e4 Robert Jacobs 運營管理 v15
15.3 物流設施選址
無論是對於一個新建企業或已存在的企業都普遍存在設施選址問題。這類問題的決策對於一家公司的最終成功起著至關重要的作用。一家公司的供應鏈設計中的一個重要環節就是它的設施的選址。例如，3M已將其職能活動中很重要的一部分（包括R & D）轉移到了氣候更宜人的得克薩斯州的奧斯汀；作為其全球戰略的一部分，“R”Us玩具公司在日本選定了一個新址，並且業已投入使用；迪士尼公司選擇了在上海建造中國的迪士尼主題樂園；波音公司選擇在南卡羅來納州組裝787夢想飛機。製造業和服務業的選址決策受到各種標準的左右，這些標準無一例外是由競爭需要決定的。影響製造企業和倉庫選址計劃的判斷標準如下所述。
·接近顧客：舉例來說，日本的NTN軸承（NTN Driveshafts）在印第安納州哥倫布市建立了一家大型工廠，以便更接近美國的主要汽車製造工廠，該公司的客戶希望他們的訂貨能夠隔夜送達。接近顧客同時也確保了生產和研發的產品與顧客的需求保持一致。
·商業氛圍：良好的商業氛圍應包括規模類似的企業和同行業的企業存在，如果考慮跨國選址的問題，還應有其他國外公司的參與。政府是否推行積極的經濟立法，當地政府是否願意通過政府補貼、減稅和其他便利的條件吸引企業前來落戶，這些都是設施選址中應該考慮的因素。
·總成本：選址的目標就是尋求總成本最小的地址。總成本包括地域成本和貨物運進運出的運輸成本。土地、建築、勞動力、稅收和能源成本構成了地域成本。另外，還有比較難以衡量的隱性成本，包括：①產品在交付給顧客之前，其半成品在各地間被過於頻繁地搬運；②因遠離主要消費客戶群而無法及時得到消費者的反饋所帶來的損失。
·基礎設施：充足的公路、鐵路、航空和海運能力是至關重要的。當然，能源和電信設施也必須同時滿足要求。此外，當地政府是否願意改建升級基礎設施以滿足所需，對選址也有重要的影響。
·勞動力素質：勞動力的教育和技術水平必須與公司的需求相匹配。更為重要的是，勞動者必須具有學習的熱情和能力。
·供應商：一個合適的選址必須具有高質量和富有競爭力的供應商。接近主要供應商的工廠同時也是精益生產方式的需要。
·其他設施：公司其他工廠或配送中心的位置會影響新工廠在整個網絡中的選址。在這種情況下，產品組合和生產能力兩個問題與選址決策密切相關。
·自由貿易區：國際貿易區或自由貿易區（free trade zone）是典型的封閉式設施（在海關的監督下），國外貨物的進出可不必受通常的海關規定的制約。現今在美國有大約260個這樣的自由貿易區。這種特殊區域也存在於其他國家。自由貿易區內的製造商可先使用進口元件裝配其最終產品，並延期支付相應的關稅，直至產品運抵使用國。
·政治風險：許多國家地理政治的突變使公司的設施選址同時面臨著機會與挑戰。當然，許多國家正在進行的體制改革也使得在這些地區設廠變得極具風險。投資國和東道國之間的政治關係也會影響投資國在設施選址問題上的決策。
·政府壁壘：如今，許多國家正在通過立法清除妨礙外國產品進入和在本國設廠的壁壘。但是，除立法以外的其他因素以及文化壁壘也是需要在設施選址中認真考慮的問題。
·貿易共同體：隨著《中美洲自由貿易協定》（CAFTA）的簽訂，世界上又增加了一個新的貿易共同體（trading bloc）。這類協議將同時影響該貿易共同體內外的國家的選址決策。受貿易協定的影響，成員國公司通常通過選址或重新選址來得到新的市場機會，或者降低其總成本。其他公司（成員國之外的公司）也可以在該共同體成員國國內選址，以避免在新市場的競爭中喪失競爭資格。這樣的例子很多，如1992年以前許多日本汽車製造廠在歐洲建廠；自NAFTA生效後，許多通信和金融服務公司開始向墨西哥挺進。
·環保條例：在設施選址決策中還必須包括這一點，某些地區的環保規章也將會影響一些行業。除了對成本的直接影響之外，它還將影響企業與所在社區的關係。
·東道社區：調查東道社區是否歡迎企業落戶於此也是決策中必須的部分。此外，當地的教育設施和逐漸受關注的生活質量問題也很重要。
