基于重心法的城市冷鏈倉(cāng)配中心選址分析

王萍 周虹光

摘 要：合理的冷鏈倉(cāng)配中心選址有利于降低社會(huì)總成本和促進(jìn)社會(huì)資源的合理配置，同時(shí)有益于企業(yè)提高投資收益和服務(wù)效率?；谀壳澳蠈幨兄饕鋷?kù)與大型商超布點(diǎn)的現(xiàn)狀，通過(guò)重心法建立配送中心選址模型進(jìn)行分析計(jì)算，并通過(guò)迭代法求解最低總運(yùn)費(fèi)，使用計(jì)算工具求解配送中心位置坐標(biāo)，從而確定城市冷鏈倉(cāng)配理論最佳配送中心，并得到實(shí)際驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：冷鏈倉(cāng)配中心；選址；重心法；迭代

一、引言

城市冷鏈業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，對(duì)冷鏈倉(cāng)配選址提出更高的要求，冷鏈倉(cāng)配中心的選址也成為冷鏈企業(yè)考慮配送系統(tǒng)、提升物流配送效率、降低成本、減少損耗的重要考慮因素。作為政府主管部門(mén)，從科學(xué)的規(guī)劃選址、土地資源整合到配送效益提升等也要在審批配送選址方案時(shí)考慮倉(cāng)配中心的選址問(wèn)題。這對(duì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會(huì)效益都有著重要意義。因此，城市冷鏈倉(cāng)配中心選址分析具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1.文獻(xiàn)回顧

在配送中心選址問(wèn)題研究上，國(guó)外研究較早。依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，配送中心選址主要有按驅(qū)動(dòng)力、設(shè)施分布量、位置的離散特點(diǎn)和時(shí)間維度等進(jìn)行選址分類(lèi)，各自具有不同的特征。運(yùn)輸成本因素在選址方案中非常重要，在早期研究中都成為重要考慮因素，雖然大多數(shù)研究是在農(nóng)業(yè)和早期工業(yè)社會(huì)，但這個(gè)因素一直沿用至今。

Alfred Webber（1909）首次提出韋伯問(wèn)題，主要研究單個(gè)發(fā)貨地址向多個(gè)收貨地址發(fā)貨時(shí)，涉及發(fā)貨地址的定位問(wèn)題。解決問(wèn)題的方法是以發(fā)貨點(diǎn)到所有收貨點(diǎn)的總距離最短為解，屬線性規(guī)劃法。Alfred A.Kuehn 和 Michael J.Hamburger（1962）提出啟發(fā)式算法解決倉(cāng)庫(kù)選址問(wèn)題。同韋伯問(wèn)題的解決方法不同，啟發(fā)式算法更便利、靈活，但求得的解不一定精確，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可在大規(guī)模的倉(cāng)庫(kù)和目的地間的多點(diǎn)選址。Cooper（1963）提出概括的韋伯問(wèn)題，主要研究當(dāng)面對(duì)不斷變化的需求，怎樣確定服務(wù)點(diǎn)的位置和覆蓋范圍，以服務(wù)點(diǎn)與客戶(hù)端之間的運(yùn)輸平均距離最短或運(yùn)輸成本最低為選擇原則。Cooper（1964）提出啟發(fā)式算法來(lái)解決概括的韋伯問(wèn)題。Geoffrion（1975）提出動(dòng)態(tài)倉(cāng)庫(kù)選址問(wèn)題的方案，解決在變化的狀態(tài)下，以運(yùn)輸和經(jīng)營(yíng)等總成本最小來(lái)確定倉(cāng)庫(kù)地點(diǎn)。Sherali和Shetty（1977）提出分解算法解決概括的韋伯問(wèn)題。Kazuyoshi Hidaka 和Hiroyuk Okano（1998）研究大規(guī)模配送中心選址問(wèn)題，提出可以先使用貪婪啟發(fā)式計(jì)算出初步解，再用氣球搜索啟發(fā)式計(jì)算得出最優(yōu)解。

