第七章 物流系统规划
教学目的使学生理解物流系统规划的概念，掌握物流系统单设施选址规划的重：心法，理解区域物流系统规划和物流网络规划，掌握多设施选址规划的方法。
基本要求：1、理解物流系统规划的概念；
2、掌握单设施选址的重心法及多设施选址的混合规划法；
3、理解区域物流系统规划和物流网络规划；
教学重点：单设施选址的重心法及多设施选址的混合规划法
教学时数：6学时
第一节 物流系统规划概述
一、物流系统规划的基本问题
物流是一个复杂的社会经济系统，要使这个系统能够良好地运行，必须做好它的规划和设计工作，一般来讲，规划设计一个物流系统要考虑以下几个方面的问题：
(一) 物流系统的输入条件是指物流系统的范围以及外部环境。
物流是一个完整的系统，它受外界环境的制约，在规划设计物流系统时必须先根据所要解决的问题确定所设计的物流系统的范围和它的外部环境以及两者的接口。
物流系统规划设计能够起到改善其外部环境的作用。
(二)物流系统的输出结果也就是物流系统的目标任务。
对于任何工程问题，都可以有多种解决途径，但是它的前提条件（输入）和所需要达到的目的（输出）必须是明确的。
(三)对物流系统优劣的评价标准
一般的评价标准应包括经济性、技术可靠性、灵活性、安全性、可扩展性、劳动强度、易操作性、服务水平、环境保护、社会效益等方面的内容
(四)物流系统规划时的注意事项
1. 原始数据的收集
一般来讲，需要收集的数据主要包括以下几类：
（1）物料特性 （2）物料流量 （3）环境条件 （4）经济数据 （5）物料搬运设备的数据
2. 方案中的可控变量和不可控因素
一些因素则可以由规划人员在一定的范围内进行选择，这些就是物流系统中的可控变量。
物流系统规划中还有很多因素是随机的、不确定的，这是设计人员无法控制的因素。
二、物流系统规划的层次
从物流系统的作用地位看，可分为：
物流战略层规划
物流策略层（战术层）规划
运作层的规划
从规划所涉及的行政级别和地理范围看，又可分为：
国家级物流系统规划
区域级物流系统规划
行业（部门）物流系统规划
企业物流系统规划
第二节 区域物流系统规划
一、区域物流与区域物流系统化
区域是指有一定空间的地方和景观，是具有特定的政治、自然和经济意义的地区范围。
在多数情况下，区域概念表明的是一国经济范围内划分的不同经济区，如我国的长江三角洲、珠江三角洲、环渤海经济圈、成渝经济区等。
区域物流是在一定的区域地理环境中，以大中型城市为中心，以区域经济规模和范围为基础，结合物流辐射的有效范围，将区域内外的各类物品从供应地向接受地进行有效的实体流动；根据区域物流基础设施条件，将公路、铁路、航空、水运及管道输送等多种运输方式与物流节点有机衔接，并将运输、储存、装卸搬运、包装、流通加工、配送及信息处理等物流基本活动有机集成 的综合过程。
区域物流的构成要素
1. 区域物流主体要素
2. 区域物流客体要素
3. 区域物流载体要素
区域物流系统化主要是规划、建立和完善区域物流网络体系。构筑区域物流系统的主要内容包括：区域间通道、城市干线道路、区域物流设施、城市的集配中心、企业的仓库等联合组成的物流网络体系。
二、区域物流系统的布局原则
区域物流系统按“行政区域”进行布局：
优势：资料易于收集，容易被政府关注和支持。
弊端：强化了行政干预力量，违背市场规律的作用。
区域物流系统按“经济区域”进行布局，则能适应生产力的发展，体现自然资源禀赋状况，同时还能体现区域物流中心的完整性和开放性。
因此，区域物流系统的布局原则是按照“经济区域”而不是“行政区域”进行布局。
三、区域物流系统规划的程序与内容
区域物流系统规划涉及区域经济发展水平、运输结构、物流基础设施布局和运行机制。
规划的一般程序如下图所示：
区域物流系统规划的程序框图
区域经济发展水平运输需求预运输供给预
运量规运力核
提出区域物流问
物流系统分
制定物流系统规划方
方案评价和比
区域物流政策设
方案选择与实
区域物流系统规划的内容：
1. 构筑区域物流系统的基础设施体系
主要包括：购筑干线道路与区域物流设施、城市内的集配中心、不同企业的仓库联合组成的物流网络体系。
2. 构筑指挥区域物流系统的神经网络体系
这指运用移动通信、GPS系统、互联网、计算机在线经营管理系统、公用经济信息网、企业内联网等，建立全国性、甚至全球性的计算机物流信息网络体系和EDI系统，实现物流信息共享以及商流、物流、信息流集成化应用的目标。
3. 构筑区域物流系统运行的动力机制
这主要包括：完善企业物流链管理机制、多企业聚集效益机制、企业外部效益机制和规模效益机制等方面。