·競爭優勢：對於跨國公司來說，對其每個不同的業務分支確定本壘所在國也是個重要問題。公司應根據不同的業務或部門設置不同的本壘。制定企業戰略的本壘具有競爭優勢，可以創造出核心產品和技術，並進行大規模生產。所以一家公司應將本壘遷移到一個能激勵創新並能為全球性的競爭提供最好環境的國家。該思想也適用於那些希望保持長期競爭優勢的國內企業。這也是美國東南部各州迅速崛起，成為企業樂於投資和遷入的地區的部分原因（這說明，它們的經濟環境能夠促進創新和低成本的生產）。
|專欄15-1|
波音787夢想飛機在南卡羅來納州組裝，部件來自世界各地
波音公司一直在西雅圖和華盛頓組裝大型客機，但是後來發生了變化。2012年4月27日，在數千名工人的歡呼中，波音公司在美國南部組裝了第一架客機。到2016年，工廠每月可以生產12架改進型客機，預計到2020年將增至14架。除了新的裝配地點，787飛機還使用了全球分包商，他們將配件交付到南卡羅來納工廠。例如，在日本製造機翼，在意大利和韓國製造水平穩定器，在法國製造乘客門，在瑞典制造貨物和檢修門。為了運輸所有這些部件，波音公司將4架使用747-400的飛機改裝成747夢想運輸者，這是一種能夠承載完整機翼和大型機身部分的巨型載貨飛機。
這種截然不同的飛機制造方法的目的是節約成本和加快生產速度。
在南卡羅來納州北查爾斯頓的波音公司裝配廠，波音員工聚集在一架747夢想運輸者旁
15.3.1 工廠選址方法
我們將會看到，有許多技術可用來確定潛在的工廠或其他設施的地址。將決策簡化到某個特定區域的流程根據商業類型和需要考慮的競爭壓力而變化很大。就像我們之前討論的，從一組可選擇的廠址中確定一個合適的廠址經常有很多標準需要考慮。
在這一部分中，我們列舉了三種不同的技術，它們已被證明對許多公司是非常有用的。第一個是因素評分法，它允許我們用簡單的基於不同標準的評分來選址；第二個是屬於線性規劃的運輸方法，它是一種用來估算工廠和倉庫組成的網絡成本的很有用的技術；第三個是重心法，通信公司（手機服務提供商）經常使用這種方法來確定其信號發射塔的地址。最後，在本章後面部分我們將討論像麥當勞和州立農業保險這樣的服務公司是怎麼用統計的技術來為其設施選址的。
要記住，本節所採用的方法要在更復雜的選址戰略中使用，尤其是當某些主要區域是第一次被考慮時，應當做更多的篩選工作；逐漸縮小區域，然後到可能地區，最後在某幾個候選區域做選擇。這些方法可以有不同的使用方式。因素評分法在非量化因素很重要時才有用。線性規劃方法和重心法是量化方法，而且與成本和相關服務標準有關。這些數理統計方法在差異很顯著的時候很有用。這些方法通常結合起來使用來解決問題。
1.因素評分法
因素評分法 （factor-rating system）大概是設施選址使用最廣泛的技術了，因為它提供了一種方法，將多種因素結合成一種容易理解的形式。
舉例來說，一家精煉廠將以下一組分值範圍確定為選址時要考慮的主要因素。
就每個因素來評價每個地址，每個因素都在分值範圍內打一個分，然後比較每個地址打分之和，選擇得分最高的地址。
積分評價表的一個大問題是它們沒有考慮每個因素內可能產生的費用範圍變化很大。比如說，對於某一個因素最好的地址與最差的地址產生的費用差別可能只有幾百美元，對另一個因素則有好幾千美元的差別。第一個因素的得分可能很高，但它對設施選址的決策作用是微小的，而第二個因素的得分可能很低，但在選址方面的作用很大。為了解決這個問題，建議每個因素根據成本的標準方差而不是簡單的總成本來確定一個權重。這樣就考慮了相對費用。
2.屬於線性規劃的運輸方法
運輸方法 （transportation method）是一種特殊的線性規劃方法（附錄A詳細介紹了線性規劃）。之所以叫運輸方法，是它被用於解決從不同生產地到不同目的地的產品運輸問題。這種問題的兩個主要的目標是：①使n個單位的產品運到m個目的地的成本最小；②使n個單位的產品運到m個目的地的利潤最大。
例15-1 美國製藥公司
假定美國製藥公司有4個工廠為4個主要的客戶中心數據庫提供供應，其管理的目標是為這些客戶每個月的供應定出一個成本最低的運輸計劃。工廠供應、倉庫需求和藥品的單位運輸費用如表15-1所示。
