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2011IE班教学材料(Teaching Material)设施规划与物流系统分析教学案例(The Planning and Designing of Logistics System)曾敏刚 (博士，副教授)华南理工大学工商管理学院2014年2月设施规划与物流系统分析目录l 第一章物流系统规划的基本概念l 第二章现代物流设备l 第三章设施选址决策案例1 南方超级医疗设备公司设施选址案例2 环境改进公司垃圾焚烧场选址案例3 珠江饮料公司多产品仓库选址l 第四章供应物流网络规划案例4东风日产汽车公司入厂物流改善l 第五章分销物流网络规划案例5 黄记食品有限公司改善配送业务案例6 南方电器制造公司分销系统设计案例7 南方酒厂的啤酒分销计划案例8 Usemore洗涤用品公司物流网络规划l 第六章配送网络规划案例9 广东邮政的配送网络规划l 第七章设施布置设计l 第八章系统化厂房布置方法案例10 广州液压转向器厂系统化厂房布置（SLP）l 第九章物料搬运系统设计案例11 广州电子公司的搬运作业l 第十章仓储规划和设计案例12 天宇仓库货位的合理布局案例1 南方超级医疗设备公司设施选址南方超级医疗设备公司生产的电子设备，是用在MRI、CAT扫描仪、PET扫描仪及其他医疗诊断设备中的零部件。南方超级公司在亚利桑那州的菲尼克斯和墨西哥的蒙特雷设有生产厂。需要这些零部件的客户位于美国和加拿大的某些地方。目前，位于堪萨斯城的一家仓库负责接收工厂生产出来的所有零部件，随后再分拨给客户。图1标出的就是这些设施的地理位置。图1 南方超级医疗设备公司的工厂、仓库和客户位置图由于竞争加剧、客户销售水平变化，公司的销售量有所下降，公司管理层开始考虑问题仓库的选址问题。现有仓库的租赁期即将届满，管理层希望能够考察一下是对现有仓库再续约还是另觅租赁地点。仓库所有人已经允诺若再续约租金将极其优惠，为每年每平方英尺2.75美元，仓库面积为20万平方英尺。据估计若在其他任何地点租同等规模仓库，租金为每年每平方英尺3.25美元。新租约或续租的期限均为5年。各地的仓库运营成本基本相同。转移库存、主要人员的搬迁费用以及其他选址费用将导致一次性支出30万美元。各地的仓库运营成本估计基本相同。最近一年，南方超级公司的销售额达到近7000万美元。从各个工厂到堪萨斯仓库的运输费用为2162535美元，从仓库到客户的运输费用为4819569美元。仓库租赁费为每年100万美元。为研究仓库选址而收集的数据见表1和表2.表1 最近一年工厂到仓库整车运输的运量、费率、距离及坐标值数据工厂位置年需求量（担）运输费率（美元/担）距离（英里）坐标X坐标Y菲尼克斯6150016.7311633.63.90蒙特雷1206009.4011886.901.00总计182100英里=230*坐标距离 1担=100磅表2 最近一年仓库到客户整车运输的运量、费率、距离及坐标值数据客户位置年需求量（担）运输费率（美元/担）距离（英里）坐标X坐标Y西雅图1700033.6918240.909.10洛杉矶3200030.4314961.954.20.丹佛1250025.755985.606.10达拉斯950018.325607.803.60芝加哥2950025.2450410.206.90亚特兰大2100019.6685511.303.95纽约4130026.52134014.006.55多伦多860026.17111512.707.80蒙特利尔1070027.98149514.308.25总计182100堪萨斯城8.206.00表3 其他相关成本数据单位租金租赁费其他续租2.75美元/年平方英尺100万美元/年新租3.25美元/年平方英尺30万美元（一次性支出）尽管运输成本一般并不表示为美元/担/英里，但已知最近一年的外向运输成本为4,819,569美元，加权平均运距为1128英里，年运量为182100担，可估计出以仓库为起点的外向运输平均成本为0.0235美元/担/英里。