最新周洪涛-物流系统规划-第2章设施选址幻灯片.ppt
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1、周洪涛周洪涛-物流系统规划物流系统规划-第第2章设施选址章设施选址p 2.1 设施选址概述 p 2.2 设施选址的影响因素与选址程序 p 2. 设施选址方法 p 2.4 设施选址评价方法 主要内容主要内容 22 设施选址的影响因素与选址程序 2 22 21 1 影响因素影响因素影响选址决策的内部因素 : 组织的性质 制造业(成本最小化)还是服务业(收入最大化)?制造业(成本最小化)还是服务业(收入最大化)?组织的战略目标 新市场(目标市场的潜力),旧市场(降低成本,新市场(目标市场的潜力),旧市场(降低成本,着重考察人力成本和目标地点的物流效率)。着重考察人力成本和目标地点的物流效率)。企业投
2、资的具体项目和所生产的产品 22 设施选址的影响因素与选址程序 2 22 21 1 影响因素影响因素 影响设施选址的经济因素和非经济因素 : 经济因素经济因素非经济因素非经济因素经济因素经济因素非经济因素非经济因素1.运输费用1.当地政策法规4.燃料价格4.人文环境2.土地成本和建设费用2.经济发展水平5.水、电等资源成本5.气候条件3.原材料供应价格3.环境保护标准6.劳动力价格 22 设施选址的影响因素与选址程序 2 22 21 1 影响因素影响因素施选择影响因素分析示例 P32-33 : 某工厂厂区必要面积为某工厂厂区必要面积为6065公顷,经选址小组工作决定,图公顷,经选址小组工作决定
3、,图2.3所示所示A、B、C三个厂址为候选位置。如何运用分析法来确定最佳厂址。三个厂址为候选位置。如何运用分析法来确定最佳厂址。 22 设施选址的影响因素与选址程序 2 22 22 2 选址程序选址程序准备阶段准备阶段 (选址目标要求,如产品、生产规模,运输条件,物料和(选址目标要求,如产品、生产规模,运输条件,物料和人力资源等;选址所需的技术经济指标,如年供电量、运输量和用水人力资源等;选址所需的技术经济指标,如年供电量、运输量和用水量等)量等)地区选择阶段地区选择阶段(收集资料,如征询选址意见,对可供选择的地区内进(收集资料,如征询选址意见,对可供选择的地区内进行调查,比较候选地区,提出地
4、区选择初步意见)行调查,比较候选地区,提出地区选择初步意见) 具体地点选择阶段具体地点选择阶段 (对若干候选地址深入调查和勘测,查阅相关历(对若干候选地址深入调查和勘测,查阅相关历史统计资料,收集各种现有资料,提出数个候选场址。阶段报告,最史统计资料,收集各种现有资料,提出数个候选场址。阶段报告,最终报告及资料,图形资料)终报告及资料,图形资料)决定选址任务提出选址要求场址区域选择预选区域方案区域影响因素分析方案评价区域方案确定具体地点选择预选地点方案方案评价决定地点位置具体地点影响因素准备阶段地区选择阶段具体地点选择阶段否满意满意否 22 设施选址的影响因素与选址程序 2 22 23 3 设
5、施选址报告设施选址报告 场址选择的依据(如批准文件等) 建设地区的概况及自然条件 设施规模及概略技术经济指标 各厂址方案的比较 对各场址方案的综合分析和结论 当地有关部门的意见 附件 ,包括各项协议文件的抄件、区域位置图,如设施所选位置、用地、交通路线、各类管线走向等,以及设施初步总平面布置图。 23 设施选址方法 1、单设施选址模型 2、多设施选址模型3、动态仓库选址模型 23 设施选址方法 2 23 31 1 单设施选址单设施选址 单设施选址模型,又称重心模型,比较常用,可用于工厂、可用于工厂、车站、仓库或零售服务设施选址车站、仓库或零售服务设施选址。该模型选址因素一般只包括运输费率运输费
6、率和货物运输量货物运输量,所以方法相对简单。数学上,该模型可被归为静态连续选址模型静态连续选址模型,它是一种最常用的模型,可解决连续区域直线距离的单点选址问题连续区域直线距离的单点选址问题。 23 设施选址方法 2 23 31 1 单设施选址单设施选址 重心模型式选址问题中最常用的一种模型,可解决连续区域直线距离的单点选址问题。1. 问题: 设有n个客户(收货单位)P1,P2,Pn分布在平面上,其坐标分别为(xi,yi),客户的需求量为wi,费用函数为设施(配送中心)与客户之间的直线距离乘以需求量。试确定设施试确定设施P0的位置(的位置(x0,y0),使总运输费用最小。),使总运输费用最小。
