层次分析法在沃尔玛配送中心选址上的应用

摘要
随着科技的飞速发展和经济全球化，“地球村"和“世界工厂网"的出现，在现代化生产中，通过降低原材料成本和提高设备本身生产能力的手段，来提高企业的效益已经变得极其有限。

于是，现代物流成为了一个新的经济热点，物流是企业的第三利润源泉，整个物流系统中却蕴藏着巨大的潜在经济效益。

为此，现代化的物流中心如雨后春笋般拔地而起，物流中心在整个物流系统中都发挥着巨大的作用，而中心的选址又对中心运转功效的发挥至为重要，这就是本文研究适应企业实际业务的物流中心选址问题的理由。

物流中心的选址，是指在一个具有若干供应点及若干需求点的经济区域内，选一或多个地址设置配送中心的规划过程。

在传统的物流中心选址模型中，大都假设物流系统中所涉及的库存费用、运输费用、需求量、运输时间等关键因素为已知常数，然后根据要求确定一个或多个物流中心。

但在实际情况中，有些影响物流中心选址的因素是不确定的，例如地理因素，经济因素，环境因素，运输时间受交通状况影响等，从而形成了物流中心选址的不确定环境。

在复杂的物流系统设计时，应该把这些不确定因素考虑进去。

本文全面介绍了物流中心及网点布局的相关概念；阐述了几种有代表性的物流中心选址的方法，其中重点讲述了层次分析法的发展情况、优势、基本原理和应用层次分析法的基本步骤；对物流配送中心选址的模糊综合评价及网络规划作了比较深入的研究，着重阐述实际选址问题的影响因素、模型构建和求解算法，最后将层次分析法应用到实例之中，
求出最优的物流中心地址是有效地、符合实际情况的。

关键词：物流配送中心选址层次分析法物流规划
Abstract
With the rapidly growing global competition, the supply chain management is regarded much more important than before by manufactures, and the model of scientific management is very important for the survival and development of the enterprises. The vendor selection and evaluation is not only an important link in the supply chain management, but also a base for the cooperation of the supply chain. So, how to choose technology，quality，and perfect enterprise cooperation as companies, supplier, how to make a correct assessment of the existing is very important and theoretical significance .
The thesis makes an objective remark on the research status both domestic and abroad．We devise a new system for selecting and evaluating vendors on the foundation of making use of the available theories and methods，not only considering the supplier’s environment, performance, inner competitiveness, cooperation ability, potential development ability be five big aspects, but also innovative considering agility, level of information, enterprise technology development ability to evaluate and make the index system has more pertinence and practicability. On the select methods, we use the analytic hierarchy process(AHP) theory to select suppliers, and adopts expert scoring method with the qualitative index quantification. At last, it’s proved feasibility and maneuverability of method with a case.
Key words：Supplier selection supplier evaluation index system Analytic Hierarchy Process (AHP)
目录
Abstract (2)
目录 (3)
第一章引言 (5)
第二章国内关于配送中心选址研究论述 (5)
2.1 国内对配送中心选址问题研究方法 (6)
2.1.1 主观法 (6)
2.1.2线性加权法 (6)
2.1.3 层次分析法 (6)
2.2 层次分析法选址模型研究的综述 (7)
2.3 层次分析法的优缺点 (7)
2.3.1层次分析法的优点 (7)
2.3.2层次分析法的缺点 (8)
第三章层次分析法的概述 (9)
3.1 层次分析法的现状 (9)
3.2 层次分析法的优劣分析 (10)
3.3 层次分析法的基本原理和基本步骤 (10)
3.3.1 阶梯层次结构模型的特点 (11)
3.3.2 构造判断矩阵 (12)
3.3.3 层次单排序和一致性检验 (13)
3.3.4 层次总排序和一致性检验 (15)
3. 4 应用层次分析法的缺陷 (16)
第四章配送中心选址影响因素 (16)
4.1 选择配送中心的重要性 (16)
4.2 选择配送中心的原则 (17)
4.3 配送中心影响因素分析 (18)
4.3.1 自然环境因素 (18)
4.3.2 经营环境因素 (18)
4.3.3 基础设施情况 (19)
4.3.4 人力资源 (19)
4.3.5 其他因素 (19)
第五章层次分析法在沃尔玛配送中心选址上的应用 (20)
5.1 沃尔玛企业介绍 (20)
5.1.1 沃尔玛企业背景介绍 (20)
5.1.2 沃尔玛在中国的配送中心简介 (21)
5.2 层次分析法在沃尔玛配送中心选址的应用步骤 (21)
5.3 配送中心选址决策过程 (22)
5.3.1 建立层次结构模型 (23)
5.3.1 构造判断矩阵 (23)
5.3.2 层次单排序和一致性检验 (24)
5.3.4 各城市排序总分 (26)
5.3.5 结果分析 (27)
第六章总结和展望 (27)
参考文献 (28)
第一章引言
随着经济社会的不断发展，管理革新和技术变革将更加迅猛，市场竞争会更加激烈，市场环境也更加变幻莫测，物流在社会经济发展中的地位变得越来越重要，国家物流的综合发展水平成为判断其综合实力的标志之一。

