1.3　选址问题

配送是现代物流管理的一个关键环节，是物流活动正常运行必不可少的节点。配送过程中，一般需要物流配送中心提供仓储、分拣和信息处理服务，这一环节承担着货物的转运、储存、流通加工、商品展示等多项任务。作为物流系统的重要节点，配送在货物流通过程中起着承上启下的作用。通过对物流配送中心进行合理化选址，可以有效提高物流效率、降低物流成本。物流配送中心选址是指在具有需求条件的一个或多个地区，选择一个或多个地点为消费者提供服务的过程，其目的是使配送中心到消费者的配送成本最低或者距离最短。物流配送中心选址是一个复杂的系统工程，需要考虑很多因素，如时间、成本、距离、自然条件等。作为物流系统的重要设施，物流配送中心的建设成本高，成本回收周期长，一旦建成将很难迁移。因此，物流配送中心的选址是否合适，直接关系到物流配送的效率、顾客满意度和配送成本，同时会影响城市的交通状况和环境状况，以及整个社会物流系统的运行效率和经济效益。合理的物流配送中心选址，不仅能够提高物资的配送效率、提高消费者的满意度，还可以有效降低配送成本，增强企业的核心竞争力。本节将对物流配送中心选址的背景、意义、研究现状、概念、原则、决策程序和分类及常用模型进行详细介绍。

1.3.1　物流配送中心选址的背景及其意义

加入世界贸易组织（WTO）后，在全球经济一体化趋势下我国面临新的机遇和挑战。随着互联网和商业活动的融合，电子商务渐渐成为主流商业模式。而电子商务的发展需要物流的参与，现代物流作为连接生产者和消费者的桥梁，在商业活动中扮演着越来越重要的角色。虽然我国物流业起步比较晚，但是近些年发展十分迅猛，物流企业如雨后春笋般兴起，为经济的发展提供了强大的保障。2017年，我国社会物流总额达到252.8万亿元，同比增长6.7%，增速同比提高了0.6个百分点。然而，我国物流总费用占国内生产总值（GDP）的比重仍然较高。通常来说，一个国家的物流业发展水平和效率越高，物流成本越低，物流的总成本占GDP的比重越小。2017年，我国物流总成本约为13万亿元，约占GDP比重的14.6%。其中，运输配送成本约占物流总成本的一半以上，远远落后于发达国家的物流业发展水平。数据反映了我国物流行业，尤其是在运输、配送环节，存在严重的资源浪费和服务效率低下问题，不利于物流行业的持久健康发展。因此，要想降低物流成本，首先要降低物流的配送成本。

配送中心作为物流系统的重要节点，向上连接着生产商、向下连接着消费者，至关重要，关系到整个物流系统的效益和效率，对提高物流配送效率、降低物流配送成本以及提高物流配送服务质量具有重要意义。具体表现在以下两个方面：

（1）通过30多年的努力，我国物流业有了长足的进步。配送是物流的重中之重，合理的物流配送中心选址，可在降本增效的同时推进物流系统的发展，进而推动我国国民经济的良好有序发展。

（2）合理的物流配送中心选址规划能够优化配送中心到消费者之间的路线，缩短配送距离，减少配送时间，提高配送效率，进而提高消费者满意度。同时，合理的配送中心选址在缩短配送距离的同时，能够减少配送车辆的能源消耗，有利于降低资源的浪费和环境污染，对于经济的持续健康发展具有重要意义。

1.3.2　物流配送中心选址的研究现状

为了降低物流总成本、提高物流配送效率和物流服务质量，必须进行合理、有效的物流配送中心选址规划。现代选址问题由Alfred Weber于1909年提出，目的是寻找仓库位置到消费者最短的运输距离。随后Hotelling提出了运输距离对企业产品竞争力的影响，认为城市中合理的位置选址能够提高企业的竞争力。^[7]之后，选址问题备受学者关注，相关的科研成果倍增，物流配送中心选址问题即起源于此。

结合对国内外有关物流配送中心选址的相关文献整理，这里介绍三种选址方法。^[8]

（1）德尔菲专家咨询法选址，指相关领域的专家根据自身经验将定性分析和定量计算相结合进行选址的一种方法。虽然德尔菲专家咨询法将几乎所有影响选址的因素都考虑进去了，但是在选址过程中，由于每个专家的工作经验、知识储备、个人偏好等不同，导致结论并不具有客观性。因此，当选址问题复杂时，由于专家的知识储备和精力的有限性，此时做出的判断没有足够的说服力。

（2）连续模型选址方法，指选择平面上的任何点作为物流配送中心的备选点，最具代表性的是重心法。该方法的优点是没有固定的目标，选择面比较大，非常适合单物流配送中心的选址问题。该方法的缺点是，由于在选择物流配送中心备选点时没有考虑现实中的实际问题，所以，从模型中选出来的最佳物流配送中心位置可能处于河流、湖泊或者铁轨上而无法建立最佳物流配送中心。

