供应链及物流管理物流网络设计概念理论与方法4.docx
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供应链及物流管理物流网络设计概念理论与方法4
物流网络设计：
概念、理论与方法
案例：
比斯（Bis）公司
比斯公司是一家生产销售软饮料的公司。
目前，坐落在亚特兰大和丹佛的两家制造工厂向全美12万家零售店供货。
目前的销售系统要求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。
软饮料行业的边际收益大约为20％，所有产品每库存单位价格约为1000美元。
假设你是该公司的供应链及物流总监（COO：
首席运营官），你准备如何再造比斯公司的销售和配送功能？
假设你的部下提出如下方案：
把零售店划分为250个区，把不同的产品化成五类。
并收集如下数据：
1、近几年来每个顾客区对于每一类产品的库存单位的需求量
2、每个制造工厂的生产能力
3、每个仓库的最大容量
4、每类产品从制造工厂到仓库之间的运输方式及运输成本
5、建立一个仓库的准备成本
6、外包运输业务的成本
7、外包仓储业务的成本
8、外包整个分销物流服务的成本（分包给物流公司）
9、各个顾客区对服务的要求
10、各个产品类别未来的增长趋势
你会如何权衡你的下属的方案？
如何权衡构建的模型是否真正体现比斯公司的物流网络？
如何证实该模型？
对顾客和产品进行归类对模型准确性有何影响？
一：
物流网络设计的分类
物流网络的设计从决策主体来看，可以分为三类：
1、从政府的角度：
物流园区系统规划的理论、方法，国内最新的研究参见天津大学韩勇的博士论文《物流园区系统规划的理论、方法和应用研究》。
2、从第三方物流服务企业的角度：
物流网络的设计与优化，如中铁快运、中海运、中外运、南方物流公司、UPS、马士基物流公司等
3、从具体企业的角度：
具体企业的物流需要出发设计物流网络，如比斯（Bis）公司、海尔、宝钢等
二：
物流网络设计的决策框架
企业物流网络的设计决策分为如下四个步骤：
第一步：
明确供应链战略
物流网络设计的第一步目标是明确企业的供应链战略。
供应链战略由公司竞争战略、全球化竞争和公司自身资源三个因素决定。
公司竞争战略界定由公司的产品和服务所满足的特定类型的某些细分市场顾客。
竞争战略以一个或多个顾客细分市场为目标，目的是提供能够有效满足顾客需求的产品或服务。
例如，沃尔玛旨在确保各种价格低廉、质量可靠的产品供给。
沃尔玛出售的绝大数产品都是日常用品（包括从家居用品到衣物的所有商品），这些商品几乎随处可以买到。
但沃尔玛提供的是较低的价格和较高的产品供给水平。
麦克马斯特公司出售维护、修理和经营（MRO）产品，其产品目录及网址上列有20多万种商品。
该公司以方便顾客为中心来构建自己的竞争战略，因此不具有低价格带来的竞争优势。
但是，她承诺产品的供给当天送货给顾客。
顾客们来麦克马斯特并不是为了寻找最低价格的产品，而是因为这里产品品种齐全，且所购商品第二天便可送达。
显然，两者的竞争战略并不相同。
再比如，戴尔公司强调以合理的价格提供个性化、多品种的产品，但顾客却要等上大约一个星期的时间才能得到产品。
康柏（目前已与惠普公司合并）强调给予顾客在挑选商品时给予帮助，以及更快的反应时间。
总之，竞争战略是建立在顾客对产品成本、产品送达及反馈时间、产品种类和产品质量偏好的基础上的。
为了执行公司竞争战略，需要新产品开发、市场营销、生产经营、配送、服务、财务、信息技术以及人力资源等职能的配合。
供应链战略详细说明了生产经营、配送和服务职能特别应该做好的事情，确定原材料的获取与运输，产品的制造或服务的提供，以及产品配送和售后服务的方式和特点。
库存、运输和生产设施的决策及供应链中的信息流构成供应链战略的全部。
公司竞争战略和供应链战略的关系：
任何一个要想成功，其供应链战略与竞争战略必须匹配。
