仓储课程设计鲍摩瓦尔夫选址

1、第一章 背景1.1 企业背景长沙鸿运商贸有限公司主要长期主营:生产明火、防风、直冲、台式、礼类等几千余种不同款式及打火机散件和打火机专用气体-丁烷气供应，打火机组装设备的专业厂家.主要型号有：721  透明机、  309透明机、501、606、739  透明机725、105喷砂机208  、309包纸725五彩直打、投影机、闪灯机、绿双瓶、防风机、双色机、磨砂啄木鸟、斜打机王、皮纹机、熊猫大元、中元、实色  双瓶机、黑三角、小六角、插花大圆、透明中圆、熊猫大圆等。1.2 公司发展的机遇和存在的问

2、题鸿运公司在国内有两个生产基地,经统计和预测分析,其用户大致分布在8个区域,现为了提高物流效率而实行商流物流分离,需在全国建立配送中心,初步规划有5处配送中心候选地W1、W2、W3、W4、W5。已知配送中心的单位可变费用Vhj依次分别为75、80、75、80、70元;各生产基地的生产能力和各区域用户的需求量、生产基地到配送中心和配送中心到用户的单位运费的具体数据见表1-1和表1-2。 (取=1/2,运费单位为元/t)。表1-1生产基地到配送中心的单位运费及工厂生产能力生产基地候 选 地W1/元W2/元W3/元W4/元W5/元生产能力/tF1778121140F2141296850表1-2配送中

3、心到用户的单位运费及用户的需求量候选地用 户C1C2C3C4C5C6C7C8W1/元511385101111W2/元1416894744W3/元1011352595W4/5/元973265128需求量/t1010101551510151.3 优化的必要性配送中心是从事货物配备（集货、加工、分货、拣选、配货）和组织对用户的送货，以提高水平实现销售和供应服务的现代流通设施。配送中心是现代物流的重要组成部分，它的上游是制造商，下游是用户，在整个物流系统中起着承上启下的作用。而配送中心位置的确定又是物流系统分析中的核心内容，配送中心合理的选址能够减少货物运输费用，大幅度地降低

4、运营成本，从而获得最大的利润；同时，合理的配送中心能使物流系统有效运作，为企业提供优质服务，最终实现低成本，为企业增加更大的利润；配送中心位置的选择也将显著影响实际运营的效率与成本，以及日后仓储规模的扩充与发展。第二章 配送中心相关理论与分析2.1 配送中心概述及其选址的原则 配送中心概述根据物流手册的定义，配送中心是从供应者手中接受多种大量的货物，进行倒装、分类、保管、流通加工和情报处理等作业，然后按照众多需要者的订货要求备齐货物，以令人满意的服务水平进行配送的设施。配送中心的功能主要有：采购功能、存储保管功能、配组功能、分拣功能、分装功能、流通加工功能、送货功能、物流信息汇总即传递功能、衔

5、接功能、服务功能。配送中心一般都具有这些功能，对其中某一功能的重视程度不同决定了该配送中心的性质。配送中心的功能会影响它的选址、房室构造、规模和设施等。功能概括如下（图2-1）配送中心的功能流通行销的功能储存保管的功能信息提供的功能流通加工的功能分拣配送的功能图2-1 配送中心的功能2.1.2 配送中心选址的原则配送中心选址过程应同时遵守适应性原则、协调性原则、经济性原则和战略性原则。a) 适应性原则。配送中心的选址必须与国家以及省市的区域经济发展方针、政策向适应，与国家物流资源分布和需求分布相适应，与国民经济和社会发展相适应。b) 协调性原则。配送中心的选址应将国家的物流网络作为一个大系统来

6、考虑，是配送中心的设施设备在地域分布、物流作业生产力、技术水平等方面互相协调。c) 经济性原则。配送中心的发展过程中，有关选址的费用，主要包括建设费用以及经营费用两个部分，配送中心的选址定在市区还是郊区，其未来物流辅助设施的建设规模以及建设费用、物流运输费用等是不同的，选址是应当以总的费用最低作为配送中心选址的经济性原则。d) 战略性原则。配送中心的选址，应具有战略眼光。一是要考虑全局，二是要考虑长远。局部要服从全局，目前利益要服从长远利益，既要考虑目前的实际需要，又要考虑日后发展的可能2.2 配送中心选址的影响因素（一）货物分布和数量这是配送中心的对象，如货物来源和去向的分布情况，历史和现在

7、以及将来的预测和发展趋势等。配送中心应尽可能地与生产地和配送区域形成短距离优化。货物数量是随配送规模的增长而不断增长的，货物增长率越高，越是要求配送中心选址更加合理，从而减少输送过程中不必要的浪费。（二）运输条件物流配送中心的选址应该接近交通运输枢纽，使配送中心形成物流过程中的一个恰当的结点。在有条件的情况下，配送中心应尽可能靠近铁路货运站、港口及公路。（三）用地条件物流配送中心的占地问题在土地日益昂贵的今天显得越来越重要。配送中心是利用现有土地还是重新征地，值得权衡，而且地价因素以及是否符合政府规划要求等等，在建设配送中心是都要进行综合考虑。（四）商品流动企业生产的消费品随着人口的转移而变化

