基于層次分析法物流中心選址

1、基于層次分析法的物流中心選址研究第一章 物流中心選址簡述現(xiàn)代化的物流中心如雨后春筍般拔地而起，物流中心在整個物流系統(tǒng)中都發(fā)揮著巨大的 作用，而中心的選址又對中心運轉(zhuǎn)功效的發(fā)揮至為重要，這就是本文研究適應(yīng)企業(yè)實際業(yè)務(wù) 的物流中心選址問題的理由。物流中心的選址，是指在一個具有若干供應(yīng)點及若干需求點的經(jīng)濟區(qū)域內(nèi)，選一或多個 地址設(shè)置配送中心的規(guī)劃過程。在傳統(tǒng)的物流中心選址模型中，大都假設(shè)物流系統(tǒng)中所涉及 的庫存費用、運輸費用、需求量、運輸時間等關(guān)鍵因素為已知常數(shù)，然后根據(jù)要求確定一個 或多個物流中心。但在實際情況中，有些影響物流中心選址的因素是不確定的，例如地理因 素，經(jīng)濟因素，環(huán)境因素，運輸時間受

2、交通狀況影響等，從而形成了物流中心選址的不確定 環(huán)境。在復(fù)雜的物流系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)該把這些不確定因素考慮進(jìn)去。物流中心選址研究的是要找到一種更加符合實際要求，使物流中心的經(jīng)濟利益最大化的 不確定環(huán)境下的物流中心選址方法，建立一個更加準(zhǔn)確、詳實地描述物流中心選址問題的數(shù) 學(xué)模型，并為建立的模型設(shè)計合適的啟發(fā)式算法對模型進(jìn)行求解或?qū)δＰ瓦M(jìn)行模擬，開發(fā)相 應(yīng)的算法程序或模擬程序，使建立的模型具有實用性，同時，使設(shè)計的算法具有實際可操作 性。物流中心的選址問題是一個十分重要的決策問題，被稱為是最重要的物流戰(zhàn)略規(guī)劃問題它決定了整個物流系統(tǒng)的模式、結(jié)構(gòu)和形狀，選址問題通常十分復(fù)雜，因此，建立合理的模 型并設(shè)

3、計有效的求解方法，以此來輔助決策者進(jìn)行選址決策是非常必要的。物流中心的選址 問題研究通過求解不同類型的選址一分配問題，確定了物流系統(tǒng)中所使用設(shè)施的數(shù)量、位置 和規(guī)模。這些設(shè)施包括了系統(tǒng)中的各種節(jié)點.例如，工廠、倉庫、配送中心和分銷點等等， 貨物通過物流網(wǎng)絡(luò)運往最終顧客過程中，都必須臨時經(jīng)停的這些節(jié)點。其中，物流中心是連 接供應(yīng)與需求的一個承前啟后的一個關(guān)鍵。因此，通過優(yōu)化物流中心的選址從而對優(yōu)化整個 物流系統(tǒng)具有極大的意義。第二章層次分析法的基本原理2.1 層次分析法概述層次分析法是(Analytic HierarchyProcess,簡稱AHP)H一種實用的多因素決策方法。該方法以其定性與定

4、量相結(jié)合處理各種決策因素的特點，以及系統(tǒng)、靈活、簡潔的優(yōu)點，迅 速地在社會、經(jīng)濟等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。AHP的思想是首先通過建立清晰的層次結(jié)構(gòu)來分解復(fù)雜問題，其次引入測度理論，通過兩兩比較，用相對標(biāo)度將人的判斷標(biāo)量化，并逐層建 立判斷矩陣，然后求解各判斷矩陣的權(quán)重，最后計算方案的綜合權(quán)重并排序。隨著AHP的廣 泛應(yīng)用，人們針對其不足進(jìn)行了發(fā)展。由于信息不完備，在實際兩兩比較中往往會出現(xiàn)不確定的主觀判斷。對不確定性的判斷 用點值來表述顯然是不合適的，這時可以采用模糊數(shù)來描述，也可以采用區(qū)間數(shù)來表示。于 是出現(xiàn)了模糊AHP(Fuzzy. AHP)f口區(qū)間AHP(I. AHP> I-AHP為處

