石家庄市长安区乳制品物流中心选址模型设计及分析

石家庄市长安区乳制品物流中心选址模型设计及分析 王军宇,于雪涛2 (a.石家庄铁道大学交通运輸学院,石家庄,050043:b.河北省风工程和风能利用工程技术创新中心,石家庄,050043 要:合理的乳制品物流中心选址可有效提高物流系统的效率和降低物流成本 本文以石家庄市长安区为例,运用层次分析法对备选点进行初步评估,并在此基础 上,根据实际情况建立混合整数规划模型,求解得出选址方案。最后,对选址方案 进行綜合评价,确定康达物流处作为最终选址地点。该选址结果对其他区域乳制品 物流中心的选址及冷链物流选址模型的建立均具有重要的参考意义。 关词:选址设计;层次分析法;混合整数规划;LING0 中困分类号:0221.4;F521 Design and analysis of location Model of dairy Product Logistics Center in Chang'an District of Shijiazhuang City Wang Jun-yu, Yu xue (1. School of Traffic and Transportation, Shijiazhuang Tiedao University. Shijiazhuang, 050043 2. Innovation Center for Wind Engineering and Wind Energy Technology of Hebei Province Shijiazhuang, 050043) Abstract: Reasonable location of dairy logistics center can effectively improve the efficiency of logistics system and reduce logistics cost. Taking Chang an District of Shijiazhuang City as an example, this paper uses analytic hierarchy process to make a preliminary evaluation of the alternative points, and on this basis, establishes a mixed integer programming model according to the actual situation, and obtains the site selection scheme by solving. Finally, a comprehensive evaluation of the site selection scheme was conducted, and Kangda logistics department was determined as the final site selection location. The site selection results have important reference significance for the location selection of dairy logistics centers in other regions and the establishment of cold chain logistics site selection model Key words: location design; AHP; mixed integer programming; LINGO 0年月日收到 河北省自然科学基金项目D2016210008资助 第一作者:王军宇(1995-),硕士研究生,从事交通运输工程研究。E-mail: wangii@163com 通信作者:于雪涛(1984),博士,讲师。 E-mail: vuxtastdu educn (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

石家庄市长安区乳制品物流中心选址模型设计及分析1 王军宇，于雪涛 2 （a. 石家庄铁道大学交通运输学院，石家庄，050043； b. 河北省风工程和风能利用工程技术创新中心，石家庄，050043） 摘 要： 合理的乳制品物流中心选址可有效提高物流系统的效率和降低物流成本。 本文以石家庄市长安区为例，运用层次分析法对备选点进行初步评估，并在此基础 上，根据实际情况建立混合整数规划模型，求解得出选址方案。最后，对选址方案 进行综合评价，确定康达物流处作为最终选址地点。该选址结果对其他区域乳制品 物流中心的选址及冷链物流选址模型的建立均具有重要的参考意义。 关键词： 选址设计；层次分析法；混合整数规划；LINGO 中图分类号：O221.4; F521 Design and Analysis of Location Model of Dairy Product Logistics Center in Chang'an District of Shijiazhuang City Wang Jun-yu 1 ,Yu Xue-tao1, 2 (1. School of Traffic and Transportation, Shijiazhuang Tiedao University. Shijiazhuang, 050043; 2. Innovation Center for Wind Engineering and Wind Energy Technology of Hebei Province. Shijiazhuang, 050043) Abstract: Reasonable location of dairy logistics center can effectively improve the efficiency of logistics system and reduce logistics cost. Taking Chang 'an District of Shijiazhuang City as an example, this paper uses analytic hierarchy process to make a preliminary evaluation of the alternative points, and on this basis, establishes a mixed integer programming model according to the actual situation, and obtains the site selection scheme by solving. Finally, a comprehensive evaluation of the site selection scheme was conducted, and Kangda logistics department was determined as the final site selection location. The site selection results have important reference significance for the location selection of dairy logistics centers in other regions and the establishment of cold chain logistics site selection model. Key words: location design; AHP; mixed integer programming; LINGO 20 年 月 日收到 河北省自然科学基金项目(D2016210008)资助 第一作者：王军宇(1995—)，硕士研究生，从事交通运输工程研究。E-mail：iwangjy@163.com。 通信作者：于雪涛(1984—)，博士，讲师。E-mail：yuxt@stdu.edu.cn