战略匹配指竞争战略与供应链战略拥有相同的目标。
获取战略匹配的三个基本步骤如下：
理解顾客：
首先，必须理解每一个目标顾客群的顾客需要，她能帮助公司确定预期的成本和服务要求。
理解供应链：
明确供应链的设计目标，需要完成的任务。
获取战略匹配：
顾客需求与供应链能力的匹配。
顾客需求的特性（具体表现是需求的不确定性）：
每客户包装中所需产品数量（订单特征）
顾客愿意忍受的反馈时间
所需产品的种类
要求的服务水平
产品的价格
预期的产品创新
供应链反应能力：
对大幅度变动需求量的能力
满足较短供货期的要求
提供多品种的产品
生产具有高度创新性的产品
满足特高的服务水平的要求
影响战略匹配的其他因素有：
多种产品和顾客群（产品和顾客的特点不一样）
产品生命周期（英特尔处理器的例子）
竞争的动态性
综上，根据企业的竞争战略，管理者在预测全球性竞争变化趋势的同时，考虑自身可运用资本的限制，以及企业是否可以通过现有设施的有效利用、建立新设施或者设施的联合使用来实现发展，决定企业供应链战略。
第二步：
明确区域性设施的架构
物流网络设计的第二步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。
第二步分析从每个区域的需求预测开始。
这种预测必须包括对需求规模的估计，并确定各个区域之间顾客需求的相关性。
相关性不强的需求对集中布局设施有利，而相关性很强的需求则适合较小的地区性设施布局。
接着，管理者要弄清楚在既定生产技术下，规模经济或范围经济能否起到很大的作用。
如果规模经济和范围经济效益明显，用较少的设施满足较多的市场可能更好一些。
如果规模经济和范围经济微不足道，那么比较适合每一市场拥有自己的供应源。
例如，可口可乐公司在它的每一个市场区域都有它的包装瓶生产厂，因为包装瓶生产并没有多大的规模经济。
相反，像摩托罗拉之类的芯片生产商，考虑到生产中的规模经济，就只拥有少量的为全球市场服务的生产厂。
然后管理者要明确与不同区域市场相关的需求、汇率和政治风险，还必须认识到地区关税、地区对产品的特殊要求、税收减免以及每一市场的进出口限制。
弄清楚每一区域市场内的竞争者，并给出设施应当临近或远离竞争者布局的理由，还必须弄明白每一区域市场的理想反应时间。
依据上述信息。
管理者将勾勒出供应链网络中区域性设施架构。
这种架构将决定网络中设施的数量和设施的布局区位，并决定某项设施应当为网络中某个特定市场生产全部产品，还是应当生产所有市场需求的产品中的一部分。
第三步：
选择合适的地点
第三步的目标是在将要布局设施的区域范围内选择一系列的地点。
理想的地点数量比将要建立的设施数量多，以便第四步找出精确的区位。
地点的选择应当依据基础设施的状况，以便确保预想的生产方式能正常进行。
硬件设施包括供应商的存在、运输服务、通讯、公用事业及仓储设施。
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。
第四步：
选择具体布局区位
第四步的目标是选择精确的设施布局区位，并为每一设施配置容量。
应从第三步找出的一系列理想的地点中选取，找出布局区位。
网络设计是为了实现供应链利润最大化，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。
三：
物流网络的驱动要素和障碍因素
物流网络的驱动要素主要包括四个方面：
库存、运输、设施和信息。
首先，我们定义每个驱动要素并讨论她对供应链运营的作用。
1、库存
库存指供应链中的所有原材料、流程中的半成品和制成品。
库存是一个重要的驱动要素，库存的改变会很大程度上改变供应链的赢利能力和反应能力。
如服装零售商。
2、运输
运输是指将库存产品从一处转移到另一处。
运输可采用多种方式和路径联合的形式，他们拥有各自的运作特点。
运输方式的选择对供应链的反应能力和赢利能力有很大的影响。
