二階存貨配銷系統轉運之研究

國立交通大學

工業工程與管理學系

博士論文

二階存貨配銷系統轉運之研究

The Study of Lateral Transshipment In A

Two-Echelon Inventory Distribution System

研 究 生：黃俊寧

指導教授：李慶恩 博士

唐麗英 博士

二階存貨配銷系統轉運之研究

The Study of Lateral Transshipment In A

Two-Echelon Inventory Distribution System

研 究 生：黃俊寧 導教授：李慶恩 博士

唐麗英 博士

Student: Junne-Ning Hwang Advisor: Dr. Ching-En Lee Dr. Lee-Ing Tong

國 立 交 通 大 學

工 業 工 程 與 管 理 學 系

博 士 論 文

A Dissertation

Submitted to Institute of Industrial Engineering and Management College of Management

National Chiao Tung University in Partial Fulfillment of the Requirements

for the degree of Doctor of Philosophy

in

Industrial Engineering and Management May 2004

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

二階存貨配銷系統轉運之研究

學生：黃俊寧 指導教授：李慶恩 博士 唐麗英 博士

摘要

風險共擔觀念應用於配銷系統是供應鏈管理的重要應用。配銷中心 在整個供應鏈體系中扮演重要的角色，而風險共擔與轉運觀念則是系統 提高顧客服務水準及降低運作成本的有效工具。本論文主要在研究二階 存貨配銷系統中單一品項配銷之風險共擔與轉運的問題。 研究首先分析影響轉運的因素及其間的因果關係，而後予以分類並 界定研究範圍；其次，本研究提出以「整合採購與比例配送」的觀念來 操作二階存貨配銷系統、以應用此觀念建立的配銷系統模式比較不同配 銷環境的差異，並證明此觀念的優越性；最後，本論文提出多種轉運法 則，並應用本研究證明過的模式來比較、確認出比較理想的轉運法則， 以及說明轉運法則的相對優劣性在不同環境下具有一致性。 重要研究結果有：1. 「整合採購與比例配送」的觀念可以用來建構 優越的二階存貨配銷系統；2.配銷系統中，將單期多次的顧客需求簡化 為單期單次的顧客需求時，會高估顧客服務水準；3.當配銷中心扮演協 調者的角色時，「整合採購與比例配送」的觀念結合轉運而運作的二階存 貨配銷系統，的確能以較低的成本達到更高的服務水準；4.依據轉運發 生當時零售商的能力而設計的轉運法則有最好的表現，其次是依據零售 商的預估期末能力所設計的轉運法則，表現較差的轉運法則是依據零售 商已經展現出的能力所設計的法則；5.表現較優的轉運法則，在由不同 的零售商個數組成的二階存貨配銷系統下，其優異表現具有一致性。 關鍵詞：二階存貨配銷系統，風險共擔，轉運法則，單期多次需求

The Study of Lateral Transshipment In A

Two-Echelon Inventory Distribution System

Student: Junne-Ning Hwang Advisor: Dr. Ching-En Lee

Dr. Lee-Ing Tong

Abstract

Risk pooling is an important application in supply chain management. It is an effective means in improving customer service and reducing total system costs. This thesis concentrates on the problems of lateral transshipment and risk pooling in a two-echelon distribution system in which only one item is considered.

We firstly analyze the factors that affect transshipment. Then, we propose a concept called “integrated purchasing and rationalized distributing” to operate a two-echelon distribution system, compare the difference among various distribution systems, and illustrate the excellence of this concept; Finally, we propose nine transshipment rules and evaluate their performances under emergent and complete transshipment environments, and verify whether these transshipment rules perform the same under the condition of a distribution system consisting of different numbers of retailers.

The research result shows that: 1.The concept of “integrated purchasing and rationalized distributing” could be used to construct an excellent two-echelon inventory distribution system; 2.The service level obtained based on the assumption of single demand within one period is higher than that of multiple demands within one period. The performance of transshipment is overestimated if we simplify multiple demands within one period to a single demand within one period; 3.When the distribution center acts as a coordinator in the distribution system, the total quantity be ordered can be reduced, and the system performance can be improved by lateral transshipment at lower cost; 4.The transshipment rules that perform the best are designed by considering the ability of retailers in terms of the time needed to transshipt. These rules are followed by those which are designed by considering the predicted ability of retailers in the end of a certain period. The transshipment rules which are designed according to the past ability of retailers perform the worst; 5.No matter whether the system consist of 5, 10, or 20 retailers, the transshipment rules which are designed based on the ability of retailers on the time to transship always perform the best, this is valuable information in designing transshipment rules.

Key Words: Two-echelon Distribution System, Risk Pooling, Lateral Transshipment,

誌 謝

畢業在即，深深覺得要感謝的人好多! 感謝恩師李慶恩博士、唐麗英博士在我修讀博士期間的悉心教導與鼓 勵，幾次面臨挫折，準備放棄時，恩師的鼓勵使我仍能往前邁進，並順利 取得博士學位。 論文審查過程中，感謝劉志明教授、王偉華教授，以及沙永傑教授的 關懷與指正，讓我在即將取得博士學位之際，上了寶貴的一課。 系上師長的教導與關懷一直是令人感念的，同窗、同學，尤其是同門 師兄弟的切磋砥礪、噓寒問暖，在此一倂致上深深的謝忱。 感謝個人任職單位長官及同仁們的關心，在我進修期間給予的協助與 包容，讓我無後顧之憂，謝謝您們。 最後，謹以本論文獻給我最摯愛的家人，尤其是內人，謝謝您們的關 愛、體諒與支持。

目 錄

中文摘要... I 英文摘要...II 誌謝... III 目錄... IV 圖目錄...VII 表目錄... VIII 符號說明... IX 第一章 緒論... 1 1.1 研究背景... 1 1.2 研究動機... 2 1.3 研究目的... 3 1.4 研究限制與研究架構... 4 第二章 文獻探討... 6 2.1 顧客需求... 6 2.2 風險共擔... 7 2.3 多階存貨配銷系統... 10 2.4 轉運... 11 2.4.1 緊急轉運與預防轉運 ... 12 2.4.2 完全轉運與部分轉運 ... 12 2.4.3 轉運法則 ... 13 2.5 配銷中心扮演的角色... 16 2.6 轉運問題分類... 17

2.6.1 影響轉運因素 ... 18 2.6.2 轉運問題分類 ... 24 第三章 模式發展... 27 3.1 假設條件 ... 27 3.2 系統運作 ... 28 3.3 模式運作概念... 29 3.4 模式運作 ... 30 3.5 模式設計 ... 38 第四章 不同配銷情境比較與模式優越性驗證 ... 45 4.1 基本模擬結果... 45 4.2 研究結果 ... 47 4.3 因子影響度分析... 51 4.4 整合採購及比例配送模式之優越性驗證... 52 第五章 轉運法則比較與一致性驗證... 58 5.1 轉運法則比較之模擬情境及設計... 59 5.2 轉運法則 ... 61 5.3 轉運法則評估方法... 64 5.3.1 相對法 ... 64 5.3.2 比值法 ... 66 5.4 研究結果 ... 67 5.4.1 以相對法評估轉運法則 ... 67 5.4.2 以比值法評估轉運法則 ... 70 5.4.3 二種評估法則的比較 ... 71 5.5 不同轉運法則變異分析... 74 第六章 結論與建議... 77

6.1 結論 ... 77 6.2 建議 ... 79 參考文獻... 81 附錄一：五個零售商之配銷系統的基本模擬結果... 86 附錄二：轉運法則成效–相對法一 ... 88 附錄三：轉運法則成效–相對法二 ... 92 附錄四：正規化值–比值法 ... 95 附錄五：變異分析... 97

圖 目 錄

圖1.1 研究架構... 5 圖2.1 影響配銷系統因素之因果關係圖 ... 19 圖2.2 轉運問題研究之分類 ... 24 圖3.1 系統運作概念圖... 29 圖3.2 需求整合圖... 30 圖3.3 整合採購與比例配送觀念示意圖 ... 37 圖3.4 單一轉運法則轉運運作邏輯 ... 40 圖4.1 乘數與成本在不同顧客到達率下之關係 ... 54 圖4.2 乘數與服務水準在不同顧客到達率下之關係 ... 54 圖4.3 採購量乘數與系統成本之關係 ... 55 圖4.4 採購量乘數與系統服務水準及成本比值間之關係 ... 56 圖4.5 乘數與系統整體效益間的關係 ... 57 圖5.1 多種零售商構成之配銷系統運作示意圖 ... 58 圖5.2 多種轉運法則轉運運作邏輯 ... 60

