供應鏈金融質押物倉庫選址的多目標優化模型

董 瀟，韓雅君，韓以倫 DONG Xiao, HAN Yajun, HAN Yilun

（1. 山東科技大學，山東 青島266590；2. 江蘇理工學院，江蘇 常州213001）

供應鏈金融將核心企業、金融機構和第三方物流企業相互連接，隨著供應鏈金融的不斷發展，第三方物流企業在供應鏈金融中的作用逐漸顯現出來，特別是在存貨融資方面。在供應鏈金融具體實施過程中，銀行等金融機構不可能親自對質押物進行長期的監管，而且也缺乏對質押物質押監管、儲存的經驗。由物流企業負責質押物的監管、儲存和運輸，不僅有利于供應鏈金融運行效率的提高，而且第三方物流企業也可以從中獲取收益，提高經濟效益。第三方物流企業在對質押物質押監管的過程中，不僅需要考慮整個供應鏈的運作成本，還需要考慮客戶對時間的要求，選擇合適位置的物流倉庫對質押物進行儲存，以期用最小的物流成本、最高的服務水平來獲取最大的收入。

湯希峰等[1]在傳統只考慮成本的單目標選址的基礎上，建立了基于成本和服務的多目標選址決策模型，并運用貪婪取走啟發式算法對模型進行數學表示。Jiuh-Biing Sheu[2]為了確定GLS 網絡中相應的服務區域和設施的位置、數量和范圍，在整數規劃和層次聚類分析原理的基礎上，建立了一個以成本最小化、利潤最大化和客戶時間滿意度最大化為目標的多目標選址模型。Latha Shankar B[3]等構建了一個以供應商、制造商、配送中心和客戶為一體的四級供應鏈網絡結構，并將網絡成本和客戶時間滿意度作為目標函數，利用群體智能的多目標混合粒子群優化算法（MOHSOP） 求解。史艷麗[4]在配送中心選址模型中，把物流成本最小化作為目標函數，客戶對于時間的要求轉變為配送距離的限制，并放在模型約束條件中，用lingo 軟件進行求解。韋憶立等[5]建立魯棒優化模型，在控制總投資成本因素的條件下，通過不斷調節時間因素，從而滿足需求者對于時間的要求，保障了配送網絡的服務質量。丁歡[6]在生鮮食品配送網絡中，綜合考慮客戶時間滿意度和成本效益，建立多目標模型，用NSGA-Ⅱ算法求解。

在物流倉庫選址規劃研究中，大多數國內外研究學者不再片面的追求物流配送網絡的經濟性，開始更加注重客戶對時間的要求，并利用多種研究方法對模型進行求解。但在供應鏈金融業務中，對于質押物倉庫選址的研究很少，特別是對于同時考慮成本約束和時間約束的研究幾乎沒有。第三方物流企業應該意識到時間約束在質押物倉庫選址中的重要性。本文綜合考慮質押物在質押監管過程中的成本效率和時間約束，建立多目標選址模型，并將模型運用到案例中，利用lingo 軟件編寫程序，通過分析多目標和單目標的選址結果，以驗證多目標選址決策對質押物倉庫選址的影響。

1 供應鏈金融質押物倉庫選址中客戶時間滿意度的應用

供應鏈金融特別是在存貨融資方面，第三方物流企業在供應鏈金融機構和融資方之間起到了很好的橋梁作用。第三方物流企業首先根據供應鏈金融機構的通知將質押物運輸到倉庫，按照與銀行和融資方簽署的合同對質押物進行監管、儲存，當收到供應鏈金融機構的放貨通知后，再將質押物配送到融資方手中。在整個過程中，質押監管倉庫的位置與數量很大程度上決定了送達時間的長短，從而影響到整個供應鏈的運作效率和融資方客戶的時間滿意度。

客戶時間滿意度是指，客戶在預約產品后，對收到產品有一個期望的時間段。當物流企業送達產品的時間在客戶所能接受的最滿意時間段內，客戶會感到非常滿意，隨著送達時間的增加，客戶的滿意度會持續下降，當物流企業送達產品的時間超過客戶所能接受的滿意時間段，客戶就會感到非常不滿意[7]。馬云峰[8]定義了五種客戶時間滿意度，本文結合實際情況，建立線性客戶時間滿意度函數，如式（1） 所示：

