某大型超市配送中心选址分析 _大学论文
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1前言
大型超市或称综合超市,英文叫General MerchandiseStore(简称GMS),是采取自选销售方式,以销售大众化实用品为主,并将超市和折扣店的经营优势结合为一体的,品种齐全,满足顾客一次性购齐的零售业态。
大型超市在全世界范围内蓬勃发展,大众也越来越多的走进大型超市进行购物。
随着人们在超市进行购物活动,物品流动的增加,如何在不利用现有销售面积改建仓库前提下使超市内的商品得到及时的补充成为超市首要思考的问题,这导致超市物流配送中心问题的提出。
人们对大型超市配送中心理念和运作方式研究导致了一大批理论与应用的研究问题的产生,并因此推动了一系列的研究工作。
从配送、仓储、信息技术到物流配送中心选址、建设、规划和管理等,都有一系列的研究问题具有重大的理论意义和实用价值。
本文将重点研究大型连锁超市配送中心选址的情况。
首先从定义上了解一下什么叫配送中心。
配送中心是以组织配送性销售或供应,执行实物为主要职能的流通型物流据点。
我国国家标准《物流术语》对配送中心作了如下定义:“从事配送业务的物流场所或组织,应基本符合下列要求:主要为特定的客户服务;配送功能健全;完善的信息网络;辐射范围小;多品种、小批量;以配送为主,储存为辅” [1]。
其次,连锁超市物流配送的内涵是将各连锁分店所需货物在规定日期,安全、准确的送达的活动,配送是一种完善的、高级的输送活动。
配送不是简单的将超市的订货单的货物商品送到各个店铺,而是按照各店铺的要求,确定的组织和明确的供货渠道,在相关的制度保证下进行货物的运送,来保证个超市连锁分店的货物供应。
大型连锁超市建设配送中心进行统一配送意义重大,主要表现为以下两个方面:
(1)充分挖掘第三利润,也就是所谓的物流利润。
对于超市来说,第一利润是降低进货成本增加利润,第二利润是增加客流量,扩大销售的利润,现在因为竞争的激烈导致这两种利润的空间越来越少。
所以“第三利润源泉”即物流利润越来越受到企业的重视。
科学建设配送中心提高物流配送效率、改善配送方式可以大幅度增加利润。
(2)加速了超市店铺的商品的周转。
超市货物由配送中心统一配送,改善了各店铺自设仓库及物流分散的落后状况,把超市店铺空间转化为销售空间,超市的仓库取消后,超市的营业面积就会扩大,超市的销售额也就会相应上升。
同时建立配送中心也降低了库存资金占有额,减少商品的周转次数。
物流配送中心选址在整个物流系统中占有重要地位,作为物流网络的节点,科学的选择物流配送中心的建设地点不仅影响到配送中心本身的运营成本、运营绩效、竞争战略和未来的发展,而且还影响到配送中心上游的供应商、下游的分销商或零售商的物流成本、以及物流战略和竞争战略,甚至影响到区域经济的发展。
超市物流配送
中心承担着超市绝大多数的物流任务。
对于超市而言,配送中心的合理选址十分重要。
一经选定就将长时间的运营,它不仅和运营成本直接相关,而且对超市的货物的及时补充也起着关键的作用。
建设现代化的物流配送中心是超市削减流通成本的一个重要手段。
科学的选址对超市有很多积极的影响。
较佳的物流配送中心选址方案可以有效地节约费用,促进生产和消费的协调与配合,保证物流系统的平衡发展。
因此,物流配送中心的合理选址就显得十分重要:
(1)可以提高配送效率
(2)集中存储,可以维持合理的库存,加快资金周转流动,优化整体的库存水平
(3)节省物流费用
(4)避免交叉运输:分散在全国各地的工厂生产着不同品种的商品,从各个工厂到消费地难免发生交错运输,使成本提高,因此,在适当的场所配置配送中心,把从各个工厂集约起来的商品有计划地运输到消费地。
综上所述,合理的配送中心选址对超市的发展至关重要。
本论文通过学习研究配送中心选址的一般方法,如重心法、遗传算法、加权因素分析法、混合整数规划法,重点运用重心法求解所研究对象的配送中心的地址选择。
2选址理论及方法
2.1重心法
重心法是利用求平面物体重心的原理求物流系统中配送重心的设置位置而得名,是一种精确解析方法,适于单中心选址问题。
