第三章 仓库规划与布局设计

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仓库的选址
• 接下来我们讨论较现代的关于设施选址的方法。 随着应用数学和计算机的普及，这些方法不再只 是理念上的方法，而更多是数学上的方法。 • 单设施选址 －－重心法 • 多设施选址-----混合-整数线性规划 • 动态仓库选址 • 零售/服务选址—加权因素法 • 其它-----------层次分析法（AHP法）
di k ( Xi X ) (Yi Y )
2
2
(4)
式中，K代表一个度量因子，将坐标轴上的一单位指标转换为 更通用的距离度量单位，如公里。
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• 求解过程包括下列7个步骤： • 1.确定各产地和需求地点的坐标值X,Y，同时确定各点货物运 输量和直线运输费率。 • 2.不考虑距离因素di,用重心公式估算初始选址点 ViRiXi ViRiYi i i X Y (5) (6) • iViRi 和 iViRi • 3.根据式(4)，用步骤2得到的 X , Y 计算 di 。（此时，无须 使用度量因子K）。 • 4.将di 代入式(2)和式（3），解出修正的 X ， Y 的坐标值。 • 5.根据修正的 X，Y 坐标值，再重新计算 di 。 • 6.重复步骤4和步骤5直至 X ， Y 的坐标值在连续迭代过程中 都不再变化，或变化很小，继续计算没有意义。 • 7.最后，如果需要，利用（1）式计算最优选址的总成本。
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第三章
仓库规划与布局设计
• 第一节 仓库选址 • 在本节，我们将学习部分现有的仓库选 址规划方法，主要集中在： • 1）各类可选方法中具有代表性的方法； • 2）讨论各种常见的仓库选址问题的方法。
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第三章
仓库规划与布局设计
• 第一节 仓库选址 • 3.1选址问题的分类 • 在对选址方法进行讨论之前，将问题划分成几 种类型会对我们有所帮助，也即，将选址问题分成 以下几类会有助于我们对选址问题进行讨论。即， • （1）按驱动力分类；（2）按设施的数量划分； • （3）按选择的离散程度划分；（4）按数据的集成 程度划分；（5）按时间维度划分。
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动态仓库选址
• 从一种布局形式转换到另一种布局形式需要付出一定 的成本。如果该网络使用公共仓库，那么经常改变网络布 局或许是可行的，因为关闭一个仓库，把货转存到另一个 仓库并开始营业的成本不高。反之，如果从一种布局形式 转换到另一种布局形式的成本很高，就不应该经常改变网 络布局。这样，一开始就实施最优设计就变得非常重要。
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2.韦伯的工业分类
最小。
量靠近市场。 最后，还有一些生产过程的原材料与成品重量相同。装配线生产是这一类的典型代表，其成 品重量是装配过程中使用的所有零部件重量之和。韦伯认为，这类生产过程既不必趋近原材料产 地，也不必趋近市场。即，在原材料和市场之间的任何地点定位，企业内向运输和外向运输成本 的总和是一样的。
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• 设有一系列点分别代表生产地和需求地，各自有一定量货 物需要以一定的运输费率运向一个位置待定的仓库，或从 仓库运出，那么仓库该位于何处呢？ • 我们以该点的运量乘以到该点的运输费率，再乘以到该点 的距离，求出上述乘积之和（即总运输成本）最小的点。 • 即 • MinTC= (1) V iRidi i • 式中 TC-----总运输成本； • Vi-----i点的运输量； • Ri-----到i点的运输费率； • di-----从位置待定的仓库到i点的距离。
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di k ( Xi X ) (Yi Y )
2
2
d 1 10 (3 5.038) (8 5.057) 35.798
2 2
d 2 10 (8 5.038) (2 5.057) 42.566
2 2
d 3 10 (2 5.038) (5 5.057) 30.385
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联线图底稿表。
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第三步：根据关联线图，完成作业区域布局，如图，最终布局图。
例子：我们来看一看利米特公司（Limited Distribution,Inc.） 的问题。该公司有两个工厂向仓库供货，由仓库供应三个需求中心 。工厂和市场的空间分布如图。我们需要寻找使运输成本最小的单 一仓库的位置。将一张网格叠放在公路地图上，可以很方便地得到 各点的相对位置，并用几何坐标来表示各工厂和需求中心的位置。 产品A由P1负责供应，产品B由P2供应。这些产品随后再被运到市场 。坐标，货物运输量和运输费率见表。
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动态仓库选址
