The impact of vendor managed inventory on transport operations

1. The impact of vendor managed inventory on transport operations S.M. Disney, A.T. Potter, B.M. Gardner, 2003, Transportation Research Part E 指導教授：林燦煌　博士 學生：李亭葦

2. 報告流程 • 前言 • 文獻回顧 • 模型建構 • 實驗設計 • 實驗結果 • 結論

3. 前言(1/3) • 在傳統供應鏈中，運輸在訂單產生時便成為基本需求，因此造成非整車載運，使得運輸的人事費用無法達到最佳化。 • 整車載運，可最小化運輸需求及降低運輸成本。 • 以Batching使成本最小化。 • 透過聯合中心安排配送路線 • 於訂貨規則中使用Batching，且只允許整車載運。 • 導致Batching或Burbidge Effect (Towill,1997)

4. 前言(2/3) • 引起長鞭效應的原因 • 使用批量於整車載運 • 需求訊號流程(Demand Signal Processing) • 非零前置時間(Non-zero Lead-time) • 價格促銷(Price Promotion) • 競賽(Gaming)

5. 前言(3/3) • 研究主題：在供應鏈的運輸作業中，於VMI策略中使用Batching所帶來的衝擊。 • 作法： • 探討三種供應鏈中（傳統供應鏈、使用Batching於訂貨規則的供應鏈及VMI供應鏈）的運輸功能，並將成本及利潤定量。其實驗模型採用Richardson and Pugh在1981年所定義的動態系統模型。 • 再透過Causal Loop Model來表達補貨規則，進而轉換成不同的數學模式。

6. Retailer Distributor Warehouse Factory Customer Flow of information up the supply chain Flow of materials down the supply chain 文獻回顧(1/4) • 傳統供應鏈 • 夥伴們皆向前提供產品流，向後回饋資訊流。 • 鏈中的公司皆為獨立控制自己的資訊來達到各種資源的有效使用，但對那些有助於決策的成本資訊能夠帶來利益的認知，卻相當缺乏。 • 因此，傳統供應鏈便因為較長的前置時間、多決策點、含糊且缺乏一致性的資訊而更糟糕。

7. 文獻回顧(2/4) • 傳統供應鏈 • 缺乏最終消費者需求資訊，因此產生以下兩種效應： • Forrester Effect (Forrester, 1958) • Burbidge Effect (Burbidge, 1961) • 公司採用各種策略最小化運輸成本，並藉合併裝載來最大化車輛裝載率。 • McKinnon於1989年提出合併裝載有內部合併及外部合併。

8. Retailer Distributor Warehouse Factory Customer Flow of information up the supply chain Flow of materials down the supply chain 文獻回顧(3/4) • VMI供應鏈 • VMI的架構最早是由Magee於1958年定義，探討誰擁有控制存貨的權利。 • 供應商控制買方的存貨水準，以達到即定的客服務水準。即由供應商為買方做出補貨決策，並運送固定 或變動的數量給買方。(Waller et al., 1999)

9. 文獻回顧(4/4) • VMI供應鏈 • 當在買方的存貨水準到達一個指定的水準時，便進行補貨，而此存貨水準則是在運輸前置時間和滿足變動需求下的安全存貨的平均。(Kaipia et al., 2002) • 在上下游廠商間無訂單流動 。(Christopher, 1992)

10. 模型建構(1/3) • 此篇研究的基本模型使用IOBPCS (Inventory and Order Base Production Control System)。(Towill, 1982) • 其訂貨規則是建立於需求預測和固定存貨水準及實際存貨水準間的差距。 • 此篇研究採用發展後的模型APIOBPCS (The Automated Pipeline IOBPCS)。 • 是一種實際的補貨規則。 • 而上兩種模型最主要的差異在於，APIOBPCS的訂貨規則考慮到WIP (Work In Progress)，並把實際的水準與目標價值作比較 。

11. 模型建構(2/3) • 本篇研究結合VMI策略及APIOBPCS建構一個VMI-APIOBPCS系統。 • 並以Causal Loop Diagrams將動態系統以圖形表示。 • 在傳統供應鏈中，以兩個APIOBPCS模型分別代表配送者的訂單形成製造商的銷售。與運輸的連結則表示配送者的生產延遲。 • 由於VMI考慮了總存貨水準，因此配送者及製造商間的配送不需要表現出來。

12. Sales Transportation Quantity + + + Distributor’s Time to Average Sales Re-order Point Order-up-to-Point + + + Incremental Change in Re-order Point Distributors Safety Stock Gain + + Virtual Sales Distributor (VMI) + System inventory + Factory’s Time to Average Sales Average Virtual sales Work in Progress + - - + Time to Adjust for WIP Errors - + D Production Target Completion rate + + Time to Adjust for Inventory Error Production Delay + Production Delay Estimate Desired Work in Progress Target System Inventory Manufacturer (APIOBPCS) 模型建構(3/3)