单中心选址问题中,存储费用与运输费用相比已不是主要因素,运输费用是主要考虑的因素。
由配送中心向多个用户配送货物,仅考虑发货的配送费用时适于采用重心法。
配送中心到客户的运输费用等于货物运输量与两点之间运输距离以及运输费率的乘积。
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体系统,各点的需求量和资源量看成是物体的重量,物体系统的重心作为物流网点的最佳设置点,利用求物体系统重心的方法来确定物流网点的位置。
重心法作了以下假设:(1)需求量集中于某一点上。
实际上需求来自分散于广阔区域内的多个消费点。
市场的重心通常被当作需求的聚集地,而这会导致某些计算误差,因为计算出的运输成本是需求聚集地而不是到单个的需求点。
(2)不同地点物流节点的建设费用、运营费用相同。
模型没有区分在不同地点建设物流节点所需要的投资成本、经营成本之间的差别。
(3)运输费用随运输距离成正比增加。
实际上,多数运价是由不随运距变化的固定费用和随运距变化的可变费用组成的。
起步运费和运价分段则进一步扭曲了运价的线性特征。
(4)运输线路为空间直线。
实际上这样的情况很少,因为运输总是在一定的公路网络、铁路系统、城市道路网络中进行的,而它们多不是直线的。
我们可以在模型中可以引入一个比例因子把直线距离转化为近似的公路、铁路或其他运输网络里程[2]。
2.2 遗传算法
遗传算法(Genetic Algorithm简称GA)是一种随机全局搜索和优化方法,其思想源于自然界生物遗传学和适者生存的规律,在结合自然遗传学和计算机科学背景下利用编码技术,模拟由染色体数字串构成的群体的进化过程,并逐渐接近最优解,直至最终求解问题,它是一种具有”生存+检测”的迭代过程的搜索算法。
作为一种常用智能的全局优化搜索算法,遗传算法以其简单通用、鲁棒性强、高效、实用、易于并行处理等显著特点,在生产调度问题、组合优化问题、结构性优化、军事应用、规划设计等领域得到了广泛应用。
遗传算法是解决搜索问题的一种通用算法,对于各种通用问题都可以使用。
搜索算法的共同特征为:
(1)首先组成一组候选解;
(2)依据某些适应性条件测算这些候选解的适应度;
(3)根据适应度保留某些候选解,放弃其他候选解;
(4)对保留的候选解进行某些操作,生成新的候选解。
在遗传算法中,上述几个特征以一种特殊的方式组合在一起:遗传算法基于染色体群的并行搜索,带有猜测性质的选择操作、交换操作和突变操作。
这种特殊的组合方式将遗传算法与其它搜索算法区别开来[1]。
2.3 加权因素分析法
加权因素分析法是常用的选址方法中使用最为广泛的一种。
因为它以简单也易懂的模式将各种不同因素综合。
因素分析法的数学运算主要是建立在矩阵运算的基础之上。
它的基本运算过程,首先是收集一定的测量资料,将资料数据标准化。
在心理测量中,常需将测验分数转化成标准分,并排列成数据矩阵。
其次,通过相关运算求出每个因素和其它因素的相关矩阵。
第三,用特定的运算方法,如主成分分析、影像分析、最小残余因素分析、最大可能解、重心法等求出因素载荷矩阵。
第四,为了使载荷矩阵的意义比较清晰,易于分析,要用直角旋转法和斜角旋转法等对载荷矩阵进行转轴处理,使每个变量只在少数几个因素上有较大的载荷,而使一些变量载荷接近零[1]。
这就有可能使每个变量在总方差中的因素更集中,从而表现出变量中最具有意义的特征主因素。
第五,对主因素进行定义并加以解释。
主因素定义是否准确,解释是否恰当,不但取决于因素分析是否做得成功,而且在很大程度上取决于主观判断过程。
在因素分析结果不明确的情况下更是如此。
加权因素分析法的具体步骤如下:
(1)决定一组相关的选址因素;
(2)对每一因素赋予一个权重以反映这个因素在所有权重中的重要性。
每一因素的分值根据权重来确定,权重则要根据成本的标准差来确定,而不是根据成本值来确定;
(3)对所有因素的打分设定一个共同的取值范围,一般是1—10,或1—100;
(4)对每一个备选地址,根据所有因素按设定范围打分;
