劉春輝 劉鵬等

摘 要：周轉庫是承載物資存儲、銜接區(qū)域庫和車間班組庫配送活動的關鍵節(jié)點，倉庫布局是否科學合理直接影響整個倉儲配送管理系統(tǒng)的高效運行。針對電力物資集約化管理和配送時效要求高的特性，在滿足物資及時供應和倉儲能力的前提下，建立周轉庫集合覆蓋選址布局優(yōu)化模型。利用所建模型，實現了X電力公司周轉庫選址數量優(yōu)化，同時，結合地區(qū)實際，分析確定了最滿意周轉庫-車間班組庫配送方案，對解決電網企業(yè)倉庫選址布局優(yōu)化問題提供決策參考。

關鍵詞：集合覆蓋；周轉庫；布局優(yōu)化

中圖分類號：F25

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2015）03005903

1 引言

電力物資是支撐電網安全、可靠運行的實物載體。隨著電網建設的不斷發(fā)展和現代化物流管理的需求，電力物資管理由“分散型”向“物資集約化”管理轉變和發(fā)展，合理的倉儲網絡布局是實現電力物資現代化管理的重要一環(huán)，符合電力公司提高自身管理水平和物資準時化供應服務的雙重需要。物資管理分散、倉庫利用率低是影響電力公司提高倉儲管理水平的關鍵問題，而周轉庫是銜接車間班組庫物資配送活動的重要結點，是全面整合倉儲資源、提升物資倉儲管理水平的重點。通過在滿足物資供應需求的前提下盡可能精簡倉庫布點，優(yōu)化周轉庫倉庫布局、節(jié)約資源，降低物資倉儲和物流管理成本，從而實現倉庫布局合理、供應服務便捷、物資配送路徑最優(yōu)的目標。因此，周轉庫作為電力物資的物流“配送中心”，其選址是否科學、合理，在整個物流系統(tǒng)中尤為重要。

常用的選址模型有重心法、集合覆蓋法、P中值模型等。重心法適用于連續(xù)型的單點選址問題；集合覆蓋法是用盡可能少的倉庫去覆蓋所有需求點；P中值模型適用于在給定數量和位置的需求集合和候選倉庫位置的集合下，為P個倉庫選擇合適的位置，并為各需求點指派特定的倉庫。周轉庫布局優(yōu)化屬于倉庫數量、位置未知的多物流節(jié)點選址問題，重心法和P中值模型均不能滿足，而集合覆蓋模型是針對需求已知的一些需求點，解決如何確定一組最小數量的物流節(jié)點去覆蓋滿足所有的需求點的問題。文章選取集合覆蓋模型對電力物資周轉庫選址問題進行研究，建立周轉庫集合覆蓋選址模型，并以X電力公司某行政區(qū)域內的周轉庫倉庫選址布局問題為例，通過計算和分析，在保證該集合具有與區(qū)域需求相當的物資供應及服務能力的前提下，求解出能夠覆蓋該區(qū)域內所有車間班組庫需求的最少周轉庫集合，并結合地區(qū)實際，分析得到最滿意周轉庫-車間班組庫倉儲配送方案。

2 電力物資周轉庫選址布局優(yōu)化問題

選址問題屬于空間資源分配問題，是運籌學的經典研究問題之一，是指假設在物流系統(tǒng)中，各供應點（城市）對某物品的需求量為已知常數，選擇單個或多個地址設為物流節(jié)點的過程。物流節(jié)點的選址包括單一物流節(jié)點選址和多個物流節(jié)點選址兩大類，主要是確定倉庫的位置、數量及配送服務范圍。

電力物資種類繁多，不同種類物資間需求量和需求頻率差異較大，電力公司針對各種物資需求特性的不同采取分級存儲方式，即中心庫-區(qū)域庫-周轉庫。其中，周轉庫主要用于存放各級電網基建和大修技改工程物資，配網生產維修所需的備品備件和大部分營銷物資，具有需求頻率低、配送時間要求高的需求特性。集中的管理和合理的物資配送比規(guī)模小而分散的倉庫更具有物資管理和成本節(jié)約的優(yōu)勢，應盡可能的減少倉庫數量降低庫存成本，并選擇合理的倉庫地址集合。因此，電力物資周轉庫選址布局優(yōu)化包括兩個問題：一是在滿足配送距離，保證物資需求時效要求的前提下，得到能夠覆蓋所有車間班組庫需求的對小倉庫數量和集合；二是結合地區(qū)實際，選取最優(yōu)周轉庫-車間班組庫配送方案。

3 周轉庫集合覆蓋模型建立

周轉庫選址問題可描述為：給定需求點集合和候選點集合，已知需求點的數目，需求量及需求點（候選點）之間的距離，且候選點集合等于需求點集合，求出能滿足配送距離需求的倉庫最小數目以及該數目下使配送服務最優(yōu)的選址結果。集合覆蓋模型的目標是用盡可能少的物流節(jié)點去覆蓋所有的需求點。模型如下：