问题：1.根据今年的信息，堪萨斯城是否是最佳选址地？若不是，更好选址地的坐标是什么？新坐标地可以带来哪些成本的节约？2.管理层预计未来五年西雅图、洛杉矶和丹佛的市场将上升5，而其他市场将减少10。运输成本保持不变。菲尼克斯的产量将增加5，蒙特雷的产量将下降10。你会改变仓库的选址决策吗？如果是，将如何改变？3.若到第五年，仓库外向运输费率上升25，仓库的内向运输费率上升15。你会改变仓库的选址决策吗？4.若使用重心法来分析数据为仓库选址，这样做的好处和局限是什么？案例2 环境改进公司垃圾焚烧场选址环境改进公司（Environment Plus）要焚烧用于各道生产工序的有毒的化学物质。这些化学物质将从分布在全国各地的12个分市场晕倒焚烧场进行处理。由于需要特殊的设备和搬运工序，该公司提供运输服务。合同规定运输服务的成本为1.3美元、英里，卡车满载运量为300担。以此出车包括往返焚烧场的一个来回。因此，有效运输费率为1.3美元、英里*2/300担=0.0867美元、担、英里。市场位置、年处理能力和年固定运营成本（与处理量无关）如表13-4所示：表13-4 环境改进公司的市场位置、需求量和成本市场纬度经度年处理量（担）固定运营成本（美元）波士顿，马萨诸赛州42.3671.0630 0003 100 000芝加哥，伊利诺依州41.8487.64240 0002 900 000纽约，纽约州40.7274.0050 0003 700 000明尼阿波利斯，明尼苏达州44.9393.20140 000-亚特兰大，佐治亚洲33.8184.63170 0001 400 000菲尼克斯，亚利杉那州33.50112.07230 0001 100 000巴尔的摩，马里兰州39.7776.53120000-丹佛，科罗拉多州39.14105.00300 0001 500 000辛辛那提，俄亥俄州34.0884.51100 0001 700 000洛杉矶，加利福尼亚洲34.08118.3740 0002 500 000孟菲斯，田纳西州35.1189.9690 000-西亚图，华盛顿州47.53122.3220 0001 250 000巴尔的摩、孟菲斯和明尼阿波斯的市区不允许建立焚烧场，因此无需作为备选地点进行考虑。若要选择五个地点，该选哪几个？提示：利用混合-整数规划的选址方法是P-中值法（P-median Approach）。本方法通过协调点来确定需求和供给点的位置。仓库则被限定在这些需求或供给点之中。影响选址的成本是：表示成美元、担、英里的可变运价和备选仓库的年固定成本。待选址仓库的数量在求解之前就确定下来了。求解过程就要从备选仓库中选出该特定数量的仓库位置。l 说明P-中值法参见P497。Ronald H. Ballou著，企业物流管理供应链的规划、组织和控制（第二版），王晓东等译，北京：机械工业出版社，2006年案例3 珠江饮料公司多产品仓库选址多产品多仓库选址问题如图1。现有三个顾客需要两种产品，但每个顾客只能由同一个仓库供货。这就需要在两个仓库之间进行选择。仓库1的货物搬运处理成本为2美元/担；如果投入营运，该仓库的固定成本为每年10美元万；仓库的处理能力为每年11万担。仓库2的货物搬运处理成本为1美元/担；固定成本为50万美元；处理能力无限制；不存在维持仓库运营的最低数量限制。