式（1） 中：g（tjk）表示客戶時間滿意度函數；tjk表示從備選倉庫j到客戶k的運輸時間；TK表示客戶K感覺到非常滿意時所能接受的最長等待時間；UK表示客戶K感覺到非常不滿意時所能接受的最短等待時間。

2 供應鏈金融質押物倉庫多目標選址

2.1 問題描述

供應鏈金融質押物倉庫多目標選址問題是指：在某供應鏈金融網絡中有I（（I≥ 1 ）個供應點，J個備選倉庫和K個客戶，其中備選倉庫主要負責對供應鏈金融中的質押物進行質押監管、儲存、運輸和配送；客戶是指需要通過向銀行等金融機構進行質押物的質押從而申請融資的需求者。第三方物流企業在綜合考慮客戶時間滿意度，供應點的數量、位置和儲存容量，質押物的價值和變現能力以及整個供應鏈環節產生的物流成本約束等條件，在J個備選倉庫中選取一定數量的倉庫來進行質押物的質押監管。

2.2 基本假設

假設1：整個供應鏈金融中的質押物由第三方物流企業進行監管、儲存和運輸。第三方物流企業將客戶所需的質押物從供應點運到倉庫進行質押監管，當收到銀行等金融機構的放貨通知后，物流監管企業將質押物按照通知運輸到客戶手中。

假設2：供應鏈金融中的質押物為高價值、易變現的貨物，在進行倉儲保管過程中會產生一部分的貨損費用。

假設3：質押物的運輸費用和運輸量呈正相關關系。

假設4：每個客戶有且僅有一個備選倉庫為之配送質押物，且倉庫向客戶運送質押物的數量不能超過倉庫容量。

假設5：備選倉庫的位置已知，且僅能在已知的備選倉庫中選擇，選中倉庫的數量上限為U，下限為0。

假設6：按年統計各客戶的需求量和各供應點的生產能力，且都已知。

假設7：第三方物流企業運輸質押物的時間只與運輸距離和運輸速度有關，不考慮其他不可控因素的影響，如天氣、交通等因素產生的影響。

2.3 符號定義

本文用到的符號如表1 所示。

2.4 模型建立

2.4.1 目標函數

供應鏈金融質押物倉庫選址的多目標優化模型目標函數如下：

其中：式（2） 表示供應鏈金融客戶時間滿意度最大，式（3） 表示在質押物倉庫選址過程中產生的物流系統總成本最小，其中物流系統總成本包括五個方面，分別為從供應點到備選倉庫的運輸費用、從備選倉庫到客戶的配送費用、備選倉庫的固定建設投資費用、質押物監管費用和質押物在質押過程中由于價值下降導致的貨損費用。

表1 符號及其定義

2.4.2 約束條件

（1） 供應量約束

從某供應點到備選倉庫的運輸量不能超過該供應點的供應能力。

（2） 需求量約束

從備選倉庫到客戶的運輸量等于客戶的需求量。

（3） 平衡約束

從供應點運往備選倉庫的貨運量等于從備選倉庫運往客戶的貨物量，即供給平衡。

（4） 數量約束

最后被選定的備選倉庫個數不能超過給定的數量U。

（5） 容量約束

備選倉庫向客戶運送質押物的數量不能超過備選倉庫容量。

（6） 配送約束

每個客戶只由一個備選倉庫負責配送。

（7） 整數約束

備選倉庫j 是否選中，0 表示備選倉庫j 未被選中，1 表示備選倉庫j 被選中。

備選倉庫j 是否為客戶k 提供服務，0 表示備選倉庫j 不為客戶k 提供服務，1 表示備選倉庫j 為客戶k 提供服務。

3 模型求解

本文建立的供應鏈金融質押物倉庫選址模型屬于典型的多目標優化模型，包括兩個目標函數，即客戶時間滿意度最大化和物流系統總成本最小化，該模型可以歸結為在某些約束條件下使兩個目標同時達到最優的多目標模型優化問題。在進行多目標求解過程中，由于各個目標之間無法相互比較，且互相之間存在效益背反現象，一個目標的優化必然會導致另一個目標的損失，因此需要根據企業實際情況設置目標函數從而求得最優解。