第三节 物流网络规划基础
一、物流网络及其要素
（一）物流网络结构
物流网络是指物流过程中相互联系的组织和设施在空间坐标上的集合。
物流网络结构的合理与否对物流系统的效率和效益有十分重要的影响。
将产品流动全过程所经过的线路和存储点连接起来，就构成一个网络，这就是物 流网络。．
产品流动网络
（二）物流网络中的节点和线路 ．网络节点的类型1 根据物流节点的主要功能的不同，物流网络节点分为：
（1）转运型节点：以接连不同运输方式为主要职能的节点。
（2）储存型节点：以存放货物为主要职能的节点。
（3 ）流通型节点：以组织物资在系统中运动为主要职能的节点。集中于一个节点全面实现两种以上主要功在物流系统中，）综合性节点：（4有效衔接和协调供应的集约型将若干功能有机地结合于一体，有完善设施、能， 节点。
2．物流网络线路的一般特点 ）方向性（1 （2）有限性 （3）多样性 ）连通性（4 5）选择性（ ）层次性（6 二、物流网络规划的内容和目标
物流网络规划的内容确定最佳的网络分销层次数、分销设施数目、各分销设施的位置和任务、各分销设施的供应商和主要客户分布范围以及网络中的存货配置等。简单地讲，就是要确定网络中的节点数目、相对位置及容量的配置（包括生产量、运输量、存货量等的分配）。
网络优化的总目标
是网络总成本的最小化，包括库存持有成本、仓储成本和运输成本，同时满足客户对反应时间的要求。
物流网络的最优化通常是在满足客户反应时间要求的前提下，使分销设施数目尽可能地减少，在库存持有成本与运输成本之间达到平衡。
三、网络规划所需数据及其来源
（一）物流网络规划所需的基础数据
1．产品线上的所有产品清单；
2．顾客、存货点、原材料供应源的地理分布；
3．每一区域的顾客对每种产品的需求量；
4．运输成本和费率；
5．运输时间、订货周期、订单满足率；
6．仓储成本和费率；
7．采购／制造成本；
8．产品的运输批量；
9．网络中各节点的存货水平及控制方法；
10．订单的频率、批量、季节波动；
11．订单处理成本与发生这些成本的物流环节；
12．顾客服务目标；
13．在服务能力限制范围内设备和设施的可用性；
14．产品配送模式。
（二）网络规划所需数据的来源
1．经营业务运作文件
2．会计报告
3．物流研究报告
4．公开出版物
第四节 设施选址规划的影响因素
物流设施选址规划
? 物流设施选址是指在一个具有若干供应网点及若干需求网点的经济区域内，选一个地址建立物流设施的规划过程。比较好的物流设施选址方案是使商品通过物流设施的汇集、中转、分发，直至输送到需求网点的全过程的效益最好。通常，物流设施拥有建筑物和设备等，如果选址不当，将产生极大的负面影响并付出代价。
物流设施选址方法
? 近年来，选址理论迅速发展，常见的选址方法有专家选择法、解析法、模拟法、启发式方法等。而物流设施的选址是一个相当复杂的问题，上述的几种方法都有其侧重性。而且，影响物流设施选址的因素还有很多的不确定性，这就造成了常规选址方法往往存在一定的片面性。
第五节 单设施选址规划
? 重心法所研究的Nicons Christofides和C.D.T.Watson-Gandy，S.Eilon 由．
（Centroid Method）是解决单设施选址的一个常用方法。所谓重心法是将物流系统的需求点看成是分布在某一平面范围内的物体系统，各点的需求量和资源分别看成是物体的重量，物体系统的重心将作为物流设施的最佳设置点，利用确定物体重心的方法来确定物流设施的位置。
一、单设施选址的重心法
重心法是一种确定单个设施的方法，这种方法要考虑现有设施之间的距离和 ?要运输的货物量。它可用于工厂、车站、仓库或零售/服务设施选址。属于静态连续选址方法。
选址因素：运输成本（运输费率和运输量）。
?问题描述：设有一系列点分别代表供给点和需求点，各自有一定量货物需要 ?以一定的运输费率运向位置待定的仓库（或从仓库运出），该仓库如何选址？
运输量—重心法（单设施选址）
运输量—重心法（单设施选址）
个零售 n 一座配送中心以向假设现在要建 n 个零售商在平面上的坐标为商供货，令 q1 q4
（x,y）, (x,y), …, (x,y)，各零售商n21n12的装运量分别为 q, q,…,q，则依下式算q2
n21出的配送中心位置（x,y）将可使新工厂到nq3
个零售商的分配成本和为最小。
nn
qy?q?xiiii1?i1iY?Xnnqqii 1?i1?i
—重心法算例运输量
问题：假设在市区建一配送中心，给位于东、西、南、北、中五区的商场配送，各商场 的位置及配送量如表所示。用重心法求出配送中心的位置坐标。
