基于时间满意度的供应链金融质押物仓库选址规划

罗勇，陈治亚

(1. 中南大学 交通运输工程学院，湖南 长沙 410075；2. 湖南工程职业技术学院 管理工程系，湖南 长沙 410151)



基于时间满意度的供应链金融质押物仓库选址规划

罗勇1,2，陈治亚1

(1. 中南大学 交通运输工程学院，湖南 长沙 410075；2. 湖南工程职业技术学院 管理工程系，湖南 长沙 410151)

在物流系统规划相关理论研究的基础上，就供应链金融质押物物流监管系统的成本进行探讨，介绍客户时间窗满意度函数，建立融合供应链金融客户时间满意度最大和物流监管系统总成本最小为目标的供应链金融质押物仓库选址模型。研究供应链金融质押物仓库选址实例，且利用lingo 软件进行全局寻优，得到一个可行解，验证模型的实用性。

供应链金融；质押物；时间满意度；仓库选址；lingo

供应链金融中以原材料、在制品和产成品为质押物的动产质押融资模式，要求银行委托专业的物流监管企业进行动产质押监管，银行根据质押物价值一定比例向融资企业发放贷款。物流监管企业在供应链金融中承担质押物仓储、运输、配送以及监管的职能，主要通过提供这些服务获取回报。为某一供应链提供金融监管服务的物流监管企业往往是大型物流企业，拥有自己的仓库，要在众多的仓库中选择几个作为质押监管仓库来提供服务，或者要在几个备选点来建设质押物监管仓库是经常面临的选址决策问题。选择的目标是在保证顾客时间、数量和质量各种需求的情况下实现利润的最大化或成本的最小化。为了实现这一目标，本文将构建考虑客户时间满意度和物流监管系统成本最小化的质押物仓库选址模型，并利用lingo软件设计程序，验算实例，以期获得模型和算法具有一定的推广价值。

1　仓库选址规划研究现状

国内外数量众多的物流学者对仓库、厂房、物流中心、配送中心等经营性设施的选址开展了长时间的研究，其研究内容主要分为单独选址问题研究，或者与物流库存、运输以及客户服务策略结合的综合选址问题研究。

1.1单独选址问题的研究现状

早期，国内外学者对选址问题的研究主要聚焦于对仓库选址的研究，他们从不同的角度，构建了许多选址模型和方法。关志民等[1]以供应链管理的视角，建立了配送中心选址评价指标体系，用定性和定量相结合的模糊综合法进行。毛太田等[2]建立以吸引力指数最大为目标函数的配送中心选址模型。王鹏等[3]以现有网络为备选物流节点，探讨了基于lingo的快递企业物流节点布局规划方法。李利华等[4]考虑物流需求的不确定性，针对多种物品、多个物流节点，构建了连续型物流设施选址区间决策模型。冯利朋[5]基于向量带权距离公式，给出一种带有偏好的区域物流配送中心选址方法，构建了区域物流中心选址模型。李愈等[6]构建了配送中心选址的混合整数线性规划模型。董祥俊[7]开展了基于BLP和DP的物流中心动态选址问题研究。姜大元[8]探讨了基于多节点的物流选址规划，他认为物流节点的数量和分布直接影响到该物流系统的服务成本及服务范围，因此物流节点的选址是物流系统规划中至关重要的环节。Webber[9]提出了韦伯问题，即是最早对单一仓库选址的方法进行的研究，其目标是达到物流由仓库到顾客运输总距离最短的选址方案为最优；Geoffrion最早研究仓库的动态选址问题，在需求动态变化时，物流总成本最少的选址方案。

1.2结合库存、运输和客户满意决策的选址问题的研究现状

近几年，国内外学者在将选址研究向实践性和综合性发展，他们开始结合库存、运输和客户满意度策略开展选址问题研究。唐凯[10]构建了一个带市场选择的联合库存-选址模型。崔飞涛[11]构建了动态环境下的选址-库存-路径问题集成优化模型，综合考虑选址决策、库存控制和车辆路径安排等物流系统规划三个关键要素。李延晖等[12]以配送时间体现服务水平，并将其作为模型的约束条件，构建了以系统总成本最小为目标的选址模型。汤希峰[13]等构建了综合考虑物流成本最小化与物流服务可靠性最大化的多目标选址模。陈淑姣[9]进行了基于客户价值和时间满意度的企业物流配送网络规划研究，构建了选址规划模型。邢瑞辰[14]开展了基于闭环供应链的服务备件物流选址库存路径问题研究，将选址与库存和运输相结合进行探讨。Shen 等[15]设计了使选址、运输和库存成本组成的总成本最低的联合库存选址模型。Jean-Sébastien Tancrez 等对三层供应网络的库存-选址问题进行了研究，期望同时解决配送中心的位置，货物流向以及运输规划等问题，他构建了一个网络总成本最小的非线性模型。Shankar 等[16]针对由供应商、制造商、配送中心和客户组成的四阶段供应链结构中的单产品流动问题，建立了以网络总成本最小和客户满意度最大的多目标配送中心选址模型，以确定出工厂的位置和数量。