表目錄

表3.1 零售商面對的顧客需求期望值與預設服務水準 ... 39 表3.2 成本結構... 39 表3.3 六種模擬情境... 41 表3.4 參數、水準組合... 41 表3.5 求算 S 及 Pi 的基本數據表... 43 表3.6 由不同參數計算出來之 S 值 ... 44 表3.7 由不同參數計算出來之 Pi 值 ... 44 表4.1 以缺貨數量衡量之缺貨率 ... 46 表4.2 不同情境-模擬設計組合下之績效分析 ... 48 表4.3 變異分析(五個零售商的配銷系統)... 52 表5.1 轉運法則之模擬情境及模擬組合 ... 59 表5.2 轉運法則內容... 62 表5.3 轉運法則模擬設計 ... 66 表5.4 不同衡量方式及轉運情境下之轉運法則相對優劣 ... 68 表5.5 總體考量之不同法則位置量數 ... 69 表5.6 相對法轉運法則位置量數合計 ... 70 表5.7 比值法個轉運法則正規化值之平均值 ... 72 表5.8 二種法則評估方法評估結果比較 ... 72 表5.9 法則優劣與法則設計依據間的關係 ... 73

符號說明 已知變數： DC:配銷中心(Distribution Center) R i: Retailer i；第 i 個零售商 u i: 零售商 i 面對之客戶的需求期望值 S i: 零售商 i 預設之顧客服務水準，本研究中的零售商服務水準為預 設值 U i: 零售商 i 之單期期望顧客需求量 Ct i j: 由零售商 i 到零售商 j 的單位轉運成本 C s t: 單位缺貨成本，指期末仍無法滿足顧客需求時，每單位存貨必 須負擔的成本 C h: 單位存貨持有成本，指期末零售商仍保有存貨時，每單位必須 負擔的成本 決策變數： σi c: 零售商 i 面對之客戶的需求標準差 L.T.: 零售商訂單前置時間，此時間為從零售商下單開始至零售商接 收到該訂單的存貨為止 λi: 零售商 i 面對之單期顧客期望到達率 p i: 風險量分配給每一個零售商的參考比例；此比例可以由相關參 數計算而得 c.v. i : 零售商 i 面對之客戶需求的變異係數，本研究以變異係數代 替標準差來變化不同程度的顧客需求變異 輔助變數： U : 配銷中心單期需求量期望值，此值為零售商單期需求量期望值

之加總 σ: 配銷中心單期需求量標準差；此值是在假設零售商之間的需求 為獨立的前提下，經由統計公式計算而得 σi: 零售商 i 之單期需求量標準差 Max i: 滿足零售商 i 預設服務水準的最高存貨量 Z i：零售商i 在預設服務水準 S i 下之安全係數 S：配銷中心經計算所得之服務水準，可以經由多種方式計算得到 Z：配銷中心之安全係數，當配銷中心的服務水準 S 決定後 Z 值即 可查表得到，其主要是應用於決定零售商整合採購之數量 OR: 配銷中心每期收到來自各零售商的訂單量總和 BQ i: 零售商 i 基本需求量；基本需求量與期望需求量、顧客已訂未 交量及期末存貨數量有關 OQ i: 零售商 i 的期末下單量 EQ i: 零售商 i 的期末存貨水準 PQ i: 零售商 i 任一時間之存貨水準 BO i: 零售商 i 之缺貨數量 OQ: 每期配銷中心向供應商的下單量 DQ i: DC 到貨後，零售商 i 的分配量 NI i: 零售商 i 之期末淨存量 BO: 系統總缺貨量 RQ i: 零售商 i 分配到的風險需求量 RQ: 配銷中心向供應商訂購及收到的風險需求量 CQ i j: 零售商 i 之客戶 j 的需求量；CQij ~ N(ui,

σ

_ic2 ) CD i: 零售商 i 在任一時點已實現之顧客需求量

NUM i: 零售商 i 在任一時點已實現之顧客需求次數 Q_Left i: 轉運法則指標，指零售商 i 在轉運發生時，預期期末存貨 剩餘數量 Q_Ratio1 i: 轉運法則指標，指零售商 i 在轉運發生時，已實現之需 求量比例 Q_Ratio2 i: 轉運法則指標，指零售商 i 在轉運發生時已執行數量佔 滿足零售商服務水準需求量比例 Q_Ratio3 i: 轉運法則指標，指零售商 i 在轉運發生時已執行量佔風 險量比例 Num_Left i: 轉運法則指標，指零售商 i 在轉運發生時，預期期末剩 餘可執行次數 Num_Avail i: 轉運法則指標，指零售商 i 在轉運發生時，剩餘存貨 可再實現顧客需求之次數 Num_Doneratioi: 轉運法則指標，指零售商 i 在轉運發生時，已執行 顧客需求次數比例 Time_Left i: 轉運法則指標，指零售商 i 在轉運發生時，剩餘存量可再 執行顧客需求之時間比例 說明： 1、單期是指零售商的下單週期長度，本研究的下單週期為 10 天。 2、單次需求是指零售商面對的顧客期望到達次數在單期中指發生一次。 3、固定多次需求是指零售商面對的顧客期望到達次數在單期中有多次(大 於1 次)，且次數固定不變。 4、變動多次需求是指零售商面對的顧客期望到達次數在單期中有多次(大 於1 次)，且此次數非固定不變。

第一章 緒論

1.1 研究背景

隨著全球競爭的白熱化，供應鏈管理無疑地是業界當今最熱門的課 題 之 一 。 在 供 應 鏈 管 理 架 構 下 發 展 出 的 觀 念 或 工 具 ， 如 持 續 補 貨 (Continuous Replenishment) 、 供 應 商 代 管 存 貨 (Vendor Managed Inventory)、越庫作業(Cross Dock)等，莫不是在追求以最低系統運作成 本來提供客戶最高的服務水準。風險共擔與轉運的觀念雖然提出的時間 很早，但是在供應鏈管理觀念興起，以及全球化生產、全球佈局逐漸普 及後，風險共擔的觀念以及轉運的作法才逐漸具體，引起產業界的注意。 顧客服務水準與成本之間的關係傳統上被視為是相互消長的，認為 顧客服務水準的提高必定伴隨著成本的增加。拜資訊科技之賜，以及追 求供應鏈整合的驅動，往日的不可能變成今日求生存的必備技能，而且 已經發展出許多方法或觀念來協助達成此原本互相衝突的目標。達成風 險共擔的作法有多種，包括使用共用零件、推遲 (Postponement) 觀念的 使用､以配銷中心 (Distribution Center) 扮演協調者的角色以及轉運等。 影響轉運的因素有多個，單純地由轉運的動機以及考慮轉運過程是否保 留存貨就可以構成多種的配銷情境組合；而在不同的配銷情境下也可以 探討各自適用的轉運法則，期使系統獲致最大效益。 以往雖有研究探討有關風險共擔效益及轉運的問題，但多缺乏系統 化的討論，且多是在特定的情形下研究相關的做法。大部分有關配銷、 轉運的研究假設零售商的一個補貨週期內，顧客需求次數僅發生一次(單 期單次需求)，此法雖然可以降低求解的複雜度，並在此前提下求得最佳

解或是最適解，但也降低了實務上的可用性；因為實務上零售商不僅面 對的顧客零求是單期多次(零售商的一個補貨週期內，顧客需求有多 次)，顧客需求量與顧客需求次數通常也多是未知數。至於轉運法則的研 究，相關文獻不多，雖偶有提到，卻多是在相當特定的環境下適用，缺 乏比較廣泛性的研究。 1.2 研究動機 基於 1.1 節之說明，本研究基本上認為配銷系統中有關風險共擔及 轉運的研究應該考慮： 1.允許配銷系統中，零售商面對的客戶需求是單期多次。 2.以配銷中心扮演整合者的角色，協調系統對存貨的需求量，以減少 系統所需的存貨，進一步降低系統與存貨相關的成本。 3.以配銷中心扮演協調者的角色來運作轉運機制，使零售商之間的存 貨不均衡降至最低，藉此提高顧客服務水準或降低系統運作成本。 4.不同的配銷情境其運作方式應不盡相同，且應各自發展適用的運作 模式。例如預防性轉運與緊急轉運決定轉運量及轉運時機的運作方 式就相差很多，必須分開發展運作模式。 5.針對不同的配銷系統情境發展轉運法則，作為轉運確定執行後，決 定轉運優先次序以及轉量的依據。尤其在無法求得最佳解的情形 下，應發展適當的轉運法則供實務運作參考。 因此，本論文的研究動機主要是與風險共擔相關。除了企圖以風險 共擔的觀念建立配銷系統運作模式外，也希望在轉運方面進行較廣泛且 系統化的研究。

