第02章物流网络配置课件

1、供应链管理第二章 物流网络配置西南石油大学 计算机学院王波问题引出BIS公司网络的改造背景介绍：比斯(Bis)公司是一家生产和销售软饮料的公司。公司成立于1964年，当初只是一个家庭企业.但在70年代和80年代得到了相当稳定的发展。现在，比斯有12个股东，由一位新上任的首席执行官掌管。目前，坐落在亚特兰大和丹佛的两家制造工厂向全美约12000家销售店或商店供货。背景介绍1目前的销售系统要求在货物发送到零售店之前先运往坐落在芝加哥、达拉斯、萨克拉门托的三个仓库。背景介绍2软饮料业的边际收益大约为20所有产品的每库存单位的价格为1000美元尽管存在很高的利润但新上任的首席执行官认为目前的销售系统并

2、不是最有效率的在最近的一次股东大会上，他指出目前比斯公司采用的销售战略大约是15年前制定的，而且从未修改过。背景介绍3其销售战略包括以下步骤：在制造工厂生产并储存挑选、装载，然后运住仓库配送中心卸载并储存在仓库拣选、装载，然后配送到商店用户需求零售商需求批发需求生产需求销售运输配送储存商店配送中心仓库制造工厂公司的目标：构建真正体现比斯公司特点的网络模型如何证实这一模型网络模型内容包括：应建立多少个配送中心?这些配送中心应设在何处?工厂生产的每一种产品的产量如何在各仓库之间进行?是否应该扩大生产能力?网络设计要求：服务水平：但首席执行官为了保持竞争力，要求交贷时间不应超过48小时这意味着仓库与

3、顾客区之间的距离不应该超过900英里（9001.661500公里）本章学习内容在本章结束时，你将能够解决以下问题：企业如何建立体现其物流网络的模型。企业如何证实此模型。顾客和产品归类是如何影响模型的准确性的。企业如何知道建立多少个配送中心。企业如何知道在哪里设立这些配送中心。企业如何在其配送中心之间分配工厂生产的每 品。企业如何知道是否、何时、何地扩大其生产能力2.1 引言：网络模型包括供应商、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。网络构造可能涉及有关工厂、仓库和零售点布局的问题。这些问题属于战略决策问题，它们对企业具有长远的影响引言2确定合适的仓库数目确定

4、每个仓库的地理位置确定每个仓库的规模为产品分配仓库空间 确定各仓库为顾客提供哪些产品。我们假定工厂和零售店的地理位置不变。我们的目的在于设计或重构物流网络，在满足服务水平要求的条件下，使年系统总成本达到最小系统总成本包括生产和采购成本、库存保管成本、机构成本(储存、搬运和固定成本)以及运输成本权衡关系与最优化问题增加仓库数目通常会导致：由于运输时间的缩短，提高了服务水平。由于安全库存(每个仓库为了预防顾客需求的不确定性而持有的库存)的增加，导致库存成本的增加。管理费用和准备成本的增加。外向运输成本(从仓库到顾客的运输成本)的下降。内向运输成本(从供应商和或制造商到仓库的运输成本)的上升。DSS

5、模型最优化之前的DSS最优化后的DSS2.2 模型建立过程第一步:数据收集一个典型的网络构造问题要涉及大量的数据，包括以下信息：顾客、零售商、现有仓库、配送中心、制造机构和供应商的地理位所有产品，包括数量、特殊运输方式某区域范围内的顾客对于每一种商品的年需求量每种运输方式的运输费率仓库成本，包括劳动力成本、库存保管成本和固定的运营成本运输规模和配送频率定单处理成本顾客服务需要和目标221 数据汇集最优化模型所涉及的数据是巨大的拥有10000到120000个客户流经网络的不同产品有成千上万由于这个原因，必不可少的第一步是数据的汇集。数据的汇集采用以下标准：使用网格网络或其他集合技术，把相互邻近的

