第八章供应链设计.docx
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第八章供应链设计
第八章供应链设计
一、供应链设计问题说明
为了提高供应链管理的绩效，除了必须有一个高效的运行机制外，建立一个高效精简的供应链，也是极为重要的一环。
虽说供应链的构成不是一成不变的，但是在实际经营中，不可能像改变办公室的桌子那样随意改变供应链上的节点企业。
因此，作为供应链管理的一项重要环节，无论是理论研究人员还是企业实际管理人员，都非常重视供应链的构建问题。
本章围绕这个主题，详细讨论了供应链的构造问题，探讨供应链设计的相关策略、设计原则及其设计步骤。
在供应链的设计问题上，有必要首先对以下问题作一简要的说明。
1.供应链设计与物流系统设计
物流系统是供应链的物流通道，是供应链管理的重要内容。
物流系统设计是指原材料和外购件所经历的采购入厂-存储-投料-加工制造-装配-包装-运输-分销-零售等一系列物流过程的设计。
物流系统设计也称通道设计（ChannelDesigning），是供应链系统设计中最主要的工作之一。
设计一个结构合理的物流通道对于降低库存、减少成本、缩短提前期、实施JIT生产与供销、提高供应链的整体运作效率都是很重要的。
但供应链设计却不等同于物流系统设计，（集成化）供应链设计是企业模型的设计，它从更广泛的思维空间-企业整体角度去构画企业蓝图，是扩展的企业模型。
它既包括物流系统，还包括信息和组织以及价值流和相应的服务体系建设。
在供应链的设计（建设）中创新性的管理思维和观念极为重要，要把供应链的整体思维观融入到供应链的构思和建设中，企业之间要有并行的设计才能实现并行的运作模式，这是供应链设计中最为重要的思想。
2.供应链设计与环境因素的考虑
一个设计精良的供应链在实际运行中并不一定能按照预想的那样，甚至无法达到设想的要求，这是主观设想与实际效果的差距，原因并不一定是设计或构想得不完美，而是环境因素在起作用。
因此构建和设计一个供应链，一方面要考虑供应链的运行环境（地区，政治，文化，经济等因素），同时还应考虑未来环境的变化对实施供应链的影响。
因此，我们要用发展的、变化的眼光来设计供应链，无论是信息系统的构建还是物流通道设计都应具有较高的柔性，以提高供应链对环境的适应能力。
3.供应链设计与企业再造工程
从企业的角度来看，供应链的设计是一个企业的改造问题，供应链所涉及的内容任何企业或多或少在进行。
供应链的设计或重构不是要推翻现有的企业模型，而是要从管理思想革新的角度，以创新的观念武装企业（比如动态联盟与虚拟企业，精细生产），这种基于系统进化的企业再造思想是符合人类演进式的思维逻辑的，尽管BPR教父哈默和钱贝一再强调其彻底的、剧变式的企业重构思想，但实践证明，实施BPR的企业最终还是走向改良道路，所谓无源之水，无本之木的企业再造是不存在的。
因此在实施供应链的设计与重建时，并不在于是否打碎那个瓷娃娃（M.C.杰克逊透过新潮管理法看系统管理学），需要的是新的观念、新的思维和新的手段，这是我们实施供应链管理所要明确的。
4.供应链设计与先进制造模式的关系
供应链设计既是从管理新思维的角度去改造企业，也是先进制造模式的客观要求和推动的结果。
如果没有全球制造、虚拟制造这些先进的制造模式的出现，集成化供应链的管理思想是很难得以实现的。
正是先进制造模式的资源配置沿着劳动密集-设备密集-信息密集-知识密集的方向发展才使得企业的组织模式和管理模式发生相应的变化，从制造技术的技术集成演变为组织和信息等相关资源的集成。
供应链管理适应了这种趋势，因此，供应链的设计应把握这种内在的联系，使供应链管理成为适应先进制造模式发展的先进管理思想。
二、供应链基本结构
为了有效指导供应链的设计，了解和掌握供应链结构模型是十分必要的，本节着重从企业与企业之间关系的角度考查了几种供应链的拓扑结构模型。
