供应链管理中的模型设计及网络优化

第九章供应链管理中的网络优化,福建信息职业技术学院刘晓敏,第九章供应链管理中的网络优化,第一节供应链模型第二节供应链的设计第三节供应链网络优化,第一节供应链模型,一、供应链的模型I：链状模型模型I表明产品的最初来源是自然界，如矿山、油田、橡胶园等，最终去向是用户。产品因用户需求而生产，最终被用户所消费。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。被用户消费掉的最终产品仍回到自然界，完成物质循环（如图中的虚线）。,第一节供应链模型,二、供应链的模型II：链状模型模型II是对模型I的进一步抽象，它把商家都抽象成一个个的点，称为节点，并用字母或数字表示。节点以一定的方式和顺序联结成一串，构成一条图学上的供应链。在模型II中，若假定C为制造商，则B为供应商，D为分销商；同样地，若假定B为制造商，则A为供应商，C为分销商。在模型II中，产品的最初来源（自然界）、最终去向（用户）以及产品的物质循环过程都被隐含抽象掉了。从供应链研究便利的角度来讲，把自然界和用户放在模型中没有太大的作用。模型II着力于供应链中间过程的研究。,第一节供应链模型,三、供应链的模型：网状模型事实上，在模型II中，C的供应商可能不只一家，而是有B1，B2，.Bn等n家，分销商也可能有D1，D2，.，Dm等m家。动态地考虑，C也可能有C1，C2，.，Ck等k家，这样模型II就转变为一个网状模型，即供应链的模型III（如图）。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，把所有厂家都看做是其上面的一个节点，并认为这些节点存在着联系。当然，这些联系有强有弱，而且在不断地变化着。通常，一个厂家仅与有限个厂家相联系，但这不影响我们对供应链模型的理论设定。网状模型对供应关系的描述性很强，适合于对供应关系的宏观把握。,第二节供应链的设计,一、网络设计决策的影响因素1、战略性因素2、技术因素3、宏观经济因素4、政治因素5、基础设施因素6、竞争性因素7、对顾客需求的反应时间,1、战略性因素,强调反应能力的企业,全球化的供应链网络,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区,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,通过在不同国家或地区布局职能设施，来支持其不同战略目标的实现,集中建立与分散建立设施的一般性特征,2、技术因素,生产技术能带来显著的规模经济效益布局少数大容量的设施设施建设的固定成本较低建立为数众多的地方性生产设施以降低运输成本生产技术很稳定，而且不同国家对产品的要求不同在每一个国家建立地方性基地为该国市场服务。生产技术富有灵活性，在较少的几个大基地进行生产。,3、宏观经济因素,关税水平税收减让汇率风险需求波动,关税高关税供应链网络在更多的地方进行生产，配置在每个地方的工厂生产能力较小低关税减少生产基地、每一生产基地扩大生产能力税收减让指关税或税收的削减企业布局于税收减让地区可获得成本优势,汇率风险供应链的利润有显著影响。良好的供应链网络能利用汇率波动增加利润可以在供应链网络中多规划一部分生产能力，以使生产能力具有灵活性，满足不同市场的需求，从而在当前汇率下使成本较低的基地生产更多的商品。需求波动供应链网络设计还必须考虑由于经济波动而导致的需求波动。,政治稳定因素在供应链网络布局中起着重要作用,4、政治因素,企业倾向于将企业布局在政局稳定的国家，这些国家的经济贸易规则较为完善,政治稳定很难量化，所以企业在设计供应链时只能进行主观的评价,5、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,基础设施的好坏影响供应链运营的成本,场地的供给劳动力的供给交通密集地方性公用事业,关键的基础设施,靠近运输枢纽、靠近机场和码头、高速公路入口、铁路服务,6、竞争性因素,设计供应链网络，必须考虑竞争对手的战略、规模和布局,诸如原材料和劳动力等外部因素是否迫使其相互靠近,企业如何进行竞争,企业间的积极外部性,许多企业临近布局使他们均受益,一项基本的决策,如果企业在价格上进行竞争，而且承担向客户送货的成本，那么最优的布局是二者尽可能离得远些,当企业不能控制价格，而只是在与客户距离的远近上相互竞争时，他们就能通过相互接近的布局获取最大的市场份额。豪特灵(HOTELLING)模型,7、对顾客需求的反应时间,企业的目标客户若能容忍较长的反应时间，企业就能集中力量扩大每一设施的生产能力。企业的客户群认为较短的反应时间很重要必须布局在离客户较近的地方。这类企业就应当设有许多生产基地，每个基地的生产能力较小，由此来缩短对客户的反应时间，增加供应链中设施的数量。,第二节供应链的设计,二、网络设计决策步骤1、明确供应链战略2、明确地区性设施的构架3、选择合适的地点4、选择布局区位,网络设计决策框架,1、明确供应链战略,详细说明供应链应该具备哪些功能，以支持企业竞争战略的实现。管理者必须在企业竞争战略、竞争分析、以及所有的限制条件基础上决定供应链战略。