第10章物流系统分析.docx

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第10章物流系统分析

尤斯摩尔洗涤用品公司的分销网络评估

1.内容提要

物流是一个规模庞大、结构复杂、目标众多的大系统，需要用系统的观点来研究物流活动。

尤斯摩尔洗涤用品公司的产品是一家清洁剂制造企业。

本案例中介绍了如何采用系统分析的方法，从分销、配送网络的整体出发，对该公司的生产成本、存储成本等进行综合分析，确定合理的仓库布局位置。

案例中详细地介绍了各种物流成本的计算方法，如存储费用与库存量和存储的时间有关，搬运成本与仓库的吞吐量有关，运输成本虽然使用了我们熟悉的线性假设，但是是以一定的抽样结果为基础的，并计算出了近似的线性函数关系式。

而一些教材介绍相关物流网络分析理论时，只是假定运输费率是线性的，从这里可以了解到在实际的物流系统分析问题中，将理论应用于实践的前提和方法。

本案例在计算中仍然是做了一些简化，如运输费率只给出了一个总体的关系，在实践中，可能需要分不同的地区，不同的运输距离，建立不同的运输费率公式。

1）主要问题

尤斯摩尔洗涤用品公司随着市场需求的增长和模式的变化，其原有四个工厂的生产能力逐渐紧张，生产和配送成本逐年增加，该公司已有12年未对配送网络进行研究，迫切需要对仓库布局位置进行研究，以降低生产、配送成本。

2）主要方案

现有物流网络的评估是物流系统分析与设计的重要环节。

物流系统分析的常规程序是通过对现有系统的分析，找出与客户服务目标存在的差距，发现现有网络中存在的问题，从而找到解决的方法。

这一切都是以现有物流网络的评价为基础。

本案例中采用了WARELOCA作为辅助工具，对给定工厂、工厂生产能力、客户服务限制和仓库条件的进行综合分析，利用软件计算，对需求中心的供给仓库和仓库的供给工厂进行线性规划，做出最优安排。