、引言 改革开放四十年来,物流产业在推动经济发展中扮演重要角色。冷链物流作为物流行业 的重要组成部分,多种产品对其具有较强的依赖性,而乳制品十分具有代表性。将冷链物流 中心引入乳制品经营的全过程,将能够尽可能地降低运输费用,多方位保证乳制品口感与卫 生。然而,冷链物流中心的建设需要投入大量的资金、土地、设备等成本,一旦确定选址, 建完后将很难再搬迁,其折旧经济效益也微乎其微。因此,在建设大型物流基地的前期进 行可行性研究是十分必要的。 针对冷链物流中心的选址模型及设计,许多学者都做了深入研究。夏晶和黄凯将BP神 经网络与模糊综合评价法结合建立评估模型,为西北地区的冷链物流中心选址问题提供解决 方案。陈淑童等将冷链物流的时效性、货物损耗情况等特点与选址模型结合,为冷链物流 中心的完善提供思路。朱荣荣和胡大伟引入服务可靠度目标,利用多目标优化模型进行分 析。针对以上问题,本文建立了层次分析法与混合整数规划模型结合的选址模型,对石家 庄市长安区冷链物流中心的选址做相应研究。 、乳制品物流中心选址基础分析 国内外的牛奶消费市场构成有很大不同,根据欧洲权威调查机构提供的数据显示,以“巴 氏鲜奶”为代表的低温奶占据发达国家市场份额的80%以上。现有低温奶运输通常由冷藏 车、保温车等负责,易存在缺陷,其运输费用一般占50%左右間。低温奶对运输条件要求较 高,以巴氏杀菌奶为例,其产品供给全程需要提供0℃~4℃的低温环境口。由于低温奶产品 的特殊性,现有运输模式多为1天配送1次,如果遭遇特殊天气等不可抗力因素影响,现有 运输模式将导致各奶站的货物周转压力增大。引入物流中心,运输模式呈现为“工厂一物 流中心一经销商”形态,建立物流中心前后配送方式对比情况如图1所示 原有的配送网 改进后的配送网络 图1选址前后配送网络 石家庄市长安区内共设有6家奶站,实地考察后发现“友信奶站”与“友售奶站”相邻 较近,将两相邻奶站统一标记为“友信奶站”,各奶站情况如图2所示, (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

一、引言 改革开放四十年来，物流产业在推动经济发展中扮演重要角色。冷链物流作为物流行业 的重要组成部分，多种产品对其具有较强的依赖性，而乳制品十分具有代表性。将冷链物流 中心引入乳制品经营的全过程，将能够尽可能地降低运输费用，多方位保证乳制品口感与卫 生。然而，冷链物流中心的建设需要投入大量的资金、土地、设备等成本，一旦确定选址， 建完后将很难再搬迁，其折旧经济效益也微乎其微[1]。因此，在建设大型物流基地的前期进 行可行性研究是十分必要的。 针对冷链物流中心的选址模型及设计，许多学者都做了深入研究。夏晶和黄凯将 BP 神 经网络与模糊综合评价法结合建立评估模型，为西北地区的冷链物流中心选址问题提供解决 方案[2]。陈淑童等将冷链物流的时效性、货物损耗情况等特点与选址模型结合，为冷链物流 中心的完善提供思路[3]。朱荣荣和胡大伟引入服务可靠度目标，利用多目标优化模型进行分 析 [4]。针对以上问题，本文建立了层次分析法与混合整数规划模型结合的选址模型，对石家 庄市长安区冷链物流中心的选址做相应研究。 二、乳制品物流中心选址基础分析 国内外的牛奶消费市场构成有很大不同，根据欧洲权威调查机构提供的数据显示，以“巴 氏鲜奶”为代表的低温奶占据发达国家市场份额的 80%以上[5]。现有低温奶运输通常由冷藏 车、保温车等负责，易存在缺陷，其运输费用一般占 50%左右[6]。低温奶对运输条件要求较 高，以巴氏杀菌奶为例，其产品供给全程需要提供 0℃~4℃的低温环境[7]。由于低温奶产品 的特殊性，现有运输模式多为 1 天配送 1 次，如果遭遇特殊天气等不可抗力因素影响，现有 运输模式将导致各奶站的货物周转压力增大[8]。引入物流中心，运输模式呈现为“工厂—物 流中心—经销商”形态，建立物流中心前后配送方式对比情况如图 1 所示。 图 1 选址前后配送网络 石家庄市长安区内共设有 6 家奶站，实地考察后发现“友信奶站”与“友售奶站”相邻 较近，将两相邻奶站统一标记为“友信奶站”，各奶站情况如图 2 所示

