設施網絡選址

經典設施選址模型都沒有考慮設施失效情況，假設設施完全可靠。在動態變化的環境下，設施失效情況時有發生，經典的設施選址問題又面臨許多新的挑戰。設施失效下選址問題研究都着眼於單資源、兩級物流網絡，本文將其推廣到更一般的多資源、三級物流網絡中，這在物流實踐中更為常見。設施失效情況下選址問題，以往研究者大多基於“R級分配”（“後備分配”）的思想來建模，模型複雜且求解難度大。選址決策屬於企業長期決策，更關注決策的長期效益，因此模型以最小化期望物流總成本為優化目標函數。解決原始細菌覓食算法易陷入局部極值點和收斂過快的問題，提出兩種改進策略：基於細菌擁擠度的自適應步長調整策略和細菌翻轉方向的指引策略。基於7組仿真算例，來驗證算法與模型的有效性。仿真實驗表明：兩階段啓發式算法能夠在短時間內給出滿意解；通過與傳統的不考慮設施失效的選址模型相比較，發現設施失效情況下選址模型的日常運作成本稍有增加，但是當設施發生失效時卻能夠顯著降低經濟損失。針對實際某物流企業的配送網絡設計問題，採用本文模型與算法，給出了有效的選址和分配決策，並對模型相關參量做了敏感性分析。研究對拓展設施選址理論，改進啓發式求解算法，指導決策者實踐，促進選址決策的科學化有一定的理論和現實意義。 ^[2] 

這種類型的設施網絡是指以某一種或某一系列產品為中心，分別建立不同的設施。例如，家電公司的電飯鍋廠、電熨斗廠等，日用化學品公司的護膚用品廠、洗滌用品廠等等。這種類型的主要目的是為了能夠進行大批量生產，各個廠分別面向所有的市場區域，運費是其次的。這種類型的設施在選址時較注重接近原材料產地或供應商，在可能的條件下，也應考慮產品外運的方便和低成本。

這種類型的設施網絡是指各個設施分別面向各自一定的市場區域。這種設置方法主要考慮的是運輸問題（運費、運輸時間），常用於體積、重量較大的產品。例如造紙、塑料、玻璃、管道等等製造業，這些產品在每一地區均有需求，因此對於規模較大的企業來説，往往以區域需要為中心來設置不同的生產設施。此外，為了以“快速交貨”為主要競爭重點，有時也採用這種方式佈置設施。例如，在西方很多國家都有的承諾“30分鐘以內送貨上門”的比薩餅店，其選址自然選在目標市場附近。

這種類型的設施網絡是指，以企業整個生產環節中的某一環節為中心，分別建立不同的設施或工廠。每個廠有各自的生產工藝和技術，分別負責整個生產過程的幾個階段，然後把其產品供應給裝配總廠。這種設址方法使得各個不同廠的生產均可達到一定批量，以取得規模經濟效果。這種設置方法的各個設施之間的相互作用、相互依賴性是最強的。 ^[1] 

設施網絡中的新址選擇往往不僅要決定新設施的地點位置，還必須同時考慮添加新設施後整個網絡的工作任務重新分配的問題，以達到整體運營效果最優的目的。而工作任務的重新分配又會影響到各個設施的最優運營規模或生產能力問題。所以，在設施網絡中的新址選擇中，至少有問題的三個方位必須同時考慮和解決：位置、工作任務的重新分配及生產能力。

對於所設施製造系統或流通系統來説，企業通常可以自主地選擇每一設施想要提供產品或服務的對象（例如某一工廠、某一倉庫、某一配送中心等），所以常用的方法之一是把市場分成多個區域，分別在每個區域內設必要的設施，這些設施提供該區域內的服務。如市場區域進一步擴大了，則在新區域再增添新的設施；當某一區域內的需求增大了，可以在該區域內再增加一處設施，或在原設施基礎上擴建。因此，對於這樣的企業和生產運作系統來説，上述問題的三各方為主要根據生產廠、配送中心、倉庫等不同設施之間的聯繫和功能作用來考慮。

服務和零售系統，恰恰與製造、流通系統相反，不是由企業，而是由顧客來選擇能夠提供給他們服務的設施，因此這一特點要求是用不同的方法來決定選擇的三方位問題。在這種情況下，由於顧客選擇的隨機性很大，最簡單的手工方法是採用反覆試行方法，決策者先選擇一個試驗性的位置，根據對顧客將選擇利用該設施的設想或預測，進行工作任務的重新分配並估計能力需求，然後評價該方案的效果。設想出幾個不同的方案，進行比較決定。也有一些通過用數學模型求解的方法。 ^[1] 

