配送方案的优化.ppt

第3章 配送方案的优化,由于运输是配送中最为重要的功能要素之一，配送合理化在很大程度上依赖于运输合理化，故本章第四节主要从运输线路的优化这一环节阐述配送方案的优化。配送合理化即要实现五个“Right”服务：把好的产品（The Right Product）、在规定的时间（At Right Time）、规定的地点（In The Right Place）、以适当的数量（In The Right Quantity）、合适的价格（At The Right Price）提供给顾客。,3.1 配送合理化,3.1.1 不合理配送的表现形式资源筹措的不合理库存决策不合理价格不合理配送与直达的决策不合理送货中不合理运输经营观念的不合理,3.1.2 我国现代物流配送活动中的不合理现象领导的认识观念和员工素质的不合理经营管理观念的不合理配送中心发展规模的不合理配送设备现代化、机械化水平的不合理统配送效率及比率的不合理配送价格的不合理3.1.3 配送合理化的判断标志1.库存标志 库存是判断配送合理化与否的重要标志。具体指标有以下两方面：库存总量和库存周转。,2.资金标志 具体判断标志如下：（1）资金总量。（2）资金周转。（3）资金投向的改变。3.成本和效益4.供应保证标志 供应保证能力可以从以下方面判断：（1）缺货次数。（2）配送企业集中库存量。5.社会运力节约标志 可以简化判断如下：（1）社会车辆总数减少，而承运量增加为合理。（2）社会车辆空驶减少为合理。（3）一家一户自提自运减少，社会化运输增加为合理。6.用户企业仓库、供应、进货人力物力节约标志,7.物流合理化标志是否降低了物流费用；是否减少了物流损失；是否加快了物流速度；是否发挥了各种物流方式的最优效果；是否有效衔接了干线运输和末端运输；是否不增加实际的物流中转次数；是否采用了先进的技术手段。3.1.4 配送合理化的措施 1.推行一定综合程度的专业化配送 2.加工配送 3.推行共同配送 4.实行送取结合 5.推行准时配送系统 6.推行即时配送,3.2 配送效率的测定,配送的效率化是指为实现多品种少量、多次和及时的商品配送所采取的战略、人才和技术等方面的措施，以提高其组织效率、信息效率和作业效率的有关手段和方法。,物流体制和管理；库存政策和管理；配送商品的特性；物流设备；相关作业；物流政策；物流信息处理系统；运输和配送管理；物流成本的控制。,配送效率化的内容,3.2.2 提高配送效率化的方法作业测定及作业研究时间研究和方法研究合理动作原则的应用3S（标准化、单纯化、专门化）帕瑞特法则的应用计划变动的对应小组研讨和提案人员作业能力的全面化3.2.3 配送活动绩效评价指标体系 1.配送活动绩效评价指标体系的确立 2.配送活动绩效评价指标的量化,（1）配送活动计划的设计 全局性指标、应变性指标、效益性指标（2）配送作业过程的执行 速度性指标、综合利用率指标、一致性指标、灵活性指标（3）配送效果的反馈 顾客满意度、市场份额递增率、从顾客处获得利润的综合值3.2.4 运输活动绩效评价量化指标 商品运输量、运输损失、运输费用水平、运输费用效益 合理运输评价指标、油耗评价指标、安全评价指标 运输效率与效益评价指标、运输质量评价指标,3.3 降低配送成本的策略,配送成本的构成 1.按费用支出形式分类 2.按配送活动的构成分类配送成本的分析 1.配送成本的全面分析 2.配送中心物流成本的详细分析配送成本的控制 1.不同经济主体的配送成本控制 2.配送成本控制的具体方法及原则降低配送成本的五种策略,1.混合策略 混合策略是指配送业务一部分由企业自身完成。2.差异化策略 指导思想是：产品特征不同，顾客服务水平也不同。