1、物流仓储选址与配送中优化问题研究物流仓储的选址及配送问题的优化研究作者姓名：青美君专业名称：指导教师：摘要：随着互联网的信息技术的高速发展，电子商务已经作为一种新的商业模式渗透到人们生活的方方面面，它不仅打破了传统行业的经营理念，而且还改变了企业经营与购销的实际操作模式，物流配送是实现客户与商家之间的桥梁，它对电子商务的发展水平起到了决定性的作用，所以第三方物流企业或者自营物流仓储的选址与配送的效率对一个企业的成败具有非常重要的意义。从区域经济的发展，供应链的管理和产业的竞争等角度分析。提出了第三方物流企业仓储中心的选址的方法来解决这个问题，并且运用层次分析法等在区域和区外选址两个层面对物流仓
2、储的选址进行决策性研究。现代物流在电子商务的大环境下具有自动智能化，信息网络化，柔性化等特点。本文对在电子商务环境下的物流仓储的选址和配送中的关键的优化问题（即配送路线的选择和物流仓储中心的选址问题进行研究），本文的具体内容包括以下方面：一对国内外的研究现状进行回顾和总结，并且通过综合考虑和数据分析，就其中部分重要的研究课题进行模型构建和应用分析。二查阅相关的文献，综合叙述物流配送中的车辆调度，配配送中心的选址和路径优化等问题的研究现状，探讨物流配送在现在互联网的发展中的地位和作用，总结互联网环境下订单的配送问题中出现的新特点。三物流仓储作为配送和企业之间的关键平台，它的选址决定了配送系统的优
3、化目标能否实现。本节在界定的物流仓储中心的基础上，根据研究需要对散型选址方法进行介绍。并且改进渐进覆盖及最小包络聚类模型求解选址问题。四针对互联网环境下配送车辆路径问题的特点，分为单目标和多目标配送问题的数学模型。对于单目标问题的时间窗口进行研究，并且使用蚁群算法进行理论求解。对多目标的车辆最少化，车辆行驶距离总。车辆等待时间和顾客的满意度进行分析。其中的每一个环节都同样重要。用近似于Paretode的最优解集来指导蚁群的信息的更新。此方法可以提高顾客的满意度，使车辆的等待时间最少。从而提高企业的荣誉和配送效率。五以物流仓储的选址问题研究的产生，发展和深入作为主线，探讨了物流仓储选址问题的基础
4、模型，揭示深入研究该问题的过程，讨论了互联网环境下物流仓储中心选址模型的创建。在已有的基本模型基础上，分析统一模型建立的几率，把很多选址问题的基本数学模型组合成一个模型，为互联网环境下的物流仓储的选址问题的优化研究提供数学基础。关键词：互联网 路径优化 物流仓储的选址 蚁群算法 对散型选址方法第1章 引言1.1 选题背景物流（Logistics），直观的是指物品从供应地向接收地的实体流动过程中，根据实际需要，将运输、储存、采购、装卸搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等功能有机结合起来实现用户要求的过程。这一过程不久包括了物品实体在空间上的移动，而且也包括其在时间上的延续。物流是供应链上的一部
5、分，在企业与消费者之间起到了非常重要的作用，物流的仓储在物流的配送中又是非常重要的一环，它的选址在一定程度上决定了配送的效率。物流整体来说就是在合适的时间地点和条件先将合适的产品用最合适的价格和成本提供给消费者。这不仅强调了是空的重要性，也重视了对消费者的服务和成本花费。物流是全球经济发展下的产物，是推动全球经济发展的动力，20世纪以来随着科学技术的高速发展，物流企业之间的竞争在不断的加剧，使用先进的管理理念和流通管理技术得到了现代物流企业的高度重视，并在生产运输和服务等不同的领域得到了广泛的运用。成为了改变企业的发展模式和运行方式的最要手段，现代物流业也逐渐成为各国经济发展的重要支柱产业。物