1.3 研究目的 本論文期望研究後能達到以下幾個目的： 1.分析影響轉運因素間的因果關係 根據文獻，影響轉運的因素有許多，彼此間存在著因果關係。分析 因素間的因果關係有助於界定轉運問題的範圍，並進一步在界定的 範圍內研究相關議題。 2.發展單期多次顧客需求的配銷系統運作模式 與單期多次顧客需求的配銷系統運作模式及轉運相關的文獻不多， 原因之一是此模式很難求得最佳解。基於此模式為較接近實務的運 作方式，本論文擬提出一運作模式；若此模式可以進一步被證明具 有相對優越性，則本論文中的其他相關研究將以此模式來發展。 3.比較不同配銷系統的差異及瞭解單期多次配銷系統模式運作的效果 傳統對配銷系統轉運模式的研究多侷限於單期單次需求。為了比較 不同配銷系統間績效的差異並瞭解本論文所提出的單期多次運作模 式之效果，本研究將設計三大類的配銷及轉運模式，分別為單期單 次需求、單期固定多次需求與單期變動多次需求。同時，本研究也 期望能經由模擬結果瞭解到將單期多次顧客需求簡化為單期單次需 求所會產生什麼樣的影響。 4.分析影響配銷系統運作績效的因素 文獻探討過程中，本研究將收集、參考學者提到的影響轉運之因素 ，然後在這些影響因素中選擇較重要的作為模式設計的控制變數。 模式中加入多個控制變數的原因一方面是使模式更接近真實環境， 其次是希望經由這種設計，研究一些變數對配銷轉運系統多個績效

觀測值的影響。 5.提出及比較不同的轉運法則 轉運法則主要在決定轉運的優先次序與轉運量，而且轉運法則與系 統績效有密切的關係。本論文在緊急轉運與完全轉運的範圍內將提 出九種轉運法則，並擬就模擬結果對轉運法則進行比較分析。 6.轉運法則驗證 轉運法則在同一環境下有其相對優劣性，此相對優劣性若在不同環 境下仍具有一致性，則區別法則的優劣性質才有意義。本論文將在 構成配銷系統的零售商個數為 5､10 及 20 的情形下，測試本研究提 出的九種轉運法則，其相對優劣性是否具有一致性。 綜言之，本研究的目的旨在以風險共擔觀念，發展在緊急且完全轉 運前提下的二階存貨配銷系統運作模式，並以此模式探討不同情境的配 銷系之間的差異。研究也將證明模式的優越性，若模式被證明具有優越 性，本論文將進一步以此模式來研究與轉運法則相關的議題，此類議題 主要是探討轉運法則孰優孰劣，以及探討轉運法則的優劣性質在不同零 售商組成的配銷系統中是否具有一致性。 1.4 研究限制與研究架構 由於轉運問題相當廣泛，不同性質的轉運問題，其解決方法差異頗 大。本研究將研究範圍限制在緊急轉運與完全轉運，在此範圍內提出單 一期間允許多次顧客需求的二階配銷系統運作模式，以及提出並比較在 此範圍內發展的轉運法則。本論文的研究架構如圖1.1 所示。

文獻探討 1. 配銷系統 2. 風險共擔 3. 轉運 4.轉運問題分類 轉運問題界定 與問題定義 二階配銷系統運作模式建構及驗證 不同顧客需求情境之模擬與比較 轉運法則提出、比較及驗證 結論與建議 圖1.1 研究架構

第二章 文獻探討

為了提高供應鏈物料供需的精確性及運作效率，許多學者曾經建構 量化的模型進行研究。Lee 及 Billington [26]曾對這些量化模型進行深入 的分析。由於整個供應鏈的行為相當複雜，想要藉由模擬方式來呈現具 體的過程，並進一步分析出整體最佳化，在實質上有其困難；因此，比 較常用的方法是專注於系統的某一部分，藉由瞭解局部系統的運作，進 而探討有關此局部系統的特性､衡量系統相關績效及評估系統內因素之 間的交互作用[35]。 風險共擔應用於配銷系統是供應鏈管理的重要觀念，配銷中心在整 個系統中扮演重要的角色，而風險共擔與轉運觀念則是系統提高顧客服 務水準及降低運作成本的有效工具。本論文著重於單期多次需求的配銷 系統，由於與本論文所探討的問題之相關文獻較少，因此，本章僅就與 研究類似或相關的部分分項進行陳述。 2.1 顧客需求 Fisher [19]曾指出，在美國的食品產業，新食品的引介近年來有爆炸 性的成長；在1981 年有 2000 種，但到了 1991 年高達 18000 種。產品的 多樣化對管理形成強烈的挑戰，由此也可以了解到消費者需求的多樣 化。網路化與供應鏈整合迫使廠商面臨全球化競爭，產品交期不斷被壓 縮。如同80 年代的品質運動一般，不斷縮短交期已是今日企業求生存的 必備能力。此外，顧客權力的提昇也令企業備感壓力；曾幾何時，生產 情景已悄然由生產導向演進成今日之顧客導向。在顧客需求愈來愈多樣 化的同時，企業也思索如何提高對顧客的服務過程品質，藉此留住顧客， 甚至使顧客變成商品的擁護者[5]。簡言之，今日之企業必須以更高的服

務水準(如短交期、高品質、高達交率、低價位等)來提供顧客產品及服 務，但同時必須壓低成本，才能在激烈的競爭環境中受益。 2.2 風險共擔 配銷體系最理想的情形是任一零售商事前的預測總是正確的，在此 情形下將不會發生缺貨成本、持有成本及轉運成本。但在真實世界中， 零售商面對的顧客需求卻是充滿變數；尤有甚者，顧客需求變異很難正 確地預測，致使相關經理或從業人員莫不為了降低因顧客需求變異帶來 的不確定性而絞盡腦汁。為了降低顧客需求變異帶來的衝擊，使用的方 法有許多種，其中之一是風險共擔(Risk Pooling)，也就是利用存貨集中 化或是轉運方式來降低顧客需求變異造成之不確定影響的方法[33]。 「風險共擔」是供應鏈管理最重要的觀念之一。風險共擔涉及存貨 集中化的應用，以利用當某些零售商的需求高於平均值時，其他零售商 之需求可能低於平均值之現象。因為，如果各零售商持有各自的存貨及 安全庫存，所需之存貨總合往往高於存貨及安全庫存共有的情況。因此， 有風險共擔的系統可以減少整體存貨，同時以較低廉的成本提供相同的 服務水準[10]。

Eppen and Schrage [15]指出，在供應鏈中使用供應點來強化存貨供 應的作法，可以使存貨系統利用「規模的統計經濟(Statistical Economics of Scale) 」來降低系統對存貨的需求量。不過，在他們的模式中並不允 許不同存貨點之間存貨的相互轉運。至於「規模的統計經濟 」則是被定 義為由“共擔不確定性(Pooling of Uncertainty)而獲致的利益 [16] ”。 Evers 曾檢視存貨強化的方法，並且發現缺貨的風險可以藉由強化存貨 以克服顧客需求變異而獲得改善，該研究也回顧了一些存貨強化帶來的

衝擊及效益。

因應不同的環境而衍生出來的風險共擔作法有多種，有許多的研究 者曾經研究分處於各處的零售商分享共用存貨資源的風險共擔。Eppen [14]以及 Eppen and Schrage [15]曾檢視將分散各地的存貨集中於一個倉 庫的效果。Krishnan and Rao [24]及 Robison [30]曾檢視當不同存貨儲存 點允許彼此轉運時的訂貨政策；Bassok，Anupindi and Akela [3]則考慮以 優代劣(Downward Substitution)，在該研究中，績效較高的產品可以滿足 績效較低的產品。 供應鏈管理範疇中，風險共擔觀念的應用是很重要的一部分，針對 業界的實際應用，可以將風險共擔的作法作以下分類[33]： 1.集中化(Centralization) 以一個集中化的倉儲點來服務幾個消費市場，藉由整合不同消費市 場對產品的需求，可以獲得風險共擔的效益。Eppen [14]曾研究以存 貨集中化的方式來運作系統的確能藉由風險共擔而受惠。Anupindi and Bassok [1] 從事二家汽車代理商共用零件的研究，並將研究結 果與單獨運作時比較，證明了零件共用存貨儲存點的風險共擔方式 的確能降低存貨相關成本。 2.延遲差異化(Delayed Differentiation) 供應鏈管理中，有關延遲差異化最受推崇的案例之一是 Benetton 改 變製程的例子[4]。該企業為縮短交貨時間，以及因應需求不確定性 而導致的大量存貨，大幅調整了製造流程，調整製程的先後次序； 結果不僅大幅縮短訂單的交貨前置時間，也因為能迅速反應市場需 求的變化而降低存貨成本及呆廢料。

3.差異點的選擇(Choice of Point of Differentiation)

與延遲差異化相關的是在產品的提供過程中，決定在哪一階段設置 分流點(Decoupling Points)。同樣的，經由分流點的設計也可以使產 品在差異化的同時，縮短訂單的前置時間，此分流點的選擇在產品 提供過程的愈末端(愈接近市場)愈好；Lee and Tang [28,29]曾對此類 議題進行廣泛的討論。實務上，分流點的決策也被應用於供應源的 選擇；例如，Ulrich, Randall, Fisher and Reibstein [36]曾以腳踏車工 業的相關製程及料件、組裝工程之供應源進行研究。捷安特(Giant)

