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1、第二章 物流網路構造Logistics Network Configuration,本章內容概覽,個案研討:BIS公司 2.1 導論2.2 收集資料2.3 模式及資料的驗證2.4 解法技術2.5 網路構造DSS的主要特色2.6 解答BIS公司配銷問題,本章內容架構,個案研討:BIS公司 2.1簡介2.2收集資料2.2.1彙總資料2.2.2運輸費率2.2.3估計里程數2.2.4倉庫成本2.2.5倉庫容量2.2.6倉庫潛在區位2.2.7服務水準要求2.2.8未來需求,2.3模式及資料的驗證2.4 解法技術2.4.1啟發法與最佳演算法的要求 2.4.2模擬模式與最佳化技術2.5網路架構DSS的主要特
2、色2.6解答BIS公司配銷問題,個案研討:BIS公司The BIS Corporation10,000家零售商250個區域(zone)依不同產品分成五個產品家族(product family),BIS公司是一家製造及配銷軟性飲料的公司，目前服務約120,000個遍及美國各地的零售商及商店。改進物流網路系統:將零售商分成250個區域(zone)依不同產品分成五個產品家族(product family)BIS公司欲了解以下問題：公司如何發展代表其物流網路的模式公司如何使此模式有效彙總顧客與產品如何影響此模式的正確性公司如何知道應成立幾個流通中心公司如何分派其生產出的產品於各流通中心公司如何知道是否
3、要擴張產能？何時？在何處?,2.1 簡介,物流網路包含供應商、倉庫、配銷中心、零售點及流通於各設施中的原物料、在製品存貨、製成品。網路結構包括有關工廠、倉庫、零售商的區位的課題，因為其對公司有長遠影響，屬於策略性決策。,網路結構策略決策：,決定適當數量的倉庫。決定每個倉庫的區位。在每個倉庫為產品分派空間。決定顧客將從哪一個倉庫收到產品。,倉庫數量增加將造成：1.因平均運輸時間減少，服務水準提高。2.安全存貨量增加致使存貨持有成本增加。3.間接費用及設備費用增加。4.外向運輸成本（從倉庫到顧客的運輸成本）降低。5.內向運輸成本（從供應商、製造商到倉庫的運輸成本）增加。公司必須在設立新倉庫和使顧客
4、距離最接近倉庫的成本間找出平衡點。因此倉庫的區位是決定此供應鏈是否能有效率的分配產品的重要因素。,2.2收集資料 Data Collection,網路結構問題牽涉大量資料 彙總資料 運輸費率估計里程數倉庫成本倉庫容量 倉庫潛在區位服務水準要求未來需求,2.2.1彙總資料(Data aggregation),鄰近的顧客以格子網路或成串的方法彙總一起，同一小團體或同一串中的所有顧客以此團體的中心點代替，此小團體即為一顧客區域。常用的方法是以五或三位數的郵遞區號來彙 總。將產品項目彙總成合理數量的群組,依據:配銷型態 產品種類 以彙總的資料代替原本詳細的資料對模式的效果造成什麼影 響?a.透過彙總能
5、減少變異性，在彙總水準下之預測需求會較準確。b.研究顯示，將資料彙總成150至200個點，不會造 成運輸成本上1%的估計錯誤。,表2.1 顧客需求量歷史資料 年 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 顧客1 22,346 28,549 19,567 25,457 31,986 21,897 19,854 顧客2 17,835 21,765 19,875 24,346 22,876 14,653 24,987 加總 40,181 50,314 39,442 49,803 54,862 36,550 44,841 表2.2 顧客需求量歷史資料彙總 平均年需求量 年需
