基于层次分析法物流中心选址

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基于层次分析法的物流中心选址研究第一章物流中心选址简述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。物流中心选址研究的是要找到一种更加符合实际要求，使物流中心的经济利益最大化的不确定环境下的物流中心选址方法，建立一个更加准确、详实地描述物流中心选址问题的数学模型，并为建立的模型设计合适的启发式算法对模型进行求解或对模型进行模拟，开发相应的算法程序或模拟程序，使建立的模型具有实用性，同时，使设计的算法具有实际可操作性。物流中心的选址问题是一个十分重要的决策问题，被称为是最重要的物流战略规划问题。它决定了整个物流系统的模式、结构和形状，选址问题通常十分复杂，因此，建立合理的模型并设计有效的求解方法，以此来辅助决策者进行选址决策是非常必要的。物流中心的选址问题研究通过求解不同类型的选址一分配问题，确定了物流系统中所使用设施的数量、位置和规模。这些设施包括了系统中的各种节点．例如，工厂、仓库、配送中心和分销点等等，货物通过物流网络运往最终顾客过程中，都必须临时经停的这些节点。其中，物流中心是连接供应与需求的一个承前启后的一个关键。因此，通过优化物流中心的选址从而对优化整个物流系统具有极大的意义。 第二章层次分析法的基本原理2.1层次分析法概述层次分析法是(AnalyticHierarchyProcess，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(Group．AHP)，可跟I-AHP和模糊AHP结合使用。2.2层次分析法的基本原理和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。递阶层次结构的建立与特点 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。上一层次的元素作为准则对下一层次有关元素起支配作用。这些层次可以分为三类(如图2.1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。图2.1层次分析法结构图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。第三章物流中心选址的影响因素3.1物流中心选址的目标 由于物流中心是进行社会物流组织的重要节点，其运作模式的主要特点在于它不是从事具体商品生产的社会组织，只是从生产商的手中汇集各种商品资源，再进行分类、配送等集约化活动，以实现物流活动的规模经济性，有效地降低整个社会的物流成本，所以在商品资源分布、需求状况以及运输和其他自然条件的影响下，如果将物流中心规划在同一区域的各个地点，不同布局方案可能使整个物流系统的运作成本产生很大的差异，所以在已有的客观条件下，如何设置物流中心，使得整个系统的物流费用最低、客户服务效果最好，社会效益最高，是物流中心选址的中心问题。一般来讲，物流中心选址和网点布局应以费用低、服务好、辐射强以及社会效益高为目标。费用低是指寻求物流中心包括建设费用和经营费用在内的总费用最低；服务好是指物流中心选择的地址应该能保证物品及时、完好的送达用户：辐射强以及社会效益高是指物流中心的选址应该从整个区域的物流大系统出发，使物流中心的地域分布与区域物流资源和需求分布相适应，适应相关地区的经济发展需求。3.2物流中心选址的影响因素分析3.2.1自然环境因素(1)气象条件物流中心选址过程中，主要考虑的气象条件有温度、风力、降水土深度、年平均蒸发量等指标。设在市区的物流中心，宜选择城市年主口，以减少城市产生的各种污染物落入中心内。选址时还要避开风口设会加速露天堆放的商品老化。(2)地质条件物流中心是大量商品的集结地，某些容重很大的建筑材料堆码起很大压力。如果物流中心地面以下存在着淤泥层、流砂层、松土层等会在受压地段造成沉陷、翻浆等严重后果，为此，土壤承载力要高。(3)水文条件物流中心选址需远离容易泛滥的河川流域或上溢的地下水区域。的水文资料，地下水位不能过高，洪泛区、内涝区、故河道、干河滩等(4)地形条件物流中心应地势高亢、地形平坦，且应具有适当的面积与外形。若的地形上是最理想的；其次选择稍有坡度或起伏的地方；对于山区陡坡全避开；在外形上可选长方形，不宜选狭长或不规则形状。