第4章物流及供应链方案

1、第4章 物流系统规划与设计技术方法学习目标学习目标了解物流网络结构规划的方法了解物流网络结构规划的方法了解基于供应链的物流网络结构规划方法了解基于供应链的物流网络结构规划方法掌握物流设施的概念、内容与选址方法掌握物流设施的概念、内容与选址方法物流网络The Logistics Network 物流网络包括: 供应商、仓库、配送中心、零售商，以及在各机构之间流动的原材料、在制品库存和产成品决策的分类Decision Classifications 战略层面: 涉及到资本投入等有着长期影响的那些决策。如： 决定新工厂、配送中心、仓库的选址、数目、规模等。 新生产设备的购买及工厂内生产方式的选择决策

2、的分类Decision Classifications 策略层面: 生产等资源的有效分配 工人规模 库存控制的方式 配送渠道的选择 运输、配送及替代方案的选择决策的分类Decision Classifications 操作层面: 日常操作 分派 车辆路线设计网络设计: 主要解决的问题 决定最优的库房、工厂的地点、数目、规模 决定最优的供应方案： 哪家工厂（供应商）生产（供应）哪种产品或部件 决定最优的配送路径 哪个库房（配送中心）服务哪个区域的客户苏宁、格力 苏宁：网络战略规划部 主要问题：在全国构建物流网络，以支持苏宁的战略 确定合适的仓库数量 确定每个仓库的规模 确定客户从那个仓库收到货物

3、 格力：生产企业 仓库的位置导致转库拥堵现象网络设计: 主要解决的问题 主要目标为平衡服务水准与 生产、供应成本 库存持有成本 订单处理成本 运输成本4.1 物流设施选址v 4.1.1 物流设施选址概述物流设施选址概述 供应链网络设计决策的核心是设施决策 丰田的案例 丰田公司在全世界每一主要市场都设有工厂，丰田公司在全世界每一主要市场都设有工厂，1997年以年以前，每一工厂只能满足当地市场，这在后来的亚洲经济前，每一工厂只能满足当地市场，这在后来的亚洲经济危机中给公司带来了很大的损失，亚洲地区的工厂大量危机中给公司带来了很大的损失，亚洲地区的工厂大量闲置而又不能用于其他供小于求的市场。丰田公司

4、现已闲置而又不能用于其他供小于求的市场。丰田公司现已对每一工厂实行灵活性生产，而不仅局限于当地市场对每一工厂实行灵活性生产，而不仅局限于当地市场 1998年，丰田在美国肯塔基州的列克墨敦设立装配厂并年，丰田在美国肯塔基州的列克墨敦设立装配厂并沿用至今。该装配厂在日元升值的时候利润非常大，而沿用至今。该装配厂在日元升值的时候利润非常大，而在日本本土生产的汽车由于价格太高无法同在美国生产在日本本土生产的汽车由于价格太高无法同在美国生产的汽车进行竞争，在降低成本的同时，这些装配厂也能的汽车进行竞争，在降低成本的同时，这些装配厂也能对美国市场做出灵活反应。对美国市场做出灵活反应。一、设施决策在供应链中

5、的作用 设施决策的概念 设施决策的内容 设施决策的作用1、设施决策的概念 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 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 供应链设施决策 也称供应链网络设计决策 包括生产、储藏或运输相关设施的区位及每样设设施的容量和作用2、设施决策的内容设施功能设施区位容量配置市场和供给配置设施应布局何处？ 每一设施应配置多大容量？ 每一设施有何作用？在每一设施中将进行哪些作业流程？ 每一设施应服务于哪些市场？每一设施由哪些供给源供货?有何区别？对

6、网络设计有何要求？请思考两个供应链系统对于60小时之内所收到的订单可以满足90%以上的客户的95%的需求在24小时之内满足90%的客户的97%的需求对响应时间的要求不同网络设计可以更加集中，存储成本可以更小，运输费用较省网络设计应该适当分散，存储成本可能增大，运输费用较多3、设施决策的作用 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

7、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。二、网络设计决策的影响因素 战略性因素 技术因素 宏观经济因素 政治因素 基础设施因素 竞争性因素 对顾客需求的反应时间 物流和设施成本 1、战略性因素强调生产成本的企业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耐克在亚洲很多国家都有生产厂，在中国和印尼的厂家多注意成本节约，着眼于大批量的廉价产品生产，相反，在韩国和台湾的厂家则更注重反应能力，着眼于价格较高的新型号产品

