第十讲网络设计

1、1供应链的网络设计供应链的网络设计1. 设施决策在供应链中的作用2. 网络设计决策的影响因素3. 网络设计决策步骤4. 21. 设施决策在供应链中的作用设施决策在供应链中的作用u设施决策（网络设计决策）包括生产、储藏或运输相关设施的区位及每样设施的容量和作用 设施 供应链设施包括对材料、在制品、产成品进行物料处理作业和进行存储作业的一切设施u所有的零售商店、成品仓库、制造工厂和材料储备仓库都属于供应链设施 设施与设施网络的选择，决定了供应链在成本与服务方面的竞争能力31. 设施决策在供应链中的作用设施决策在供应链中的作用u设施决策的内容设施功能设施功能设施区位设施区位容量配置容量配置市场和供给

2、配置市场和供给配置设施应布局何处？设施应布局何处？ 每一设施应配置多大容量？每一设施应配置多大容量？ 每一设施有何作用？在每一设每一设施有何作用？在每一设施中将进行哪些作业流程？施中将进行哪些作业流程？ 每一设施应服务于哪些市场？每一设施应服务于哪些市场？每一设施由哪些供给源供货每一设施由哪些供给源供货? ?41. 设施决策在供应链中的作用设施决策在供应链中的作用u设施决策的作用：决策失误将给供应链运营带来很大困难 设施功能决策 决定了供应链在满足客户需求中的灵活性大小。 设施区位决策 对供应链的运营有长期影响，废弃或迁移设施的代价是十分昂贵的。 好的设施区位能帮助企业在较低成本下保证供应链的

3、运营。 容量配置决策 不易改变，合理的容量配置能降低成本，提高设施利用效率，提升对需求的反应能力。 设施的供应源及市场配置决策 会影响供应链为满足客户需求所引发的生产、运输、库存等成本。52. 网络设计决策的影响因素网络设计决策的影响因素u战略性因素u技术因素 u宏观经济因素 u政治因素 u基础设施因素 u竞争性因素 u对顾客需求的反应时间 u物流和设施成本 62.1 网络设计决策的影响因素网络设计决策的影响因素u战略性因素：竞争战略强调生产成本的企业强调生产成本的企业强调反应能力的企业强调反应能力的企业全球化的供应链网络全球化的供应链网络在成本最低的区位布局生产设施，即便在成本最低的区位布局

4、生产设施，即便会使生产工厂远离其市场区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，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来支持其不同战略目标的实现沿海原料地地区性贡献者前哨性7集中建立集中建立分散建立分散建立规模效应规模效应 易享受易享受 难享受难享受经验效果经验效果 易享受易享受 难享受难享受协同作用效果协同作用效果 易享受易享受 难享受难享受生产费用生产费用 小小多多管理费用管理费用 小小多多运送费用运送费用 多多 小小交货期交货期 长长短短公司内的经

5、验等公司内的经验等 易共有易共有 难共有难共有协作设施的组织化协作设施的组织化容易容易困难困难事故等风险事故等风险 大大 小小集中建立与分散建立设施的一般性特征集中建立与分散建立设施的一般性特征2.1 网络设计决策的影响因素网络设计决策的影响因素战略性因素：竞争战略82. 网络设计决策的影响因素网络设计决策的影响因素u技术因素：产品技术特征 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。

6、92. 网络设计决策的影响因素网络设计决策的影响因素u宏观经济因素 ：外部因素关税水平高关税：在更多的地方进行生产，配置在各地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波动对供应链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u在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。需求波动灵活性的网络可适应经济波动而导致的需求波动。102. 网络设计决策的影响因素网络设计决策的影响因素u政治因素：重要作用 企业倾向于将在政局稳定的国

7、家布局，这些国家的经济贸易规则较为完善 政治稳定很难量化，只能进行主观的评价u基础设施因素：先决条件，影响供应链运营的成本场地的供给场地的供给劳动力的供给劳动力的供给交通密集交通密集地方性公用事业地方性公用事业关键的关键的基础设施基础设施靠近运输枢纽、靠近运输枢纽、靠近机场和码头靠近机场和码头 、高速公路入口、高速公路入口、铁路服务铁路服务11积极外部性积极外部性2. 网络设计决策的影响因素网络设计决策的影响因素u竞争性因素：竞争对手的战略、规模和布局企业如何进行竞争企业如何进行竞争为瓜分市场而布局为瓜分市场而布局临近临近or远离？远离？原材料和劳动原材料和劳动力等外部因素力等外部因素是否迫使

8、其相是否迫使其相互靠近互靠近许多企业临近许多企业临近布局均受益布局均受益在价格上进行竞争，且在价格上进行竞争，且承担向客户送货的成本承担向客户送货的成本企业不能控制价格，而只是在与企业不能控制价格，而只是在与客户距离的远近上相互竞争客户距离的远近上相互竞争Hoteling模型模型企业接近布局获取最大市场份额企业接近布局获取最大市场份额远离竞争对手布局远离竞争对手布局12u竞争性因素Hoteling模型两家企业在直线上的布局假设客户均匀地分布在(0，1)这个区间上，两个企业通过与客户距离的远近进行竞争，客户总是光顾最近的一家企业，而且与两家企业距离相等的客户则在二者之间平均分配。如果总需求为1，

