1、第五章 供应链中的网络设计Chapter 5 Facility decision: Network design in a supply chain,Supply chain management,Outline,5.1 网络设计在供应链中的作用 5.2 影响网络设计决策的因素 5.3 网络设计决策的框架 5.4 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,设施facility 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
2、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 包括设施作用的分配，制造、仓储或运输等相关设施的布局，以及每个设施的产能和市场的分配。,5.1 网络设计在供应链中的作用,供应链网络设计的内容,设施作用,设施布局,产能分配,市场和供给分配,设施应布局何处？,每一设施应配置多大产能？,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?,设施决策的作用,设施作用决策 决定了供应链在满足客户需求中的灵活性大小 设施布局决策 对供应链的运营有
3、长期影响，废弃或迁移设施的代价是十分昂贵的 好的设施布局能帮助企业在较低成本下保证供应链的运营 产能分配决策 不易改变，合理的产能分配能降低成本，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需求所引发的生产、运输、库存等成本,5.2 影响网络设计决策的因素,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,一个企业的竞争战略对供应链的网络设计决策有重要影响。 强调生产成本的企业：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。如：很多服装生产商将他们在美国的制造
4、转移到劳动力成本低的国家中。 强调反应能力的企业：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。如：Zara是一家西班牙的服装制造商，其产能大部分设在葡萄牙和西班牙，以便能快速的对欧洲变化的流行趋势作出相应。 全球化的供应链网络：通过在不同地区布局不同作用的设施，来支持其不同战略目标的实现。如：耐克在中国大陆和印尼的设施关注成本，主要为耐克生产大量市场的较低价格鞋；在韩国和台湾的设施则关注响应性并生产较高价格的鞋。,2、技术因素,产品技术特征对网络设计有显著影响 如果生产技术呈现出相当的规模经济性，布局少数高产能的设施，如电脑芯片的生产。 如果设施建设的固定成本较低，就应该建立为数众多
5、的地方性生产设施，如可口可乐瓶的生产厂 生产技术的柔性影响到网络中所能取得的合并的程度 如果生产技术非常刚性，而且不同国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Tariffs和税收减让Tax incentives 汇率Exchange rate和需求风险Demand risk,关税是指当产品或设备经过国界、州界和城市边界时，必须征收的税收。 如果一个国家关税高，企业要么就放弃这个国家的市场，要么就在该国建设生产厂以逃避关税。高关税导致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。
6、税收减让是指国家、州和城市的关税或税收的削减以鼓励企业布局于某一特定区域，可获得成本优势。 发展中国家经常建立自由贸易区，20世纪90年代在中国广州附近建立的自由贸易区吸引了很多的全球化企业在那里建立生产设施。中国对高新技术产品是完全免税的。摩托罗拉在中国建厂。,汇率风险 供应链的利润有显著影响（一个在中国生产而将产品销售到美国的企业将遭受人民币升值的风险，生产成本以人民币计，而收入以美元计） 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
7、考虑由于经济波动而导致的需求波动（1997年丰田在亚洲设立的装配厂其生产只能面向当地的市场，亚洲金融危机促使丰田增加了这些工厂的柔性，能够满足来自其他国家的需求）,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和法制较为完善,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，糟糕的基础设施使得在这一区域进行商务活动的成本增加,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 邻近运输站点 公共设施等,关键的 基础设施,6、竞争性因素,设计
8、供应链时，公司必须考虑到竞争对手的战略、规模和布局。一项基本的决策是企业是临近还是远离竞争对手布局。 企业间积极的外部关联是指许多企业临近布局使他们均受益，因为增加总需求；共担基础设施费用。如商业街。 为分割市场而布局 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。 如果企业在价格上进行竞争，而且承担向客户送货的运输成本，那么最优的布局可能是二者尽可能离得远些。,两家企业在直线上的布局(HOTELLING )模型,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
9、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：,1,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大化,7、对顾客需求的响应时间,企业的目标客户若能容忍较长的反应时间 企业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。 便利店超市折扣店,必需的设施数量,要求的响应时间,顾客要求的响应时间与设施数量之间的关系,8、物流和
10、设施成本,Percent Service Level Within Promised Time,Transportation,Cost of Operations,Number of Facilities,Inventory,Facilities,Total Costs,Labor,11.3 网络设计决策的框架,第一步 明确供应链战略 第二步 明确区域设施配置 第三步 选择一组理想的潜在的地点 第四步 选址,网络设计决策框架,第一步 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 步骤： 明确界定企业竞争战略，竞争战略是指供应链要满足的一系列顾客需求； 预测全球性竞争
11、的变化趋势； 明白企业的一些内部限制，如资本，现有设施。 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,第二步 明确区域设施配置,目标：确定设施将要选址的区域、它们潜在的作用及大概的产能 (1)从每个国家（地区）的需求预测开始 (2)弄清在既定生产技术下，规模经济或范围经济能否起到很大作用，如果规模经济效益明显，用较少的设施满足较多的市场可能更好一些 (3)明确与不同地区市场相关的需求风险、汇率风险、政治风险，还必须认识到各市场的关税和税收减免情况以及每一市场进出口限制 (4)弄清每一区域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,第三步 选择一组理想的潜
