智慧倉儲(chǔ)設(shè)施選址及評(píng)價(jià)研究

0 引言

選址是企業(yè)進(jìn)行實(shí)際投入運(yùn)營前的重要一步，選址的決策問題通常會(huì)影響到企業(yè)的投資收益、運(yùn)營成本、稅收政策優(yōu)惠、銷售渠道、企業(yè)競爭力、企業(yè)資源利用以及企業(yè)的持續(xù)發(fā)展等多個(gè)方面[1]。倉庫作為貨物的儲(chǔ)存中轉(zhuǎn)中心，除了具有保證貨物完整性，直接影響物流各功能銜接的緊密性，表現(xiàn)為影響配送速度和配送成本進(jìn)而影響整個(gè)物流的成本與效益。傳統(tǒng)的選址僅憑以往經(jīng)驗(yàn)加上信息的傳遞不及時(shí)容易造成貨物供應(yīng)與需求的不平衡，會(huì)造成部分倉庫貨物大量沉積，相反有的倉庫經(jīng)常斷貨等。目前在智慧物流的背景下，用累積的用戶與商家數(shù)據(jù)如不同地區(qū)的物流量大小進(jìn)行需求預(yù)測，結(jié)合人工智能相關(guān)的規(guī)劃技術(shù)，給模型賦予針對(duì)性的約束條件（顧客、生產(chǎn)商和供應(yīng)商地理位置，土地建筑成本、稅收、運(yùn)輸成本等），最終再由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化和學(xué)習(xí)[2]。

國內(nèi)對(duì)倉儲(chǔ)設(shè)施選址問題有著深入的研究，程珩在《物流配送中心選址的重心法探討》中指出倉儲(chǔ)中心選址的重點(diǎn)即追求成本的最小化，包括建設(shè)運(yùn)營成本、運(yùn)輸成本等[3]；王朋、王曉強(qiáng)等學(xué)者從服務(wù)業(yè)、家電零售業(yè)等方面對(duì)倉儲(chǔ)的選址問題進(jìn)行了探討，表明倉儲(chǔ)的選址問題是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題[4]；張倩在《智慧農(nóng)產(chǎn)品倉儲(chǔ)選址及追溯研究》中構(gòu)建了農(nóng)產(chǎn)品倉儲(chǔ)選址的數(shù)學(xué)模型和地理模型，設(shè)計(jì)了農(nóng)產(chǎn)品物流配送的實(shí)用方案[5]；王佳在《基于AHP的長沙農(nóng)產(chǎn)品物流園選址評(píng)估》中通過單因素評(píng)分評(píng)估備選地建設(shè)農(nóng)產(chǎn)品物流園區(qū)的可行性[6]；楚哲宇在解決生鮮倉儲(chǔ)選址問題中應(yīng)用了0～1規(guī)劃及麻雀搜索算法[7]；趙俊逸、姜巖在《基于AHP的施工方項(xiàng)目部倉儲(chǔ)物流園區(qū)選址評(píng)估》中使用層次分析法對(duì)倉儲(chǔ)園區(qū)進(jìn)行評(píng)估，為施工單位項(xiàng)目部選址提供依據(jù)，但均未與涉及結(jié)合實(shí)際地址對(duì)比分析[8]。本文主要研究智慧倉儲(chǔ)選址的理論方法及方法的實(shí)際應(yīng)用，之后在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)案例中公司的智慧倉儲(chǔ)選址進(jìn)行深入研究。

選址方法有很多，通過具體數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型求解歸為定量分析，計(jì)算復(fù)雜但精確性高，缺點(diǎn)是對(duì)一些不能數(shù)量化的指標(biāo)無法操作，定量分析方法可以求出較為準(zhǔn)確可靠的解，主要有重心法[9-11]、混合0～1整數(shù)規(guī)劃方法[12]、乘權(quán)Voronoi圖[13]等。定性分析結(jié)合較為全面的各影響因素與前人經(jīng)驗(yàn)加以分析，簡單直觀，比定量分析具有一定優(yōu)勢，但缺點(diǎn)是結(jié)果具有主觀性，誤差較大，一般不會(huì)單獨(dú)使用此方法。本文采用定量分析方法中的重心法構(gòu)建模型，并用定性分析中的層次分析法對(duì)求解的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 智慧倉儲(chǔ)選址模型建立