13. 實驗設計 • 三種方案： • 傳統供應鏈 ─ 用來做為與其他方案比較的基準。 • 內部合併 ─ 與傳統供應鏈的不同在於，配送者的訂貨規則中加入Batching的限制。 • VMI供應鏈 ─ 使用固定運送量。 • 不考慮外部整合方案之因： • 因考慮因素較多，需再建立新模型。 • 需同時考量到路線排班的問題，將使問題更複雜。

14. 實驗設計 • 實驗假設 • 對配送者而言，交貨的前置時間為2個時間單位，對製造商而言，則為4個時間單位且採用單純的延遲。 • 經濟運輸量(ETQ) = 4，相當於一車的數量。 • 一個距離單位的改變，表示需求變動。Ex.當距離單位為0時，從0增加到1。

15. 實驗結果 – 對供應鏈的影響(1/5) • 傳統供應鏈中 • 由於每個週期時間皆進行運送，因此可能產生一個較平滑的製造商的訂貨率。 • 製造商的訂貨率最大為2.5單位，則表示當需求為1單位時，則製造商的生產量會擴大到2.5單位。 • 內部合併 • 當加入Batching於傳統供應鏈中，製造商的訂貨率會變的不穩定，且最大值為4.2單位。 • 當產生緊急訂單時，製造商的存貨水準會急劇下降。

16. 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 Quantity Traditional Supply Chain 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Time(Days) Consumption Manufacture’s Inventory Goods in Transit Manufacturer’s order rate Distributor’s Inventory 實驗結果 – 對供應鏈的影響(2/5)

17. 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 Quantity Internal Consolidation Supply Chain 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Time(Days) Consumption Manufacture’s Inventory Goods in Transit Manufacturer’s order rate Distributor’s Inventory 實驗結果 – 對供應鏈的影響(3/5)

18. 實驗結果 – 對供應鏈的影響(4/5) • VMI供應鏈 • 利用Batching於運輸系統中，但卻未採用Batching Effect於製造商的訂貨決策。 • 當發生配送時，製造商的存貨水準會下降以彌補在途商品的上升。 • 製造商的訂貨率最高為1.69單位。

19. 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 Quantity VMI Supply Chain 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Time(Days) Consumption Manufacture’s Inventory Goods in Transit Manufacturer’s order rate Distributor’s Inventory 實驗結果 – 對供應鏈的影響(5/5)

20. 實驗結果 – 對運輸作業的影響(1/6) • 在傳統供應鏈中，固定需要二台車運送。 • 當每天使用一輛車運送，則需要二天的前置時間。 • 內部合併及VMI供應鏈，車輛數量則為變動的。 • 因為它們使用整車載運的關係，而傳統供應鏈則在每個時間週期都不考慮運送量。

21. 2 1 0 Transport Demand (No. of vehicles) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Time(Days) Traditional Supply Chain Internal Integration VMI Supply Chain 實驗結果 – 對運輸作業的影響(2/6)

22. 實驗結果 – 對運輸作業的影響(3/6) • 運輸成本包括運送商品的服務和使用運具的成本，因此隨著時間的長短可以避免某些可避免的成本。 • 短期每日總運輸成本包括可避免及不可避免的成本 (1) (2) (3) (4) (5) (6)

23. 實驗結果 – 對運輸作業的影響(4/6) • 短期而言，VMI供應鏈的總成本會低於傳統供應鏈的總成本。 • 長期而言，有更多的成本可以避免，因此產生調整車隊數量的機會，以便增加車輛使用率。因此，有較少的車輛數目，且有較高的車輛使用率。其成本表示如下： (7)

24. 實驗結果 – 對運輸作業的影響(5/6) • 進一步實驗隨機需求，結果顯示： • 在傳統供應鏈及VMI供應鏈中，在途商品和運輸需求週期皆超過三十天。 • 透過實施VMI，可以避免大多數在傳統供應鏈中所產生的運輸成本。

25. 3 2 1 0 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Costs escaped trough using VMI Goods in Transit (units) Transport Demand (vehicles) • 4 7 10 13 16 19 22 25 28 • Time(days) 實驗結果 – 對運輸作業的影響(6/6) Transport DemandGoods in Transit Traditional Supply Chain Traditional Supply Chain VMI Supply Chain VMI Supply chain

26. 結論 • 傳統供應鏈由於每個時間週期都必需運送產品，因此對運輸而言是一種處罰。 • 而內部整合透過整車載運以減少運輸需求，但卻同時帶來額外的製造成本。 • 使用可避免的觀念，來比較傳統供應鏈及VMI供應鏈在長、短期中運輸成本的節省。

27. Thank you

28. Burbidge Effect • 以批量訂購來達到生產的規模經濟，或進行更有效率的整車配送。

29. 內部合併 • 限制顧客需求在訂貨或收貨時需為整車裝運。 • 外部合併 • 將不同供應商群組裝貨或群組顧客使用單一車輛配送。

30. 箭頭表示此結果的發生所帶來的影響。 • 正的箭頭表示正面的影響。 • 負的箭頭表示負面的影響。 • 無符號的箭頭表示為參數。

31. 街道運輸可避免的成本(Lowe, 1989)