6、顾客汇集在一起数据汇集21.在一个单元格或集合中的所有顾客可以用位于单元格或集合中心的单个顾客来替代这个单元格或集合称为一个顾客区一种非常有效的常用技术是根据五位或三位邮政编码来数据汇集3 2根据以下标准把产品划分成合理数目的产品组配送方式:把从同一地方挑选出来并送往同一顾客的所有产品汇集在一起。产品类型:在许多情况下，不同产品可能只是在产品型有所差别，或者只是在包装类型上有所不同，这些产品通常可汇集在一起数据汇集的作用汇集数据不仅可以减少类别和复杂性,而且于通过集合可以减少变化的程度,从而实现更准确的需求预测例:在这个例子中把两个零售店汇集在一起,表提供了在过去7年内这两个顾客产生的需求。数

7、据汇集的作用2标准差的计算变差系数=标准差/平均需求;标准差衡量需求变动的绝对程度,变差系数衡量变动的相对程度数据汇集的作用3许多研究人员的研究表明，把数据汇集成150至200个时，总运输成本的预测误差通常不超过1%可采用如下准则: 划分150-200个区，对各区进行需求加总保证每个区的总需求大约相等。这些区可能是大小不等的地理范围把加总的数据放在区中心把产品汇集成20-50个产品组数据汇集的作用4图1代表表的是位于北美的3220个顾客的信息,而图2表示的是同样的数据经3位邮政编码汇集成217个集合点的情况。2.2.2运输费用构建销售网络模型的下一步是预测运输成本区分内部车队和外部车队的运输成

8、本。 对于企业自有卡车的运输成本的预测通常比较简单。这涉及每辆卡车的每年费用、每辆卡车的年行驶里数、年配送量和卡车的有效运力利用所有这些信息可容易地计算每库存单位每英里的运输成本。 运输功能和原理哈努科夫关于运输与生产力布局的关系:运输是社会生产力的组成部分,同时也是物质资料生产的一般必要条件,它对生产配置和社会劳动生产率的水平有着巨大的影响现代大生产要求按时供应大量的原料,燃料和材料,并从生产地输出成品到消费区去,为了完成这个任务,就必须要有发达的运输2.1.2运输功能和原理运输功能:产品转移和产品储存运输原理:规模经济(economy of scale)指随着装运规模的增长,每单位重量的运

9、输成本下降距离经济(economy of distance)指每单位距离的运输成本随距离的增加而减少目的是要使装运的规模和距离最大化,同时还要满足顾客的服务期望运输方式2.1 基本运输方式及各自的特点五种基本运输方式:公路运输,水路运输,铁路运输,航空运输和管道运输2.1.1公路运输:优势1)全运程速度快,可以实现“门对门”运输方式2)运用灵活3)受地形气候限制小,比飞机,船舶稳定劣势:1)载运量小2)安全性差特点:适合短距离,小批量的运输铁路运输铁路运输的优点1)运量大,运价低廉且运距长2)行驶具有自动控制性,提高运输安全,降低司机劳动强度3)运输设施占用空间小,有效使用土地4)污染性较低5

10、)受气候限制小,在5种基本运输方式中,铁路受气候影响最小,是最可靠的运输方式铁路运输缺点:1)货损较高.运输过程中转多,装卸不良2)运营缺乏弹性水路运输水路运输优点:1)运输量大2)能源消耗低3)单位运输成本低4)续航能力大缺点:1)易受气候影响2)可及行低3)运输速度慢航空运输航空运输优点1)速度快,这是航空运输的最大优势,比汽车快510倍,比轮船快2030倍2)不受地形限制,机动性大3)舒适,比较安全4)使用范围广泛,用途广4)基本建设周期短,相对投资少航空运输缺点1)航空运输载运量小,成本高昂2)受气象条件限制严重主要用于运输贵重物品,紧密仪器,鲜活物资管道运输管道运输是使用管道输送流体

11、货物的一种运输方式,所输送的货物主要有油品,天然气,媒浆和矿浆优点:1)运量大2)永久性占用土地少3)可长期稳定运行4)便于管理5)损耗小,安全可靠6)耗能低,运输费用低.成品油运输费用仅为铁路的1/61/3,接近于海运,无需包装和装卸7)沿途无噪声,漏失污染少缺点:承运货物单一,只适用于定点,量大,单向的流体运输运输方式选择的影响因素价格、运输时间、灭失与损坏运输方式的选择单一运输方式多式联运的选择:驮背运输,鱼背运输,航空与公路联运运输中间商的选择自用运输的选择运输方式的定量分析选择3分评定标准,1代表好,2一般,3代表差权重标准:1代表高度重要,2一般,3低度重要承运人总分最低最佳评估因