1.3研究综述

国内外学者对物流选址规划所做的研究具有以下几个特点： 第一，在物流系统选址规划中，单独进行选址决策的研究较多，集成选址规划与库存决策、运输决策的研究较少； 第二，以物流系统总成本最小为目标函数的比较多，综合考虑客户价值或时间满意度最大化的目标函数比较少；第三，考虑供应链系统中的选址规划比较少，结合供应链金融客户时间满意度及运输配送决策开展选址研究的暂时没有。在供应链物流系统规划中，选址决策与客户服务水平息息相关，因此，综合考虑客户时间满意度与供应链物流监管系统总成本，以此为约束条件进行选址规划，将能较好地解决供应链中物流监管企业物流资源有限条件下的效用最大化问题。

2　供应链金融质押物仓库选址规划

2.1供应链金融质押物监管服务的特征

首先，物流监管企业往往通过供应链金融成功地将单一的质押物监管业务拓展到面向供应链上下游贷款企业提供质押物仓储、运输、配送和监管一揽子服务；其次，供应链金融涉及多个供应商和经销商，供应商质押的往往是原材料，经销商质押的是产成品，产品价值较高，价值较为稳定，且容易变现；最后，物流监管企业需要在满足顾客各种需求和实现总成本最低(或总利润最高)的前提下，在多个候选地选择开展供应链金融质押物监管服务的仓库。

2.2客户时间满意度概述

2.2.1客户时间满意度含义

客户时间满意度通常是指客户对提供服务的时间满意度，罗子明[17]对此有一个较为清晰的界定，他将时间分为可用服务时间、服务流程时间以及商品使用过程时间3种类型，而时间满意度即为客户对这3种时间的满意程度。

1)可用服务时间指客户可向服务者提出服务请求的时间段，可用服务时间与客户满意度为正相关关系，及可用服务时间越长，客户越满意。

2)服务流程时间是指服务流程中各环节占用客户的时间，通常包括接待时间、客户等待时间以及解决问题时间或上门服务时间等。通常服务流程时间与客户满意度成负相关关系，即服务流程时间越短，客户付出的时间成本越低，客户满意度越高。

3)商品使用过程时间是指顾客使用过程花费的时间，通常商品或服务的使用时间与满意度既可以正相关，也可以负相关，即使用时间影响顾客对商品或服务的认知与评价，当使用过程是一种愉快的体验时，时间越长客户越满意，当使用体验不愉快时，满意度随时间延长而降低。可见，该使用过程时间有别于商品或服务的正常使用寿命。

本文所指的客户时间满意度为供应链金融中供应商、核心企业、销售商或者银行对提供物流监管或其他增值服务的物流企业的服务时间的满意程度，它反映了物流企业的对服务需求的综合服务水平，在此界定为服务流程时间满意度。

2.2.2时间满意度函数

时间满意度函数是指反映物流企业服务流程时间与客户满意程度之间相互关系的函数表达式。该函数的表现形式很多，有连续的、也有离散的，有线性的、也有非线性的。线性函数和凹凸函数属于连续时间满意度函数，还有分段的离散型时间函数，这几种时间函数都难以很好地吻合物流企业提供供应链金融质押物监管、仓储、运输和配送等服务时的客户满意度，而时间窗口下的时间满意度函数能较好地吻合这一情境，因此，以下简要介绍该函数。

在多数情况下，时间满意度函数都是服务响应时间的非增函数，即服务流程时间越长满意度一定不会增加。但在物流领域，比如某一供应链系统采用的是JIT(准时) 生产制，或者物流公司服务的对象为供应链中销售企业，当其质押物解除质押后，需要物流企业直接送到车间或门店，而大部分车间或门店没有很大的仓库，如果提前送达，客户不但不会高兴，还会出现不满意情绪，所以，该情境下客户对物流服务时间的要求实际上是一个时间窗口，也就是在某一时间段提供服务时，客户最为满意，该函数是一个先增后减的函数。