表15-1 美國製藥公司運輸問題的數據
本例中的運輸矩陣如表15-2所示，每個工廠的供應量由表中最右邊一列給出，數據庫的需求則在最下面那行。運輸成本由各個方格中的小格子給出。如從印第安納波利斯的工廠運輸一個單位的產品到哥倫布客戶中心數據庫的成本為25美元。實際的流程表示在與工廠的行和倉庫的列相交的單元格中。
表15-2 美國製藥公司運輸問題的運輸矩陣
解答
這個問題可用Microsoft Excel Solver的功能來解答。如果你對Solver不熟悉，可以學習附錄A。圖15-2顯示瞭如何在電子數據表中解決這個問題。單元格B6～E6是每個客戶中心數據庫的需求，單元格F2～F5是每個工廠的可供應量，單元格B2～E5是各個工廠與客戶中心數據庫聯合時每單位產品的運輸費用。
圖15-2 屏幕上所顯示的解決美國製藥公司問題的Excel界面
單元格B9～E12是問題的解。這些單元格在建立電子數據表時置空。單元格F9～F12這一列是每一行的值的和，這些值表示在候選解中有多少產品從各個工廠運出。類似地，單元格B13～E13是候選解中運到各個客戶的產品量。Excel的求和功能能夠計算這些值。
備選方案的總費用在單元格B16～E19中計算出來，是將相應備選方案中各個單元格的運輸量與運費相乘得到的。比如將B2與B9相乘得到B16，即得出從印第安納波利斯到哥倫布的運費。總的運輸費用為各單元格表示的運費總和，表示在單元格F20中。
為了解這個問題，需要進入Excel Solver。單擊Excel菜單上的“工具”，然後選擇Solver，如下圖的屏幕截圖所示。如果你找不到Solver的位置，可能是因為你安裝Excel的時候沒有安裝該功能。
Solver參數應該設置好。首先設定目標單元格。這個單元格顯示總運輸費用的計算結果。在我們這個例子裡，就是單元格F20，這個單元格是B16～E19的總和。下一步指定問題為最小化，選擇“最小化”按鈕。在“通過更改可變單元格”中指明我們的解的位置。解則在“可變單元格”B9～E12中給出。
下一步我們需要確定問題的約束條件，對於運輸問題，要保證需求得到滿足且不能超過工廠生產能力的限制。為了保證需求得到滿足，單擊“添加”按鈕，並將我們計算的已發送給每個客戶的總量的單元格突出表示。然後單擊“=”按鈕，表示我們想使供應量等於需求。最後在電子數據表中的最右邊一欄輸入客戶實際需求的範圍，如圖15-2中的B6～E6所示。
第二組約束要保證不能超過工廠的生產能力，輸入方法同上。F9～F12表示有多少產品從各個工廠運出。這些值應該小於等於各個工廠的生產能力，如圖15-2中單元格F2～F5所示。
解決運輸問題需要設置兩個選項。一個是“採用線性模型”，這相當於告訴Solver在電子數據表中沒有非線性的計算。這很重要，因為如果這個條件存在的話，Solver能用一個非常有效的算法來計算最優值。另一個“假定非負”要選中。這相當於告訴Solver解應該是大於或等於0的。在運輸問題中，負的運輸量是沒有意義的。點“求解”來解這個問題。如果有解，Solver給出問題的解，並提示你保存結果。最後點“確定”返回主電子數據表。結果顯示在單元格B9～E12中。
如果能夠創新地應用，運輸方法可以解很多類型的問題，比如能夠用來計算不同的候選廠址對整個生產——分銷網絡的成本影響。為此我們需要在現有的客戶中心數據庫中再增加新的一行，包含從工廠到新的廠址，如達拉斯的單位運輸費用，還要給出他所能提供的供應總量。然後我們就能解這個特殊的矩陣問題來求得最低費用了。接下來，如果我們把這一行用另一個工廠休斯敦來替換達拉斯，再次解這個問題。假設達拉斯與休斯敦其他條件都是一樣的，那麼就應該選擇最低成本的網絡。
要了解Solver使用的更詳細知識，可參照附錄A。
15.3.2 重心法
重心法 （centroid method）是一種為單個設施選址的技術，需考慮現有工廠、它們之間的距離以及貨物運輸量等因素。這種技術經常被用於為中間倉庫或分銷倉庫選址。該方法最簡單的形式是假定運進與運出費用是相等的，並且未滿載時不增加特別的運輸費用。
