供应链设计与问题解决的优化方法

第三讲供应链设计,DeskJet打印机是惠普的主要产品之一。该公司有5个位于不同地点的分支机构负责该种打印机的生产、装配和运输。从原材料到最终产品，生产周期为6个月。在以往的生产和管理方式下，各成品厂装配好通用打印机之后直接进行客户化包装，为了保证顾客订单98%的即时满足率，各成品配送中心需要保证大量的安全库存(一般需要7周的库存量)。产品将分别销往美国、欧洲和亚洲。,案例：惠普台式打印机供应链的构建,存在的问题惠普打印机的生产、研究开发节点分布16个国家，销售服务部门节点分布110个国家，而其总产品超过22000类。欧洲和亚洲地区对于台式打印机电源供应（电压110伏和220伏的区别，以及插件的不同）、语言（操作手册）等有不同的要求。以前这些都由温哥华的公司完成，北美、欧洲和亚太地区是它的三个分销中心。这样一种生产组织策略，称之为“工厂本地化（FactoryLocalization）”。,案例：惠普台式打印机供应链的构建,存在的问题惠普的分销商都希望尽可能降低库存，同时尽可能快地满足客户的需求。这样导致惠普公司感到保证供货及时性的压力很大，从而不得不采用备货生产（Make-To-Stock）的模式以保证对分销商供货准时的高可靠性，因而分销中心成为有大量安全库存的库存点。,案例：惠普台式打印机供应链的构建,存在的问题占用了大量的流动资金；若某一地区产品缺货，为了应急，可能会将原来为其他地区准备的产品拆开重新包装，造成更大浪费。,案例：惠普台式打印机供应链的构建,提高产品需求预测的准确性,供应商、制造点（温哥华）、分销中心、经销商和消费者组成惠普台式打印机供应链的各个节点，供应链是一个由采购原材料、把它们转化为中间产品和最终产品、最后交到用户手中的过程所组成的网络。,案例：惠普台式打印机供应链的构建,解决方案,案例：惠普台式打印机供应链的构建,解决方案,在这个新的供应链中，主要的生产制造过程由在温哥华的惠普公司完成，包括印刷电路板组装与测试（PCAT，PrintedCircuitBoardAssemblyandTest）和总机装配（FAT，FinalAssemblyAndTest）。,案例：惠普台式打印机供应链的构建,解决方案,PCAT过程中，电子组件（诸如ASICs、ROM和粗印刷电路板）组装成打印头驱动板，并进行相关的测试；,FAT过程中，电动机、电缆、塑料底盘和外壳、齿轮、印刷电路板总装成打印机，并进行测试,案例：惠普台式打印机供应链的构建,解决方案,各种零部件原材料由惠普的子公司或分布在世界各地的供应商供应。,在温哥华生产通用打印机，运输到欧洲和亚洲。,案例：惠普台式打印机供应链的构建,解决方案,再由当地分销中心或代理商加上与地区需求一致的变压器、电源插头和用当地语言写成的说明书，完成整机包装后由当地经销商送到消费者手中。,通过将定制化工作推迟到分销中心进行（“延迟”策略），实现了根据不同用户需求生产不同型号产品目的。,案例：惠普台式打印机供应链的构建,解决方案,这样一种生产组织策略，称之为“分销中心本地化（DCLocalization）”。,电源等客户化需求的部件设计成了即插即用的组件，从而改变了以前由温哥华的总机装配厂生产不同型号的产品，保持大量的库存以满足不同需求的情况。,案例：惠普台式打印机供应链的构建,效果,为了达到98%的订货服务目标，原来需要7周的成品库存量现在只需要5周的库存量，一年大约可以节约3000万美元，电路板组装与总装厂之间也基本实现无库存生产。同时，打印机总装厂对分销中心实施JIT供应，以使分销中心保持目标库存量（预测销售量+安全库存量）。通过供应链管理，惠普公司实现了降低打印机库存量，并提高服务水平的目标。