3）实施改进方案的效益

案例分析结果表明，现有网络基本能够达到设定的客户服务标杆。

但是根据尤斯摩尔公司所作的全美销量的增长幅度的规划来看，现有工厂的生产能力是远远不够的，需要考虑建立新的工厂并重新确定工厂与仓库和需求中心之间的供应关系。

4）案例体现的物流学原理

本案例从现有物流网络评估的角度反映了物流系统分析的基本原理。

在系统分析中需要遵循的基本原则有四条：

●外部条件与内部条件相结合

●当前利益和长远利益相结合

●局部利益和整体利益相结合

●定性分析和定量计算相结合

本案例分析很好地体现了以上基本原则。

2.案例分析

1）现状介绍

尤斯摩尔洗涤用品公司的产品是系列清洁剂，主要供工业企业和公共机构使用。

典型的产品包括普通的清洁剂、洗碗机用洗涤粉、漂洗剂、洗手皂、汽车清洗剂和食品行业所用的洗洁制品等。

公司产品系列包括200多类，将近800种产品，包装规模不一，小到18磅的箱子，重到550磅的金属桶。

公司的销售遍布美国内陆的48个州，在夏威夷、阿拉斯加和波多尼哥也有额外的销售。

客户的一般的购买量都少于10000磅，即属于零担货量。

某些客户会以整车的批量大量购买。

零担货物都通过仓库转运，每年的零担货物销售量高达1.5亿磅；大宗货物由工厂直接供货，每年的销售量为7500万磅。

每年收入约1.6亿美元。

市场销售以直销为主，销售佣金方式灵活。

销售人员将自己看作独立的中间商，在公司内部具有很大自治权。

这个市场销售战略是成功的，该公司是分散化经营的母公司内盈利最多的分公司之一。

2）问题综述

该公司的管理层除了高额利润外，还关心系列产品的生产和配送成本以保持企业的竞争力。

目前，随着需求的增长和模式的变化，现有四个工厂的生产能力逐渐紧张。

此外，分销成本发生了变化，公司已有12年未对分销网络进行研究，这一切都提出了重新适当布局仓库位置的问题。

3）可供选择的改进措施

该公司出现的问题是一个物流网络规划的问题，需要对该公司当前的物流网络重新进行规划，以降低物流成本。

物流网络规划可以从两个方面进行：

一是从空间方面考虑各种设施（工厂、零售店、库房）的地理位置布局；一是从时间上考虑客户响应速度和客户服务水平。

4）本案例采用的方案

本案例从分销网络整体出发，在设定了客户服务结构标杆的基础上，全面考虑了分销网络中的各项成本：

生产成本、存储成本、搬运成本、订单处理成本、运输成本和库存持有成本等。

5）案例介绍及分析

（1）现状

作为一家清洁剂制造企业，尤斯摩尔洗涤用品公司拥庞大的物流网络：

它的分销网络包括四个可生产所有系列产品的生产厂，这些工厂分别位于肯塔基州的卡温顿、纽约州的纽约市、德克萨斯州的阿灵顿和加利福尼亚州的长滩市。

当前，这些工厂分别生产595102、391876、249662和241386担（1担=100磅）的产品以供应小批量购买的客户。

生产出来的成品或者从工厂运到分销网络中的基层仓库或者直接运往工厂当地的客户。

后一种情况下，工厂既作为基层仓库，也作为生产中心。

如表10－1所示，18个公共仓库和4个工厂都存储产品。

这些仓库很分散，这样大多数客户都在某个存贮点的一天运到的范围之内，也就是约300英里内。

工厂除了象仓库那样提供服务外，也以整车批量为仓库补货。

每个仓库都会对客户订单进行处理，并提供零担运输服务。

除此之外，公司还在考虑是否在伊利诺伊州的芝加哥和田纳西州的孟菲斯建立工厂，以及在表10－2所示的地点增建仓库。

表10-1现有工厂和公共仓库的位置

序号

地名

序号

地名

序号

地名

卡温顿·肯塔基州①

纽约·纽约州①

阿灵顿·德克萨斯州①

长滩·加利福尼亚州①

亚特兰大·佐治亚州

波士顿·马萨诸塞州

布法罗·纽约州

芝加哥·伊利诺伊州

克里夫兰·俄亥俄州

达文伯特·依阿华州

底特律·密歇根州

大急流镇·密歇根州

格林斯伯勒·北卡罗来纳州

堪萨斯城·堪萨斯州

巴尔的摩·马里兰州

孟菲斯·田纳西州

米尔沃基·威斯康星州

奥兰多·弗罗里达州

匹兹堡·宾西法尼亚州

波特兰·俄勒冈州

西萨克拉门托·加利福尼亚州

西切斯特·宾西法尼亚州

①作为工厂运营组成部分的基层仓库。

表10-2公共仓库可能的选址点

序号

地名

序号

地名

序号

地名

阿尔伯克基·新墨西哥州

比灵斯·蒙大拿州

丹佛·科罗拉多州

埃尔帕索·德克萨斯州

坎布希尔·宾西法尼亚州

休斯顿·德克萨斯州

拉斯维加斯·内华达州

明尼阿波利斯·明尼苏达州

新奥尔良·路易斯安纳州

菲尼克斯·亚利桑那州

里士满·弗吉尼亚州

圣路易斯·密苏里州

盐湖城·犹他州

圣安东尼奥·德克萨斯州

西雅图·华盛顿州

斯波坎·华盛顿州

旧金山·加利福尼亚州

印第安纳波利斯·印第安纳州

路易斯维尔·肯塔基州

哥伦布·弗罗里达州

纽约·纽约州

哈特福德·康涅狄格州

