定量方法选址

更新于 2026年10月10日 版权声明
(四)定量方法选址

定量选址方法大致可归纳为两大类:应用连续型模型选址和应用离散型模型选址。对于连续型模型可应用重心法来求解,这类方法认为仓库地点可取直角坐标上的任意点(xi,yi)。对于离散型模型可用整数规划法、逐次逼近的模拟方法等来求解,这类方法认为仓库的备选地点是有限的几个场所,最合适的地点只能从中选出。

1.重心法

设有几个顾客,地点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),…,(xn,yn),各自对应的货物运输量分别为W1,W2,W3,…,Wn,该仓库的地点坐标为(x0,y0)。当仓库到顾客之间的直线距离乘以对应的运量,再乘以运输费率所得的乘积之和(即总运输成本)为最小时,此地点即为最优地点,并用图示表示。如果把单一仓库的模型扩展为多个仓库的模型,问题就变得复杂得多。由于这种方法考虑了从仓库到顾客的运输费用,还考虑了仓库的管理费用和从工厂到仓库的运输费用,即按总费用最小的原则来选择地点,所以它是适用的。

重心法的优点是不限于在特定备选地点进行选择,灵活性较大。但是由于灵活性大,实际上很难得到最优的地址,可能这个地址位于河流、湖泊或其他无法实现的地点。这是重心法的一个缺点。

另外,从仓库到顾客的发送,被认为都是直线往复的运输,也是不符合实际情况的。现实中,多数情况下是一台发送车巡回于数个顾客之间,而且通常要考虑实际的道路距离,这样会使重心法的求解相当复杂。这是重心法的另一个缺点。

2.混合整数规划法

混合整数规划法是解决物流网络设计问题常用的数学方法。运用这种方法进行仓库选址,决策目标是在物流网络中确定仓库的数量、容量和位置,使得产品的物流总成本最小。决策问题的约束条件为:①不能超过每个工厂的生产能力;②所有产品的需求必须得到满足;③各仓库的吞吐量不能超过其吞吐能力;④必须达到最低吞吐量仓库才可以开始运营;⑤同一顾客需要的所有产品必须由同一仓库供给。这种方法在计划管理中日益得到广泛的应用,但其求解方法比较复杂。

3.鲍姆尔-沃尔夫(Baumol-Wolfe)法

此方法以运输问题为基础,同时也考虑非线性的费用函数。运输费用与运输距离在运输量和运输单价一定时的关系是线性的,但是仓库(流通中心)的管理费在工作效率提高时,需采用边际费用递减的非线性费用函数来描述。其解法采用分阶段逐次逼近的方法。首先,按照运输问题求解运输费用和发送费用;然后求管理费用函数的微分,使边际费用最小;再进一步解运输问题。按此顺序反复进行。这种方法在能够确定仓库(流通中心)费用函数时,被认为是有效的方法。

4.反町氏方法

这一方法的模型与混合整数规划模型相同。但是日本三菱综合研究所的反町洋一找出了有效的求解方法,即用线性规划(LP)方法确定各配送中心的市场占有率,求出配送分担地区的重心,再用混合整数规划法的“筹型法”确定场址的建设位置。此方法在日本已有几个应用实例。

该方法是按下面两个阶段的顺序反复进行计算的:①确定各流通中心分担的发送区域;②求出各发送分担区的重心。

该方法计算时间短,是一种有效的计算方法。但在计算管理费用时,不管流通中心的工作效率如何,都作为固定费用看待,这是此方法的一个不足之处。

5.逐次逼近模拟法

用解析方法求解仓库地点选择问题,特点是能获得精确的最优解。但这种方法对某些复杂问题难以建立起恰当的模型,或者由于模型太复杂,往往求解困难。无论是重心法还是混合整数规划法,都各有其优缺点,而且目前很难判定哪个是最有效的方法。模拟方法是将实际问题用数字方程和逻辑关系的模型表示出来,然后通过模拟计算和逻辑推理确定最佳选址方案。模拟方法较之用数学模型求解简单,逐次逼近模拟法就属于这种方法。

