电子商务-B-第12讲.ppt

1/63,电 子 商 务,张文新 副教授,电话：,课 程 安 排,2/63,3/87,电子商务物流技术篇-优化物流在战略层面做好决策-物流规划在战术层面有技术支撑-物流集成技术在执行层面有运营工具-物流调度系统,引言,4/63,第12讲,物流运营优化调度技术,引言,物流企业如何运营？理念-低成本提供优质服务技术-用信息流管理并优化物流工具-系统+模型,5/63,内容提要,12.1.物流运营管理模型12.2.物流运营调度系统,6/68,12.1.物流运营管理模型,物流运营管理模型库存控制模型配送车辆配置与路径模型,库存控制的目的与方式库存控制的目的可以概括为：提高仓储服务质量；降低物资仓储费用；加速物资资金周转。库存控制的重点在于库存量的控制。有了物资储备定额，就可以用来控制实际库存量，使仓储物资库存量保持在最高储备定额和最低储备定额之间。,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理物资储备定额经常储备定额是指前后两批同种类物资进库的供应间隔期内，确保生产（或销售）正常进行所必须的经济合理的储备数量。保险储备定额是指由于物资供应等原因，发生到货误期等的异常情况下，为保证生产（或销售）正常进行所需的物资储备量。,12.1.物流运营管理模型,储备定额的要素构成分析：影响实际库存量的因素基本上来自两个方面：消耗的数量和时间；订货的数量和时间。对于需求量而言，仓储工作是必须满足的，所以对物资库存量只能够从物资订购的数量、时间两方面来制定库存控制策略。,12.1.物流运营管理模型,一般情况下，库存中的经常储备定额与保险储备定额之和的库存量，称为最高储备定额，库存量的构成与变化情况参见图12-1。,图12-1 物资储备量（定额）示意图,12.1.物流运营管理模型,物资储备定额的计算物资储备定额的表现形式很多，但主要取决于两个基本要素：该物资平均每日需要量和该物资的合理储备天数。经常储备定额的计算某种物资经常储备定额主要由进库间隔期、物资使用前准备天数和平均每日需要量决定。经常储备定额的计算公式为：,式中：Tr入库间隔期；Tw物资准备天数；Dt平均每日需要量。,12.1.物流运营管理模型,物资储备定额的计算保险储备定额的计算某种物资的保险储备定额主要由保险储备天数和平均每日需用量决定。确定保险储备天数，一般可按上一年度统计资料核算的实际到货平均误期天数来确定，当保险储备天数确定后，保险储备定额就可由下式计算出来。,实际应用中可用标准差,方法修正保险储备定额。,若取2倍标准差作为保险储备量，从统计角度分析，该种物资不发生缺货的概率约为95.5；若取作为保险储备量，那么，发生缺货的可能性仅有0.3。,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理经济订购批量与物资仓储有关的费用可分为两大类：物资购置费用：主要包括物资订购的差旅费、电话电报费、物资采购中的运输、验收、搬运等费用；物资储存费用：主要包括货款的利息、仓库设施、装卸搬运设备、专用工具等维修、折旧以及相关的管理费用等。其中物资购置费用与其购置的次数成正比，而与每次购置物资量的多少关系不大；储存费用则与每次购置物资的数量成正比关系。物资购置费用随着订货批量增大而减少，而储存费用却随订货批量增大而增加，在两者相加所构成的函数中，存在着一个使购置费用与储存费用之和的最低点，这一点所对应的物资数量为经济订购批量。,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理经济订购批量物资订购费用为批（次）数与每次购量费用的乘积，物资储存费用为平均库存量与储存时间、单位库存量储存费用的乘积，故物资购储总费用为订购费用与储存费用之和，即：,式中：D该物资在T时间内的总需求量（t、件等）；每次订购批量（t、件等）；K每批（次）物资订购费用（元）；R单位物资储存费用(元/t、件等)；T特定的储存时间（年、季、月等）,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理经济订购批量,用微分法可求出其最小值Q0 为：,根据计算出的经济订购批量，结合实际情况，诸如，价格折扣、运输批量等进行适当调整，可以作为实际的订购批量。,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理订购方式的确定定量订购方式：定期订购方式：,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理定量订购方式所谓定量订购方式，就是预先确定一个订货点和订货批量，随时检查库存，当库存下降到订货点时就发出订货。在整个系统运作过程中订货点和订货批量都是固定的。订货点和订货批量的确定取决于库存物资的成本和需求特性，以及相关的存货持有成本和再订购成本，订货批量一般取经济订购批量。