第二章-网络设计

第二章网络设计引言-什么是网络设计？物流网络设计过程物流设施选址的影响因素综合因素评价方法（略）物流网络设计的准备选址模型（略）供应链网络规划案例：比斯公司（1）成立于1964年制造并分销涂料八家制造厂，位于亚特兰大和丹佛遍布全美的17个仓库面向遍布全美的2000个零售商或店铺目前公司使用的配送策略是25年前设计的，采用单层的网络使卡车利用率比较低，从而导致运输成本居高不下。新上任的CEO注意到公司的配送网络已不是最有效的，决定再造整个物流网络。要求：交货时间不超过24小时。案例：比斯公司（2）将全国的零售店划分成550个地区，将所有产品分成5个产品系列已知数据：2009年每个客户区对每种产品系列的需求量，以及接下来两年不同客户区和不同产品系列的估计年增长系数每个制造厂的年生产能力每个仓库的最大容量，包括新仓库和现有仓库从制造厂到仓库以及从仓库到客户，每种产品系列每英里的运输成本建造仓库的准备成本和关闭现有设施的成本不考虑建造新的工厂，但根据需要可在现有工厂基础上扩大生产能力，单位产品的扩建成本已知新仓库可能的选址地点案例：比斯公司（3）比斯公司提出以下问题：需要从现有的配送网络转变成双层物流网络吗？需要建设多少一级配送中心和二级配送中心？需要建在什么地方？每个配送中心的规模有多大？开发出的模型是否真的代表比斯公司的物流网络？比斯公司如何验证这个模型？将客户和产品汇集对模型的精度有何影响？对于新的库存网络，最优的库存策略是什么？是否每个仓库都要存有所有产品的库存？每种产品应该由哪个工厂来生产？是应该每个工厂生产较少品种的产品以扩大规模效应、降低生产成本，还是以更好的柔性安排生产，以更多品种的产品来满足附近的零售商、降低配送成本？学完本章之后，你将能够回答上述问题！前言物流网络的组成环节：供应商、仓库、配送中心和零售网点原材料、在制品和成品库存在各环节之间流动。物流网络设计的地位是战略决策的一个重要方面。随着人口变化、市场发展趋势的变化和其它环境因素的变化，物流网络还可能需要不断进行调整，以保证能够应对环境的变化。物流网络设计的核心问题设施的选址物流设施选址问题需要做出两方面决策：一是决定设施的位置、数量、容量；二是确定产品和客户在各设施之间的分派。物流网络的平面特性和层次特性设施物流阶段工厂物流中心零售零售零售工厂的配置物流中心的配置零售网点的配置市场工厂工厂顾客顾客顾客顾客工厂物流中心零售网点客户第一节物流网络布局对企业绩效的影响物流网络布局将对企业的整体绩效产生影响，包括：对顾客需求的响应速度库存成本运输成本设施和搬运成本响应时间与设施数目之间的关系响应时间物流网络中的设施数量设施数目与库存成本之间的关系设施数目库存成本可通过仓库合并或扩建来满足顾客服务需求和达成成本目标。平方根法则设施数目与运输成本之间的关系设施数目运输成本只要在内向运输中存在规模经济效应，增加设施的数目就可以降低总运输成本。然而，当设施的数目增加到一定数量时，由于内心运输规模经济效益显著丧失，而会使得总运输成本增加。设施数目与设施成本之间的关系设施数目设施成本设施成本（建设成本、相关运营成本）随设施数量的减少而减少，因为设施合并能使企业在固定成本和可变成本两方面获取规模经济效益。增加物流网络中的设施数量的影响：缩短对顾客需求的响应时间，改进服务水平；增加了安全库存，库存成本增加；减少了运出设施的距离，增加了运进设施的距离，会使得总运输成本先降低、后增加；设施建设费用、管理费用增加；网络设计的目标：权衡总成本与对顾客的响应时间，在实现既定的响应时间的前提下，确定使得物流总成本最小的设施数目。