8、，应该根据这种情况更好地为企业的配送系统定位。同时，工业产品市场也会转移变化。为了确定原材料和半成品等商品的流动变化情况，在进行物流配送中心的选址时，应考虑有关商品流动的具体情况。（五）其他因素如劳动力、运输与服务的方便程度、投资额的限制等。2.3配送中心选址方法及决策步骤 配送中心选址方法 （一）定性分析法。定性分析法主要是根据选址影响因素和选址原则，依靠专家或管理人员丰富的经验、知识及其综合分析能力，确定配送中心的具体选址。主要有专家打分法、德尔菲法。定性方法的优点是注重历史经验，简单易行。其缺点是容易犯经验主义和主观主义的错误，并且当可选地点较多时，不易做出理想的决策，导致决策的可靠性不

9、高。（二）定量分析法。定量的方法主要包括重心法、鲍摩-沃尔夫法、运输规划法、Cluster法、CFLP法、混合0-1整数规划法、双层规划法、遗传算法等。定量方法选址的优点是能求出比较准确可信的解。其中，重心法是研究单个物流配送中心选址的常用方法，这种方法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流系统，各点的需求量和资源量分别看成是物体的重量，物体系统的重心作为物流网点的最佳设置点。 配送中心选址的决策步骤 收集整理历史资料选定备选地址优化结果复查优化备选地址确定最终结果是否通过是否 第三章 规划方案设计3.1 选址模型的建立鲍摩瓦尔夫法（Baumol-Wolfe）是属于非线性

10、规划，并且以逐次求解运输问题为思路的启发式解法。它的目标函数是使从有限数量的工厂，经过有限数量的配送中心，向有限数量的用户运输货品所需要的成本最小，即：l 从工厂k到配送中心i每单位运量的运输费；l 从配送中心i向用户j发送单位运量的运费：l 从工厂k通过配送中心i向用户j运送的运量；l 通过配送中心i的运量；l 配送中心i的单位运量的可变费用；l 配送中心i的固定费用；它主要适用于如图3-1所示的物流系统。图3-1 物流企业配送网络图工厂一工厂二工厂k配送中心m用户一用户二用户n配送中心二配送中心一如上图所示，从k个工厂经过配送中心m个，向n个用户输送货物。对此问题，一般只考虑运费最小时配送

11、中心的选址问题。这里需要考虑的问题是:各个工厂向哪些配送中心输送多少商品？各个配送中心向哪些用户发送多少商品？在什么情况下运输效果最好、总成本最小？从以下几个方面分析：1. 基本思想：在保证货物运输高效、安全、顺畅的前提下，通过对模型求解找出是总费用最小的运输方案，来确定每个配送中心的取舍。总费用=总运输费用+ 可变费用+固定费用。2. 基本假设:配送中心选址问题属于最小成本问题，建立数学模型的基本假设如下： （1）工厂到配送中心间的整车运输成本，及配送中心到用户的零担运输成本，都与运输量程线性关系。（2）用户的位置及需求量为已知。（3）配送中心的容量可满足需求点要求。（4）配送中心的候选位置

12、及其变动成本为已知。在上述四项假设条件下，求解配送中心的个数、规模大小及位置，以使运输成本及可变费用之和最小。3.2 选址模型的算法探讨整个求解过程的基本思路是：首先，列出从生产基地经过配送中心到用户的最小运费单价表，在此费用表的基础上按照“运输问题”求解配送中心j运量（初次解）和总的运输费用；其次，根据上述所求的运量求变动费用，从而得到初次总的运费和变动费用；第三，对变动费用函数求微分使其边际费用最小，在此基础上集合生产企业到配送中心的运费表和配送中心到用户的费用表，再列出最小单位费用表，再据此求解运输问题，得到经过配送中心j的运量（第二次解）。如此反复直到第n次的解接近或等于第（n-1）次

13、的解，即得到了近似最优解或最优解。根据所得最优解可以判断是否应该建设配送中心j。当然在实际运用中，还应结合固定费用进行综合分析比较，再作决策。简言之，该模型的计算方法是首先给出费用的最初值，求初始解；然后进行迭代计算，使其逐步接近费用最小的运输规划。 算法的收敛性收敛性主要是从数学知识的角度来说的，一判断函数有无最优解（是否存在最大值或最小值）。由数学知识可知，总费用函数可以看成是自变量的一次函数，且费用函数的一阶倒数存在， 又一阶导数，所以同样根据数学知识可知：次函数收敛，且一定存在最优值，即总费用最小。3.3选址模型的求解（一）初始解要求最初的工厂到用户问(k，j)的运费相对最小，也就是要