9、企业1布局在点a，企业2布局在点1b，那么两个企业的需求d1和d2分别是：01a1 - b211abd212abd显然，如果两家企业能更近地布局，最终使得显然，如果两家企业能更近地布局，最终使得a=b=1a=b=12 2时，时，两家企业就能将自身的市场份额最大化两家企业就能将自身的市场份额最大化2. 网络设计决策的影响因素网络设计决策的影响因素132. 网络设计决策的影响因素网络设计决策的影响因素u对顾客需求的反应时间 目标客户能容忍较长的反应时间 集中力量扩大每一设施的生产能力 客户群认为较短的反应时间很重要 必须在离客户较近的地方布局u设有许多生产基地，每个基地的生产能力较小，缩短反应时间

10、，增加设施的数量必需的设施数量要求的反应时间142. 网络设计决策的影响因素网络设计决策的影响因素u物流和设施成本：库存、运输、设施（建设和运营） 库存成本在仓储网络中，库存由在途库存、安全库存和基础库存组成u随着网络中仓库设施的增加，网络中在途的运输时间将不断减少，在途库存的量也会不断减少u当供应链中设施数目增加时，平均安全库存及由此引起的库存成本就会增加库存成本设施数量设施数量和库存成本之间的关系15二、网络设计决策的影响因素二、网络设计决策的影响因素u物流和设施成本：库存、运输、设施（建设和运营）运输成本设施数量设施数量和运输成本之间的关系直接从生产地到直接从生产地到达客户的小批量达客户

11、的小批量运输成本是成本运输成本是成本曲线的起始点曲线的起始点随着仓库数量的增随着仓库数量的增加，运输的总成本加，运输的总成本不断减少；运输成不断减少；运输成本的降低源于在某本的降低源于在某个设施对货物的集个设施对货物的集并运输与短途运输并运输与短途运输的相互结合的相互结合成本曲线的最成本曲线的最低点，表示获低点，表示获得最大的货物得最大的货物集并所需的设集并所需的设施的数量施的数量如果设施数量的扩如果设施数量的扩张超出了货物集并张超出了货物集并的最大值，每个设的最大值，每个设施所承担的进货集施所承担的进货集并运输的数量减少并运输的数量减少了，成本将增加了，成本将增加162. 网络设计决策的影响

12、因素网络设计决策的影响因素物流和设施成本：库存、运输、设施（建设和运营） 设施成本固定成本u固定成本是指短期内不随设施的货流量的改变而改变的成本，如建设成本和租赁成本可变成本u与生产或仓库运营相关的随着加工数量的变化而变化的成本被成为可变成本设施成本设施数量设施数量和设施成本之间的关系设施的设立可为供应链提供成本或设施的设立可为供应链提供成本或服务优势，则该设施的设立就必要服务优势，则该设施的设立就必要17u随着设施数目的增加，物流总成本先减后增设施数量成本设施数量和总成本之间的关系总成本库存成本运输成本设施成本2. 网络设计决策的影响因素网络设计决策的影响因素18反应时间设施数量物流总成本物

13、流成本和反应时间变动与设施数量的关系物流成本和反应时间变动与设施数量的关系 2. 网络设计决策的影响因素网络设计决策的影响因素193. 网络设计决策框架网络设计决策框架竞争战略内部限制资本、增长战略、现存网络全球竞争生产技术资本、规模/范围的影响、需要的支持、灵活性竞争环境关税和税收激励区域性需求规模、增长、一致性、地方特色政治、汇率和需求风险生产方法需要的技能、反应时间基础设施要素成本劳动力、原材料、具体地点物流成本运输、库存和协调20u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 必须在企业竞争战略、可用资本和设施、竞争分析、以及所有的限制条件基础上决定供应链战

14、略u明确地区性设施的构架 目标：选择设施布局的区域，明确设施的潜在作用及其最大容量需求预测分析规模经济的作用（降低成本）明确需求风险、汇率风险、政治风险 ；掌握关税和税收减免情况（不同的区域市场）竞争环境分析3. 网络设计决策框架网络设计决策框架21u选择合适的地点目标：在将要布局设施的区域范围内选择一系列的地点。地点选择依据：确保以预想的生产方式正常进行的基础设施状况硬件设施要求：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：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u选择布局区位目标：选择精确的设施布局区位，并为每一设施配置容量。从第三步选出的一系列理

15、想的地点中进行筛选，找出布局区位。3. 网络设计决策框架网络设计决策框架22u设施布局和容量配置的目标：使整个供应链网络的利润最大化u制定决策所需的信息： 供应源和市场的位置 潜在的设施地点的区位 市场需求预测 每一地点的设施成本、劳动力成本和原材料成本 每两个设施布局地点之间的运输成本 每一地点的库存成本及其与设施数量的关系u制定决策运用的模型： 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的区位 网络优化模型 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4. 设施区位和容量配置模型设施区位和容量配置模

