第2章物流网络构造_供应链管理

第二章物流网络构造LogisticsNetworkConfiguration,供应链管理SupplyChainManagement,2,本章内容,数据搜集模型和数据验证求解技术网络构造DSS的关键特征,数据汇总运输费率里程估计仓储费用仓库容量潜在的仓库位置服务水平需求未来需求,启发式算法和精确算法仿真模型和优化技术,3,案例：比斯公司（1）,成立于1964年制造并分销软饮料两家制造厂，位于亚特兰大、丹佛三个仓库，位于芝加哥、达拉斯、萨克拉门托面向遍布全美的12万个零售商或店铺目前公司使用的配送策略是15年前设计的。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48小时，即仓库到客户区的距离不超过900英里,4,案例：比斯公司（2）,将所有客户划分成250个客户区，将所有产品分成5个产品系列已知数据：过去一年中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，包括新仓库和现有的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,5,案例：比斯公司（3）,比斯公司提出以下问题：开发出的模型是否如实反映公司的物流网络？如何验证该模型？将客户和产品数据进行汇总对模型的精度有何影响？需要建立多少个仓库？分别设置在何处？工厂生产出的产品在仓库之间如何分配？生产能力是否需要扩大？如果需要，那么将在何时何处扩大？学完本章之后，您将能够回答上述问题！,6,Introduction,TheLogisticsNetworkconsistsofFacilities:Suppliers,Manufactures,Warehouse/DistributionCentres,RetailOutlets,andCustomersRawmaterials,work-in-processinventory,andfinishedproductsthatflowbetweenthefacilities,7,TheLogisticsNetwork,8,物流网络构造战略决策（1）,物流网络构造可能涉及工厂、仓库、零售商的选址。它对公司有长远影响，因而属于战略性决策假定工厂和零售商的位置不变，物流网络构造战略决策问题包括：确定适当数量的仓库确定每个仓库的位置确定每个仓库的规模在每个仓库中为产品分派空间确定顾客将从哪个仓库收到何种产品,9,TheobjectiveistobalanceservicelevelagainstProduction/purchasingcostsInventoryholdingcostsFacilitycosts(store,handling,andfixedcosts)TransportationcostsThatis,wewouldliketofindaminimal-annual-costconfigurationofthedistributionnetworkthatsatisfiesproductdemandsatspecifiedcustomerservicelevels,物流网络构造战略决策（2）,10,权衡（Trade-Offs）,仓库数量增加将造成如下结果：因减少了到顾客的平均运输时间，服务水平得到提高为保证每个仓库应对顾客需求的不确定性，需增加安全库存量，致使库存成本增加管理费用及准备成本增加外向运输成本（从仓库到顾客的运输成本）降低内向运输成本（从供货商/制造商到仓库的运输成本）增加公司必须在新建仓库的成本和接近顾客的优势之间进行权衡。仓库选址决策是决定产品配送渠道是否有效的重要因素,11,物流网络构造问题涉及大量数据Locationofcustomers,retailers,existingwarehouseanddistributioncentres,manufacturingfacilities,andsuppliersAllproducts,includingvolumes,andspecialtransportmodesAnnualdemandforeachproductbycustomerlocationTransportationratesbymodeWarehousingcosts,includinglabor,inventorycarryingcharges,andfixedoperatingcostsShipmentsizesandfrequenciesforcustomerdeliveryOrderprocessingcostsCustomerservicerequirementsandgoals,资料搜集（DataCollection）,12,数据汇总（DataAggregation）（1）,以网格或其他聚类方法将邻近的顾客汇总一起，同一单元格或同一簇中的所有顾客被位于此单元格或簇中心的单一顾客所代替，这些单元格或簇称为顾客区一种有效的方法是根据邮政编码来汇总顾客将产品汇总成合理数量的群组，依据：配送模式产品类别以汇总数据代替原本详细的数据会对模型的效果造成什么影响？通过数据汇总可以减少需求的变动性，在汇总层面上预测需求会更精确大量研究表明，将数据汇总成150200个点，对总运输成本的估计误差不会超过1%,13,顾客需求量历史数据,ExampleTestingCustomerAggregation（1）,顾客需求量历史数据汇总,14,1Plant;1ProductConsideringtransportationcostsonlyCustomerdataOriginalDatahad18000ship-tolocationsAggregatedDatahad800ship-tolocationsTotaldemandwasthesameinbothcases,ExampleTestingCustomerAggregation（2）,15,TotalCost:$5,796,000TotalCustomers:18,000,TotalCost:$5,793,000TotalCustomers:800,CostDifference0.05%,ComparingOutput,16,数据汇总（DataAggregation）（2）,实际中通常使用以下