客户对物流服务到达时间的满意区间可以标记为[Ta,Tb]，也称为时间窗口，当服务时间处于该区间内时，客户会感到非常满意，当响应时间早于Ta或晚于Tb时，客户会出现一定程度的不满意情绪，用TE、TL分别表示服务早于或晚于时间窗而使客户非常不满意的时刻，显然0≤TE≤Ta≤Tb≤TL。时间窗口的时间满意度函数见式(1)和图(1)。式中αk(k∈K) 定义为时间敏感系数。

(1)

图1　时间窗口下的满意度函数Fig.1 Time satisfaction function under the time window

2.2.3仓库选址问题中时间满意度函数的应用

以供应链中与核心企业交易为背景的动产质押的主要流程有以下几步：首先由银行、贷款企业(通常为核心企业的上游供应商或下游经销商)、核心企业和物流监管企业签订四方合同；其次，贷款企业交付银行一定保证金；再次，贷款企业将与供应链核心企业交易背景下的质押物交付物流监管企业；第四，银行根据合同和监管货物价值一定比例发放贷款；第五，贷款企业回收货款或自筹还款至该银行指定账户，质押货物解押；物流监管企业将货物运至贷款企业指定客户，至此一个循环结束。从以上动产质押流程可以看出，物流监管企业运输送达的时间是整个循环中非常重要的一步，是影响贷款企业满意度的非常重要的因素，快递送达还可以缩短动产质押循环时间，提高效率。而运输配送的时间与物流监管企业在一定区域内的仓库数量和位置息息相关。

当物流监管企业服务于某一供应链，可以将时间满意度函数应用于仓库选址模型的目标函数和约束条件中。现假设供应链金融处于完全竞争的市场环境中，其物流监管企业质押物仓库选址模型可以把时间满意度最大化作为目标函数之一，用式(2)表示，式中Yjk的含义与式(12)的含义是相同的。

(2)

在约束条件中可以设定某客户的时间满意度不低于某个值V0，可用式：

Vjk≥V0∀j∈J,∀k∈K

(3)

以上对仓库或配送中心选址的文献进行了综述，介绍了时间满意度的定义和函数表达式，重点介绍了时间窗口下的时间满意度函数，并介绍了在选址问题中如何应用客户时间满意度。后续，将结合供应链物流系统总成本最小和客户时间满意度最大化为目标，进行供应链金融质押物仓库选址决策分析。

2.3基于客户时间满意度的供应链金融质押物仓库选址模型构建

2.3.1问题描述

供应链金融质押物仓库选址问题可以描述为：某供应链金融系统具有I 个供应地(即为一级仓库)，J 个备选仓库地点(担负配送服务的仓库，即二级仓库)和K 个客户对于(通常为供应链中需要质押物监管、仓储、运输或配送的贷款企业，以下统称为客户)，在J个备选地点中选择一定数量(最多允许选 M个)的地点作为供应链金融质押物仓库。选址规划时要综合考虑和解决以下问题：在一定时间周期中在已确定的备选地址集合中选择哪个或哪些地点作为质押物储存仓库，使整个物流成本最低，客户最满意。

本文期望解决以下3个问题：

第一，得到质押物仓库选址的结果，明确仓库的数量、位置和容量；

第二，给出供应链金融质押物供应地、仓库与客户之间的服务配对关系；

第三，获得质押物物流系统总成本，客户总的时间满意度数值。

2.3.2建模思想

以时间满意度作为客户对物流服务的满意度衡量指标，构建的模型综合考虑供应链金融质押物物流监管系统成本最低和客户满意度最高，也就是说，模型的目标函数要通过某种方式将物流监管系统成本和客户满意度两个目标融合在一起。

2.3.3基本假设

影响供应链金融质押物仓库选址结果的因素有很多，选址模型难以考虑全部影响因素，为了使研究简化，进行以下假设。

假设1：根据有关物流系统成本构成理论，结合供应链金融质押物仓储、运输、配送和监管的基本特质，本文研究的物流系统成本假定由监管费用、货损费用、缺货成本、运输成本、配送成本和建造成本等构成，其中监管费用涵盖质押物价值评估、跟踪、库存和监管等费用；货损费用是因为能够作为质押物的货物通常为高价值，且容易变现的原材料或产成品，物流各环节有可能导致货损货差；由于选址模型服务于供应链内部系统，所以不考虑通常成本构成中的订货费用。