魯曉春等（2000）提出將重心法作為單一配送中心選址是存在不完善的，應(yīng)補(bǔ)充用微分法對(duì)總運(yùn)輸費(fèi)進(jìn)行偏導(dǎo)數(shù)；宋世強(qiáng)（2009）提出多重心法下的多址選址模型的研究，提出求解時(shí)可通過(guò)EXCEL表格自定義公式進(jìn)行計(jì)算，方法簡(jiǎn)單實(shí)用。孫浩然等（2011）建立鮑姆爾-沃爾夫模型，主要包括運(yùn)輸費(fèi)用成本外的配送中心的固定和變動(dòng)成本，將模型應(yīng)用到實(shí)例中并得到驗(yàn)證。張敏（2017）提出聚類(lèi)分析法、可拓決策法，通過(guò)研究對(duì)象間的關(guān)聯(lián)性開(kāi)展分類(lèi)，應(yīng)用重心點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算公式，找到區(qū)域運(yùn)輸成本最低的重心點(diǎn)坐標(biāo)。此方法可用于全省17個(gè)地級(jí)市的核心物流城市的選址，實(shí)現(xiàn)城市間配送資源共享。

2.本文研究思路及技術(shù)路線

本文重心法選址是一種以物流體系重心為依托，以追求物流配送成本最小為目標(biāo)的選址決策方法。此方法綜合借鑒Geoffrion、魯曉春、宋世強(qiáng)等所提出的選址模型，在調(diào)研分析城市主要冷庫(kù)和大型商超分布及運(yùn)營(yíng)情況分析下，在平面直角坐標(biāo)系中先采用坐標(biāo)位置先來(lái)確定配送中心備選位置，并通過(guò)求偏導(dǎo)數(shù)、迭代方法向最優(yōu)中心點(diǎn)靠攏，并通過(guò)計(jì)算機(jī)EXCEL表進(jìn)行計(jì)算分析，得出最佳倉(cāng)配中心位置坐標(biāo)。

二、主要冷庫(kù)和大型商超分布及運(yùn)營(yíng)情況分析

為開(kāi)展南寧市城市冷鏈倉(cāng)配中心選址分析，首先對(duì)目前南寧市主要冷庫(kù)與大型商超布點(diǎn)的現(xiàn)狀、經(jīng)營(yíng)情況開(kāi)展調(diào)研，為下一步重心法計(jì)算分析收集相關(guān)數(shù)據(jù)依據(jù)。

1.南寧市主要冷庫(kù)分布概況

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，南寧市有冷庫(kù)企業(yè)23家，其中3家已搬遷，3家因沒(méi)有客戶(hù)而拆遷或改建；調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，冷庫(kù)處于供過(guò)于求的狀態(tài)，冷庫(kù)出租率較低，平均出租率僅為55%，其中冷藏庫(kù)普遍出租率要高于冷凍庫(kù)，平均出租率為61%，冷凍庫(kù)平均出租率僅為54%。

據(jù)整體調(diào)研情況分析得知，目前南寧市的冷庫(kù)處于“大庫(kù)少，小庫(kù)多”的格局（如圖1），大冷庫(kù)共有4家，其中JQLK、ZNLK、YTLK為國(guó)有企業(yè)，HJXLK是合資企業(yè)。其余均為民間私營(yíng)的小型冷庫(kù)。目前，4家大冷庫(kù)的庫(kù)容均在數(shù)萬(wàn)噸，總體庫(kù)容約為23萬(wàn)噸，約占南寧市整個(gè)冷庫(kù)庫(kù)容的80%，分布比較分散。民間的小型冷庫(kù)，單體庫(kù)容從幾十噸到上千噸不等，庫(kù)容總量占南寧市整個(gè)冷庫(kù)庫(kù)容的20%，主要分布區(qū)域?yàn)榻蠀^(qū)和西鄉(xiāng)塘區(qū)。

2.冷庫(kù)業(yè)務(wù)模式、服務(wù)類(lèi)型及價(jià)格水平

根據(jù)調(diào)研，目前南寧冷庫(kù)經(jīng)營(yíng)方的業(yè)務(wù)類(lèi)型傳統(tǒng)單一，以庫(kù)房出租為主，部分配套有裝卸及處置管理。收入來(lái)源也相對(duì)單一，主要是租倉(cāng)費(fèi)以及配套的裝卸費(fèi)、處置費(fèi)等。小型冷庫(kù)更是沒(méi)有任何配套服務(wù)，主要收入為租倉(cāng)費(fèi)。調(diào)研的冷庫(kù)出租的形式有包倉(cāng)和散租兩種方式，包倉(cāng)的價(jià)格范圍在2.5-4元/㎡/天，散租的價(jià)格范圍在3-5元/㎡/天，裝卸費(fèi)單邊收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)一般在 30元/噸；部分冷庫(kù)收取預(yù)冷費(fèi)，一般為50元/噸。冷庫(kù)平均租金統(tǒng)計(jì)如下圖2。