有两个工厂为仓库提供产品。每个工厂都可以生产其中任何一种产品，担每种产品的单位生产成本是不同的。图1 多产品仓库选址问题工厂1的生产能力有限制（可生产6万担产品1，5万担产品2）。工厂2 生产任意一种产品都没有生产能力的限制。问题：应该使用哪些仓库，怎样将顾客需求分配给仓库，各工厂应该向每个仓库供应多少货物？若对问题设定作以下改变，问题的求解方案会如何变化？a 产品1的需求增加一倍，产品2的需求保持不变。b 工厂2生产产品2的成本上升为5美元/担。c 仓库2的运营成本增加为4美元/担。d 工厂2生产产品1的最大生产能力为9万担，工厂1的生产能力由六万担上升为15万担。各工厂产品2的生产能力保持不变。e 仓库2不能为顾客2提供产品2。案例4 东风日产汽车公司入厂物流改善在汽车制造企业中，入厂物流零件的种类繁多、数量庞大，管理难度大，因此要提升企业物流水平，关键是要加强入厂物流的管理。组织好入厂物流，就可以大幅度缩短产品生产周期、降低物流成本、提高供应链的敏捷性和柔性，所以入厂物流是汽车企业增强供应链竞争能力的重要环节。目前，柔性生产的诸多物流要素，如生产计划控制、零部件需求量、需求频次、运输与配送、库存控制、空容器的循环等构成了东风日产公司零部件入厂物流极为复杂的供应体系。东风日产公司的入厂物流方式为送货制，该方式在日常运作中所暴露出的问题，如物流过程风险控制力度不够、零部件库存过高、运输损耗较大和物流信息缺少实时跟踪等随着东风日产公司产品、产量、产地的不断增加而逐渐显现。针对这些问题，本案例通过对国内外汽车制造企业的入厂物流进行了综合研究，提出了基于milk-run配送线路优化的数学模型，对东风日产公司目前的入厂物流方式进行了改进，并提供了详细的实施方案。同时，本案例就东风日产公司入厂物流的持续优化进行了分析研究，通过借鉴工业工程ECRS分析方法，挖掘出大量详实的改善案例，通过案例的实施，节约了2364万元的入厂物流费用，取得了可观的经济效益；通过基于交叉理货（cross-dock）分析，提出了实施多频次交货的方案，大大减少了东风日产公司汽车零部件的库存时间，使东风日产公司的零部件平均在库时间由原来的48小时，逐步降低为24小，16小时，8小时和4小时，部分零部件实现供应商同步供货，库存时间接近为0，大大提高了生产效率，减少了生产成本。案例5 黄记食品有限公司改善配送业务王玲是黄记食品有限公司新任命的运输经理。黄记食品是一家从事水果和蔬菜批发的公司，其业务范围遍布全美。她的老板（运作部经理）交给她的第一个项目是“清理西部地区的配送业务”。与美国其它地区的配送活动相比，西海岸地区的产品配送成本太高。王玲认为毫无疑问成本是可以减少的。公司配送现状黄记食品在整个美国批发水果和蔬菜，也是美国之外的地区如南美和加拿大进口产品。在美国西部，黄记食品在加利福尼亚州弗莱斯诺和俄勒冈州伯恩斯各有一个地区性配送中心，见图1。这些主要仓库向基层或地方仓库供货，再转向基层仓库将货物供给邻近的零售店。公司在该地区有七座基层仓库，分别位于洛杉矶，加利福尼亚州；菲尼克斯，亚利桑那州；盐湖城，犹他州；旧金山，加利福尼亚州；波特兰，俄勒冈州；巴特，蒙加大拿州；西雅图，华盛顿州。目前，位于伯恩斯的地区性配送中心负责供应波特兰、西雅图和巴特的基层仓库，位于弗莱斯诺的地区性配送中心负责供应其余的基层仓库。弗莱斯诺配送中心的库存能力是50000担，伯恩斯配送中心的库存能力是15000担。每个配送中心的周转率是8。基层仓库每年平均吞吐量由表1给出。附件的仓库位置数据见附录表3。