5、理判斷的不確定性，將傳統(tǒng) AHP與區(qū)間數(shù)學(xué)結(jié)合，用區(qū)間數(shù)替代點值，建立區(qū)間數(shù)構(gòu)成的判斷矩陣。當(dāng)區(qū)間數(shù)的上界和 下界相等時，區(qū)間數(shù)將退化為點值。模糊 AHP等傳統(tǒng)的AHP與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合，使用模糊數(shù) 代替點值構(gòu)成判斷矩陣，然后求解權(quán)重向量，通過模糊數(shù)矩陣和向量計算得到模糊數(shù)綜合權(quán) 重，最后對其排序。該方法能有效表達(dá)判斷的不確定性， 模型建立和求解也較簡便。傳統(tǒng)AHP 可看作模糊AHP勺一種特例。在采用AHPt解決復(fù)雜的決策問題時，由單個專家的判斷來建立判斷矩陣往往帶有一定 片面性，為實現(xiàn)決策的科學(xué)與民主，可由多個專家來參與兩兩比較，于是發(fā)展出了群體 AHP(Group AHP)可跟I-AHP和模

6、糊AH圖合使用。2.2 層次分析法的基本原理和步驟人們在進(jìn)行社會的、經(jīng)濟的以及科學(xué)管理領(lǐng)域問題的系統(tǒng)分析中，面臨的常常是一個由 相互關(guān)聯(lián)、相互制約的眾多因素構(gòu)成的復(fù)雜而往往缺少定量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。層次分析法為這類 問題的決策和排序提供了一種新的、簡潔而實用的建模方法。運用層次分析法建模，大體上可按下面四個步驟進(jìn)行：(1)建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型；(2)構(gòu)造出各層次中的所有判斷矩陣；(3)層次單排序及一致性檢驗：(4)層次總排序及一致性檢驗。遞階層次結(jié)構(gòu)的建立與特點應(yīng)用AHP分析決策問題時，首先要把問題條理化、層次化，構(gòu)造出一個有層次的結(jié)構(gòu)模 型。在這個模型下，復(fù)雜問題被分解為元素的組成部分。這些元素又

7、按其屬性及關(guān)系形成若 干層次。上一層次的元素作為準(zhǔn)則對下一層次有關(guān)元素起支配作用。這些層次可以分為三類 (如圖2.1所示)：(1)最高層：這一層次中只有一個元素，一般它是分析問題的預(yù)定目標(biāo)或理想結(jié)果，因此 也稱為目標(biāo)層；(2)中間層：這一層次中包含了為實現(xiàn)目標(biāo)所涉及的中間環(huán)節(jié)， 它可以由若干個層次組成， 包括所需考慮的準(zhǔn)則、子準(zhǔn)則，因此也稱為準(zhǔn)則層；(3)最底層：這一層次包括了為實現(xiàn)目標(biāo)可供選擇的各種措施、決策方案等，因此也稱為 措施層或方案層。圖2.1層次分析法結(jié)構(gòu)圖遞階層次結(jié)構(gòu)中的層次數(shù)與問題的復(fù)雜程度及需要分析的詳盡程度有關(guān)，一般地層次數(shù)不受限制。每一層次中各元素所支配的元素一般不要超過

8、9個。這是因為支配的元素過多會給兩兩比較判斷帶來困難。第三章物流中心選址的影響因素3.1 物流中心選址的目標(biāo)由于物流中心是進(jìn)行社會物流組織的重要節(jié)點，其運作模式的主要特點在于它不是從事 具體商品生產(chǎn)的社會組織，只是從生產(chǎn)商的手中匯集各種商品資源，再進(jìn)行分類、配送等集 約化活動，以實現(xiàn)物流活動的規(guī)模經(jīng)濟性，有效地降低整個社會的物流成本，所以在商品資 源分布、需求狀況以及運輸和其他自然條件的影響下，如果將物流中心規(guī)劃在同一區(qū)域的各 個地點，不同布局方案可能使整個物流系統(tǒng)的運作成本產(chǎn)生很大的差異，所以在已有的客觀 條件下，如何設(shè)置物流中心，使得整個系統(tǒng)的物流費用最低、客戶服務(wù)效果最好，社會效益 最高