南寧市冷庫(kù)租金的高低分布方面，冷庫(kù)租金與所處區(qū)域位置息息相關(guān)。在距離高速路路口越近的冷庫(kù)租金同比較高，大型市場(chǎng)周邊分布的散小冷庫(kù)相對(duì)會(huì)比市場(chǎng)配套冷庫(kù)便宜，老舊的冷庫(kù)相較于施設(shè)較好的新冷庫(kù)價(jià)格便宜。南寧冷庫(kù)平均租金分布如下圖3。

通過(guò)實(shí)地市場(chǎng)調(diào)研，冷庫(kù)經(jīng)營(yíng)缺乏集冷鏈倉(cāng)儲(chǔ)、配送及其它增值服務(wù)于一體的規(guī)模型綜合冷庫(kù)，僅YTLK采購(gòu)少量冷藏車(chē)，提供部分市內(nèi)配送服務(wù)，其他大型冷庫(kù)公司會(huì)引進(jìn)一些冷鏈物流公司，為其客戶(hù)提供冷鏈資源。

3.南寧城市大型商超分布情況

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，2017年南寧市大型商超主要有WRM、HRWJ、RRL、BJHL、NCBH及LKL，這六家商超共計(jì)65家門(mén)店分布于城市人口密集區(qū)、商業(yè)中心區(qū)。作為南寧冷鏈貨物倉(cāng)配的主要實(shí)體企業(yè)對(duì)象的分布網(wǎng)絡(luò)圖，并以A1至A65表示，具體分布情況如圖4所示。

三、重心法建模思路及計(jì)算方法

在配送中心的選址方法上，即通過(guò)在確定的平面直角坐標(biāo)系中，使各原材料供應(yīng)點(diǎn)（需求點(diǎn)）坐標(biāo)位置與其相應(yīng)供應(yīng)量（需求量）、運(yùn)輸費(fèi)率之積的總和等于配送中心備選位置坐標(biāo)與各供應(yīng)點(diǎn)（需求點(diǎn)）的供應(yīng)量（需求量）、運(yùn)輸費(fèi)率之積的總和相等來(lái)確定配送中心備選位置，并通過(guò)求偏導(dǎo)數(shù)、迭代方法向最優(yōu)點(diǎn)靠攏，求解時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)EXCEL表進(jìn)行計(jì)算分析，得出最佳倉(cāng)配中心位置坐標(biāo)。

在調(diào)研南寧城市主要冷庫(kù)與大型商超布點(diǎn)的現(xiàn)狀、經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展城市冷鏈倉(cāng)配中心選址分析。遍布南寧主城區(qū)店面、冷鏈倉(cāng)儲(chǔ)情況為基礎(chǔ)分析材料，選取占據(jù)主要居住區(qū)和人流密集區(qū)域的65家品牌商超的店面網(wǎng)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研統(tǒng)計(jì)的HRWJ3家門(mén)店在南寧冷鏈貨品年需求量以及部分小規(guī)模商超和冷鏈倉(cāng)配需求方作為城市倉(cāng)配最佳配送中心點(diǎn)分析的基礎(chǔ)。基于現(xiàn)狀點(diǎn)位、市場(chǎng)實(shí)際需求量的城市倉(cāng)配最佳配送中心點(diǎn)分析，通過(guò)理論最佳配送點(diǎn)為與南寧市現(xiàn)有冷庫(kù)布局情況進(jìn)行比較。

1.基于重心法的配送中心選址模型建立

WRM、HRWJ、RRL、BJHL、NCBH及LKL是南寧市大型超市的主要群體代表，對(duì)冷鏈貨物的需求穩(wěn)定、量大，并且要求規(guī)范，本次選取它們65家門(mén)店網(wǎng)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，并以A1至A65表示，作為南寧市冷鏈貨物倉(cāng)配最佳配送中心建模計(jì)算的基礎(chǔ)。將65家門(mén)店按其實(shí)際地理位置放入平面直角坐標(biāo)系，每一超市對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系中一點(diǎn)，將各供應(yīng)點(diǎn)（需求點(diǎn)）按其實(shí)際地理位置放入平面直角坐標(biāo)系，每一地點(diǎn)對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系中一點(diǎn)，用坐標(biāo)（x，y）表示，其中點(diǎn)P0（x0，y0）代表配送中心，n個(gè)超市對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)為各供應(yīng)點(diǎn)（需求點(diǎn)）坐標(biāo)分別為（Xi，Yi）（i=1，2，…，n）。