6、流供应链的管理能够大大的减少企业的成本，提高消费者的经济效益，是提高宏观经济的源泉，因此现代物流成为了很多企业家眼中的金矿，现代物流被誉为经济界的黑暗大陆。20世纪末互联网的出现使人与人之间的信息沟通变得更加方便，不在受时间和空间上的限制，这使人们的生活方式发生了最要的变化。互联网的出现促进了社会发展的三大进程：社会的网络化经济全球化和自由贸易化。因此我国在进入21世纪以来受到国际经济环境的影响，国家从战略上对产业政策进行了调整:国务院通过了物流业的振兴规划，确定了振兴物流业的九大工程。在这种背景下我国的物流业发展迅速，物流的体系不断的完善，行业也日益规范，但是我国物流业起步较晚，基础薄弱，政
7、策不够完善和发达国家相比还存在着不小的差距。我国物流的总费用与GDP比率偏高，这其中物流仓储的成本占据了总成本的1/3，运输成本占据了一本左右，这两者之和占据了物流总成本的80%左右，因此是影响总成本的最要因素，所以物流仓储的布局与配送过程中的优化显得尤其的重要。如果不合理的优化和布局会使得场地利用率偏低，造成大量的人力与物力的浪费，使得规模经济效应不够明显，这不久阻碍了物流企业竞争实力的提升，还导致了企业的经济效益，这成为了现代物流企业发展迫切解决的问题。优化物流仓储的选址和配送资源配置，在合理的范围之类，明确配送中心的定位，物流仓储的合理选址，并对配送路径有效的安排，在相对复杂的环境下解决
8、仓储选址-运输路径的优化问题，对物流企业在整体资源优化中的意义变得更加的突出。1.2 本课题研究的目及其意义实施物流管理的目的就是要在尽可能最低的总成本条件下实现既定的客户服务水平，即寻求服务优势和成本优势的一种动态平衡，并由此创造企业在竞争中的战略优势。系统方法就是利用现代管理方法和现代技术，使各个环节共享总体信息，把所有环节作为一个一体化的系统来进行组织和管理，以使系统能够在尽可能低的总成本条件下，提供有竞争优势的客户服务。系统方法认为系统的效益并不是它们各个局部环节效益的简单相加。系统方法意味着对于出现的某一个方面的问题，要对全部的影响因素进行分析和评价。从这一思想出发，物流系统并不简单
9、地追求在各个环节上各自的最低成本，因为物流各环节的效益之间存在相互影响、相互制约的倾向，存在着交替易损的关系。比如过分强调包装材料的节约，就可能因其易于破损造成运输和装卸费用的上升。因此，系统方法强调要进行总成本分析，以及避免次佳效应和成本权衡应用的分析，以达到总成本最低，同时满足既定的客户服务水平的目的。物流仓储的正确选址能够实现资源的优化配置，减少企业的成本，使企业的利益最大化。我国处于发展中国家，正在大力发展社会主义市场经济，目前我国的商品经济水平已经很高，但是配流配送的效率相对滞后，发展现代化社会化现代化的新型物流已经刻不容缓。因此我们应该借鉴发达国家的经验和设施，从国情和地域情况出发
10、，发展具有中国特色的现代新型物流配送系统。研究现代物流的仓储选址和配送中的优化问题有利于我国在全球经济浪潮中处于不败之地。1.3 本文研究思路本文的研究思路包括以下几点：（1） 物流仓储的选址和配送中的优化问题研究是国内外学者研究的热点之一，互联网环境下的电子商务作为一种新的经营模式给传统的经营模式带来了不小的冲击，物流则是这其中的一个重要环节，互联网环境下的物流具有很多新的特点，查询了大量的国内外文献，对其进行整理和分析。（2） 综述物流仓储的选址和静动态环境下的配送路径问题，以及地址-运输路径的优化问题国内外研究的历史和现状。讨论其中的局限性和不足，为后续的研究提供资料。（3） 概述物流仓
11、储的选址的目标，原则。影响因素以及选址工作流程，并且分析离散型选址方法：总结VRP问题构成的类型，影响的原因。分析动态配送车辆的路径问题类型和动静态问题的优化求解方法。（4） 物流仓储的选址是物流配送中商品配送业务的基地，在选址的过程中受到位置，大小规模和数目等因素的影响，仓储中心的选址和配送中的优化问题研究国内外已经有很多的研究，如：分散型选址方法，建立数学模型，设计求解算数法等。这些方法更重于问题的归纳，分析，本章文章将就仓储中心选址问题的基本模型进行总结和分析。（5） 概述我国物流发展的现状和在现代经济发展中起到的重要作用。对未来现代物流发展的展望。第2章 理论基础研究2.1 国内外物流