7、23 设施选址方法 2 23 31 1 单设施选址单设施选址 2. 建立模型 记: j配送中心到收货点Pj每单位量、单位距离所需运费。 wjPj的需货量。 djP0到Pj的直线距离。则总运费H为求H的极小值点 。由于式(2.1)为凸函数,最优解的必要条件为满足 njnjjjjjjjjyyxxwdwH11212020)()(),(*0*0yx0, 0*00yyxxyHxH19 令 得 , 0)(, 0)(100100njjjjjnjjjjjdyywyHdxxwxHnjjjjnjjjjjnjjjjnjjjjjdwdywydwdxwx11*011*0,20 上式右端dj中仍含有未知数x0,y0,故不
8、能一次求得显式解,但可以导出关于x和y的迭代公式:应用上述迭代公式,可采用逐步逼近算法求得最优解,该算法称为不动点算法,主要步骤如下: 3.算法(单一配送中心选址的不动点算法)212)(2)(212)(2)()1()()()()(iqiqIiiiiqiqIiiiiqyyxxwyyxxxwx212)(2)(212)(2)()1()()()()(iqiqIiiiiqiqIiiiiqyyxxwyyxxywy21 输入:n客户数; (xi,yi)各客户点的坐标,i1,2,n; i,wi各客户点的单位运费和运量,i1,2,n。 输出: 设施坐标; H总运费。 第第1 1步步:设取一个初始的迭代点 ,如:
9、 .然后计算A到各客户点的直线距离dj和费用H0: 第第2 2步步:令 ,转第3步。 第第3 3步步:若 , 运费已无法减小,输出最优解 和 ,否则,转第4步。 第第4 4步步:令 转第2步。 ),(*0*0yx),(A)0(0)0(0yxnjjnjjynyxnx1)0(01)0(01,1njjjjjjjdwHyyxxd1)0(02/12)0(02)0(0,)()(njjjjnjjjjjnjjjjnjjjjjdwdywydwdxwx11)1(011)1(0,njjjjjjjdwHyyxxd1)1(02/12)1(02)1(0)()(及)1 ()0(HH)0(0)0(0, yx)1()0()1(
10、0)0(0)1(0)0(0,HHyyxx)0(H 还有一些其他的单设施选址模型和方法,如图表技术(Graphical Techniques)、近似法(Approximating Methods)等。它们的差别主要体现符合现实情况的程度、计算的速度和难度、得出最优解的能力等方面,一般说来,没有任何模型具有某一选址问题所希望的所有特点,也不可能以模型解直接作为最终决策。 单设施选址模型的评述与推广单设施选址模型的评述与推广单设施选址模型的评述与推广单设施选址模型的评述与推广单设施选址模型的一些简化的假设条件:1、模型假设需求集中一点,实际需求来自分散的多个消费点,市场的重心通常被当作需求的集聚地,
11、导致计算误差;2、单设施选址模型一般根据可变成本选址;3、总运输成本假设运价随运距比例增加。起码运费+运价分段;4、直线距离假设;5、静态模型。 例例2-32-3 设某制造厂的工厂设某制造厂的工厂P P1010和需货地和需货地P P1 1P P9 9的位置及需求货物量如表的位置及需求货物量如表2 22 2所示,现要从工厂将产品送到需货地,试在需货地附近设置一个配送所示,现要从工厂将产品送到需货地,试在需货地附近设置一个配送中心,使运费最小,并与工厂直送方式相比,哪种方式最经济?中心,使运费最小,并与工厂直送方式相比,哪种方式最经济? 已知:从工厂到配送中心每吨货物运输费已知:从工厂到配送中心每
12、吨货物运输费a a10101818(元),吨货直接(元),吨货直接配送费配送费a aj j4040(元)(元)(j=1,2,9j=1,2,9),配送中心的费用每吨),配送中心的费用每吨180180元,若采元,若采用直送方式,从工厂到需要地每吨运费用直送方式,从工厂到需要地每吨运费r rj j4040元。元。25需货地和工厂需货地和工厂坐标坐标需求量需求量w wj jP P1 1(150,60)(150,60)1515P P2 2(130,90)(130,90)5 5P P3 3(60,130)(60,130)1818P P4 4(100,130)(100,130)7 7P P5 5(70,60
