第三章-物流网络规划

2013/9/231第三章物流网络规划引言1库存策略与物流网络配置的协调3案例4网络设计23.1物流网络规划?物流网络的组成：供应商（生产商）、仓库、配送中心和零售点物流网络规划3.1物流网络规划?网络规划的目的：在生产成本、运输成本和库存成本之间找到合适的平衡点---(平衡）通过高效的库存管理，实现供应和需求之间的匹配（匹配）通过在最高效的工厂获取所需产品，实现资源利用的最优化（最优化）三个步骤：网络设计，库存策略，资源分配网络设计生产工厂和仓库的数量、选址和大小的决策从仓库向零售店的配送策略关键的采购决策决策考虑的时间范围是若干年库存策略:库存点的决策(库存放在哪一级）面向库存生产，选择保有一定库存的工厂（MakeToStock)面向订单生产，能够保持零库存的工厂（MaketoOrder)与库存管理策略相关的决策2013/9/232资源分配:不同产品的生产和包装是不是在合适的地点(生产厂）内完成?每个工厂应该有多大的生产能力满足季节性波动?3.2网络设计定义：对供应链实体和基础设施配置所做的决策有长远影响的战略决策.关系到生产工厂、仓库和零售店的决策重新评估供应链基础设施重新评估供应链基础设施的原因：多方面的改变需求模式产品组合生产过程采购战略设施运营成本.收购和兼并会促使不同网络的整合关键战略决策问题确定合适的设施（仓库和工厂）的数量确定每个设施的位置确定每个设施的规模为每个设施分配产品的空间确定采购需求确定分配策略：客户从哪个仓库收到货物目标和平衡目标:设计或重新配置网络，从而在不同的服务水平要求下，使每年的系统成本最小化增加仓库的数量会导致:减少了到达客户的平均运输时间，提高了服务水平为了保证每个仓库应付顾客需求的不确定性而增加安全库存，增加了库存成本.增加了管理费用和准备成本减少了仓库的运出成本，从仓库到客户的运输成本增加了仓库的运入成本，供应商到仓库的运输成本网络设计：数据收集网络配置涉及大量数据：顾客、零售商、现有仓库/配送中心、制造厂和供应商的位置.所有产品的数量，特殊的运输方式每个位置的顾客对每种产品的年需求量每种运输模式的运输费率存储成本：劳动力、仓库保管费和运营维护费向顾客发货的频率和运量订单处理成本.顾客的服务要求和目标生产和采购的成本和能力2013/9/233数据聚合优化网络配置的数据量很庞大，需要做数据聚合顾客群采用网格和其他聚类技术将距离较近的客户聚合起来。用顾客聚合替换那些单个顾客.产品组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类•将单品体积或重量相似的聚合为一类产品类型•仅在产品型号、款式或包装形式上有所不同的产品可以聚合为一类.用聚合数据替换详细数据数据聚合后，从聚合水平角度去预测需求将更加有用大量研究表明：将顾客聚合到150-200区，总运输成本估算值的误差通常不超过1%聚合的通用原则：将顾客需求点聚合为150-200个区域确保每个顾客区有大致相等的总需求每个区的面积可能不同.将聚合的点放在每个区的中心将产品聚合成20--50组基于3位邮政编码的顾客聚合TotalCost:$5,796,000TotalCustomers:18,000TotalCost:$5,793,000TotalCustomers:800CostDifference0.05%产品聚合TotalCost:$104,564,000TotalProducts:46TotalCost:$104,599,000TotalProducts:4CostDifference:0.03%网络设计：运输费率费率通常与距离线性相关而不是与运输数量内部车队与外部车队的不同2013/9/234内部车队的运输费率需求数据:每辆卡车的年费用每辆卡车的年行驶里程卡车的有效运力每辆卡车的年运量计算每单品库存单位每英里的运输成本外部运输费率两种运输模式：整车运输和零担运输整车运输提供两个区域之间每辆卡车每英里的价格从Chicago到Boston=成本/permileXChicago-Boston距离两地整车运输成本结构是不对称的。零担运输等级费率：标准费率.特价费率和商品费率（针对特定商品）里程估计估计起点a的经度和纬度lonaandlata(对终点b同样估计)aandb之间的距离短距离长距离22)69(()ababablonDlonlatlat122))))))2(69)sin(sin(cos(cos((sin(22abababaXbXlatlatlonlonDlatlat矫正系数ρ计算公式低于实际距离应该乘以一个系数ρ.值:在都市区ρ=1.3美国大陆ρ=1.14例：Chicago-BostonDistancelonChicago=-87.65latChicago=41.85lonBoston=-71.06lonBoston=42.36DChicago,Boston=855milesMultiplybycircuityfactor=1.14估计路程距离=974里实际路程距离=965里GIS系统提供更精确距离降低速度2013/9/235网络设计：仓储成本仓库和配送中心的成本主要包括三个主要成本：搬运成本劳动力和设施成本与每年流经仓库的货物量成正比.