3.2.2经营环境因素(1)经营环境 物流中心所在地区的优惠物流产业政策对物流企业的经济效益将产生重要影响；量充足和素质较高的劳动力条件也是物流中心选址考虑的因素之一。这是因为传统储业的就业密度和技能要求较低，但随着现代物流中心的建设，现代化的运作需要械化、自动化的设施设备，采用智力型的劳动力有利于物流中心的建设与经营。(2)商品特性经营不同类型商品的物流中心最好能分别布局在不同地域。如生产型物流中心的址应与产业结构、产品结构、工业布局紧密结合进行考虑。(3)物流费用大多数物流中心选择接近物流服务需求地，例如接近大型工业、商业区，以便缩运距，降低运费等物流费用。(4)服务水平由于现代物流过程中能否实现准时运送是服务水平高低的重要指标，因为，在物中心选址时，应保证客户在任何时候向物流中心提供物流需求，都能获得快速满意服务。3.2.3基础设施情况(1)交通条件物流中心必须具备方便的交通运输条件。最好靠近交通枢纽进行布局，如紧临港、交通主干道枢纽、铁路编组站或机场，有两种以上运输方式相连接。(2)公共设施状况物流中心的所在地，要求城市的道路、通讯等公共设施齐备，有充足的供电、水、热、燃气的能力，且场区周围要有污水、固体废物处理能力。既可保证物流作业安全，满足消防、生活等方面的需求，又能保护商品品质。3.2.4其他因素(1)国土资源利用物流中心的规划应贯彻节约用地，充分利用国土资源的原则。物流中心一般占地面积较大，周围还需留有足够的发展空间，为此，地价的高低对布局规划有重要影响。此外，物流中心的布局还要兼顾区域与城市规划用地的其它要素，尽可能与区域和城市的长期规划相结合。(2)环境保护要求物流中心的选址需要考虑保护自然环境与人文环境等因素，尽可能降低对城市生活的干扰。对于大型转运枢纽，应适当设置在远离市中心区的地方，使得城市交通环境状况能够得到改善，城市的生态建设得以维持和增进。综上所述，物流中心选址综合评价指标体系如图3.1所示： 图3.1物流中心选址综合评价指标体系第四章层次分析法在华安储运集团物流中心选址上的应用4.1华安储运集团现状简介上海华安集装箱储运有限公司主要经营范围：承办国际海运(危险品/特种箱)、空运进出口货物(私人物品)的国际运输代理业务，包括：揽货、订舱、仓储、中转集装箱、拼装拆箱、结算运杂费、报关报检、保险及相关的短途运输服务及咨询业务。华安储运与各大船公司航空公司有着密切的联系并建立了良好的合作关系，经营航线覆盖欧洲、地中海，中东印巴、中南美、加勒比海，红海、非洲及南太平洋诸岛等。 华安储运计划近年在几个港口城市建立一大规模的物流配送中心，这几个港口城市分别是中国天津、中国宁波、阿联酋迪拜和尼日利亚阿帕帕。本文下面的工作就是要用层次分析法来对这4个候选地做一个选择，下文中的这4个候选地分别用A、B、C、D来表示。4.2层次分析法在华安储运集团物流中心选址的应用步骤在物流系统中，物流中心或配送中心、仓库等设施设置地点的选择是物流系统优化的一个具有战略意义的问题，其中物流中心的位置显得更加重要。物流中心是连接上游和下游的纽带，起着承上启下的作用。因此，物流中心的位置相当重要，合理选址可以有效节省费用，促进生产和消费两种流量的协调与配合，保证物流系统的平稳发展。物流中心的选址是一项复杂的工作，但如果我们按照图4.1的思路，将会大大减少一些不必要的工作，提高工作的效率和准确性。图4.1物流中心选址综合评价指标体系 4.3物流中心选址决策过程华安储运集团要建造大型物流配送中心，要在中国天津、中国宁波、阿联酋迪拜和尼日利亚阿帕帕这4个基本符合其要求的候选地点中进一步选择各项指标最好的1个候选地做为物流配送中心建设地点，因此需要对这4个候选地的各项因素进行综合评价。邀请专家组成委员会对初步筛选得出的4个候选地(A，B，C，D)的各项因素进行评价，其评价的指标体系如图5．1示。评判标准如下：(1)自然环境因素：越好则越有利于建造物流中心；(2)经营环境因素：越好则越有利于建造物流中心；(3)基础设施情况：越好则越有利于建造物流中心：(4)其他因素：越好则越有利于建造物流中心。利用层次分析法进行分析求出A、B、C、D这四个候选地适合程度的排序情况，在这里A、B、C、D是我们要分析的决策变量，特别地，专家分析的自然环境因素和经营环境因素次层的变量重要成都相等，也就是说两两之比都为1。