16、型23u假定1：任何一个地点都可在坐标系中用点表示，两点之间的距离可通过坐标系中两点间的距离进行计算u假定2：运费随运量的增加呈线性增加u参数： x,y： 区位坐标 xn, yn ：市场或供应源n的坐标 dn ：供应源n或市场与工厂之间的距离 Fn ：在供应源n或市场或工厂之间每单位货物的运输成本4. 1 重力区位模型重力区位模型ninnnknnnnnknnnnknnnnnndFDdyFDydFDdxFDxnnyyxxd111122)()(Min )()(22yyxxFnnn计算新区位继续从第一步开始计算，直到新区位与原有区位几乎相同时停止运算244.2 网络优化模型网络优化模型u市场在仓库之

17、间如何划分？仓库在工厂之间如何分配？u配置决策随不同成本变化和市场发展有规则调整 不变成本：与产量和货运量无关的成本耗费 可变成本：在给定设施中那些与产量和运量成比例变化的成本耗费主要成本：主要成本：固定设施成本交通成本生产成本库存成本协调成本254.2 网络优化模型网络优化模型u需求量分配u决策问题：工厂之间的需求量分配u 参数：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1单位产品并送到j市场的成本Xij 每年从i到j的运量u决策目标：设施成本、运输成本和库存 成本之和最小0 :1111xKxDxxcijimjijjniij

18、nimjijijMin限制条件26u例：TelecomOne和Highoptic公司都是新一代通讯设备制造商。 T着眼于美国东部的市场，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。 H公司瞄准美国西部的市场，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)。 生产能力、市场需求、生产成本和运输成本及每月的固定成本4.2 网络优化模型网络优化模型供应城市供应城市需求城市需求城市每每1000单位的生产和运输成本（千美元）单位的生产

19、和运输成本（千美元）生产能力生产能力Ki（千单位（千单位）月固定成本月固定成本Fi（千美元（千美元）亚特兰亚特兰大大波士顿波士顿芝加哥芝加哥丹佛丹佛奥马哈奥马哈波特兰波特兰巴尔的摩（巴尔的摩（B1675400685163011602800187650孟菲斯（孟菲斯（M）380135554310456652321224100威奇托（威奇托（W）92216467005083111797312200肖肖尼（肖肖尼（C）146019409701004951200243500盐湖城（盐湖城（S）192524001425500950800275000月需求量（千单位）月需求量（千单位）Dj10814671

20、127 亚特兰大波士顿芝加哥丹佛奥马哈波特兰T公司 巴尔的摩（B） 孟菲斯（M） 威奇托（W）H公司 盐湖城（S） 肖肖尼（C）01008002120 06 07 110T公司和H公司的最优需求配置T每月消耗的可变成本是$14,886,000，月固定成本为$13,950,000，月总成本为$28,836,000；H公司的月可变成本为$12,865,000，月固定成本为$8500000，月总成本为$21365000。 4.2 网络优化模型网络优化模型28u工厂布局：生产能力既定u决策问题：T公司和H公司决定合并成一个TH新公司，是否每个工厂都是必需，哪些工厂应当关闭？u参数：n 潜在的工厂布局区

21、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)u决策目标：决定工厂的区位，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。4.2 网络优化模型网络优化模型294.2 网络优化模型网络优化模型u决策变量的定义： 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u限制条件含义： 所有需求得到满足 每一工厂的生产不超过生产能力 两类：哪些运营（1），哪些关闭（0） 1

22、 , 0m11111yyKxDxxcyfiiijijjniijnimjijijiniiMin限制条件30 运营/关闭亚 特 兰大波士顿芝加哥丹佛奥马哈波 特兰巴尔的摩（B）1082000孟菲斯（M）110012000威奇托（W）0000000肖肖尼（c）10006711盐湖城（S）0000000 合并后的新公司吉TH的最优需求配置TH的最佳选择是关闭在盐湖城和威奇托的工厂，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$47,401,000。这一成本比T公司和H公司独立运营时节省了近$3,000,000成本。 4.2 网络优化模型网络优化模型31u单供应源模型 目标：只有一

23、个工厂为一个市场服务（单供应源）以便减少协调的复杂性u决策变量的定义： yi =1 如果工厂i运营，否则为0 xij=1 如果工厂i为市场j提供产品u限制条件含义： 所有需求得到满足 每一工厂的生产不超过生产能力 两类：哪些运营（1），哪些关闭（0） 市场j由工厂i提供产品4.2 网络优化模型网络优化模型 1 , 0,1m11111yxyKDxxxcyfiijiijjijniijnimjijijiniiMin限制条件32u工厂和仓库同时布局 设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。 假设计算单位被适当调整

24、，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。决策目标：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。4.2 网络优化模型网络优化模型33 参数： m -市场或需求点的数量 n -潜在的工厂区位数量 i -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