（一）供应链的模型I：
链状模型
结合供应链的定义和结构模型，不难得出这样一个简单的供应链模型（如图4-1所示）,我们称其为模型I。
模型I清楚地表明产品的最初来源是自然界，如矿山、油田、橡胶园等，最终去向是用户。
产品因用户需求而生产，最终被用户所消费。
产品从自然界到用户经历了供应商、制造商和分销商三级传递，并在传递过程中完成产品加工、产品装配形成等转换过程。
被用户消费掉的最终产品仍回到自然界，完成物质循环（如图4-1中的虚线）。
很显然，模型I只是一个简单的静态模型，表明供应链的基本组成和轮廓概貌，进一步地可以将其简化成链状模型II（如图4-2所示）。
模型II是对模型I的进一步抽象，它把商家都抽象成一个个的点，称为节点，并用字母或数字表示。
节点以一定的方式和顺序联结成一串，构成一条图学上的供应链。
在模型II中，若假定C为制造商，则B为供应商，D为分销商；同样地，若假定B为制造商，则A为供应商，C为分销商。
在模型II中，产品的最初来源（自然界）、最终去向（用户）以及产品的物质循环过程都被隐含抽象掉了。
从供应链研究便利的角度来讲，把自然界和用户放在模型中没有太大的作用。
模型II着力于供应链中间过程的研究。
1.供应链的方向
在供应链上除了流动着物流（产品流）和信息流外，还存在着资金流。
物流的方向一般都是从供应商流向制造商，再流向分销商。
在特殊情况下（如产品退货），产品在供应链上的流向与上述方向相反。
但由于产品退货属非正常情况，退货的产品也非本书严格定义的产品，所以本书将不予考虑。
我们依照物流的方向来定义供应链的方向，以确定供应商、制造商和分销商之间的顺序关系。
模型II中的箭头方向即表示供应链的物流方向。
2.供应链的级
在模型II中，定义C为制造商时，可以相应地认为B为一级供应商，A为二级供应商，而且还可递归地定义三级供应商、四级供应商；同样地，可以认为D为一级分销商，E为二级分销商，并递归地定义三级分销商，四级分销商
。
一般地讲，一个企业应尽可能考虑多级供应商或分销商，这样有利于从整体上了解供应链的运行状态。
（二）供应链的模型Ⅲ：
网状模型
事实上，在模型II中，C的供应商可能不只一家，而是有B1，B2，Bn等n家，分销商也可能有D1，D2，，Dm等m家。
动态地考虑，C也可能有C1，C2，
，Ck等k家，这样模型II就转变为一个网状模型，即供应链的模型III（如图4-3）。
网状模型更能说明现实世界中产品的复杂供应关系。
在理论上，网状模型可以涵盖世界上所有厂家，把所有厂家都看做是其上面的一个节点，并认为这些节点存在着联系。
当然，这些联系有强有弱，而且在不断地变化着。
通常，一个厂家仅与有限个厂家相联系，但这不影响我们对供应链模型的理论设定。
网状模型对供应关系的描述性很强，适合于对供应关系的宏观把握。
1.入点和出点
在网状模型中，物流作有向流动，从一个节点流向另一个节点。
这些物流从某些节点补充流入，从某些节点分流流出。
我们把这些物流进入的节点称为入点，把物流流出的节点称为出点。
入点相当于矿山、油田、橡胶园等原始材料提供商，出点相当于用户。
A节点为入点，F节点为出点。
对于有的厂家既为入点又为出点的情况，出于对网链表达的简化，将代表这个厂家的节点一分为二，变成两个节点：
一个为入点，一个为出点，并用实线将其框起来，A1为入点，A2为出点。
同样地，如有的厂家对于另一厂家既为供应商又为分销商，也可将这个厂家一分为二，甚至一分为三或更多，变成两个节点：
一个节点表示供应商，一个节点表示分销商。
也用实线将其框起来。
如图4-6，B1是C的供应商，B2是C的分销商。
2.子网
有些厂家规模非常大，内部结构也非常复杂，与其他厂家相联系的只是其中一个部门，而且内部也存在着产品供应关系，用一个节点来表示这些复杂关系显然不行，这就需要将表示这个厂家的节点分解成很多相互联系的小节点，这些小节点构成一个网，称之为子网。