迈阿密·佛罗里达州

莫拜尔·路易斯安那州

孟菲斯·田纳西州①

芝加哥·伊利诺伊州①

①指位于计划工厂处的仓库。

（2）销售数据

洗涤剂和洗衣粉的制造工艺并不复杂，很容易模仿，因此市场上竞争激烈。

洗涤用品的产品特性之间无差异，导致竞争主要集中在产品的价格和服务上。

客户服务尤其重要，因为它直接受仓库选址的影响。

良好分销服务的总价值是无法用货币来衡量的，因为它取决于客户对服务的态度，以及有可能因此而进行的购买。

公司一般认为服务质量应该保持在高水平，这样才不会危及销售。

服务的“高”水平可以表示为在24~48小时或者更短时间内送货，这样客户距仓库一般应在300到600英里之间。

每年经由仓库网络销售的产品约为1.47亿磅，年收入略高于一亿美元。

市场的分布与人口的分布相类似，平均利润率为20%。

图10-1给出了六个主要的销售区域以及各州的销售量（以磅计）。

公司的客户超过7万个，为了便于处理，将全部客户按邮政编码划分为191个需求中心，将同一组地区的需求聚集到邮政编码的地区中心。

各销售区域的地理疆界如图10－1所示。

图10-1尤斯摩尔洗涤用品公司的年销售量

——按州划分的主要销售区域及其年销售量（担）

公司的五年规划列出了全美销售量的增长幅度。

由于人口和商业迁移的模式各地不同，竞争条件和促销力度不同，所以各地市场的增长情况也不相同。

与现在的销售水平相比，预计各销售区域的变化如下：

地区号

销售区

5年增长系数

东北部地区

东南部地区

中西部地区

西北部地区

西南部地区

西部地区

1.30

1.45

1.25

1.20

1.15

1.35

现有销售量的乘数

（3）生产能力和生产成本

现有工厂的生产可变成本都不同。

这些不同是由于劳动力成本、原材料购买量、工厂和主要原材料供应商的接近程度所导致的入库运输成本差异而造成的。

这些成本列举如下：

工厂

不同的生产成本（美元）

卡温顿

纽约

阿灵顿

长滩

21.0

19.9

21.6

21.1

据估计，位于芝加哥未来工厂的生产可变成本是每担21美元，而位于孟菲斯工厂的生产可变成本是每担20.6美元。

现有工厂扩建后的可变成本不变。

因为现有工厂的固定成本已经是沉没成本，所以不考虑固定成本。

但是新建工厂或扩建工厂至少需要投资400万美元。

这样将导致在可预见的未来，工厂的年产出（如果是增建的工厂，则为产出增加量）将高达100万担。

按照当前的分销方式，现有的工厂是以下列速率（与吞吐量相比）进行生产的：

工厂

现有生产能力

现有产量

生产能力利用率

卡温顿

纽约

阿灵顿

长滩

合计

620000

430000

300000

280000

1630000

595102

390876

249662

241386

1477026

96%

91%

83%

87%

91%

（4）仓储费用和仓储能力

企业与公共仓库管理人的合同表明，仓储费用可分为存储费用、搬运费用和附加费用。

存储费用按所持有的平均库存以美元/担/月为单位进行计算。

只要产品进出仓库就会出现搬运费用，按美元/担计算。

附加费用是一系列服务（如准备提单、本地配送和报告库存状态）的费用。

四个工厂的这部分费用应合理估计，并将其作为生产运作的合理组成部分。

与仓储相关的还有补货成本。

这些成本用于准备正常补货的文书工作、将货物发往仓库等。

库存订货成本和客户订货成本则可以根据每个订单的平均成本乘以仓库的平均订单量来计算。

表10－3列出的是与仓库相关的成本和其他信息。

现有网点的成本数据来自公司的记录，潜在仓库的成本来自于相应城市仓库管理员的配额或是估计得到。

表10-3库存点的费率和订单规模信息

仓库序号

仓储成本（美元/美元）①

搬运成本（美元/担）②

仓库订单成本（美元/担）

仓库订单规模（担/订单）

客户订单处理成本（美元/订单）

客户订单规模（担/订单）

本地配送费率（美元/担）③

0.0672

0.0567

0.0755

0.0735

0.0946

0.1802

0.0946

0.2072

0.1802

0.1442

0.0946

0.1982

0.0766

0.1262

0.1126

0.0991

0.1577

0.1307

0.1487

0.2253

0.1370

0.0991

0.1260

0.0631

0.0946

0.1216

0.0721

0.1532

0.1172

0.1080

0.1487

0.1396

0.1126

0.1712

0.1261

0.1352

0.2704

0.2250

0.1487

0.2073

0.1802

0.2613

0.1396

0.1036

0.0946

0.0682

0.46