方法汇总数据：将需求点汇总为150200个区域若依顾客服务水平或配送频率分类，则每一类将有150200个汇总点确保每个区域的总需求量大致相等（每个区域的地理面积可能并不相等）在区域的中心放置汇总点将产品汇总成2050个产品组,17,ProductGrouping,CompaniesmayhavehundredstothousandsofindividualitemsintheirproductionlineVariationsinproductmodelsorstyleSameproductsarepackagedinmanysizesCollectingalldataandanalyzingthemisimpracticalforsomanyproductgroups,18,AStrategyforProductAggregation,PlaceallSKUs(Stock-KeepingUnits，最小存货单位)intoasource-groupAsourcegroupisagroupofSKUsallsourcedfromthesameplace(s)Withineachofthesource-groups,aggregatetheSKUsbysimilarlogisticscharacteristicsWeightVolumeHoldingCost,19,WithinEachSourceGroup,AggregateProductsbySimilarCharacteristics,20,ExampleTestingProductAggregation,5Plants25PotentialWarehouseLocationsDistance-basedServiceConstraintsInventoryHoldingCostsFixedWarehouseCostsProductAggregation46Originalproducts4Aggregatedproductswerecreated,21,TotalCost:$104,564,000TotalProducts:46,TotalCost:$104,599,000TotalProducts:4,CostDifference:0.03%,SampleAggregationTest:ProductAggregation,22,运输费率（TransportationRates）（1）,运输费率估计是构建有效配送网络设计模型的重要环节大多数运输费率（包括卡车、铁路及其他运输方式）与运输距离呈线性关系，而不与运量呈线性关系运输费率估计公司内部车队，涉及每辆卡车的年费用、年行驶里程、年运量、有效运力公司外部车队，分为整车运输和零担运输,23,整车运输（TL:TruckLoad）TL承运人为顾客提供区域间的运输费率表，费率表中列有任意两区域间每辆卡车每英里的运输费用零担运输（LTL:LessThanTruckLoad）LTL运输费率有三种：等级（Class）费率、特价（Exception）费率、特定商品（Commodity）费率,运输费率（TransportationRates）（2）,24,运输费率(TransportationRates)（3）,等级（Class）是标准费率，几乎所有的产品或商品都有相应的标准费率。它们可根据分类费率表（ClassificationTariff）被分类，每种商品都有一个类别（RatingorClass）如火车运输采用UniformFreightClassification，含31种等级（从400到13）而卡车运输采用NationalMotorFreightClassification，含23种货物等级（从500到35）等级越高，其运输费率就越高Anumberoffactorsareinvolvedindeterminingaproductsspecificclass.TheseincludeDensityEaseordifficultyofhandlingandtransportingLiabilityfordamage,25,运输费率(TransportationRates)（4）,特价（Exception）费率用来提供较低费率特定商品（Commodity）费率提供特定商品的运输费率LTL计费工具：基于邮政编码的LTL费率计算系统CZAR-Lite为货主提供一个公平的计价系统，并防止任何承运人偏离市场的行为而影响货主的选择,26,Freight(LTL)RatesforShipping4000Pounds,27,里程估计,运输成本是运输距离的一个函数，因此我们需要一个工具来估计距离69：美国地区一个纬度的大约英里数绕行系数（CircuityFactor）：都市区=1.3；美国大陆=1.14（乘上Dab，以考虑实际的道路距离）地理信息系统（GIS）的应用,28,仓储成本,搬运成本（HandlingCosts）包括劳工及公用设施成本与仓库年物流量成比例固定成本（FixedCosts）包括所有不与仓库年物流量成比例的成本通常固定成本与仓库大小（容量）成比例，但不是线性的持有成本（CarryingCosts）代表库存持有成本，与平均库存水平成比例,29,仓库容量,有了仓库年货物流量后，该如何估计实际需要的空间（1000单位）仓库年货物流量除以库存周转率可得平均库存水平（周转率=10；AI=100）需要的储存空间约为平均库存的两倍将所需的储存空间乘上一大于1的系数，通常为3即：估计容量=单位储存空间X平均库存水平X2X3,30,潜在的仓库位置,好的位置必须满足下列条件：地理及基础设施条件自然资源及劳力的可得性当地产业及税收制度公共利益,31,服务水平需求,定义服务水平有许多方法，例如我们可在每个顾客与提供其服务的仓库间限定一个最大距离，这可以保证仓库能在一合理的时间内服务顾客但是我们较难提供给那些位于偏远地区的顾客与其它顾客相同水平的服务。