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1、第四节 基于供应链的物流网络,设施决策在供应链中的作用网络设计决策的影响因素网络设计决策步骤网络设计优化模型,请思考,两个供应链系统,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,一、设施决策在供应链中的作用,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
2、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?,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策会影响供应链为满足客户
3、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,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
4、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,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
5、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,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、铁路服务,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,一
6、项基本的决策,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：,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
7、大化,7、对顾客需求的反应时间,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,(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/2L 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
8、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,例,一个产品在A、B市场销售，目前由仓库X负责供货。假设平均每天A市场的销售额为6个，B市场的销售额为7个，两市场的运送周期分别为6天、10天若其他因素不变的情况下，增加一个仓库供应B市场，B市场的运送周期减少为4天。这时的在途存货水平如何呢？,不同网络下的在途存货,网络中的平均在途库存水平将会随着新仓库的增加而减少,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,(2)运输成本,例生产商的平均单票货量为500磅，运输费率为7.2
9、8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),在图的左边
10、，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,物流成本和反应时
11、间变动与设施数量的关系,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,三、网络设计决策步骤,1、明确供应链战略2、明确地区性设施的构架 3、选择合适的地点 4、选择布局区位,网络设计决策框架,1、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。管理者必须在企业竞争战略、竞争分析、以及所有的限制条件基础上决定供应链战略。,2、明确地区性设施的构架,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。(1)需求预测(2)分析规模经济的作用(3)明确需求风险、汇率风险、政治风险(4)掌握关税和税收减免情况(5)竞争环境
12、分析,3、选择合适的地点,目标是：在将要布局设施的区域范围内选择一系列的地点。地点的选择应当依据基础设施的状况进行，以便确保预想的生产方式能正常进行。硬件设施要求包括供应商的存在、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。,4、选择布局区位,目标是：选择精确的设施布局区位，并为每以设施配置容量。从第三步选出的一系列理想的地点中进行筛选，找出布局区位。网络设计是为了实现供应链总利润最大化，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。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
13、成本之和最小网络优化模型,四、网络设计优化模型,管理者进行设施布局和容量配置的目标应当是，使整个供应链网络的利润最大化。在制定这一决策前，应该掌握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,供应链网络的最小总成本设计,变量：订货量、发运量、运输方式、选定位置约束条件：市场需求所期望的库存服务水平设施备选位置,供应链网络设计的其他模式,最大限度的服务水平差异化的竞争优势最大利润最小化的资产配置,网络优化模型的运用,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
14、、工厂和仓库同时布局模型,例题,吉百利(TelecomOne)和哈奥普蒂克(Highoptic)公司都是新一代通讯设备制造商。吉百利着眼于美国东半部的市场，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。哈奥普蒂克公司瞄准美国西半部的市场，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)。工厂的生产能力、市场需求、每1000单位产量的生产成本和运输成本以及每个工厂每月的固定成本见下表。,表 吉百利公司和哈奥普蒂克公司的生产能力、市
15、场需求和成本,1、需求量在工厂之间的分配,两个公司都必须考虑在工厂之间进行需求分配。这一模型需要输入以下数据：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工厂生产一单位产品并送到j市场的成本(包括生产、库存、运输和设施成本),向不同工厂分配不同市场和需求的目标是使设施成本、运输成本和库存成本之和最小。对决策变量做如下定义：=每年从工厂i到市场j的运量这一问题构成了下面这一线性模型：,限制条件为 j=1,m 该限制保证每一市场的需求得以满足 i=1,n 该限制保证每一工厂不能超过其生产能力进行生产,吉百利公司和哈奥普蒂克公司的最优需求配
16、置,表给出的需求分配表明，吉百利每月消耗的可变成本是14886000美元，月固定成本为13950000美元，月总成本为28836000美元；哈奥普蒂克公司的月可变成本为12865000美元，月固定成本为8500000美元，月总成本为21365000美元。,2、工厂布局：生产能力既定的工厂布局模型,吉百利公司和奥普蒂克公司已经决定将这两家公司合并成一个名为吉百利奥普蒂克的新公司。管理者正在讨论是否每个工厂都是必需的，哪些工厂应当关闭。这一模型需要输入以下数据：n=潜在的工厂布局区位数量；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
17、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),目标是决定工厂的区位，然后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。决策变量的定义如下：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,然后，这一问题构成以下模型：限制条件为：j=1,m(保证所有需求得到满足)i=1,n(确保每一工厂的生产不超过生产能力)i=1,n(将工厂分为运营(yi=1)或关 闭(yi=0)两类),合并后的新公司吉百利奥普蒂克的最优需求配置,通过求解，得出结论：吉百利奥普蒂克的最佳选择是关闭在盐湖城和威奇托两地的
18、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47401000美元。这一成本比吉百利公司和哈奥普蒂克公司独立运营时成本节省了近3000000美元。,3、工厂和仓库同时布局,如果要没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。在这一模型中，我们假设计算单位被适当调整，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。,这一模型要求输入以下数据：m=市场或需求点的数量n=潜在的工厂区位数量l=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S
19、h=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点的仓库的成本Cei=从e点的仓库为j点的顾客送单位货物的成本,这一模型的目标是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。定义如下决策变量：yi=1 如果工厂布局在i点，否则为0ye=1 如果仓库布局在e点，否则为0 xej=每年从e点的仓库运到市场j的货物的数量xie=每年从i点的工厂运到e点的仓库的货物数量xhi=每年从h点的供应商运到i点的工厂的原材料数量,限制条件是：,公式(1)：从供应商运到工厂的原材料不能超过供应商的生产能力。公式(2)：工厂运出货物的数量不能大于原材料的输入量。公式(3)：工厂的产量不能超过其生产能力。公式(4)：仓库的发货量不能超过来自工厂的货物总量。公式(5)：经过仓库的货物总量不能超过其仓库容量。公式(6)：所有的客户需求都将得到满足。公式(7)：工厂或仓库要么关闭要么运营,