例如联邦快递（Fedex）的快速反应能力。
3、设施
设施是指供应链网络中物资储存、装配或制造的能力。
主要设施分为两类：
一是生产场所；二是储备场所。
无论设施的功能如何，有关设施选址、功效和弹性的决策对供应链运营有着显著的影响。
4、信息
信息包括整条供应链中有关库存、运输、设施及顾客的资料和分析。
信息可以说是供应链中最大的驱动要素，因为她直接影响其他驱动要素。
信息为管理者提供帮助，从而使供应链更具赢利能力和反应能力。
如传真机与E－MAIL,基于WEB的ERP等。
物流网络的障碍因素有：
产品种类增多；产品生命周期缩短；顾客的要求不断增加
供应链所有权分离；全球化（竞争加剧、供应链协调变得复杂）
执行新战略的困难（丰田体系的前提是拥有高素质的员工，战略执行能力强）
1991年以来物流总费用与GDP的比例（％）
年份
运输费用
保管费用
管理费用
社会物流总费用
1991
13.3
7.5
3.2
24.0
1992
12.7
7.2
3.1
23.0
1993
13.0
6.7
3.1
22.4
1994
11.9
7.0
3.2
21.4
1995
11.0
7.6
3.4
21.2
1996
11.2
7.5
3.3
21.1
1997
11.0
7.7
3.5
21.1
1998
10.3
6.7
3.2
20.2
1999
10.6
6.0
3.3
19.9
2000
10.1
6.0
3.2
19.4
2001
9.9
5.9
3.1
18.8
2002
10.0
6.1
2.9
18.9
2003
10.4
5.9
2.6
18.9
2004
10.6
5.6
2.6
18.8
2005
10.2
5.8
2.5
18.5
2006
10.0
5.9
2.4
18.3
2007
10.0
6.1
2.3
18.4
四：
物流网络中的运输
4.3影响运输决策的因素
运输费用是供应链中的重要组成部分。
1996年美国的货物运输费用达4550亿美元，约占其国内生产总值的6％。
随着电子商务和送货上门服务的发展，运输在供应链中的地位越来越突出。
在美国往Boeders零售店送一本书的运费是几美分，而将书送货上门的运费几乎1美元每本。
在任何供应链的运输中，都存在两个非常重要的角色，即托运人和承运人。
在做出有关运输的决策时，由于托运人和承运人的角度不同，考虑的影响因素也不同。
作为承运人，进行运输设备（如铁路、机车、卡车和飞机等）投资决策和运营决策，并努力从这些资产中谋取最大回报。
相反，托运人考虑的是如何使用合适的运输方式，以降低总成本（包括库存、运输、信息和设施等所耗费的成本），并以合适的速度对消费者需求作出反应。
4.3.1影响承运人运输决策的因素
（1）与运输工具相关的成本：
指承运人购买或者租赁运输工具所发生的成本。
（2）固定运营成本：
包括任何与运输枢纽建设成本、机场建设成本及与运输是否发生无关的劳动力成本。
（3）与运距有关的成本：
包括劳动力报酬和燃料费用
（4）与运量有关的成本：
包括货物装卸费用以及与运量有关的燃料成本
（5）运营成本：
包括设计、安排运输网络的费用以及任何有关的信息技术投资。
承运人的大部分成本与卡车、火车或轮船装载的运量无关，而取决于运输线路设计和运输工具的安排。
承运人应当在战略和规划决策时，将上述成本视为可变成本；在作运营决策时，把大多数成本看作固定成本。
承运人的决策还受到以下两个因素的影响：
一是承运人所追求的对目标市场的迅速反应能力；二是市场承受价格的能力。
4.3.2影响托运人运输决策的因素
（1）运输成本
（2）库存成本
（3）设施成本
（4）作业成本
（5）服务水平成本：
指没有完成货物运送义务时所承担的费用。
4.4运输网络的设计方案
直接运输网络，如图所示：
利用“送奶线路”的直接运送，如图所示：
所有货物通过配送中心的运输网络，如图所示：