8、的生产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、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，如电脑芯片生产 设施建设的固定成本较低 建立为

9、数众多的地方性生产设施以降低运输成本，如可口可乐瓶的生产 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马士基选择成都 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

10、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。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政治稳定因素在供应链网络布局中起着重要作用世界快递巨头亚太航空转运中心纷纷落户珠三角世界快递巨头亚太航空转运中心纷纷落户珠三角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

11、、铁路服务德州仪器公司新厂选址充分考虑劳动力因素德州仪器公司新厂选址充分考虑劳动力因素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为瓜分市场而布局一项基本的决策企业是临近还是远离竞争对手布局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

12、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，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a=b=12时，两家企业就能将自身的市场份额最大化7、对顾客需求的反应时间（P95） 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

13、户的反应时间，增加供应链中设施的数量。必需的设施数量要求的反应时间顾客要求的反应时间与设施数量之间的关系8、物流和设施成本(P96运营成本因素） (1)库存成本 (2)运输成本 (3)设施（建设和运营）成本(1)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 L = （Qi/2 + Ssi） + Qi/2 L 整个网络中的平均库存 Qi第i 次订货的运输批量 Qi第i次订货的订货批量 SSi第i次订货的安全库存量在途库存 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安全库存 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

14、 安全库存成本设施数量设施数量和库存成本之间的关系(2)运输成本 例 生产商的平均单票货量为500磅，运输费率为7.28美元/百磅,那么直接运费为36.4美元; 假设单票运送20,000磅以上的运输费率为2.40美元/百磅; 在市场区域的本地运送费率为1.35美元/百磅; 所以,总费率约为3.75美元/百磅; 运送500磅,需要18.75美元 那么,如果建立仓库的运作成本低于: 36.4 -18.75= 17.65 美元/百磅 该仓库在经济上就具有合理性 设 Pv 批量运输的操作成本 Tv 批量运输的运输成本 Wx 平均每票货物的仓储成本 Lx 平均每票货物的本地送货成本 Nx 每个批量运输所

15、含平均的单票运输的数量 Px 平均每票货物的操作成本 Tx 平均每票货物的直接运输成本（Pv+Tv）/Nx+Wx+Lx = (Px+Tx)运输成本设施数量设施数量和运输成本之间的关系在图的左边，直接从生产地到达客户的小批量运输成本是成本曲线的起始点随着仓库数量的增加，运输的总成本不断减少；运输成本的降低源于在某个设施对货物的集并运输与短途运输的相互结合成本曲线的最低点，表示获得最大的货物集并所需的设施的数量如果设施数量的扩张超出了货物集并的最大值，每个设施所承担的进货集并运输的数量减少了，成本将增加(3)设施（建设和运营）成本 固定成本 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

16、建设成本和租赁成本 可变成本 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 如果设施的设立，可以为供应链提供成本或服务的优势，则该设施的设立就是必要的设施成本设施数量设施数量和设施成本之间的关系物流成本和反应时间变动与设施数量的关系 反应时间设施数量物流总成本物流总成本 随着设施数目的增加，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图总成本库存成本运输成本设施成本4.1 物流设施选址(续）v 4.1.1 物流设施选址概述物流设施选址概述v 选址的原则选址的原则v (1)适应性原则适应性原则v (2)协调性原则协调性原则v (3)经济性原则经济性原则v (4)战略

17、性原则战略性原则4.1 物流设施选址4.1.2 物流设施选址常用方法1、重心法2、运输规划法3、Cluster法与CFLP法4、Baumol-Wolfe法5、混合0-1整数规划法6、双层规划法重心法 假设条件：1 1、运输费用只于相互直线距离有关，、运输费用只于相互直线距离有关，不考虑城市交通状况不考虑城市交通状况2 2、不考虑选址点所处地理位置的地产、不考虑选址点所处地理位置的地产价格价格重心法（续）重心法（续）重心法（续） 现有一选址问题如下图所示，要求在该地域范围内12个需求点中选出三个作为配送中心的地址。同时假设各配送中心的固定费用均为10个单位，容量为13个单位，运输费率为一常数，即

