基于電子商務(wù)的現(xiàn)代物流配送中心選址及算法

[摘要] 電子商務(wù)的物流配送是21世紀(jì)實現(xiàn)商品轉(zhuǎn)移的重要形式。實現(xiàn)物流配送的高效快捷關(guān)鍵之一在于配送中心的正確選址。本文借助地理信息系統(tǒng)（GIS）的強大功能，利用六邊形法則建立配送中心的空間布局的優(yōu)化模型并給出了求解方法。

[關(guān)鍵詞] 電子商務(wù) 配送中心 GIS

隨著21世紀(jì)信息化、電子化和網(wǎng)絡(luò)化的迅速普及，電子商務(wù)得到了快速的發(fā)展。電子商務(wù)是基于瀏覽器/服務(wù)器的應(yīng)用方式，實現(xiàn)客戶和企業(yè)信息溝通、網(wǎng)上購物、電子支付的一種新型的運作方式。

電子商務(wù)的特殊性就在于信息流、商流、資金流在互聯(lián)網(wǎng)上實現(xiàn)，而電子商務(wù)的物流配送是不可能在網(wǎng)上實現(xiàn)的，最多可以通過網(wǎng)絡(luò)來優(yōu)化。它是信息流和資金流的基礎(chǔ)與載體。因此，在網(wǎng)上實現(xiàn)商流活動之后，對商品的轉(zhuǎn)移提供低成本、適時、適量的轉(zhuǎn)移服務(wù)則要靠物流配送系統(tǒng)來完成。要保證物流配送中心系統(tǒng)良好運行，物流配送中心的選址至關(guān)重要。本文借助地理信息系統(tǒng)（GIS）的強大功能，利用六邊形法則建立配送中心的空間布局的優(yōu)化模型并求解。

一、配送中心的空間布局優(yōu)化模型的建立

1.配送中心數(shù)目的確定。按照克理斯塔勒（W.Christaller）著名的六邊形法則，假設(shè)某規(guī)劃區(qū)域的配送需求密度是均勻的，而且各配送中心均能滿足給其分配的配送任務(wù)，則可初步確定出在現(xiàn)代城市交通狀況下配送車輛的經(jīng)濟配送半徑r。若是單一配送中心規(guī)劃，則配送中心的經(jīng)濟配送范圍必然是以r為半徑的一個圓；若是在多配送中心規(guī)劃時，如果每個供應(yīng)點的市場區(qū)都是圓形的、彼此之間相切而又不重疊的話，居住在空角里的消費者將得不到供應(yīng)，如圖1所示；如要不露空白，則圓與圓必須重疊，如圖2所示。這時，居住在重疊區(qū)內(nèi)的消費者有兩個可供選擇的區(qū)位。按照就近原則，重疊區(qū)可平均分割為兩部分，其中位于平分線上的消費者到兩個相鄰的供應(yīng)點的距離是相等的，這條線被稱作無差別線。由于重疊區(qū)被分割，圓形的市場區(qū)即被六邊形的市場區(qū)所替代，見圖3所示。在多配送中心規(guī)劃中其經(jīng)濟配送范圍是以 為半徑的圓的內(nèi)接正六邊形。在具體的規(guī)劃過程中，只要確定了規(guī)劃區(qū)域的面積S，則可通過如下公式粗略求得配送中心的數(shù)目

2.模型的建立。將克理斯塔勒中心理論應(yīng)用于配送中心布局優(yōu)化時，理論中配送中心的配送區(qū)域范圍是由配送中心和由該配送中心負(fù)責(zé)的配送點決定。配送中心和配送點這兩者的關(guān)系是以配送企業(yè)的總費用（配送中心的建造營運費以及運送費）最小或社會綜合效益最大為基礎(chǔ)建立的。

本文的優(yōu)化思路是首先將配送中心合理布點問題看作是一個連續(xù)性問題，借助GIS的空間分析功能（包括數(shù)據(jù)庫含有地價屬性等特點）初選 個配送中心，若優(yōu)化出的配送中心是居民區(qū)、大型商業(yè)建筑、辦公樓以及學(xué)校等不適宜的位置，則重新分配配送任務(wù)，并將此作為新增約束條件進而重新確定配送中心的位置。

基于此，本文將配送中心合理選址問題描述為：

已知:(1)n個配送點的位置；(2)各配送點的配送需求量;(3)單位配送量單位距離的配送費率 。

求解:(1)配送中心的優(yōu)化數(shù)目；(2)各配送中心的最優(yōu)區(qū)位。

配送中心空間合理布局的目標(biāo)應(yīng)該是使配送中心的經(jīng)營總費用最小、交通便利以及對周圍環(huán)境的影響最小。其中后兩者可以利用GIS的緩存區(qū)等功能在初選時加以考慮。配送中心的總費用包括兩部分：固定費用（即建造成本）和可變費用（即運送成本），其中固定費用主要和配送中心的地價等因素有關(guān)，同樣可以利用GIS地價分析功能確定，所以目標(biāo)函數(shù)中只考慮運送費用即可，大大簡化了問題的復(fù)雜性。則目標(biāo)函數(shù)可表示為： （2）

其中，為配送中心i到配送點j的距離;決策變量Xij表示第i個配送中心是否向第j個配送點配送貨物，如果是，Xij值為1，否則，其值為0。

約束條件：(1)保證對所有配送點配貨，即（3）

(2)保證每個配送點只由一個配送中心配貨，即（4）

(3)保證配送量的非負(fù)性，即（5）

二、模型求解分析

上述模型在GIS軟件系統(tǒng)的支持下，求解起來比較方便。因為在GIS環(huán)境下，能方便地獲取各配送點的坐標(biāo)、各配送中心的坐標(biāo)。而且計算結(jié)果也可在屏幕上顯示出來。盡管在建立規(guī)劃所需的GIS數(shù)據(jù)庫時，可能費工費時，但是，可以采用GIS公用數(shù)據(jù)庫以節(jié)約資源。如果對原有的GIS數(shù)據(jù)庫進行必要的修改，增補（如增補新建配送中心、新增配送點，刪除拆除的配送中心等）之后，即可開始新的規(guī)劃。

由于GIS只是一個數(shù)據(jù)庫管理工具，它并不能直接用于求解規(guī)劃問題的配送中心空間布局優(yōu)化模型。上述模型的求解，一般采用交替選址分劃法。其求解步驟為:

假設(shè)第i組配送點的數(shù)目為ni，這ni個配送點由第i個配送中心提供配貨的配送費用(NF)為： （6）

于是配送中心選址模型為： （7）

該模型為只有一個約束條件(pj>0)的最優(yōu)化問題，根據(jù)高等數(shù)學(xué)函數(shù)極值定理一，對NF求極小值，必須滿足：(8)

對此難以直接求解，故采用迭代法求解。令（9）;于是，式(8)變形為: (10);得到單場址選擇模型的形式解為：