12、仓储选择研究现状选址-分配问题是指根据客户的空间地理位置和商品的而供需关系，以此确定此区域内服务的节点(仓储中心配送路线等)的位置，数量以及规模的大小，来使总费用达到最小化。 LAP是LRP的一个子问题，他们的主要区别在于，前者是指配送中心的车辆只为一个客户提供服务后就直接返回配送基地，而后者是采取路线迂回的方式为多个客户进行服务度。仓储中心的选址问题的研究已经又来已久，国外的相关理论记载最早可到17世纪，这其中Alred Weber的学者最具代表性，他提出的Weber问题最为经典，在这个问题上他认为可以通过单一仓库选址问题实现多个仓库与不同顾客之间的距离之和最小化的目标，这个理论后续又得到了
13、如 Johann Von Thunen,AugustLosch等学者的补充。此后还有很多学者为解决物流仓储的选址问题在程序算法上做出了很大的努力，但是直到Hakimi提出了P-中值问题和P-中心问题，就在配送途中的中转问题和配送路径的选择发表了独特的意见。60年代后期，物流仓储的选址研究进行了繁荣时期，并留下了许多具有实践指导价值的成果，如物流位图法，灵活配置法CFLP，重心法等经典的模型和方法都在此阶段被提出。之后再80年代初期Aikebs针对物流仓储费用的最小化问题提出了线性规划，动态和整体规划在不同环境下的选址模型。90年代Linda是这一时期的代表人物，他在其经典著作中运用了混合整数法
14、来分析物流仓储的选址问题。进入20世纪以后很多新的研究成果不断的涌现，比如说Odede Berman等人研究了需求不能满足仓储选址的问题，Vlachopoulou运用现代信息技术，把物流仓储的选址问题和地理信息系统进行有机的结合，同时开发出相应的决策系统以此来解决选址问题。从相关的文献来看，我国对物流仓储的选址和配送中的优化问题的研究大约开始于90年代初期，虽然在起步上很晚但是已经在理论与实践方面取得了众多的成果，这其中包括：高学东等人在鲍莫尔-沃尔夫模型的基础上针对物流仓储的选址问题作出的模型改进，并且运用了启发式算法进行了相应的求解，黎青松等人研究并完善了最优库存策略下的物流选址模型，这个
15、模型明确了仓储配送中心所承担的用户需求量与最优库存费用之间的非线性关系，并构建遗传算法进行求解。结合上述文献我们发现都基本是单独的从仓储选址的角度来进行物流配送中的优化分析，却未将配送途中路径的优化问题与仓储的选址问题进行综合分析，这也从根本上不能保证选址策略的最优性。传统物流仓储的选址方法对优化目标的函数要求较高，对相应的约束条件处理非常困难，尤其是当规模增加时，算法的效率会受到很大的影响，2.2 配送路径的优化问题配送路径的优化问题是国内外运筹学上一个永不衰竭的热点，这其中的NP-hard问题是困扰了学术界的典型问题。此问题通常被描述为：在一个供需关系的网络系统中，存在着多个物流仓储中心，
16、客户群体意见很多的配送车辆，如何在车辆所能承载的范围和顾客的服务需求内，科学的调度车辆的出行数量，行车路线和出行的时间，将顾客所需的物品从仓储中心送达客户手中，以此来实现物流企业例如按的最大化。2.2.1 配送中静态车辆路径问题这个问题首先被Dantzig等学者提出后，国内外一大批的研究学者对此问题进行了广泛的研究，80年代，Bodin等用综合描述的方式对相关的研究成果进行了比较详细的讲述，之后Christofides等有根据最新的研究成果作出了更为全面的介绍，20世纪初Paolo等学者就此问题发表专著进行了详细论述。不少研究者采用了精确算法求解了此类问题，但是受求解的规模影响，学者大部分偏重