物流网络配置的权衡库存持有成本与仓储成本物流中心固定成本总成本生产/采购与订单处理成本运输成本成本物流中心数量第二节物流网络设计过程(1)评价现有网络的业绩(2)设施位置初选确定物流网络中各种设施选址所要考虑的重要因素找出各种设施可供选择的地点对各个位置进行初步评估、筛选，排除完全不可行的方案，剩下为预选地址(3)优化模型，确定物流网络设计方案收集网络设计所需要的数据开发网络优化模型选择优化工具得出网络设计方案(4)对得出的方案进行可行性评价(5)计算出依据可行方案重新布置物流网络的成本和收益(6)做出决策第三节物流设施选址的影响因素1．原材料供应设施选址距离原材料产地远或近主要基于三个原因：必要性、易损性、运输成本。生产过程中原材料的重量选址生产类型生产过程生产过程之前的重量之后的重量原料产地市场失重增重既不失重也不增重生产过程前后的产品重量对比对工厂选址的影响2．市场的位置（企业的竞争战略）强调生产成本的企业在成本最低的区位布局生产设施，即便会使生产工厂远离其市场强调反应能力的企业在市场区附近布局生产设施，有时甚至不惜以高成本为代价3．地理环境和气候4．当地政府的政策5．社区情况6．环境保护7．动力、能源的供应和成本8．劳动力因素9．建筑成本和土地成本10.物流和设施成本库存成本运输成本设施（建设和运营）成本第四节综合因素评价方法略第五节物流网络设计的准备一个典型的网络配置问题涉及大量的数据，包括的信息有：1.网络中所有产品的种类、数量2.顾客、零售商、现有仓库/配送中心、制造厂和供应商的位置3.每位客户对每种产品的需求4.运输费率5.仓储成本，包括劳动力成本、仓库保管费和运营维护费6.客户服务目标7.设施和设备的处理能力及限制8.不同地点、不同产品的库存水平，控制库存的方法9.不同产品的运输批量10.未来需求11.采购与生产成本12.产品的装运尺寸13.向顾客发货的频率和运量一、物流网络设计数据收集（一）网络规划所需的数据（二）客户需求数据汇集采用网格或其它聚类技术，把相邻近的顾客汇集在一起。所有在同一网格或同一区中的客户由位于质心的单个客户代替。地理编码服务水平交货频率在每类中进行单独汇集（三）产品分组（不超过20个组别）配送模式：在一个源头分拣并送往一个顾客的产品集合成一个资源组在每一个资源组内，根据相同的物流特性汇集：单品库存的单位重量单品库存的单位体积产品类型：在许多情况下，不同的产品可能仅仅在型号、款式、包装形式上有所不同，这些产品可以综合成一类数据汇集的影响（1）年份1992199319941995199619971998顾客122346285491956725457319862189719854顾客217835217651987524346228761465324987总计40181503143944249803548623655044841统计量年均需求量年需求标准差波动系数顾客12423746580.192顾客22090534270.173总计4514267570.150两个顾客的历史数据历史数据汇总波动系数：当两个方案的期望效益不同时，直接用标准差就不好比较了，此时就要用变差系数来测定它们的相对风险。变差系数=标准差/平均值汇集后的年平均需求量是每个顾客的平均需求量之和。但是用标准差或变差系数衡量变动程度时，集合顾客需求的变动程度要小于两个顾客需求的变动程度之和。结论：汇集层次上的需求预测更准确数据汇集的影响（2）许多研究人员的研究表明，把数据汇集成150至200个时，总运输成本的预测值误差通常不超过1%。因此，数据汇集应遵循的原则将需求点汇集为150—200个区。如果按服务水平或交货频率归类，则在每一类中汇集为150—200个点。确保每个区有大致相等的总需求。把加总的数据放在区中心把产品汇集成20-50个产品组。（四）估计运输费率估计运输费率时应该了解运输服务的种类自有运输运输费率租赁运输运输费率整车运输零担运输备注：运输费率多与运输距离呈线性关系，不与运量呈线性关系。直线距离拆线距离球面坐标地理信息系统直线距离折线距离xxjxiOyjyjy起点i终点j（五）估计里程（六）设施成本与设施（如仓库）相关的成本可以表示为：固定成本储存成本搬运成本固定成本——在特定范围的仓库规模下，固定成本不变。