奶贴 石家庄市文康奶 图2各奶站情况 为对选址设计的可行性提供保障,在建立模型之前应先确定备选点。结合协调区域发展、 成本控制最优等基本目标,备选点的确定应遵循以下3条基本原则: ①利用好现有的物流中心进行扩建,减少投资成本;②保证其便利的交通条件,尽可能 比邻交通要道设立;③确保备选点与各奶站距离合理,使其服务范围最大化。根据以上基本 原则,可确定5个备选点,各备选点具体信息如表1所示 表1备选点具体信息 备选点经度(° 纬度(°) 优势 11.59641538068123地处京珠高速与石津东路交叉口,位于各奶站集中区域 11458588380629地处康达物流,便于节约投资成本,位于各奶站集中区域 C 1148261838057582地处白佛农产品批发中心,便于节约投资成本,位于各奶站集中区域 D11463615838054314地处和平东路与石家庄东站附近,距离友售奶站、友信奶站较近 地处奥开冷鲜肉批发交易中心,便于节约投资成本,能够利用现有冷链 E11.58175938046593 三基于层次分析法的备选点分析 层次分析法能够对现有备选点进行筛选,其包含要素不仅应涉及冷链物流中心特点,还 应涵盖乳制品行业现状等具体因素。根据调査,制约选址地点的要素应分为以下几个方面 (1)经济条件 经济条件对物流中心的设立具有很大影响,该地区经济条件的优劣能够直接决定物流中 丶的规模与其所能产生的经济效益,这一要素能够直接影响投资方的意愿。物流中心周边地 区的经济条件能够对选址必要性产生影响,对关乎物流中心选址的周转量、经销能力等指标 具有重要参考作用。 (2)交通条件 选址地点周边的交通条件不仅能够影响运输成本、运输效率等,还对其所构成物流网络 的流通性有重要参考。因此,物流中心的选址结果应首先考虑各高速公路、国道、市内干线 的交汇口,以方便货物的周转与集散 3)劳动力情况 物流中心周边的劳动力情况应在选址规划指标体系之内,本质上讲,物流中心的基本作 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

图 2 各奶站情况 为对选址设计的可行性提供保障，在建立模型之前应先确定备选点。结合协调区域发展、 成本控制最优等基本目标，备选点的确定应遵循以下 3 条基本原则： ①利用好现有的物流中心进行扩建，减少投资成本；②保证其便利的交通条件，尽可能 比邻交通要道设立；③确保备选点与各奶站距离合理，使其服务范围最大化。根据以上基本 原则，可确定 5 个备选点，各备选点具体信息如表 1 所示。 表 1 备选点具体信息 备选点 经度(°) 纬度(°) 优势 A 114.596415 38.068123 地处京珠高速与石津东路交叉口，位于各奶站集中区域 B 114.585881 38.063297 地处康达物流，便于节约投资成本，位于各奶站集中区域 C 114.582618 38.057582 地处白佛农产品批发中心，便于节约投资成本，位于各奶站集中区域 D 114.636158 38.054314 地处和平东路与石家庄东站附近，距离友售奶站、友信奶站较近 E 114.581759 38.046593 地处奥开冷鲜肉批发交易中心，便于节约投资成本，能够利用现有冷链 设施 三 基于层次分析法的备选点分析 层次分析法能够对现有备选点进行筛选，其包含要素不仅应涉及冷链物流中心特点，还 应涵盖乳制品行业现状等具体因素。根据调查，制约选址地点的要素应分为以下几个方面： (1)经济条件 经济条件对物流中心的设立具有很大影响，该地区经济条件的优劣能够直接决定物流中 心的规模与其所能产生的经济效益，这一要素能够直接影响投资方的意愿。物流中心周边地 区的经济条件能够对选址必要性产生影响，对关乎物流中心选址的周转量、经销能力等指标 具有重要参考作用。 (2)交通条件 选址地点周边的交通条件不仅能够影响运输成本、运输效率等，还对其所构成物流网络 的流通性有重要参考。因此，物流中心的选址结果应首先考虑各高速公路、国道、市内干线 的交汇口，以方便货物的周转与集散。 (3)劳动力情况 物流中心周边的劳动力情况应在选址规划指标体系之内，本质上讲，物流中心的基本作

