智慧倉儲設施選址及評價研究

0 引言

選址是企業進行實際投入運營前的重要一步，選址的決策問題通常會影響到企業的投資收益、運營成本、稅收政策優惠、銷售渠道、企業競爭力、企業資源利用以及企業的持續發展等多個方面[1]。倉庫作為貨物的儲存中轉中心，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，表現為影響配送速度和配送成本進而影響整個物流的成本與效益。傳統的選址僅憑以往經驗加上信息的傳遞不及時容易造成貨物供應與需求的不平衡，會造成部分倉庫貨物大量沉積，相反有的倉庫經常斷貨等。目前在智慧物流的背景下，用累積的用戶與商家數據如不同地區的物流量大小進行需求預測，結合人工智能相關的規劃技術，給模型賦予針對性的約束條件（顧客、生產商和供應商地理位置，土地建筑成本、稅收、運輸成本等），最終再由計算機自動進行優化和學習[2]。

國內對倉儲設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》中指出倉儲中心選址的重點即追求成本的最小化，包括建設運營成本、運輸成本等[3]；王朋、王曉強等學者從服務業、家電零售業等方面對倉儲的選址問題進行了探討，表明倉儲的選址問題是企業發展的關鍵問題[4]；張倩在《智慧農產品倉儲選址及追溯研究》中構建了農產品倉儲選址的數學模型和地理模型，設計了農產品物流配送的實用方案[5]；王佳在《基于AHP的長沙農產品物流園選址評估》中通過單因素評分評估備選地建設農產品物流園區的可行性[6]；楚哲宇在解決生鮮倉儲選址問題中應用了0～1規劃及麻雀搜索算法[7]；趙俊逸、姜巖在《基于AHP的施工方項目部倉儲物流園區選址評估》中使用層次分析法對倉儲園區進行評估，為施工單位項目部選址提供依據，但均未與涉及結合實際地址對比分析[8]。本文主要研究智慧倉儲選址的理論方法及方法的實際應用，之后在總結前人研究成果的基礎上，結合實際情況對案例中公司的智慧倉儲選址進行深入研究。

選址方法有很多，通過具體數據建立數學模型求解歸為定量分析，計算復雜但精確性高，缺點是對一些不能數量化的指標無法操作，定量分析方法可以求出較為準確可靠的解，主要有重心法[9-11]、混合0～1整數規劃方法[12]、乘權Voronoi圖[13]等。定性分析結合較為全面的各影響因素與前人經驗加以分析，簡單直觀，比定量分析具有一定優勢，但缺點是結果具有主觀性，誤差較大，一般不會單獨使用此方法。本文采用定量分析方法中的重心法構建模型，并用定性分析中的層次分析法對求解的結果進行評價。

1 智慧倉儲選址模型建立

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，倉儲的地址對商品流轉費用和流通速度產生直接的影響，并關系到企業對客戶的服務質量和服務水平，最終影響企業的銷售量和利潤，一旦選擇不當將對企業產生很多不良后果，且很難改變[14]。成本分析主要體現在承包土地使用權費用、人工成本、水電成本及其他手續費。倉儲用地需要較大的場地，目前所租用的場地面積較小，技術設施不夠齊全，經常使用的叉車、加包機、液壓車數量較少，不能滿足A公司建設智慧物流園及倉儲系統的使用運行，故必須自己建設倉儲用地而不是租用。

對倉儲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出比三種，先設定若干變量和參數，根據實際情況和需要設置范圍或限制條件，然后以數學公式的形式建立起數學模型[15]。重心法理念是將需求地點與資源地點之間的運輸距離及需求量放在同一個平面，給每個需求點確定平面坐標，根據需求量、距離、單位運量費用得出運費函數表達式，最后使運費最小進行微分求解，得到最佳位置坐標即可。利用物流系統重心的方法來確定物流網點的位置[16]。如圖1所示。

圖1 重心法示意圖

運輸總費用（運輸費率乘以運輸量再乘距離）用H0表示，則：

選址的目標是使運輸總成本最少，則重心選址模型可以表示為：

1.2 選址原理與原則

（1）協調性原則：即相互協調，將企業現有的物流網絡系統看成一個整體，其中倉儲用地選址的基礎設施、設備維護、技術手段等要相互協調[17]。（2）經濟性原則：即要保證同等約束條件下建設費用、物流費用最小化。如在選擇市區或郊區時不僅考慮土地費用，還需考慮運輸費用。（3）戰略性原則：一要考慮整體，二要考慮長遠。即眼光要放長遠，不能只局限于局部的利益，要用長遠的眼光進行決策。（4）可持續發展原則：就是在保護環境的基礎上，結合公司的長遠利益，維護生態環境，促進一體化發展。

2 結合實例的選址方案求解

由于A公司的主要供應商位于省外且相對分散，收集的資料不夠全面，所以本文研究的倉儲中心選址主要根據需求點的情況，先把A公司現有的三個主要需求方作為建模的需求點，圍繞這三個需求點選擇一個地址，建立一個智慧倉儲中心。目標是依靠倉儲中心與需求點關系所建立的智慧倉儲中心總費用最低。本文將通過重心法模型做具體的計算，且A公司主要供應商位置已知。