• 迄今为止，我们讨论的选址模型，被用来帮助物流管 理者解决实际仓库选址问题。虽然人们对这些模型做了很 多改进，以使其更具有代表性，计算更有效率，但模型本 质上仍然是静态的。即它们无法提供随时间而变化的最优 选址模式。 • 需求和成本模式会随时间变化，因此选址模型根据现 期数据得出的解在未来的经济环境下使用会被证明是次优 的。最优网络布局是指在一个规划期内从一种布局形式转 换到另一种布局形式，这样才可以保证在任何时间网络布 局是最优的。这不是简单地寻找规划期内各年仓库的最优 数量、最佳规模和最佳位置。
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成本小结为：
类别 成本（美元）
产品
1，020，000
运输成本
1，220，000
仓库搬运成本
310，000
仓库固定成本
500，000
总计
3，050，000
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作业：
• 若对问题设定作以下改变，问题的解会如何变化？ • 假设产品1和产品2由工厂1优先供应，工厂1生产能力不足 的由工厂2补充供应，产品1和2都由仓库2配送到客户C1， C2，C3。使用混合-整数线性规划求解。要求：写出求解过 程和结果。
2 2
d 4 10 (6 5.038) (4 5.057) 14.312
2 2
d 5 10 (8 5.038) (8 5.057) 41.755
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MinTC=
V R d
i i
i i
=100*35.798+150*42.566+187.5*30.385+75*14.312+112.5*41.755 =21432.725美元
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动态仓库选址
• 通过几种方法可以找到随时间变化的最优布局。 • 1.可以使用现期条件和未来某年的预期情况来找出仓库的 最佳位置。网络根据现年与未来年份之间的平均条件进行 布局。 • 2.找出当前最优网络布局，并进行实施。随后，在每一年 到来，且该年的数据可得时，找出新的最优布局。如果新 旧布局转换带来的成本节约大于搬迁成本，就应考虑改变 布局。该方法的好处是总在使用实际数据---不是那些需要 预测的数据。 • 3.可以找到一个随时间变化的最优布局变化轨迹，精确地 反映什么时候需要转换成新布局，应该转换成什么样的布 局。
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位置图-----标有5年中每年使利 润最大化的仓库选址点
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作业
• 写出P4(B),P2(C)选出最优方案的过程。
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资料 例子
零售/服务选址
加权评分法
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第二节
仓库规模设计
• 一、仓库规模计算及平面布置。 • 1.规范计算法：
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• 例：仓库平均有效面积为700平方米，单位面积堆存定额为 3.5吨/平方米。9月初结存货物8000吨，9月份进仓货物 64000吨，出仓货物66000吨，本月的平均仓容量为2400吨， 库场容量使用率为70%。求9月份库场通过能力为多少？
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2.图表确定法：
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3.容积计算法：
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第三节
仓库布局设计
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关联分析方法
• 定性关联图法 • 定量从至图法 • 流程动线分析
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定性关联图法
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定性关联图法
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定量从至图法
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流程动线分析
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区域布置方法
• 定性关联图法 • 定量关联图法 • 作业流程计划表法
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• 1.按驱动力划分 • 在决定设施选址的因素中，通常某一个因素会比其他 因素更重要。在工厂和仓库选址中，最重要的因素一般是 经济因素。 • 零售选址时，位置带来的收入往往起决定性作用，位 置带来的收入减去场地成本就得到该地点的盈利能力。 • 而在服务设施（医院、自助银行、慈善捐赠中心或维 护设施）的选址中，可及性则可能是首要的选址要素，在 收入和成本难以确定时尤其如此。
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继续利用利米公司的问题，这里我们用中心解作为式（1）和（2） 的初始解。利用上例得出的结果，解下表中的方程可以得出第一次 迭代的位置坐标。