,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理定量订购方式该方式满足用户需求的水平主要取决于安全库存量大小的设置。根据库存满足率p的大小，来设计安全库存的数量。p越大，安全库存越高，则库存满足水平也越高。,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理定量订购方式定量订货法的核心是如何确定订货点、订货批量和如何实施。确定订货点。在定量订购方式中，发出订货时仓库里该品种保有的实际库存量叫订货点。订货点的高低取决于需求速率D1和订货提前期Tk。需求速率：用单位时间内的平均需求量D1来描述。需求速率越高，则订货点应该越高。订货提前期：指从发出订货到所定货物到达所需要的时间，我们用Tk来描述。在订货提前期内，按照需求速率将有一定的需求量，这个量简称为订货提前期需求量（）。,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理定量订购方式安全库存量：它是在平均提前期需求量之上附加的一个保险量，其数值等于标准差与安全系数的乘积。越大，则安全库存量也越大，安全系数由缺货率q或者库存满足率p来确定。缺货率是实际发生的提前期需求量超过某一个额定库存量 的累积概率，用q表示；库存满足率P：是库存物资现货供应满足用户的程度，也称服务率或服务水平，其数值等于实际发生的提前期需求量小于等于额定库存量的累积概率；缺货率和库存满足率是互补的，他们和安全系数是一一对应的。而安全系数又和库存量是一一对应的。所以安全系数、缺货率q、库存满足率p和安全库存量都是一一对应的。,12.1.物流运营管理模型,安全系数与缺货率和库存满足率对应关系表：（P+q=1）,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理定量订购方式确定订货批量：确定订货批量要考虑需求速率和经营费用。一般情况下，需求速率越高说明用户的需要量越大，订货批量就越大。经营费用的高低对订货批量有影响，在确定订货批量时，需要综合考虑经营过程中的各种费用，根据总费用最省的原则，我们采用经济订购批量作为每次的订货批量。定量订购法实施：实施定量订购法首先要确定订货点和订货批量，库存管理人员或销售人员每天检查库存，当库存量下降到订货点时发出订货，订货量取经济订货批量。,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理定量订购方式应用定量订购法应注意它运用的环境条件，一般情况下，定量订购法应用的前提条件为：a.它只适用于订货不受限制的情况，即随时随地都能订到货。b.它的直接运用只适用于单一品种的情况。c.它既适用于确定型需求也适用于随机型需求。d.它一般多用于C类物资。,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理定期订购方式定期订购方式就是物资订购时间预先固定，而每次订购的数量不固定，依据库存及生产需要或（销售量）情况来确定。其原理是预先确定一个订货周期和一个最高库存量。周期性的检查并发出订货。订货量的大小应使得订货后的“名义”库存量达到额定的最高库存量。,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理定期订购方式定期订货法的原理在系统运行前，先确定订货周期和最高库存量。假设在时间轴的0点开始运行，检查库存量，库存水平在点A时，库存量假设为，此时发出订货，订货量Q1取与的差值。随后进入第一个订货提前期，提前期结束，所订货物到达，实际库存一下升高Q1，到达高库存。然后进入第二个周期的销售，销售仍然按正常进行。经过一个订货周期，到了按订货周期订货的日子，检查库存量，假设这时(点B)的库存量为，又发出订货量Q2，大小等于与的差值。随后进入第二个订货提前期，结束，所订货物到达，将实际库存量又一下提高到高库存。随后进入第三个销售周期。到了下一个订货日，又检查库存、发出订货。如此继续下去。其运行模型见图12-4。,12.1.物流运营管理模型,图12-4 定期订货法的原理,库存控制管理-定期订购方式,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理定期订购方式确定订货周期：订货周期就是订货间隔期。它与定量订货法的订货间隔期不同，定量订货法的订货间隔期可能互不相等，定期订货法的订货间隔期都是相等的。订货间隔期的长短直接决定了最高库存量、库存水平的高低，因而也就决定了库存费用。订货周期偏长使得库存水平过高，订货周期过短会使订货批次增多，从而增加了订货费用。在一般情况下，可以用经济订货周期作为定期订货法的订货周期，即：,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理定期订购方式确定订货量。定期订货法的订货量不是固定的，每个周期的订货量为最高库存量与当时的实际库存量的差值。更精确地描述是指检查库存时，仓库实际具有的能够用于销售供应的全部物资数量，包括当时存于仓库中的物资、已订购尚未到货的物质和已经售出但尚未发货的物资数量。