通过改进供应商管理，减少了因原材料供应而导致的生产不确定性和停工等待时间。,由于打印机的价格的降低，从而又进一步节省了运输、关税等项费用。除了降低成本，客户化延迟使得产品在企业内的生命周期缩短，从而对需求预测不准确性或是外界的需求变化都具有很好的适应性，一旦发现决策错误，可以在不影响顾客利益的情况下以较小的损失较快地加以纠正。,供应链设计的基本问题和原则供应链结构模型供应链设计策略与方法总结,经过市场优化，我国出现了胶东半岛（海信、海尔、澳柯玛）、长江三角洲（飞利浦、春兰、小天鹅、西门子、荣事达、三菱、惠而浦等）、广东珠江三角洲（康佳、TCL、科龙、容声、格力、美的、格兰仕等）三个大的家电业集聚圈。三大家电产业集聚圈的形成是产业供应链网络聚集效应的结果，供应链采购成本低，运输成本大大降低，以品牌家电企业为中心的家电集聚圈已形成良好的产业链关系。,引导案例,家电业三大集聚圈的形成,你知道我国家电企业都分布在哪些地区吗？,第一节供应链设计的基本问题和原则,供应链设计的基本内容,供应链成员和合作伙伴选择供应链网络设计组织机制和管理程序供应链运行基本规则,供应链构建的体系框架,供应链管理的组织架构模型供应链环境下的运作组织与管理供应链管理环境的物流管理基于供应链的支持系统,17,供应链管理第3版马士华林勇编著,供应链构建的体系框架（续）,供应链管理体系构建总体模型,18,供应链管理第3版马士华林勇编著,供应链体系构建中的成本问题,图1供应链网状结构示意图,供应链体系的空间决策问题,图2空间决策示意图,供应链网链结构决策问题核心企业,核心企业：制造商、零售商，等等,图3供应链核心企业示意图,示例：洗涤剂的供应链,图4洗涤剂的供应链,供应链下的企业物流网络问题,企业供应链与物流系统,图5物流系统,供应链的物理模型物流网络结构问题,图6物流网络结构问题,供应链系统设计的整体目标,消除或者减少不增加价值的活动,图8减少不增加价值的活动,企业经营战略与设施布局决策,客户均匀分布在01的直线上，两个企业之间的竞争与客户所在距离的远近有关，客户总是去离他最近的企业。,显然，若两个企业都想使市场份额最大，有a=b=1/2。即两个企业都布置在1/2处。但是，客户的平均行走距离是1/4。如果考虑价格竞争、运输成本等影响，两个企业离得越远越好。一个企业在0处，另一企业在1处最好。,影响供应链设计的主要因素,（一）供应链设计与物流系统设计（二）供应链设计与环境因素的考虑（三）供应链设计与业务流程重构（四）供应链设计与先进制造模式的关系,自顶向下的设计和自底向上相结合的设计原则简洁性原则集优原则（互补性原则）协调性原则动态性（不确定性）原则创新性原则战略性原则,二、供应链设计的原则,第二节供应链结构模型,供应链拓扑结构模型供应链网模型,供应链拓扑结构模型,供应链的模型I：静态链状模型如图所示，产品从自然界到用户经历了供应商、制造商和分销商三级传递，并在传递过程中完成产品加工、产品装配形成等转换过程,图模型I：静态链状模型,供应链拓扑结构模型（续）,供应链的模型II：动态链状模型供应链的方向：物流的方向一般都是从供应商流向制造商，再流向分销商。在特殊情况下（如产品退货），产品在供应链上的流向与上述方向相反。依照物流的方向来定义供应链的方向，以确定供应商、制造商、和分销商之间的顺序关系。模型II中的箭头方向即表示供应链的物流方向供应链的级：在模型II中，定义C为制造商时，可以相应地认为B为一级供应商，A为二级供应商，而且还可递归地定义三级供应商、四级供应商,图模型II：动态链状模型,供应链拓扑结构模型（续）,供应链的模型III：网状模型网状模型更能说明现实世界中产品的复杂供应关系。