15012080成本（万美元）20000400006000080000100000仓库规模（平方英尺）作为仓库容量函数的仓库固定成本工厂、物流中心和供应商生产能力的限制可能对物流结构造成重大影响。在实践中设施的生产能力可采用提高设施运营效率的方法来提高，如采用加班、增加班次或临时使用额外设备或仓储空间等办法，要注意的是这样做可提高设施生产能力但也会增加成本。（七）设施的生产能力（八）服务水平需求定义服务水平有多种方式：客户服务水平是指每个顾客与服务仓储点之间的最大距离，可以保证各个仓储点能够在合理的时间内为其顾客提供服务可将服务水平定义为与指定的仓库之间的距离不超过给定值的顾客的数量占顾客总数的百分比。例如，企业需要95%的顾客离为其服务仓库的距离在200公里以内。（九）其他因素和限制条件未来需求未来需求的变化在网络设计时要予以考虑。通常采用基于情景的方法，并结合净现值计算来处理。各种可能的情景代表计划期内未来可能出现的需求模式。资金限制法律和政治限制人员限制二、物流网络设计分析工具（一）物流网络设计模型最优化模型启发式模型仿真模型精确算法和启发式算法的比较1.多级网络优化问题P1P2(60000)W1W2C1C3C2(50000)(100000)(50000)0452345212单个产品两个工厂p1和p2工厂p1每年的生产能力为20万单位工厂p2每年的生产能力为6万单位两个工厂的生产成本相同两个仓库w1和w2的装卸成本相同3个市场区域的需求量分别为5万、10万、5万单位启发式算法一需求=50,000需求=100,000需求=50,000产能=60,000产能=200,000$4$5$2$3$4$5$2$1$2生产成本相同，库存成本相同$0启发式算法一：需求=50,000需求=100,000需求=50,000产能=60,000产能=200,000$5x140,000$2x60,000$2x50,000$1x100,000$2x50,000总成本=$1,120,000将每个市场指派给最近的仓库，然后根据成本指定相应的工厂启发式算法二：需求=50,000需求=100,000需求=50,000产能=60,000产能=200,000$4$5$2$3$4$5$2$1$2$0P1toWH1$3P1toWH2$7P2toWH1$7P2toWH2$4P1toWH1$4P1toWH2$6P2toWH1$8P2toWH2$3P1toWH1$5P1toWH2$7P2toWH1$9P2toWH2$4根据总到岸成本分配市场启发式算法二（续）：需求=50,000需求=100,000需求=50,000产能=60,000产能=200,000$4$5$2$3$4$5$2$1$2$0P1toWH1$3P1toWH2$7P2toWH1$7P2toWH2$4P1toWH1$4P1toWH2$6P2toWH1$8P2toWH2$3P1toWH1$5P1toWH2$7P2toWH1$9P2toWH2$4市场1由仓库1提供服务，市场2和市场3由仓库2提供服务根据总到岸成本分配市场启发式算法二(续)：需求=50,000需求=100,000需求=50,000产能=60,000产能=200,000$5x90,000$2x60,000$3x50,000$1x100,000$2x50,000$0x50,000P1toWH1$3P1toWH2$7P2toWH1$7P2toWH2$4P1toWH1$4P1toWH2$6P2toWH1$8P2toWH2$3P1toWH1$5P1toWH2$7P2toWH1$9P2toWH2$4总成本=$920,000根据总到岸成本分配市场最优化模型方法三：采用优化方法目标函数：MIN=0P11+5P12+4P21+2P22+3W11+4W12