在引入子网概念后，研究中C与D的联系时，只需考虑C2与D的联系，而不需要考虑C3与D的联系，这就简化了无谓的研究。
子网模型对企业集团是很好的描述。
3.虚拟企业
借助以上对子网模型过程的描述，我们可以把供应链网上为了完成共同目标、通力合作、并实现各自利益的这样一些厂家形象地看成是一个厂家，这就是虚拟企业。
虚拟企业的节点用虚线框起来。
虚拟企业是在经济交往中，一些独立企业为了共同的利益和目标在一定时间内结成的相互协作的利益共同体。
虚拟企业组建和存在的目的就是为了获取相互协作而产生的效益，一旦这个目的已完成或利益不存在，虚拟企业即不复存在。
三、供应链设计的原则
在供应链的设计过程中，我们认为应遵循一些基本的原则,以保证供应链的设计和重建能满足供应链管理思想得以实施和贯彻的要求。
1.自顶向下和自底向上相结合的设计原则
在系统建模设计方法中,存在两种设计方法,即自顶向下和自底向上的方法。
自顶向下的方法是从全局走向局部的方法，自底向上的方法是从局部走向全局的方法；自上而下是系统分解的过程，而自下而上则是一种集成的过程。
在设计一个供应链系统时，往往是先有主管高层做出战略规划与决策，规划与决策的依据来自市场需求和企业发展规划，然后由下层部门实施决策，因此供应链的设计是自顶向下和自底向上的综合。
2.简洁性原则
简洁性是供应链的一个重要原则，为了能使供应链具有灵活快速响应市场的能力，供应链的每个节点都应是精洁的、具有活力的、能实现业务流程的快速组合。
比如供应商的选择就应以少而精的原则，通过和少数的供应商建立战略伙伴关系，于减少采购成本，推动实施JIT采购法和准时生产。
生产系统的设计更是应以精细思想（LeanThinking）为指导，努力实现从精细的制造模式到精细的供应链这一目标。
3.集优原则（互补性原则）
供应链的各个节点的选择应遵循强-强联合的原则，达到实现资源外用的目的，每个企业只集中精力致力于各自核心的业务过程，就象一个独立的制造单元（独立制造岛），这些所谓单元化企业具有自我组织、自我优化、面向目标、动态运行和充满活力的特点，能够实现供应链业务的快速重组。
4.协调性原则
供应链业绩好坏取决于供应链合作伙伴关系是否和谐,因此建立战略伙伴关系的合作企业关系模型是实现供应链最佳效能的保证。
席酉民教授认为和谐是描述系统是否形成了充分发挥系统成员和子系统的能动性、创造性及系统与环境的总体协调性。
只有和谐而协调的系统才能发挥最佳的效能。
5.动态性（不确定性）原则
不确定性在供应链中随处可见，许多学者在研究供应链运作效率时都提到不确定性问题。
由于不确定性的存在，导致需求信息的扭曲。
因此要预见各种不确定因素对供应链运作的影响，减少信息传递过程中的信息延迟和失真。
降低安全库存总是和服务水平的提高相矛盾。
增加透明性，减少不必要的中间环节，提高预测的精度和时效性对降低不确定性的影响都是极为重要的。
6.创新性原则
创新设计是系统设计的重要原则，没有创新性思维，就不可能有创新的管理模式，因此在供应链的设计过程中，创新性是很重要的一个原则。
要产生一个创新的系统，就要敢于打破各种陈旧的思维框框，用新的角度、新的视野审视原有的管理模式和体系，进行大胆地创新设计。
进行创新设计，要注意几点：
一是创新必须在企业总体目标和战略的指导下进行，并与战略目标保持一致；二是要从市场需求的角度出发，综合运用企业的能力和优势；三是发挥企业各类人员的创造性，集思广益，并与其他企业共同协作，发挥供应链整体优势；四是建立科学的供应链和项目评价体系及组织管理系统，进行技术经济分析和可行性论证。
7.战略性原则
供应链的建模应有战略性观点，通过战略的观点考虑减少不确定影响。
从供应链的战略管理的角度考虑，我们认为供应链建模的战略性原则还体现在供应链发展的长远规划和预见性，供应链的系统结构发展应和企业的战略规划保持一致，并在企业战略指导下进行。
四、供应链体系的设计策略
