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城市冷鏈業務的不斷發展, 對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考慮配送系統、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, 從科學的規劃選址、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考慮倉配中心的選址問題。這對經濟、環境及社會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濟價值。

在配送中心選址問題研究上, 國外研究較早。依據相關文獻, 配送中心選址主要有按驅動力、設施分布量、位置的離散特點和時間維度等進行選址分類, 各自具有不同的特征。運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, 雖然大多數研究是在農業和早期工業社會, 但這個因素一直沿用至今。

Alfred Webber (1909) 首次提出韋伯問題, 主要研究單個發貨地址向多個收貨地址發貨時, 涉及發貨地址的定位問題。解決問題的方法是以發貨點到所有收貨點的總距離最短為解, 屬線性規劃法。Alfred A.Kuehn和Michael J.Hamburger (1962) 提出啟發式算法解決倉庫選址問題。同韋伯問題的解決方法不同, 啟發式算法更便利、靈活, 但求得的解不一定精確, 在實際應用時可在大規模的倉庫和目的地間的多點選址。Cooper (1963) 提出概括的韋伯問題, 主要研究當面對不斷變化的需求, 怎樣確定服務點的位置和覆蓋范圍, 以服務點與客戶端之間的運輸平均距離最短或運輸成本最低為選擇原則。Cooper (1964) 提出啟發式算法來解決概括的韋伯問題。Geoffrion (1975) 提出動態倉庫選址問題的方案, 解決在變化的狀態下, 以運輸和經營等總成本最小來確定倉庫地點。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) 研究大規模配送中心選址問題, 提出可以先使用貪婪啟發式計算出初步解, 再用氣球搜索啟發式計算得出最優解。

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, 應補充用微分法對總運輸費進行偏導數;宋世強 (2009) 提出多重心法下的多址選址模型的研究, 提出求解時可通過EXCEL表格自定義公式進行計算, 方法簡單實用。孫浩然等 (2011) 建立鮑姆爾-沃爾夫模型, 主要包括運輸費用成本外的配送中心的固定和變動成本, 將模型應用到實例中并得到驗證。張敏 (2017) 提出聚類分析法、可拓決策法, 通過研究對象間的關聯性開展分類, 應用重心點坐標計算公式, 找到區域運輸成本最低的重心點坐標。此方法可用于全省17個地級市的核心物流城市的選址, 實現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的選址決策方法。此方法綜合借鑒Geoffrion、魯曉春、宋世強等所提出的選址模型, 在調研分析城市主要冷庫和大型商超分布及運營情況分析下, 在平面直角坐標系中先采用坐標位置先來確定配送中心備選位置, 并通過求偏導數、迭代方法向最優中心點靠攏, 并通過計算機EXCEL表進行計算分析, 得出最佳倉配中心位置坐標。

為開展南寧市城市冷鏈倉配中心選址分析, 首先對目前南寧市主要冷庫與大型商超布點的現狀、經營情況開展調研, 為下一步重心法計算分析收集相關數據依據。

根據市場調研, 南寧市有冷庫企業23家, 其中3家已搬遷, 3家因沒有客戶而拆遷或改建;調研中發現, 冷庫處于供過于求的狀態, 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%。

據整體調研情況分析得知, 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, HJXLK是合資企業。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萬噸, 總體庫容約為23萬噸, 約占南寧市整個冷庫庫容的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冷庫庫容的20%, 主要分布區域為江南區和西鄉塘區。

圖1 南寧市主要冷庫分布圖  下載原圖

根據調研, 目前南寧冷庫經營方的業務類型傳統單一, 以庫房出租為主, 部分配套有裝卸及處置管理。收入來源也相對單一, 主要是租倉費以及配套的裝卸費、處置費等。小型冷庫更是沒有任何配套服務, 主要收入為租倉費。調研的冷庫出租的形式有包倉和散租兩種方式, 包倉的價格范圍在2.5-4元/㎡/天, 散租的價格范圍在3-5元/㎡/天, 裝卸費單邊收費標準一般在30元/噸;部分冷庫收取預冷費, 一般為50元/噸。冷庫平均租金統計如下圖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, 冷庫租金與所處區域位置息息相關。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會比市場配套冷庫便宜, 老舊的冷庫相較于施設較好的新冷庫價格便宜。南寧冷庫平均租金分布如下圖3。

通過實地市場調研, 冷庫經營缺乏集冷鏈倉儲、配送及其它增值服務于一體的規模型綜合冷庫, 僅YTLK采購少量冷藏車, 提供部分市內配送服務, 其他大型冷庫公司會引進一些冷鏈物流公司, 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

根據市場調研, 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65家門店分布于城市人口密集區、商業中心區。作為南寧冷鏈貨物倉配的主要實體企業對象的分布網絡圖, 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系中, 使各原材料供應點 (需求點) 坐標位置與其相應供應量 (需求量) 、運輸費率之積的總和等于配送中心備選位置坐標與各供應點 (需求點) 的供應量 (需求量) 、運輸費率之積的總和相等來確定配送中心備選位置, 并通過求偏導數、迭代方法向最優點靠攏, 求解時通過計算機EXCEL表進行計算分析, 得出最佳倉配中心位置坐標。

在調研南寧城市主要冷庫與大型商超布點的現狀、經營特點的基礎上, 開展城市冷鏈倉配中心選址分析。遍布南寧主城區店面、冷鏈倉儲情況為基礎分析材料, 選取占據主要居住區和人流密集區域的65家品牌商超的店面網點、現場調研統計的HRWJ3家門店在南寧冷鏈貨品年需求量以及部分小規模商超和冷鏈倉配需求方作為城市倉配最佳配送中心點分析的基礎。基于現狀點位、市場實際需求量的城市倉配最佳配送中心點分析, 通過理論最佳配送點為與南寧市現有冷庫布局情況進行比較。