（3）离散模型选址方法，指物流配送中心的备选点在已知的几个地方，按照一定的条件（如成本最低、距离最短等）选择最佳配送点。代表方法有：鲍摩—沃尔夫（Baumol-Wolfe）法、反町氏法、整数或混合整数规划法、逐次逼近模型法等。^[9]针对不同情景下的物流配送中心选址问题，不同的离散模型选址的研究也取得了一定的成果。例如在研究物流系统的基础上，提出了物流配送中心选址的混合整数规划模型。^[10]结合军民融合的发展战略，建立以网络总里程为最小目标的无人机物流配送中心选址模型^[11]，并通过算例证明了此模型的有效性和实用性。针对船用钢材送货不及时^[12]，提出具有惩罚成本的多物流配送中心选址模型，通过算例分析，发现改进后的模型计算得出的选址结果更合理。针对低碳物流配送中心选址^[13]，提出碳排放总成本最低为目标的选址模型，并通过算例证明了模型的可行性。由于物流配送中心的选址出现不可抗因素需要停用或更换，出现了一种基于DEA评估模型的物流配送中心再选址模型^[14]，并通过算例证明了该模型的有效性。针对西安某实际案例存在的问题，构建四层逆向物流网络模型，验证了该模型在当前正常需求和未来需求增长情况下的有效性。^[15]还有一些学者关注到配送环节与公共交通存在交叉的实际情况：在考虑物流需求的前提下^[16]，建立了从备选地铁配送枢纽确定最终地铁配送枢纽的选址模型，并以上海地铁系统为例，为地铁配送枢纽的选址提供了战略规划；利用物流服务消费者的供需数据^[17]，提出了一种绿色城市闭环物流配送网络模型，通过实例研究，结果表明，在最短的配送路径下，成本与碳排放呈负相关，验证了所提出的绿色物流配送模型的可行性和实用性；针对城市危险物资运输存在的风险和交通约束，构建了在城际道路交通约束下的危险物资物流最优路径的多目标选址模型^[18]，并运用单遗传算法和自适应遗传算法求解该模型，通过实例证明了该模型及其求解方法的有效性。

1.3.3　物流配送中心的概念与原则

物流配送中心是具有整合物流配送环节信息能力的、处于物流配送区域内重要位置的、能够从事配送业务且具有完善信息网络的场所或组织，而且符合以下要求：为指定的消费者服务；配送功能完整；辐射范围小；短周期、多品种、小批量、多批次；主要为终端消费者提供配送服务。

由于建设物流配送中心的投资建设成本巨大，而且配送中心一旦建成几乎无法改变位置，所以在建设物流配送中心时应考虑以下几个原则：

（1）动态性原则。物流配送中心选址时，绝不能将各种限制条件和影响因素绝对化，因为有些因素是不断变化的，如用户的规模、国家政策等。

（2）竞争原则。配送活动是距离消费者最近的服务性活动，因此，消费者的选择必然引起配送活动的竞争。

（3）低运输费用原则。物流配送中心建设的目的是把货物运输到消费者手中，而运输必然会产生运输费用。由于运输费用与运输距离、运量有关，因此，合理的配送路线能够降低运输费用。

（4）交通原则。物流配送中心的活动一部分在物流配送中心内，依赖于物流配送中心内部的布局和工艺；而另一部分则依赖于辐射区域内的交通条件。

（5）统筹原则。建立物流配送中心是一个系统工程，需要考虑方方面面。

1.3.4　物流配送中心选址的决策程序

以下是物流配送中心选址的七个步骤，具体见图1-1。

（1）约束条件分析。分析建设物流配送中心的最终目的和必要条件，以便缩小选址范围。

（2）收集整理资料。通过对历史资料的收集整理，以便后续备选点选择及定量化模型设计使用。

（3）地址筛选。首先分析收集的资料、影响选址的因素；再进行需求预测；最后初步确定备选点。

（4）定量分析。主要考虑经济性因素，根据不同的情况，建立适合的模型，并对模型计算，得出结果。

（5）结果评价。根据劳动力价格、服务等因素，评价计算结果，确定是否有实际意义。

（6）复查。对结果有影响的因素，赋予它们一定的权重，利用加权法对结果进行分析。如复查通过，则为最终结果；如不通过，则继续运行，直到通过为止。

（7）确定选址结果。通过复查，计算的结果虽然不一定是最优解，却是满足条件的满意解。

1.3.5　物流配送中心选址的分类

物流配送中心在选址时，需要建立选址模型，并对选址模型进行分析、求解。

（1）按设施对象划分，不同的物流配送中心功能不相同，选址时所考虑的因素也不同，通常某个因素会占据重要地位。

（2）按物流配送中心多少划分，分为单配送和多配送中心选址问题。

（3）按离散程度划分，分为连续型和离散型选址。连续型物流配送中心选址模型是指对于一个连续的区域内任何点都可能是备选点，要求从空间内无限的备选点中选择一个最优点。离散型选址模型是指目标空间是一个离散的备选位置点集合，备选点的数量是有限的。