业离不开传统的劳动力产业支撑,其在装卸车等环节对员工的综合素质有较高要求,员工的 薪资待遇等均对选址结果有具体影响 (4)冷链设施保障 相较一般物流配送中心而言,冷链物流中心在选址时要综合考虑周边环境对冷链设施的 保障能力,如周边电力系统的稳定性等,不能让物流中心周边冷链设施的服务质量制约其日 常周转。周边整体系统的稳定性对实际运营管理起到不可忽视的影响作用。 (5)仓储成本 仓储功能作为物流中心的重要功能,在选址设计阶段应给予足够重视。仓储成本受入库 保管、能源消耗等诸多方面因素影响。由于乳制品产品包装存储的特殊性,其产生的仓储成 本相比一般物流中心较多,规范化管理等提升效率的手段显得十分必要。 (6)土地成本 土地成本作为新建设物流中心选址规划的一项重要参考指标,需要在考虑国家土地相关 政策的同时,对所选区域的地区经济发展情况有所把握,对土地使用政策做相关研究。在选 址设计过程中,应将土地成本作为一项要素纳入指标体系 综上,通过实地调査并参考行业惯例,确定了制约选址设计的要素,为经济条件、劳动 力情况、交通条件、冷链设施保障、仓储成本、土地成本6个方面,建立层次结构图如图3 所示。 目标层A 址初选Ai 方案层D 备选点D1 备选点D 备选点DN 图3层次结构图 针对现有数据进行分析,各判断矩阵之间的元素的重要性对比数据主要来自各奶站工作 人员、君乐宝乳业工作人员、货运业务负责人及业务区域负责人。准则层判断矩阵如表 所示,方案层判断矩阵如表3(a)-(e)所示。 表2准则层判断矩阵指标表3(a)方案层判断矩阵表3(b)方案层判断矩阵 D21/31/4131/2 1/41/2 D1/31/71/311 61/31/31/411 C61/61/31/31/4 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

业离不开传统的劳动力产业支撑，其在装卸车等环节对员工的综合素质有较高要求，员工的 薪资待遇等均对选址结果有具体影响。 (4)冷链设施保障 相较一般物流配送中心而言，冷链物流中心在选址时要综合考虑周边环境对冷链设施的 保障能力，如周边电力系统的稳定性等，不能让物流中心周边冷链设施的服务质量制约其日 常周转。周边整体系统的稳定性对实际运营管理起到不可忽视的影响作用。 (5)仓储成本 仓储功能作为物流中心的重要功能，在选址设计阶段应给予足够重视。仓储成本受入库 保管、能源消耗等诸多方面因素影响。由于乳制品产品包装存储的特殊性，其产生的仓储成 本相比一般物流中心较多，规范化管理等提升效率的手段显得十分必要。 (6)土地成本 土地成本作为新建设物流中心选址规划的一项重要参考指标，需要在考虑国家土地相关 政策的同时，对所选区域的地区经济发展情况有所把握，对土地使用政策做相关研究。在选 址设计过程中，应将土地成本作为一项要素纳入指标体系。 综上，通过实地调查并参考行业惯例，确定了制约选址设计的要素，为经济条件、劳动 力情况、交通条件、冷链设施保障、仓储成本、土地成本 6 个方面，建立层次结构图如图 3 所示。 图 3 层次结构图 针对现有数据进行分析，各判断矩阵之间的元素的重要性对比数据主要来自各奶站工作 人员、君乐宝乳业工作人员、货运业务负责人及业务区域负责人。准则层判断矩阵如表 2 所示，方案层判断矩阵如表 3(a)-(e)所示。 表 2 准则层判断矩阵指标 表 3(a) 方案层判断矩阵 表 3(b) 方案层判断矩阵 i 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 A C C C C C C C 1 4 5 3 6 6 C 1 / 4 1 3 1 / 3 3 3 C 1 / 5 1 / 3 1 1 / 4 3 3 C 1 / 3 3 1 / 3 1 4 4 C 1 / 6 1 / 3 1 / 3 1 / 4 1 1 C 1 / 6 1 / 3 1 / 3 1 / 4 1 1 1 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 C D D D D D D 1 1 / 2 2 1 / 2 1 / 3 D 2 1 4 4 1 D 1 / 2 1 / 4 1 2 1 / 4 D 2 1 / 4 1 / 2 1 1 / 2 D 3 1 4 2 1 2 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 C D D D D D D 1 1 / 2 3 3 2 D 2 1 4 7 2 D 1 / 3 1 / 4 1 3 1 / 2 D 1 / 3 1 / 7 1 / 3 1 1 D 1 / 2 1 / 2 2 1 1