17、于构造应用较广的启发式算法求解。国内直到90年代初期才开始相关科学领域的研究，但是目前的发展呈现蓬勃之势。直到现在相关的论文以及文章达到了1800余篇，通过对相关文献的分析，我们不难发现：国内对VRP的研究已经从过去的集中转化为向规模扩展。从普通的高等院校向各领域拓展。综合已有的文献以及研究成果分析，不难发现学者们大部分都关注的正向物流，而对于反向物流则研究很少，与此同时，研究逆向物流的学者大多关注在其复杂性的特点上，把正向物流与反向物流进行有机结合的并不多见，对物流配送中物品回收的差异性，多样性以及相关的优化问题研究的深度并不够，部分的研究并未考虑逆向物流中的库存限制和其可分性，这从某种意义
18、上影响了其在实践中的指导价值。2.2.2 动态车辆的路径问题传统的配送路径的安排很多取决于已经决定的信息假设，即顾客的需求，配送车辆的位置和已知的路况，这样就确定了车辆在行驶中所用的时间，车辆在任何节点之间的运行成本由节点之间的距离决定，与时间没有关系。而且在路径的安排上不会发生变化。基于上述的配送路径的优化问题称之为静态车辆路径优化问题。然而在实际的情况当中存在着很多的不确定的因素，比如交通存在着高度的动态性，路况不确定性，交通事故，天气状况的影响和其他的突发事件，这都将导致车辆的运行事件，在加上顾客需求的构成以及服务事件的不可预知性，以上的因素都影响了企业的配送时效和顾客的满意度以及运送成
19、本，在此基础上一部分学者提出了动态车辆路径优化问题研究。国内外学者针对这类问题相继进行了动态拨召车辆问题进行了研究，但是这个研究的最大遗憾在于未能对此类问题的特征进行概括总结，80年代末期以后，Psaraftis从12个不同的方面比较了动静态路径优化的不同的特征，并提出了相对精准的定义，随后更多的学者投入了对相关问题的研究，并提出了相关的研究问题，比如说：采用近似解算法研究带时间窗口的单机DVRP问题；段征宇等设计蚁群算法求解具有时间依赖性的DVRP问题；白世贞等研究了行程时间随出发时刻变化的DVRP问题。总体来说，此类研究的问题前提条件是客户需求发生变化，运输环境的影响以及对模糊时间的分析，
20、对一次性优化方法可以采用不同的策略的研究力度不够深，针对多车型DVRP问题的研究成果及其的少，同时在快速回应算法上的研究不够蛇舞。这些缺点在某种程度上降低了动态优化问题模型应用的有效性。第3章 物流仓储选址模型建立3.1 物流仓储的概述和定位（1）物流仓储中心的概念由于不同国家的国庆和发展水平的差异，国内外对物流仓储的概述存在着不同的描述:欧美国家更趋向于从顾客的利益出发，日本则注重从服务供应商的角度思考问题，趋向于提升顾客的价值来实现企业利润的最大化；我国的国标将配送中心定义为：从事配送的物流的场所或组织，主要服务于特定的用户；善的信息网络；范围小；品种多，小批量；以配送为主，储存为辅。这体
21、现了具有中国特色的物流特征，符合我国的国情。根据以上描述的共同点，本文将物流仓储中心定义为：接受并处理末端用户的订货信息，对上游运来的多品种货物进行分拣，根据用户订货要求进行拣选、加工、组配等作业，并进行送货的设施和机构。是从供应者手中接受多种大量的货物，进行倒装、分类、保管、流通加工和情报处理等作业，然后按照众多需要者的订货要求备齐货物，以令人满意的服务水平进行配送的设施。（2）物流仓储中心的定位根据现代物流学科的建设和经济发展要求，本文对物流仓储中心定位的界定分为如下几方面：1 层次根据规模的大小与其功能的差异性，物流仓储的节点可分为物流园区，物流中心和配送站点三层；在一般情况下把规模小，
22、综合性弱而专业性极强的配送站点划分为最后一个层次。2 横向从横向来看虽然同处于物流的末端，但是其有更为完善的组织和专业的设施及技术与传统的仓库，货柜相区别。3 纵向从物流末端的起点直接面向顾客4 系统处于物流大数据系统的核心，可以大大的提高整体的运行水平，节约运行成本。5 功能通过接货，配货和送货完成资源最终的配置。（3）配送中心的类型根据标准的不同把物流仓储中心按照不同的分类依据分为以下几种：1按配送对象分为专业的配送中心和柔性配送中心，专业的物流仓储中心是把配送作为专业化的职能，基本不会从事经营活动；配送的对象以及技术属于专业的范畴；柔性仓储配送中心的职能非专业化和固定化，能够根据客户需求