常見的多目標模型求解思想是將多目標優化問題轉化為一個或一系列的單目標優化問題，通過求解一個或一系列單目標優化問題來完成多目標優化問題的求解。在本文中，將客戶時間滿意度最大化作為研究主要目標，將物流系統總成本視為研究次要目標，構造出單目標模型，如式（12） 所示，其中β 是時間滿意度潛在收益的權重系數。

4 案例分析

4.1 案例概述及相關參數

假設某第三方物流公司從事供應鏈金融質押物監管業務。近期，該第三方物流公司受銀行委托為某鋼材企業存入其倉庫的質押物（鋼材） 提供運輸、配送、保管服務，并按照協議履行監管責任。已知該地供應點有兩個分別為G1、G2，對應的生產能力為3700000t 和4100000t，產品銷售的客戶有27 個分別為K1～K27，每個客戶的需求量分別為Q1～Q27。現有6 個備選倉庫（D1、D2、D3、D4、D5、D6），倉庫容量分別為100、150、210、175、180 和135，結合各個客戶之間的距離和公司的實際情況，公司準備從6 個備選倉庫中選取適當的倉庫對質押物進行監管、保存，從而達到客戶滿意度最大，且物流系統總成本最低的雙重目標。基本參數及數據如下所示，其中客戶全年需求量如表2 所示，供應點到備選倉庫的距離如表3 所示，備選倉庫到客戶的距離如表4 所示，其他相關參數如表5 所示。

表3 供應點到備選倉庫的距離

表4 備選倉庫到客戶的距離

表5 其他相關參數

4.2 結果分析

利用lingo11.0 對上述模型進行全局最優求解，分別考慮以下兩個問題：

問題1：不考慮客戶時間滿意度，確定倉庫的選址結果。對于問題1，只需要將模型中的客戶時間滿意度最大化目標去掉。

問題2：考慮客戶時間滿意度，確定倉庫的選址結果。對于問題2，直接使用模型即可。

部分運行結果如圖1、圖2 所示。

圖1 問題1 部分求解結果

圖2 問題2 求解結果

表6 選址結果

從表6 運行的結果中可以看出，在只考慮物流系統總成本的情況下，備選倉庫D1、D3、D4、D6被選中，其中供應點G1為備選倉庫D1、D4、D6提供服務，供應點G2為備選倉庫D3提供服務，配送網絡的總成本為17795700 元。在綜合考慮物流系統總成本和客戶時間滿意度的情況下，備選倉庫D1、D3、D4、D5被選中，其中供應點G1為備選倉庫D3提供服務，供應點G2為備選倉庫D1、D4、D5提供服務，配送網絡的總成本為105300900 元。

雖然在問題4.2 中總成本略有上升（16%左右），但是，調整后配送網絡可以滿足客戶對于時間的要求，實現客戶時間滿意度最優化，這對于第三方物流公司開展供應鏈金融業務，帶動整條供應鏈的運作效率，提高融資企業的滿意度，提升企業服務水平，具有十分積極的意義。

5 結 論

對于第三方物流企業來說，參與供應鏈金融業務不僅提高了企業自身的倉儲增殖服務功能，在金融機構和融資方之間起到了橋梁的作用，使其較好地融入到供應鏈環節中，獲得了很好的收益。本文結合經典的倉庫選址模型，加入客戶時間滿意度約束，并將其運用在供應鏈金融質押物倉庫選址中，以客戶時間滿意度和物流系統總成本為研究目標。該模型旨在說明第三方物流企業在質押物倉庫選址的過程中，需要意識到客戶時間滿意度和成本約束的重要性，不僅可以降低企業的物流成本，而且有利于提高企業的服務水平，促進企業長久發展。雖然與只考慮成本約束的選址模型相比，考慮客戶時間滿意度和物流成本的多目標選址模型會帶來物流系統總成本的增加，但增加的成本十分有限。整體來看該模型具有一定的實用價值，有利于指導第三方物流企業進行相關物流決策。