6、求標準差 變異係數 顧客1 24,237 4,658 0.192 顧客2 20,905 3,427 0.173 加總 45,142 6,757 0.150,實務上通常使用以下方法彙總資料：1.將需求點彙總成150-200個區域。若依顧客服務 水準或配送頻率畫分類別，每一類將有150-200 個彙總點。2.確認每個區域的總需求量大致相等(每個區域的 地理面積可能並不相等)。3.在區域的中心置放彙總點。4.將產品集合成20-50個產品群。,2.2.2運輸費率(Transportation Rates),整車貨件（TL:Truck Load Cargo）TL運送人提供顧客區域到區域間的費率表，費率表
7、中列有任兩區域間每卡車每哩的費用。零擔貨件（LTL:Less Than Truck Load Cargo）LTL運輸費率有三種：等級(class)、例外(exception)及大宗貨品(commodity)1.等級(class):是標準費率，幾乎所有的產品及商品運輸都依 此。它們可依分類費率表(classification tariff)被分類，每個 貨件都有一個類別(rating or class)。例如火車運輸採Uniform Freight Classification，含31種等級（從400到13）。而貨車 運輸採 National Motor Freight Classificati
8、on，含23種貨物等 級（從500到35）。等級越高，其運輸費率就越高。,確認費率基礎數字(rate basis number):指起運點到終點的大約 距離。有了商品等級及費率基礎數字，就可從費率表上得到每百磅（hundred weight或cwt）的運輸費用。2.例外(exception):用來提供較低費率 3.大宗貨品(commodity):提供單一貨品的運輸費率 計費工具:CZAR 完整的郵遞區號審核與費率計算資訊系統（Complete Zip Auditing and Rating)。提供貨主公平的計價 系統，也防止任何運輸業者人為操作而公然影響貨主的選擇。,2.2.3估計里程數,運輸
9、成本是運輸距離的一個函數，因此我們必須有工具來估計距離。69：美國地區1個經度的大約英哩數迂迴因素(circuity factor)：大城市 p=1.3；鄉間 p=1.14(乘上Dab，以考量道路距離)地理資訊系統(GIS)之應用,2.2.4 倉庫成本,搬運成本(Handling costs)：包括勞工及公用設施成本。與倉庫年度物流量成比例。固定成本(Fixed costs)：包括所有不與倉庫年度物流量成比例的成本。通常固定成本與倉庫大小（容量）成比例，但非線性比（見圖2.5）。持有成本(Carrying costs)：代表存貨持有成本，與平均存貨水準成比例。,2.2.5 倉庫容量,有了倉庫年
10、度貨物流量後，該如何估計實際需要的空間。(1,000單位)倉庫年度貨物流量除以存貨週轉率可得平均存貨水準。(週轉率=10；AI=100)需要的儲存空間約為平均存貨的兩倍。將所需的儲存空間乘上一大於1的乘數，通常為3。舉例：估計容量=單位儲存空間*100*2*3,2.2.6 倉庫潛在區位,好的區位必須滿足下列條件：地理及公共建設條件。自然資源及勞力的供應力。地方性產業及租稅法則。大眾利益。,2.2.7 服務水準要求,定義服務水準有許多方法，例如我們可在每個顧客與提供其服務的倉庫間限定一個最大距離，這可以保證倉庫能在一合理的時間內服務顧客。因此定義服務水準為：某一比例的顧客距離提供其服務的倉庫不可
11、超過某一距離是有幫助的。例如要求95%顧客所在的位置距離提供其服務的倉庫不可超過200哩。,2.2.8 未來需求,與倉庫的數量、區位、大小有關的決策，對公司的影響將長達3-5年，也就是說設計網路時要考慮未來幾年顧客需求的變化。通常會用以情境為基礎的方法來解決。,2.3 模式及資料的驗證 Model and Data Validation,確保資料及模式正確的反應網路設計問題的程序稱為模式及資料的驗證。通常利用模式產生出的資料與現有的資料作比 較，以重新架構現有的網路結構。,2.3 模式及資料的驗證 Model and Data Validation,這些資料與公司的會計資訊相比較，通常是找出資