图1 黄记食品西海岸配送地区公路网及里程图（英里）表1 当前基层仓库每年的货物吞吐量及运输成本地区配送中心基层仓库年吞吐量/担运输成本/美元弗雷斯塔洛杉矶110，000104，485菲尼克斯60，000163，280盐湖城35，000131，871旧金山84，00066，612伯恩斯波特兰43，00054，470比尤特5，00015，846西雅图56，000115，710合计393，000652，274黄记食品公司与卡车运输公司签订协议，由卡车运输公司负责将货物从地区性配送中心运往基层仓库。合同规定整车运量平均为30000磅（常见的运输批量），每英里运费为1.30美元。王玲听说他的前任将运输路线的选择权交给承运人，认为承运人更方便判断最佳路线，当然黄记食品有权利指定所使用的运输路线。但是王玲不知道承运人目前在使用哪些运输路线。当前，伯恩斯配送中心已经接近库存极限。如果要扩建，每增加10000担货物的存储空间需要支出300000美元。王玲已经得到对该地区销量增长的预测，并对预计的增长量颇感惊讶。如表2所示，市场部已经估计出从现在起五年内的预计销售量。王玲还听说高层管理人员正在考虑合并弗莱斯诺仓库和伯恩斯仓库的可能性，合并后的仓库要放在内华达州的里诺。虽然这样做会带来2000000美元的一次性成本，但合并后总的库存有望减少40。据估计，每年税前的库存持有成本是35，一般性产品组合100磅货物的标准成本是60美元。表2 仓库吞吐量的五年内的预测值基层仓库年吞吐量/担洛杉矶132,000 菲尼克斯84,000 盐湖城56,000 旧金山105,000 波特兰57,000 比尤特15,000 西雅图79,000 合计:528,000 表3 节点的有关数据序号节点号节点名称X坐标Y坐标11西雅图4.00 20.10 22埃伦斯堡5.40 19.00 33斯波坎8.00 19.40 44阿斯托里亚2.60 0.70 55波特兰3.30 17.70 66比格斯4.80 17.40 77彭德尔顿6.50 17.20 88米苏拉10.50 18.00 99纽波特2.00 16.90 1010比尤特11.60 16.80 1111尤金2.50 16.00 1212本德3.90 15.70 1313库斯贝1.40 15.30 1414伯恩斯5.70 14.70 1515博伊西8.20 14.30 1616爱达荷福尔斯11.70 13.70 1717格兰茨帕斯1.90 14.10 1818克拉马斯福尔斯3.10 13.60 1919莱克维尤俄勒冈州4.50 13.20 2020特温福尔斯9.50 12.90 2121尤里卡0.80 12.20 2222雷丁2.20 11.80 2323温尼马卡6.40 11.30 2424韦尔斯8.90 11.20 2525盐湖城11.50 10.40 2626里诺4.20 9.90 2727萨克拉门托2.50 9.10 2828西班牙城堡11.10 9.10 2929伊列8.70 8.90 3030旧金山1.60 8.30 3131塞琳娜11.40 7.90 3232华晓普5.10 7.10 3333锡达城9.60 6.70 3434弗雷斯诺3.70 6.60 3535喀麦尔山10.30 6.10 3636圣路易斯2.50 5.00 3737贝克斯菲尔德4.10 4.80 3838拉斯维加斯7.90 5.10 3939佩奇11.70 5.40 4040大峡谷10.70 4.70 4141巴斯托5.90 3.90 4242弗拉格斯塔11.00 3.60 4343威廉斯10.00 3.50 4444尼德尔斯8.20 3.50 4545洛杉矶4.50 3.10 4646布莱斯8.00 2.10 4747圣迭哥5.30 1.30 4848尤马7.80 1.00 4949菲克斯10.40 1.60 5050图桑11.30 0.10 案例思考：1运输经理王玲是否能改善当前的分拔活动?2扩建位于俄勒冈州伯恩斯的仓库会带来什么收益?3. 