（4）根据选址所追求的要求、目标不同，模型的目标可分为以下几类：可行点和最优点问题、中值问题、中心问题、反中心问题、单纯选址问题和选址分配问题。

（5）按能力约束划分，可以分为有能力约束问题和无能力约束问题。

随着应用数学和计算机的发展，选址的决策方法慢慢从定性分析变为定量分析，通过建立选址模型，对模型进行求解进而找到最佳选址方案。

目前常用的物流配送中心选址是单配送和多配送中心选址。对于不同的物流配送中心选址问题，需要建立合适的选址模型。下面是单配送和多配送中心选址问题中常用的一些模型。

1.3.5.1　单配送中心选址的常用模型

（1）精确重心法

重心模型是选址问题中一种经典的模型，经常用于连续空间内单点选址问题。利用重心法进行选址时，有三个前提：一是配送中心到需求点的运输费用只与运输的直线距离有关；二是各个需求点的需求量必须是已知的；三是选择配送中心时不考虑所处位置的地价。

重心法选址运输费用计算方法如下：设配送中心M₀的位置为（x₀，y₀），需求点N的坐标分布在不同的坐标点（x_i，y_i）处。总的运输成本S可表示为

式中：w_i为配送中心到需求点i每单位重量、单位距离所需运输费用；

l_i为配送中心到需求点i的运输量；

d_i为配送中心到需求点i的直线距离，其计算公式为

（2）交叉中值模型（cross median）

设有N个需求点分布在空间内，其坐标分别为（x_i，y_i），各需求点的需求量为l_i（i=1，2，…，n），目标函数为配送中心到各需求点的距离乘以需求量。假定设置一个配送中心为这些需求点服务，假设配送中心M₀的位置为（x₀，y₀），求解M₀的位置并使总运输费用最小。通过交叉中值方法可以对单配送中心问题在一个平面上加权的距离最小化，其目标函数为

1.3.5.2　多配送中心选址的常用模型

（1）P-中值模型

P-中值模型是指在一定的需求点集合下，为p个设施找到合理的位置，使设施点到需求点运输费用最低。其目标函数如下：

式中：d_i为第i个需求点的需求量；

c_ij为从需求点i到设施点j的单位运输费用；

y_ij为需求点i是否由设施点j来提供服务；

p为允许建设的设施点数量；

x_j为设施j是否被选中成为设施点，被选中则为1，未被选中则为0；

N为n个需求点集合；

M为m个建设设施备选点集合。

（2）鲍摩—沃尔夫模型

鲍摩—沃尔夫模型为多节点单品种选址模型，即只考虑一种产品。假定O为多节点选址方案的总费用，其目标函数如下：

式中：c_ij为备选点j从工厂i进货的单位配送费用；

x_ij为工厂i到备选点j的货物量；

d_jk为备选点j向消费者k供货的单位配送费用；

y_jk为备选点j到消费者k的货物量；

e_ik为消费者k从工厂i直接进货的单位配送费用；

z_ik为消费者k从工厂i直接进货的数量；

v_j为备选点j被选中之后的投资费用，如固定费用；

u_j为备选点j是否被选中决策变量；

w_j为备选点j每单位货物通过量的变动费用，即存储费用率；

S_i为工厂的产品供应量；

D_k为消费者k的产品需求量。

（3）奎汉—哈姆勃兹（Kuehn-Hamburge）模型

奎汉—哈姆勃兹模型是多节点多品种选址模型，与鲍摩-沃尔夫多节点单品种选址模型相比考虑的因素更多，模型更复杂。假定S为多节点多品种选址方案的总费用，其目标函数如下：

式中：c_hij为生产商i到配送中心j运输产品h的单位运输费用；

d_hjk为配送中心j到消费者k运输产品h的单位运输费用；

x_hijk为生产商i经配送中心j向消费者k运输产品h的数量；

F_j为货物在配送中心j时的平均固定管理费用；

Z_j为0或1变量，当配送中心有吞吐量时为1，否则为0；

S_hj为配送中心j为保管产品h而产生的费用；

D_hk为由于缺货延误向消费者k配送产品h的量；

T_hk为由于缺货延误向消费者k配送产品h的单位损失费；

Q_hk为消费者k需要产品h的数量；

V_jk为配送中心j向消费者k供货时取1，不能供货时取0；

Y_hi为生产商i生产产品h的能力；

W_j为配送中心点j的吞吐能力。

（4）CFLP模型

CFLP模型是指带容量限制的多设施选址问题，是现在选址问题中最常用的基本模型。假设某企业有n个销售区域，且每个区域的需求量已知。企业计划新建若干个配送中心，经过企业专家的实地调研确定了m个备选点，且每个备选点都有容量限制和固定成本。如何从m个备选点中选择k个地点建设配送中心，使总成本最小，其目标函数如下：

式中：i为配送中心备选点，i=1，2，…，m；

j为销售区域，j=1，2，…，n；

k为计划新建配送中心的数量；

C_ij为从配送中心备选点i到需求点j的单位运输费用；

X_ij为从配送中心备选点i到销售点j的运输量；

F_i为配送中心备选点i的固定成本；

Y_i为配送中心备选点i是否被选中，被选中则为1，未被选中则为0；

D_j为需求点j的需求量；

W_i为配送中心的容量。