9、，是物流中心選址的中心問題。一般來講，物流中心選址和網(wǎng)點布局應(yīng)以費用低、服務(wù)好、輻射強以及社會效益高為目 標(biāo)。費用低是指尋求物流中心包括建設(shè)費用和經(jīng)營費用在內(nèi)的總費用最低；服務(wù)好是指物流 中心選擇的地址應(yīng)該能保證物品及時、完好的送達(dá)用戶：輻射強以及社會效益高是指物流中 心的選址應(yīng)該從整個區(qū)域的物流大系統(tǒng)出發(fā)，使物流中心的地域分布與區(qū)域物流資源和需求 分布相適應(yīng)，適應(yīng)相關(guān)地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展需求。3.2 物流中心選址的影響因素分析3.2.1 自然環(huán)境因素(1)氣象條件物流中心選址過程中，主要考慮的氣象條件有溫度、風(fēng)力、降水土深度、年平均蒸發(fā)量 等指標(biāo)。設(shè)在市區(qū)的物流中心，宜選擇城市年主口，以減少城市產(chǎn)

10、生的各種污染物落入中心 內(nèi)。選址時還要避開風(fēng)口設(shè)會加速露天堆放的商品老化。(2)地質(zhì)條件物流中心是大量商品的集結(jié)地，某些容重很大的建筑材料堆碼起很大壓力。如果物流中 心地面以下存在著淤泥層、流砂層、松土層等會在受壓地段造成沉陷、翻漿等嚴(yán)重后果，為 此，土壤承載力要高。(3)水文條件物流中心選址需遠(yuǎn)離容易泛濫的河川流域或上溢的地下水區(qū)域。的水文資料，地下水位 不能過高，洪泛區(qū)、內(nèi)澇區(qū)、故河道、干河灘等(4)地形條件物流中心應(yīng)地勢高亢、地形平坦，且應(yīng)具有適當(dāng)?shù)拿娣e與外形。若的地形上是最理想的； 其次選擇稍有坡度或起伏的地方；對于山區(qū)陡坡全避開；在外形上可選長方形，不宜選狹長 或不規(guī)則形狀。3.2.

11、2 經(jīng)營環(huán)境因素(1)經(jīng)營環(huán)境物流中心所在地區(qū)的優(yōu)惠物流產(chǎn)業(yè)政策對物流企業(yè)的經(jīng)濟效益將產(chǎn)生重要影響；量充足 和素質(zhì)較高的勞動力條件也是物流中心選址考慮的因素之一。這是因為傳統(tǒng)儲業(yè)的就業(yè)密度 和技能要求較低，但隨著現(xiàn)代物流中心的建設(shè)，現(xiàn)代化的運作需要械化、自動化的設(shè)施設(shè)備, 采用智力型的勞動力有利于物流中心的建設(shè)與經(jīng)營。(2)商品特性經(jīng)營不同類型商品的物流中心最好能分別布局在不同地域。如生產(chǎn)型物流中心的址應(yīng)與 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工業(yè)布局緊密結(jié)合進(jìn)行考慮。(3)物流費用大多數(shù)物流中心選擇接近物流服務(wù)需求地，例如接近大型工業(yè)、商業(yè)區(qū)，以便縮運距， 降低運費等物流費用。(4)服務(wù)水平由于現(xiàn)代物流過程

12、中能否實現(xiàn)準(zhǔn)時運送是服務(wù)水平高低的重要指標(biāo)，因為，在物中心選 址時，應(yīng)保證客戶在任何時候向物流中心提供物流需求，都能獲得快速滿意服務(wù)。3.2.3 基礎(chǔ)設(shè)施情況(1)交通條件物流中心必須具備方便的交通運輸條件。最好靠近交通樞紐進(jìn)行布局，如緊臨港、交通 主干道樞紐、鐵路編組站或機場，有兩種以上運輸方式相連接。(2)公共設(shè)施狀況物流中心的所在地，要求城市的道路、通訊等公共設(shè)施齊備，有充足的供電、水、熱、 燃?xì)獾哪芰?，且場區(qū)周圍要有污水、固體廢物處理能力。既可保證物流作業(yè)安全，滿足消防、 生活等方面的需求，又能保護(hù)商品品質(zhì)。3.2.4 其他因素(1)國土資源利用物流中心的規(guī)劃應(yīng)貫徹節(jié)約用地，充分利用國