(5)用各个因素的得分与相应的权重相承,并把所有的因素的加权值相加,得每一个备选地址的最终得分值;
(6)选择具有最高总分得分值的地址作为最佳的选址[3];
2.4 混合整数规划法
在解决物流网络设计中常见的大型、复杂的选址问题时,混合整数规划法可能是最受欢迎的一种方法,因为它能把固定成本以最优的方法考虑进去,同时得出数学上的最优解。
用混合整数规划法解决物流配送中心选址问题时,其目标函数是从备选地点中选出最佳的物流配送中心,使包括物流配送中心的投资、经营管理费用及运输费用的总费用最少[4]。
模型中的变量和参数有如下几种:
m —物流配送中心备选地的数目;
n —需求点的数目;
L —供应工厂的数目;
ij x —从物流配送中心i 到需求点j 的运输量;
ki w —从工厂k 到物流配送中心i 的运输量;
j D —j 地的需求量;
i Z —整数变量,当i Z =1时表示i 地被选作物流配送中心,当i Z =0时表示i 地未
被选上;
i F —备选物流配送中心i 的运输单价;
ki C —从工厂k 到物流配送中心i 的运输单价;
ij H —从物流配送中心i 到用户k 的运输单价;
i G —物流配送中心i 的流转单价;
以上几项成本费用的单位均为元/吨,根据这些参数和变量可以得到如下模型:
min +ki ki ij i ki i i U C W H GW FZ =++ (2.1)
混合整数规划法是解决选址问题的一个有效的方法,但是还没有好的求解方法,目前对混合整数规划法最常见、最有效的算法是CFLP (capacitated facility location problem )方法。
CFLP 方法求解的思路是:假设物流配送中心的地点是确定的,由此假设在保证总运输费用最小的前提下,求出暂定的物流配送中心的供应范围。
在求出的各供应范围内分别移动物流配送中心的位置,以使得各供应范围的总费用下降。
如果移动每一个物流配送中心的位置都不能使本区域费用下降,则计算结束,否则按可使费用下降的新地点,再求各暂定物流配送中心的供应范围,重复以上过程,直至总费用不再下降为止[5]。
该模型优势在于固定成本及不同水平的可变成本均能包括在分析之中。
混合整数规划模型包括连续变量和离散变量,因而适合于模拟同时有可变费用和固定费用的选址问题,但是此模型求解时计算量很大,多要借助与计算机才能求出最优解。
3济南大润发超市配送现状
3.1济南市环境状况
在对济南大润发超市进行配送中心选址时,要考虑济南地区的环境状况是否符合建设配送中心,而影响超市配送中心的选址的环境因素有地理位置、人口资源、交通条件、政策条件等。
济南是山东省省会,黄河中下游和环渤海经济带南翼的重要战略城市,山东政治、文化、经济、金融、教育中心。
通过刚刚进行的全国第六次人口普查得知济南市人口数为681.40万人[6],由于一般物流作业仍属于劳力密集的作业型态,在配送中心内部必须要有足够的作业人力,而济南市的人力资源丰富,劳动力价格比较低,这就为配送中心的建立提供了必要的人力条件。
济南市市区现有仓储用地5.78平方公里,用地比重增加了0.51%[6],便于超市征用土地建设配送中心。
就交通条件而言,贯穿济南的重要的铁路线有京沪线、胶济线等,便于货物从生产厂商运送至配送中心,同时,济南市形成了以国道、省道干线公路为骨架,以县、乡道为网络的纵横交错、四通八达的公路交通网络,这都有易配送中心快速、准时的将货物运至各需求点。
物流配送中心的建设同样离不开政策的支持,济南市“十一五”规划中明确指出,要大力发展物流配送等现代流通方式,加大对物流等方面招商引资的力度,积极扩大物流需求,促进物流服务社会化。
所以综合上面的因素可以确定济南比较适合建立一个配送中心以供应超市的物流配送[6]。
3.2大润发超市在济南的状况
济南市大润发超市供货商主要采取以批发商供货为主,个别品牌自主供货为辅的供货形式,但在这种形式中仍然存在许多问题。
(1)供应商供货现状
首先,供应商供货作业不合理。
在给超市的供货过程中,存在盲目供货,缺乏效率,没有有效益的供货计划,主要是随要随送的形式,因而在运输成本等方面存在很大的浪费。
