1、物流网络配置Phil Kaminskykaminskyieor.berkeley.edu大卫辛奇利维菲利普卡明斯基伊迪丝辛奇利维McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi大纲什么是物流网络配置？方法论 建模 数据汇集 数据验证解决技术案例研究: BuyPC.comMcGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi物流网络物流网络的组成：机构：零售商、生产中心、仓库 / 配送中心、消费者原材料和制成品在机构之间流动供应来源：厂商零售商港口区域仓库：存货点现场仓库
2、：存货点Customers,demandcenterssinks生产/采购成本存货与库存成本运输成本存货与库存成本运输成本McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi决策分类战略计划：这类决策通常包括主要的资本投资，具有长期影响 决定新工厂、配送中心和仓库的数量、位置与规模 在各个工厂内购置新生产设备，设计新的生产中心 设计运输设施、通信设备、数据处理方法等McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi决策分类战术计划：在几个月的时期内有效配置生产与配送资源
3、 劳动力人数 库存政策 确定配送渠道 选择运输和转运工具McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi决策分类运营控制：包括每天的运营决策 为每台机器分配客户订单 分配、发送和处理订单 车辆行程安排McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi网络设计：关键问题选择仓库和/或工厂的最佳数量、位置与规模确定最优采购战略哪家工厂生产哪种产品确定最佳配送渠道哪家仓库为哪些客户服务McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky
4、, Simchi-Levi网络设计：关键问题目标是：考虑到下列因素时平衡服务水平目标是：考虑到下列因素时平衡服务水平生产 / 采购成本库存维持成本设备成本（操作成本与固定成本）运输成本也就是说，我们要找到一种使年度成本最低的配送网络配置，以满足一定客户服务水平下的产品需求。McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi网络设计工具：主要组成制图 制图可以使你的供应链与解决方案可视化 使解决方案可视化让你更好地理解不同的假设 彩色编码、大小与应用指标令你可以进行进一步的分析数据 数据说明了你的供应链的成本 基本的成本数据应该与会
5、计数据匹配 产出数据使你可以量化供应链的变化动力 优化技术McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi制图使供应链可视化McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi显示解决方案使你能够比较不同的方案McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi网络设计的数据1. 所有产品的清单。2. 客户、存货点与资源的位置。3. 每位客户对每种产品的需求。4. 运输费率。5. 仓储成本。6. 产品的装运
6、尺寸。7. 根据频率、尺寸、季节和容量区分的订货模式。8. 订单处理成本。9. 客户服务目标。McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi信息太多客户与人口特征客户与人口特征销售数据通常根据客户基础收集。如果销售数据以地理数据库而不是会计数据库为基础，网络规划会更容易一些。1. 距离。2. 运输成本。存在以地理信息系统 （GIS）为基础的人口数据新技术。McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi汇集客户相邻的客户利用网格式网络或集群技术进行汇集。所有在同
7、一网络或同一束中的客户由位于质心(centroid)的单个客户代替。我们将一个网格或束称为一个客户区域。McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi客户汇集的影响因素客户区域平衡 过度汇集造成的精确度的损失 不必要的复杂性影响汇集效率的因素 汇集点的数量，即不同的客户区域的数量 客户在各个区域的分布McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi为什么要汇集数据获得和处理数据的成本获得数据的形式作为结果位置模型的适用范围预测需求的准确性McGraw-Hill/
8、Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi推荐的方法使用至少300个汇集点。确保每个区域具有相同的总需求量。选取每个区域的中心作为汇集点。这样做的误差通常不会超过。这样做的误差通常不会超过。McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi测试客户汇集1个工厂; 一种产品只考虑运输成本客户数据原始数据包括18000个5位数的即将发往地区的邮政编码。汇集的数据包括800个3位数的即将发往地区的编码。两种情况下总需求相同。McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Lev
9、i, Kaminsky, Simchi-LeviComparing OutputTotal Cost:$5,796,000Total Customers: 18,000Total Cost:$5,793,000Total Customers: 800Cost Difference 0.05%McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi产品分组企业在其产品线上可能有成千上万种单独的产品 不同的型号和款式 同一种产品的不同包装收集和分析如此多组产品的数据是不现实的McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Lev
10、i, Kaminsky, Simchi-Levi产品汇集的战略A Strategy for Product Aggregation将所有的SKU放入一个资源组(source-group) 资源组是一组来自同一个地方的SKU在每一个资源组内，根据相同的物流特性汇集： 重量 体积 储存成本McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi在每一种资源组内，根据相似的特性汇集产品0.010.020.030.040.050.060.070.00.0000.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.09
11、00.100Volume (pallets per case)Weight (lbs per case)矩形说明了如何将SKU分组McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi产品汇集测试5个工厂25个潜在仓库位置距离导致的服务约束库存持有成本固定仓库成本产品汇集最初有46种产品汇集后有4种产品通过利用加权平均来产生产品的汇集McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi样本汇集测试：产品汇集总成本：104,564,000104,564,000美元全部产品：4