配送中心是供应商和客户的桥梁纽带，在物流系统中有着举足轻重的作用。

配送中心的选址将影响其长远的经济效益。

物流在国民经济中的地位日益凸现，而作为连接物流网络上下游的配送中心也开始逐渐为人们所重视。

物流配送中心选址，是物流系统规划环节中关键的一环。

物流配送中心选址不仅直接关系到物流配送中心自身的运营成本和服务水平，而且还关系到整个社会物流系统的合理化，同时物流配送中心选址属于物流系统的长期规划，一旦位置选择不当，所带来的不良后果和损失不是通过以后的加强和完善管理等其他措施可以弥补的。

因此,在进行配送中心选址决策中通常要全面考虑众多影响因素，这使得配送中心选址问题一般都非常复杂，难以解决，通常需要将定性和定量技术结合起来以寻求最合适的解决方案。

根据这种情况本论文宗旨在前人研究的基础上，运用所学习的《运营管理》、《运筹学》、《供应链管理》等课程中关于线性规划和层次分析法选址等理论知识，拟采用改进的层次分析法和整数规划原理来建立两个物流配送中心的选址模型。

然后在对一些企业进行实地调查取得的部分数据和在国内正式发行的各类经济统计年鉴上搜集的数据基础上对上述重点理论模型进行实证分析。

本论文是在前人研究成果上，在论文的第二部分国内关于物流配送中心选址研究的综述。

第三部分物流配送中心选址的模型的理论模型。

深入分析改进的层次分析法与整数规划模型的理论和算法。

第四部分是实证研究，以验证本文所构建的重心法模型的合理性及可行性。

第五部分是全文的结论[12]。

第二章国内关于配送中心选址研究论述
国内对配送中心选址问题的研究起步较晚，只有10余年的历史，但也有许多学者对其进行了深入的研究，在理论和实践上都取得了较大的成果。

国内对各种类型物流中心的选址问题在理论和实践方面都取得了令人瞩目的成就，形成了许多可行的模型和方法。

归纳起来，这些物流配送中心选址方法可分为三类，包括应用连续型模型选择地点，应用离散型模型选择地点和应用德尔菲(Delphi)专家咨询法选择地点[1] [2]。

2.1 国内对配送中心选址问题研究方法
国内对配送中心选址问题的研究起步较晚，只有10余年的历史，但也有许多学者对其进行了深入的研究，在理论和实践上都取得了较大的成果。