14、求工厂到配送中心间的运费率cki 和配送中心到用户间的发送费率hij之和为最小 ，即：表3-1生产基地到用户的最小运费生产基地用户C1C2C3C4C5C6C7C8F1W1W1W1W5W3W3W2W21218101310131111F2W5W5W5W5W3W4W4W417151110118168注：阴影部分的字母为使用的配送中心;数字为最小费用用表上作业法（最小元素法）求解运输问题得初始解，表3-2-2中的数字为其通过的运量表 3-2生产基地用户生产能力C1C2C3C4C5C6C7C8F1W1W1W1W5W3W3W2W24010510510F2W5W5W5W5W3W4W4W4505151515需

15、求量101010155151015由表3-2可得出各配送中心的通过量（I 0）：W1为25t,、W2为10t、W3为5t、W4为30t、W5为20t ，则运输费用为：Y0=12×10+18×5+10×10+10×5+11×10+15×5+10×15+8×15+8×15=935（元）配送中心的可变费用为(=1/2）：V0=75×+ 80×+ 75×+ 80×+ 70×=1547（元）所以总运费和可变费用为：C0=Y0+V0=2482（元）（二） 求二次解在初

16、始解的基础上结合由通过量计算各配送中心的可变费用即，使工厂到配送中心间的运费率和配送中心到用户间的发送费率和相应的可变费用之和最小。考虑可变费用的生产基地到用户的单位运费表3-3生产基地用户C1C2C3C4C5C6C7C8F1W1W1W1W5W1W4W2W419.525.517.520.819.521.323.621.3F2W5W5W5W5W5W4W4W424.822.818.817.821.815.323.315.3用表上作业法（最小元素法）求解运输问题得二次解，表3-4中的数字为其通过的运量。表 3-4生产基地用户生产能力C1C2C3C4C5C6C7C8F1W1W1W1W5W3W3W2W2

17、4010510510F2W5W5W5W5W3W4W4W4505151515需求量101010155151015由表3-4可以得出各配送中心的通过量（Ii1）：W1为30t,、W2为10t、W3为0t、W4为30t、W5为20t。因为表3-3包含了可变费用，所以其总运费和可变费用为：C1=19.5×10+ 25.5×5+ 17.5×10+ 19.5×5+ 23.6×10+ 22.8×5+ 17.8×15+ 15.3×15+ 15.3×15=1666.5（元）从计算结果可以看出，二次解较初始解有所改善，继续求

18、解。（三） 第三次求解同理继续按第二次求解步骤得表3-5表3-5生产基地用户C1C2C3C4C5C6C7C8F1W1（10）W1（5）W1（10）W5W1（5）W4W2（10）W418.824.816.820.818.821.323.621.3F2W5W5（5）W5W5（15）W5W4（15）W4W4（15）24.822.818.817.820.315.323.315.3注：表中数字为考虑可变费用的生产基地到用户的单位运费（）中的数字是用表上作业法（最小元素法）求得的通过的运量由表3-5可得出各配送中心的通过量（Ii2）：W1为30t,、W2为10t、W3为0t、W4为30t、W5为20t。得

19、Ii1= Ii2，所以这个结果是最优或近似最优解。根据计算结果可以得出结论：配送中心W3没有必要建设。第四章 方案综合评价4.1 方法评价由于此模型不仅考虑了运输成本，还考虑了可变成本，克服了重心法模型只考虑运输成本的局限性。因此有较大的实用性，不仅可以用于多个配送中心的选址，还可以用于企业选择销售地点和储备中心地点以及公共流通中心等。该模型有以下优点：Ø 计算比较简单，只涉及了一个供需平衡的运输问题和利用偏微分求最小值的问题。Ø 用物流的总成本对选址进行评价，克服了有些模型只考虑运输成本的局限性。Ø 能求解配送中心的通过量，即决定配送中心规模的目标。Ø

20、 根据配送中心的可变费用的特点，还可以采用大批量进货的方式。另外，该模型还可以用于但配送中心的选址问题，更为简单。另一方面，运用此模型进行配送中心选址也存在以下缺点： Ø 模型对单个配送中心的选址不适用，而且在用于多个配送中心选址时，由于选择备选地点的方法不同，有时求出的最优解中可能出现配送中心数目较多的情况。即还可能有物流配送中心数更小、总费用更少的解存在。因此应结合不同的条件对求解的值进行仔细研究，以求能够得到更精确的选址结果。Ø 配送中心的固定费用没有在所得的解中反映出来，但是若有足够的实际数据，可以根据变动成本和固定成本合计，确定费用函数则可以改善。Ø 配送中心的参数（如系数）在有足够的实际数据时容易确定，否则还需假设，就要求相关人员具有很强的专业知识。在实际运用中，要尽量避免或改善其局限性，使所选择的配送中心最为合理，从而为提高企业物流效率和服务质量水平打好基础。4.2 选址方案分析在上一章的计算中，运用鲍摩瓦尔夫（Baumol-Wolfe）模型选择最佳的备选地，目的是使得各种费用之和最小。也就是说，这种方法考虑的重点是鸿运公司为完成配送业务和建设费用所支付的费用最低。从这点而言，我们得出了配送中心W3没