,12.1.物流运营管理模型,库存控制管理定期订购方式定期订购方式的实施：应用定期订购方式的前提条件是：直接运用只适用于单一品种的情况，但是稍加处理可以用于几个品种的联合订购；它不但适用于随机型需求，也适用于确定型需求。由于应用原理都是相同的，对于不同的需求类型，可以导出具体的运用形式；该方法一般用于A类物资，即品种少而价值高、比较重要的物资。,12.1.物流运营管理模型,配送车辆配置与路径模型配送是适应了现代市场经济的需要“多品种、小批量”；“需求多样化”；“消费多样化”,12.1.物流运营管理模型,配送服务的基本形式定时配送方式：在规定的时间间隔进行物品配送，每次配送的品种和数量均可按计划执行，也可按事先商定的联络方式下达配送通知，按用户要求的品种、数量和时间进行配送。定量配送方式：是指按规定的数量（批量）在一个指定时间范围内配送物品。定时定量配送方式：按规定的时间、品种数量进行配送作业。定时定线配送方式：在规定的线路上按规定时间表进行物品配送。加工配送方式：对配送的货物进行部分加工后，再按用户要求进行的配送活动。集中配送方式：是由几个物流据点共同协作制定计划，共同组织车辆设备，对某一地区用户进行配送。,12.1.物流运营管理模型,配送方案目标的选择配送方案目标的选择可从以下几个方面考虑：配送效率最高或配送成本最低。配送里程最短。配送服务水准最优。配送劳动的消耗最少。配送方案的目标实际上是多元的，但考虑到制定方案所选择的目标值应当是容易计算的，一般要尽可能选择单一化的目标值，这样容易求解，实用性较强。,12.1.物流运营管理模型,配送方案的约束条件配送目标的实现过程受很多条件的限制，即约束条件。因而必须在满足约束条件下取得成本最低，或路线最短，或消耗最少等目标，在一般的配送情况下，常见的约束条件主要有：收货人对货物品种、规格和数量的要求；收货人对货物送达时间或时间范围的要求；道路运行条件对配送的制约，如单行道、城区部分道路对货车通行的限制；配送车辆容量的限制；其他的制约条件。,12.1.物流运营管理模型,确定最优配送方案的方法优化配送方案的常用的方法很多，这里介绍车辆运行计划法。车辆运行计划法(VSP，Vehicles Scheduling Program)又称里程节约法（VSP方法）。适用于实际工作中为求得较优解或最优的近似解时采用。它的基本原理是三角形的一边之长必定小于另外两边之和。如图12-7所示。,12.1.物流运营管理模型,确定最优配送方案的方法,为实现配送所节约里程。可根据用户要求、道路条件等设计几种巡回配送方案，再计算节约里程，以其中节约里程最大者为优选的配送方案。VSP方法可对所有配送地点计算其节约里程，按节约量的大小顺序，优选确定配送路线。,12.1.物流运营管理模型,里程节约法确定配送路径案例：如图12-8所示某配送中心的配送网络图。由配送中心P向A、B、C、D、E等五个用户配送物品。图中连线上的数字表示公路里程（km）。图中靠近各用户括号里的数字，表示对货物的需求量（t）。配送中心备有2t和4t载质量的汽车，且汽车一次巡回行驶里程不能超过30km。求解该配送中心满意的送货方案。,12.1.物流运营管理模型,表12-6 节约里程数额排序表,表12-5 节约里程表,表12-4 最短距离表,从图12-9中可以看出，依次确定的3条路径均符合配送中心的约束条件。最后选择的方案是：使用2辆4t车，1辆2t车，行驶里程共63km。其中：路径1：4t车，载货量3.5t，行驶里程30km；路径2：2t车，载货量1.5t，行驶里程16km；路径3：4t车，载货量3t，行驶里程6km。,12.1.物流运营管理模型,连锁商业货物配送中的车辆优化调度模式研究与开发,清华大学数学科学系,实际案例介绍,连锁商业货物配送中的车辆优化调度模式研究与开发,一、研究背景,二、优化问题数学模型,三、解决的理论与方法,一、研究背景,1、香港某连锁店配送（1997年）,分 店：240(香港岛，九龙半岛，新界，其他)运输车辆：64（6个车型：封闭、敞棚、低开等；各种吨位）,2、北京某超市连锁店（2000年）,分 店：20余家（力求3-5年时间建成50-100家）配送中心：五环外某处 运输车辆：9（车型：大货5吨、2.75吨；小货2吨、1.75吨；北旅1吨）,连锁店配送示意图,一、研究背景,要 求：（1）计算机给出派车单（在线，离线），提供车辆装货的方案和车辆行走的路线。（2）车队的规模大小。,主要考虑因素：（1）多个分店货物的混装；（2）分店装卸时间窗口、车型的限制；（3）道路时间窗口、吨位的限制；（4）司机的工作时间限制，负荷均衡；（5）车辆平衡负载；等等,二、优化问题数学模型,2.车辆路线问题(vehicle routing)车辆行驶路线最短,1.装箱问题(bin packing)多个分店货物混装问题，需求超出车载的分店装车问题,3.匹配问题(allocation)车辆总数，车型搭配，司机人数,4.平衡问题(balancing)司机的工作时间，车辆的行驶里程,二、优化问题数学模型,6.