13、)(70,60)1212P P6 6(30,90)(30,90)1515P P7 7(50,40)(50,40)1313P P8 8(65,140)(65,140)1010P P9 9(110,120)(110,120)5 5P P1010( (工厂工厂) )(150,190)(150,190)100100表表22 工厂和需货地的位置及需求量工厂和需货地的位置及需求量26 解:解:1. 1.求配送中心最优地址求配送中心最优地址设初始解设初始解令令 因为因为H H1 1HH0 0,令,令H H0 0=H=H1 1=386163.1=386163.1,)120,95(),(000yxP)10, 2
14、 , 1()( ,)(212020jyyxxdjjj7 .38694010njjjjdwH0 .1236 .1228 .15078, 9 .946 .1223 .116331011011010110110jjjjjjjjjjjjjjjjjjdwdywydwdxwx1011212102101 .386163),10, 2 , 1( ,)( ,)(jjjjjjjdwHjyyxxd0 .123, 9 .94100100yyxx27计算同理,再进行迭代7次,有:计算 因为H1H0,令H0=H1=385960.5,计算4 .1240 .1300 .16138, 1 .950 .1305 .1236510
15、11011010110110jjjjjjjjjjjjjjjjjjdwdywydwdxwx1011212102100 .386022,)( ,)(jjjjjjjdwHyyxxd6 .3859601010jjjjdwH3 .1255 .1432 .17980, 2 .965 .1438 .138031011011010110110jjjjjjjjjjjjjjjjjjdwdywydwdxwx1011212102105 .385960,)( ,)(jjjjjjjdwHyyxxd3 .125, 2 .96100100yyxx3 .1257 .1439 .18009, 2 .967 .1437 .1382
16、71011011010110110jjjjjjjjjjjjjjjjjjdwdywydwdxwx1011212102105 .385960,)( ,)(jjjjjjjdwHyyxxd28因为H1=H0,H0已最小,输出最优解:(x0,y0)=(96.2,125.3),H=385960.5 2.与工厂直送方式成本比较 由配送中心配送方式的运输费为:T1=工厂到配送中心的运费+配送中心到需要地的运费+配送中心本身费用=385960.5+100*180=403960.5(元)工厂直送方式费用为:T2=工厂到需要地的运费 (元) 因为T1T2,所以,经过配送中心方式是经济的。5 .51445191jjj
17、jdwr 23 设施选址方法 2 23 32 2 多设施选址多设施选址 一般地,多数企业可能都有几处物流设施,可能要同时决定两个或多个设施的选址,这样,问题就变得比较复杂了,但却更实际,更普遍。由于不能将这些物流设施看成经济上相互独立的要素,因此问题自然十分复杂。l网络覆盖模型p 集合覆盖模型p 最大覆盖模型l线性规划模型l系统仿真模型l 网络覆盖模型网络覆盖模型 覆盖模型,是对于需求已知的一些需求点,确定一组服务覆盖模型,是对于需求已知的一些需求点,确定一组服务设施来满足这些需求点的需求。在这个模型中,需要确定设施来满足这些需求点的需求。在这个模型中,需要确定服服务设施的最小数量和合适的位置
18、务设施的最小数量和合适的位置。 该模型适用于商业物流系统该模型适用于商业物流系统,如零售点的选择问题、加油站,如零售点的选择问题、加油站的选址、配送中心的选址问题等。的选址、配送中心的选址问题等。 根据解决问题的方法的不同,可以分为两种不同的主要模型根据解决问题的方法的不同,可以分为两种不同的主要模型: 集合覆盖模型集合覆盖模型,用最小数量的设施去覆盖所有的需求点;,用最小数量的设施去覆盖所有的需求点; 最大覆盖模型最大覆盖模型,在给定数量的设施下,覆盖尽可能多的需,在给定数量的设施下,覆盖尽可能多的需求点。求点。l 集合覆盖模型集合覆盖模型 1. 1.问题问题 集合覆盖模型的目标是用尽可能少
19、的设施去覆盖所有的需求点。集合覆盖模型的目标是用尽可能少的设施去覆盖所有的需求点。 已知若干个需求点(客户)的位置和需求量,需从一组候选的地点中 选择若干个位置作为物流设施网点(如配送中心、仓库等),在满 足各需求点的服务需求的条件下,使所投建的设施点数目为最小。 如图所示: 集合覆盖模型2. 2.建立模型建立模型设:N区域中的需求点(客户)集合,N1,2,n; M区域中可建设设施的候选点集合,M1,2,m; di第i个需求点的需求量; Dj若第j个候选点选中时,该设施点的服务能力; A(j)设施节点j所覆盖的需求点i的集合;i的集合 B(i)可以覆盖需求节点i的设施节点j的集合;j的集合 1