18、运输费用与运输距离成正比。CFLPCFLP方法方法CFLP法举例（表5） (1)根据需求量的分布情况，将配送中心的初始位置暂定在4，6，9三个节点上。 (2)这样，以点4，6，9为配送点，其他各节点为需求点，求运输问题的最优解见表6，于是得到初始方案，总费用为179个单位。(具体求解过程略) (3)根据以上求得的初始解，可以看出配送中心4的配送范围是用户1，2，3，4，5的集合，配送中心6的配送范围是用户1，6，8，12的集合，配送中心9的配送范围是用户1，7，9，10，11的集合。CFLP法举例（表6）CFLP法举例 同理通过计算，可知对于用户集合1，6，8，12，配送中心移到6，配送费用最

19、小。对于用户集合1，7，9，10，11，配送中心改设在10，配送费用最小。于是新的配送系统应由2，6，10组成。 (4)对新配送系统 2，6，10 重复步骤24。经再次计算,所得配送中心方案与前一次结果相同，说明方案已达到最优，所以最终解决方案就是配送中心选择在2，6，10，各配送中心的服务客户如表7所示，总费用为152个单位。CFLP法举例（表7）4.1 物流设施选址优势优势劣势劣势适用范围适用范围重心法重心法模型简单、易于操作模型简单、易于操作没有考虑服务设施建设的固没有考虑服务设施建设的固定费用及经营管理产生的可定费用及经营管理产生的可变费用；计算求得的最佳地变费用；计算求得的最佳地点实

20、际上往往很难找到点实际上往往很难找到单个服务设施选址问题和单个服务设施选址问题和连续选址问题连续选址问题运输规划法运输规划法表上作业法程序简单，算法表上作业法程序简单，算法成熟，易于编程和操作。成熟，易于编程和操作。对一些复杂情况很难建立合对一些复杂情况很难建立合适的规划模型，求解复杂且适的规划模型，求解复杂且不易得到最优解不易得到最优解适合用于重新分配各物流适合用于重新分配各物流设施的配送范围以及配送设施的配送范围以及配送量，又不涉及物流设施的量，又不涉及物流设施的新建的情形新建的情形Cluster法与法与CFLP法法启发式方法，计算简单，求启发式方法，计算简单，求解速度快解速度快不能保证给

21、出的解决方案是不能保证给出的解决方案是最优的最优的用户的地址和需求量以及用户的地址和需求量以及设置多个配送中心的数目设置多个配送中心的数目均已确定均已确定Baumol-Wolfe法法模型计算比较简单；考虑固模型计算比较简单；考虑固定费用和可变费用定费用和可变费用逐次逼近，不能保证必然得逐次逼近，不能保证必然得到最优解到最优解有限的几个可行点中的最有限的几个可行点中的最优点优点混合混合0-1整数整数规划法规划法它能够把固定费用以最优的它能够把固定费用以最优的方式考虑进去方式考虑进去求解此模型的计算量很大，求解此模型的计算量很大，不易得到最优解。不易得到最优解。常用于解决物流网络设计常用于解决物流

22、网络设计中常见的大型、复杂的选中常见的大型、复杂的选址问题址问题双层规划法双层规划法考虑了物流规划部门与客户考虑了物流规划部门与客户双方的利益，考虑了投资约双方的利益，考虑了投资约束对模型的影响束对模型的影响不考虑新旧物流设施之间的不考虑新旧物流设施之间的竞争问题竞争问题适用于新建的物流系统中适用于新建的物流系统中多物流设施选址情况多物流设施选址情况4.1 物流设施选址4.1.3 物流设施选址基本步骤与实例分析 1.物流园区选址的基本思路物流园区选址的基本思路2.物流园区选址的基本原则物流园区选址的基本原则3.物流园区选址的备选方案确定物流园区选址的备选方案确定4.基于基于AHP方法的方法的A

23、市农产品加工物流园区选址分析市农产品加工物流园区选址分析 4.1 物流设施选址提出问题提出问题系统目标、功能和布局原则的确定系统目标、功能和布局原则的确定相关因素分析相关因素分析各种可行布局方案的提出各种可行布局方案的提出各方案分析、评价与比较各方案分析、评价与比较既有方案选优既有方案选优优选方案满意否？优选方案满意否？推荐方案推荐方案综合评价综合评价YesYesNoNo方案调整方案调整1.物流园区选址的基本思路物流园区选址的基本思路4.1 物流设施选址4.基于基于AHP方法的方法的A市农产品加工物流园区选址分析市农产品加工物流园区选址分析方案优选方案优选现有现有规模规模的适的适应性应性B1未