23、进行灵活的变化，从而提供相应的服务。2 按覆盖范围把物流仓储中心分为城市配送中心，区域配送中心和国际配送中心三种。它们所覆盖的区域分别是以城市为配送范围；服务辐射能力较强，能够满足省（市）际，全国乃至全世界范围内的顾客要求；服务能力很强，可以满足国际物流转运需求。3 按物流功能分为仓储型配送中心，其具有储存能力强，功能偏重于商品保管。3.2 物流仓储选址的基本理论分析物流仓储作为供应商和消费者之间重要的链接平台，物流仓储中心的设立的目的是为了整合资源利用的最大化，以及对物流配送中的整体优化，因此物流仓储的选址对物流配送的实效起到了决定性作用。3.2.1 物流仓储选址的目标和原则（1）选址目标1
24、）物流仓储成本最小化物流仓储选址的总成本又建设成本，运营成本，运输成本以及其他相关的成本构成。这其中建设成本由土地征用费，仓储设施设备组成，通常与物流仓储中心所在的地理位置有关，运营成本是指商品在进出库，保管维护，分装装配等过程中产生的费用，这与商品的中转量有关系。其他成本包括了员工的工资，固定资产的折旧以及一些与经营无关的费用。运输成本是指在物流配送途中所产生的费用，这与运距和运价有关，运输的距离取决于物流仓储中心所在的位置，而运输的价格取决于运输方式的选址，与仓储中心和顾客所在的地区交通状况有关。2）服务的最优化仓储中心选址是为了服务最优化即由服务时效，服务速度和服务的可靠性组成，服务指标
25、的优劣由物流仓储中心与顾客之间距离的远近决定，如果选址优，距离很近那么订单周期短，配送的时效快，服务准时率高，服务水平优。 3）选址地的发展潜力最大化物流仓储的选址具有投资大，服务周期长的特点，所以物流仓储中心要兼顾环境友好，资源利用最大化。在充分考虑成本的基础上，应该认真的规划节点的可持续发展，如该节点以后能够满足客户需求的增长以及设备设施扩张的可行性。4）评价综合化物流仓储选址决策者的多元化决定了其需求的多元化，当在成本，服务以及发展的潜力难以满足本身的需求时，物流仓储中心选址应采用综合评价和多目标决定的方法。（2）物流仓储选址的原则物流仓储的选址应该具有经济性，协调些，适应性和前瞻性等特
26、点。1） 经济性原则经济性原则即要充分考虑到有关选址和运营中的费用，同时应该根据市场的需求量来作为物流仓储中心建设规模的重要参考依据，对需求的结构和消费层次进行分析，以来确定预支相适应的功能和规模的大小，以总的运行费用最低为准则。2） 协调性的原则物流仓储选址应与该区域的分布和技术水平向协调，并且按照区域的经济功能，布局和发展潜力。根据该区域能物流的需求量的不同特点进行统一规划，以至于打破地域与行业之间的界限，应该按照科学的布局，优势互补，资源整合和良性循环进行仓储选址的规划3） 适应性原则物流仓储选址应该充分考虑国家和各省市区的国民经济，经济政策，社会发展水平以及选址地的物流资源和需求分布的
27、情况，与之相适应。4） 前瞻性原则物流仓储的选址应该具有可持续发展的特点。应该从长远性和多角度进行考虑，局部的利益应该服从整体的利益，眼前应该服从长远的利益。3.2.2 物流仓储选址影响的因素和选址流程(1) 选址的影响因素经过综合分析我们发现在物流仓储选址的过程中受到自然条件，经营环境，基础设施以及其他一些潜在的因素影响。这些影响中又包括了气象条件，地理条件，水文条件，政府决策，商品特性，服务水平，供应商以及交通条件，环境保护等子因素组成。（2）仓储选址的工作流程调查准备1、组织准备由投资策划方组织相关的工程技术人员、系统设计人员和财务核算人员成立一个专门的工作小组。2、技术准备根据拟新建仓