将地区性配送中心合并到内华达州的里诺有什么好处?案例6 南方电器制造公司分销系统设计南方电器公司是一家电力消耗测量仪的制造商和销售商，该公司在埃尔帕索以一间小型工厂起家，逐渐建立起了一个遍及得克萨斯州的客户基地。它的第一个分销中心在得克萨斯的沃斯，然后业务又扩散到北方，第二个分销中心在新墨西哥州的圣菲建立。公司在亚利桑那州、加利福尼亚州、内华达州和犹他州打开了测量仪市场，埃尔帕索加工厂随着得以扩大。随着西部海岸线沿岸业务的发展，南方电器公司在拉斯维加斯建立了第三个分销中心。就在两年前，又在加利福尼亚州的圣伯纳迪诺建立了第二家生产工厂。不同生产工厂的制造成本是不同的，在埃尔帕索加工厂生产出来的产品单位成本为10.50美元，圣伯纳迪诺工厂生产的测量仪单位成本比埃尔帕索加工厂的低0.50美元。公司的快速增长意味着没有太多的精力去提高分销系统的效率。南方电器公司管理层决定现在把这个问题提到日程上来。表1显示了从两个工厂运输一台测量仪到3个分销中心的单位成本。 表1 从工厂到分销中心的单位运输成本 （单位：美元）加工厂分销中心沃斯圣菲拉斯维加斯埃尔帕索3.202.204.20圣伯纳迪诺3.901.20埃尔帕索加工厂的季度生产能力为30000台测量仪，圣伯纳迪诺加工厂的季度生产能力为20000台。注意，从圣伯纳迪诺加工厂到在得克萨斯的沃斯分销中心之间的运输是不被允许的。这3个分销中心要负责9个客户区的需求。预计下季度的每个客户区的需求量如表2所示。从每个分销中心到每个客户区之间的单位运输成本在表3中给定。注意：有些分销中主是不可以服务某些特定的客户区的。在目前分销系统下，达拉斯、圣安东尼奥、威齐托和堪萨斯城的客户区需求是通过沃斯分销中心来满足的。同样，圣菲销售中心为丹佛市、盐湖城和凤凰城提供服务；拉斯维加斯分销中心满足洛杉矶和圣地亚哥客户区的需求。表2 季度需求预测客户区需求（测量仪）客户区需求（测量仪）达拉斯6300盐湖城4830圣安东尼奥4880凤凰城2750威齐托2130洛杉矶8580堪萨斯城1210圣地亚哥4460丹佛6120表3 分销中心到顾客区之间的单位运输成本 （单位：美元）分销中心顾客区达拉斯圣安东尼奥威齐托堪萨斯城丹佛盐湖城凤凰城洛杉矶圣地亚哥沃斯0.32.13.14.46.0圣菲5.25.44.56.02.74.73.43.32.7拉斯维加斯5.43.32.42.12.5请对改进该分销系统提出建议。你的报告应该考虑下面的几个问题：1 如果公司不改变当前的分销战略，那么下季度的制造和分销成本为多少？2 假设公司将考虑放松当前对分销中心的限制；也就是说，客户可以从任何一个分销中心订货。这样，分销成本是不是会降低？降低多少？3 该公司希望能从加工厂直接为某些客户提供销售服务。特别是圣伯纳迪诺加工厂到洛杉矶客户区的运输成本是0.30美元，从圣伯纳迪诺到圣地亚哥的单位运输成本为0.70美元。直接从埃尔帕索加工厂到圣安东尼奥客户区的单位运输成本为3.50美元。在考虑了这些直接运到客户区的路线之后，分销成本是不是会减少很多呢？4 经过5年的发展之后，南方电器公司开始发稳健的速度增长（5000台测量仪），业务延伸到了北方和西方。你是否会建议它在这个时候考虑扩建工厂呢？案例9 广东邮政公司的配送网络规划随着大量民营快递公司及国际大型快递公司进入中国市场，中国的快递市场开始进入激烈的竞争阶段，快递市场的竞争就是快递网络能力的竞争，要想在激烈的市场竞争中脱颖而出快递网络的竞争力显得尤为重要。