因此，常定义服务水平为某一比例的顾客距离提供其服务的仓库不可超过某一距离例如要求95%顾客所在的位置距离提供其服务的仓库不可超过200英里,32,未来需求,战略层次的决策（包括设计分销网络）对公司而言有长期的影响，特别是与仓库的数量、位置、大小有关的决策，对公司的影响将长达3-5年，也就是说设计网络时要考虑未来几年顾客需求的变化通常会用基于情景（Scenario-Based）的方法来解决,33,模型及数据的验证（1）,确保数据及模型正确地反映网络设计问题的程序，称为模型及数据的验证（ModelandDataValidation）通常利用模型和搜集的数据重构现有的网络结构，并将模型的输出结果与现有的数据作比较,34,模型及数据的验证（2）,这些数据与公司的会计信息相比较，通常是找出数据、有问题的假设、建模缺陷等方面错误的最佳方法。例如在某一个案中，经验证程序计算出来的运输成本与会计数据建议的成本相比较，一直被低估经仔细检查后，咨询人员下结论说是卡车的有效承载量只有可载重量的30%，也就是说卡车以很少的承载量运送对网络结构做局部或小的改变，看系统如何评估对成本及服务水平的影响（灵敏度分析）。此步骤包括提出一些假设性的问题，例如：如果关闭系统中某一现有的仓库有什么影响或者变换现存网络中的物料流程，成本会有何改变,35,求解技术（SolutionTechniques）,使物流网络架构最优化的技术数学上的最优化方法（MathematicalOptimizationTechniques）精确算法（ExactAlgorithms）：一定能找出最佳解启发式算法（Heuristics）：能找出好的解，但未必是最优解仿真模型（SimulationModels）Provideamechanismtoevaluatespecifieddesignalternativescreatedbythedesigner,36,HeuristicsandtheNeedforExactAlgorithms,SingleproductTwoplantsp1andp2Plantp1hasanunlimitedcapacityPlantp2hasanannualcapacityof60,000unitsThetwoplantshavethesameproductioncostsTherearetwowarehousesw1andw2withidenticalwarehousehandlingcostsTherearethreemarketsareasc1,c2andc3withdemandsof50,000,100,000and50,000,respectively,37,Table:DistributionCostsperUnit,HeuristicsandtheNeedforExactAlgorithms,38,D=50,000,D=100,000,D=50,000,Cap=60,000,$4,$5,$2,$3,$4,$5,$2,$1,$2,$0,Productioncostsarethesame,warehousingcostsarethesame,WhyOptimizationMatters?,39,D=50,000,D=100,000,D=50,000,Cap=60,000,$5x140,000,$2x60,000,$2x50,000,$1x100,000,$2x50,000,TotalCosts=$1,120,000,HeuristicApproach#1,Assigneachmarkettoclosetwarehouse.Thenassigneachplantbasedoncost.,40,HeuristicApproach#2（1）,Assigneachmarketbasedontotaldeliverycost,D=50,000,D=100,000,D=50,000,Cap=60,000,$4,$5,$2,$3,$4,$5,$2,$1,$2,$0,P1toWH1$3P1toWH2$7P2toWH1$7P2toWH2$4,P1toWH1$4P1toWH2$6P2toWH1$8P2toWH2$3,P1toWH1$5P1toWH2$7P2toWH1$9P2toWH2$4,Market#1isservedbyWH1,Markets2and3areservedbyWH2,41,D=50,000,D=100,000,D=50,000,Cap=60,000,$5x90,000,$2x60,000,$3x50,000,$1x100,000,$2x50,000,$0 x50,000,P1toWH1$3P1toWH2$7P2toWH1$7P2toWH2$4,P1toWH1$4P1toWH2$6P2toWH1$8P2toWH2$3,P1toWH1$5P1toWH2$7P2toWH1$9P2toWH2$4,TotalCost=$920,000,HeuristicApproach#2（2）,42,TheOptimizationModel（1）,TheproblemdescribedearliercanbeframedasthefollowinglinearprogrammingproblemLetx(p1,w1),x(p1,w2),x(p2,w1)andx(p2,w2)betheflowsfromtheplantstothewarehousesx(w1,c1),x(w1,c2),x(w1,c3)betheflowsfromthewarehousew1tocustomerzonesc1,c2andc3x(w2,c1),x(w2,c2),x(w2,c3)betheflowsfromwarehousew2tocustomerzonesc1,c2andc3,43,TheOptimizationModel（2）,Theproblemwewanttosolveis:min0 x(p1,w1)+5x(p1,w2)+4x(p2,w1)+2x(p2,w2)+3x(w1,c1)+4x(w1,c2)+5x(w1,c3)+2x(w2,c1)+2x(w2,c3)Subjecttothefollowingconstraints:x(p2,w1)+x(p2,w2)=60000 x(p1,w1)+x(p2,w1)=x(w1,c1)+x(w1,c2)+x(w1,c3)x(p1,w2)+x(p2,w2)=x(w2,c1)+x(w2,c2)+x(w2,c3)x(w1,c1)+x(w2,c1)=50000 x(w1,c2)+x(w2,c2)=100000 x(w1,c3)+x(w2,c3)=50000Allflowsgreaterthanorequaltozero,44,Table:DistributionStrate