在理论上，网状模型可以涵盖世界上所有厂家，把所有厂家都看作是其上面的一个节点，并认为这些节点存在着联系入点和出点、子网、虚拟企业,图模型III：网状模型,（一）入点和出点在网状模型中，物流的流动有方向性，从一个节点流向另一个节点。这些物流补充流入某些节点，分流流出某些节点。这些物流进入的节点称为入点，而物流流出的节点称为出点。,串行的链状结构的供应链模型中A类节点为入点，E类节点为出点。对于那些既为入点又为出点的节点企业，为了便于网状供应链表达的简化，将代表这个企业的节点一分为二，变成两个节点，一个为入点、一个为出点，并用实线将其框起来。如下图所示，A1为入点，A2为出点。,供应链的网状模型,（二）子网,供应链网模型,供应链网的结构特性供应链网的结构具有层次性特征供应链网的结构表现为双向性供应链网的结构呈多级性供应链网的结构是动态的供应链网具有跨地区的特性,供应链网模型（续）,供应链网结构分析的现实意义有助于加深理解供应链的内涵和外延有助于企业制定恰当的供应链构建策略能够区分不同行业的供应链网，为企业建立合适的供应链网提供参考应链网结构研究分析了不同行业供应链网管理的主要问题，有利于改进供应链管理,第五节供应链结构中的企业角色,供应链中企业的角色分类不同角色企业在供应链运作中的影响,主体企业与客体企业核心企业与非核心企业潜在企业,供应链中企业的角色分类,主体企业与客体企业主体企业是指在供应链管理中占主动地位，对供应链的业务起主导作用，参与或退出都会使供应链产生明显改变，在本行业中也具有较强实力和行业地位，或者是拥有决定性资源的结点企业客体企业是指在供应链中起协作者的作用，处于被动响应角色的企业核心企业与非核心企业在主体企业中，对整个供应链的业务运作起关键主导推动作用的，既能为客户提供最大化的附加值，又能帮助链上其它合作企业参与到新市场中的主体企业就是供应链的核心企业（领袖企业）其它的处于相对次要地位的企业称为供应链管理的非核心企业潜在企业一旦有机会，就会成为供应链上的新成员，或是替代供应链上其它结点企业，特别是替代没有特殊性的外围企业,不同角色企业在供应链运作中的影响,主体企业对供应链运作的影响组织结构调整中心信息交换中心物流集散的“调度中心”影响周期的控制中心文化中心系统构建客体企业对供应链运作的影响优势的补充人才互动技术创新的协助,第三节供应链网络设计策略与方法,供应链设计影响因素供应链设计的策略供应链设计步骤供应链节点的选择,3.1网络设计决策的影响因素,3.1.1宏观经济与政治因素关税和税收减让汇率和需求风险政治因素,3.1网络设计决策的影响因素,3.1.2战略与基础设施因素战略因素供应链网络设计决策需要从战略层面考虑供应链的反应能力与赢利水平的平衡，因为每一种提高反应能力的战略，都会付出额外的成本，从而降低赢利水平。一般意义上的供应链是在反应能力与赢利水平之间进行权衡。基础设施因素良好的基础设施是在特定区域进行布局的先决条件。,3.1网络设计决策的影响因素,3.1.3技术与竞争性因素技术因素竞争性因素,3.1.4对顾客需求的响应时间因素,3.1网络设计决策的影响因素,要求的响应时间,必要的设施数,顾客要求的反应时间与设施数量之间的关系,3.1网络设计决策的影响因素,3.1.5物流总成本因素,网络设计决策的框架与内容,明确供应链战略结构，区分供应链上利润空间大小不同的功能模块,制定外包决策,用SWOT分析法进行现状评价，区分核心与非核心业务,明确节点设施的区位（节点设施的备选地址）,预测需求、产能与竞争性；分析评估政治经济风险和可获得的基础设施条件,分析生产方式、技能要求、服务水平、要素成本、物流总成本,节点的容量配置决策,市场供给配置决策,形成网络设计方案,形成网络设计决策实施方案,决策方案评估,满意否？