集合覆蓋模型中，目標函數為在m個倉庫候選節(jié)點中選取最少數量的倉庫；式（1）表示保證n個需求節(jié)點的需求都能被完全滿足；式（2）表示各倉庫候選節(jié)點的供應服務能力，即倉庫容量限制；式（3）表示被選為倉庫的候選節(jié)點到其配送范圍內的各需求點的距離不大于服務距離限制約束。

4 周轉庫倉儲布局優(yōu)化實例

4.1 案例概況

X電力公司在某一行政區(qū)域內有6個電力物資周轉庫，M={1，2，…，6}，17個車間班組庫，N={1，2，…，17}。為整合倉儲資源，合理優(yōu)化倉儲網絡布局，對周轉庫數量進行削減，并在滿足車間班組庫需求的基礎上，保證物資的及時供應。如圖1所示，為優(yōu)化前的周轉庫-車間班組庫倉儲布局示意圖（實三角形代表周轉庫，正方形代表車間班組庫），表1為需求點Yi與候選倉庫節(jié)點xj之間的距離sij表。

4.2 周轉庫數量精簡優(yōu)化

由所建立的集合覆蓋模型可知，xj值為1表示整合后j點被選為周轉庫倉庫節(jié)點，否則等于0；yij值為1表示第j個周轉庫倉庫供應第i個需求點，否則等于0。根據X電力公司物資需求響應時限要求，以配送距離L=50km為最大配送距離。對于集合覆蓋模型中有時間和容量限制的選址分配決策問題，需同時考慮離散空間的選址和連續(xù)空間的分配，本文所建模型為0-1整數規(guī)劃問題，運用Matlab編程軟件求解計算，得到xj與yij之間的配送可達矩陣D如下：

經求解，在滿足配送距離和周轉庫當前庫存容量限制條件下，該區(qū)域被選為電力物資周轉庫倉庫節(jié)點數量由6個優(yōu)化為4個，分別為：x1、x2、x3、x6。即保留1、2、3和6號周轉庫即可覆蓋規(guī)定時間內該行政區(qū)域所有車間班組庫的物資配送需求。

4.3 周轉庫-車間班組庫布局優(yōu)化

進一步確定各周轉庫負責配送車間班組庫的范圍。經計算，周轉庫有四種配送范圍分配方案，均可滿足周轉庫庫存容量限制，如表4所示。

由計算得出的周轉庫選址結果和相應配送范圍，還需結合實際情況綜合考慮，進行對比分析，選取最滿意的優(yōu)化方案。根據X電力公司“十二五”發(fā)展規(guī)劃和物資專項計劃，未來此行政區(qū)域內的電力物資將會有一定程度的需求增長，因此，周轉庫優(yōu)化時應適當考慮倉庫規(guī)模影響。分析四種配送方案：方案II中，周轉庫x2的年度物資需求量為41141萬元，與其庫存容量42540萬元相比，有1399萬元物資冗余；方案III中，周轉庫x6的年度物資需求量為27948萬元，與其庫存容量28055萬元相比，僅有107萬元物資冗余；方案IV兼具方案II和方案III兩者的缺點。方案I的各周轉庫配送范圍內需求量和倉庫規(guī)模情況如表5所示。

由表5可知，方案I中，各周轉庫的倉儲容量有10%～30%的庫存冗余，且經過倉儲布局優(yōu)化，每個周

轉庫所負責配送班組庫的數量為3～5個，布局趨于合理，因此，選擇方案I為最滿意周轉庫-車間班組庫配送方案。優(yōu)化后的周轉庫-車間班組庫倉儲布局如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后周轉庫-車間班組庫倉儲布局示意圖

5 結束語

企業(yè)要實現物資的高效管理和物流的順暢，保障物資的及時供應，必須對流程中的各環(huán)節(jié)進行科學、合理的優(yōu)化。對于電網企業(yè)電力物資倉儲網絡而言，周轉庫連接中心庫和車間班組庫，其布局選址問題關系到整個倉儲網絡布局水平是否合理。本文針對電力倉庫的倉儲配送特點，建立具有庫存容量和配送距離雙重約束的集合覆蓋模型，對X電力公司周轉庫的選址布局問題實例進行分析求解，計算得到了在滿足配送距離要求和周轉庫年度物資倉儲容量限制前提下的最小周轉庫數量，同時綜合考慮了一定時間內電力物資的需求增長能力，分析確定了最滿意周轉庫-車間班組庫配送方案，實現了周轉庫-車間班組庫的倉儲布局優(yōu)化，從而在保證物資供應需求的基礎上，提高電力物資倉儲利用率和企業(yè)倉儲管理水平。

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