,2、明确地区性设施的构架,目标是：选择设施布局的区域，明确设施的潜在作用及其最大容量。(1)需求预测(2)分析规模经济的作用(3)明确需求风险、汇率风险、政治风险(4)掌握关税和税收减免情况(5)竞争环境分析,3、选择合适的地点,目标是：在将要布局设施的区域范围内选择一系列的地点。地点的选择应当依据基础设施的状况进行，以便确保预想的生产方式能正常进行。硬件设施要求包括供应商的存在、运输服务、通讯、公用事业以及仓储设施。软件设施要求包括可供雇佣的熟练劳动力、劳动力转换以及当地社区对工商业的接受程度。,4、选择布局区位,目标是：选择精确的设施布局区位，并为每以设施配置容量。从第三步选出的一系列理想的地点中进行筛选，找出布局区位。网络设计是为了实现供应链总利润最大化，并考虑每个市场的预期边际效益和需求以及不同的物流和设施成本。重力区位模型选择出使供应商处运来原材料的运输成本和向市场运送最终产品的运输成本之和最小网络优化模型,第三节供应链网络优化,1、需求量在工厂之间的分配模型2、生产能力既定的工厂布局模型3、工厂和仓库同时布局模型,例题,吉百利(TelecomOne)和哈奥普蒂克(Highoptic)公司都是新一代通讯设备制造商。吉百利着眼于美国东半部的市场，它在巴尔的摩(B)、孟菲斯(M)和堪萨斯州的威奇托(W)都有自己的生产厂，服务的市场包括亚特兰大、波士顿和芝加哥。哈奥普蒂克公司瞄准美国西半部的市场，服务的市场包括丹佛、内布拉斯加州的奥马哈和俄勒冈州的波特兰。哈奥普体克公司的几个工厂分别位于怀俄明州的肖肖尼(CHEYENNE)(C)和盐湖城(S)。工厂的生产能力、市场需求、每1000单位产量的生产成本和运输成本以及每个工厂每月的固定成本见下表。,表吉百利公司和哈奥普蒂克公司的生产能力、市场需求和成本,1、需求量在工厂之间的分配,两个公司都必须考虑在工厂之间进行需求分配。这一模型需要输入以下数据：n=工厂区位的数目；m=市场或需求地的数量；Dj=市场j的年需求量；Ki=工厂i的年生产能力；Cij=i工厂生产一单位产品并送到j市场的成本(包括生产、库存、运输和设施成本),向不同工厂分配不同市场和需求的目标是使设施成本、运输成本和库存成本之和最小。对决策变量做如下定义：=每年从工厂i到市场j的运量这一问题构成了下面这一线性模型：,限制条件为j=1,m该限制保证每一市场的需求得以满足i=1,n该限制保证每一工厂不能超过其生产能力进行生产,吉百利公司和哈奥普蒂克公司的最优需求配置,表给出的需求分配表明，吉百利每月消耗的可变成本是14886000美元，月固定成本为13950000美元，月总成本为28836000美元；哈奥普蒂克公司的月可变成本为12865000美元，月固定成本为8500000美元，月总成本为21365000美元。,2、工厂布局：生产能力既定的工厂布局模型,吉百利公司和奥普蒂克公司已经决定将这两家公司合并成一个名为吉百利奥普蒂克的新公司。管理者正在讨论是否每个工厂都是必需的，哪些工厂应当关闭。这一模型需要输入以下数据：n=潜在的工厂布局区位数量；m=市场或需求点的总数量；Dj=市场j的年需求量；Ki=工厂i的潜在年生产能力；fi=工厂i运营中按年分摊的固定成本；Cij=工厂i生产一单位产品并将之送到j市场的成本(包括生产、库存、运输、设施成本),目标是决定工厂的区位，然后将市场需求分配到每一个正在运营的工厂中去，以减少设施成本、运输成本和库存成本。决策变量的定义如下：yi=1如果工厂i运营，否则为0 xij=每年从工厂i运送到市场j的货物数量,然后，这一问题构成以下模型：限制条件为：j=1,m(保证所有需求得到满足)i=1,n(确保每一工厂的生产不超过生产能力)i=1,n(将工厂分为运营(yi=1)或关闭(yi=0)两类),合并后的新公司吉百利奥普蒂克的最优需求配置,通过求解，得出结论：吉百利奥普蒂克的最佳选择是关闭在盐湖城和威奇托两地的工厂，而继续运行在巴尔的摩、肖肖尼和孟菲斯的工厂。每月的网络和运营成本为47401000美元。这一成本比吉百利公司和哈奥普蒂克公司独立运营时成本节省了近3000000美元。,3、工厂和仓库同时布局,如果要没计从供应商到顾客的整个供应链网络：供应商向工厂提供原材料，工厂设有为市场服务的仓库，必须为工厂和仓库同时做出布局和容量配置决策。在这一模型中，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。,这一模型要求输入以下数据：m=市场或需求点的数量n=潜在的工厂区位数量l=供应商的数量t=潜在的仓库区位数量Dj=顾客j的年需求量Ki=布局于i点的工厂的生产能力Sh=供应商h的年供应能力We=布局于e点的仓库的年仓储能力,fi=布局于i点的工厂的年固定成本fe=在e地点布局一家仓库的年固定成本Chi=从供应源h运送单位货物到工厂i的成本Cie=i点的工厂生产单位产品并运送到e点的仓库的成本Cei=从e点的仓库为j点的顾客送单位货物的成本,这一模型的目标是确定工厂和仓库的区位以及不同地点之间的运输数量，以减少总的固定成本和可变成本。定义如下决策变量：yi=1如果工厂布局在i点，否则为0ye=1如果仓库布局在e点，否则为0 xej=每年从e点的仓库运到市场j的货物的数量xi