从目前看,纵使采用这种送货方式,也不能达到100%的送达率,送货效率一般在60%-70%[6],一周送货中,准时送达的次数很少,并且不能确保所需货物都保证供应,而先进企业的送货效率远远高于这个水平,因此有必要建立统一的配送中心解决这一问题。
其次,供应商的集中供货点选取不合理,大多数的供货地点建设比较早,所以在建设之初没有充分考虑未来城市的发展,导致现在很多供货点运输成本上涨、交通条件等物流成本因素影响,无法满足货物配送的高效率、经济性的原则,没有发展的空间,技术升级和管理改进受到周围的环境因素的限制,因此就需要我们根据所要研究的超市的分布状况、地价、交通条件,运输条件、地质条件及基础设施等共同决定,
综合考虑各方面因素,选择一个最优的位置。
(2)个别品牌自主供货的现状
在个别品牌自主供货过程中,一般都会派驻专人到超市,确保商品的销售和供应,并且借此了解市场信息,制定自己在济南地区的发展战略和营销策略,就这种形式的供应方式来讲,供货比较及时,但是在与超市的协调过程中,有一定的信息不畅。
(3)超市内部内部缺陷
近年来,大润发超市在济南的经营呈现出了较快的发展势头,但在发展过程当中也出现了许多问题,特别是在内部管理和外部表现的不协调现象,严重的影响到了供货的效率和效益,为了进一步促进大润发超市在济南经营的健康发展,需要我们重视一下问题:
首先,超市经营形式不规范,管理水平落后。
大润发超市的管理都是以人的直观经验为准则的,实行传统的杂货店式的管理方式,店内日常盘点,进货很不规律,导致商品在产品价格上还是在质量上都无法得到保证,严重影响整个超市的经营。
其次,与供货商关系。
在大润发超市供货模式中,主要批发商在超市供货中扮演着重要的角色,但是在超市供货体系中,超市与供货商的关系不是很稳定,也存在一定的矛盾,主要矛盾集中在供货反应速度和供货价格两个方面,并且在两种影响因素之间存在着一定的制衡关系。
供货商的不稳定,是超市的经营也产生不稳定。
最后,在商品价格上,由于从批发商进货,所以实际上形成了批发商与零售的又一批发环节,从而实际上增加了进货成本。
所以需要根据目前大润发超市在济南的规模和数量,需要合理规划建立超市配送中心。
3.3目前超市物流配送模式
目前的超市物流配送方式有两种模式,一是自身建立专门的配送中心,负责供应自己分店的货物供应,这种模式的主要代表是美国沃尔玛超市。
自上世纪90年代起,沃尔玛超市就通过集中管理配送中心向各商店提供货源。
沃尔玛在全球独资建立的配送中心超过了200个,其中在美国本土建设有30个配送中心。
在美国本土,沃尔玛超市85%的商品靠自己的仓储运输系统进行配送,每个配送中心离最远的零售店的距离不超过500英里,即只有最多一天的路程,所以从沃尔玛超市的订单信息传递到配送中心,配送中心整合后正式向供应商订货到货物上架的响应时间只要48小时,而大部分的竞争对手相应的货物配送响应时间至少120小时。
沃尔玛把货物运送到商店的成本占总成本的比例低于3%,而竞争对手要运送同样的商品则需要支付的成本在5%左右[6]。
这种物流成本上的减少多归功于配送中心的合理化建设;另一种模式为依赖供货商进行供货,本事没有建设自主的配送中心,这种模式的主要代表有法国家乐福超市。
目前家乐福的物流体系为所有商品由供货商直接送达店面,这种方式灵活,但由于家乐福各门店自行采购,供货商不一,会大大影响供货速度;同时,它过多地
将物流成本的节约依靠于供应商,这么做的结果是家乐福的库存减少但供应商的物流成本增加了。
家乐福的物流配送大部分由第三方物流实现的。
对比发现为适应未来大润发超市在济南的发展,合理规划建立统一的超市配送中心对大润发超市势在必行。
3.4 大润发超市在济南现状
通过调查研究及网上查找,共确定大润发在济南有四家分店:
(1)A山水大润发超市,位于二七新村南路9号
(2)B天桥大润发超市,位于堤口路80号
(3)C历下大润发超市,位于文化西路1号
(4)D红楼大润发超市,位于花园路洪家楼
它们在济南的地理位置如图1所示:
图3.1 四家大润发超市的地理位置