12、素相对重要性承运人绩效承运人分数成本111中转时间长度339中转时间可靠性122能力224可达性224安全能力236承运人分数263.运输法规我国的运输政策:我国的铁路,公路,民航,水路和管道运输分属不同政府部门管理,铁路法,航空法,公路运输管理暂行条例,水路运输许可证,船舶营业运输证我国对运输业费率实行严格管制运输补贴:铁路,城市公共交通运输费用把外部车队的运输费用结合到模型中采要复杂得多。在这里，我们区分两种运输模式：整车运输和零担运输在美国，整车运输承运人把国家细分为许多区域。除了某些大州外，如佛罗里达或纽约被分成两个区，其他几乎每个州都是一个区然后，承运人向顾客提供区域到区域之间的运输

13、费用报价表,这个数据库给出了任何两个区域之间整车运输每英里的费用运输费用3例:要计算从伊利诺伊州的芝加哥到马萨诸塞州的波士顿的整车运输的运输费用:必须先查到这两个区域间的费率然后乘上芝加哥和波士顿之间的距离公路：四川省目前公路货运费率大概在:0.65元/吨公里左右2.2.3 里程估计从一个具体的地方把产品运输到一个具体的目的地所用的成本是这两点之间距离的一个函数。可以利用街道网或直线距离来估计距离具体地来说，假设我们想要估计a和b两点之间的距离为此我们先要得到a点的经度lona和纬度lata(b点同理)然后a到b之间的直线距离Dab(用英里表示)可用下式计算：里程估计1美国地理测量局建议的近似

14、公式公式能非常准确地计算距离值但会低估了实际的公路距离值为了修正公式，我们给Dab乘上一个间接系数P，通常在都市区P1.3，而美国大陆的P1.14里程估计2先进地理信息系统(CIS)可以实现用确切的距离来计算成本但是，这种方法一般会大大地减慢决策支持系统的运行速度近似技术通常为许多应用提供了足够的精确度例子：例子（续）：物流网点布局步骤1)政策调研,宏观环境分析2)实地调研,微观市场分析,确定备选地点3)对备选地点建立物流网点布局模型,求出总费用最省的物流网点布局方案4)结合进一步的实地考察,写成书面的可行性分析报告一元网点布局在地区选定后,在区域内只设立一个物流网点的布局方法模拟法,评分法和

15、解析法模拟法模拟法通过几何或者物理模型形成网点布局方案,包括物流位图法和重心法物流位图法地理上的等高线物流分析中的等成本线物流位图法定性和定量结合的使用原则1)在区域内找出可行的布局网点2)求出各物流源或者汇的等成本曲线3)计算各个点的物流成本大小,选择最小的物流点问题:1)位图法模拟了什么?其成本最小的原理是什么?2)位图法考虑运量没有,这样的缺点是什么?重心法 返回物理学中的重心问题设企业的坐标为(X,Y),其物流量为W,单位运费成本为C根据下列公式求出(X,Y)即可重心法的注意之处1)考虑了物流流量大小对成本的影响2)计算出来的结果不一定要求十分精确3)物流量W可以采用单位时间内的统计数

16、据影响重心法精确的问题:1)运价的非线性2)地形的影响评分法利用结构化评分表,通过专家评分来决定物流网点选址的评价方法2.2.1 评分法的实施流程:1)调查和了解当地物流市场2)对物流网点任务,目标的认识3)物色各方面专家:物流,技术,管理,业务各个方面共同组合团队4)制定初步方案5)设计结构化评分表6)使用评分表进行方案选择7)统计分析,求出最佳选址方案结构化评分表的设计制定评价标准:1)市场状况,包括现在和未来发展2)是否符合政府发展规划?3)有没有较好的交通运输条件和配套设施4)能源通讯条件5)地理条件6)对当地居民和交通的影响7)设立成本8)运营费用9)投资收益率10)其他需要特别关注