13、土資源的原則。物流中心一般占地面積較 大，周圍還需留有足夠的發(fā)展空間，為此，地價的高低對布局規(guī)劃有重要影響。止匕外，物流 中心的布局還要兼顧區(qū)域與城市規(guī)劃用地的其它要素，盡可能與區(qū)域和城市的長期規(guī)劃相結(jié) 合。(2)環(huán)境保護(hù)要求物流中心的選址需要考慮保護(hù)自然環(huán)境與人文環(huán)境等因素，盡可能降低對城市生活的干 擾。對于大型轉(zhuǎn)運樞紐，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置在遠(yuǎn)離市中心區(qū)的地方，使得城市交通環(huán)境狀況能夠得 到改善，城市的生態(tài)建設(shè)得以維持和增進(jìn)。綜上所述，物流中心選址綜合評價指標(biāo)體系如圖3.1所示：圖3.1物流中心選址綜合評價指標(biāo)體系第四章 層次分析法在華安儲運集團(tuán)物流中心選址上的應(yīng)用4.1華安儲運集團(tuán)現(xiàn)狀簡介上海華安

14、集裝箱儲運有限公司主要經(jīng)營范圍：承辦國際海運(危險品/特種箱)、空運進(jìn)出口貨物(私人物品)的國際運輸代理業(yè)務(wù)，包括：攬貨、訂艙、倉儲、中轉(zhuǎn)集裝箱、拼裝拆箱、 結(jié)算運雜費、報關(guān)報檢、保險及相關(guān)的短途運輸服務(wù)及咨詢業(yè)務(wù)。華安儲運與各大船公司航空公司有著密切的聯(lián)系并建立了良好的合作關(guān)系，經(jīng)營航線覆 蓋歐洲、地中海，中東印巴、中南美、加勒比海，紅海、非洲及南太平洋諸島等。華安儲運計劃近年在幾個港口城市建立一大規(guī)模的物流配送中心，這幾個港口城市分別 是中國天津、中國寧波、阿聯(lián)酋迪拜和尼日利亞阿帕帕。本文下面的工作就是要用層次分析 法來對這4個候選地做一個選擇，下文中的這 4個候選地分別用A、R G D來

15、表示。 4.2層次分析法在華安儲運集團(tuán)物流中心選址的應(yīng)用步驟在物流系統(tǒng)中，物流中心或配送中心、倉庫等設(shè)施設(shè)置地點的選擇是物流系統(tǒng)優(yōu)化的一 個具有戰(zhàn)略意義的問題，其中物流中心的位置顯得更加重要。物流中心是連接上游和下游的 紐帶，起著承上啟下的作用。因此，物流中心的位置相當(dāng)重要，合理選址可以有效節(jié)省費用， 促進(jìn)生產(chǎn)和消費兩種流量的協(xié)調(diào)與配合，保證物流系統(tǒng)的平穩(wěn)發(fā)展。物流中心的選址是一項復(fù)雜的工作，但如果我們按照圖4.1的思路，將會大大減少一些不必要的工作，提高工作的效率和準(zhǔn)確性。1.1 1 物流中心選址綜合評價指標(biāo)體系4.3 物流中心選址決策過程華安儲運集團(tuán)要建造大型物流配送中心，要在中國天津、中

16、國寧波、阿聯(lián)酋迪拜和尼日 利亞阿帕帕這4個基本符合其要求的候選地點中進(jìn)一步選擇各項指標(biāo)最好的1個候選地做為物流配送中心建設(shè)地點，因此需要對這 4個候選地的各項因素進(jìn)行綜合評價。邀請專家組成 委員會對初步篩選得出的4個候選地(A, B, C, D)的各項因素進(jìn)行評價，具評價的指標(biāo)體系 如圖5. 1示。評判標(biāo)準(zhǔn)如下：(1)自然環(huán)境因素：越好則越有利于建造物流中心；(2)經(jīng)營環(huán)境因素：越好則越有利于建造物流中心；(3)基礎(chǔ)設(shè)施情況：越好則越有利于建造物流中心：(4)其他因素：越好則越有利于建造物流中心。利用層次分析法進(jìn)行分析求出 A B、C、D這四個候選地適合程度的排序情況， 在這里A、 B C D