国内对各种类型物流中心的选址问题在理论和实践方面都取得了令人瞩目的成就，形成了许多可行的模型和方法。

归纳起来，这些物流配送中心选址方法可分为三类，包括应用连续型模型选择地点，应用离散型模型选择地点和应用德尔菲(Delphi)专家咨询法选择地点。

2.1.1 主观法
该方法是根据征询和调查所得的资料并结合人的分析判断，对各输送中心进行分析、评价的一种方法。

它是一种定性的评价方法，主要基于路程和各部门的经验和主观看法，因此，这种方法是主观的而不是客观的。

这种方法的缺陷主要表现为依赖于评价人员的记忆和主观看法，会导致判断的偏差。

2.1.2线性加权法
线性加权评价法是目前配送中心选择实践中最常使用的评价法，其基本原理是给每个指标分配一个权重，根据各离散点各项指标的得分与相应权重的乘积之和来对位置做出评价。

由于该方法的权重确定依赖于专家知识，其评价结果无法摆脱主观随意性的影响。

2.1.3 层次分析法
该方法是20世纪70年代由著名运筹学家T．L．Saaty提出的，它的基本原理是根据具有递阶结构的目标、子目标(准则)、约束条件、部门等来评价方案，采用两两比较的方法确定判断矩阵，然后把判断矩阵的最大特征值跟对应的特征向量的分量作为相应的系数，最后综合给出各方案的权重(优先程度)11610由于该方法让评价者对照一个相对重要性函数表给出因素中两两比较的重要性等级，因而可靠性高、误差小。

不足之处是遇到因素众多、规模较大的问题时，‘该方法容易出现问题，如判断矩阵难以满足一致性要求，往往难于进一步对其分组t281。

它作为一种定向和定量相结合的工具，目前已在许多领域得到了广泛的应用。

现只对其中的层次分析法综述如下。

2.2 层次分析法选址模型研究的综述
层次分析法的提出是通过建立选址决策指标体系．力图找出影响物流效率和物流能力的重要因子．进而深入分析该物流配送中心地理定位的理论依据。

层次分析法(AHP)是通过应用数学方法将决策过程中的定量分析和定性分析有机结合起来的一种系统规划方法．适用于结构比较复杂、决策准则较多且不易量化的决策问题。

AHP在构造判断矩阵时，由于受资料、信息和分析人员水平的制．很难准确地用“稍微”重要、“较为”重要和“极端”重要等模糊字眼来表示两元素间的关系，评价结果受人为主观因素影响很大．且判断矩阵的一致性不甚理想。

层次分析法在物流配送中心选址中的应用是一种适用性强的决策方法。

当评价对象很多、评价精度要求不高时．可以直接用定量分析评价给各个对象评分．然后计算其相对隶属度值．在确定各因子的权重时．要用层次分析法。

层次分析法的主要步骤是：先建立指标体系的层次结构．再用层次分析法计算各因素的权重．然后用矩阵法确定各方案指标的值．最终评估值．从而决定最佳方案[3]。

2.3 层次分析法的优缺点
2.3.1层次分析法的优点
1.系统性的分析方法
层次分析法把研究对象作为一个系统，按照分解、比较判断、综合的思维方式进行决策，成为继机理分析、统计分析之后发展起来的系统分析的重要工具。

系统的思想在于不割断各个因素对结果的影响，而层次分析法中每一层的权重设置最后都会直接或间接影响到结果，而且在每个层次中的每个因素对结果的影响程度都是量化的，非常清晰、明确。

这种方法尤其可用于对无结构特性的系统评价以及多目标、多准则、多时期等的系统评价。

2.简洁实用的决策方法
这种方法既不单纯追求高深数学，又不片面地注重行为、逻辑、推理，而是把定性方法与定量方法有机地结合起来，使复杂的系统分解，能将人们的思维过程数学化、系统化，便于人们接受，且能把多目标、多准则又难以全部量化处理的决策问题化为多层次单目标问题，通过两两比较确定同一层次元素相对上一层次元素的数量关系后，最后进行简单的数学运算。