设计和运行一个有效的供应链对于每一个制造企业都是至关重要的，因为它可以获得提高用户服务水平、达到成本和服务之间的有效平衡、提高企业竞争力、提高柔性、渗透入新的市场、通过降低库存提高工作效率等好处。
但是供应链也可能因为设计不当而导致浪费和失败。
费舍尔（Fisher）认为供应链的设计要以产品为中心。
供应链的设计首先要明白用户对企业产品的需求是什么？
产品寿命周期、需求预测、产品多样性、提前期和服务的市场标准等都是影响供应链设计的重要问题。
必须设计出与产品特性一致的供应链，也就是所谓的基于产品的供应链设计策略（Product-BasedSupplyChainDesign，PBSCD）。
1、产品类型
不同的产品类型对供应链设计有不同的要求，高边际利润、不稳定需求的革新性产品（InnovativeProducts）的供应链设计就不同于低边际利润、有稳定需求的功能性产品（FunctionalProducts）。
两种不同类型产品的比较见表4-1。
表两种不同类型产品的比较（在需求上）
需求特征
功能性产品
革新性产品
产品寿命周期/年
>2
1～3
边际贡献（%）
5～20
20～60
产品多样性
低（每一目录10到20个）
高（每一目录上千）
预测的平均边际错误率（%）
10
40～100
平均缺货率（%）
1～2
10～40
季末降价率（%）
0
10～25
按订单生产的提前期
6个月～1年
1天～2周
由表中可以看出，功能性产品一般用于满足用户的基本需求，变化很少，具有稳定的、可预测的需求和较长的寿命周期，但它们的边际利润较低。
为了避免低边际利润，许多企业在式样或技术上革新以寻求消费者的购买，从而获得高的边际利润，这种革新性产品的需求一般不可预测，寿命周期也较短。
正因为这两种产品的不同，才需要有不同类型的供应链去满足不同的管理需要。
2、基于产品的供应链设计策略
当知道产品和供应链的特性后，就可以设计出与产品需求一致的供应链。
设计策略如图4-9所示：
功能性产品
革新性产品
有效性供应链
匹配
不匹配
反应性供应链
不匹配
匹配
图供应链设计与产品类型策略矩阵
策略矩阵的四个元素代表四种可能的产品和供应链的组合，从中可以看出产品和供应链的特性，管理者可以根据它判断企业的供应链流程设计是否与产品类型一致，就是基于产品的供应链设计策略：
有效性供应链流程适于功能性产品，反应性供应链流程适于革新性产品，否则就会产生问题。
3、基于成本核算的供应链设计策略
如何设计供应链、如何选择节点，是供应链管理的基础。
我们提出成本优化算法来进行供应链的设计。
为了便于分析供应链成本，对有关供应链成本核算作如下假定：
假定1：
节点企业以i=1,2,3,...n表示（其中供应链层次以a=1,2,3,...,A表示，一个层次上节点企业的序号以b=1,2,3,...,B表示，所以一个节点i可以表示为A*B），如图4-10所示。
假定2：
物料单位成本随着累积单位产量的增加和经验曲线的作用而降低。
成品、零部件、产品设计、质量工程的改善都可能导致单位物料成本的降低。
假定3：
假定从一个节点企业到另一个节点企业的生产转化时间在下一个节点企业的年初。
假定4：
当一个节点企业在年初开始生产时，上一节点企业的工时和原材料成本根据一定的技术指数转化为此节点企业的初值。
假定5：
全球供应链管理中，围绕核心企业核算成本，汇率、通货膨胀率等转换为核心企业所在国家的标准。
1）供应链成本结构及其函数
供应链成本主要包括：
物料成本、劳动成本、运输成本、设备成本和其他变动成本等。
其成本函数分别构造如下：
物料成本函数（MaterialsCostFunction）
从假定2可知，物料成本随累积产量的增加而降低，供应链的总物料成本为：
式中
Mit-i节点企业在t年生产nt产品的总物料成本（时间转化为当地时间）；
mi-i节点企业的第一个部件的物料成本（时间坐标轴的开始点）；