通过配送中心使用送奶线路的运输网络，如图所示：
量身定做的运输网络：
是上述运输体系的综合利用。
不同运输网络的优点和缺点
网络结构
优点
缺点
直接运输
无需中间仓库
简单的协作
库存水平高（由于货物批量大）
巨大的接收费用
利用送奶线路的直接运送
小批量货物具有较低的运输成本
较低的库存水平
协调的复杂性加大
所有货物通过配送中心库存运送
通过联合降低了进货运输成本
增加了库存成本
增加了配送中心的处理费用
所有货物通过配送中心对接运送（直接转运）
安全库存水平降低
通过联合降低了运输成本
协调的复杂度加大
通过配送中心利用送奶线路运送
小批量货物有较低的送货成本
协调的复杂度进一步加大
量身定做的运输网络
运输选择与单个商品和商店的需求十分匹配
协调的复杂度最大
4.5运输规划中各种权衡
供应链中的所有运输决策都必须考虑到以下几个方面的影响：
库存成本、设施和处理成本、运营中的协调成本以及对客户需求的反应灵敏度。
4.5.1在运输成本和库存成本之间的权衡（注意：
要做练习）
运输成本与库存成本之间权衡包括运输方式的选择和集中库存两个方面。
较快的运输方式适合具有较高价值－重量比的产品，因为对这些产品而言，减少库存至关重要；而较慢的运输方式则适合于运送价值－重量比较低的产品，因为对这些产品而言，减少运输成本最为重要。
为了说明运输方式选择的重要性，我们看看A公司的案例，一家大型电器制造商的情况。
A公司在珠海拥有一间大工厂，它向位于武汉的B公司购买所有电器的发动机。
A公司每年向B公司购买12万台发动机，价格是120元。
近几年来需求稳定，预计这种状况会持续下去。
传统上A公司每批进货量为3000台，平均每台发动机重10公斤。
B公司在收到订单的当天就向A公司发货。
在货物交付期间，A公司在装配厂保有50％的发动机需求量作为安全库存。
A公司的工厂经理收到几个有关运输方面的建议，而且必须采纳其中的一个。
承运商
运量的变动范围（百公斤）
运输成本（元/百公斤）
某铁路运输公司
》200
6.5
东北卡车运输公司
》100
7.5
华南货运公司
50－150
8
华南货运公司
150－250
6
华南货运公司
250－400
4（3为新价格）
如果将库存成本纳入运输决策的考虑范畴。
A公司的年库存成本为发动机成本的25％。
通过铁路运输需要5天的运输时间，公路运输（汽车）需要3天时间。
对A公司来说运输决策影响到补给周期库存水平、安全库存量和运输中的中转库存量，因此，工厂经理需要决定对每一个运输方案的运输成本及总成本进行评估。
铁路运输公司建议最小运量为2万公斤（200×100公斤），即2000台发动机。
在这里库存补给供货交付期为：
L=5+1=6天
对于Q=2000的批量进货规模，工厂经理已知以下条件：
补给周期库存水平＝Q/2=2000/2=1000台发动机
安全库存量＝L/2天的需求量＝（6/2）*（120000/365）=986台发动机
中转库存量（在途）＝120000×（5/365）＝1644台发动机（每台发动机均在途中5天时间）
总的平均库存量＝1000＋986＋1644＝3630台发动机
使用铁路运输的年库存成本＝3630×120×0.25＝108900元
使用铁路运输的年运费＝120000×0.65=78000元
总成本＝186900元
采用东北卡车运输公司的情形
最小运量为1万公斤（100×100公斤），即1000台发动机。
在这里库存补给供货交付期为：
L=3+1=4天
对于Q=1000的批量进货规模，工厂经理已知以下条件：
补给周期库存水平＝Q/2=1000/2=500台发动机
安全库存量＝L/2天的需求量＝（4/2）*（120000/365）=658台发动机
中转库存量（在途）＝120000×（3/365）＝986台发动机？
总的平均库存量＝500＋658＋986＝2144台发动机