0.54

0.38

0.59

0.50

0.75

0.74

1.14

1.62

1.14

1.04

1.06

1.22

0.82

0.64

0.71

0.79

1.15

0.82

1.39

0.83

0.59

0.45

1.68

0.88

0.55

0.80

1.04

1.46

0.95

0.69

0.64

1.35

0.79

0.80

0.96

0.80

1.49

1.14

1.62

1.39

0.71

0.55

0.64

1.22

400

401

405

409

410

409

410

400

423

426

433

394

398

399

490

655

400

110

134

341

149

198

420

287

408

340

333

277

398

434

232

423

425

400

1.79

1.74

2.71

1.74

0.83

3.21

1.23

1.83

4.83

2.74

3.93

3.18

1.08

1.56

1.20

1.78

5.33

0.91

2.08

1.10

1.70

2.46

2.33

1.88

2.58

1.83

1.58

0.78

5.33

1.36

1.50

2.33

0.93

2.08

0.88

0.89

2.88

1.46

2.75

2.71

2.04

2.75

1.74

1.78

1.79

9.05

10.92

11.59

11.30

9.31

9.00

8.37

13.46

9.69

8.28

10.20

15.00

9.07

11.72

9.35

8.70

8.07

7.66

9.39

7.31

9.31

10.14

5.07

6.80

6.83

14.32

7.38

9.70

7.52

11.46

10.48

6.67

11.98

10.13

6.81

7.67

8.57

7.61

7.55

10.13

11.59

9.37

10.13

9.31

8.70

9.05

1.90

3.89

2.02

4.31

1.89

4.70

1.55

1.79

4.92

2.23

1.81

1.00

1.63

1.17

1.73

0.50

1.46

2.29

2.20

1.49

2.72

4.17

2.37

1.36

2.21

0.80

3.88

2.14

1.51

1.70

1.63

1.66

1.54

1.84

1.58

1.93

3.08

1.43

6.44

2.83

4.81

3.89

1.74

1.89

0.50

1.55

以美元计算的仓库每美元平均库存的年存储成本。

按年率计算的1担货物运进、运出仓库的成本。

此处为运输费率，适用于存储点周围30英里内的客户运输服务。

公共仓库没有实际仓储能力的限制。

尤斯摩尔的仓储空间的需求只是公共仓库总仓储能力中很小的一部分。

另一方面，开设新仓库的最低预期吞吐量是每年至少吞吐10400担或每两周一次以整车量补货。

四个现有工厂存储能力有限，以吞吐量表示的存储能力限制分别是：

卡温顿45万担，纽约市38万担，阿灵顿14万担，长滩市18万担。

（5）运输成本

对尤斯摩尔公司而言，三类运输成本非常重要：

入库运输成本、出库运输成本和当地配送成本。

仓库的入库运输成本取决于货运量和工厂与仓库的距离。

从工厂出发不同距离内卡车承运人整车运输费率的抽样结果表明，工厂与仓库之间的运输费率可以近似的用线性函数合理表示。

即整车运输费率为

p-w费率（美元/担）=0.92+0.0034d（英里）

其中d是两点间的距离。

总的入库运输成本等于p-w费率乘以工厂和仓库之间分派的产品流量。

仓库的出库运输成本取决于客户距仓库的距离。

如果客户距仓库约30英里以内，则通常适用当地货车费率，表10-3按仓库给出了当地货运费率。

如果距离大于30英里，就可以得出类似入库运输费率的线性函数。

假定仓库发出的平均货运量约为1000磅，则仓库到客户的运输费率函数为：

w-c费率（美元/担）=5.45+0.0037d

出库的总运输成本的计算和入库运输成本的计算是一样的。

（6）库存成本

库存成本取决于仓库保有的平均库存量和该库存水平所适用的库存费率系数。

这些费率系数包括资金成本、个人财产税和保险成本。

仓库的平均库存随仓库需求和控制库存的方法变化而改变。

通过绘制每个实际存储点的年平均库存量和年吞吐量可以得到基于年仓库吞吐量的库存的数学表达式。

图10-2描述了得出的关系曲线。