,N,Y,宏观经济环境、竞争战略、相关政策法规、内部约束,网络设计决策框架,网络设计决策的框架与内容,网络设计决策的内容供应链的战略结构节点设施的功能节点设施的区位节点的容量配置节点的供给配置,3.2供应链设计策略,基于成本核算基于多代理基于产品类型,3.2.1基于成本核算的供应链设计策略,选择使总成本最低的企业组成供应链,请问，W1和W2具有相同的仓储成本，如果在W1和W2两个分销中心选择一个，应该选择哪个？,假设：单个产品，两个工厂P1和P2工厂P2的年生产能力是60000个产品两个工厂的生产成本相同两个分销中心W1、W2，具有相同的库存成本有三个市场C1、C2、C3，需求量分别为50000、100000、50000个产品。,对每一个市场，选择从分销中心到需求地成本最低的方案。即C1、C2和C3由W2供应。为每一个分销中心选择成本最低的工厂，即从P2得到60000，剩余的140000从P1得到。,方法一：,总成本是：250000+1100000+250000+260000+5140000=￥1120000.00,对每一个市场，选择不同的分销中心，使从分销中心获得产品的总成本最低。如对C1，有P1W1C1，P1W2C1，P2W1C1，P2W2C1。当然，成本最低的是P1W1C1，即用W1供应C1。同样可决定，选择W2供应C2和C3。,方法二：,该方法的总成本是多少？,58,对C1，成本最低的是P1W1C1，对C2和C3，成本最低P2W2C2，P2W2C3，但P2能力有限P2W2运6万，P1W2运9万总成本：35+26+59+110+25=920000,0,0,0,P1,2,P2,3,W1,3,W2,4,W2,59,方案三：供应链网络渠道中的物流总成本最低化目标函数：MinZ=0P11+5P12+4P21+2P22+3W11+4W12+5W13+2W21+1W22+2W23;需求约束：W11+W21=50000;W12+W22=100000;W13+W23=50000;供应约束：P11+P12=140000;P21+P22=60000;分销中心不存留产品：P11+P21-W11-W12-W13=0;P12+P22-W21-W22-W23=0;运输决策非负整数：P11P220;W11W230，且为整数通过计算机软件求解，得到最优解74万元。比方案一节约34%，比方案二节约20%,LINDO软件编程,LINDO软件中输出结果,网络设计优化模型,为了使得供应链上的总成本最小，可以通过0-1混合整数规划来建立优化模型，为网络设计提供辅助参考决策方案。在制定这一决策前，我们应当获取以下信息：（1）供应源和市场的位；（2）潜在的设施地点的区位（3）市场需求预测（4）每一地点的设施成本、劳动力成本和原材料成本（5）每两个设施布局地点之间的运输成本（6）每一地点的库存成本及其与设施数量的关系,1模型的建立在这一模型中，不考虑规模经济,我们假设计算单位被适当调整，因而来自供应商的每1单位的投入，能生产出1单位的最终产品。如果在一个供应链上，有个供应商、n个潜在的工厂、t个潜在的仓库、m个市场(或需求点)，为第h个供应商的年供应能力，为第i个工厂的潜在年生产能力，为工厂i的建设成本，为第e个潜在的仓库的年仓储能力，为e仓库的建设成本，为第j个市场的年需求量；为从供应源h运送单位产品到工厂i的运输成本，工厂i生产单位产品并将之送到仓库e的运输的成本从仓库e运送单位产品到市场j的运输成本为,网络设计优化模型,设：为每年从供应源h运送到工厂i的原材料数量，为每年从工厂i运送仓库e到货物数量，为每年从仓库e运送到市场j的货物数，且运输成本与运量呈线性关系。另外，引入0-1变量和，并且规定,网络设计优化模型,2算例分析算例：某一多元化制造企业准备进行海外扩张，已选定三家供应商和两个市场，需要在A、B、C三个备选区域进行工厂和仓库选址布局，要求仓库建设在新建工厂的区域，图3.5显示了各节点及运输成本（元/单位）。