使用东北卡车运输公司的年库存成本＝2144×120×0.25＝64320元
使用东北卡车运输公司的年运费＝120000×0.75=90000元
总成本＝154320元
依据上表的分析，以500台发动机作为进货批量，这种方案的运费最高，但总成本最低。
因此，在进行运输方式选择时，管理者必须考虑库存成本。
如果能够大大减少库存成本，高价的运输方式也是合理的。
接着我们说明集中库存的重要性。
通过将库存集中于某一地点，企业可以大大减少必备的安全库存量。
大部分电子商务公司通过这一技巧获得了分散布局各项设施所无法比拟的优势。
如亚马逊公司等。
集中库存时运输费用会增加，所以企业在进行集中库存的决策时，必须在运输成本、设施成本和库存成本之间权衡。
当库存和设施成本占供应链总成本的很大一部分时，集中库存很有必要。
如对价值－重量比很高的产品或需求量不确定的商品来说，集中库存是很有用的。
对PC新产品而言，集中库存是很有意义的，因为新产品的价值－重量比很大，而且需求也很不确定。
如果客户定购量足够大，以致送货运输能够获得足够的规模经济，那么集中库存也是一种不错的选择。
当产品价值－重量比较小且客户订货较少时，由于运费较高，集中库存会影响供应链运营效率。
与PC新产品相比，畅销书由于需求可预期且价值重量比较小，集中库存的意义很有限。
下面，我们用HighMed公司的例子来说明供应链中的集中库存决策。
HighMed公司生产用于治疗心脏病的医疗器械，整个北美地区的心脏病专家都使用它的产品。
这种医疗器械不通过代理商而是直接销售给医生。
HighMed公司目前将美国化为24个区，每个区域都有其销售人员，每4个星期用UPS递送中心从Madison进货，进行一次库存更新。
UPS的进行库存更新的供货期为1个星期。
UPS的运输费用计算为：
0.66+0.26*X，其中X为用磅计算的运量。
所有销售产品分为两类：
高端产品和低端产品。
高端产品每个重量为0.1磅，成本为200美元。
低端产品每个重量为0.04磅，成本为30美元。
高端产品每个区域的周需求量服从均值为
，标准差为
的正态分布。
低端产品每个区域的周需求量服从均值为
，标准差为
的正态分布。
HighMed公司在每个区域保有充足的安全库存，以保证每个产品的补给周期供给水平达到99.7%。
该公司的库存成本为其产品成本的25%。
HighMed公司的管理人员相对当前运营程序的成本进行评估，并将其与已经想到的其他两个方案进行对比。
方案A：
保持目前的这种结构，但以每周一次库存更新取代每4周一次的库存更新。
方案B：
将所有库存集中在位于Madison的一个成品仓库中，取消设在各个区域的仓库，并对产成品每周更新一次库存。
如果把库存集中在Madison，公司将采用联邦快递运送定购货物。
联邦快递的要价为：
5.53+0.0.53*X，其中X为用磅计算的运量。
工厂需要1星期的供货期，以进行成品库存更新。
平均每个客户的订单包含有一个单位的高端产品和10个单位的低端产品。
管理者首先分析当前情况，对每个区域来说：
补给供货期为L＝1个星期
记录间隔期为T=4个星期
补给周期供给水平（CSL）＝0.997
（1）HighMed公司目前的库存成本
对每个区域的高端产品而言，管理者计算出的结果是：
平均运输规模（批量规模）
安全库存量为：
高端产品的总库存为：
因此，就整个24个区域而言，HighMed公司的高端产品库存为24×34.7=832.8个单位。
对每个区域低端产品而言，管理者计算结果如下：
平均运输规模（批量规模）
安全库存量为：
低端产品的总库存为：
因此，就整个24个区域而言，HighMed公司的低端产品库存为24×70.7=1696.8个单位。
进而管理者得出如下结论：
HighMed公司的年库存成本为＝（高端产品平均库存量×200美元＋低端产品平均库存量×30美元）×0.25=（832.8*200+1696.8*30）*0.25=54366美元。
