团总部集中采购，运用EDI等电子订货系统进行采购订货，采
8、购成本得以大大的降低，且基本上对于配送中心的选址和布局决策没有什么影响；整个连锁零售企业集团的经常性存货的库存持有成本主要是与配送系统的总需求量和采购政策密切相关，而对配送中心的选址和布局决策的影响可以忽略不计；电子订货系统的广泛运用，缺货损失费用也得以大大的降低。根据 Nozick等人的最新研究表明，在现代物流配送技术条件下，物流系统中配送中心设施的数量对整个物流系统的周期库存持有成本的影响很小；而在特定的库存政策下，物流系统中配送中心设施的数量增加时，整个物流系统的安全库存量就会大量增加，相应的安全库存成本也会大幅度上升，当配送中心数量达到一定数量以上（10个或者10个以上时），安全库存近
9、似与配送设施数量呈线性关系。从以上分析可以得出，与配送中心选址和布局决策相关的库存成本主要是安全库存成本。关于运输成本。连锁零售企业的运输配送包括内向运输和外向运输，即把物品运入和运出配送中心的运输，故其运输成本可分为供应商到配送中心的运输成本和配送中心到连锁门店的运输成本两部分。内向运输通常比外向运输的运输批量更大，费率更低。从运输成本的定量分析来看，外向运输成本分析相对比较容易，可根据各配送中心向各零售点承担的运输规模和运输距离进行计算，而内向运输成本分析显然要比外向运输成本分析复杂得多，这是因为：连锁零售企业的商品种类繁多，供应商的数量甚至数以千计，供应商的选择和供应商的生产基地也可能会
10、随着时间的推移发生变化，再加上配送中心的进货来源可以是供应商的生产基地，也可以是各地区的区域物流中心或供应商的配送中心，故众多供应商的商品出发点到配送中心的运输量和运输距离都很难以确切的统计出来，或者即使统计出来，未来供应商的选择或供应商生产基地的变更也会影响统计结果的真实性。但从当今经济发展的特点来看，产业集群的态势已呈现出来，区域性物流设施也日益完善，商品供应商为增强自身产品的价格竞争优势，也经常会选择在零售业发达的地方兴建工厂或仓库设施。故配送系统的商品供应主要来源于各个商品集散地，包括产业集群地、区域物流中心等，配送中心商品内向运输的源头区域可以进行比较明确地分类，并可以根据各源头区域
11、到各配送中心的预计运输规模和运输距离估算出运输量，从而可以确定内向运输成本。2.3 快速响应能力现代连锁零售企业应当是反应迅捷型企业，而不仅仅是传统的成本领先型企业。配送中心能否给各连锁分店实现及时配送是其服务水平高低的重要指标。我们可以用配送中心对连锁零售点的订单响应时间的长短来衡量配送中心的快速响应能力。从配送中心对各连锁分店的服务过程来看，配送中心对各连锁分店订单需求的响应时间(Response Time)主要包括订单处理时间和运输时间。配送中心对其配送客户即各连锁网点的订单需求响应时间越短，各连锁店对顾客需求的反应越快，不仅仅可以大大降低各连锁零售点的库存水平和缺货损失，还可以赢得顾客
12、的忠诚度和满意度，将能为企业创造不可估量的价值。因此，企业在决定配送设施的布局时必当充分考虑顾客（零售点）要求的响应时间。3基于仿真技术的配送中心布局决策模型基于前文的分析，本文构建了一个基于仿真技术的多目标决策分析模型，如图1所示。本配送中心布局决策模型运用系统流程分析的思想，通过预处理分析生成预配送系统网络方案，然后运用系统仿真的技术和方法，构建静态和动态的配送仿真模型，对预配送方案进行仿真模拟分析，并得出备选配送布局方案费用清单、服务质量等各种参数指标以供决策评价，最后通过综合评价程序，从而确定科学合理的配送中心布局方案。此模型中，布局决策主要是三个阶段：备选方案设计、定量分析（静态和动
13、态仿真分析）以及综合评价。图1 基于仿真技术的配送中心布局决策分析模型3.1 备选方案设计备选配送中心布局方案设计主要包括两个环节：地址筛选和预配送方案设计。备选地址的选择是否恰当，将直接影响到后续对最优方案的确定。备选地址过多，后续优化方案的工作量和成本将过大，过少则可能导致最后的方案偏离最优方案过远，选址定位效果差。预配送方案设计是指根据个零售点（包括现有以及预期的零售点）的实际分布情况和(S为备选方案中配送中心个数，S=n,n-1,1)个候选配送中心坐落的位置，以最短的配送服务半径原则确定个备选配送中心的配送服务对象，从而拟定多种较为合理的备选配送方案B1,B2,Bl。在进行备选配送方案
14、设计时，应当尽可能减少单个配送中心覆盖范围过大或者配送中心过于密集的待评估方案，否则将使无效的备选方案过多，从而增加评估分析的工作量，将不利于备选方案的优化。3.2 定量分析3.2.1 模型假设条件和符号含义（1）各零售点所面临的需求相对稳定且相互独立，不考虑季节性变化。各零售点订单发出的标准为一个Truckload，即订货量达到一个Truckload的运输单位时向配送中心发出订单。各零售点的订单到达过程为Poisson过程，各零售点订单发出的时间间隔服从参数为的负指数分布，各零售点日订单发出次数即日需求量期望值和标准差分别为和，其中，i=1,2,m为门店的编号，为零售点日营业时间长度。（2）
15、各零售点的商品配送由一个配送中心独立承担，各配送中心订单处理服务时间服从参数为的负指数分布，其中，j=1,2,n为配送中心的编号，各配送中心订单处理服务时间相互独立。（3）各配送中心的配送能力根据预期配送业务量的规模确定；配送中心的配送能力主要表现为配送中心装配流水线批量规模处理订单的能力，在仿真模型中将配送规模界定为资源组合量，每一个单位的资源组合在同一时间内能且仅能处理一个运输单位的商品。配送中心的规模越大，规模经济效益就越大，平均运营成本就越低。（4）与配送中心选址与布局决策有关的库存费用主要表现为安全库存费用；配送中心库存容量不受限，采取连续检查的库存策略，配送中心向各供应商的预计平均
16、订货提前期为；配送中心对各零售点的现货供应期望服务水平为。（5）配送系统的商品供应主要来源于各个商品集散地，供应点给配送中心的商品供应运输量占配送中心的年均商品配送量的比重为，其中，k=1,2,p为商品供应地的编号。（6）各配送路径的单位运输成本为一常数；各配送中心至各零售点的运输时间服从正态分布。：各零售点序号，i=1,2,m；：各备选配送中心序号，j=1,2,n；：各商品供应点序号，k=1,2,p；：零售点的日需求量期望值；：零售点的日需求量标准差；：零售点订单发出的时间间隔期望值；：零售点日营业时间长度；：配送中心订单处理服务时间期望值；：从配送中心到零售点的运输时间期望值；：从配送中心到零售点的运输时间标准差；：配送中心向各供应商的平均订货提前期；：配送中心对各零售点的现货供应期望服务水平；：配送中心现货供应