为此，我们是把基础设施情况和其他因素的次层因素纳入分析范围，指标体系图如下(图4.2)：图4.2物流选址指标体系图 4.4构造判断矩阵判断矩阵的确定是层次分析法的关键问题，根据既有项目的研究成果，结合专家的意见，从而确定了判断矩阵的各项数据。第一层判断矩阵，是相对最高层的次层中间层判断矩阵，，是相对的重要程度值：中间层判断矩阵，基础设施情况有关和其他因素的指标重要程度比较结果，得到的判断矩阵：(M=1，2，3，4，5，6)即是分别相对中间层的6个次级判断矩阵，是；相对的重要程度值。自然环境因素有关指标的比较结果：经营环境因素有关指标的比较结果：交通条件有关指标的比较结果：公共设施状况有关指标的比较结果： 国土资源利用情况有关指标的比较结果：环境保护要求有关指标的比较结果：4.5权重的确定对于判断矩阵，算出每一行求的几何平均数和权重系数如表4-1所示：表4-1矩阵每一行的几何平均数和权重系数对于判断矩阵，算出每一行求的几何平均数和权重系数如表4-2下所示：表4-2矩阵每一行的几何平均数和权重系数 对于判断矩阵，算出每一行求的几何平均数和权重系数如表4-3所示：表4-3矩阵每一行的几何平均数和权重系数自然环境因素有关指标对应的判断矩阵，算出每一行求的几何平均数和权重系数如表4-4所示：表4-4矩阵每一行的几何平均数和权重系数经营环境因素有关指标对应的判断矩阵，算出每一行求的几何平均数和权重系数如表4-5所示:表4-5矩阵每一行的几何平均数和权重系数交通条件有关指标对应的判断矩阵，算出每一行求的几何平均数和权重系数如表4-6所示： 表4-6矩阵每一行的几何平均数和权重系数公共设施状况有关指标对应的判断矩阵，算出每一行求的几何平均数和权重系数如表4-7所示：表4-7矩阵每一行的几何平均数和权重系数国土资源利用有关指标对应的判断矩阵，算出每一行求的几何平均数和权重系数如表4-8所示：表4-8矩阵每一行的几何平均数和权重系数环境保护要求情况有关指标对应的判断矩阵，算出每一行求的几何平均数和权重系数如表4-9所示： 表4-9矩阵每一行的几何平均数和权重系数4.6一致性检验现在我们对指标进行一致性检验，以第一层指标为例，检验步骤如下：第一步：将成对比较矩阵中的每一列与该列所对应的系数相乘，然后再相加，得到一个向量“加权值"。第二步：将第一步得到的加权值向量除以每个标准的优先级。自然环境因素：1.004/0.24=4.183经营环境因素：1.077/0.28=3.846基础设施情况：1.065/0.25=4.260其他因素：1.007/0.23=4．378第三步：计算第二步得到的值的平均值，用A表示。A=(4.183+3.846+4.260+4.378)/4=4.167第四步：计算一致性指标(CI):(A-N)/(N-1)，其中，N为比较项的个数。可以得至，CI=(4.167-4)/(4-1)=0.056第五步：计算检验系数CR=CI/RI：其中RI是任意一个成对比较矩阵的平均随机一致性指标。RI的值取决于该比较项的个数，1-10阶矩阵的RI取值见表4-10：表4-101-10阶矩阵的RI取值 由上表，我们选定N=4，那么RI=0．9，则一致性指标为：CI=0.056/0.9=0.062，于是该一致性是可以接受的。类似的，我们可以对所有的成对比较的矩阵进行一致性检验。4.7最佳物流中心的确定从上面一致性检验可以看出，这次成对比较的设计还是比较合理的，所以我们可以对这4个地点（A,B,C,D）进行综合的等级评定。计算过程如下：A点总得分：0．24×0．32+0．28×0．06+0．25×(0．67×0．06+0．33×0．11)+0．23×(0．75×0．25+0．25×0．24)=0．1696B点总得分：0．24×0．18+0．28×0．24+0．25×(0．67×0．09+0．33×0．11)+0．23×(0．75×0．21+0．25×0．12)=0．1777C点总得分：0．24×0．41+0．28×0．05+0．25×0．67×0．07+0．33×0．22)+0．23×(0．75×0．38+0．25×0．49)=0．2360D点总得分：0．24×0．09+0．28×0．65+0．25×(0．67×0．78+0．33×0．56)+0．23×(0．75×0．17+0．25×0．15)=0．4184从上面的计算可以看出，D点的综合优先级别是最高的，为0．4184，因此，首先应选择D点建设物流中心。