20、 在j点建立设施;jM xjxj 0 否则。 yij节点需求i中被分配给设施点j的部分。则数学模型可表示为(25 )s.t.(26 )(27 ) 式(25)最小化设施的数目; 式(26)保证每个需求点的需求得到完全的满足; 式(27)是对每个提供服务的服务网点的服务能力的限制,变量的0-1约束和非负约束保证一个地方最多只能投建一个设施,而且允许一个设施只提供部分的需求。 MjjxminMjNiyMjxMjxDydNiyijjjAijjijiiBjij, 0,1 , 0, 1)()( 3. 3.模型的求解模型的求解 集合覆盖模型是NP困难问题,当规模较小时,可设计枚举法或隐枚举法(如分支定界法等
21、)。但在实际问题中,存在需求点数n和可供选择的候选点数m较大的情况(也可能n=m),这时需要设计近似算法来对模型进行求解。 下面给出一个最少点覆盖的启发式算法,该算法是最常用也是最简单的一个近似算法,主要步骤如下: 第一步:初始化。第一步:初始化。令所有的y00,xj0, (已分配的需求),并确定集合A(j)和集合B(i);0Mjijiyy35 第二步:选择下一个设施点。第二步:选择下一个设施点。在M中选择xj0,且A(j)的模为最大的点j为设施点,即 ,令 ,并在M集合中剔除节点j,即 。 第三步:确定节点第三步:确定节点j的覆盖范围。的覆盖范围。将A(j)中的元素按B(i)的规模从小到大的
22、顺序指派给j,直至j的容量为Dj0或A(j)为空。其中对于iA(j)且,yi1,将i指派给j的方法为:若 ,则令yij1yi,DjDjdi(1yi),yi1,在A(j)和N中剔除需求点i。若 ,则令 第四步:若N或M为空,停止;否则,更新集合A(j)和集合B(i),转第二步。)(max)(jAjA1 jx jMMjiiDyd)1 (jiiDyd)1 (0,jijiiijijDyyydDy3617849256322434143233211 图26 小区居民点位置图例例24 在某区域需规划建设若干个农贸市场为将来该区9个主要居民点提供服务,除第6居民点外,其他各点均有建设市场的条件,如图26所示。
23、已知市场的最大服务直径为3km,为保护该区域的环境,希望尽可能少地建造农贸市场。问应如何规划? 解:N1,2,3,4,5,6,7,8,9,M1,2,3,4,5,7,8,9,由图26两点间的最短距离,根据最大服务半径为3km的约束及第6居民点不适合建市场的要求,可确定集合A(j)和B(i)。如表23所示,值得指出的是本问题没有需求量和容量,故无需考虑约束式(27)。37居民点号居民点号A(j)B(i)11,2,3,41,2,3,421,2,31,2,331,2,3,4,51,2,3,4,541,3,4,5,6,71,3,4,5,753,4,5,63,4,564,5,7,874,6,7,84,7,
24、886,7,8,97,8,998,98,9表23 候选点服务范围 因为A(4)=1,3,4,5,6,7,|A(4)|=6为最大,故首先选取j4。由于无容量约束故依次指派5,7,1,6,3,4点归节点4服务。 此时,N2,8,9,M1,2,3,5,7,8,9,更新集合A(j)和集合B(i)后如表24所示。38居民点号居民点号A(j)B(i)12222324567888,98,998,98,9表24 候选点服务范围 因为A(8)8,9,|A(8)|2为最大,故首先选取j8,并且8,9两点归节点8服务。 同理,再迭代一次,得j2,居民点2归节点2服务。 因此,计算结果为(4,8,2)。本例最优解(3
25、,8)39l 最大覆盖模型最大覆盖模型 1. 1.问题问题 已知若干个需求点(客户)的位置和需求量,需从一组候选的地点中 选择p个位置作为物流设施网点(如配送中心、仓库等),使得尽可能 多地满足需求点的服务。 最大覆盖模型的目标是对有限的服务网点进行选址,为尽可能多的对象 提供服务,如图2-7所示。图2-7 最大覆盖模型40 2. 2.建立模型建立模型 设: N区域中的需求点(客户)集合,N1,2,n; M区域中可建设设施的候选点集合,M1,2,m; di第i个需求点的需求量; Dj若第j个候选点选中时,该设施点的服务能力; p允许建设的设施的数目; A(j)设施节点j所覆盖的需求点i的集合;
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