假设2：为了解决供应链资金短缺，某一供应链内多个供应地的产品为供应链质押物，全程由物流监管企业负责运输、仓储和配送，链内总的供应能力大于链内客户的需求，但单个供应地的供应能力不一定能满足附近客户的需求。

假设3：质押物仓库具有一个由J个备选地点组成的备选集，且仅在备选集合内进行仓库选址，本文假定供应地和客户需求地可以作为备选地。

假设 4：质押物仓库无容量限制，质押物仓库数量最多M个，仓库可以为多个客户提供服务，某一个客户也可以由多个仓库配送质押物。

假设 5：客户所需的质押物由物流公司负责从供应地运输到仓库保管，当客户发出需求信息，且同时满足银行解除质押的条件时，物流公司将质押物配送给客户。

假设 6：运输和配送时间只与距离和速度有关，不考虑配送过程中因天气、路况等特殊情况造成的运输和配送延误。

2.3.4参数定义

该模型涉及两类参数见表1和表2，表1为决策变量及与决策变量相关的参数，另一类为与物流标准或水平相关的参数。

表1　决策变量及与决策变量相关的参数符号说明

表2　其他参数符号说明

2.3.5基于客户时间满意度的供应链金融质押物仓库选址模型

前述假定供应地和客户需求点都可作为仓库候选点，那么基于客户时间满意度的供应链金融质押物仓库选址模型如下。

目标函数：

(4)

(5)

约束条件：

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

Xj=0,1 ∀j∈J

(11)

Yjk=0,1 ∀i∈I,∀k∈K

(12)

YjkXj∀i∈I,∀k∈K

(13)

式(4)、(5)为目标函数，其中：

式(4)为供应链金融客户时间满意度最大化目标函数；

式(5)为供应链金融质押物物流监管系统总成本最小化目标函数。

式(6)-(13)为约束条件，其中：

式(6)说明由某供应地发出的货物不能高于该供应地的供应能力；

式(7)说明由仓库发出的货物量等于进入仓库的货物量；

式(8)说明供应地为某一客户提供的货物量等于该客户的需求量；

式(9)是对仓库建造或选择数量的约束，最多不能超过 M 个；

式(10)为从仓库j到客户k所需配送或运输时间的计算公式；

式(11)中Xj取0，代表不在 j处建仓库，Xj取1，代表在j处建仓库；

式(12)Yjk代表候选仓库j是否为客户k提供服务，Yjk取1，代表候选仓库j是否为客户k提供服务，否则，不提供服务；

式(13)表示只有候选仓库被选中，才能为客户提供配送服务。

3.3.6供应链金融质押物仓库选址规划模型整合

上述模型中有(4)和(5)两个目标函数，是典型的多目标优化模型。为了避免多目标优化时出现背反现象，将两个目标按照一定的规律进行适当组合，转化为单一目标规划模型。本文中，直接将客户满意度最大化目标函数作分子，物流系统成本最小化为分母，以其商的最大化作为目标函数，即式(14)，所有约束条件都不变。

(14)

采用 LINGO针对以上(4)-(14)编程求解。

3　基于客户时间满意度的供应链金融质押物仓库选址算例分析

3.1算例基本信息

XS物流投资有限公司(以下简称XS物流)是湖南省一家大型物流公司，在从事传统物流服务外，5年前即以开始涉足供应链金融行业。其服务网点遍及湖南省，已经逐步延伸至全国。最近，受长沙某银行委托为某一汽车轮胎供应链提供质押物监管、运输、仓储和配送的全程服务，质押物为轮胎。轮胎生产企业为核心企业，在湖南省有1个主要供应地(即为一级仓库)，位于长沙市，年供应量为1 800 000只轮胎。产品销售的客户为湖南省各地级市经销商，供应链金融贷款服务于湖南省各地市经销商，目前共有12个地市级(含长沙)经销商客户，长沙市客户需求量涵盖株洲市和湘潭市的客户需求量。

3.2相关数据处理

3.2.1客户时间满意度

本例中将采用时间窗口时间满意度函数，即按式(1)构建客户时间窗满意函数。其中，客户k满意时间窗下限Tak=1 h, 客户k满意时间窗上限Tbk=8 h， 时间敏感系数αk(k∈K)取1，服务早于时间窗而使客户非常不满意的时刻TE=0.5 h，服务晚于时间窗而使客户非常不满意的时刻TL=12 h。