已知年库存持有成本约为平均产品价值的12%（产品的价值是26美元/担），则每个仓库的总库存持有成本为：

式中，ICi——仓库i的年库存持有成本（美元）；

Di——仓库i的年需求吞吐量（担）。

平均库存水平/千担

每年仓库的吞吐量/千担

图10-2 尤斯摩尔洗涤用品公司库存-仓库吞吐量之间的关系

（7）仓库运作成本

仓库运作成本指存储成本和搬运成本，是向仓库分派需求的结果。

存储成本是用存储费率乘以估计的仓库内的平均库存量。

数学可以表示为

式中，SCi——仓库i的年存储成本（美元）；

SRi——表10-3中仓库i的存储费率（成本）；

Di——仓库i的年需求吞吐量（担）。

搬运成本是仓库吞吐量的函数。

搬运费率乘以吞吐量就得到搬运成本，即

式中，HCi——仓库i的年搬运成本（美元）；

HRi——表10-3中仓库i的搬运费率（成本）。

（8）订单处理成本

订单处理成本指处理与补货和客户订单相关的文书时产生的成本。

每个仓库计算这两种成本的方法本质相同，也就是用订单处理费率乘以仓库的年需求量再除以订单规模。

（9）总成本

不同生产分销结构下的总成本就是所有相关成本之和。

对尤斯摩尔洗涤用品公司而言，这些成本包括生产成本、仓库运作成本（存储成本、搬运成本、库存订单处理成本和客户订单处理成本）、运输成本（入库运输成本、出库运输成本和当地配送成本）和库存持有成本。

改变工厂和仓库的数量和位置将导致这些成本因素的平衡发生改变。

例如增加仓库一般将减少运输成本，但增加库存持有成本，影响客户服务。

这类问题的核心是评估成本和客户服务之间的平衡关系。

表10-4和表10－5给出了现有网络设计中成本和客户服务因素的总结。

尤斯摩尔洗涤用品公司能够将93%的需求置于仓库300英里以内，这样做的总成本是42112463美元。

表10－4客户服务结构标杆

仓库至客户距离（英里）

需求的百分比

需求的累计百分比

总需求（担）

0-100

101-200

201-300

301-400

401-500

501-600

601-700

701-800

801-900

901-1000

>1000

合计

56.4

21.3

15.7

2.1

1.5

0.5

2.0

0.5

0.0

100

56.4

77.7

93.4

95.6

97.0

97.5

99.5

100.0

833043

314607

231893

31018

221555

7385

29541

7384

1477026

表10－5现有分销网络的成本结构

成本类型

成本

生产成本

仓库运作成本

订单处理成本

库存持有成本

入库成本

出库成本

总成本

30761520

1578379

369027

437290

2050367

6895880

42112463

（10）现有分销网络的评估

在对现有网络的评估中，使用了LOGWARE软件中的一个模块WARELOCA作为辅助工具。

给定工厂、工厂生产能力、客户服务限制和仓库条件的组合，该计算机程序会利用线性规划对需求中心的供给仓库和仓库的供给工厂做出最优安排。

在仓库给定时，如果在需求中心的规定服务范围内有多个仓库可以提供服务，那么要选择费用最低的仓库。

如果服务距离内没有仓库，则选择据该需求中心最近的仓库。

本案例，在数据输入时，工厂能力设为现有生产水平，客户服务距离设为300英里，选定现有22个仓库进行评估。

在为需求中心分派供应仓库时只用到线性的可变成本，而不考虑非线性的存储和资金成本以及固定成本。

存储和资金成本都包括在系统成本中，固定成本则应附加在系统成本之上，构成总成本。

表10-6~表10-10给出了WARELOCA的运行结果，是对现有分销网络中4个工厂和22个潜在仓库的分析总结。

表10-6系统成本（单位：

美元）

生产成本

仓库运作成本

订单处理成本

库存持有成本

运输成本

入库

出库

总成本

307612518

1515395

357343

447282

2354107

6657464

42093020

表10-7300英里服务距离的客户服务结构

仓库至客户的距离（英里）

占需求的百分比

仓库至客户的距离（英里）

占需求的百分比

0-100

100-200

200-300

300-400

400-500

500-600

600-700

700-800

55.9

18.2

19.5

1.8

2.0

0.3

2.0

0.4

800-900

900-1000

1000-1500

1500-2000

2000-2500

2500-3000

>3000

0.0

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