chapter 3 供應鏈網路規劃

Chapter 3 供應鏈網路規劃

內容

3.1 簡介3.2 網路設計3.3 存貨定位與物流協調3.4 資源配置

3.1 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。

供應鏈網路規劃又稱為物流網路結構 (Logistics Network Configuration)

物流網路結構

物流系統

供應商 製造商 裝配廠 倉儲配送 消費者

內部物流 外部物流實體供應 實體配送

企業物流系統

3.1 簡介

網路規劃 (network planning) 是公司架構和管理供應鏈以達到下列目標的過程：

在存貨、運輸與製造成本之間找到正確的平衡。 在不確定的需求下，藉由有效地定位與管理存貨以使供給與需求能互相配合。

藉由從最合適的製造設施取得產品，以有效地利用資源。

網路規劃三步驟 網路設計：包含製造工廠與倉庫的數量、位置、

大小，還有分配零售商至倉庫等。 存貨定位：包括辨認出儲存點，以及選擇應該

生產庫存而保持存貨的設施，或是選擇接單式生產而無存貨的設施。

資源配置：在決定物流網路的架構和儲存點的位置後，此步驟的主要目標是決定不同產品的製造和包裝是否在正確的設施內完成。

3.2 網路設計

網路設計決定供應鏈的實體結構與基礎架構。

網路設計是一個策略性的決定，對公司具有長遠的影響。

包含工廠與倉庫的位置，以及配銷和採購等相關的決策。

關鍵策略決策

決定設施（廠房及倉庫）的適當數量。 決定每個設施的地點。 決定每個設施的大小。 分配空間給每一個設施內的產品。 決定採購的要求。 決定配銷策略，也就是分配顧客 ( 零售商 )

至每一個倉庫。

倉庫數量增加的結果

降低顧客的平均運送時間，而提高服務水準。 倉庫為應付顧客需求的不確定性，而增加安全

庫存，導致存貨成本增加。 間接成本及設置成本的增加。 外向運輸成本的降低。 ( 倉庫到顧客 ) 內向運輸成本的增加。 ( 供應商到倉庫 )

3.2.1 資料蒐集

網路結構問題牽涉大量資料 顧客、零售商、現存的倉庫與配銷中心、製造設施，以及供應商

的位置。 所有產品，包括數量和特殊的運輸形式。 依顧客位置之每一種產品的年需求量。 各種運輸形式的費率。 倉儲成本：勞工、存貨持有成本、固定的營運成本。 運送貨件量的大小、顧客配送的頻率。 訂單處理成本。 顧客服務的要求與目標。 生產和來源的成本和產能。

3.2.2 總合資料

顧客區域 相互鄰近的顧客可以格子網路 (Grid Network) 或其他群聚方法來彙

總。 在同一個格子或同一群組中的所有顧客，則以此格子或是群聚的中

心點匯聚成單一的顧客來代表。 利用郵遞區號。

產品群 配銷型態 (distribution pattern) ：取於同一來源並被送到相同顧客

的產品彙總在一起。 產品種類 (product type) ：許多產品可能僅在產品形式或包裝上不

同，這些產品通常可以彙總在一起。

總合資料取代原始資料

以總合資料代替原本詳細的資料對模式的效果造成什麼影響 ?

總合可以降低變異性，使預測準確 研究報告顯示，將顧客彙總成 150 ～ 200 個區域，在運輸總成本的估計錯誤上，通常不會超過 1% 。

實務上資料總合方法 總合需求點至少至 200 個區域。（服務水準或配送頻率） 確認每一個區域的總需求量大致相等。 將總合點設在區域的中心。 將產品總合成 20 ～ 50 個產品群。

顧客總合資料前後

總合前 3220 位顧客

總合後僅剩 217 總合點

顧客總合對模式準確度的影響

產品總合對模式準確度的影響

表 3.2 顧客需求量歷史資料

年 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

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 3.3 顧客需求量歷史資料彙總

平均年需求量 年需求標準差 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

加總後之顧客年需求平均數為每位顧客個別平均需求之總和

加總後之顧客標準差或變異係數，均比直接將兩位顧客之變異數值加總來得小。

總體的需求變異比個別的需求容易掌握( 因為需求個體有替代性 )

3.2.3 運輸費率

各種運輸費率 ( 卡車、火車和其他 ) 有一個重要特點，那就是費率大多與距離而非數量成正比。

以內部車隊與外部車隊之相關的運輸成本來區別。

內部運輸費率

包括每輛卡車的年度成本、年度里程數、年度運送量，以及卡車的有效承載量。

外部運輸費率 兩種運輸模式 :