固定成本包括那些与在仓库中周转的库存数量不成比例的成本因素通常与仓库容量成比例，非线性比例储存成本库存持有成本与平均库存水平成比例确定固定成本FIGURE3-8:仓库固定成本与仓库容量的函数关系确定存储成本平均库存水平乘以持有成本库存周转率=年销售量/平均库存水平仓库容量估计必需的存储空间平均库存水平=仓库的年流量/库存周转率必要的存储空间=2*平均库存水平乘以某个系数：考虑走廊分类和处理设备AGVs实践中系数=3仓库容量的相关例子年流量=1,000units库存周转率=10.0平均库存水平=100units假设每单位占10平方英尺产品需要的空间=2,000sqft.整个仓库需要的空间=6,000sqft潜在仓库位置潜在仓库的位置应满足以下条件:地理和基础设施条件自然资源和劳动力可得性本地行业和税收制度公共利益.一般说来，只有有限位置满足以上条件2013/9/236未来需求战略决策所考虑的仓库数量、位置和规模对公司的影响至少为3-5年因此，顾客需求在以后几年的变化需要在网络设计时考虑。通常采用基于情景的方法并结合净现值计算加以处理。如何确保数据和模型能精确地反映网络设计问题？使用模型和数据验证：1.使用模型和收集到的数据重构现有的网络2.将模型的输出与现有数据进行比较将模型算出的目标值与公司实际的会计信息比较。是确定是否存在数据错误、假设不合理、模型有缺陷等问题的最好方法。有助于对网络配置进行局部和小范围的改动，检验该系统如何反映这些改变对成本和服务的影响模型的验证过程要回答：模型是否有意义?数据是否一致?模型的输出结果是否可以被完全解释?是否进行灵敏度分析?优化网络网络配置的技术数学优化技术:1.准确算法:找到最优解2.启发式算法:可以找到较好的方案，不一定是最优的仿真模型:用于评估设计者所设计的具体方案。案例启发式算法和准确算法的必要性：例子：考虑以下配送系统：单一产品两个制造厂p1和p2p2的实际产能为60,000单位.两个制造厂拥有同样的生产成本.两个现有仓库具有同样的搬运成本.三个市场区域c1,c2和c3的需求分别是50,000,100,000和50,000.单位配送成本Facilitywarehousep1p2c1c2c3w104345w2522122013/9/237启发式算法#1:D=50,000D=100,000D=50,000产能=60,000$5x140,000$2x60,000$2x50,000$1x100,000$2x50,000总成本=$1,120,000对于每个市场，选择最便宜的仓库来满足：启发式算法#2:D=100,000D=50,000Cap=60,000$4$5$2$3$4$5$2$1$2$0P1toWH1$3P1toWH2$7P2toWH1$7P2toWH2$4P1toWH1$4P1toWH2$6P2toWH1$8P2toWH2$3P1toWH1$5P1toWH2$7P2toWH1$9P2toWH2$4市场区域#1由仓库1服务,市场2和3由仓库2服务对于每个市场，选择仓库使经过该仓库的总配送成本最低，即[考虑入库和出库的配送成本]D=50,000D=100,000D=50,000Cap=60,000Cap=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优化模型该配送问题可以描述成下面的线性规划问题.设：x(p1,w1),x(p1,w2),x(p2,w1)andx(p2,w2)为从制造厂到仓库的流量.x(w1,c1),x(w1,c2),x(w1,c3)为从仓库w1到c1,c2andc3的流量.x(w2,c1),x(w2,c2),x(w2,c3)为从仓库w2到c1,c2andc3的流量目标函数:min0x(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)满足下列约束：x(p2,w1)+x(p2,w2)60000x(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)=50000x(w1,c2)+x(w2,c2)=100000x(w1,c3)+x(w2,c3)=50000所有流量大于或等于0最优解Facilitywarehousep1p2c1c2c3w1140,000050,00040,00050,000w2060,000060,0000Totalcostfortheoptimalstrategyis$740,000最优策略的总成本为740，000美元2013/9/238仿真模型允许进行微观层次上的分析：个体的订货模式.具体的库存策略.仓库中库存的移动.只能为预先设定好的物流网络设计构造模型并不是优化模型用什么技术用数学优化技术处理静态模型当系统的动态性很重要时，用两阶段方法:在宏观层次上，考虑最重要的成本因素，用优化模型生成一系列成本最小化方案用仿真模型评价第一阶段产生的方案3.3库存策略与物流协调研究对象：多个设施属于一家公司研究目标：管理库存以使系统成本最小考虑内容：多个设施的相互作用以及这种作用对某个设施内库存策略的影响库存管理方法:等待订单到达后再安排生产[make-to-orderfacility]按库存生产，在哪存放安全库存?哪个设施按订单生产？哪个设施按库存生产?在单个产品---单设施的库存模型假设-SI:发出订单到该设施接收货物的时间(到达服务时间)S:该设施向客户做出的承诺服务时间T:该设施的加工时间.该设施的净提前期=SI+T-S该设施的安全库存:STSISTSIhz扩展到：两阶段模型优化两个设施内的库存---减少从设施2到设施1的承诺服务时间设施1内的库存将减少设施2内的库存将增加完成系统目标的途径:选择每个设施合适的承诺服务时间---从而选择库存的存放位置和数量减少系统安全库存成