即使是具有中等文化程度的人也可了解层次分析的基本原理和掌握它的基本步骤，计算也经常简便，并且所得结果简单明确，容易为决策者了解和掌握。

3.所需定量数据信息较少
层次分析法主要是从评价者对评价问题的本质、要素的理解出发，比一般的定量方法更讲求定性的分析和判断。

由于层次分析法是一种模拟人们决策过程的思维方式的一种方法，层次分析法把判断各要素的相对重要性的步骤留给了大脑，只保留人脑对要素的印象，化为简单的权重进行计算。

这种思想能处理许多用传统的最优化技术无法着手的实际问题。

2.3.2层次分析法的缺点
1.不能为决策提供新方案
层次分析法的作用是从备选方案中选择较优者。

这个作用正好说明了层次分析法只能从原有方案中进行选取，而不能为决策者提供解决问题的新方案。

这样，我们在应用层次分析法的时候，可能就会有这样一个情况，就是我们自身的创造能力不够，造成了我们尽管在我们想出来的众多方案里选了一个最好的出来，但其效果仍然不够人家企业所做出来的效果好。

而对于大部分决策者来说，如果一种分析工具能替我分析出在我已知的方案里的最优者，然后指出已知方案的不足，又或者甚至再提出改进方案的话，这种分析工具才是比较完美的。

但显然，层次分析法还没能做到这点。

2.定量数据较少，定性成分多，不易令人信服
在如今对科学的方法的评价中，一般都认为一门科学需要比较严格的数学论证和完善的定量方法。

但现实世界的问题和人脑考虑问题的过程很多时候并不是能简单地用数字来说明一切的。

层次分析法是一种带有模拟人脑的决策方式的方法，因此必然带有较多的定性色彩。

3.指标过多时数据统计量大，且权重难以确定
当我们希望能解决较普遍的问题时，指标的选取数量很可能也就随之增加。

这就像系统结构理论里，我们要分析一般系统的结构，要搞清楚关系环，就要分析到基层次，而要分析到基层次上的相互关系时，我们要确定的关系就非常多了。

指标的增加就意味着我们要构造层次更深、数量更多、规模更庞大的判断矩阵。

那么我们就需要对许多的指标进行两两比较的工作。

由于一般情况下我们对层次分析法的两两比较是用1至9来说明其相对重要性，如果有越来越多的指标，我们对每两个指标之间的重要程度的判断可能就出现困难了，甚至会对层次单排序和总排序的一致性产生影响，使一致性检验不能通过，也就是说，由于客观事物的复杂性或对事物认识的片面性，通过所构造的判断矩阵求出的特征向量（权值）不一定是合理的。

不能通过，就需要调整，在指标数量多的时候这是个很痛苦的过程，因为根据人的思维定势，你觉得这个指标应该是比那个重要，那么就比较难调整过来，同时，也不容易发现指标的相对重要性的取值里到底是哪个有问题，
哪个没问题。

这就可能花了很多时间，仍然是不能通过一致性检验，而更糟糕的是根本不知道哪里出现了问题。

也就是说，层次分析法里面没有办法指出我们的判断矩阵里哪个元素出了问题。

4.特征值和特征向量的精确求法比较复杂
在求判断矩阵的特征值和特征向量时，所用的方法和我们上学期多元统计所用的方法是一样的。

在二阶、三阶的时候，我们还比较容易处理，但随着指标的增加，阶数也随之增加，在计算上也变得越来越困难。

不过幸运的是这个缺点比较好解决，我们有三种比较常用的近似计算方法。

第一种就是和法，第二种是幂法，还有一种常用方法是根法。

第三章层次分析法的概述
3.1 层次分析法的现状
层次分析法是(Analytic Hierarchy Process，简称AHP)是一种实用的多因素决策方法。

该方法以其定性与定量相结合处理各种决策因素的特点，以及系统、灵活、简洁的优点，迅速地在社会、经济等领域中得到广泛应用。

AHP的思想是首先通过建立清晰的层次结构来分解复杂问题，其次引入测度理论，通过两两比较，用相对标度将人的判断标量化，并逐层建立判断矩阵，然后求解各判断矩阵的权重，最后计算方案的综合权重并排序。