配送量（吨）位置区域4000 4 10, 东
8000 3 2, 西
10000 0 7, 南
8000 5, 8 北20000
4
中 6,
重心法算例运输量— 将上表中的数据代入重心公式求得：
20,000?000?5?62?10,000?7?8,84,000?10?,0005.72X?00020,8,0000008,000?10,000?40000100002006000010000200
拟建配送中心的坐标为（5.72,3.68）或（6，4）。
精确重心法
精确重心法又称微分法
该方法需要以重心法的结果未初始解，不断迭代，直到前后两次迭代的解误 ?差不超过设定的范围，从而得到最佳结果。
（一）已知条件
（1）工厂仓库和配送中心的坐标值为：
（2）单位运输费率为
（3）设施点i的货物运输需求量为
根据市场情况，现决定新建一座中转仓库，要求确定中转仓库的最佳位置。
(x,y) ii
(x,y) 1nn?1?
(x,y) 33
(x,y) 22
(x,y) 110
（二）模型假设
（1）运输费用与距离成正比；
（2）运输线路为直线或基本按直线考虑；
（3）忽略在不同地点选址可能产生的固定投资、劳动力成本及库存成本的差异；
（4）不考虑将来的运输费率的变化；
（5）待选址设施到现有节点i 之间的距离为：
22 )y?y(?)x?x(k?D iii
表示模型中坐标单位与实际空间距离的比例尺 k式中，
（三）单设施选址模型
? 目标：使运输总成本最小。
? min TC = ?i Vi Ri Di
? TC——运输总成本；
? Vi ——设施点i 的运输总量；
? Ri ——待选址设施到设施点i 的运输费率；
? Di ——待选址设施到设施点i 的距离。
Dy/VRRVx/D iiiiiiii ii?，?yx DVR/VR/D iiiiiiii
（四）模型求解步骤
1）确定已知的供给点和需求点的坐标、运输量及线性运输费率；? （；（x0 ，y0 ）2? （）忽略距离Di ，根据重心公式求得待选址设施的初始坐标 yRRxVV iiiiiiii ?，x?y 00RRVV iiiiii
; Di ）计算出? （3）根据第二步求得的（x0 ，y0；）将Di代入公式求出修正的（x，y） ? （4 x，y） 的变动满足要求；，直到（? （5）反复迭代计算Di
6）最后，根据求得的最佳坐标值计算运输总成本。? （ 应用举例各设施点的位置坐标如, 7-1 某企业有两个生产基地，三个地区物流中心例 ?由生产基地向中央仓库供货，中央仓库下表所示。现需设置一个中转仓库，
再向三个物流中心分拨供货。请使用重心法确定中央仓库的最优选址。
yixi运输费率 节点（运输总量i ） 坐标坐标8 2000 P10.403
2 30002P 0.40 8
5 P325000.602
4 1000 4P0.606
8 8 0.60 1500 5P．
求解过程
(1) 确定中央仓库的初始选址方案（x0 ，y0 ）。
相关数据的计算见下表：
XiiYiViRiViRiViRiXiViRiY
2000.3000.120P9602402500.150300P7501000.60360P240
1500.90P720720
5002580合2590
（2）根据上表中的数据，利用重心公式
P 求得中央仓库的初始坐标如下：1
P5
P?VRx3 i
iiix＝————＝5.16
0?VRPPi
ii2
4
?VRyi
iiiy＝————＝5.16
0?VRi
ii中央仓库的初始坐标为（5.16，5.18）。
步，循环计算各距离，再对坐标值5步、第4步和第（３）按照求解步骤中的第进行修正，迭代结果如下表所示
迭代次x坐y坐总成
1717685.1805.1601
171450 5.056 2 5.038
171417 5.031 3 4.990
171409 4.996 5.023 4
…… … …
171401 5.054 4.917 10
… …… …171401 100 4.910 5.058
重心法的优点及局限性：
? 优点：计算简便，速度快。
? 局限性：
（1）只考虑了运输成本、没有考虑固定投资和运营费用。
（2）模型假设运输成本与运距呈线性关系，而实际上的运输费用与运距不是呈线性关系，而是复杂的非线性关系。
（3）待设施选址与各仓库之间的路线不一定都是直线距离。
多设施选址规划第六节
多设施选址要复杂得多，典型的是仓库的选址问题，包括：这些仓库应该有多大规模，应位于什么地①物流网络中应该有多少个仓库?