在 80 年代，在面臨競爭壓力時亦曾做過相同抉擇[5]，選擇在工資

高於台灣 50% (1986)的荷蘭成立組裝廠，以接近市場的地方作為產 品的差異點，期能以最短的交期提供多樣化的產品至歐洲市場。

4. 以 共 用 件 為 基 礎 的 延 遲 變 異 化 (Delayed Differentiation Based on Component Commonality) 另一種減少產品多樣化造成衝擊的風險共擔方式是共用件的使用。 由於共用件的使用，可以使組裝工作在收到顧客訂單後，依需求選 取共用件，再經由組裝而構成多種不同的產品。以分類而言，共用 件的使用其實是延遲差異化類型的一種。 5.轉運(Lateral Transshipment) 在全球化、地球村的觀念下，講求的是全球佈局及全球外包(Global Outsourcing)。因此，在存貨集中供應(Centralization)的觀念下，以 合理的成本提供顧客快速的服務變得不可能，顧客經常在付款予零 售商後希望能迅速對存貨具有掌控權。在中央存貨點供應不及的情 形下，轉運是另一種可行方案。轉運的觀念中，零售商各自保有存 貨，當零售商有些有多餘存貨，同時有些存貨不足時，有多餘存貨

者可以將存貨轉運給存貨不足者。在此情形下，顧客可以較快獲得 存貨，而且轉運所需的成本通常低於向上游重新訂貨所需的成本。 有關風險共擔的研究，文獻多集中於探討零售商間的存貨如何相互 調節或轉運(Lateral Transshipment)，以降低總成本或提高顧客的服務水 準。Tagaras [35] 彙整這方面的研究後指出，有關零售商間存貨相互運 補的風險共擔研究，可以依據配銷網路結構､模式特性及假設等幾個構 面，區分出六種系統化研究此類議題應該考慮的因素：1.風險共擔系統 中零售商的數量； 2.中央倉庫的補貨時間； 3.顧客需求過程； 4.時程 及轉運的目的； 5.存貨的可修復性，及 6.績效的衡量。 2.3 多階存貨配銷系統 有關多階配銷系統研究，最早是研究樹狀(Arborescent)的配銷系 統，Clark[6]應該是最早研究這類議題的學者之一。在樹狀的配銷系統 中，物流由較高階的層級直接運送到多個較低的階層。在樹狀的配銷系 統研究中並不允許同階層成員間的轉運，以及物流由低階反向向高階運 行。 第二類有關配銷系統的研究是決定系統內物流的時間與數量。自 1950’ MRP (Material Requirement Planning)發展以來，在製造業風行的由

交貨期根據 MRP 展開倒推，以確立最終料項開工日期的觀念也擴展到 配銷系統，此觀念是由Whybark 於 1975 年所發展。 第三類有關配銷系統的研究是將研究配銷通路中，組成成員間功能 間的關係，並假設配銷系統是一個經過整合過的系統，系統必須體認到 成員間資訊及資源共享的重要性。也就是說，配銷通路中的成員追求的 是總體系統的最佳化，而不是個別的最佳化。

第四種有關多階配銷系統的研究是系統對於物料的所有權是從倉 庫接收開始到零售端產生需求為止。因此，通路中所有成員的物料採購 成本是相同的，唯一的不同是存貨成本，這是由於運輸成本使然。真正 的配銷系統通常是具有多種的品項以及多個供應的來源點，多品項與多 個供應源並不影響問題不確定性的本質，而且在多階配銷系統中也不會 影響有關安全存貨分配方面的問題。在本研究中，吾人假設僅有一種料 項以及只有一個供應源。 有關多階配銷系統的第五種研究是，構成通路的成員運送產品，不 同的產品在系統中能經由不同的通路成員來完成，此稱之為不同的配銷 網路(Different Distribution Networks)。例如，產品 A 是由多個供應商送

到倉庫，再由倉庫送到二個配銷中心，配銷中心再將產品A 送到零售商

處。產品 B 則是由外部供應商送到倉庫，再由倉庫直接運送到零售商處，

此稱之為“配銷網路交換 (Distribution Network Change) ”。

第六種多階配銷系統的研究，包括了零售商端顧客需求之間的相關 性。該類研究主要是利用顧客對於需求間具有互補作用，此互補作用可 能是來自不同品項間的消長，也可以是同一零售商面對的顧客對同一品 項需求量的變化，需求多與需求少二者之間也可以形成互補作用。一旦 形成互補作用，則系統可以藉由資訊分享或其他方式降低系統內的存貨 數量。 2.4 轉運 當有某些零售商保有多餘的存貨，而有些零售商卻面臨缺貨的窘境 時，轉運是相當普通的降低缺貨發生的方式。因此，在衡量轉運所引起 的各種成本變化後，轉運不失為一種可以同時降低存貨量、降低缺貨情

形以及提高系統服務水準的方法。除了降低存貨水準之外，轉運也可以 降低系統的不平衡；系統的不平衡可以視為某零售商的存貨水準與系統 中零售商平均存貨水準的差異[13]。

2.4.1 緊急轉運與預防轉運

Krishnang and Rao [24]是最早提出緊急轉運模式觀念者，彼等曾導 出在補貨前置時間為零，以及每一個零售商的成本結構皆相同的假設前 提下的最佳訂貨上限(Order-Up-To Level)。Tagaras [35] 延續 Krishnang 及Rao [24] 發展之二個零售商配銷系統的模式，模式中條件放寬為允許 零售商具有不同的成本結構，並考慮顧客服務水準。Cohen [7], Lee [27], Axsater [2], Dada [8] 及 Sherbrooke [32] 等則提出需求為 Poisson 分配的 假設下﹐少量需求及 (或)允許補貨的緊急轉運模式。 有關預防性轉運模式的研究主要在於求得各零售商間可用存貨的 較佳分配方式 [9, 13,20, 22]。Robison [30] 在補貨及轉運時間為零的假 設下，檢視具不同成本參數之多個零售商的一般情形。其研究結果證明 最佳的訂貨上限只有在每一個零售商的成本結構都相同或是零售商只有 二個的前提下才存在。 2.4.2 完全轉運與部分轉運 完全轉運與部分轉運的差別在於，當轉運發生且已經決定存貨的提 供者之後，該存貨提供者提供存貨的方式。完全轉運是指提供者無條件 地供給所有的存貨，只要需求者有需要，本身毫不保留。部分轉運是指 轉運發生當時，供應者提供存貨的同時會先考慮本身未來的需求，在考 量本身未來不會缺貨的前提下決定提供的存貨量。

2.4.3 轉運法則 轉運法則指的是轉運發生時決定轉運優先順序、轉運量以及終止轉 運時機的規則。影響此規則的因素很多，可能考慮成本、顧客服務水準， 也可能考慮轉運的性質等。一般而言，轉運法則的設計有其目的性，系 統追求的目標不同，轉運法則的設計的出發點也不同。例如，緊急轉運 的目的旨在減少系統成本，而預防轉運的轉運法則設計著眼於提高顧客 服務水準。 Diks 及 De Kok [13]曾在一個二階配銷系統中，以「一致性比例 (Consistent Appropriate Share Rationing)」 的存貨政策來分配存貨，每個 零售商依相關因素計算出存貨比例當配銷中心收到存貨時依此比例配 送。當存貨配送到各零售商時，則系統內的總淨存貨再進行一次重調整 (Complete Rebalance)，此時零售商之間進行存貨轉運以使各零售商的存 貨符合最經濟的比例。該研究只提及轉運後各零售商存貨應佔的比例(按 一致性比例原則)，並未提到如何決定轉運的來源與去處。 Tagaras 等[34]研究在補貨前置時間不可忽視前提下，由一個配銷中 心及二個零售商構成的配銷系統的風險共擔問題，並以模擬方式求出滿 足假設條件下的最佳訂購上限水準(Order-Up-To Level)政策。該研究在緊 急轉運前提下提出四種轉運法則，二種是依據零售商的淨存貨量 INi(淨 存貨量 = 在手量 – 已訂未交量)為基礎來判斷轉運時機與轉運量；另二 種轉運法則是以存貨水準 IPi(存貨水準 = 在手量 + 在途量 – 已訂未 交量)來設計。討論轉運法則時，Tagaras 設計二個參數 tj及 ri，tj表示零 售點在轉運後願意保有的存量水準，ri 表示零售點在轉運實施前企圖保 有的存貨水準。法則內容簡單陳述如下：

1. 依據淨存貨量(Net Inventory)設計之轉運法則。若 INi > ri 且 INj < tj， 則轉運量為Min {INi - ri , tj – INj }，此情形下的二種可能轉運法則為：

A. t1 = t2 = 0 表示只有在缺貨發生時才會實施轉運。 B. ti = rj ; i = 1,2 表示只要存貨量少的那一端之淨存貨量低於目標存貨水準 ti = ri，不 管其是否缺貨，都實施轉運。 當 r1 = r2 = 0 時，t1 = t2 = 0，此時轉運情境變成完全轉運，也就是在有 零售點有缺貨時實施轉運，此時提供端將豪不保留地提供存貨。