17、的问题结构化评分表的设计2各个评价标准的权值确定:1)平均法:由专家自由给出,然后平均2)正交矩阵法:如图设立矩阵,在交叉点两两对比重要性,重要的给2分,不重要的给0分,同等重要的给1分,求出每个指标的得分之和即为权值123456权值1.现有物流量0201142.发展前景22222103.交通状况0010124.基础条件1012155.设立成本1020146.投资收益率101114解析法解析法通过建立数学模型并进行计算以求得最优方案，包括基于成本的模型和基于效益的模型2.3.1 算术运算法：物流节点到各个客户的最短运输里程之和2.3.2 微分法:运用微分求极值的方法,求出最小总成本或总效益最大

18、的物流网点方案微分法1方法:1)假设物流中心P(x,y)向周围n个企业送货,设第I个企业的坐标是(xi,yi)(I=1,2,n),它所具有的物流量为wi,单位物资的全程运费为ci,则总物流费用可表达为右:2)求极小值,对等式分别求x和y的偏导数,并令偏导数等于0,得到两个等式如右:微分法23)联立解出x,y值(式1)4)使用迭代法求解,初始解使用重心坐标值:微分法3迭代求解算法如右:取重心坐标为x0,y0将x0,y0代入式1右边,求解出x1,y1x1=x0?y1=y0?noyes令x0=x1 Y0=y1x0,y0即为所求224 仓库成本仓库和配送中心的成本包括三个主要的部分：搬运成本：这包括劳

19、动力利用具成本，这些成本与仓库的年流量成比例。固定成本：这包括所有与流经仓库的材料数量不成比例的成本项目。固定成本通常与仓库规模(容量)成比例储存成本：这代表库存保管成本，与平均库存水平成比例固定成本与仓库规模成比例各项成本的模型估计库存周转串率是流经仓库的年总流量与平均库存的比率年储存成本等于库存保管成本乘以平均库存水平225 仓库容量模型的另一个重要的输入要素是仓库的实际容量流经仓库的年流量除以库存周转率习以得到平均库存水平假设运送汁划是固定的，如图所示，那么所需的存储空间大约是平均库存水平的两倍平均存货存货时间Q*仓库容量2实际上，考虑到进出和搬运，存储在仓库中的每一托盘还需要一些空余空

20、间。如走廊、挑选、分类、处理工具和AGV(自动导轨车)所需的空间仓库选点布局应该考虑的因素分为地区选择和地点选择两步地区选择考虑因素:符合国家宏观生产力布局和经济发展规划;地区经济发展水平良好,物流需求大;与大物流系统网络配套;交通基础设施比较齐全;能源,信息,市场,法制条件好;竞争对手的情况地点选择考虑的因素符合当地经济和城市规划;周围有需求企业;与大物流系统配套;交通方便;电力,煤气,水源等六通一平措施;地质条件好,地势平坦;一般不在人口过分密集的地区,不增加交通主干道的压力23模型和数据的验证前面说明了在为网络结构模型收集、整理和剔除数据时所遇到的一些困难如何保证数据和模型准砌地反映网络

21、的设计问题？ 回答该问题的过程称为模型和数据的验证。验证过程一般如下：先利用模型和收集的数据对现有网络的结构重新进行构造，然后把模型的结果与现有数据进行比较。 验证的重要性模型的有用结果包括所有在现行网络结构中产生的成本仓库、库存、生产和运输成本。这些数据可与公司的会计信息进行比较。这通常是识别在数据、有疑问的假设、建模缺陷等方面错误的最佳方法验证的重要性2在一项工程中，验证过程计算得到的运输成本始终低于其会计值经过仔细检查铺惶过程咨询人员发现卡车的有效载货量只有其物理载货量的30也就是说卡车每次只运很少的货物因此，验证过程不仅有助于校准模型中的一些参数，而且能提出现有网络使用过程中的一些潜在

22、的改进措施。2.4 解决技术数据经收集、整理并检验之后，下一步就是要最优化物流网络的结构。实践中常用的两种技术为：1数学最优化技术，包括：准确算法，保证找出最佳解决方案，成本 最低的方案启发式算法，找出较好的解决方案，但不必是最佳的解决方案 2仿真模型提供一种方法来评估设计者创造的具体设计方案德州禹城泰安济南充州张店青岛从德州,禹城,泰安的水泥生产厂家向济南,充州,张店,青岛的销售用户运输水泥.例1:山东水泥供应链设计山东水泥供应链设计供应量充分,供应需求各地的需求数量,供应数量和运价见下表:山东水泥供应链设计2解:因为供应需求,所以设立虚源,虚源数量为4吨;使用最小元素法求解,按单位运价的大