• 修正后的坐标值计算如下 • X = 102.009/20.249=5.038 • = 102.388/20.249=5.057 Y • 总成本为21431美元。
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• 仓库选址流程：
• 确定仓库选址的目标和原则 收集选址所需的 基本资料：如明确仓库业务类型，预测业务量，掌 握费用及顾客资料 根据考虑因素进行地址 的初步筛选 结合定量分析结果进行进一步 筛选 复查 确定地址
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单设施选址 • 我们首先来看单设施选址的一个常用模型，该模 型可用来为工厂，车站，仓库或零售/服务设施选 址。 • 该模型有不同名称，如精确重心法，网格法和重 心法。 • 因为选址因素只包括运输费率和该点的货物运输 量。
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问答题
• • • • • • • • • • • 根据韦伯的工业分类。 以下生产过程应： 1）靠近他们的市场选址； 2）靠近原材料产地选址； 3）无须靠近市场或原材料产地选址。 A.挡风玻璃清洗液装瓶 B.录像机的组装 C.铝矿石的冶炼 D.原油的提炼 E.苹果汁的制造 运输成本如何影响你的建议？
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• 3.2选址问题的早期研究 • 许多关于选址问题的早期理论是由土地经济学家和区 域地理学家提出的。运输成本在选址决策中的重要作用是 贯穿所有这些早期研究的共同主题。尽管大多数是在农业 和早期工业社会条件下进行的，他们所提出的许多概念一 直沿用至今。
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1.竞价地租曲线
杜能的地租曲线
杜能认为，任何经济开 发活动能够支付给土地的最 高地租或利润是产品在市场 内的价格与产品运输到市场 的成本之差。他讲理论形象 地表述为平原上孤立的城邦 ，城邦附近的土地肥沃程度 是一致的，各种经济活动将 根据其支付地租的能力分布 在城邦周围。在农业经济中 ，农业生产活动就可能如图 那样从市场向外布局。
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市场和供应地的坐标，货物运输量和运输费率
利用式（5）和（6），我们可以确定仓库的初始位置，或大致 位置。以表格形式来对方程求解，可以简化计算。即：
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• • • •
现在我们得到 X =3225.00/625.00=5.16 和 Y =3237.50/625.00=5.18 与该位置相关的总运输成本可以从下表得出。 利米公司仓库选址的运输成本的计算
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多Fra Baidu bibliotek施选址-----混合-整数线性规划
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多设施选址-----混合-整数线性规划
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资料 例子
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我们的任务是弄清该 使用那些仓库，怎样 将顾客需求分配给他 们，各工厂应该向每 个仓库供多少货？
用混合—整数线性规 划求解的一个小型多 产品仓库选址问题
以下是上图所示问题的模型公式：
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生产过程前后的产品重量对比对工厂选址的影响
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3.胡佛的递减运输费率
胡佛观察到：运 输费率随着距离的增 加，增幅下降。如果 运输成本是选址的主 要决定因素，要使内 向运输与外向运输的 总成本最小，位于原 料产地和市场之间的 设施必然可以在这两 点之中找到运输成本 最小的点。
递减费率使选址趋向原料产地或趋向市场

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• 解两个方程，可以得到工厂位置的坐标值。其精确重心的 坐标值为 ViRiXi / di i X (2) V iRi / di i
VRY / d Y V R / d
i i i i i i i i
i
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• 式中 X ,Y 位置待定的仓库的坐标； • Xi，Yi产地和需求地的坐标。 • 距离 di 可以由下式估计得到
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• 5.按时间维度划分 • 选址方法的时间维度可以是静态的，也可以是动 态的。换句话说，静态方法以某单一时期（如一年） 的数据为基础进行选址。 • 然而，选址规划也可能一次跨越多年。若设施是 固定投资，且从一地迁向另一地的成本很高，则尤其 如此。 • 用于多个阶段选择规划的方法被称为动态方法。