imit-i节点企业t年的物料成本的通货膨胀率；
nt-第t年内的累计产量；
fi=lg（Fi）/lg
（2）；
Fi-物料成本经验曲线指数，0≤Fi≤1;
n-累计单位产量，n=1,2,3,，nt。
.劳动力成本函数（LaborCostFunction）
供应链的节点企业可能分布在本国的不同地方，也可能分布在世界各地，各地的劳动力价值、成本无法统一衡量，这里直接以工时为基础计算供应链的劳动力成本。
式中
Lit-i节点企业在第t年（时间转化为当地时间）生产nt产品的总劳动成本；
li-i节点企业的单位时间劳动成本；
ilit-i节点企业t年的单位工时的通货膨胀率；
nt-第t年内的累计产量；
gi=lg（Gi）/lg
（2）；
Gi-劳动力学习经验曲线指数，0≤Gi≤1；
n-累计单位产量，n=1,2,3,，nt。
运输成本函数（TransportationCostFunction）
运输成本是影响供应链总成本的重要因素之一，交货频率和经济运输批量都决定着运输成本的大小。
假定从节点i到节点m的单位成本为
t为i节点企业t年运输的通货膨胀率，m节点在第t年的累计需求为dmt，所以供应链的总运输成本为Tit，
设备和其他变动成本函数（UtilitiesandotherVariableCostFunction）
假定ui、vi分别代表i节点企业的一个单位的设备和其他变动成本（如管理费用等），其通货膨胀率指数分别为iuit和ivit，在t年i节点企业生产nt单位产品的总的设备和变动成本为：
供应链的总成本函数（TotalCostFunction）
以上成本都是针对一定时间轴上可能的i节点企业的组合，在时间T内相关的节点i组成一个节点组合序列，用k表示，所有可能的节点组合序列用K表示，对于每一个节点组合序列k，供应链的总成本TC（k）表示为：
式中
Mit、Lit、Tit、Uit-意义同上；
eit-汇率（i节点企业对核心企业的汇率）；
pvit-i节点企业在t年的现值折扣率；
k-一个节点组合序列。
而一个节点组合序列的平均单位成本用下式表示。
CAU（k）=TC（k）/NT
1）供应链设计的优化成本算法
从节点组合序列中可以选出多个节点企业组合，比如：
分布在4个层次（A=4）的各2个（B=2）工厂，在5年（T=5）的时间轴上，总共有k=（2*4）5个节点组合序列。
我们可以通过对供应链总成本的优化核算来找出最优的节点企业组合，设计低成本的供应链。
供应链的设计要评估所有可能的组合序列，以达到最优化的设计。
具体的方法是将多时段问题转化为网络设计，网络设计层次定义为t=1,2,3...,T，在第t层次，可能的组合序列是i=（A*B）t，在每一个层次t，每个节点企业的总累积成本表示为Cit，其中，i=1,2,3,
（A*B）t，t=1,2,3,,T
此公式表示了从第1年到第t年（包括第t年）的节点i的总累积成本。
在输入初始数据以后，计算第1年第i个节点的成本，当累加成本的节点数不超过（A*B）T，程序要判断是否达到时间段的末年，如果t<T，j节点第t+1年的第一个单位的物料成本和劳动工时取决于从第i节点到第j节点的所有可能的生产转换；如果t=T，那只有最后一个节点的成本要计算。
当所有的节点第t年的累积成本计算完以后，程序需重新设置i和计算第t+1年的累积成本。
当t=T时，最后对节点组合的累积成本进行排序，优化的供应链节点组合序列就是排序后的选择。
4、基于多代理的集成供应链设计思想与方法
1）基于多代理的集成供应链模式
随着信息技术的发展，供应链不再是由人、组织简单组成的实体，而是以信息处理为核心，以计算机网络为工具的人-信息-组织集成的超智能体。
基于多代理集成的供应链模式（见图4-12）是涵盖两个世界三维集成模式，即实体世界的人-人、组织-组织集成和软体世界信息集成（横向集成），以及实体与软体世界的人-机集成（纵向集成）。