其他打折，赠送,5.时间窗口问题(time-window)供货时间、道路限制,以上问题必须考虑：道路限制、供货时间限制、车载量限制和配送中心调度员的调度时间周期,三、解决的理论与方法,分解、协调优化；启发式、满意解近似算法、贪婪方法等；现代优化、智能算法等（如tabu search,simulated annealing,evolutionary algorithms,neural networks etc.),2.路线问题(routing)扇形法、中心扩散等,1.装箱问题(bin packing)NF，WF，BF等,三、解决的理论与方法,扇形法,三、解决的理论与方法,中心扩散,50,主算法,Step1(全局计算)若不是特殊店，按区计算未预装且满足车载限制的店“是否一定送货”和“店级别”的加权和，从最大车辆开始，将车辆分配给最大权和的区域，直至全部需求店预装或全部车辆派完。（车辆数循环）,Step2（区域计算）在每一个区域内，根据现有的店和分配车辆，,2.1 根据车辆数目并以始终点相同分别采用“insertion”算法，给出每车的预装方案；2.2 若“一定送货”店或“低”级别店得到送货而“高”级别店没有送货，此时，根据“是否一定送货”，“店级别”字典序排列店顺序，按道路连通情况修正预装方案；2.3 以每车可开始工作的最早时间分别计算每店的供货时间表。输出各车辆的装车方案和各车辆可以再工作的开始时间。,主算法,Step3（全局计算）判别是否有未服务的店且车辆开始服务时间是否满足再装车要求。若有未服务的店且车辆满足再装车要求，则返回Step1.Step4 特殊店处理。选载重最匹配车辆。Step5（全局计算）司机分配优化。按车辆的最后一次预装方案的一个店同司机家最近分配车辆。Step6（区域计算）将司机家作为一个店加入，以配货中心为起点，司机家为终点，采用“insertion”算法再次优化计算每一车辆的最后一次预装店路径优化及计算每一店的送货时间表。Step7（全局计算）调整时间表。对每一个车辆的开始和结束时间，尽量将最佳时间段调给A级店。Step8 输出。,主算法,补充：直接插入排序算法(insertion sort)直接插入排序是一种简单的排序方法，其核心思想是将一个记录插入到已经排好顺序的有序表中，从而得到一个新的有序表。具体方法：取数组的第i个元素，我们假定第i个元素前的数已经是从小到大有序排列的，那么我们把i与前面的元素j比较，当ij的时候，i就应该插入到j的前面，然后依次循环插入，代码如下：,52/63,1 public void Sort(int array)23if(array=null|array.Length=0|array.Length=1)return;4int tmp;5for(int i=1;i j;m-)1314 arraym=arraym-1;15 16 arrayj=tmp;17 18 19 20,12.2.物流运营调度系统,物流运营调度系统的三个层次,图：物流配送运行调度系统逻辑图,12.2.物流运营调度系统,图：物流配送运营调度信息平台架构,12.2.物流运营调度系统,北京市公交总公司的公交车辆调度指挥系统示意图,12.2.物流运营调度系统,智能化物流调度系统关键技术（1）VRP、PDP、APS、多式联运等实际优化问题的建模与求解。（2）用可视化技术在空间（地图对象）与时间（甘特图对象）上展示优化结果。,路径优化VRP(Vehicle Routing Problem)及其特例取货送货问题PDP(Pickup and Delivery Problem)是供应链节点上的主要优化问题，它涉及对车辆的全局最优调度及最优的路线规划。,车辆约束：运输能力:载量、时间量、时间跨度、多车次相容性：车辆对客户的相容性(产品类、准入吨位、工作日期)耦合性：不同的目的港要求两个订单由不同的车辆服务客户优先级其他:在岗与否,工作条例,订单优先权.,优化目标：最小化费用最小化卡车数最小化工作时间量最小化工作时间跨度最小化行程.,线路约束：距离约束:时间、里程、费用为度量的距离约束工作条例:工作时间量、间休、工作时间跨度时间窗口:要求早上（而非下午）供货优先约束:订单A优先订单B.,12.2.物流运营调度系统,定期定量多频率配送计划定期定量多频率配送问题在日常生活中层出不穷。如在天然气、煤炭等能源物资的供应中，需求往往具定期定量的特性。此类货物的供货问题即典型的定期定量多频率配送问题。通常在某周期内，给定车辆数目、车辆载量及客户订单，对每一客户，已知其地址、服务时间、供货时间窗口，定期多频率供货问题要求根据客户对不同货物的库存量及消耗量，求出此周期内的供货频率(决定供货规律)，在满足客户约束条件下，评估实际所需车辆数目，合理安排车辆覆盖区域，以达至最小车辆行程的优化目的。,12.2.物流运营调度系统,集成到MIS/IE上的VRP/PDP系统,12.2.物流运营调度系统,VRP的电子地图可视化交互,12.2.物流运营调度系统,VRP的甘特图直觉式交互,12.2.物流运营调度系统,63/63,本讲结束,谢谢！,