28、库的任务量大小和拟采用的储存技术、作业设备对仓库需占用的土地面积进行估算。调查了解仓库所处地区的自然环境、协作条件、交通运输网络、地震、地质、水文、气象等资料。3、现场调查现场调查的主要任务是具体考察拟建仓库地点的实际情况为提出选址报告掌握第一手资料并进行综合分析确定多个备选地址。2）提出选址报告仓库选址报告应该包括以下内容1、选址概述这一部分要简单扼要地阐述选址工作组的组成选址工作进行的过程选址的依据和原则简单介绍可供选择的几个地点并推荐一个最优方案。2、选址要求及主要指标说明为了适应仓库作业的特点完成仓储生产任务备选地点应满足的基本要求简述各备选地址满足要求的程度。列出选址的主要指标如仓库
29、总占地面积、仓库存储能力、仓库职工总数水电需用量等。3、库区位置说明及平面图这部分说明库区的具体方位四周距主要建筑物及大型设施的距离附近的地形、地貌、地物等并画出区域位置图。4、建设时占地及拆迁情况这部分要说明仓库建设占地范围内的耕地情况、拆迁户数及人口数估算征地和拆迁费用。5、当地地质、地震、气象和水文情况这部分包括备选地的地质情况、地震烈度、气温、降水量、汇水面积、历史洪水水位等。6、交通及通讯条件这部分要说明备选地的铁路、公路、水运及通讯的设施条件和可利用程度。3.3 物流仓储中心选址模型分析本文所说的物流仓储选址的模型是指基于相关的数学原理和方法，在选址对象，优化目标，选址区域和成本函
30、数等前提下，进行深入的探讨和研究，从定量和定性的角度对实际问题进行描述，以确定物流仓储的数量，区域和闺蜜。从而合理规划，资源合理配置，使成本最小化。经过多年的研究和探索，物流仓储的选址已经形成了成熟的理论，这些理论虽然存在差异性，但是基本可分为连续性选址模型和离散型模型两大类，它们的求解方法如下:(1) 离散型选址模型的内涵式物流仓储选择的地点是有限的几个可行性的店，一般采用的方法有CFLPF法，鲍莫尔-沃尔夫模型，覆盖模型和聚类分析法等。(2) 连续性选址模型的内涵是指物流仓储选址的地点可以在平面内任意取点，一般采用的有交叉中值法和重心法两种。3.3.1 0-1型整数规划法0-1整数规划法可
31、以用来求解多个物流仓储的选址问题，当需要在若干个仓储地址中选出最优，以来实现供应商经过物流企业向顾客送货的运输成本最小化。此种方法是在考虑了固定费用和成本之后，将仓储中心的个数限制和容量限制纳入约束条件，因而弥补相关研究的缺失。0-1整数规划是一种特殊额整数规划，若有n个变量，可以产生2n个变量组合，当n较大时，采用完全枚举法是不可能解决问题的，一般采用隐形枚举法，我国的左元斌，沈萍等学者运用0-1规划法求解了物流仓储选址的问题。整数规划法选址模型如下：G表示供货商集合；D表示可新建配送中心的最大集合；C表示客户点的集合；M表示配送中心建设备选地的集合，M=1,2，,m；g表示供应商，gG；i
32、表示配送中心，iM；j表示客户点，j； Wgi表示从供应商g到配送中心i的运输量； 表示从供应商g到配送中心i的单位运输率 表示从配送中心i到客户点j的运输量； 表示从配送中心i到客户点j的单位运输费率； 表示供应商g的供应能力； 表示配送中心的最大容量； 表示客户点j的需求量； 表示备用选址中心i的固定费用； 表示通过配送中心i单位商品中转产生的变动费用；上述模型中（3-1）表示物品从经营商，仓储中心到顾客这一过程中所产生的费用的最小化；（3-2）式则表示经营商向物流仓储中心提高的商品总量不能超过其自身的生产能力；（3-3）表示物流仓储中心向顾客点配送中不存在存量和同城调剂；（3-4）表示顾客的需求都能被满足；（3-5）表示仓储中心的容量；（3-6）表示物流仓储的建设数量的限制。此模型一般采用了分支定界法，求出在物流仓储选址中的最优选择，这个模型的优点在于能够以最优的方式考虑固定费用的投资，但是