在选择仓库的备选地点时,先确定m个地点作为仓库地址的选择基准,然后根据一定的准则,优选出(m-1)个备选点,逐次逼近最优选址方案。或者在某一准则下,先选择第一个地点,随后增选第二个地点,再按这样的顺序进行下去。在增选地点时要计算物流系统的费用,如果增选地点物流费用减少则继续增选;如果费用开始增加,就停止增选。

6.重心法的应用

为了简化选址问题,设仓库只有一个,并且不考虑从生产厂到仓库的运输费用和仓库的管理费用。只考虑从仓库到顾客的发送费用,仓库的选址问题就是使总发运费用H为最小的问题。

设有n个顾客,各自的坐标为(xi,yi)(i=1,2,…,n),仓库的坐标为(x0,y0)。该仓库到顾客的发送费用为Ci,总发运费用为H,则有

图示

而Ci又可以表示为

图示

式中:hi为从仓库到顾客i的发送费率(单位吨公里的发送费);wi为向顾客i的发送量;di为从仓库到顾客i的直线距离。di也可以表示为

图示

把式(5-2)代入式(5-1)中,得到

图示

将式(5-3)代入式(5-4)。为求H最小,将该式分别求x0,y0的偏导,并令其等于零,得出最优图示的模型:

图示

图示

因式(5-5)和式(5-6)右边还含有di,即含有要求的未知数x0和y0,而要从两式的右边完全消去x0和y0,计算起来很复杂。为简化计算,通常采用迭代法(试错法)来进行计算。

迭代法的计算步骤如下:(https://www.daowen.com)

①先用几何重心点作为仓库的初始地点图示,此时的di=0。

②利用式(5-3)和式(5-4),计算与图示相应的总发送费用H0。

③把(图示)分别代入式(5-3)、式(5-5)、式(5-6)中,计算仓库的改善地点图示。

④利用式(5-3)和式(5-4),计算与图示相应的发送费用H1。

⑤找H1与H0进行比较,如果H1≥H0,则图示为最优解;如果H1<H0,则返回第三步进行计算,再把图示代入式(5-3)、式(5-5)、式(5-6)中,计算出再改善地点图示。反复计算,直至Hn+1≥Hn,求出最优解图示。Hn为最少总运费。

应用迭代法的一般做法是将顾客间的重心点作为初始地点(故称重心法),也可采用任选初始地点,或根据各顾客的位置和发送量的分布情况选取初始地点。

【范例】已知四个区域市场M1(2,2)、M2(11,3)、M3(10,8)、M4(4,9),各市场的供货任务分别为2、3、2.5和1。现需要设置一个中转仓库,已知仓库到各市场的发送费率为5。求总发送费用最小的仓库地点。

解:首先按照向各市场发送货物量,求四个市场所构成的四边形的重心,重心坐标为图示。

图示

图示

因为hi相同,所以

图示

四个市场的重心为(7.8,4.9),再把这个坐标作为初始地点图示,用迭代法来改善它,使总发送费用为最小。

按步骤②求H0。首先根据式(5-3)计算di

图示

则由式(5-4),有

H0=(2×6.5+3×3.7+2.5×3.8+1×5.6)×5=196

按步骤③求图示,有

图示

按步骤④,用改善的地点(8.6,5.1)计算di与H1

图示

H1=(2×7.3+3×3.2+2.5×3.2+1×6)×5=191

因为 H1=191<H0=196

所以,应返回步骤③计算图示得

图示

再按步骤④,用再改善的地点(9.0,5.2)计算di与H2

图示

H2=(2×7.7+3×3.0+2.5×3.0+1×6.3)×5=191

所以 H2=191≥H1=191

可以知道图示已接近于最优解,最后所求得的最佳地点是(8.6,5.1)。

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