23、小决定供应的先后,优先满足单位运价最小者的供销要求1.所有运价中最小的为1),故优先满足对B3的供应,由A3提供最大供应量为2吨;在(A3,B3)标注2,A3供应完,故划去A3一行山东水泥供应链设计32.在剩下的表格中选择最小运价,显然(A1,B1)运价最小为2),提供最大供给,A1所能提供的最大供给为6吨在(A1,B1)填入6,删除A1行山东水泥供应链设计43.按照运价大小,A2依次为B2,B3提供2吨,3吨的供应4.虚源A4分别为B1,B4提供2吨供应最后解出:(1)A1运6吨到B1;(2)A2运2吨到B2,运3吨到B3;(3)A3运2吨到B3;(4)B1,B4欠货各2吨有约束条件的供应链

24、目的:求出能满足各种约束条件,并使总运费最省的运输方案.这些约束条件包括:1)供应量,需求量约束2)计划约束3)特殊调度约束4)用户质量要求约束5)供需协作约束6)运力约束处理方式:一分为二或者一分为多例2: 有约束条件的山东水泥供应链设计增加如下约束条件:(1)计划约束:B1和B3需求量各减少2吨(2)特殊调度约束:B4从A1的进货不少于1吨(3)供需协作约束:B1从A1的进货不超过3吨(4)用户质量要求约束:B1从A3进货1其他同下,求合理调运方式有约束条件的山东水泥供应链设计2解:(1)根据计划约束,供需平衡,不需要设立虚源或者虚汇(2)根据特殊调度约束,B4从A1进货不少于1,则把B4

25、分成B4和B4, B4从所有厂家进货2-1=1吨,B4只从A1进货1吨,(3)根据供需协作约束,B1应从A3进货1,将B1分成B1和B1两部分分别进货,B1只从A3进货(4)根据用户质量要求约束,B1从A1进货不超过3,故再把B1分成B1和B1两部分, B1从A1以外各厂进货2吨, B1从包括A1在内的各厂进货3有约束条件的山东水泥供应链设计3(5)找出最小运价(A3,B3)为1), A3的剩余最大供应量为1吨,将1填入,删去A3行有约束条件的山东水泥供应链设计4(6)依次对(A1,B1),(A2,B2),(A1,B3)提供充足供应,易知B1,B2,B3已经被充分满足,删去B1,B2和B3列;

26、A1供应量用完,删去A1行有约束条件的山东水泥供应链设计5最后得到如下初始解再使用回路法进行优化.使用计算机软件进行优化The LINDO Package LINDO ( Liner Interactive and Discrete Optimizer ) was developed by Schrage (1986). It is a user-friendly computer package that can be used to solve optimization problems LINDO was devised by using the simplex algorithm fo

27、r LPLINDO is wildly used in the worldLINDO的使用方法安装LINDO软件建立线性模型,根据一定的语法进行输入典型格式如下:MAX 3x1 + 2x2 SUBJECT TO 2x1 + x2= 100 x1+ x2=0; W11W23=0.在计算机上用优化软件运算: LINGO结果如下：工厂分销中心P1P2C1C2C3W1W214000000600005000004000060000500000总成本是：￥740000.00比方法一节约34%比方法二节约20%以上例子说明，供应链系统的设计是非常重要的，应该借助先进的技术与方法解决供应链设计中的问题。多级供

28、应链表式解法概念:由供应点经中转仓库到用户的运输处理原理:把其转化为直达调运把中转仓库即看成用户,又看成供应点,在所示的调运表格中占一列又占一行,其中行资源=列资源例3:A厂经D仓库调运至B问题已知生产厂集A=A1,A2,A3,A4=200,120,140,60万吨,用户集B=B1,B2,B3,B4=100,120,160,140万吨,中转仓库集D1,D2=180,120解:相关点运价取实际值,无关点取M,自身对自身取0.故仓库之间取M,中转仓库占一行又一列,得初始调运表如下:5.3.2 经任意网点中转1)概念:在物流网中的网点可以分为以下几类:纯生产厂:提供资源,有出无进纯消费厂:需要资源,有进无出纯中转点:货物只是经过,出等于进中转兼生产:即中转又生产,