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城市冷鏈業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展, 對(duì)冷鏈倉配選址提出更高的要求, 冷鏈倉配中心的選址也成為冷鏈企業(yè)考慮配送系統(tǒng)、提升物流配送效率、降低成本、減少損耗的重要考慮因素。作為政府主管部門, 從科學(xué)的規(guī)劃選址、土地資源整合到配送效益提升等也要在審批配送選址方案時(shí)考慮倉配中心的選址問題。這對(duì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會(huì)效益都有著重要意義。因此, 城市冷鏈倉配中心選址分析具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

在配送中心選址問題研究上, 國外研究較早。依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn), 配送中心選址主要有按驅(qū)動(dòng)力、設(shè)施分布量、位置的離散特點(diǎn)和時(shí)間維度等進(jìn)行選址分類, 各自具有不同的特征。運(yùn)輸成本因素在選址方案中非常重要, 在早期研究中都成為重要考慮因素, 雖然大多數(shù)研究是在農(nóng)業(yè)和早期工業(yè)社會(huì), 但這個(gè)因素一直沿用至今。

Alfred Webber (1909) 首次提出韋伯問題, 主要研究單個(gè)發(fā)貨地址向多個(gè)收貨地址發(fā)貨時(shí), 涉及發(fā)貨地址的定位問題。解決問題的方法是以發(fā)貨點(diǎn)到所有收貨點(diǎn)的總距離最短為解, 屬線性規(guī)劃法。Alfred A.Kuehn和Michael J.Hamburger (1962) 提出啟發(fā)式算法解決倉庫選址問題。同韋伯問題的解決方法不同, 啟發(fā)式算法更便利、靈活, 但求得的解不一定精確, 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可在大規(guī)模的倉庫和目的地間的多點(diǎn)選址。Cooper (1963) 提出概括的韋伯問題, 主要研究當(dāng)面對(duì)不斷變化的需求, 怎樣確定服務(wù)點(diǎn)的位置和覆蓋范圍, 以服務(wù)點(diǎn)與客戶端之間的運(yùn)輸平均距離最短或運(yùn)輸成本最低為選擇原則。Cooper (1964) 提出啟發(fā)式算法來解決概括的韋伯問題。Geoffrion (1975) 提出動(dòng)態(tài)倉庫選址問題的方案, 解決在變化的狀態(tài)下, 以運(yùn)輸和經(jīng)營等總成本最小來確定倉庫地點(diǎn)。Sherali和Shetty (1977) 提出分解算法解決概括的韋伯問題。Kazuyoshi Hidaka和Hiroyuk Okano (1998) 研究大規(guī)模配送中心選址問題, 提出可以先使用貪婪啟發(fā)式計(jì)算出初步解, 再用氣球搜索啟發(fā)式計(jì)算得出最優(yōu)解。

魯曉春等 (2000) 提出將重心法作為單一配送中心選址是存在不完善的, 應(yīng)補(bǔ)充用微分法對(duì)總運(yùn)輸費(fèi)進(jìn)行偏導(dǎo)數(shù);宋世強(qiáng) (2009) 提出多重心法下的多址選址模型的研究, 提出求解時(shí)可通過EXCEL表格自定義公式進(jìn)行計(jì)算, 方法簡單實(shí)用。孫浩然等 (2011) 建立鮑姆爾-沃爾夫模型, 主要包括運(yùn)輸費(fèi)用成本外的配送中心的固定和變動(dòng)成本, 將模型應(yīng)用到實(shí)例中并得到驗(yàn)證。張敏 (2017) 提出聚類分析法、可拓決策法, 通過研究對(duì)象間的關(guān)聯(lián)性開展分類, 應(yīng)用重心點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算公式, 找到區(qū)域運(yùn)輸成本最低的重心點(diǎn)坐標(biāo)。此方法可用于全省17個(gè)地級(jí)市的核心物流城市的選址, 實(shí)現(xiàn)城市間配送資源共享。

本文重心法選址是一種以物流體系重心為依托, 以追求物流配送成本最小為目標(biāo)的選址決策方法。此方法綜合借鑒Geoffrion、魯曉春、宋世強(qiáng)等所提出的選址模型, 在調(diào)研分析城市主要冷庫和大型商超分布及運(yùn)營情況分析下, 在平面直角坐標(biāo)系中先采用坐標(biāo)位置先來確定配送中心備選位置, 并通過求偏導(dǎo)數(shù)、迭代方法向最優(yōu)中心點(diǎn)靠攏, 并通過計(jì)算機(jī)EXCEL表進(jìn)行計(jì)算分析, 得出最佳倉配中心位置坐標(biāo)。

為開展南寧市城市冷鏈倉配中心選址分析, 首先對(duì)目前南寧市主要冷庫與大型商超布點(diǎn)的現(xiàn)狀、經(jīng)營情況開展調(diào)研, 為下一步重心法計(jì)算分析收集相關(guān)數(shù)據(jù)依據(jù)。