随着AHP的广泛应用，人们针对其不足进行了发展。

由于信息不完备，在实际两两比较中往往会出现不确定的主观判断。

对不确定性的判断用点值来表述显然是不合适的，这时可以采用模糊数来描述，也可以采用区间数来表示。

于是出现了模糊AHP(Fuzzy．AHP)和区间AHP(I．AHP)。

I-AHP 为处理判断的不确定性，将传统AHP与区间数学结合，用区间数替代点值，建立区间数构成的判断矩阵。

当区间数的上界和下界相等时，区间数将退化为点值。

模糊AHP将传统的AHP与模糊数学相结合，使用模糊数代替点值构成判断矩阵，然后求解权重向量，通过模糊数矩阵和向量计算得到模糊数综合权重，最后对其排序。

该方法能有效表达判断的不确定性，模型建立和求解也较简便。

传统AHP可看作模糊AHP的一种特例。

在采用AHP法解决复杂的决策问题时，由单个专家的判断来建立判断矩阵往往带有一定片面性，为实现决策的科学与民主，可由多个专家来参与两两比较，于是发展出了群体AHP(研oup．AHP)，可跟I-AHP和模糊AHP 结合使用[4] [6]。

3.2 层次分析法的优劣分析
AHP是由美国著名运筹学家、匹兹堡大学教授T．L．Saaty于二十世纪创立的，它是一种强有力的系统分析+运筹学方法，对多因素、多标准、多方案的综合评价及趋势预测相当有效。

面对由“方案层+因素层+目标层”构成的递阶层次结构决策分析问题，给出了一整套处理方法与过程。

AHP最大的优点是可以处理定性和定量相结合的问题，可以将决策者的主观判断与政策经验导入模型，并加以量化处理，AHP从本质上讲是一种科学的思维方式。

其主要的特点是：
(1)面对具有层次结构的整体问题综合评价，采取逐层分解，变为多哥单准则评价问题，在多个单准则评价的基础上进行综合；
(2)为解决定性因素的处理及可比性问题，Saaty建议：以“重要性”(数学表现为权值)比较作为统一的处理格式．并将比较结果按重要程度以1至9级进行量化度；
(3)检验与调整比较链上的传递性，即检验一致性的可接受程度；
(4)对汇集全部比较信息的矩阵集，使用线性代数理论与方法加以处理．挖掘出深层次的、实质性的综合信息作为决策支持。

当然层次分析法也是有其局限性的，具体表现在：
(1)AHP方法也有致命的缺点，它只能在给定的策略中去选择最优的，而不能给出新的策略；
(2)AHP方法中所用的指标体系需要有专家系统的支持，如果给出的指标不合理则得到的结果也就不准确；
(3)AHP方法中进行多层比较的时候需要给出一致性比较，如果不满足一致性指标要求，则AHP方法方法就失去了作用；
(4)AHP方法需要求矩阵的特征值，但是在AHP方法中一般用的是求平均值(可以术、几何、协调平均)的方法来求特征值，这对于一些病态矩阵是有系统误差的[5]。

3.3 层次分析法的基本原理和基本步骤
人们在进行社会的、经济的以及科学管理领域问题的系统分析中，面临的常常是一个由相互关联、相互制约的众多因素构成的复杂而往往缺少定量数据的系统。

层次分析法为这类问题的决策和排序提供了一种新的、简洁而实用的建模方法。

运用层次分析法建模，大体上可按下面四个步骤进行：
(1)建立递阶层次结构模型；
(2)构造出各层次中的所有判断矩阵；
(3)层次单排序及一致性检验：
(4)层次总排序及一致性检验。