（2）HighMed公司目前的运输成本
每个区域的库存更新订单通常包括
个高端产品和
个低端产品，因此平均每次库存更新订货重量为＝0.1×
＋0.04×
＝4磅
平均每次库存更新订货运费为＝0.66+0.26×4＝1.7美元
每个区域每年进行13次库存更新订货，共有24个区域，因此每年的总运费为：
1.7×13×24＝530.4美元
（3）HighMed公司的总成本为＝54366＋530.4＝548961.4美元（在途库存怎么没有考虑？
）
4.5.2在运输成本和反应能力之间的权衡
运输成本与供应链的反应能力是密切相关的。
如果企业反应迅速并在收到订单的当天就发货，那么运输规模必然较小，从而导致较高的运费。
如果企业降低其反应能力，并将较长时间内的订货集中发出，那么它就可以通过大批量发货获得规模经济，降低运输成本。
集中发货在延迟装运货物、降低反应能力的同时，也减少了运费，这主要是大批量运输的规模经济导致的。
因此，在设计物流运输网络时，必须在反应能力和运输成本之间进行权衡。
AlloySteel是一家位于克利夫兰的钢铁服务中心，它利用零担运输方式为客户送货，零担运输要价为100美元＋0.1*X，其中X为以磅计算的钢铁运量。
而且零担运输每给一个客户送完货，要收取10美元的服务费。
目前合金钢铁公司在收到订单的当天就给客户发货。
考虑到运输途中要花费1天，这项策略使其反应时间为2天。
下表给出了AlloySteel公司在两周内每天的需求量。
合金钢铁公司在两周内的每天需求量
第一周
19970
17470
11316
26192
20263
8381
25377
第二周
39171
2158
20633
23370
24100
19603
18442
合金钢铁公司（AlloySteel）的总经理认为，顾客对两天的反应时间并不看重，他们对4天的反应时间也会感到满意。
随着反应时间的增加，AlloySteel就能够将几天的需求量进行联合发货了。
对于3天的反应时间，合金钢铁公司就能够将送货日前1天的订货与当天的订货一起发出。
总经理计算出两个星期内的不同反应时间下的运输规模和运输成本，见下表。
从上表可以看出，合金钢铁公司的运输成本随反应时间的延长而减少，然而，联合发货的边际收益随反应时间的延长而迅速减少。
因此，企业在选择合适的反应时间时，必须在联合发货带来的运费减少与糟糕的反应速度带来的损失之间权衡。
4.6量身定做的运输网络
量身定做的运输网络，就是根据不同客户和产品的特征，采用不同的运输方式和运输网络。
大多数企业面向不同的客户群，经营多种不同的产品或服务。
不同客户购买产品的大小和价值、客户的购买数量、要求的反应速度、订货的不确定性等各不相同，一般说来，企业不能用一种运输网络来满足所有的需求；而是根据客户和产品的不同特征，选择合适的运输方式，采用量身定做的运输网络，以较低的成本满足客户的需要。
如根据客户的密度和距离量身定做运输网络。
见下表：
依据顾客密度和距离制定运输方案
短距离
中距离
长距离
高密度
中密度
低密度
采用送奶线路的自营运输队
采用送奶线路的第三方运输
采用送奶线路的第三方运输或零担运输
采用送奶线路的对接配送
零担运输承运商
零担或包裹承运商
采用送奶线路的对接配送
零担或包裹承运商
包裹承运商
根据客户的大小，企业在设计运输网络时，必须考虑客户的规模和距离。
很大的客户可以用满载运输进行供货，而小客户的供给则要用到零担运输或送奶线路运输。
采用送奶线路时，托运人要承担以下两项费用：
A/由离库存点距离远近决定的运输费用
B/由运货次数决定的送货费用
根据产品需求量和价值量量身定做运输网络。
经验见下表：
产品价值和需求量对集中库存的影响
高价值
低价值
高需求
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