3.5 配货现状分析
本文所建设的配送中心主要存放和配送保质期长的物品,例如调味品类、洗涤、化妆品类、软包装食品类、粮食制品类等物品。
而像新鲜蔬菜、当天烤制的面包等由于保质时间短暂,不利于长期进行存储,故不对其进行数据收集与分析。
所研究的物品种类分析如表3.1所示:
表3.1 物品种类
通过询问超市物流配送人员及超市内部人员,总结各类物品的每周货物供应次数及每次供应的重量等数据,综合数据如下表所示:
表3.2 山水大润发超市配货数目
货物种类每次供应货物重量(/吨)每周供应次数
调味品类0.10 5 洗涤、化妆类0.15 3
软包装食品0.04 4
粮食制品0.05 3
表3.3 天桥大润发超市配货数目
货物种类每次供应货物重量(/吨)每周供应次数
调味品类0.12 5 洗涤、化妆类0.10 3
软包装食品0.03 5
粮食制品0.05 3
表3.4 历下大润发超市配货数目
货物种类每次供应货物重量(/吨)每周供应次数
调味品类0.08 5 洗涤、化妆类0.10 4
软包装食品0.03 5
粮食制品0.04 3
表3.5 红楼大润发超市配货数目
货物种类每次供应货物重量(/吨)每周供应次数
调味品类0.10 4 洗涤、化妆类0.09 4
软包装食品0.04 4
粮食制品0.04 3
表3.5 大润发超市基本状况
超市地点进货量(吨/周)
山水大润发超市 1.26
天桥大润发超市 1.20
历下大润发超市 1.07
红楼大润发超市 1.04
4 大润发超市物流配送中心选址规划
根据所收集的四家超市地理位置建立直角坐标系,以山水大润发超市所在坐标为横坐标,以天桥大润发超市所在坐标为纵坐标,以两坐标轴所交的点为原点建立直角坐标系,通过用直尺测量得到各点坐标位置,故研究对象A 、B 、C 、D 需求量及坐标点及假设现有一配送中心E 坐标位置如下图所示:
图4.1 研究对象在直角坐标系中的坐标
根据所选取的四家大润发超市在地图上的位置建立直角坐标系坐标及需求量如下表所示:
表4.1各超市的数据汇总
所求配送中心的坐标点为)(00,x y ,配送中心到各需求站的运输费用:
j j j j F c w h = (4.1)
其中j w 为各点的需求量,j c 为配送中心到需求点的运费率,j h 为配送中心到用户的距离,可写成以下形式:
j h = (4.2)
设配送中心到各用户的运输费用之和为F ,则:
1
1
n n
j j j j j j F c w h c w ====∑∑ (4.3)
为使总运费F 最小,分别对0x ,0y 求偏导数,并令其等于零,得:
010()0n j j j j j
c w x x F x h =-∂==∂∑ (4.4)
010()0n j j j
j j
c w y y F y h =-∂==∂∑ (4.5)
整理以上两式得:
1*01
n
j j j
j j
n
i j j j
c w x h x c w h ===
∑
∑
(4.6)
1*0
1
n
j j j
j j
n
i j j j
c w y h y c w h ===
∑
∑
(4.7)
重心坐标计算
假设j c 即运输费运率是相同的,所以在方程中可以消除j c ,但因为式(4.6)、式(4.7)两式右边均含有未知数0x ,0y 的j h 项,故无法一次求出配送中心坐标点)(00,x y
利用迭代法求配送中心坐标点)(
00,x y 。
首先求得所有用户的重心坐标()00
00,x y 作为配送中心的初始坐标:
010811.5
5.1254x +++=
=
0008 4.59.5
5.54
y +++=
=
然后将求得的坐标)(5.125,5.5带入式(4.2)中,求的各超市到点)(5.125,5.5的距离: A 点山水大润发超市到配送中心的距离:
1 6.875h ==
B 点天桥大润发超市到配送中心的距离:
2 5.70h ==
C 点立下大润发超市到配送中心的距离:
3 3.04h ==
D 点红楼大润发超市到配送中心的距离:
47.53h ==