3.3.1 阶梯层次结构模型的特点
应用AHP分析决策问题时，首先要把问题条理化、层次化，构造出一个有层次的结构模型。

在这个模型下，复杂问题被分解为元素的组成部分。

这些元素又按其属性及关系形成若干层次。

这些层次可以分为三类(如图3．1所示)
(1)最高层：这一层次中只有一个元素，一般它是分析问题的预定目标或理想结果，因此也称为目标层；
(2)中间层：这一层次中包含了为实现目标所涉及的中间环节，它可以由若干个层次组成，包括所需考虑的准则、子准则，因此也称为准则层；
(3)最底层：这一层次包括了为实现目标可供选择的各种措施、决策方案等，因此也称为措施层或方案层。

递阶层次结构中的层次数与问题的复杂程度及需要分析的详尽程度有关，一般地层次数不受限制。

每一层次中各元素所支配的元素一般不要超过9个。

这是因为支配的元素过多会给两两比较判断带来困难[7]。

3.3.2 构造判断矩阵
对每一层次各个准则的相对重要性进行两两比较，并给出判断。

比如：绩效评估与发展潜力的对比。

这些判断用数值表示出来，写成矩阵，即所谓的判断矩阵。

由于层次结构模型中有许多指标的数据难以通过统计方法获得。

因而，采用Delphi 法或1—9标度法对同属一级的要素以上一级的要素为准则进行两两比较，根据评价尺度确定其重要性，以此来构造两两比较判断矩阵。

常用的判断尺度有九分判断尺度，如表3-1所示。

标度值 含义
1 表示要素两两相比，具有同等重要性 3 表示要素两两相比，前者比后者稍微重要 5 表示要素两两相比，前者比后者明显重要 7 表示要素两两相比，前者比后者强烈重要 9 表示要素两两相比，前者比后者极端重要
2,4,6,8 表示上述判断的中间值
倒数关系
若要素i 与要素j 的重要性之比为c
ij
，那么存在
c
ij =
1/c
ji
表 3-１ 九分判断尺度表
专家根据两两要素之间的比较采用九分判断尺度表给出以下判断矩阵。

（专家评分组的组成：一线技术人员、管理层、供应商选择方面的专家、咨询机构五方面的人才组成的评审组）[8] [15]。

式中：
c
ij
为层要素i 与要素j 两两比较对于目标层B 即选择最佳供应商目
标的重要性程度的标度值，n 为判断矩阵的阶数。

判断矩阵C 是由对于判断矩阵显然满足公式：
C
c
11
…
c
j
1 …
c
n
1
┇ ┇ ┇
c
i 1
…
c
ij
…
c in
┇ ┇ ┇
c
n 1
…
c
nj
…
c
nn
C 1
┇ C i
┇ C
n
C 1
… C
j
…
C n
c
c ji
ij 1
=
……………………….. (3-1)
以此方法类推可以构造出第二个准则层中D 层的判断矩阵。

3.3.3 层次单排序和一致性检验
层次单排序就是根据判断矩阵计算出对于上一层次中某一因素而言本层次与之有联系的元素重要性次序的权值。

理论上讲，层次单排序问题归结为计算判断矩阵的最大特征根及其特征向量。

计算方法如下：
第一步：计算判断矩阵每一行元素的乘积m i
∏==n
j ij
i
c
m 1
(i ，j =1，2，…n)… ……………………..(3-2)
第二步：计算m i 的n 次方根w i
n
i
i
m w = ……………………… (3-3)
第三步：对向量w =[w 1 ，w 2 …
w
n
]T 作归一化处理，即：
∑==
n j i
i
i w
w w 1
……………………………. (3-4)
则w w 1
[
=, w 2
… w n
]T
即为所求特征向量。

同理，以此方法可以计算D
ij
因素的权重和特征向量。

第四步：计算特征向量的最大特征根λmax
∑
λ=w i
n i
CW )(max …………………………….. (3-5) 以此方法可以计算其他判断矩阵的最大特征根。

判断矩阵A 对应于最大特征值max λ的特征向量W ，经归一化后即为同一层次相应因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值，这一过程称为层次单排。