1.1 問題描述

綜合考慮各方面因素能為選址提供充足依據(jù)，倉儲(chǔ)的地址對(duì)商品流轉(zhuǎn)費(fèi)用和流通速度產(chǎn)生直接的影響，并關(guān)系到企業(yè)對(duì)客戶的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平，最終影響企業(yè)的銷售量和利潤，一旦選擇不當(dāng)將對(duì)企業(yè)產(chǎn)生很多不良后果，且很難改變[14]。成本分析主要體現(xiàn)在承包土地使用權(quán)費(fèi)用、人工成本、水電成本及其他手續(xù)費(fèi)。倉儲(chǔ)用地需要較大的場地，目前所租用的場地面積較小，技術(shù)設(shè)施不夠齊全，經(jīng)常使用的叉車、加包機(jī)、液壓車數(shù)量較少，不能滿足A公司建設(shè)智慧物流園及倉儲(chǔ)系統(tǒng)的使用運(yùn)行，故必須自己建設(shè)倉儲(chǔ)用地而不是租用。

對(duì)倉儲(chǔ)選址采用定量分析法，最常使用的理念包括成本最低、效益最高以及投入產(chǎn)出比三種，先設(shè)定若干變量和參數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況和需要設(shè)置范圍或限制條件，然后以數(shù)學(xué)公式的形式建立起數(shù)學(xué)模型[15]。重心法理念是將需求地點(diǎn)與資源地點(diǎn)之間的運(yùn)輸距離及需求量放在同一個(gè)平面，給每個(gè)需求點(diǎn)確定平面坐標(biāo)，根據(jù)需求量、距離、單位運(yùn)量費(fèi)用得出運(yùn)費(fèi)函數(shù)表達(dá)式，最后使運(yùn)費(fèi)最小進(jìn)行微分求解，得到最佳位置坐標(biāo)即可。利用物流系統(tǒng)重心的方法來確定物流網(wǎng)點(diǎn)的位置[16]。如圖1所示。

圖1 重心法示意圖

運(yùn)輸總費(fèi)用（運(yùn)輸費(fèi)率乘以運(yùn)輸量再乘距離）用H0表示，則：

選址的目標(biāo)是使運(yùn)輸總成本最少，則重心選址模型可以表示為：

1.2 選址原理與原則

（1）協(xié)調(diào)性原則：即相互協(xié)調(diào)，將企業(yè)現(xiàn)有的物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)看成一個(gè)整體，其中倉儲(chǔ)用地選址的基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備維護(hù)、技術(shù)手段等要相互協(xié)調(diào)[17]。（2）經(jīng)濟(jì)性原則：即要保證同等約束條件下建設(shè)費(fèi)用、物流費(fèi)用最小化。如在選擇市區(qū)或郊區(qū)時(shí)不僅考慮土地費(fèi)用，還需考慮運(yùn)輸費(fèi)用。（3）戰(zhàn)略性原則：一要考慮整體，二要考慮長遠(yuǎn)。即眼光要放長遠(yuǎn)，不能只局限于局部的利益，要用長遠(yuǎn)的眼光進(jìn)行決策。（4）可持續(xù)發(fā)展原則：就是在保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上，結(jié)合公司的長遠(yuǎn)利益，維護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)一體化發(fā)展。

