如何用Excel做供应链网络优化(通俗易懂)

上一篇写的很多朋友批评我标题党，所以你看，这一篇的标题朴实无华，什么重磅，什么明珠统统拿掉了。

但是吃饭么，不是也有很多花样，所以先给大家加个菜：网络优化和比特币，有什么共同之处？

大家去网上搜一下“网络优化”，搜出来的图大概是这样的，是不是看起来很高级？

我们用一个三级的供应链网络来解释一下。在这个三级供应链网络里，假设有三家工厂，两个仓库，5家客户，一种产品。任何一个客户的需求，都必须从仓库来满足，而任何一个仓库的补货都可能来自三家工厂中的任何一家。用一个简单的网络图来表达下：

在实际运营中，客户是逐步积累的，门店是一家家开的，生意是慢慢做大的，工厂是逐步扩产的，所以在这个逐步发展的过程中，当业务量发展到足够大的时候，企业回过头来看自己的供应链，就是一张巨大无比的网。当老总对着报表给供应链部门派KPI:“今年要节省15%的供应链成本！”，就会引发一些思考，我们目前的分配模式是否合理？

在前面那个简单的3x2x5的三级模型里，假如没有任何限制，就有30种可能的供应路径和配送组合。这30种选择对应着不同的供应链成本，工厂是不是都需要？仓库选在那里？那个厂像那个仓库配送？那个是最优方案？而解决这个问题背后所用到的工具，就是线性规划。

对，就是让你大学差点不及格的线性规划。

跟上次讲的EOQ问题一样，我们老师只教你解题，不教你用。导致现在在供应链职场里会做网络优化的人非常少。而不是吹牛的话，任何一个大学毕业的工科学生花点时间都能搞清楚这门手艺。线性规划在excel里就有自带的求解工具叫solver，当然solver只能求解200个变量之内的优化问题。如果你的模型要解决更多的变量，你就需要能力相对强一点的工具，比如IBM的CPLEX算法。

而线性规划，作为网络优化的底层技术，则有着更广泛的应用。这就是跟比特币的共通之处，区块链作为比特币的底层技术，也非常可能在未来颠覆我们供应链管理的方方面面。（我们以后会讲的！）

数字货币，你想想看嘛，是怎么做到不让你拷贝复制的？没有一个中央的发行和清算机构，你怎么证明你有一块钱？

好了，我们继续讲网络优化。怎么做？

设定目标

网络规划的目标是成本最优。如果我们将成本公式细化的话：

总物流成本 = 工厂仓库物流成本+仓库客户物流成本+工厂固定成本+仓库固定成本

工厂仓库物流成本：工厂到仓库不同线路上物流量和物流单价的乘积总和

仓库客户物流成本：仓库到客户不同线路上物流量和物流单价的乘积总和

需求整合

工厂，仓库，和量的分配都是变量，而客户需求在网络优化问题中则是定量。也就意味着网络优化是在一定量的客户需求下来求解的。如果客户需求发生大的变化，比如客户C1的需求翻了10倍，毫无疑问将颠覆整个网络的规划。

而在实际网络优化问题中，我们知道如果有多少客户就对应多少选择（变量）的话，这个模型则会非常大。很多行业则可能面临客户需求不稳定，当然了，如果你是项目型的业务，明年的客户取决于明年中的标，那你也没有什么网络优化可以做。所以针对需求需要做一定的整合，一般有几个常见的整合操作：

• 根据城市整合，好处是如果运价是按照城市到城市来定价的，后面会比较好操作

• 根据邮编，有些城市非常大，比如上海浦东新区和宝山就是两个概念，邮编更加精准

假如我们整合好的需求如下：

决定运输单价 

而模型的另外一个非常重要的输入，就是运输单价。运输价格一般会受到很多影响，整车或配载，运输时效，转运，等等。这里的处理办法有很多，也很难讲哪一种最好，你可以用历史实际数据，可以用公里数以及每公里运价做估算。在这里我们假设每件产品的运输单价如下：

仓库和工厂成本 

在这个简单模型里，我们假定只要使用一个工厂/仓库，不管多少量，就会有一个固定成本必须支付：

限制条件

限制条件是线性规划的重要组成部分，只有在限定的条件之内，寻求最优解才有意义。我们这个模型就有如下限制条件：

1. 所有的变量都要是整数：因为前面的产品都是个，不可能为了某个客户的需求，从仓库1发0.5个，从仓库2又发0.5个，所以所有的分配两都要是整数；

2. 所有的变量都要大于零：没有任何运输就是0，不可能是负数；

3. 要满足所有客户的需求：所有路径的量之和要大于等于客户的需求数量；

4. 仓库库存为0：因为在这个模型里，仓库是作为中转，意味着进多少就要出多少，所以留存库存数是零；

5. 开关逻辑限制：我们前面讲了，如果要用某一个工厂/仓库，就要出发相应的固定成本，哪怕只有一个产品。

这些限制条件在建模的时候，就要用数学语言表达进公式，这样程序才能帮你去运行。前面四个限制条件大家在excel里面实现都不成问题，第五个比较难。

首先要对工厂/仓库定义一个逻辑开关变量，设定成binary，也就是非0即1。然后用一个公式，来达到只要有一个产品是从这个仓库走的，这个逻辑变量就是1，公式表达如下：

产出量之和– 逻辑变量*100000000000 <=0

嗯，自己好好体会体会。

以上所有，本来应该都用公式表达的，但是我有点嫌word公式编辑器麻烦，如果觉得需要的朋友很多我就再贴上来。

好了，这个模型就建好了。

在excel里面大概长这样：

在solver里面设置的约束是这样：

求解的话，最优的策略得到工厂只用P1，仓库只用W1。

你也可以加上更多的限制条件，比如产能等等，看看不同的策略结果。

需要注意的是，算法只是算法，算法会为了多省一分钱，而去做人可能认为是不合适的决策。

如果有更进一步的问题，可以给我发消息。