12、料中的錯誤、有問題的假設、建構模式的缺失等的最佳方法。例如在某一個案中，經驗證程序計算出來的運輸成本與會計資料建議的成本相比較，一直被低估。仔細實際檢查後，顧問下結論說是卡車的有效承載量只有可載重量的30%，也就是說卡車以很少的承載量運送。,2.3 模式及資料的驗證 Model and Data Validation,對網路結構做局部或小的改變，看系統如何評估對成本及服務水準的影響。此步驟包括提出一些假設性的問題，例如:如果關閉系統中某一現有的倉庫有什麼影響，或者變換現存網路中的物料程序，成本會有何改變。,2.4 解法技術 Solution Techniques,使物流網路架構最佳化之技術：1
13、.數學上的最佳化方法(處理靜態的模式，未考量需求會隨時間改變)最佳化演算法：一定能找出最佳解。啟發式演算法：能找出好的解，但未必是最佳解。2.模擬模式(考慮動態系統),啟發式與最佳化演算法例子2.4.1 單一產品兩工廠：工廠1（p1）及工廠2（p2）工廠 p2年產量60,000單位兩工廠生產成本相同兩倉庫：倉庫1（w1）及倉庫2（w2）倉庫的搬運成本相同三市場區（c1，c2，c3），其需求量分別為50,000，100,000，50,000,單位配銷成本 倉庫設施 p1 p2 c1 c2 c3 w1 0 4 3 4 5 w2 5 2 2 1 2,啟發1：每個市場都選擇最便宜的倉庫當作其供給來源。
14、因此c1，c2，c3由w2供給。接著此倉庫選擇最便宜的工廠，也就是由p2配送60,000單位，剩下的140,000單位由p1配送。總成本為：(2 50,000+1 100,000+2 50,000)+(2 60,000+5 140,000)=$1,120,000啟發2：每個市場區域都選擇配銷總成本最低的那個倉庫，考慮外向與內向配銷成本。因此c1市場區域的路徑有p1w1c1，p1w2c1、p2w1c1、p2w2c1。其中最便宜的是p1w1c1，故為c1選擇 w1。同樣的方法，我們為c2選擇 w2，為 c3選擇w2。倉庫w1共運送50,000單位，w2共運送150,000單位。最佳的內向流量型態是
15、從p1供應50000到w1，從p2供應60,000到w2，從p1供應90,000到w2。此策略的總成本為$920,000。,最佳化模式 先讓：x（p1,w1）,x（p1,w2）,x（p2,w1）與x（p2,w2）為從工廠到倉庫的流量。x（w1,c1）,x（w1,c2）,x（w1,c3）為從倉庫w1到顧客區域c1，c2，c3的流量。x（w2,c1）,x（w2,c2）,x（w2,c3）為從倉庫w2到顧客區域c1，c2，c3的流量。我們要解的線性規劃模式為：0 x（p1,w1）+5x（p1,w2）+4x（p2,w1）+2 x（p2,w2）+3 x（w1,c1）+4 x（w1,c2）+5 x（w1,c
16、3）+2 x（w2,c1）+x（w2,c2）+2 x（w2,c3）求極小值,限制式為：x（p2,w1）+x（p2,w2）60,000 x（p1,w1）+x（p2,w1）=x（w1,c1）+x（w1,c2）+x（w1,c3）x（p1,w2）+x（p2,w2）=x（w2,c1）+x（w2,c2）+x（w2,c3）x（w1,c1）+x（w2,c1）=50,000 x（w1,c2）+x（w2,c2）=100,000 x（w1,c3）+x（w2,c3）=50,000所有流量皆大於或等於0最佳配銷策略總成本為$740,000 表2.5最佳配銷策略倉庫設施 p1 p2 c1 c2 c3 w1 140,000