2 結(jié)合實(shí)例的選址方案求解

由于A公司的主要供應(yīng)商位于省外且相對(duì)分散，收集的資料不夠全面，所以本文研究的倉儲(chǔ)中心選址主要根據(jù)需求點(diǎn)的情況，先把A公司現(xiàn)有的三個(gè)主要需求方作為建模的需求點(diǎn)，圍繞這三個(gè)需求點(diǎn)選擇一個(gè)地址，建立一個(gè)智慧倉儲(chǔ)中心。目標(biāo)是依靠倉儲(chǔ)中心與需求點(diǎn)關(guān)系所建立的智慧倉儲(chǔ)中心總費(fèi)用最低。本文將通過重心法模型做具體的計(jì)算，且A公司主要供應(yīng)商位置已知。

綜合以上分析可知：A公司在市區(qū)的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可歸納為單設(shè)施選址理論。理論結(jié)構(gòu)圖如圖2所示：

圖2 理論結(jié)構(gòu)圖

2.1 模型假設(shè)

（1）需求地的需求量和位置為已知；

（2）擬建倉儲(chǔ)中心的容量能夠滿足客戶的需要；

（3）運(yùn)輸費(fèi)用與運(yùn)輸量、運(yùn)輸距離的關(guān)系是線性的；

（4）倉儲(chǔ)中心與需求點(diǎn)間的單位運(yùn)輸費(fèi)用為已知。

2.2 模型構(gòu)建

由前文相關(guān)理論結(jié)合實(shí)例具體情況，以最小化成本為目標(biāo)的函數(shù)模型如下：

根據(jù)式（1）、式（2）并結(jié)合相關(guān)資料，在模型實(shí)例數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上計(jì)算初始倉儲(chǔ)中心坐標(biāo)及初始運(yùn)輸成本如表1所示，其中運(yùn)輸費(fèi)率Ri（元/公里）取0.5：

表1 計(jì)算運(yùn)輸成本

多次迭代可得出需求點(diǎn)與倉儲(chǔ)中心新坐標(biāo)的距離di以及新的運(yùn)輸成本W(wǎng)iRidi，若迭代之后選址位置的運(yùn)輸成本小于初始的運(yùn)輸成本則繼續(xù)迭代，最終迭代結(jié)果如表2所示：

表2 迭代最終結(jié)果

此時(shí)，第八次迭代的運(yùn)輸成本=4 806.3401＞第七次迭代的運(yùn)輸成本=4 806.1241，可知若繼續(xù)迭代成本增加，故停止迭代，得出A公司智慧倉儲(chǔ)的最佳位置坐標(biāo)為(5.57,8.844)，此時(shí)能保證到3個(gè)需求地點(diǎn)的總運(yùn)費(fèi)最省。

3 選址的評(píng)價(jià)及相關(guān)建議

3.1 評(píng)價(jià)理論—采用層次分析法

目前A公司智慧倉儲(chǔ)的選址地點(diǎn)與本文采用重心法算出的坐標(biāo)地址存在一定誤差，因?yàn)樵趯?shí)際進(jìn)行選址建庫的時(shí)候，會(huì)綜合地價(jià)、運(yùn)價(jià)、流量、政策及不可抗因素（如模型所求出倉儲(chǔ)的地址并無可用土地等）。為使差距的合理性具有一定說服力，采用層次分析法以及前文提到的A公司倉儲(chǔ)選址影響因素分析，對(duì)倉儲(chǔ)選址指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

建立選址指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。

圖3 選址指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)模型

通過專家打分以及實(shí)地調(diào)查資料得出各指標(biāo)判斷矩陣，經(jīng)過排序做出決策。矩陣的λmax與一致性檢驗(yàn)如表3所示，CR＜0.1，層次結(jié)構(gòu)模型對(duì)應(yīng)各指標(biāo)矩陣均通過一致性檢驗(yàn)。

表3 權(quán)重相關(guān)系數(shù)表

通過計(jì)算各影響要素的相對(duì)權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，得到影響因素總排序，權(quán)重大小由輕到重分別是建設(shè)運(yùn)營成本、需求點(diǎn)、競爭因素。故在對(duì)比目前A公司智慧倉儲(chǔ)的選址地點(diǎn)與本文采用重心法所求地址時(shí)，優(yōu)先考慮成本因素，在搜集目前當(dāng)?shù)馗鲄^(qū)域市場價(jià)后，得出A公司目前在高新北區(qū)果業(yè)科技園附近的選址是合理的。