3.合并策略 一是配送方法上的合并，另一个则是共同配送。4.延迟策略 采用延迟策略的一个基本前提是信息传递要非常快。5.标准化策略 标准化策略就是尽量减少因品种多变而导致附加配送成本，尽可能多地采用标准零部件、模块化产品。,3.4 配送运输路线的优化选择,配送运输路线优化的必要性 配送运输路线的类型 配送运输路线的确定原则 配送运输线路的优化方法,一、配送运输路线优化的必要性,配送运输由于配送方法的不同，其运输过程也不尽相同。影响配送运输的因素很多，如车流量的变化、道路状况、客户的分布状况和配送中心的选址、道路交通网、车辆额定载重量以及车辆运行限制等。配送线路设计就是整合影响配送运输的各因素，适时适当地利用现有的运输工具和道路状况，及时、安全、方便经济地将客户所需的不同物资准确送达客户手中，以便提供优良的物流配送服务。在运输线路设计中，需要根据不同客户群的特点和要求，选择不同的配送线路，最终达到节省时间、缩短运行距离和降低运行费用的目的。,在组织车辆完成货物运送工作的同时，通常存在多种可供选择的行驶路线，车辆按不同的路线完成同样的运送任务时，由于其利用程度不同，相应的配送效率和成本也不同。因此，选择时间短、费用省、效益好的行驶路线是配送运输组织的一项重要内容。应尽量在保证满足客户要求的前提下，集多个客户的配送货物进行搭配装载，以充分利用运能、运力，降低配送成本，提高配送效率。,（一）往复式线路,一般是指由一个供应点对一个客户专门送货。从物流优化的角度看，其基本条件是客户的需求量接近或大于可用车辆的核定载重量，需专门派一辆或多辆车一次或多次送货。可以说往复式行驶线路是指配送车辆在两个物流结点间往复行驶的路线类型。根据运载情况，具体可分为三种形式：,二、配送运输路线的类型,1.单程有载往复式路线,这种行驶线路因为回程不载货，因此其里程利用率较低，一般不到50%。在这种情况下，只有利用装卸作业点之间的最短路线才能缓解车辆的利用情况。,2.回程部分有载往复式路线,车辆在回程过程中有货物运送，但该回程货物不是运到线路的终点，而是运到线路的中间某一结点，或是中途载货运到终点，车辆在每一周转中须完成两个运次。由于这种路线回程部分有载，其里程利用率有了一定的提高，即大于50%，小于100%。,3.双程有载住复式路线,指车辆在回程运行中全程载有货物运到终点，其里程利用率为100%（不考虑驻车的调空行程）。可见，车辆在双程有载往复式路线上运送货物时效果最好，在回程部分有载往复式线路上次之，在单程有载往复式线路上效果最差。,（二）环形式路线,环形式行驶路线是指配送车辆在由若干物流结点间组成的封闭回路上所作的连续单向运行的行驶路线。车辆在环形式行驶路线上行驶一周，至少完成两个运次的货物运送工作。由于不同运送任务其装卸作业点的位置分布不同，环形式行驶路线可分为四种形式，即简单环式、交叉环式、三角环式和复合环式等，如图所示。,各种环形式路线,当配送车辆无法组织回程货物时，为提高车辆的里程利用率，可组织环形式行驶路线。车辆在环形式行驶路线上运送货物时，应尽量使其空驶行程之和小于其载货的行程之和，最大限度地组织车辆有载运行，以其里程利用率达到最高为最佳准则。,（三）汇集式路线,汇集式行驶路线指车辆沿分布于运行线路上各物流结点依次完成相应的装卸作业，且每次货物装（卸）量均小于该车核定载货量，直到整个车装满（卸空）后返回出发点的行驶路线。它分为直线形和环形两类，一般环形的里程利用率要高些。这两种类型的线路又都可分为分送式、聚集式、分送聚集式。汇集式直线形路线实质是往复式行驶路线的变形。而汇集式环形路线有以下三种分类。,1.分送式路线,车辆在运行路线上各物流结点依次卸货，直到卸完所有待卸货物返回发点。