整車貨運 (truckload) ，簡稱 TL ;

零擔貨運 (less than truckload) ，簡稱 LTL

整車貨運 (truckload, TL) TL 貨運業者提供顧客區域到區域間的費率表，費率表中列有任兩區域間每卡車每哩的費用。

TL 成本結構有一個重要的特性，即它並不是對稱的。 伊利諾州運送一整車貨運到紐約州的費用，會比從紐約州運送一整

車貨運到伊利諾州來得貴。

外部運輸費率

零擔貨運 (less-than-truckload, LTL) LTL 運 輸 費 率 有 三 種 ： 等 級 (class) 、 例 外

(exception) 和大宗貨品 (commodity) 。 等級：是標準的費率，幾乎可用於所有產品及商品，透過分類價格表得知每次的運送的評等 (rating) 或等級 (class) 。

影響產品分類：產品密度、處理與運送、危險難易程度。

另外兩種費率，即例外和大宗貨品，是兩種用來提供比較便宜的費率。

3.2.4 倉庫成本

處理成本 (handling costs) ： 勞工和公用事業成本。 與倉庫的年度物流量成正比。

儲存成本 (storage costs) ： 存貨持有成本。 平均正存貨水準成正比。

倉庫的固定成本與倉庫容量的關係

固定成本 (fixed costs) ： 包含所有與倉庫的年度物流量不成正比的成本。 固定成本通常與倉庫大小（或容量）成正比，但

並非線性的。

3.2.4 倉庫成本

3.2.5 倉庫容量

在已知流經倉庫的年度物料流量下，如何估計實際的需求空間，是無法立即明確得知的。存貨週轉率可做為適當的方法。

倉庫的年度流量除以存貨週轉率，可計算出平均存貨水準。

存貨週轉率 = 年銷售 / 平均存貨水準

3.2.5 倉庫容量

有了倉庫年度貨物流量後，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的一個乘數因子，通常為 3。 舉例 ：估計容量 =單位儲存空間 *100*2*3

3.2.6 潛在的倉庫地點

好的區位必須滿足下列條件： 地理及公共基礎建設條件。 自然資源及勞力的可取得性。 地方性產業及租稅規章。 大眾利益。

僅少數地點能滿足這些需求條件，這些地點就是新設施的潛在的設置地點。

3.2.7 服務水準的要求

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。

3.2.8 未來需求

策略層級的決策（包含網路設計）對公司有著長遠的影響。

特別的是與倉庫的數量、位置和大小有關的決策，對公司的影響將長達 3 ～ 5 年。

這也隱示在設計網路時要考慮未來幾年的顧客需求變化。 這通常會用情境為基礎且併入淨現值計算的方法來解決。

3.2.9 模式和資料驗證 目前的網路架構下模式所產生的輸出是用來複

製目前的營運狀況，包括所有的成本：倉儲、存貨、生產和運輸。

這些資料可與公司的會計資訊相比較。通常這是找出資料中的錯誤、有問題的假設、模式的缺失等最好的方法。

對網路架構做局部或較小的改變，以便來看系統如何評估它們對成本及服務水準的影響。

3.2.10 解法技術

使物流網路架構最佳化之技術：1. 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：考慮在動態系統的情況

例子 3-2

表 3-4

啟發式與最佳化演算法

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：

0x （ p1,w1 ） +5x （ p1,w2 ） +4x （ p2,w1 ） +2 x （ p2,w2 ）+3 x （ w1,c1 ） +4 x （ w1,c2 ） +5 x （ w1,c3 ）+2 x （ w2,c1 ） + x （ w2,c2 ） +2 x （ w2,c3 ）求極小值運輸成本總和運輸成本總和