12、6种总成本104,599,000美元全部产品：4种成本差异：成本差异：0.03%0.03%McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi估计运输费率代表各种产品流组合的大量的费率卡车、铁路、UPS和其他载重汽车运输公司的一个重要特征是其费率与距离呈线性关系McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi运输成本估计Source: Ballou, R. H. Business Logistics ManagementMcGraw-Hill/Irwin 2003 S
13、imchi-Levi, Kaminsky, Simchi-LeviUPS两天递送150货物的费率McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi产业基准：运输成本运输费率（典型数值）整车运输：0.10美元每吨英里零担运输：0.31美元每吨英里小包装：零担运输费率的3倍，快递费用更高铁路：整车运输的50%至80%McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi零担运输费率每一装载量按500至50进行分类等级越高，运输货物的相对费用就越高决定某一特定产品等级的因素很多
14、，包括：密度处理的难易程度赔偿责任McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi基本运输费率考虑商品等级和目的地邮政编码，就可以确定每百磅货物的相应费率CAZR(Complete Zip Auditing and Rating)软件可以协助完成这一任务，该软件由南方运输公司开发将商品A从城市B运送到城市C的成本可以利用下式计算：重量(英担)费率McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi零担运输4000磅货物的费率McGraw-Hill/Irwin 2003
15、 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi其他问题里程估计街道网络直线距离这自然是对路途距离的低估。我们可以将直线距离乘以一个比例因子 估计路途距离， 一般其1.3McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi其他问题未来需求设备成本 固定成本 装卸成本、劳动力成本、公用事业费用 存储成本，与库存水平成比例仓库容量SupplySources:plantsvendorsportsRegionalWarehouses:stocking pointsField Warehouses:stockingpoi
16、ntsCustomers,demandcenterssinksProduction/purchase costsInventory &warehousing costsTransportation costsInventory &warehousing costsTransportation costsMcGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi$-$10$20$30$40$50$60$70$80$900246810Number of WarehousesCost (millions $)Total CostTranspor
17、tation CostFixed CostInventory CostMinimize the cost of your logistics network without compromising service levelsOptimal Number of WarehousesMcGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi增加仓库数量的影响减少了客户服务时间而提高了服务水平安全库存增加而提高了库存成本增加了一般管理费用和准备成本一定程度上降低了运输成本降低了运出成本增加了运入成本McGraw-Hill/Irwin 200
18、3 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi产业标准：配送中心的数量Sources: CLM 1999, Herbert W. Davis & Co; LogicTools仓库的平均数量31425医药产品仪器公司化学制品- 高利润产品- 服务不重要(或易于快速处理)- 存货成本与运输成本相比较高- 低利润产品- 服务很重要- 运出成本高于运入成本McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi典型的网络设计模型几种产品由几家工厂生产每家工厂有已知的生产能力每一个客户区域对每种产品的需求已知这些需求由地
19、区配送中心满足每一个配送中心具有总吞吐量的上限McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi典型的位置模型在配送中心和其服务的区域之间有一个最大值一组潜在的新仓库位置由以下因素决定成本：准备成本运输成本与距离成比例存储与装卸成本生产 / 供应成本McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi网络设计问题的复杂性一般来说，位置问题是非常难以解决的以下问题使复杂性提高：客户数量 产品数量 潜在仓库位置的数量仓库的数量McGraw-Hill/Irwin 2003 S
20、imchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi解决技术数学最优化技术： 精确算法：找出最优解 启发式算法：找出“好”的解，不一定是最优解仿真模型：为评估设计者设计的特定方案提供了一种机制McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi启发式算法与对精确算法的需要单个产品两个工厂p1和p2 工厂p1每年的生产能力为20万单位 工厂p2每年的生产能力为6万单位两个工厂的生产成本相同两个仓库w1和w2的装卸成本相同3个市场区域的需求量分别为5万、10万、5万单位McGraw-Hill/Irwin 2003 Simc
21、hi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi启发式算法与对精确算法的需要Table 1Distribution costs per unitFacilityWarehouseP1P2C1C2C3W1W20542324152McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi为什么最优化很重要？需求 = 50,000需求= 100,000需求= 50,000产能 = 60,000产能 = 200,000$4$5$2$3$4$5$2$1$2生产成本相同，库存成本相同$0McGraw-Hill/Irwin 2003 Sim