17、是我們要分析的決策變量，特別地，專家分析的自然環(huán)境因素和經(jīng)營環(huán)境因素次層 的變量重要成都相等，也就是說兩兩之比都為 1。為此，我們是把基礎(chǔ)設(shè)施情況和其他因素 的次層因素納入分析范圍，指標(biāo)體系圖如下 (圖4.2):圖4.2物流選址指標(biāo)體系圖4.4 構(gòu)造判斷矩陣根據(jù)既有項目的研究成果，結(jié)合專家的意見,判斷矩陣的確定是層次分析法的關(guān)鍵問題， 從而確定了判斷矩陣的各項數(shù)據(jù)。第一層判斷矩陣Sc S0是相對最高層的次層中間層判斷矩陣，Mj ,是Mi相對Mj的重要程度值：中間層判斷矩陣Sm ,基礎(chǔ)設(shè)施情況有關(guān)和其他因素的指標(biāo)重要程度比較結(jié)果，得到的判斷矩陣：Sm (M=1, 2, 3, 4, 5, 6)即是

18、分別相對中間層的6個次級判斷矩陣，F(xiàn)j是Fi ;相對Fj的 重要程度值。自然環(huán)境因素有關(guān)指標(biāo)的比較結(jié)果：經(jīng)營環(huán)境因素有關(guān)指標(biāo)的比較結(jié)果：交通條件有關(guān)指標(biāo)的比較結(jié)果：公共設(shè)施狀況有關(guān)指標(biāo)的比較結(jié)果：國土資源利用情況有關(guān)指標(biāo)的比較結(jié)果：環(huán)境保護(hù)要求有關(guān)指標(biāo)的比較結(jié)果：4.5 權(quán)重的確定對于判斷矩陣So,算出每一行求的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)如表4-1所示：表4-1矩陣So每一行的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)對于判斷矩陣S33,算出每一行求的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)如表4-2下所示：表4-2矩陣S33每一行的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)對于判斷矩陣S44,算出每一行求的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)如表4-3所示：表4-3矩陣S44

19、每一行的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)自然環(huán)境因素有關(guān)指標(biāo)對應(yīng)的判斷矩陣 S,算出每一行求的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)如表4-4所示：表4-4矩陣Si每一行的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)經(jīng)營環(huán)境因素有關(guān)指標(biāo)對應(yīng)的判斷矩陣 S2,算出每一行求的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)如表4-5所示：表4-5矩陣S2每一行的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)交通條件有關(guān)指標(biāo)對應(yīng)的判斷矩陣 S3,算出每一行求的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)如表4-6所示：表4-6矩陣S3每一行的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)公共設(shè)施狀況有關(guān)指標(biāo)對應(yīng)的判斷矩陣 St,算出每一行求的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)如表 4-7所示：表4-7矩陣S4每一行的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)國土資源利用有關(guān)指標(biāo)對應(yīng)的判斷矩

20、陣 S5,算出每一行求的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)如表4-8所小:表4-8矩陣"每一行的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)環(huán)境保護(hù)要求情況有關(guān)指標(biāo)對應(yīng)的判斷矩陣S6 ,算出每一行求的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)如表4-9所小：表4-9矩陣&每一行的幾何平均數(shù)和權(quán)重系數(shù)4.6 一致性檢驗現(xiàn)在我們對指標(biāo)進(jìn)行一致性檢驗，以第一層指標(biāo)為例，檢驗步驟如下：第一步：將成對比較矩陣中的每一列與該列所對應(yīng)的系數(shù)相乘，然后再相加，得到一個 向量“加權(quán)值"。第二步：將第一步得到的加權(quán)值向量除以每個標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)先級。自然環(huán)境因素：1.004/0.24=4.183經(jīng)營環(huán)境因素：1.077/0.28=3.846基礎(chǔ)設(shè)施情況：1.065/0.25=4.260其他因素：1.007/0.23=4. 378第三步：計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：計算一致性指標(biāo)(CI):(A-N)/(N-1),其中，N為比較項的個數(shù)?？梢缘弥粒珻I=(4.167-4)/(4-1)=0.056第五步：計算檢驗系數(shù)CR=CI/RI:其中RI是任意一個成對比較矩陣的平均隨機一致性指標(biāo)。RI的值取決于該比較項的個數(shù)，1-10階矩陣的RI取值見表4-10:表4-10 1-10 階矩陣的RI取值由上表，我們選定