,网络设计优化模型,供应链网络潜在的节点及配送成本,网络设计优化模型,供应链上各节点的供需能力（单位/年）,工厂及配送中心的建设成本（元）,现需要进行供应链网络设计，问工厂和仓库如何进行区位设置，节点之间的怎样进行供给配置，才能保证市场需求的前提下，使供应链总成本最小此模型可以通过Excel的“solver”进行求解，求解结果表明最优决策为：在B和C两地各新建一个工厂和一个仓库，总建设成本为1475000元，总运输成本102000元，并给出具体的配送方案如图所示。,网络设计优化模型,网络设计决策方案,二、基于多代理的集成供应链设计思想与方法,基于多代理的集成供应链模式,70,供应链管理第3版马士华林勇编著,两个世界三维集成模式实体世界的人-人、组织-组织集成软环境世界的信息集成（横向集成）实体与软环境世界的人-机集成（纵向集成）,基于多代理的集成供应链设计思想与方法（续）,动态建模基本思想,71,供应链管理第3版马士华林勇编著,动态建模基本流程:多维系统分析业务流程重构建模精简/集成协调/控制,基于多代理的集成供应链设计思想与方法（续）,建模方法集成动态建模过程,72,供应链管理第3版马士华林勇编著,图3-17集成化动态建模过程,在产品开发初期设计供应链,为供应链管理设计产品（DesigneForSupplyChainManagement）目的在于设计产品和工艺以使供应链相关的成本和业务能得到有效的管理必须在产品开发设计的早期就开始同时考虑供应链的设计问题，以获得最大化的潜在利益,73,供应链管理第3版马士华林勇编著,三、产品类型和供应链设计策略,（一）产品类型,（二）基于产品的供应链设计策略,戴尔公司的竞争战略：以合理的价格提供大量多品种、个性化的产品；顾客可以在数千种型号的PC机中挑选产品。第1条供应链：高效率的供应链，它通过限制产品品种和提高规模经济，重点强调低成本生产PC的能力。第2条供应链：高度灵活、随机应变的供应链，它很擅长于生产多品种的产品。,小思考,哪条供应链的战略与戴尔公司的竞争战略更匹配？,沃尔玛公司，讨论其供应链运营水平对其供应链战略和竞争战略匹配的决定性作用,沃尔玛公司的竞争战略：成为绝大多数大众消费品的可信赖的、低成本的零售商。,既强调盈利水平又具有相当强的反应能力。,你给沃尔玛设计供应链运营模式。主要分析库存、运输、设施、信息方面。,沃尔玛公司的供应链战略?,供应链战略与竞争战略匹配图,供应链反应能力,供应链盈利能力,供应链成本,低,高,低,低,高,高,确定的需求,高需求确定性,一般需求确定性,需求确定性低,高盈利水平,一般盈利水平,一般反应能力,高反应能力,战略匹配带,低,高,成熟期,开发期,产品生命周期,预测准确度,80,案例：沃尔玛的成本领先战略,发展概况：70年代，建立中心辐射式商品流通体系；80年代初，自动化改造：83年花全年资金预算的1/4购买卫星系统，88年拥有全球最大私有卫星通讯网络竞争战略：可信赖，低成本核心竞争力：后勤物流配送(补货)能力与吸引客户忠诚的经营能力后勤方面的“连续装卸”，通过配送中心对货物的一系列安排，使沃尔玛的销售成本比行业平均标准低了3%沃尔玛的低成本来自对环环相扣的支持系统进行投资和管理供应链战略：即强调盈利能力，又强调相当强的反应能力库存：较低库存(crossdock)盈利反应运输：高水平市场反应:高效车队盈利反应信息：大量投资盈利反应,（三）基于产品的供应链设计的步骤,1.分析市场竞争环境产品需求、产品的类型和特征市场特征和不确定性2.总结、分析企业现状找到、分析、总结企业存在的问题影响供应链设计的阻力因素3.提供供应链设计项目,4.