?
点各个工厂、供应商或港口应指定由哪些仓②哪些客户指定由仓库负责供应?
库负责？哪些产品应从工厂、供应商或港口直接运③各个仓库中应该存放哪些产品?
?
送到客户手中整数线性规划；目用于多设施选址方法有很多：精确法；多重心法；混合— 标规划法；动态规划法；模拟法；启发法等等。
我们通过一个实例来描述多设施选址的问题?计划如7-2 某城市计划筹建包括生产基地在内的绿色食品专卖连锁超市网络，例 下： 1~2个；（1）受现有条件的限制，生产基地的数量限制在个大型专卖超市，专卖超市的地址选择）出于人口分布的考虑，计划建立3（2 受种种条件的约束基本选定，没有再选择的余地；）受专卖超市数量和位置的约束及可供选址的土地因素约束，考虑在市内建（3 1~2个大型中转仓库；设 两大类。A、B（4）产品分为 现在，需要对以下几个问题进行决策： ? ）建设几个中转仓库？（1 ）如果建立一个中转仓库，应建哪一个？（2 ）如果建立两个中转仓库，如何分配超市卖场？（3 ）建立几个生产基地？（4）如果建立两个生产基地，怎样分配生产数量？怎样为中转仓库供货？（在5（ 建立两个中转仓库的情况下） 通过对问题的分析，建立物流网络模型如下： 16元/件 4
=110000件周转能力C 0A
产品件元/1
PW 2
1
1
50000件4
5
件/生产成本=32元3
万元固定成本80 生产能力=60000件C1 2
100000件2
5
PW 2
2
2
C /生产成本=32元件3
生产能力无限制 件50000 3
0件/元CB
产品 1
PW 1
3 1
3 4 20000件 5
生产成本=24元/件 C2
件生产能力=500002
2
30000件 P4
W 2
2
3
C 件 元8/件/=24生产成本元3
周转能力无限制 生产能力无限制 件60000 万元40固定成本
多设施选址问题的混合整数规划模型
（一）变量说明
1.下标索引
i ——产品类别，i = 1，2；
j ——生产基地编号，j = 1，2；
k ——中转仓库编号，k = 1，2；
l ——超市卖场编号，l = 1，2，3。
2.决策变量
S—产品i在生产基地j的生产量； ijD—超市卖场l对产品i的需求量；ilX—由生产基地j生产、经中转仓库k中转、提供给超市l的产品i的数量；ijkly—0?1变量，当中转仓库k向超市卖场l供货时取值1，否则取值0；klz—0?1变量，当确定使用中转仓库k时取值1，否则取值0。k
3. 参数
V，V—中转仓库的中转总量上下限；kk f—中转仓库k年固定成本；ku—产品经中转仓库k中转的平均操作费（元/件）；kC—产品的平均生产与运输费用（元/件）ijkl
（二）目标函数
?D)]yfz?u(MinTC?CX?[ （三）约束条件
约束条件包括生产基地生产能力的限制、仓库中转能力的限制、客户供货要求的约束。具体的约束如下：
?X?S（1）生产能力限制：；ijijklkl?X?Dy；求量：（2）满足卖场对产品的需klilijklj?y?1；（3）一个客户只能由一家仓库供货：klk 。Vy?z)D?z）仓库中转总量限制：（4V（kkkkililil
?D)(]?y[fz?uMinTC?CXklkkijklkilijkl iijklkl? ?S?Xijijklkl? ?yDXklilijklj? ?t.sy?1?klk zy?VVz?（D)? kkkilkilil ?10?，或?y0?,?S0?X,0D,01z或 ?kilijklijkl
代入数据，计算结果见教材。．