2. 依據存貨水準(Inventory Position)設計之轉運法則。若 IPi > ri 且 IPj < rj，則轉運量為 Min{IPi - ri , rj – IPj , INi , tj – INj}，當此值小於 0 時則

以0 表示。此情形下的二種可能轉運法則為： A.一零售點之存貨水準 IP 大於 ri ﹐另一零售點之存貨水準小於 ri且 缺貨時 B.一零售點存量水準大於 ri ﹐另一零售點存量小於 rj，此時不缺貨也 實施轉運 Tagaras [35]其後又提出在週期檢視，由一個配銷中心及三個零售商 組成的配銷系統的風險共擔問題。文中提到二種轉運法則，其一為隨機 選擇(Random)，也就是有零售商面臨缺貨時，以隨機方式選擇提供存貨 的零售商，然後決定轉運量。另一為風險平衡(Risk Balancing)，此觀念 下轉運法則的設計是考量實施轉運後，在次一期每個零售商面對的缺貨 風險是必須相同的。

1.隨機選擇(Random)：不考慮安全存量﹐先計算每個零售點的存量﹐檢 查缺量及可提供量。當有零售商面臨缺貨時，以隨機方式選擇提供轉 運的零售商，然後決定轉運量。隨機選擇有下列二種情形： A.單一零售點缺貨 由可以提供存貨的零售點中隨機挑選一零售點儘可能轉運﹔若仍不 足時再由另一零售點儘可能轉運。 B.二個零售點缺貨 由二個缺貨的零售點中隨機挑一零售點儘可能轉運﹔當供應的零售 點有剩餘存貨時再向另一零售點儘可能轉運。 2.風險平衡(Risk Balancing)：不考慮安全存量，轉運量的決定是基於下 一期的缺貨風險，期望實施轉運後二個供貨點或二個接收點的缺貨風 險是相同的。其轉運法內容如下： A.單一零售點缺貨 (1)若二供應點可供應量總和小於需求點缺貨量﹐則全數供應。 (2)若二供應點可供應量總和大於需求點缺貨量﹐則在考慮在下一期缺 貨風險相同的前提下﹐分別提供不同的量。 B. 二個零售點缺貨 (1)若單一供應點可供應量總和小於二需求點缺量﹐則在考慮下一期缺 貨風險相同前提下﹐提供二需求點不同的量。 (2)若單一供應點可供應量總和大於需求點缺量﹐則全數供應。 該研究中另外提到優先法則(Priority Policy)觀念，但是此觀念僅在文 中提到而沒有實際應用，此法則的內容為： 1.單一零售點缺貨時

二供應點中存貨量較大者先儘可能地提供存貨﹐不足的部分再由另一 供應點儘可能供應。 2.二個零售點缺貨時 先儘可能提供存貨給缺貨量較大者﹐剩餘部分再儘可能提供給另一缺 貨者。 Data [8]提出一個在二階存貨系統下備用零件的存貨轉運方式，其觀 念是為每一個零售商事先建立轉運優先名單(Priority List)。每個零售商 的優先名單除了本身外，其他的零售商皆註明優先次序。每個零售商的 名單排列次序不盡相同。當有缺貨發生時，則按名單上零售商排列的優 先次序依序請求轉運。平行之間先調貨，若平行間無存貨可供調度時則 使用配銷中心的存貨，配銷中心無存貨則考慮在途存貨，若在途存貨仍 不能滿足，則視為缺貨。 2.5 配銷中心扮演的角色 配銷系統以及系統中個別的零售商皆可能透過配銷中心的運作而 獲益，因為配銷中心的許多措施所產生的效益通常是個別零售商靠自己 的努力所無法達到的。De Kok [12]及 Lagodimos [25]曾提出一個與服務 相關性更高的方法來決定存貨水準，該方法曾提及一個針對二階、定期 檢視存貨模式的規劃程序。在該模式中，配銷中心並不保有存貨，因此， 配銷中心在系統中僅是扮演協調者的角色，該模式經由Seidel, De KoK [11,31]等擴充而允許配銷中心保有存貨。在 Verrijdt 等[37]的模式中，許 多缺點已經應用 De Kok [12]提出的邏輯修正過。 探討與配銷商相關的文獻後，整理得到配銷商存在的價值有： 1、縮短從供應商到零售商所需的前置時間

由於配銷中心對供應商的下單量遠大於單一零售商對供應商的下單 量，因此供應商給配銷中心的優先權經常優於給予個別零售商的優先 權。因此，零售商向配銷中心訂購的前置時間通常較親自向供應商訂 貨的前置時間短。 2、配銷中心可以在存貨運輸過程中提供具有附加價值的服務 當存貨由供應商，經由配銷中心向零售商移動的過程中，配銷中心可 以提供許多具有附加價值的服務。例如，某個在台灣的半導體元件供 應商就為零售商提供諸如替半導體元件編號以及打印日期(為了某些 理由，半導體工業所使用的元件通常必須打上日期，例如控制元件先 進先出…)等具附加價值的服務。 3、減少運輸成本 由於配銷中心替多個零售商服務，實現整車運送(Full-Truck-Load)的 機會較多，也因此每單位存貨分擔的運輸成本相對較低。 4、以較低的價格提供存貨 由於配銷中心的採購量大，供應商給配銷中心的折扣往往大於給單一 零售商的折扣。因此，配銷中心經常可以以低於供應商的價格提供貨 品給零售商。 5、配銷中心可以扮演協調者的角色 配銷系統若允許零售商之間彼此轉運存貨，則配銷中心可以扮演協調 者的角色；藉由重新分配零售商所擁有的存貨，可以降低系統中缺貨 發生的機率。 2.6 轉運問題分類 本研究在文獻探討過程中發覺，研究轉運問題必須先界定清楚轉運

的性質，否則許多議題探討起來將混淆不清。例如，緊急轉運與預防轉 運在轉運時點的決定上就極不相同，前者觸發於缺貨情形發生後，後者 觸發於察覺到有可能會發生缺貨時。 再如完全轉運與部分轉運，前者是存貨提供者傾全力地提供存貨支 援，而後者是在考量本身無缺貨之虞的前提下決定願意提供的轉運數 量。若不確定研究的轉運是哪一種性質，則針對轉運提出的對策，其合 理性就值得商榷。本節主要在彙整影響轉運的因素，並以因果分析方式 說明這些因素間的關係，最後確認出可以用於分類不同轉運性質的因 素，並用這些因素界定轉運問題。 2.6.1 影響轉運因素 經由探討與配銷轉運相關的文獻後，本研究收集整理得到一些與轉 運相關且較常被提及的要素。要素彼此間有相關性，有些是因，有 些是果(參考圖 2.1)，如能瞭解其間的因果關係將有助於對不同性質 的轉運問題進行分類。本研究整理出較常被提到之共同要素列示如 下： 1.轉運前置時間 2.零售商預設服務水準 3.轉運整備成本 4.顧客需求(頻率、變異) 5.轉運性質 6.轉運時點 7.績效指標 8.成本結構

9.零售商數量 10.需求相關性 11.轉運法則 12.系統績效衡量 轉運 整備成本 轉運前置 時間 績效指標 零售商預設 服務水準 零售商 數量 成本結構 需求時點 需求 相關性 轉運法則 顧 客 需 求 (頻率、變異) 系統績效 轉運性質 圖2.1 影響配銷系統因素之因果關係圖 以下就12 項要素說明其間的因果關係。 1.轉運前置時間： 轉運前置時間對轉運時點的影響相當大；當假設轉運前置時間為 0 時，表示零售商之間的存貨轉運以無限大的速率進行。在此情形下 ，緊急轉運實施的可能性較高，因為缺貨時可以從其他保有存貨的 零售商處得到立即的補充；同時，零售商保有存貨以備不時之需的

企圖將降低。 當轉運前置時間不為 0 時，零售商除了想要保有存貨以避免缺貨外 ，需要轉運時，也會影響願意提供的轉運量。在預防轉運前提下， 轉運前置時間也會影響轉運的時機。轉運前置時間愈長，轉運時點 將提早得愈多。此外，轉運前置時期也會影響到轉運進行與否；在 預防轉運前提下，若週期剩餘時間小於轉運前置時間時，且缺貨數 量小於下一期的到貨量時，在無特殊的要求下，轉運將不會進行。 但是在週期剩餘時間大於轉運前置時間時，轉運機制必須啟動以提 高顧客服務水準或降低系統成本。 2.零售商預設服務水準 當轉運發生時，零售商預設的服務水準對轉運法則的影響是，零售 商願意轉出的量與其能否達到預設服務水準有關。雖然在完全轉運 要求下，轉出的零售商將儘可能轉出存貨；但若是部分轉運時，轉 出的零售商將考慮一些因素，如週期剩餘時間，轉運當時的存貨數 量等，在確定本身的服務水準能達到的前提下來決定可以釋出的存 貨數量，也因此影響到轉運法則的設計。 3.轉運整備成本 若轉運時將轉運整備成本考慮進去，則以成本當績效指標時，轉運 的時點將不會是假設轉運成本為 0 的時點，必須先求得最佳的轉運 批量，在轉運量達到經濟轉運批量時再進行轉運。 但是，考慮轉運 整備成本時除了影響轉運的時點外，轉運時點又與轉運前置時間及 週期剩餘時間關聯，情形將會複雜化。 4. 顧客需求