,2.聚集式路线,车辆沿运行路线上各物流结点依次装货，直到装完所有待装货物返回出发点。,3.分送聚集式路线,车辆沿运行线路上各物流结点分别或同时装、卸货物，直到完成对所有待运货物的装卸作业返回出发点。车辆在汇集式行驶路线上运行时，其调度工作组织较为复杂。有时虽然完成指定的运送任务，但其完成的运输周转量却不同，因为车辆所完成的运输周转量与车辆沿线上各物流结点的绕行次序有关。,（四）星形线路线,星形行驶线路是指车辆以一个物流结点为中心，向其周围多个方向上的一个或多个结点行驶而形成的辐射状行驶线路。如图所示，O是中心结点，A，B，C，是各方向上的结点，如果就一个行驶方向（O至A）看，可以简化成一个往复式行驶线路；如果就一个局部（O，H，G）看，车辆按OFHGFO运行，又可简化成一个环形行驶线路；如果各结点更广泛地连通，车辆在多个结点之间运行，则从整体上又形成了一个复杂的网络式行驶线路。,三、配送运输路线的确定原则,配送路线是指各送货车辆向各个用户送货时所要经过的线路。配送路线合理与否对配送速度、车辆的合理利用和配送费用都有直接影响，因此配送路线的优化问题是配送工作的主要问题之一。采用科学的合理的方法来确定配送路线，是配送活动中非常重要的一项工作。,（一）确定目标,根据配送的具体要求、配送中心的实力及客观条件，配送路线规划的目标可以有多种选择：,以效益最高为目标：指计算时以利润最大化为目标。以成本最低为目标：实际上也是选择了以效益为目标。以路程最短为目标：如果成本与路程相关性较强，而和其他因素的相关性较小时，可以选它作为目标。以吨公里数最小为目标：在“节约里程法”的计算中，采用这一目标。以准确性最高为目标：它是配送中心中重要的服务指标。还可以选择运力利用最合理、劳动消耗最低等作为目标。,（二）确定配送路线的约束条件,满足所有收货人对货物品种、规格、数量的要求；满足收货人对货物送达时间范围的要求；在允许通行的时间段内进行配送；各配送路线的货物量不得超过车辆容量和载重量的限制；在配送中心现有运力允许的范围内。,四、配送运输线路的优化方法,（一）商品运输的优化模型,商品运输模型是数学模型在商品运输中的运用。为了制定在产销平衡条件下的运量规划方案，就必须建立数学模型，运用数学方法确定一个最合理的产销地联系方案，使总运费或运输吨公里最小。即：,（二）单纯形法（simplex method）,经验表明，对于运输问题，当起运站和目的地都多于5个时，用其他方法求解比较困难或繁琐，一般采用单纯形法求解。,单纯形法是求解线性规划问题的通用方法，由美国数学家G.B.丹齐克于1947年首先提出。理论根据：线性规划问题的可行域是 n维向量空间Rn中的多面凸集，其最优值如果存在必在该凸集的某顶点处达到。顶点所对应的可行解称为基本可行解。基本思想：先找出一个基本可行解，对它进行鉴别，看是否是最优解；若不是，则按照一定法则转换到另一改进的基本可行解,再鉴别；若仍不是，则再转换,按此重复进行。因基本可行解的个数有限，故经有限次转换必能得出问题的最优解。如果问题无最优解也可用此法判别。,一般解题步骤可归纳如下：把线性规划问题的约束方程组表达成典范型方程组，找出基本可行解作为初始基本可行解。若基本可行解不存在，即约束条件有矛盾，则问题无解。若基本可行解存在，从初始基本可行解作为起点，根据最优性条件和可行性条件，引入非基变量取代某一基变量，找出目标函数值更优的另一基本可行解。按步骤3进行迭代,直到对应检验数满足最优性条件（这时目标函数值不能再改善），即得到问题的最优解。若迭代过程中发现问题的目标函数值无界，则终止迭代。,用单纯形法求解线性规划问题所需的迭代次数主要取决于约束条件的个数。