17、 0 50,000 40,000 50,000 w2 0 60,000 0 60,000 0,模擬模式,以模擬模式為基礎的工具可考慮動態系統且能表達出給定設計系統的系統績效。但是，模擬模式只能模擬預定的物流網路系統。換言之，當你提供某一結構的倉庫、零售商等資料，模擬模式可幫助你估計出運作這個結構的成本。如果考慮變換結構（例如：有幾個顧客要改換其他倉庫提供服務），則要重新運作此模式。一個詳細的模擬模式（納入每個客戶的訂單、特殊存貨、生產政策、每日配銷策略等），可能需要非常多計算時間來讓系統執行到某一精確度。,二階段解法,如果動態不是主要關鍵，用靜態模式較為適當，且可應用數學最佳化方法。在我們的經
18、驗中，實務上的網路結構大多使用這類型模式。如果動態是主要關鍵，可利用二階段方法：1.用最佳化模式找出幾個最低成本的解，以宏觀的層面，考慮最重要的成本組成元素。2.用模擬模式評估前面求得的解。,2.5 網路結構DSS的主要特色 Key Features of a Network Configuration DSS,網路設計的DSS之要求 有彈性(flexibility):此系統能將公司多數已存在的網路特性納入考量的能力。,下列的特色可納入最佳化模式中考量：1.顧客專屬的服務水準要求。2.現有的倉庫：大部分的個案中，倉庫是已經存在的，且租賃權還未到期，因此不允許關閉倉庫。3.擴建現有倉庫：現有倉庫
19、可以擴建。4.特殊流量型態：在許多情況下，特殊流量型態（例如：從某個倉庫到一系列顧客）不能改變，或是某工廠不生產或不願生產某SKU。5.倉庫到倉庫的流程：有時候物料會在兩倉庫間流動。6.物料單(BOM)：有時候最後的組合（零件裝配）是在倉庫中進行的，模式必須將此納入考慮。因此，使用者必須提供組成元素的資訊以組合最終貨品。,合理的系統處理時間 表2.6 處理時間（秒）顧客數*產品數 供應商數 潛在數 現有數 最大值-距離 運算時間 運算時間 最小值 1.0%0.5%333 1 2 307 2 3-3 1300 12 12 333 1 2 307 2 3-7 1300 140 223 333 1
20、2 307 2 3-10 1300 184 209 2448 12 4 73 0 3-32*126 300 2006 23 23 52 0 3-25 700 393 500*彙總後*無服務水準要求,2.6 解答Bis公司配銷問題,分析的一個重要關鍵是如何有效的研判預估的需求增加對網路設計的影響。一個方法是依照現在的需求來設計網路，再評估未來需求對總成本的影響。也就是依照現在的需求（1997年）固定倉庫的區位與個數，然後計算1997、1998與1999的總成本。將其與依照例如1998年的需求設計出的物流網路做比較。考慮下列三點選擇：選擇1：依照1997年的需求找出最佳網路設計。選擇2：依照199
21、8年的需求找出最佳網路設計。選擇3：依照1999年的需求找出最佳網路設計。,選擇1中，假設網路結構沒有改變，我們必須計算1998、1999的總成本。我們根據此設計選擇固定網路結構，然後估計需求增加對總成本的影響。藉計算1997、1998及1999年總物流成本的淨現值，我們得到與此設計選擇有關的總成本。注意在此過程中，我們可以研究產能問題，例如：分析1998年的需求資料可以評估產能是否足夠，或是必須增加產能以滿足顧客需求。另外兩項設計選擇也依同樣方法分析，然後以三個淨現值做最後決定。,摘要,需求彙總的效率:解決網路設計問題花費的時間是隨顧客的增加而成指數成長。彙總需求能增加預測需求的準確度，因為我們預測每個顧客對產品數量需求的能力通常不佳。透過彙總會使變異性降低，預測需求將更為準確。物流網路最佳化DSS的必要性 本章討論一個完整的物流網路分析必須考慮複雜的運輸成本結構、倉庫大小、製造限制、存貨週轉率、存貨成本及服務水準。這些課題有必要利用到能有效解決大規模問題的最佳化DSS，將在第十一章詳細討論。,