根據(jù)市場調(diào)研, 南寧市有冷庫企業(yè)23家, 其中3家已搬遷, 3家因沒有客戶而拆遷或改建;調(diào)研中發(fā)現(xiàn), 冷庫處于供過于求的狀態(tài), 冷庫出租率較低, 平均出租率僅為55%, 其中冷藏庫普遍出租率要高于冷凍庫, 平均出租率為61%, 冷凍庫平均出租率僅為54%。

據(jù)整體調(diào)研情況分析得知, 目前南寧市的冷庫處于“大庫少, 小庫多”的格局 (如圖1) , 大冷庫共有4家, 其中JQLK、ZNLK、YTLK為國有企業(yè), HJXLK是合資企業(yè)。其余均為民間私營的小型冷庫。目前, 4家大冷庫的庫容均在數(shù)萬噸, 總體庫容約為23萬噸, 約占南寧市整個(gè)冷庫庫容的80%, 分布比較分散。民間的小型冷庫, 單體庫容從幾十噸到上千噸不等, 庫容總量占南寧市整個(gè)冷庫庫容的20%, 主要分布區(qū)域?yàn)榻蠀^(qū)和西鄉(xiāng)塘區(qū)。

圖1 南寧市主要冷庫分布圖  下載原圖

根據(jù)調(diào)研, 目前南寧冷庫經(jīng)營方的業(yè)務(wù)類型傳統(tǒng)單一, 以庫房出租為主, 部分配套有裝卸及處置管理。收入來源也相對(duì)單一, 主要是租倉費(fèi)以及配套的裝卸費(fèi)、處置費(fèi)等。小型冷庫更是沒有任何配套服務(wù), 主要收入為租倉費(fèi)。調(diào)研的冷庫出租的形式有包倉和散租兩種方式, 包倉的價(jià)格范圍在2.5-4元/㎡/天, 散租的價(jià)格范圍在3-5元/㎡/天, 裝卸費(fèi)單邊收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)一般在30元/噸;部分冷庫收取預(yù)冷費(fèi), 一般為50元/噸。冷庫平均租金統(tǒng)計(jì)如下圖2。

圖2 南寧市各主要冷庫平均租金  下載原圖

南寧市冷庫租金的高低分布方面, 冷庫租金與所處區(qū)域位置息息相關(guān)。在距離高速路路口越近的冷庫租金同比較高, 大型市場周邊分布的散小冷庫相對(duì)會(huì)比市場配套冷庫便宜, 老舊的冷庫相較于施設(shè)較好的新冷庫價(jià)格便宜。南寧冷庫平均租金分布如下圖3。

通過實(shí)地市場調(diào)研, 冷庫經(jīng)營缺乏集冷鏈倉儲(chǔ)、配送及其它增值服務(wù)于一體的規(guī)模型綜合冷庫, 僅YTLK采購少量冷藏車, 提供部分市內(nèi)配送服務(wù), 其他大型冷庫公司會(huì)引進(jìn)一些冷鏈物流公司, 為其客戶提供冷鏈資源。

圖3 南寧市冷庫平均租金分布圖  下載原圖

根據(jù)市場調(diào)研, 2017年南寧市大型商超主要有WRM、HRWJ、RRL、BJHL、NCBH及LKL, 這六家商超共計(jì)65家門店分布于城市人口密集區(qū)、商業(yè)中心區(qū)。作為南寧冷鏈貨物倉配的主要實(shí)體企業(yè)對(duì)象的分布網(wǎng)絡(luò)圖, 并以A1至A65表示, 具體分布情況如圖4所示。

圖4 南寧市大型商超分布情況  下載原圖

在配送中心的選址方法上, 即通過在確定的平面直角坐標(biāo)系中, 使各原材料供應(yīng)點(diǎn) (需求點(diǎn)) 坐標(biāo)位置與其相應(yīng)供應(yīng)量 (需求量) 、運(yùn)輸費(fèi)率之積的總和等于配送中心備選位置坐標(biāo)與各供應(yīng)點(diǎn) (需求點(diǎn)) 的供應(yīng)量 (需求量) 、運(yùn)輸費(fèi)率之積的總和相等來確定配送中心備選位置, 并通過求偏導(dǎo)數(shù)、迭代方法向最優(yōu)點(diǎn)靠攏, 求解時(shí)通過計(jì)算機(jī)EXCEL表進(jìn)行計(jì)算分析, 得出最佳倉配中心位置坐標(biāo)。