提出供应链设计的目标进入新市场开发新产品开发新分销渠道改善售后服务水平提高用户满意程度降低成本通过降低库存提高工作效率,（三）基于产品的供应链设计的步骤,5.提出供应链的基本框架6.分析和评价供应链设计的技术可行性7.分析供应链设计要解决的问题供应链的成员组成原材料的来源问题生产设计分销任务与能力设计信息管理系统设计物流管理系统设计8.检验供应链,（三）基于产品的供应链设计的步骤,供应链设计的标准,基于产品的供应链设计标准,基于成本的供应链设计标准,基于集成机制的供应链设计标准,产品,功能性产品,革新性产品,降低供应链的运作成本,以现代化信息为核心,仅考虑成本，导致次优,注重动态建模思想，不断循环和并行的过程,四、供应链网络设计的步骤,1.确定核心企业的地位供应链领导者，应该具有如下能力：,在行业中具有相当的影响力和规模优化整合和配置供应链上的资源良好的商业信誉协调供应链上的关系强大的信息技术支持能力,四、供应链网络设计的步骤,2.确定关键型和支持型供应链成员关键型成员是指与核心企业结成战略伙伴关系，在为特定的客户和市场产生特定输出的业务流程中，能够自行运营和管理，带来高增值的企业。支持型成员指为核心企业提供资源、知识、设备的企业。如：租赁卡车给制造商的公司、借钱给零售商的银行、提供仓库的仓储公司。,四、供应链网络设计的步骤,3.确定网络结构的纬度确定供应链的层数和每一层供应商或用户的数目4.确定成员间的业务流程联接程度在供应链上的不同业务流程中分配稀缺资源5.供应链的再设计,供应链设计的步骤流程图,供应链设计的步骤,1分析市场竞争环境,2分析企业现状,3提出供应链设计,4明确供应链设计的目标,5分析供应链的组成,6提出组成供应链的基本框架,7分析和评价供应链设计的技术可能性,8设计供应链,9检验已产生的供应链,比较新旧供应链,决策点,工具和技术,反馈,五、供应链节点的选择,供应链节点的选择也就是供应链合作企业的选择，这种选择要基于企业之间关系的性质及供应链组建的目标和市场环境等各种因素。供应链节点的选择方法：1.直观判断法主要根据决策人员所了解的情况，根据个人印象作出判断。,2.成本法成本法一般考虑采购和销售成本报价因素，包括采购价格、运输费用、管理费用等，采用成本最低的合作伙伴。成本分析法中最常用的是ABC成本法。ABC的优点：它根据所有合作各方的总成本来选择合作伙伴。Roodhooft和Koninss提出的模型为：,第i个合作伙伴的成本值,第i个合作伙伴的单位销售价格,所有合作伙伴中单位销售价格的最小值,采购量,因采购相关活动导致合作伙伴i对于合作伙伴j影响造成的成本,3.两阶段的伙伴选择过程模型Talluri和RC.Baker提出了定量化得两阶段的伙伴选择模型，这种方法第一阶段利用DEA判别有效业务流程，然后运用0-1整数目标规划求解，选择出伙伴组建动态联盟。4.层次分析法基本原理是根据具有递阶结构的目标、子目标等评价方案，采取两两比较的方法确定判断矩阵，把判断矩阵的最大特征值对应的特征向量的分量作为相应的系数，然后给出各方案的权重。,第四节供应链构建的设计与优化方法总结,供应链分析诊断技术供应链构建的设计方法与工具供应链设计的一般过程供应链的重构与优化,92,供应链管理第3版马士华林勇编著,供应链分析诊断技术,供应链不确定性分析信息的不确定性、不确定性对库存和服务水平的影响、提前期的不确定性供应链性能定位分析供应链综合性能指数=价值增值率用户满意度供应链诊断方法主要的诊断方法有定位分析法、AHP法其他方法：神经网络/专家系统法、物元模型法、熵模型法,93,供应链管理第3版马士华林勇编著,供应链构建的设计方法与工具,网络图形法数学模型法把供应链作为一个经济系统问题来描述，我们可以通过建立其数学模型来描述其经济数量特征计算