WRM、HRWJ、RRL、BJHL、NCBH及LKL是南寧市大型超市的主要群體代表, 對冷鏈貨物的需求穩定、量大, 并且要求規范, 本次選取它們65家門店網點結構, 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算的基礎。將65家門店按其實際地理位置放入平面直角坐標系, 每一超市對應坐標系中一點, 將各供應點 (需求點) 按其實際地理位置放入平面直角坐標系, 每一地點對應坐標系中一點, 用坐標 (x, y) 表示, 其中點P0 (x0, y0) 代表配送中心, n個超市對應的坐標為各供應點 (需求點) 坐標分別為 (Xi, Yi) (i=1, 2, …, n) 。

(1) 計算初始點。假設在一個平面直角坐標系中有n個生鮮食品供應點 (需求點) P, 需要在該平面內確定一點作為配送中心地址P0, 使生鮮食品從各供應點到配送中心 (配送中心到各需求點) 的總運輸費用最小。假設各供應點 (需求點) 坐標分別為 (Xi, Yi) (i=1, 2, …, n) , 配送中心初選點坐標為 (X0, Y0) 。同時假設各供應點 (需求點) 的產品供應量 (需求量) 為Wi (i=1, 2, …, n) , 各供應點 (需求點) 與配送中心之間的運輸費率為Ri (i=1, 2, …, n) 。根據重心計算公式得重心坐標為:

由于在小范圍內, 各點之間的Ri基本相同, 故上述結果可進一步簡化為:

(X0, YO) 即為重心坐標。

(2) 通過迭代法求最新解。假設當配送中心設置在點P0時所對應的總運費為S, 則有:

式中Di代表供應點 (需求點) 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X0和Y0求偏導數, 得:

同樣在小范圍內, 我們近似認為同種商品的運輸費率Ri相同, 故 (2) 可簡化為:

由于上式右側含有Di, 即含有待求的X0和Y0, 故無法直接求解, 需要使用迭代法進行計算, 步驟如下:

步驟1:將重心坐標 (X0, Y0) 作為配送中心的初始坐標;

步驟2:利用式 (1) 計算出此時的總運輸費用S0;

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

步驟4:根據 (X1, Y1) 計算此時的總運輸費用S1, 比較S0和S1, 若S1>S0, 說明在 (X0, Y0) 處的總運費較小, 終止運算, (X0, Y0) 即為最優;若S1<S0, 說明 (X1, Y1) 比 (X0, Y0) 更接近最優點, 此時將 (X1, Y1) 返回步驟3, 繼續計算下一個選址點 (X2, Y2) , 以此類推, 直至Si-1>Si-2為止。

據現場調研初步統計, 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, 考慮到南寧城區部分商超規模和冷鏈倉配需求規模較小, 如LKL、NCBH等日銷售量不及HRWJ等國內品牌連鎖商超, 同時參考華南等較發達城市, 如廣州、深圳地區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, 并以此進行城市冷鏈供應鏈運輸路線網絡設定。

根據南寧市大型超市的百度地圖分布點 (如上圖4所示) , 將其按實際地理位置放入平面直角坐標系, 每一超市對應坐標系中一點, 用坐標 (x, y) 表示。將各點轉化為配送點坐標位置, 根據A1至A65生鮮超市坐標位置結合其配送量及配送費率計算, 假設配送中心初始選定地點坐標為P0 (1, 1) , 距離系數為1.4, 坐標系中每一單位坐標表示2公里, 故單位換算為2。通過對城市配送車輛的調研了解到, 車輛配送費率受配送距離的影響, 同時結合配送市場行業情況, 確定配送費率的一般標準。從而分別計算各連鎖分店到配送中心初始點 (1.0, 1.0) 的運輸距離、運輸成本和總成本。

使用excel的“規劃求解”工具求解配送中心位置坐標, 在“規劃求解參數”對話框中將目標單元格設置為K 25, 將目標函數所求設置為“最小值”, 將可變單元格設置為D 3、E 3, 求解得中心坐標為P0 (5.37, 4) 。根據計算結果, 將所得位置坐標還原到平面坐標圖中, 確定配送中心的實際地理位置, 如下圖6所示。

圖6 中心點所處位置圖  下載原圖

通過將坐標點返回百度地圖, 可看出南寧市城市冷鏈倉配最佳配送中心點位于南寧市某中學附近。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

通過對南寧市目前品牌商超的店面網點分布現狀, 結合南寧市冷庫布局及運營情況、城區冷鏈貨物需求量的現場調研數據, 建立重心法供需關系模型, 通過理論計算和迭代方法選擇最優點坐標, 通過計算機EXCEL表進行計算分析, 從而推導得出的最佳冷鏈倉配配送中心點, 經驗證與實際相符。

基于該方法具有較強的可操作性及應用性, 因此可為冷庫經營企業、冷鏈配送企業以及計劃對城市冷鏈物流業務拓展投資的企業提供決策依據, 可有效實現企業投資收益的最大化, 提升供需企業的服務效率, 降低社會總成本, 實現社會資源的合理配置。方法便于解決中小城市單個配送中心選址問題, 還可以提高選取城市大型冷鏈庫區域配送中心的效率, 這為今后政府部門、企業在新城區、商業區冷鏈確定最佳配送中心選址提供有效的幫助。