3.2 A公司智慧倉儲(chǔ)已選址地點(diǎn)的評(píng)價(jià)

目前公司在建的智慧倉儲(chǔ)物流園位于該市高新北區(qū)公交車場附近，總占地面積為73 726.32平方米，國有建設(shè)土地使用權(quán)出讓年期為商業(yè)40年，出讓價(jià)款為4 930萬元。

3.2.1 同地址范圍內(nèi)分析

就A公司來講，所選的智慧倉儲(chǔ)建址地點(diǎn)在開發(fā)區(qū)北邊，周圍并沒有已建成或待建的倉儲(chǔ)中心，且建址地點(diǎn)所屬國際合作產(chǎn)業(yè)園，附近還有科研大廈、升晟股份有限公司、藍(lán)天麗苑住宅區(qū)等潛在合作伙伴或客戶，它們已經(jīng)在該地產(chǎn)生了固定人流量、客流量等，對(duì)A公司智慧倉儲(chǔ)物流園建成帶來一定幫助。

3.2.2 交通運(yùn)輸環(huán)境分析

A公司的選址位置緊接烏阜城際鐵路以及烏奎北聯(lián)絡(luò)線，且在沙河沿火車站點(diǎn)附近，方便從省外運(yùn)輸家電等貨物，交通便利，具有地域優(yōu)勢。除此之外，A公司智慧倉儲(chǔ)物流園正好建筑在當(dāng)?shù)剀壍澜煌?號(hào)線上，且位于吐烏大高速與烏奎高速交匯角，為給國美、我家、蘇寧云商等需求點(diǎn)派送貨物提供極大便利。

3.2.3 政策因素分析

A公司注冊(cè)地點(diǎn)就在高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，熟悉市區(qū)的相關(guān)政策規(guī)定，再根據(jù)高新區(qū)北邊區(qū)域土地的使用費(fèi)用較低，且位于城鎮(zhèn)邊緣，為選擇到目前所建地址加分。且選址地點(diǎn)在高新區(qū)國際產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，享受國家及自治區(qū)優(yōu)惠政策。除此以外，A公司的選址地點(diǎn)離市中心較遠(yuǎn)，一定程度上減輕了交通壓力、降低了對(duì)生活環(huán)境的影響。

4 結(jié) 論

通過對(duì)智慧倉儲(chǔ)選址的研究，了解智慧倉儲(chǔ)的基礎(chǔ)知識(shí)，將選址的重心法應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活中，綜合考慮各方因素靈活的處理問題。在研究過程中框架清晰，內(nèi)容豐富，構(gòu)建了合理的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)實(shí)例進(jìn)行了求解分析，結(jié)構(gòu)完整。在研究的過程中，由于學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，相應(yīng)的研究技術(shù)掌握不完善，在對(duì)課題的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建中只考慮了同地址下的競爭關(guān)系、供需點(diǎn)、運(yùn)營成本、政策法規(guī)等影響選址的因素，未涉及供需波動(dòng)、環(huán)境變化等因素，與現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際運(yùn)送情況不夠貼合。

在未來的研究中，將學(xué)習(xí)更多的技能，不斷豐富數(shù)學(xué)模型的約束，使其更加貼近現(xiàn)實(shí)的選址過程，將更多因素考慮入內(nèi)，使選址結(jié)果更具有可行性，運(yùn)用更加復(fù)雜的算法來求解本文的路徑優(yōu)化問題，以更迅速地得到更加優(yōu)良的解。此外，在運(yùn)用層次分析法上，尤其是各個(gè)因素的打分標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)的采樣，存在一定難度，因此，需要尋求更加客觀、理性的決策方法，這也是后續(xù)有待學(xué)習(xí)的地方。