现在一般的线性规划问题都是应用单纯形法标准软件在计算机上求解，对于具有106个决策变量和104个约束条件的线性规划问题已能在计算机上解得。,改进单纯形法 原单纯形法不是很经济的算法。1953年美国数学家G.B.丹齐克为了改进单纯形法每次迭代中积累起来的进位误差，提出改进单纯形法。其基本步骤和单纯形法大致相同，主要区别是在逐次迭代中不再以高斯消去法为基础，而是由旧基阵的逆去直接计算新基阵的逆，再由此确定检验数。这样做可以减少迭代中的累积误差，提高计算精度，同时也减少了在计算机上的存储量。,对偶单纯形法 1954年美国数学家C.莱姆基提出对偶单纯形法。单纯形法是从原始问题的一个可行解通过迭代转到另一个可行解，直到检验数满足最优性条件为止。对偶单纯形法则是从满足对偶可行性条件出发通过迭代逐步搜索原始问题的最优解。在迭代过程中始终保持基解的对偶可行性，而使不可行性逐步消失。设原始问题为mincx|Ax=b，x0，则其对偶问题为 maxyb|yAc。当原始问题的一个基解满足最优性条件时,其检验数cBB-1A-c0。即知ycBB-1（称为单纯形算子）为对偶问题的可行解。所谓满足对偶可行性，即指其检验数满足最优性条件。因此在保持对偶可行性的前提下，一当基解成为可行解时，便也就是最优解。,例1 有三个起运站，四个目的地，起运站供应量分别为50、50、75，而目的地的需求量分别为40、55、60、20，各起运站到目的地的单位运费分别为：C113，C121，C134，C145，C217，C223，C238，C246，C312，C323，C339，C342 解：运输问题可表述为：minf(x)X11+X12+4X13+5X14+7X21+3X22+8X23+6X24+2X31+3X32+9X33+2X24 限制条件：起运站供应量约束、目的地需求量约束总运费为：f(x)504+403+108+402+153+202565,数学优化中，由George Dantzig发明的单纯形法是线性规划问题的数值求解的流行技术。有一个算法与此无关，但名称类似，它是Nelder-Mead法或称下山单纯形法，由Nelder和Mead发现（1965年），这是用于优化多维无约束问题的一种数值方法，属于更一般的搜索算法的类别。这二者都使用了单纯形的概念，它是N维中的N+1个顶点的凸包，是一个多胞体：直线上的一个线段，平面上的一个三角形，三维空间中的一个四面体，等等。,（三）图表分析作业法,主要包括图表分析法、图上作业法、表上作业法等三种求解方法。1.图表分析法：在分区产销平衡所确定的供销区域内，按照生产地与消费地的地理分布，根据有利于生产、有利于市场供给、近产近销的原则，应用交通路线示意图和商品产销平衡表找出产销之间经济合理的商品运输路线。,例3有一种商品从A地运出40吨，从B地运出70吨，从C地运出30吨，从D地运出60吨，供给a、b、c三地的数量分别为70吨、80吨、50吨，应用图表分析法选择该商品的合理运输路线。,2.图上作业法：利用商品产地和销地的地理分布和交通路线示意图，采用科学的规划方法，制定商品合理运输方案，以求得商品运输最小吨公里的方法。适用于交通路线为线状、圈状，而且对产销地点的数量没有严格限制的情况。基本原则可以归纳为：流向划右方，对流不应当；里圈、外圈分别算，要求不过半圈长；如若超过半圈长，应甩运量最小段；反复求算最优方案。,例4 设产地甲、乙、丙、丁，产量分别为70吨、40吨、90吨、50吨；销地A、B、C、D、E，需求分别为30吨、70吨、50吨、60吨、40吨，试求合理运输方案。,解：第一步 编制商品产销平衡表,例5调运线路成圈状例。