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 3.5 最佳配銷策倉庫設施 p1 p2 c1 c2 c3

w1 140,000 0 50,000 40,000 50,000

w2 0 60,000 0 60,000 0

運到倉庫的總量不超過生產量運到倉庫的總量不超過生產量

運到倉庫的總量運到倉庫的總量等於生產量等於生產量

個別市場的需求個別市場的需求量要相等於各倉量要相等於各倉庫的存放的總量庫的存放的總量

3.2.11 網路架構供應鏈規劃主要特徵

任何針對網路設計之供應鏈規劃工具的其中一個關鍵需求就是彈性 (flexibility) 。

在另一端，則是可能有必要把以下特點整合至最佳化模式裡：

特定的顧客服務水準需求。 現存的倉庫。 擴建現有的倉庫。 特定的流動形式。 倉庫至倉庫的流量。 生產和物料清單。

3.4 資源配置

在一個固定的物流網路下，公司必須每月、每季或是每年決定如何有效利用資源。這是藉由發展供應鏈主計畫來達成。

供 應 鏈 主 計 畫 (supply chain master

planning) 定義為協調、配置生產和配銷策略及資源，以最大化利潤或是最小化整體系統的成本。

資源配置

然而，在現代的供應鏈，這個次序性程序的無效率是眾所周知的。

例如，只著重在製造成本通常隱示每一個製造設施只生產少許的品項，因此會大批量生產以減少固定成本。

不幸的是，這可能增加運輸成本，因為生產某一個特定產品的特定設施可能離需求市場很遠。

資源配置

要找到這兩個成本要素之間的平衡點，需要一個考量到供應鏈不同層級間的交互作用，並確保能最大化供應鏈績效的流程，以取代原先的次序性規劃程序。

這稱為「全面最佳化」，且需要一個最佳化基礎的決策支援系統。

資源配置

這些類型的決策支援系統工具需要下列部分或全部的資料：

設施的地點：工廠、分配中心和需求點。 運輸資源，包括內部車隊和一般的運輸業者。 產品和產品資訊。 生產線資訊，如最小批量大小、產能、成本等。 倉庫的容量，以及其他資訊像是一個某特定倉庫擁有

特定的科技（如冰箱），因而可以儲存某些產品。 依地點、產品和時間來做出需求預測。

資源配置

根據規劃程序的目標，其結論可以是下列任一點：

來源策略：每件產品應該在規劃期的何時生產？

供應鏈主計畫：依據產品、地點和時間週期，其生產數量、運送量大小與儲存需求為何？

資源配置

在此情況，產品排程系統從供應鏈主計畫中得到有關於生產數量及交貨日期的資訊。

這些資訊會用來規劃詳細的製造順序與流程。這讓計畫者能夠整合供應鏈的前後端，也就是需求規劃和訂單補貨端，以及製造和生產端。

延展的供應鏈

當然，戰術性規劃程序的產出，也就是供應鏈主計畫，會和供應鏈參加者共同分享，以改善協調和協同合作。例如，配銷中心的管理者現在可以更佳利用這個資訊規劃其勞力和運輸需求。

同樣地，工廠管理者利用這個計畫來確保他們有足夠的原物料供應。

延展式供應鏈：從製造到訂單完成

辨別潛在的供應鏈瓶頸

租賃倉庫會減輕儲存空間的問題嗎？ 該在何時、何處建立及儲存季節性或促銷性需求

的存貨？ 重新安排倉庫的負責區域可以減輕儲存空間的問題嗎？

預測的改變對供應鏈的影響為何？

辨別潛在的供應鏈瓶頸

工廠超時運作與外包生產的影響為何？ 哪間工廠應對每間倉庫補貨？ 公司是用海運或空運來運輸？海運意味著較長的前置時間，所以需要較高的存貨水準。另一方面，利用空運會減少前置時間與存貨水準，但運輸成本將明顯增加。

我們是否應該重新平衡倉庫間的存貨，或是從工廠補貨來滿足一些未預期的區域需求變化？

辨別潛在的供應鏈瓶頸

另外一個戰術性計畫工具所擁有的重要能力，就是分析需求計畫和資源利用以最大化利潤的能力。

這可以平衡促銷、新產品導入、需求型態中其他計畫性的變動，以及供應鏈成本的影響。

辨別潛在的供應鏈瓶頸

我們必須決定要專注於成本最小化或是利潤最大化。

雖然對此問題的答案會隨情況而變，但很清楚的是，當供應鏈結構很穩定，或因經濟衰退而過度供應時，成本最小化是重要的。

在此情況下，其焦點是經由有效的資源配置，在最低成本下滿足所有需求。另一方面，在經濟成長期，利潤最大化是重要的。

結論

最後，一個有效率的供應鏈主計畫工具也必須能幫助規劃者改善供應鏈模式的準確度。

總結來說，供應鏈主計畫幫助解決供應鏈中的基本取捨關係，例如，生產設置成本對運輸成本，或是生產批量對產能。

它考量供應鏈成本，如生產、供應、倉儲、運輸、稅、存貨和產能，以及隨著時間而改變的參數。