本案例研究的对象是广东邮政公司及其快递网络，广东邮政公司核心业务之一就是广东省内快递服务业务。本案例首先介绍广东邮政公司的企业状况，分析了广东邮政公司快递业务的业务量、业务特点、服务质量情况、快递网络现状。通过快递市场预测及邮政快递业务特点分析，找出 广东邮政公司现有的快递网络能力已经存在1020邮件送递时限无法满足的情况，同时快递网络能力也无法满足未来几年业务发展的需要等问题。通过收集了顺风速运、宅急送等竞争对手信息，通过对比分析、寻找差距，借鉴竞争对手先进经验，针对快递网络存在的送递时限等主要问题，对广东邮政公司广东省内的物流集散中心重新进行规划和职能定位，并对珠三角区域集散中心的选址可行性进行了详细分析，重新选址中山三角镇建设珠三角区域集散中心暨省内集散中心。通过对快递网络的组网模式三级星型网、二级星型网、网状网的时限进行详细对比，结合业务特点重新提出了珠三角区域网的组网模式，业务量收低的区域保持县-市-省三层星型网络，珠三角一般地市选择县-省两层星型网络，珠三角核心区域省内邮件广、深、东、佛等四地市选择网状网模式。结合该组网模式提出具体的线路与运输班次优化方案。最后对广东邮政公司快递网络优化后的经济效益进行评价，分析优化方案实施后2008年至2010年绝对收入将增加11.2亿元，毛利润将增加7.96亿元。本研究利用物流配送中心规划方法，物流配送中心选址法对广东邮政公司快递网络的物流集散中心优化方案进行分析和评价；利用对比法在快递网络的差距、物流集散中心的选择、网络模式的选择上进行对比分析。本案例研究针对广东邮政公司快递网络中存在的问题提出的较为全面、可行的改进方案。这些方案通过提高广东邮政快递网络竞争力来提升快递业务市场竞争力。同时快递网络的优化方案将有利于国内快递业快递网络改进与提高，同时也将有益于国内快递用户。案例10 广州液压转向器厂系统化厂房布置（SLP）广州液压转向器厂，占地面积为16000平方米，厂区南北长200米，东西宽80米，该厂有员工300人，计划改建成年产60000套液压转向器的生产厂，如图1所示。液压转向器厂的作业单位建筑物汇总如表1所示。 公路北比例：1：2000图1 工厂平面位置图 表1 液压转向器厂的作业单位建筑物汇总表序号作业单位名称用途建筑面积备注1原材料库储存钢材、铸锭20*30露天2铸造车间铸造12*243热处理车间热处理12*124机加工车间车、铣、钻12*365精密车间精镗、磨销12*366标准件、半成品库储存外构件、半成品12*247组装车间组装转向器12*368性能试验室转向器性能检验12*129成品库成品储存12*1210办公、服务楼办公、食堂等80*6011设备维修车间机床维修12*24已知：作业单位的基本区划和零部件加工工艺过程，并通过工艺过程图统计出了各作业单位的物流强度，结果填入从至表如表2所示。利用系统化厂房布置SLP方法，对该厂进行平面布置。表2 液压转向器加工工艺从至表生产部门：液压转向器主要产品：1、连接块组件A 2、前盖B 3、挡环C 4、滑环D 5、联动器E 6、阀体F 7、阀心G 8、阀套H 9、隔盘I 10、限位柱J 11、锭子K 12、转子L 13、后盖M 14、外购件N共1页第1页从至123456789合计原材料库铸造车间热处理车间机加工车间精密车间半成品库组装车间性能实验室成品库1原材料库1229.82197.4238.5781665.7982铸造车间737.88737.883热处理车间197.394146.058343.4524机加工车间146.58540.168109.8649.9685精密车间634.8634.