24、来未来规模规模发展发展余地余地B2与铁与铁路等路等其他其他运输运输方式方式协调协调B3与城与城市总市总体规体规划协划协调调B4与公与公路主路主骨架骨架协调协调B5利用利用原有原有物流物流设施设施的程的程度度B6车辆车辆出入出入条件条件B7物流物流服务服务辐射辐射半径半径大小大小B8对环对环境影境影响响B9运营运营管理管理的难的难易性易性B10备选地址备选地址1备选地址备选地址n目标层目标层准则层准则层措施层措施层4.2 物流网络规划 4.2.1 供应链环境下企业物流网络规划概述 企业物流网络是指支持企业采购、生产、企业物流网络是指支持企业采购、生产、销售等环节的物流活动中的组织与设施的集销售等

25、环节的物流活动中的组织与设施的集合。通常，企业物流网络具体由各种不同的合。通常，企业物流网络具体由各种不同的物流节点和它们之间的连线构成，包括供应物流节点和它们之间的连线构成，包括供应商、仓库、配送中心、零售商、运输线路、商、仓库、配送中心、零售商、运输线路、以及在各机构之间流动的原材料、在制品库以及在各机构之间流动的原材料、在制品库存和产成品。存和产成品。 企业物流网络规划的主要任务是确定企业产品从原材料起点到市场需求终点的整个流通渠道的结构。 企业物流网络规划包括物流设施的类型、数量与位置，服务的顾客群体与产品类别，以及产品在设施之间的运输方式青啤供应链结构图中央中央仓库仓库北京北京大连大

26、连深圳深圳济南济南青岛总公司青岛总公司北海供北海供销公司销公司 等等大连腾盛商大连腾盛商贸有限公司贸有限公司其它其它零售业零售业最终最终客户客户华海鹏城酒华海鹏城酒业有限公司业有限公司 广州市强合广州市强合玻璃制品厂玻璃制品厂 南京金亚南京金亚铝箔包装铝箔包装有限公司有限公司其它其它风神物流网络工厂区域仓库销售中心区域仓库销售中心中转仓库/销售点中转仓库/销售点中转仓库/销售点消费者下游企业其他需求总经销4.2.2 基于供应链环境的物流网络设计原则 1、整体性原则、整体性原则2、协作性原则、协作性原则3、整合性原则、整合性原则4、收益最大原则、收益最大原则 4.2.3企业物流网络规划所需要考虑

27、的因素 1、战略因素、战略因素2、竞争对手因素、竞争对手因素3、客户因素、客户因素联邦快递全球物流网络重新布局联邦快递全球物流网络重新布局4、运营成本因素、运营成本因素 4.2.4 基于供应链的物流网络设计步骤 我们可以通过六个具体步骤来构建基于供应链的我们可以通过六个具体步骤来构建基于供应链的物流网络，分别是：物流网络，分别是： 明确网络设计程序；明确网络设计程序； 评估现有网络的业绩水平；评估现有网络的业绩水平； 加入网络设计的创新选择；加入网络设计的创新选择； 提出网点布局方案；提出网点布局方案； 作出网络设计决策；作出网络设计决策； 制定实施计划。制定实施计划。 4.2.5 物流网络规

28、划中的数据收集方法11. 数据类别数据类别22. 数据来源数据来源33. 数据的信息数据的信息化化4.2.6 物流网络规划中的建模方法 1. 图表技术图表技术2. 模拟模型模拟模型3. 优化模型优化模型4. 启发式模型启发式模型5. 专家系统模型专家系统模型 4.2.6 物流网络规划中的建模方法优势劣势适用范围图表技术图表表达直观、易懂不能进行大规模的网络设计，应用范围受限简单的、低精度的物流网络设计仿真模拟模型能方便地处理随机性的变量要素，并能对现实问题进行比较全面的描述仿真的前提是需要建立系统的数学模型，有些因素和变量不易进行处理，且仿真算法也有困难设计结果和精度要求较高的大型物流网络规划优化模型求解结果非常精确模型中无法包含现实问题所有的约束条件与影响因素复杂条件下的大规模物流网络设计启发式模型求解迅速、操作方便，可以得到满意解可能无法得到最优解复杂条件下的大规模物流网络设计专家系统模型定性与定量相互结合，集成了专家智慧如何将专家智慧转成计算机程序存在困难需要建立一个专门的专家系统，然后再进行物流网络设计几种物流网络规划建模方法的比较几种物流网络规划建模方法的比较4.2.6 A公司物流配送网络优化建模模型实例