将以上所求的各超市到配送中心的距离带入式(4.3)中,求得配送中心到各需求点的总的运送费用F ,
1
1.26 6.875 1.20 5.70 1.07 3.04 1.047.5326.59n
j j j j F c w h c c c c c
===⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=∑
将坐标)(5.125,5.5带
入式(4.6),式(4.7)中,求得配送中心改善坐标点()*+1*+10
0,x
y :
1
*+1
1
1.261 1.200 1.078 1.0411.5
6.875 5.70 3.04
7.53 5.191.26 1.20 1.07 1.04
6.875 5.70 3.04
7.53
n
j j j j j n
i j j j
c w x c c c c h x
c w c c c c h ==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+++
=
==+++
∑
∑
1*+101
1.260 1.208 1.07 4.5 1.049.5
6.875 5.70 3.04
7.53 5.181.26 1.20 1.07 1.04
6.875 5.70 3.04
7.53
n
j j j j j
n
i j j j
c w y c c c c h y c w c c c c h ==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+++
=
==+++
∑
∑
将得到的改善地点坐标)(5.5,5.1带入公式(4.2)中,求的各超市到改善点坐标的距离:
A 点山水大润发超市到改善后的配送中心的距离:
11 6.66h =
B 点天桥大润发超市到改善后配送中心的距离:
12 5.91h ==
C 点立下大润发超市到改善后配送中心的距离:
13 2.89h ==
D 点红楼大润发超市到改善后配送中心的距离:
147.65h ==
将上面所得距离11h ,12h ,13h ,1
4h 带入公式(4.3)中,求得改善点坐标到各需求点的
总运费1F :
1
11
1.26 6.66 1.20 5.91 1.07
2.89 1.047.6526.53n
j j j j F c w h c c c c c
===⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=∑
比较两个坐标点的总运费,得F >1F ,所以改善点)(5.19,5.18比初始点坐标
)(5.125,5.5合理,所以继续用迭代法求最佳坐标点,以改善点坐标)(5.50,5.15为初始
坐标,带入公式(4.6),公式(4.7)求的新的改善点坐标()*+2*+2
00,x y :
11
*+2
11
1.261 1.200 1.078 1.0411.5
6.66 5.91 2.89
7.65 5.251.26 1.20 1.07 1.04
6.66 5.91 2.89
7.65
n
j j j j j
n
i j j j
c w x c c c c h x
c w c c c c h ==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+++
=
==+++
∑
∑
11*+2011
1.260 1.208 1.07 4.5 1.049.5
6.66 5.91 2.89
7.65 5.101.26 1.20 1.07 1.04
6.66 5.91 2.89
7.65
n
j j j j j
n
i j j j
c w y c c c c h
y c w c c c c h ==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+++
=
==+++
∑
∑
将得到的新改善地点坐标)(5.25,5.10带入公式(4.2)中,求得各超市到改善点坐标的距离:
A 点山水大润发超市到改善后的配送中心的距离:
21 6.64h ==。