22、chi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi常规方法1：将每个市场指派给最近的仓库，然后根据成本指定相应的工厂需求= 50,000需求= 100,000需求= 50,000产能 = 60,000产能 = 200,000$5 x 140,000$2 x 60,000$2 x 50,000$1 x 100,000$2 x 50,000总成本 = $1,120,000McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi传统方法2：根据总到岸成本分配市场需求 = 50,000需求 = 100,000需求 = 50,000产
23、能 = 60,000产能 = 200,000$4$5$2$3$4$5$2$1$2$0P1 to WH1$3P1 to WH2$7P2 to WH1$7P2 to WH 2$4P1 to WH1$4P1 to WH2$6P2 to WH1$8P2 to WH 2$3P1 to WH1$5P1 to WH2$7P2 to WH1$9P2 to WH 2$4McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi传统方法2：根据总到岸成本分配市场需求 = 50,000需求 = 100,000需求 = 50,000产能 = 60,000产能 =
24、 200,000$4$5$2$3$4$5$2$1$2$0P1 to WH1$3P1 to WH2$7P2 to WH1$7P2 to WH 2$4P1 to WH1$4P1 to WH2$6P2 to WH1$8P2 to WH 2$3P1 to WH1$5P1 to WH2$7P2 to WH1$9P2 to WH 2$4市场1由仓库1提供服务，市场2和市场3由仓库2提供服务McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi传统方法2：根据总到岸成本分配市场需求 = 50,000需求 = 100,000需求 = 50,000产能
25、 = 60,000产能 = 200,000$5 x 90,000$2 x 60,000$3 x 50,000$1 x 100,000$2 x 50,000$0 x 50,000P1 to WH1$3P1 to WH2$7P2 to WH1$7P2 to WH 2$4P1 to WH1$4P1 to WH2$6P2 to WH1$8P2 to WH 2$3P1 to WH1$5P1 to WH2$7P2 to WH1$9P2 to WH 2$4总成本 = $920,000McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi什么是 LP
26、？kjxjixwmjkpwij 流向市场从仓库流向仓库从工厂令：McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi什么是 LP？ negative-non flows All000,50000,100000,50000,60s.t.225 432450 :min2,23,12,22,11,21,13,22,21,22,22,13,12,11,11,21,12,21,23,21,23,12,11,12,21,22,11,1wmwmwmwmwmwmwmwmwmpwpwwmwmwmpwpwpwpwwmwmwmwmwmpwpwpwpwxx
27、xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxMcGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi最优战略McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi案例研究：BuyPC.comDeveloped byJim Morton; UPS Professional ServicesDavid Simchi-Levi; MITMichael Watson; LogicTools, Inc.McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kami
28、nsky, Simchi-LeviBuyPC.com 案例研究BuyPC.com 是一家虚拟公司，通过因特网销售计算机BuyPC.com强调第二天送达其计算机 BuyPC.com利用许多配送点实现这一服务，这导致库存投资很大McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-LeviBuyPC.com案例研究BuyPC.com通过UPS递送，在1天之内收到货物区域之外的客户必须利用航空公司递送仓库通过位于亚洲的工厂补充 产品通过洛杉矶到达美国Chicago WHAtlantaMilwaukee1- Day2-Days(利用UPS 地面服务)
29、(利用UPS 第二天送达空运服务)集成运送时间数据确定每一条渠道要求的服务水平 设定模型中的运出费率BuyPC.com案例研究：当前网络运入: $ 851,000运出: $ 2,930,000库存成本: $13,291,000仓库固定成本: $ 1,875,000总成本总成本: $18,947,000BuyPC.com 案例研究：成本的平衡Cost Trade-Off for BuyPC.com$0$2$4$6$8$10$12$14$16$18$20051015Number of DCsCost ($ million)Total CostInventoryTransportationFixed
30、 CostMcGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi库存降低与仓库BuyPC.com面临高度可变的客户需求每个DC都要有充足的案例库存仓库到仓库的转移受到抑制，因为运输计算机要承担额外的责任McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi库存降低与仓库对BuyPC.com的研究表明，减少仓库可以降低库存风险分担效应BuyPC.com案例研究：最优网络Inbound: $ 783,000Outbound: $ 5,900,000Inv Cost: $ 7,67
31、9,000WH Fixed: $ 625,000Total: $14,987,000 $4 Million SavingsMcGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi解决方案精选仓库与容量哈里斯堡26000平方英尺亚特兰大15000平方英尺芝加哥18000平方英尺达拉斯13000平方英尺洛杉矶23000平方英尺McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-Levi通过减少仓库数量，BuyPC.com可以降低总体物流网络成本 降低库存成本的价值超过第二天送达的空运成本
32、的增加BuyPC.com 案例研究网络设计结论与下一步的计划McGraw-Hill/Irwin 2003 Simchi-Levi, Kaminsky, Simchi-LeviBuyPC.com 案例研究网络设计结论与下一步的计划然而，战略网络没有考虑季节性的影响： 它们有足够的空间吗？ 什么时候开始增加库存以满足需求 生产的产品存放到哪里？ 需求高峰期间地域会不会变化？Demand and Production Capacity010000200003000040000500006000070000JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDecMonthUnitsDemandProduction CapacityBuyPC.com的需求与生产能力BuyPC.com需要在圣诞节前开始增加库存