顧客需求包括需求變異與顧客需求頻率。顧客求變異指的是零售商 面對的顧客訂單量的變化情形，研究中假設顧客需求服從常態分配 ，模擬過程則是以變異係數取代標準差，以方便控制模擬的變化。 需求頻率指的是一個週期內，一個零售商面對的顧客需求次數，此 次數可能為一次、固定多次以及變動多次。顧客需求頻率不同，除 了影響零售商面對的期望需求以及訂購數量外，也影響轉運執行的 時間點。若顧客需求簡化為每一週期只有一次，則轉運時點為期間 結束時。若允許顧客需求在單一期間內有多次需求，則固定多次需 求與變動多次需求又不同。在緊急轉運前提下，前者轉運時點為固 定多次而且轉運的時間點固定；後者轉運的時點不一定，因為每一 期顧客需求次數、時點不盡相同，不管是緊急轉運或是預防轉運， 轉運時點是多次，但是時間點不見得會相同。 5.轉運性質 轉運性質可以分成緊急轉運與預防轉運二種；緊急轉運係指在有零 售商實際發生缺貨時才實施轉運，目的以降低整體系統的成本為主 。而預防轉運係指零售商在期間內有可能缺貨時則實施轉運，因此 轉運實施之當時，要求轉運的零售商並未真正缺貨，其目的以避免 缺貨、提高顧客服務率為主。當轉運性質為預防轉運時，必須決定 適當的轉運時點，此時點很明顯地與轉運前置時間、剩餘週期時間 、以及零售商本身面對的需求型態有關。儘管如此，轉運性質仍只 是一種策略或是做法，不同轉運性質影響著轉運法則的設計。 6.轉運時點 是指系統內零售商間平衡存貨的時間點。在這個時間點，零售商之 間進行存貨的相互運補作業。此時點除了受到轉運前置時間、零售

商預設服務水準、轉運整備成本、顧客需求之時點及頻率、以及轉 運性質等因素影響外，也與轉運法則間互有影響。例如，當轉運法 則以最小化成本為導向，以及以最小化延遲時間為導向，二者對轉 運時點的決策標準將不相同。 7.績效指標 供應鏈中顧客服務水準的績效衡量指標中，較常見到的是以數量( 達交數量)及次數(達交次數)來衡量，延遲時間也可以作為績效衡量 的指標。轉運法則的設計有其目的性，不同的績效指標將直接影響 到轉運法則的設計及選擇。 8.成本結構 一般研究配銷系統會考慮的成本結構包括物料成本、缺貨成本、存 貨持有成本及轉運相關成本等。若系統績效以成本來衡量，則轉運 法則的設計及選取必須考慮以降低成本為導向，此時各類成本的相 對大小將會影響轉運的動機及時機。例如，轉運成本及缺貨成本就 是二種影響轉運動機的不同力量，前者與轉運動機成反向作用，後 者則與轉運動機成正向關係。 9.零售商數量 零售商數量對於轉運法則的影響主要在於是否需要選擇零售商。當 零售商數量僅有二個時，轉運時將不涉及優先次序選擇的問題。當 零售商的個數大於二個後，轉運時必須考慮提供轉運的優先次序。 此外，當零售商不只有一個時，零售商面對的需求還要考慮彼此間 是否具有相關性、相關性質 (正相關或是負相關) 以及相關性的大 小。 10.需求相關性

需求相關性是指零售商所面對之顧客需求之間的相關性。若相關性 存在，表示某零售商所面對的顧客需求量會增加或減少其他零售商 面對的顧客需求量。需求間若無相關性，表示需求之間是獨立的， 轉運量的決定不必考慮未來需求受需求相關性的影響。若需求間具 有相關性，則轉運量的決定必須考慮相關性的大小，因為需求相關 性的存在會影響零售商面對之顧客未來需求量，連帶的也影響到轉 運法則的設計。 11.轉運法則 轉運法則包含決定提供轉運的優先次序、轉運量，轉運的終止時機 。此三者分別受轉運前置時間、零售商預設服務水準、成本結構、 績效指標、零售商數量、以及需求相關性的影響。例如，轉運前置 時間愈長，則轉運終止的時機將愈早發生( 來不及轉運)、成本結構 中若缺貨處罰成本愈高，則轉運量會提高...等。此外，如第(6)點所 述，轉運法則與轉運時點之間也存在互動關係。 12.系統績效 衡量系統績效的指標有許多種，可以用達交數量、達交次數衡量， 也可以用延遲時間來衡量。影響績效衡量指標的因素雖多，但最直 接、最密切的影響源為轉運時點與轉運法則，其他因素對系統績效 的影響比較間接。一般在研究有關轉運的研究中亦經常以此二者當 做控制變數進行系統的績效分析。 大部分的研究係就圖 2.1 中的幾項因素進行探討，例如，在相同的 成本結構，固定的零售商數目，不考慮需求相關性以及僅考慮緊急轉運 等前提下，研究不同轉運法則對系統績效的影響；或是在追求系統績效 最佳化的前提下，發展相關的轉運法則。

2.6.2 轉運問題分類 若再進一步分析與配銷轉運相關的因素，可將其分成三大類，本論 文稱之為界定因素、共同因素及績效因素。 1.界定因素 此類因素界定了轉運系統的性質或類型，包括轉運性質、顧客需求 頻率與轉運法則。經由這些因素界定出來的轉運 (廣義的轉運包括 不轉運) 類別如圖 2.2 所示。以本論文所探討的文獻而言，所有轉 運問題均可以將其歸於其中的某一類。 運 問 轉 題 轉 運 緊急 轉運 預防 轉運 不 轉 運 完全 轉運 部分 轉運 完全 轉運 部分 轉運 B C A B C A B C A B C A B C 說明： A 表示單次需求/期 B 表示固定多次需求/期 C 表示變動多次需求/期 A 圖2.2 轉運問題研究之分類

2.共同因素 是指研究轉運問題共同會涉及到的因素，這些因素在任一類的轉運 系統分類中都可以是構成系統的因素。例如成本結構、零售商數量 、轉運前置時間及轉運整備成本等。 3.與系統績效相關的因素 係指在任一種轉運情境下與系統績效衡量相關的因素。例如缺貨次 數比例、缺貨數量比例，訂單延遲時間比例、以及達交率等。 大部分的研究集中於單期單次需求的研究，此類研究比較容易求得 最佳解或最適解；單期多次需求方面的研究則較少見。本論文有關轉運 的部分僅考慮緊急轉運(當有零售商發生缺貨時才啟動轉運機制)中的完 全轉運(轉運發生時提供存貨的一方毫不保留地提供存貨)，同時也設計 不考慮轉運的情境，以便進行有關轉運效益之比較分析。至於需求型態 則是三種都考慮，目的在驗證本論文提出之「整合採購與比例配送」模 式的效果。 此後各章的內容概要說明如下：第三章陳述本論文所提出之「整合 採購與比例配送」二階存貨配銷系統運作模式以及模擬模式的建構過 程，該模式雖然是針對單期多次顧客需求發展，但稍加修改後亦可應用 於單期單次的顧客需求環境；第四章以第三章建構的模式，以五個零售 商構成的二階存貨配銷系統為對象，就不同顧客需求型態進行模擬，並 依模擬結果進行分析比較，說明其間的差異，並證明該模式的優越性； 在第五章，本研究提出九種轉運法則、說明法則提出的依據、以三種不 同零售商個數組成的二階存貨配銷系統為對象進行模擬，並就模擬結果 分析法則的相對優劣性以及說明此相對優劣性在不同環境下具有一致

性；第六章就本論文的研究結果說明重要的結論，以及針對可以再進行 的後續研究提出簡單說明及建議，提供後續有意深入研究者參考。

第三章 模式發展

本 論 文 主 要 是 研 究 二 階 存 貨 配 銷 系 統(Two-Echelon Inventory Distribution System)，其中又以單期多次需求為主要研究對象。本章主要 在敍述本論文提出之「整合採購與比例配送」觀念；依據此觀念構建的 二階存貨配銷系統雖然是應用於操作單期多次的顧客需求環境，但稍加 修改後亦可應用於操作單次的顧客需求環境。在第二章的文獻探討中 Robison [30]曾經提到，對於一個多階的配銷系統，除非所有零售商的成 本結構皆相同，或是系統只由二個零售商組成，否則無法求得配銷系統 訂購上限(Order-Up-To)存貨政策的最佳解。儘管如此，Robison 所指的環 境是補貨及轉運前置時間皆為 0，而且是在單期單次需求的情形下所得 到的研究結果。 本研究關切的主題是單期多次的需求，零售商補貨前置時間不為 0，就目前文獻探討所得，並無方法可以求得最佳解。因此，本論文是以 模擬方式來求解。至於模式的運作方式，則提出「整合採購與比例配送」 的觀念，以下就模式的構建過程進行說明。 3.1 假設條件 為了達成上述的研究目的，本章對配銷系統作如下的假設： 1.僅考慮一個由單一配銷中心及五個零售商組成的配銷系統 (觀念的 應用可以擴充至更多個零售商組成的配銷系統)。 2.系統中僅零售商面對外界顧客需求，零售商的存貨以固定週期補充。 3.資訊的傳遞由零售商¨配銷中心¨供應商。物料的流動由供應商¨配 銷中心¨零售商；或是零售商¨零售商(指零售商之間轉運)。