表3(c)方案层判断矩阵表3(d方案层判断矩阵表3(e)方案层判断矩阵 Cs D23 Dz D21/31/411/31/3 D/21/611/21/2 1/6311/2 结合以上数据,作者利用Yahp软件进行求解,结果如图4所示。其中D2所示权重为 0.3951,得出备选点B为最优结果。但本模型设置指标中只考虑了经济条件、劳动力情况、 交通条件、冷链设施保障4项,对仓储成本和土地成本考虑不周。 图4 Yaahp软件求解结果 四、基于混合整数规划模型的选址设计 作者以君乐宝基地(坐标:114.40633,37.974627)作为供货方基地,建立模式为“君 乐宝基地一物流中心一奶站”的物流网络。并规定,建设至少1个冷链物流中心,设物流中 心备选点个数为m个,奶站共n个,各奶站的需求量均为已知常量。还需做以下假设: (a)物流中心能够为多个奶站服务,各奶站之间不交叉送货且只被一个物流中心服务 (b)在满足需求的情况下,各物流中心经办货物量不超过其自身最大存储量 (c)运输的两个阶段所产生的运输费用均与运输量成正比; (d)物流中心与各奶站之间的单位运费与单位管理费用均为已知常量 (e)物流总费用仅涉及各阶段运输费用、物流中心管理费用、物流中心建设费用。 根据上述对君乐宝乳业物流中心选址的模型假设,可建立以下模型: Mnz=∑zCm+∑∑=kx+∑gm+∑二 式(1)表示两阶段运输总费用之和最小,包括以下4个分项:两阶段的运输费用,物流 中心的管理费用,物流中心的建设费用。其中Z为物流成本总费用;ci为从君乐宝基地到 备选点i的单位运输费用;wi为从君乐宝基地向备选点i的运输量;xi为从备选点i到奶 站j的运输量;gi为乳制品在备选点i的单位管理费用;kij为从备选点i到奶站j的单位 运输费用;si为备选点i的建设费用;zi为表示各奶站是否由备选点i配送,若是则为1 否则为0:1为备选点的集合,{=123.,m:J为奶站的集合,1=123.- (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

表 3(c) 方案层判断矩阵 表 3(d) 方案层判断矩阵 表 3(e) 方案层判断矩阵 3 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 C D D D D D D 1 1 / 2 2 1 / 2 1 / 4 D 2 1 4 6 1 D 1 / 3 1 / 4 1 1 / 3 1 / 3 D 2 1 / 6 3 1 1 / 2 D 4 1 3 2 1 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 C D D D D D D 1 1 / 3 1 / 2 1 / 4 1 / 2 D 3 1 6 4 5 D 2 1 / 6 1 1 / 2 1 / 2 D 3 1 / 4 2 1 2 D 2 1 / 5 2 1 / 2 1 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 C D D D D D D 1 1 / 3 2 3 1 / 2 D 3 1 6 5 3 D 1 / 2 1 / 6 1 1 / 2 1 / 2 D 1 / 3 1 / 5 2 1 1 / 2 D 2 1 / 3 2 2 1 结合以上数据，作者利用 Yaahp 软件进行求解，结果如图 4 所示。其中 D2 所示权重为 0.3951，得出备选点 B 为最优结果。但本模型设置指标中只考虑了经济条件、劳动力情况、 交通条件、冷链设施保障 4 项，对仓储成本和土地成本考虑不周。 图 4 Yaahp 软件求解结果 四、基于混合整数规划模型的选址设计 作者以君乐宝基地（坐标：114.40633，37.974627）作为供货方基地，建立模式为“君 乐宝基地—物流中心—奶站”的物流网络。并规定，建设至少 1 个冷链物流中心，设物流中 心备选点个数为 m 个，奶站共 n 个，各奶站的需求量均为已知常量。还需做以下假设： (a)物流中心能够为多个奶站服务，各奶站之间不交叉送货且只被一个物流中心服务； (b)在满足需求的情况下，各物流中心经办货物量不超过其自身最大存储量； (c)运输的两个阶段所产生的运输费用均与运输量成正比； (d)物流中心与各奶站之间的单位运费与单位管理费用均为已知常量； (e)物流总费用仅涉及各阶段运输费用、物流中心管理费用、物流中心建设费用。 根据上述对君乐宝乳业物流中心选址的模型假设，可建立以下模型： 1 1 1 1 1 Min m m n m m i i i i ij ij i i i i i i i j i i Z z c w z k x z g w z s              (1) 式(1)表示两阶段运输总费用之和最小，包括以下 4 个分项：两阶段的运输费用，物流 中心的管理费用，物流中心的建设费用。其中 Z 为物流成本总费用；ci 为从君乐宝基地到 备选点 i 的单位运输费用；wi 为从君乐宝基地向备选点 i 的运输量；xij 为从备选点 i 到奶 站 j 的运输量；gi 为乳制品在备选点 i 的单位管理费用；kij 为从备选点 i 到奶站 j 的单位 运输费用；si 为备选点 i 的建设费用；zi 为表示各奶站是否由备选点 i 配送，若是则为 1， 否则为 0；I 为备选点的集合， i | 1,2,3..., i m   ；J 为奶站的集合，  j | 1, 2,3,..., j n  