在調(diào)研南寧城市主要冷庫與大型商超布點(diǎn)的現(xiàn)狀、經(jīng)營特點(diǎn)的基礎(chǔ)上, 開展城市冷鏈倉配中心選址分析。遍布南寧主城區(qū)店面、冷鏈倉儲(chǔ)情況為基礎(chǔ)分析材料, 選取占據(jù)主要居住區(qū)和人流密集區(qū)域的65家品牌商超的店面網(wǎng)點(diǎn)、現(xiàn)場調(diào)研統(tǒng)計(jì)的HRWJ3家門店在南寧冷鏈貨品年需求量以及部分小規(guī)模商超和冷鏈倉配需求方作為城市倉配最佳配送中心點(diǎn)分析的基礎(chǔ)。基于現(xiàn)狀點(diǎn)位、市場實(shí)際需求量的城市倉配最佳配送中心點(diǎn)分析, 通過理論最佳配送點(diǎn)為與南寧市現(xiàn)有冷庫布局情況進(jìn)行比較。

WRM、HRWJ、RRL、BJHL、NCBH及LKL是南寧市大型超市的主要群體代表, 對(duì)冷鏈貨物的需求穩(wěn)定、量大, 并且要求規(guī)范, 本次選取它們65家門店網(wǎng)點(diǎn)結(jié)構(gòu), 并以A1至A65表示, 作為南寧市冷鏈貨物倉配最佳配送中心建模計(jì)算的基礎(chǔ)。將65家門店按其實(shí)際地理位置放入平面直角坐標(biāo)系, 每一超市對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系中一點(diǎn), 將各供應(yīng)點(diǎn) (需求點(diǎn)) 按其實(shí)際地理位置放入平面直角坐標(biāo)系, 每一地點(diǎn)對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系中一點(diǎn), 用坐標(biāo) (x, y) 表示, 其中點(diǎn)P0 (x0, y0) 代表配送中心, n個(gè)超市對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)為各供應(yīng)點(diǎn) (需求點(diǎn)) 坐標(biāo)分別為 (Xi, Yi) (i=1, 2, …, n) 。

(1) 計(jì)算初始點(diǎn)。假設(shè)在一個(gè)平面直角坐標(biāo)系中有n個(gè)生鮮食品供應(yīng)點(diǎn) (需求點(diǎn)) P, 需要在該平面內(nèi)確定一點(diǎn)作為配送中心地址P0, 使生鮮食品從各供應(yīng)點(diǎn)到配送中心 (配送中心到各需求點(diǎn)) 的總運(yùn)輸費(fèi)用最小。假設(shè)各供應(yīng)點(diǎn) (需求點(diǎn)) 坐標(biāo)分別為 (Xi, Yi) (i=1, 2, …, n) , 配送中心初選點(diǎn)坐標(biāo)為 (X0, Y0) 。同時(shí)假設(shè)各供應(yīng)點(diǎn) (需求點(diǎn)) 的產(chǎn)品供應(yīng)量 (需求量) 為Wi (i=1, 2, …, n) , 各供應(yīng)點(diǎn) (需求點(diǎn)) 與配送中心之間的運(yùn)輸費(fèi)率為Ri (i=1, 2, …, n) 。根據(jù)重心計(jì)算公式得重心坐標(biāo)為:

由于在小范圍內(nèi), 各點(diǎn)之間的Ri基本相同, 故上述結(jié)果可進(jìn)一步簡化為:

(X0, YO) 即為重心坐標(biāo)。

(2) 通過迭代法求最新解。假設(shè)當(dāng)配送中心設(shè)置在點(diǎn)P0時(shí)所對(duì)應(yīng)的總運(yùn)費(fèi)為S, 則有:

式中Di代表供應(yīng)點(diǎn) (需求點(diǎn)) Pi與配送中心之間的直線距離。

為求S的最小值, 分別讓S對(duì)X0和Y0求偏導(dǎo)數(shù), 得:

同樣在小范圍內(nèi), 我們近似認(rèn)為同種商品的運(yùn)輸費(fèi)率Ri相同, 故 (2) 可簡化為:

由于上式右側(cè)含有Di, 即含有待求的X0和Y0, 故無法直接求解, 需要使用迭代法進(jìn)行計(jì)算, 步驟如下:

步驟1:將重心坐標(biāo) (X0, Y0) 作為配送中心的初始坐標(biāo);

步驟2:利用式 (1) 計(jì)算出此時(shí)的總運(yùn)輸費(fèi)用S0;

步驟3:把 (X0, Y0) 代入式 (2) , 計(jì)算配送中心的改善地點(diǎn)坐標(biāo) (Xi, Yi) , 并記為 (X1, Y1) ;

步驟4:根據(jù) (X1, Y1) 計(jì)算此時(shí)的總運(yùn)輸費(fèi)用S1, 比較S0和S1, 若S1>S0, 說明在 (X0, Y0) 處的總運(yùn)費(fèi)較小, 終止運(yùn)算, (X0, Y0) 即為最優(yōu);若S1<S0, 說明 (X1, Y1) 比 (X0, Y0) 更接近最優(yōu)點(diǎn), 此時(shí)將 (X1, Y1) 返回步驟3, 繼續(xù)計(jì)算下一個(gè)選址點(diǎn) (X2, Y2) , 以此類推, 直至Si-1>Si-2為止。