设有某商品发运点A、B、C、D等四处，接收点a、b、c、d位于圈状，其距离及供需量如表所示，试求最优运输路线。,解：具体作业步骤如下：A首先假定里程最长的一段没有货流通过，使圈状线路变成非圈线状，其B 应甩去。B进行合理运输，即从B运150吨到a，再从a运20吨到A，A运100吨到d。另一方面，从D运10吨到d。此外，从D运90吨到e，C地运70吨到e，同时运100吨到b地。,C根据图中虚线简示将内外圈货流里程汇总检查是否超过全圈长的一半,一般来说，利用图上作业法寻求商品最优运输方案，可以按运输吨公里最小原则，也可以从运送时间最短或运费最省等角度来分别计算，只要商品在图上没有对流，内外圈长都不大于半圈长，该运输方案就是最优运输方案。,3.表上作业法：在寻求运输网络系统的优化方案时有两种方法。,（1）最小费用法 最小费用法就是直接以商品运输费用最小作为目标函数来求得最优运输方案。一般是利用单位运价表和产销平衡表等表格，运用霍撒克法则进行表上作业，通过编制初始运输方案及其制定、调整，求出运费最省的优化方案。,例6 编制被运输商品的产销平衡表和单位运输价格表如下，试用最小费用法求出运输的最优方案。,用最小元素法安排初始方案 所谓最小元素法，就是运费最小的元素尽可能地优先供应。我们把单位运价列为Cij(i1，2，m，j1，2，n)，其中i为产地数，j为销售地的数目。在一般情况下，初始方案在产销平衡表方格中填上数字的格子数目是产地数+销地数-1。但在按最小元素法做初始运输方案时，有时会遇到不需要或不能供给的情况，就在本应填数的表格内加“0”，仍然计数。,用矩阵对角法进行初步调整 用任意两个成矩形对角的有运量的运价之和跟该矩形另外两个对角的运价之和相比较，如果前者小于后者，不需调整；如果前者大于后者，作反向调整。,2/50 3/50 3 1/300,在此例中,呈矩形对角，并且2+13+3；显然，不需要再做调整。此外，,2/400 2/200 7 8/300,中，2+87+2，因此，需要进行调整，反向调整如下：,从而变成：,2/100 2/5007/300 8,这样，原始方案变为：,用霍撒克方法检验,比较初始方案与最优方案的运费 初始方案：250+350+130+2400+2200+5250+4250+83006400 最优方案：350+350+1300+2150+2450+5250+4300+72506000 节省运费：6400-6000400元,（2）左上角法 除了最小费用法外，左上角法也是求得运输初始方案的一种途径，并通过霍撤克法则最终得出最优运输方案。具体做法是：,例7现有三个生产地A、B、C供应某种商品；有四个销售地1、2、3、4，各自供应量和需求量如表所示，试用左上角法求出最优运输方案。,解：第一步 以运输表左上角的格子作为开端。第二步 对这一格子可用的供应量与需求量作比较，安排两个值中较小的一个作为运量，然后，把这个数字圈起来。这一格可用的供应量(或需求量)减去安排的运量就是剩余的供应量(或需求量)。上表中有50个单位的供应量和30个单位的需求量。因此，可以安排30单位的运量到A1格。第三步 如果安排运量的格子正好是在运输表的最右下角，就停止安排。这时，初始方案已找到。如果这一格不在最右下角，就进入到第四步。第四步 根据以下规划，移到下一格；如果已安排的这一格行和列比较：a供应量需求量，下一格移到同一行相邻的格子。b供应量需求量，下一格移到同一列相邻的格子。c供应量=需求量，下一格是对角线上相邻的格子。d回到第二步。,5030,2060,3040,7010,4020,根据左上角法求出运输初始方案后，为了进一步算出最优方案，仍需要运用霍撒克法则进行优化，检验方法同我们在最小费用法中所阐述的方法一致，在此不再赘言。