2）动态建模基本思想
动态建模基本思想如图4-13所示。
动态建模需要多种理论方法的支持，其基本流程为多维系统分析→业务流程重构→建模→精简/集成→协调/控制，在建模中并行工程思想贯穿于整个过程。
3）建模方法
用于基于多代理集成供应链的建模方法主要有基于信息流的建模方法、基于过程优化的建模方法、基于案例分析的建模方法以及基于商业规则的建模方法这几种。
过程优化思想在BPR建模中得到应用，并且BPR支持工具被列为BPR研究的一个重要内容。
过程优化最关键的是过程诊断，即过程存在问题的识别，可采用基于神经网络的企业过程诊断法、基于物元理论系统诊断法以及变化矩阵法。
集成动态建模过程如图4-14所示。
5、在产品开发的初期设计供应链
在一些高科技型企业，如惠普公司，产品设计被认为是供应链管理的一个重要因素，众多的学者也提出了为供应链管理设计产品（DesigneFor
SupplyChainManagement，DFSCM）的概念。
DFSCM目的在于设计产品和工艺以使供应链相关的成本和业务能得到有效的管理。
人们越来越清楚地认识到供应链中生产和产品流通的总成本最终决定于产品的设计。
因此，必须在产品开发设计的早期就开始同时考虑供应链的设计问题，以获得最大化的潜在利益。
五、基于产品的供应链设计步骤
第一步是分析市场竞争环境。
目的在于找到针对哪些产品市场开发供应链才有效，为此，必须知道现在的产品需求是什么，产品的类型和特征是什么。
分析市场特征的过程要向卖主、用户和竞争者进行调查，提出诸如用户想要什么？
、他们在市场中的分量有多大？
之类的问题，以确认用户的需求和因卖主、用户、竞争者产生的压力。
这一步骤的输出是每一产品的按重要性排列的市场特征。
同时对于市场的不确定性要有分析和评价。
第二步是总结、分析企业现状。
主要分析企业供需管理的现状（如果企业已经有供应链管理，则分析供应链的现状），这一个步骤的目的不在于评价供应链设计策略的重要性和合适性，而是着重于研究供应链开发的方向，分析、找到、总结企业存在的问题及影响供应链设计的阻力等因素。
第三步针对存在的问题提出供应链设计项目，分析其必要性。
第四步是根据基于产品的供应链设计策略提出供应链设计的目标。
主要目标在于获得高用户服务水平和低库存投资、低单位成本两个目标之间的平衡（这两个目标往往有冲突），同时还应包括以下目标：
※进入新市场。
※开发新产品。
※开发新分销渠道。
※改善售后服务水平。
※提高用户满意程度。
※降低成本。
※通过降低库存提高工作效率等。
第五步是分析供应链的组成，提出组成供应链的基本框架。
供应链中的成员组成分析主要包括制造工厂、设备、工艺和供应商、制造商、分销商、零售商及用户的选择及其定位，以及确定选择与评价的标准。
第六步是分析和评价供应链设计的技术可能性。
这不仅仅是某种策略或改善技术的推荐清单，而且也是开发和实现供应链管理的第一步，它在可行性分析的基础上，结合本企业的实际情况为开发供应链提出技术选择建议和支持。
这也是一个决策的过程，如果认为方案可行，就可进行下面的设计；如果不可行，就要重新进行设计。
第七步是设计供应链，主要解决以下问题：
※供应链的成员组成（供应商、设备、工厂、分销中心的选择与定位、计划与控制）。
※原材料的来源问题（包括供应商、流量、价格、运输等问题）。
※生产设计（需求预测、生产什么产品、生产能力、供应给哪些分销中心、价格、生产计划、生产作业计划和跟踪控制、库存管理等问题）。
※分销任务与能力设计（产品服务于那些市场、运输、价格等问题）。
※信息管理系统设计。
※物流管理系统设计等。
在供应链设计中，要广泛地应用到许多工具和技术，包括：
归纳法、集体解决问题、流程图、模拟和设计软件等。
第八步是检验供应链。
供应链设计完成以后，应通
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