現在重心法的另一個應用是市區通信發射塔的選址，如收音機、電視、手機信號塔等。在這種應用裡，目標是找到靠近顧客群的地點，還要保證清晰的無線電信號。重心法能找到一個簡單的數學點。一旦找到，就應該再考慮地理、道路和公用事業等定性因素，以找到確切的位置。
重心法的第一步是將現有的廠址標在網格座標系上，由於能方便地使用GPS系統，因此座標通常是基於經度和緯度測量的。為了簡化我們的例子，我們使用任意的X、Y座標。圖15-3顯示的是一個網格規劃的例子。
圖15-3 重心法的網格地圖
重心通過X、Y座標的計算得到，以確定最低費用。公式如下：
式中 Cx ——重心的X座標；
Cy ——重心的Y座標；
dix ——第i個廠址的X座標；
diy ——第i個廠址的Y座標；
Vi ——從第i個廠址運進或運出的貨物量。
例15-2 海奧克塔恩煉油公司
海奧克塔恩（HiOctane）煉油公司需要為在長灘的煉油廠與主要分銷商之間的庫存設施選址。圖15-3顯示的是座標圖以及從工廠和分銷商處運進或運出的汽油量。
在這個例子中，對於長灘（第一個廠址）有：dix =325，diy =75，V1 =1 500。
解答
利用圖15-3，可得重心的座標為：
這讓管理層可以分別把X座標和Y座標近似取為308和217，為選擇新廠址提供了一個開端。通過在網格地圖上分析計算出來的重心座標，我們可以看到直接在長灘工廠和阿納海姆分銷中心輸運貨物比通過重心附近的倉庫轉運具有更高的成本效益，在一個選址決策做出之前，管理層很可能需要通過改變數據來重新計算重心（即減去從長灘運往阿納海姆分銷中心的汽油量，並取消阿納海姆分銷中心）。
15.3.3 服務設施選址
由於服務公司的多樣性和與製造業公司相比更低的設施建設費用，現在新的服務設施遠比新工廠或新倉庫普遍。的確，在一些社區中，快速增長的人口還不如零售店、餐館、市政設施、娛樂設施數量增加得快。
服務業通常需要靠近顧客的多個店址。選址決策與市場選擇決策緊密相關。如果目標市場是大學生年齡層次的群體，那麼把店址選在退休居民區就是不合適的，儘管在成本、資源的有效性等方面有優勢。市場需要也決定了店址的數量、規模及特徵。製造業的選址考慮的是成本最小，許多服務公司的選址目的則是最大化不同店址的潛在利潤。下面我們利用一個多元迴歸模型來解決選址問題。
例15-3 篩選旅館的選址點
對連鎖酒店而言，選址是重要的。在四個主要的市場因素（價格、產品、促銷、店址）中，店址和產品對多店址公司是最重要的。因此，能夠迅速選擇好的店址的連鎖酒店的老闆就有了很大的競爭優勢。
表15-3是一家連鎖旅館選擇一個新店址需要考慮的幾個主要變量。數據來源於現有的57家旅館。數據分析確定了兩年中與旅館運營的利潤相關的一些變量（見表15-4）。
表15-3 為建立最初模型所收集的獨立變量表
表15-4 與運營收益相關的變量表
解答
關於迴歸模型構建將在第18章中介紹。關於變量選擇的內容超出了本書的內容範圍。這些基本的變量是高度相關的（見表15-4），這些變量用於線性模型中使利潤與潛在地址的匹配程度最高。這些相關性是對相關統計變量的測量結果。接近1或-1的變量比接近0的變量具有更大的變動性。
旅館供應鏈的分析表明模型中最好的變量有以下幾個：
·每個旅館的平均外來人口數（STATE）；
·旅館的房費（PRICE）；
·地區收入的平方根（INCOME）；
·4英里內的大學生（COLLEGE）。
模型最終形式如下：
利潤=39.05-5.41×每個旅館的平均外來人口數（1 000）+5.86×旅館的價格-3.91×當地居民中等收入的平方根（1 000）+1.75×4英里範圍內的大學生數量
該模型表明利潤受到市場滲透的影響，與價格正相關，與收入負相關（旅館對低收入地區的利潤更高），與附近的大學生數正相關。
連鎖旅館在電子數據表上執行這個模型，並用電子數據表列出要購置的潛在的房屋。連鎖旅館的創立者兼總裁肯定了這種模型的有效性，並且認識到可以不需要親自來選址了。
這個例子表明一個特定的模型可以通過服務業的需求來實現，並可在選址決策中用來確定出最重要的因素。