12、在的地点,目标：在设施将坐落的每个地区选择一组理想的潜在的地点 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可获性、运输服务、通讯、公用设施以及仓储基础设施 软件设施要求包括熟练劳动力的可获性、劳动力的更替以及当地社会对工商业的接受程度,第四步 选址,目标：为每个设施选择一个准确的位置，并为每一设施配分配产能。 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。 网络设计的目标是考虑每个市场所期望的毛利和需求、各种物流和设施成本以及每个地址的税收和关税的基础上，使总的利润最大化。,Conventional Network,Custome
13、r Store,Component Manufacturing,Final Assembly,Customer Store,Customer Store,Customer Store,Customer Store,5-26,Tailored Network: Multi-Echelon Finished Goods Network,Store 1,Store 1,Store 2,Store 2,Store 3,Store 3,5-27,11.4 网络设计优化模型,管理者进行设施布局和分配产能的目标：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
14、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 不同地区产品的销售价格 理想的响应时间和其他服务要素 重力区位模型Gravity models网络优化模型Network optimization models,(1)重力区位模型,(x,y): Warehouse Coordinates (xn, yn) : Coordinates of delivery location n dn : Distance to delivery location n Fn: Cost of shipping one unit
15、 for one mile between the facility and either market or supply source n Dn: Quantity to be shipped between the facility and either market or supply source n,5-29,重力区位模型,1. For each supply source or market n ,evaluate dn by (5.1) 2. Obtain a new location (x, y) for the facility, where3. If the new lo
16、cation (x, y) is almost the same as (x, y) stop. Otherwise, set (x, y)=(x, y) and go to step 1.,(2)网络设计优化模型,1、需求量在工厂之间的分配模型 2、给定产能的工厂选址模型 3、单一供应源、给定产能的工厂选址模型 4、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
17、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=工厂选址的数量；m=市场或需求地的数量；Dj =市场j的年需求量；Ki =工厂i的年产能；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
18、设施成本) 将来自不同市场的需求量分配到不同的工厂目标是使设施成本、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 线性规划模型：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、给定产能的工厂选址模型,吉百利
19、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
20、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),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。,考虑税收、关税rj是在市场j卖出一个单位的收入限制条件为：j=1,m(所有需求未必得到满足)i=1,n(确保每一工厂的生产不超过 生产能力),3、单一供应源、给定产能的工厂选址模
21、型,企业期望所设计的供应链网络中一个市场只由一个工厂来供应，称之为单一供应源。单一供应源能够降低网络协调的复杂性，对每个设施的柔性要求较少。 决策变量的定义如下： yi =1 如果工厂选址在地点i，否则为0 xij=1 如果市场j由工厂i来供应，否则为0,然后，这一问题构成以下模型：限制条件为：j=1,m(保证每个市场只能由一个 工厂供应)i=1,n(确保每一工厂的生产不超过 生产能力),单一供应源的最优网络配置,该网络每月的成本为49717000美元，该成本比不要求单一供应源的网络运营成本高了大约230万美元。所以尽管单一供应源模式使得协调更加容易并且对工厂的柔性要求更少，但供应链网络成本却
22、增加了。,4、工厂和仓库同时选址,如果要设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 Sh =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
23、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0 ye =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
24、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。,思考题,1、考虑一个像戴尔公司这样的企业，其在全球的设施非常少。请列出这种方式的利弊并考虑为什么这种方式可能适合计算机产业。 2、考虑一个像福特公司这样的企业，其在全球的设施超过150个。请列出拥有很多设施的利弊并考虑这种方式是否适合汽车产业。 3、仓库的位置和规模是如何影响一个像亚马逊这样的企业的绩效
25、的？在做这种决策时，亚马逊公司应该考虑哪些因素？,4、Hot&Cold和CaldoFreddo是两家已合并的的欧洲的家用器具制造商。 Hot&Cold公司在法国、德国和芬兰有工厂；而CaldoFreddo公司在英国和意大利有工厂。欧洲市场被划分为四个区域：北部、东部、西部和南部。工厂产能（百万单位每年）、年固定成本（百万单位每年）、区域需求（百万单位），以及可变的生产和运输成本（欧元每单位）详见下表每个器具平均售价为30欧元。所有的工厂目前都看成是利润中心，该企业单独为每个工厂纳税。不同国家的税率如下：法国0.25，德国0.25，芬兰0.3，英国0.2，意大利0.35. （a）合并前，如果两家企业的目标是使成本最小化，那么每个企业最优的网络是什么？如果目标是使税后利润最大化，那么最优的网络又是什么？ （b）合并后，如果不关闭任何工厂，那么成本最小的配置是什么？如果不关闭任何工厂，那么使税后利润最大化的配置是什么？ （c）合并后，如果可以关闭工厂（假设关闭一个可以节省该工厂100%的年固定成本），那么成本最小的配置是什么？使税后利润最大化的配置是什么？,Thank you !,