啓發式方法只尋找可行解，而不是最優解。負荷距離法中的重心法就是一種啓發式方法。有許多計算機化了的啓發式方法，可解決m，n達幾百、幾千的問題。早在60年代，就有人提出了用啓發式方法解決大型設施選址問題。今天，啓發式方法已經廣泛在很多場合應用。 ^[1] 

模擬是試圖通過模型重現某一系統的行為或活動，而不必實地去建造並運轉一個系統，那樣會造成巨大的浪費，或根本沒有可能實地去進行運轉實驗。模擬方法有許多種應用，在選址問題中，模擬可以使分析者通過反覆改變和組合各種參數，多次試行來評價不同的選址方案，模擬方法可描述多方面的影響因素，因此比運輸表法有更大的實用意義。這種方法還可進行動態模擬，例如，假定各個地區的需求是隨機變動的，通過一定時間長度的模擬運行，可以估計各個地區的平均需求，從而在此基礎上確定流通中心、生產中心的分佈，還可通過需求的變動模擬出庫存的變動水平，用於幫助決定生產規模、生產、運輸、倉儲費用等。這種方法常用來求解較大型的、無法手算的問題。例如，某公司，有137個需求中心，5個地區性的配送中心，4個生產工廠，通過動態模擬計算分析，得出的結論時，如果把現有的5個配送中心歸併成3個，可是總成本最小，該方案得到了實施，實施後每年可節約13萬美元。這是70年代的一個真實事例。

運輸表法實際上就是一種優化方法，雖然只是某一方位問題的最優。這種方法求出的不是可行解、滿意解，而是最優解，即：在所有可能的方案中，不會有比它更好的了。但是由於這種方法要從理論上證明是最優，所以它在使用上有兩大侷限性：（1）模型必須較抽象、較簡單，否則得不出解。但由此而使模型的描述距實際較遠，；（2）很多定性因素被忽略掉了，因此不可能得出在考慮定性條件下可能得出的很多結論。總之，在設施選址中，有很多方法可以應用，特別是計算機技術的發展使得設施選址的方法更加多樣化了，但這些方法僅只是用來支持決策，使決策更方便，也更節省時間、費用，不可能完全依賴之。

簡單的中線模式法是一種廠址選擇的方法。這種方法有其侷限性。這種方法只假設座標上最優的點（即是使總的運輸距離最短的點）是一個可行的建廠點，並不考慮在那裏是否有道路，也不考慮自然地形、人口密度，以及其他許多在布點時應考慮的重要事項。

典型的佈置分析考慮的是單一設施的選址，其目標有供需之間的運輸時間或距離極小化，成本的極小化，平均反應時間的極小化。但是，有些選址分析涉及多個設施和多個目標，其決策目標相對模糊，甚至帶有感情色彩。解決這類選址問題的一個方法是使用德爾菲分析模型，該模型在決策過程中考慮了各種影響因素。使用德爾菲分析模型涉及三個小組，即協調小組、預測小組和戰略小組。每個小組在決策中發揮不同的作用。使用該模型的步驟如下：

（1）成立兩個小組。內外部的人員組成顧問閉，充當協調者，負責設計問卷和指導德爾菲調查。顧問團中選出一部分人成立兩個小組。一個小組負責預測社會的發展趨勢和影響組織的外部環境（預測小組）；另一小組確定組織的戰略目標及其優先次序（戰略小組）。戰略小組的成員從組織中各部門的高層經理人員中挑選；

（2）識別存在的威脅和機遇。經過幾輪問卷調查後，協調小組應該向預測小組詢問社會的發展趨勢、市場出現的機遇以及組織面臨的威脅。這一階段，要儘可能聽取多數人的意見；

（3）確定組織的戰略方向與戰略目標。協調小組將預測小組的調查結果反饋給戰略小組。戰略小組利用這些信息來確定組織的戰略方向與戰略目標；

（4）提出備選方案。一旦戰略小組確定了長期目標，就應集中精力提出各種備選方案。

（5）優化備選方案。步驟4中提出的備選方案應提交給戰略小組中的有關人員，以獲得他們對各方案的主觀評價；在考慮組織優勢和劣勢的基礎上，該模型可識別出組織的發展趨勢和機遇。此外，該模型還考慮了企業的戰略目標，在現代公司中被作為一種典型的綜合性羣體決策方法廣泛使用。 ^[3]