4.配銷中心不保有存貨，在收到存貨時將其全部分配給零售商。 5.假設零售商的產能無限，因此配銷中心不考慮缺貨情形。 6.每一個零售商面對的顧客需求有自己的分配，亦即同一零售商面對 的顧客需求分配是相同的。 7.顧客需求間是獨立的。 8.零售商間的需求是獨立的。 9.每一零售商的顧客到達率服從 Poisson 分配。 10.配銷中心與零售商的補貨週期、檢視週期及檢視時點是相同的。 3.2 系統運作 系統運作過程如圖 3.1 所示。虛線代表的是資訊傳遞過程，實線代 表的是存貨流動的方向；存貨除了由上游向下游移動 (粗實線) 外，也 允許任二個零售商之間的存貨轉運(細實線)。在每一個期間結束時，每 一個零售商向配銷中心發出訂單以提升本身的存貨水準。發出的訂單在 經過 l 週期後到達各零售商處。 配銷中心收到來自零售商的訂單後，並不會立即依據零售商的需求 量向供應商訂貨，而是先經過整合，以小於零售商總訂購量的訂單量向 供應商下訂單。配銷中心收到供應商的存貨後，必須先決定分配到各個 零售商的存貨量，之後立即配送到各個零售商處。 配銷中心向供應商的下單量區分成二部分，分別為基本需求量及風 險需求量，二者皆整合自零售商的訂單。基本需求量考慮零售商的期望 需求量與缺貨數量；風險需求量是參考相關因子計算而得，是系統降低

總訂單量的關鍵觀念。配銷中心對於存貨的配送也是根據存貨性質區 分：基本需求量部分直接以各零售商要求的基本需求量配送，風險需求 量部分則先依據相關因子計算出之各零售商的分配比例，然後進行分 配。系統在運作過程中，當有缺貨產生時，允許藉轉運來平衡存貨，也 就是以轉運的方式減少缺貨情形發生。此部份的轉運，本論文假設是採 取緊急轉運，以及完全轉運的方式進行，也就是當有零售商缺貨時才進 行轉運，而且轉運發生時是儘可能地轉運。期末時仍然無法滿足的訂單 將會被登錄，並在未來的期間滿足之。 配銷中心 零售商1 零售商2 零售商3 零售商4 零售商5 供應商 圖3.1 系統運作概念圖 3.3 模式運作概念 為了一般化配銷系統單期多次的顧客需求，本論文提出「配銷商向 供應商下單時，以風險需求量降低系統總需求；以及配銷商收到存貨後， 風險需求量按比例分配至零售商」的觀念及做法。本論文假設與求算此 二者相關的因素包括各零售商要求的服務水準、顧客需求過程、顧客需

求的期望值與變異數、顧客到達率以及特定服務水準下顧客的最大需求 量。 圖 3.2 表達了本論文進行分析的配銷系統需求整合的過程。假設每 一個零售商面對的顧客需求服從常態分配，顧客需求的期望值與變異數 分別為 µi 及 ，個別零售商面對的顧客需求分配加總變成該供應商 面對的需求分配。由於顧客需求服從常態分配，故單一零售商面對的需 求總合亦服從常態分配，而任一零售商面對的顧客需求到來則服從期望 值為 2 ic

σ

i λ 的Poisson 分配。 配銷中心 面對的需 求分配 配銷中心 零售商面 對的需求 分配 零售商1 零售商2 零售商n 零售商面 對的顧客 需求發生 情形 顧客需求 分配 需求量: 需求量: 需求量: 顧客到達率: 服從λ1的Poisson 分配 顧客到達率: 服從λ2的Poisson 分配 顧客到達率: 服從λn的Poisson 分配 圖3.2 需求整合圖 (符號參考“符號說明”) 3.4 模式運作 本節使用的符號參考「符號說明」，以下分成七個步驟說明模式運

作步驟。 步驟1：計算各零售商的下單量 在任一個檢視週期的期末，各零售商必須決定其下單量。如先前的 假設，同一個零售商所面對的顧客需求服從 N(µ )，而且每一個零售 商面對的顧客到來次數為期望值為λ 2 ic σ ,i i 的 Poisson 分配。為了要決定零售 商的訂單量，必須先計算零售商在服務水準Si下的最高參考庫存量Maxi： i RQ i U i Max = + i σ i Z i U + = 2 ic σ i λ i × Z i µ i λ + = …….…....…………...….………(1) 然後，計算零售商i 的下單量OQi： i BO i EQ i Max i OQ = − + …...……….………(2) 若 EQi為正表示零售商 i 在期末時有期末存量，此時零售商 i 的缺 貨數量BOi必須為0。若 BOi大於0，表示期末時零售商 i 在本期有無法 實現的顧客需求，這些在本期無法實現的顧客需求必須在未來的期間實 現，此時EQi為0。 步驟2：計算配銷中心收到的總訂單量 由於零售商的訂單內容可以分為基本需求量與風險需求量，當配銷 中心收到零售商的訂單後，也可以把來自零售商的訂單區分成二部分： 基本量為各零售商訂單基本量的總合；風險量是零售商風險需求量的總 合。配銷中心收到的訂單數量 OR 可以表示如下： ∑ = OQ _i OR ] i BO i EQ i [Max ∑ − + =

] i BO i EQ i σ i Z i [U ∑ + − + = ∑ Ζ + ∑ − + = U [BO_i EQ_i] _iσ_i …….…………...………..……(3) 步驟3：計算配銷中心對供應商的下單量 在配銷系統中，最理想的情形是，縱然配銷系統由許多不同的零售 商組成，任一個零售商在任一個期間，其由配銷中心收到的存貨數量恰 好等於其所面對的顧客需求量總合，此時每期期末之存貨持有成本、轉 運成本以及缺貨成本皆等於 0。然而，實際上零售商面對的是一個動態 變化的環境，不論是每一期顧客到來的次數，或是每次顧客的需求量都 是不確定的，配銷系統內極有可能某些零售商缺貨，同時卻有某些零售 商有剩餘的存貨。 如果理想的情形無法達到，可以嘗試次佳的情形，也就是說，從系 統的角度觀之，系統整體的供給量等於系統面對的整體需求量。如果此 境界能夠達到，則系統不會發生存貨持有成本及缺貨成本，只有發生轉 運成本發生而已。此觀念也是本研究計算配銷中心下單數量的依據；本 研究將配銷中心收到來自零售商的訂單區為二部分，其一為基本需求數 量，另一稱之為風險需求數量。 同先前所假設，零售商間的需求以及各個顧客間的需求是獨立的， 在某一期間顧客的需求情形也不會影響到次一期的需求。在此假設前提 下，配銷中心向供應商下單的基本需求量(BQ)以及風險需求量(RQ)可以 計算如下： ] i EQ i BO i [U BQ = ∑ + − ∑ − ∑ + = U BO_i EQ_i …....…...….……….…(4)

σ Z RQ = × ………..………...….…(5) 上式中，U 表示配銷中心單一期間面對的期望需求量，σ 表示配銷 中心單一期間面對的需求量的標準差，而 Z 表示的是在整體服務水準 S 要求下所需的安全係數，S 得到後，Z 值可以查常態分配表而得。至於 整體的服務水準 S，計算過程如下： σ U S Z= − ,U = ∑U_i ∑ × = Weight of Retailer_i S_i S ) i S i (W ∑ × = ………(6) 本研究提出下列可以作為計算S的參考計算式。 1. _∑ ∑ × = i λ i S i λ S , λi表零售商 i 面對的顧客期望到達率。 2. ∑ ∑ × = i U i U S Si ，Ui表零售商i 面對的期望需求量。 3. ∑ × ∑ = i σ i S i σ S ，σi表零售商 i 面對之需求量的標準差。 4. ∑ × ∑ = ∑ × ∑ = i Ui σ i S i Ui σ i c.v. i S i c.v. S ，c.v.i表示零售商 i 面對之 需求變異係數。 5. n i S S=∑ ∑ ，Si表示零售商i 的預設服務水準。 6.