3.2.2相关参数的确定

1)候选仓库的确定

根据客户聚集情况以及当地的物流条件，将供应地长沙 S1以及需求地 K4(娄底)，K5(常德)，K8(永州)，K10(怀化)作为仓库候选点，分别标记为 W1，W2，W3，W4和W5。仓库候选点及相关参数分别见表3，假定仓库服务年限为10 a， H为分摊到每m3质押物的年建造成本，长沙作为供应地已经建有仓库，将不再需求建设成本。

表3　候选仓库建造成本

2) 供应地到候选仓库的距离

省内运输采用公路运输方式，按照高速公路或者国道的最短距离来计算，见表4。

表4　供应地到候选仓库的距离

3)候选仓库到客户的距离

候选仓库到客户的运输同样按照公路运输方式，其距离为高速公路或者国道的最短距离。候选仓库在本地进行配送，适当考虑一定的距离，如本例中长沙的客户需求实际上涵盖了长沙、株洲和湘潭三地的客户需求，所以配送距离取50 km，其他几个仓库的配送距离取30 km。

4)客户需求量

供应链核心企业根据前3年数据预测2015年客户对小车轮胎的需求量，具体情况见表6。

5)其他相关参数根据物流企业与银行、供应链核心企业和贷款企业所签合同，以及物流行业通常标准来选取，具体情况见表7。

3.3供应链金融质押物仓库选址结果

根据前述模型和数据，编写 LINGO 程序(代码见附录 1)，输入程序，运行全局搜寻，就可以得到如图2所示的仓库选址问题的最优解。

表5　仓库到客户的距离

表6　客户需求量

表7　其他相关参数

图2　全局最优选址结果Fig.2 Global optimal location results

3.3.1选定的仓库及仓库容量

通过全局搜寻，106次迭代(见图2)，选取的仓库建设地为长沙和怀化，怀化的仓库仅为怀化本地客户和吉首的客户进行质押物的配送，其他地市的质押物配送全部由长沙仓库来进行配送。

3.3.2模型目标函数计算结果

全局寻优后的模型目标函数计算结果如表9所示。

表8　仓库容量表

表9　模型目标函数计算结果

4　结论与展望

1)在物流系统规划相关理论和文献研究的基础上，就供应链质押物物流监管系统的成本进行了探讨，明确了由仓库建设成本、监管成本(含仓储成本)、运输成本和配送成本组成物流系统总成本，为仓库选址规划目标函数的确定提供了基础。

2)收集了客户时间满意度的定义与表达函数，重点介绍了跟实际情况较为吻合的时间窗满意度函数，为模型中引入客户时间满意度目标函数做好了铺垫。

3)基于供应链金融客户时间满意度最大和物流监管系统总成本最小，并以两者的商值最大为目标，建立了一个多目标供应链金融质押物仓库选址模型。目标函数中引入时间满意度最大化，改变了传统的以成本最小化为单一目标的弊端，即既关注供应链金融物流监管系统本身的目标，也充分考虑了客户在服务时间上和配送数量的需求。

4)文中研究了一个供应链金融质押物仓库选址实例，且利用lingo 软件进行全局寻优，得到了一个可行解，很好地验证了模型的实用性。

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Planning on pledge warehouse location selection in supply chain finance based on time satisfaction

LUO Yong1,2，CHEN Zhiya1

(School of Traffic and Transportation Engineering, Central South University, Changsha 410075，China;Department of Management Engineering, Hunan Engineering Polytechnic, Changsha 410151，China)

The cost of supply chain logistics supervision system was discussed based on the research of logistics system planning theory, and the time window satisfaction function was introduced. The author established a model about warehouse location of supply chain financial pledge considering maximuming the supply chain financial customer's time satisfaction and minimizing the total cost of logistics supervision system. The example was studied, and a feasible solution was obtained by using the lingo software. The model was proved to be practical.

supply chain finance; pledge; time satisfaction; warehouse location selection; Lingo

2015-12-25

湖南省教育科学研究资助项目(13C197)

罗勇(1973-)，男，湖南湘乡人，副教授，博士研究生，从事物流和供应链管理研究；E-mail：luoyong100@163.com

F832.42

A

1672-7029(2016)09-1841-10