據(jù)現(xiàn)場調(diào)研初步統(tǒng)計(jì), HRWJ3家門店在南寧的冷鏈貨品年需求量約為8800噸, 可推算出日均配送量約為8噸每家分店, 考慮到南寧城區(qū)部分商超規(guī)模和冷鏈倉配需求規(guī)模較小, 如LKL、NCBH等日銷售量不及HRWJ等國內(nèi)品牌連鎖商超, 同時(shí)參考華南等較發(fā)達(dá)城市, 如廣州、深圳地區(qū)超市日冷鏈配送需求情況 (HNTH冷鏈每家分店直配需求量在6.8噸) , 因此針對(duì)大型連鎖商超, 可初步確定每家分店日均6噸配送量, 并以此進(jìn)行城市冷鏈供應(yīng)鏈運(yùn)輸路線網(wǎng)絡(luò)設(shè)定。

根據(jù)南寧市大型超市的百度地圖分布點(diǎn) (如上圖4所示) , 將其按實(shí)際地理位置放入平面直角坐標(biāo)系, 每一超市對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系中一點(diǎn), 用坐標(biāo) (x, y) 表示。將各點(diǎn)轉(zhuǎn)化為配送點(diǎn)坐標(biāo)位置, 根據(jù)A1至A65生鮮超市坐標(biāo)位置結(jié)合其配送量及配送費(fèi)率計(jì)算, 假設(shè)配送中心初始選定地點(diǎn)坐標(biāo)為P0 (1, 1) , 距離系數(shù)為1.4, 坐標(biāo)系中每一單位坐標(biāo)表示2公里, 故單位換算為2。通過對(duì)城市配送車輛的調(diào)研了解到, 車輛配送費(fèi)率受配送距離的影響, 同時(shí)結(jié)合配送市場行業(yè)情況, 確定配送費(fèi)率的一般標(biāo)準(zhǔn)。從而分別計(jì)算各連鎖分店到配送中心初始點(diǎn) (1.0, 1.0) 的運(yùn)輸距離、運(yùn)輸成本和總成本。

使用excel的“規(guī)劃求解”工具求解配送中心位置坐標(biāo), 在“規(guī)劃求解參數(shù)”對(duì)話框中將目標(biāo)單元格設(shè)置為K 25, 將目標(biāo)函數(shù)所求設(shè)置為“最小值”, 將可變單元格設(shè)置為D 3、E 3, 求解得中心坐標(biāo)為P0 (5.37, 4) 。根據(jù)計(jì)算結(jié)果, 將所得位置坐標(biāo)還原到平面坐標(biāo)圖中, 確定配送中心的實(shí)際地理位置, 如下圖6所示。

圖6 中心點(diǎn)所處位置圖  下載原圖

通過將坐標(biāo)點(diǎn)返回百度地圖, 可看出南寧市城市冷鏈倉配最佳配送中心點(diǎn)位于南寧市某中學(xué)附近。具體位置如下圖7所示。

圖7 最佳配送中心所在位置  下載原圖

通過對(duì)南寧市目前品牌商超的店面網(wǎng)點(diǎn)分布現(xiàn)狀, 結(jié)合南寧市冷庫布局及運(yùn)營情況、城區(qū)冷鏈貨物需求量的現(xiàn)場調(diào)研數(shù)據(jù), 建立重心法供需關(guān)系模型, 通過理論計(jì)算和迭代方法選擇最優(yōu)點(diǎn)坐標(biāo), 通過計(jì)算機(jī)EXCEL表進(jìn)行計(jì)算分析, 從而推導(dǎo)得出的最佳冷鏈倉配配送中心點(diǎn), 經(jīng)驗(yàn)證與實(shí)際相符。

基于該方法具有較強(qiáng)的可操作性及應(yīng)用性, 因此可為冷庫經(jīng)營企業(yè)、冷鏈配送企業(yè)以及計(jì)劃對(duì)城市冷鏈物流業(yè)務(wù)拓展投資的企業(yè)提供決策依據(jù), 可有效實(shí)現(xiàn)企業(yè)投資收益的最大化, 提升供需企業(yè)的服務(wù)效率, 降低社會(huì)總成本, 實(shí)現(xiàn)社會(huì)資源的合理配置。方法便于解決中小城市單個(gè)配送中心選址問題, 還可以提高選取城市大型冷鏈庫區(qū)域配送中心的效率, 這為今后政府部門、企業(yè)在新城區(qū)、商業(yè)區(qū)冷鏈確定最佳配送中心選址提供有效的幫助。