2.計(jì)算方法

四、倉(cāng)配最佳配送中心點(diǎn)的確定

1.日均配送量設(shè)定

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研初步統(tǒng)計(jì)，HRWJ3家門(mén)店在南寧的冷鏈貨品年需求量約為8800噸，可推算出日均配送量約為8噸每家分店，考慮到南寧城區(qū)部分商超規(guī)模和冷鏈倉(cāng)配需求規(guī)模較小，如LKL、NCBH等日銷(xiāo)售量不及HRWJ等國(guó)內(nèi)品牌連鎖商超，同時(shí)參考華南等較發(fā)達(dá)城市，如廣州、深圳地區(qū)超市日冷鏈配送需求情況（HNTH冷鏈每家分店直配需求量在6.8噸），因此針對(duì)大型連鎖商超，可初步確定每家分店日均6噸配送量，并以此進(jìn)行城市冷鏈供應(yīng)鏈運(yùn)輸路線網(wǎng)絡(luò)設(shè)定。

2.配送成本距離分析

根據(jù)南寧市大型超市的百度地圖分布點(diǎn)（如上圖4所示），將其按實(shí)際地理位置放入平面直角坐標(biāo)系，每一超市對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系中一點(diǎn)，用坐標(biāo)（x，y）表示。將各點(diǎn)轉(zhuǎn)化為配送點(diǎn)坐標(biāo)位置，根據(jù)A1至A65生鮮超市坐標(biāo)位置結(jié)合其配送量及配送費(fèi)率計(jì)算，假設(shè)配送中心初始選定地點(diǎn)坐標(biāo)為P0（1，1），距離系數(shù)為1.4，坐標(biāo)系中每一單位坐標(biāo)表示2公里，故單位換算為2。通過(guò)對(duì)城市配送車(chē)輛的調(diào)研了解到，車(chē)輛配送費(fèi)率受配送距離的影響，同時(shí)結(jié)合配送市場(chǎng)行業(yè)情況，確定配送費(fèi)率的一般標(biāo)準(zhǔn)。從而分別計(jì)算各連鎖分店到配送中心初始點(diǎn)（1.0，1.0）的運(yùn)輸距離、運(yùn)輸成本和總成本。

3.倉(cāng)配最佳配送中心點(diǎn)確定

五、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)南寧市目前品牌商超的店面網(wǎng)點(diǎn)分布現(xiàn)狀，結(jié)合南寧市冷庫(kù)布局及運(yùn)營(yíng)情況、城區(qū)冷鏈貨物需求量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)，建立重心法供需關(guān)系模型，通過(guò)理論計(jì)算和迭代方法選擇最優(yōu)點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)計(jì)算機(jī)EXCEL表進(jìn)行計(jì)算分析，從而推導(dǎo)得出的最佳冷鏈倉(cāng)配配送中心點(diǎn)，經(jīng)驗(yàn)證與實(shí)際相符。

基于該方法具有較強(qiáng)的可操作性及應(yīng)用性，因此可為冷庫(kù)經(jīng)營(yíng)企業(yè)、冷鏈配送企業(yè)以及計(jì)劃對(duì)城市冷鏈物流業(yè)務(wù)拓展投資的企業(yè)提供決策依據(jù)，可有效實(shí)現(xiàn)企業(yè)投資收益的最大化，提升供需企業(yè)的服務(wù)效率，降低社會(huì)總成本，實(shí)現(xiàn)社會(huì)資源的合理配置。方法便于解決中小城市單個(gè)配送中心選址問(wèn)題，還可以提高選取城市大型冷鏈庫(kù)區(qū)域配送中心的效率，這為今后政府部門(mén)、企業(yè)在新城區(qū)、商業(yè)區(qū)冷鏈確定最佳配送中心選址提供有效的幫助。

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