,（四）商品供求不均衡运输模型,下面通过定量分析介绍供求不均衡时的修正和求解。,1供求均衡运输模型,在使用运输表求运输模型解的基本条件之一是必须供求均衡，即：,（1）供过于求,将例6中的供应量作适当修正，使之成为供过于求的问题。假定需求量不变，供应量修正如表所示：,从上表中可见，供过于求25个单位。为了建立运输表，设一个虚销地点5，表示接收超过的供应量，并规定从任何一个发货点到这个虚销地点的单位运费为零。利用左上角法求得初始方案如下表所示。然后作改进，得最优方案。,在这个优化方案中，C5格安排运量25，因为销地5是虚设的，并不存在真正的运输。所以，实际方案是产地C的总运量为45单位，还有25单位的商品仍然保留在原地。,（2）供不应求,将例6中的需求量作适当修正，可以转化为供不应求的问题。假定供应量不变，需求量修正如表所示：,从上表中可见，供低于求25个单位。为了建立运输表，设一个虚发货点D，表示需求超过的供应量，并规定由D运往任何销地的单位运费为零。利用左上角法求得初始方案如表所示，然后作改进，得优化方案。,在优化方案中，D1和D3格分别安排运量20和5，因为发货点D是虚设的，所以实际上这25单位运量不存在，销地1只由A发送10个单位，另外20个单位无法满足；销地3由B发送30单位、由C发送10单位，另外5单位无法满足。,在配送线路的设计中，当由一个配送中心向多个客户进行共同送货，在同一条线路上的所有客户的需求量总和不大于一辆车的额定载重量时，由这一辆车配装着所有客户需求的货物，按照一条预先设计好的最佳线路依次将货物送到每一个客户手中，这样既可保证按需将货物及时交送，同时又能节约行驶里程，缩短整个送货的时间，节约费用，也能客观上减少交通流量，缓减交通紧张的压力。随着配送的复杂化，配送路线的优化一般要结合数学方法及计算机求解的方法来制定合理的配送方案，下面主要介绍确定优化配送方案的一个比较成熟的方法节约法，也叫节约里程法。,（五）节约里程法（VSP）,1.VSP规划法的基本规定,利用VSP法确定配送路线的主要出发点是，根据配送中心的运输能力（包括车辆的多少和载重量）和配送中心到各个用户以及各个用户之间的距离来制定使总的车辆运输的吨公里数最小的配送方案。利用VSP法制定出的配送方案除了使配送总吨公里数（tkm）最小外，还应满足以下条件：,满足所有用户的要求；不使任何一辆车超载；每辆车每天的总运行时间或行驶里程不超过规定的上限；满足用户到货时间要求，不得超过规定时间。,2.VSP规划法的基本思想,VSP法的基本思想是为达到高效率的配送，使配送的时间最少、距离最短、成本最低，而寻找的最佳配送路线。,D1=2(a+b)D2=a+b+c D1-D2=2(a+b)-(a+b+c)=a+b-c0 不难发现，第二种方式比第一种方式要节约运行距离a+b-c，也被称为“节约行程”。,实际上如果客户较多，比如给数十家、数百家客户配送，在进行配送线路规划时则应遵循以下步骤：计算包括配送中心在内的各节点相互之间的最短距离；计算各客户之间的可节约运行距离；按照节约运行距离的大小顺序连结各配送地规划出配送线路。,但是，VSP规划法所求出的配送线路并不一定是最适解，有时也有近似解。但是，对于客户多、规模大的情况，它比人工计算要快得多。,下面，我们来看看具体的实例。,3.VSP规划法的基本步骤,3.使用VSP规划法的注意事项,适用于顾客需求稳定的配送中心；应充分考虑交通和道路情况；充分考虑收货站的停留时间；要考虑驾驶员的作息时间及客户要求的交货时间；当需求量大时，求解变得复杂，需要借助计算机辅助计算，直接生成结果,