∑

+ × ∑ + × = ) U ( _i i S ) i σ i Z i (U S i i Z

σ

∑ × = ∑ i Max i S i Max ，Maxi表示零售商 i 之 最大存貨水準參考值。

7. ∑ × =

∑

i Z i S i Z S _{，Zi表示零售商 i 在預設服務水準 Si下之安全係} 數。 當整體服務水準得知後，Z 值即可求得。 由於考慮零售商間的需求是獨立的，也因此配銷中心向供應商發出 的訂單量可以經由以下的計算得知： RQ BQ OQ = + ∑ + ∑ + − ∑ = U_i BO_i Zσ EQ_i ∑ + −∑ + = U BO_i Zσ EQ_i ……….………...……(7) 步驟4：計算各零售商存貨的分配量 當配銷中心收到來自供應商的存貨後立即將其分配到零售商處。根 據本研究的觀念，配銷中心向供應商的下單量與其收到來自零售商的訂 單總量將不相等，前者小於後者，在供給小於需求的情形下，配銷中心 必須決定如何將存貨分配給零售商。首先，將配銷中心的下單量分解如 下： ∑ − + + = U Zσ (BO_i EQ_i) OQ Zσ ) i EQ i BO (Ui+ − + = ……..……….…(8) 由上式可以了解到，配銷中心的下單量可以區分為括弧內的基本需 求量，以及括弧外的風險需求量。基本需求量的部分依據各個零售商的 要求很明確的表示出來，而風險量的部分則看不出來與任一個零售商有 任何關聯，此部分的存貨就是配銷中心必須決定各零售商的分配比例而 分配出去的量。本研究建議利用一些因子來計算各零售商的風險需求量

分配比例pi，以下列出各種考慮下 pi之計算式，以及概略說明建議該計 算式之理由： 1. 服務水準： ∑ = i S i S i p _{；考慮要求的服務水準愈高，則對存貨}需求 量愈大。 2. 風險需求量： ∑ = i σ i Z i σ i Z i p 或 ∑ + + = ) i σ i Z i (U ) i σ i Z i (U i p ；考慮零售商的 參考最高存貨水準越高，對存貨需求量愈大。 3. 期望訂單數： ∑ = i λ i λ i p ；考慮零售商面對的顧客需求次數 愈多，對存貨需求量愈大。 4. 變異係數： ∑ = ∑ = i U i σi U i σ i cv i cv i p _{；考慮顧客需求變異愈大，需要} 的存貨量愈大。 5. Z 比值： ∑ = i Z i Z i p _{；考慮零售商對存量預設安全係數愈高，需} 要的存貨量愈大。 6. 變異比例： ∑ = i σ i σ i p ；與(4)相同，但是是以需求標準差來表 示。 7. 平均： n 1 i p = _{；最簡單的分配方式，將風險需求量平均分配予} 各零售商。 當pi計算出來後，風險需求量即可按該比例分配給各零售商。 步驟5：計算各零售商的風險需求量分配量 RQi

Zσ i p i RQ = × _{………..………...………...…………(9)} 步驟6：計算各零售商的分配量 DQi Zσ i p i EQ i BO i U i DQ = + − + × ………..….………(10) 步驟7：計算各零售商收到貨品後的存貨水準 PQi i DQ i PQ i PQ = + ……….………..………..………(11) 以下以進一步以圖3.3 說明「整合採購與比例配送」的觀念： 1、零售商有各自的 Zi (服務水準)，Ui(望需求量)與 σi(需求標準差)，此 三變數決定了各自的最高存量 Maxi與風險量 RQi i σ i Z i U i Max = + × i σ i Z i RQ = × 2、各零售商之期末存(缺)貨狀況決定期末該發出的訂單量(OQi)；可能的 情形有： A.無存貨亦無缺貨 i i i i i Max OQ = (如零售商 1 及零售商 3) B.有期末存貨 EQ Max OQ = − (如零售商 2 及零售商 5) C.有期末缺貨 i BO i Max i OQ = + (如零售商 4) (A)(B)(C)之通式可寫成： 0, 0 i BO 0, 0 EQ ; i BO i EQ i Max i OQ = − + > 或 = > 或 = 0 i BO i EQ與 不同時> 且

Max 1 U1 Max 5 U5 Max 4 U4 Max 3 U3 Max 2 U2 t t t t t 零售商1 零售商2 零售商3 零售商4 零售商5 加總各零售商之 整合後之 整合 配銷中心 整合後之RQ按比例配送 BQ按各零售商原需求 Pi=f(相關參數) BQ1 BQ2 BQ3 BQ4 BQ1 BQ1 BQ2 BQ2 BQ3 BQ3 BQ4 BQ4 BQ5 BQ5 風險共擔 Ｚ=f(相關參數)

∑

= 2 i σ σ RQ i i σ Z × 1 P σ Z× × Z×σ×P2 Z×σ×P3 Z×σ×P4 Z× U2 U3 U4 U5 加總 0 _{0 0 0 0} EQ2 BO4 EQ5 σ Z× = 5 P σ× U1 BQ5 圖3.3 整合採購與比例配送觀念示意圖 3、配銷中心收到來自零售商訂單量分成二部分： A.基本需求量 ∑ +∑ −∑ = U_i BO_i EQ_i BQ B.風險需求量 = ∑RQ_i 4、配銷中心向供應商的下單量也分成二部分：

A.基本需量 與收到的基本需求量相同 ∑ +∑ −∑ = U_i BO_i EQ_i BQ B.訂購風險需求量 σ Z RQ = × Z 由相關參數計算而得；σ= _∑σ_i2 5、配銷中心將收到來自供應商的存貨分配給零售商 配銷中心收到的存貨量 = BQ+RQ ∑ + = BQ_i Zσ σ Z ] EQ i EQ i BQ i [U + − ₁ + × = ∑ ∑ 存貨分配到各零售商的量(DQi) 1 p σ Z ] 1 EQ 1 BO 1 [U 1 DQ = + − + × × 2 p σ Z ] 2 EQ 2 BO 2 [U 2 DQ = + − + × × 3 p σ Z ] 3 EQ 3 BO 3 [U 3 DQ = + − + × × 4 p σ Z ] 4 EQ 4 BO 4 [U 4 DQ = + − + × × 5 p σ Z ] 5 EQ 5 BO 5 [U 5 DQ = + − + × × p i由相關參數計算而得。 每次零售商到貨後，希望將零售商 i 的存貨水準提升至 i i Z σ p U + × × 。 3.5 模式設計 影響配銷系統運作的因素很多，為了簡化模擬的複雜性與所需的模 擬次數，一些因子在本研究中是設計成固定值。零售商面對顧客需求分 配不盡相同，但在本研究中，吾人設計只要是同一個零售商，其在不同

的模擬情境中面對的顧客需求分配具有相同的期望值，至於顧客需求標 準差，則以變異係數之方式呈現當作是控制參數。 本研究中有二類參數是固定不變的，第一類是各個零售商面對的顧 客需求期望值及零售商預設的服務水準(包括以達交次數及以達交數量 衡量)，其內容參考表 3.1。第二類是成本；本研究考慮三種成本，分別 為存貨持有成本、轉運成本及缺貨處罰成本，在所有的模擬組合中，其 值皆如表 3.2 之設定。 表3.1 零售商面對的顧客需求期望值與預設服務水準 零售商 1 2 3 4 5 顧客需求期望值 200 250 180 210 230 預設服務水準 85% 85% 90% 90% 95% 表3.2 成本結構 成本種類 存貨持有成本 (元/單位.期) 轉運成本 (元/單位) 缺貨處罰成本 (元/單位.期) 設定值 1 2 8 當系統運作過程中有零售商無法滿足顧客之需求時，轉運機制開始 啟動，以系統中有剩餘存貨的零售商轉運存貨支援，藉此來降低缺貨的 情形並提高服務水準。圖 3.4 所示為轉運的邏輯，如先前所述由於系統 是採用完全轉運的觀念，因此轉運機制啟動後，是儘可能地轉運，也就 是轉運量的決定是採用： Min [缺貨數量，供給端之剩餘存貨] 來決定。至於轉運過程，該由哪一個零售商先行轉運，本章採用的 邏輯是，在轉運的當時，有最大存貨剩餘量的零售商先行轉運。若具有 最大剩餘存量的零售商之存量不足時，接著由具有第二大存量之零售商

繼續轉運，以此類推，一直到缺貨被滿足，或是系統內所有的零售商均 無剩餘存貨可供轉運為止。期末仍不足之部分則保留至未來的期間，直 到缺貨補足為止。 開 始 顧 客 需 求 滿 足 否 ？ 實 現 顧 客 需 求 期 間 結 束 否 ？ 系 統 有 多 餘 存 貨 ？ 缺 貨 登 錄 資 料 收 集 結 束 進 行 轉 運 Y N N N Y Y 圖3.4 單一轉運法則轉運運作邏輯 其他與模擬相關的資料敘述如下： 1.模擬情境： 本研究考慮六種模擬情境(如表 3.3 所示)，並以此做為大分類，每一 種實驗(模擬)再針對零售商，配銷中心等收集相關資料，經由此六 種分類，吾人可以研究以下差異： A.單期單次需求，單期多次需求之間的差異、 B.單期多次時，需求次數是固定多次與變動多次之間的差異，