綜合以上分析可知：A公司在市區的服務網絡可歸納為單設施選址理論。理論結構圖如圖2所示：

圖2 理論結構圖

2.1 模型假設

（1）需求地的需求量和位置為已知；

（2）擬建倉儲中心的容量能夠滿足客戶的需要；

（3）運輸費用與運輸量、運輸距離的關系是線性的；

（4）倉儲中心與需求點間的單位運輸費用為已知。

2.2 模型構建

由前文相關理論結合實例具體情況，以最小化成本為目標的函數模型如下：

根據式（1）、式（2）并結合相關資料，在模型實例數據基礎上計算初始倉儲中心坐標及初始運輸成本如表1所示，其中運輸費率Ri（元/公里）取0.5：

表1 計算運輸成本

多次迭代可得出需求點與倉儲中心新坐標的距離di以及新的運輸成本WiRidi，若迭代之后選址位置的運輸成本小于初始的運輸成本則繼續迭代，最終迭代結果如表2所示：

表2 迭代最終結果

此時，第八次迭代的運輸成本=4 806.3401＞第七次迭代的運輸成本=4 806.1241，可知若繼續迭代成本增加，故停止迭代，得出A公司智慧倉儲的最佳位置坐標為(5.57,8.844)，此時能保證到3個需求地點的總運費最省。

3 選址的評價及相關建議

3.1 評價理論—采用層次分析法

目前A公司智慧倉儲的選址地點與本文采用重心法算出的坐標地址存在一定誤差，因為在實際進行選址建庫的時候，會綜合地價、運價、流量、政策及不可抗因素（如模型所求出倉儲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公司倉儲選址影響因素分析，對倉儲選址指標進行評價。

建立選址指標層次結構模型如圖3所示。

圖3 選址指標層次結構模型

通過專家打分以及實地調查資料得出各指標判斷矩陣，經過排序做出決策。矩陣的λmax與一致性檢驗如表3所示，CR＜0.1，層次結構模型對應各指標矩陣均通過一致性檢驗。

表3 權重相關系數表

通過計算各影響要素的相對權重，并進行一致性檢驗，得到影響因素總排序，權重大小由輕到重分別是建設運營成本、需求點、競爭因素。故在對比目前A公司智慧倉儲的選址地點與本文采用重心法所求地址時，優先考慮成本因素，在搜集目前當地各區域市場價后，得出A公司目前在高新北區果業科技園附近的選址是合理的。

3.2 A公司智慧倉儲已選址地點的評價

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

3.2.1 同地址范圍內分析

就A公司來講，所選的智慧倉儲建址地點在開發區北邊，周圍并沒有已建成或待建的倉儲中心，且建址地點所屬國際合作產業園，附近還有科研大廈、升晟股份有限公司、藍天麗苑住宅區等潛在合作伙伴或客戶，它們已經在該地產生了固定人流量、客流量等，對A公司智慧倉儲物流園建成帶來一定幫助。

3.2.2 交通運輸環境分析

A公司的選址位置緊接烏阜城際鐵路以及烏奎北聯絡線，且在沙河沿火車站點附近，方便從省外運輸家電等貨物，交通便利，具有地域優勢。除此之外，A公司智慧倉儲物流園正好建筑在當地軌道交通6號線上，且位于吐烏大高速與烏奎高速交匯角，為給國美、我家、蘇寧云商等需求點派送貨物提供極大便利。

3.2.3 政策因素分析

A公司注冊地點就在高新技術開發區，熟悉市區的相關政策規定，再根據高新區北邊區域土地的使用費用較低，且位于城鎮邊緣，為選擇到目前所建地址加分。且選址地點在高新區國際產業園內，享受國家及自治區優惠政策。除此以外，A公司的選址地點離市中心較遠，一定程度上減輕了交通壓力、降低了對生活環境的影響。

4 結 論

通過對智慧倉儲選址的研究，了解智慧倉儲的基礎知識，將選址的重心法應用于現實生活中，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，內容豐富，構建了合理的數學模型，并對實例進行了求解分析，結構完整。在研究的過程中，由于學習經驗不夠豐富，相應的研究技術掌握不完善，在對課題的數學模型構建中只考慮了同地址下的競爭關系、供需點、運營成本、政策法規等影響選址的因素，未涉及供需波動、環境變化等因素，與現實生活中的實際運送情況不夠貼合。

在未來的研究中，將學習更多的技能，不斷豐富數學模型的約束，使其更加貼近現實的選址過程，將更多因素考慮入內，使選址結果更具有可行性，運用更加復雜的算法來求解本文的路徑優化問題，以更迅速地得到更加優良的解。此外，在運用層次分析法上，尤其是各個因素的打分標準以及標準的采樣，存在一定難度，因此，需要尋求更加客觀、理性的決策方法，這也是后續有待學習的地方。