blog

Robuust logistiek netwerkontwerp in de praktijk

Supply chain

Robuust logistiek netwerkontwerp in de praktijk

Bij het bepalen van een robuust logistiek netwerk onderscheiden we vier stappen, zeggen Monique van den Broek en Maike Op het Veld. Welke? Lees het in dit derde en laatste artikel van een drieluik over robuuste netwerken in de logistiek.

In het tweede artikel ‘Hoe krijg en houd je een robuust logistiek netwerk?’ uit dit drieluik, beschreven we een stappenplan om tot een robuust logistiek netwerk te komen. Een van deze stappen is het daadwerkelijke ontwerp van je logistieke keten. Bij de zoektocht naar een optimaal netwerk worden ontwerpen vergeleken op prestaties en kosten onder normale omstandigheden. Het is echter ook van belang te kijken hoe het netwerkontwerp opereert onder (sterk) veranderende omstandigheden. Nog beter zou het zijn, wanneer deze omstandigheden worden meegenomen in het ontwerpproces zelf. Kwantitatieve modellen zijn uitermate geschikt om een goed onderbouwde keuze te maken voor een logistiek netwerk. In dit artikel laten we, geïnspireerd door een case van een van onze klanten, zien hoe dat in de praktijk in zijn werk gaat.

Doel van kwantitatieve modellen

Het inrichten of herinrichten van een logistiek netwerk is ingrijpend. Het zijn strategische beslissingen met grote financiële en organisatorische gevolgen. Waar ga je produceren voor welke markt? Hoeveel distributiecentra heb je nodig, waar worden ze gevestigd en hoe moeten ze worden ingericht? Wat betekent dit voor de voorraad en hoe organiseer je het transport? Kwantitatieve modellen helpen om de effecten van verschillende keuzes inzichtelijk te maken. Zo’n beslismodel kan bijvoorbeeld gebruikt worden om verschillende netwerkalternatieven in detail te analyseren. Wanneer er veel mogelijkheden zijn, kan een (optimalisatie)model ook gebruikt worden om op zoek te gaan naar het ideale logistieke netwerk. Dit gebeurt op basis van gekozen prestatiematen zoals het minimaliseren van kosten of het maximaliseren van de servicegraad. Uiteraard toegespitst op de specifieke situatie, waarbij zaken zoals de productie- en transportcapaciteit zijn meegenomen.

Praktijkcase

Een bedrijf heeft 90 klanten, verspreid over heel Nederland (Figuur 1-zie onderaan deze pagina). Deze klanten worden door eigen vrachtwagens beleverd vanuit een van de te kiezen distributiecentra (DC’s). Dit transport kost uiteraard geld en deze kosten zijn afhankelijk van de afstand die het bedrijf moet afleggen om haar klanten te beleveren. Ook het openen (en open houden) van een DC kost geld.
Wanneer één centraal DC wordt geopend, heeft het bedrijf weinig DC kosten, maar hoge transportkosten vanwege de vele kilometers die gereden moeten worden. Het openen van veel DC’s levert lagere transportkosten op, maar geeft hoge DC kosten. De vraag is: hoeveel distributiecentra moet het bedrijf openen, en waar moeten deze centra komen te liggen, zodanig dat de totale kosten geminimaliseerd worden?

Optimaal ontwerp onder normale omstandigheden

Gebaseerd op historische klantvraag, kan de toekomstvraag worden voorspeld. Om voor de toekomst het ideale netwerk te ontwerpen, ontwikkelen we een model dat de totale kosten minimaliseert. Figuur 2 visualiseert deze optimale inrichting.
Optimaal ontwerp onder best en worst case omstandigheden
De vraagprognose is onzeker. Zeker in deze tijden van economische onzekerheid, kan de vraag gemakkelijk hoger of lager uitvallen. Bij deze onzekerheid gaat het niet om kleine fluctuaties in de vraag, want die vangen we op door aanhouden van voorraden in de DCs. Om de effecten van structurele onzekerheid te onderzoeken ontwikkelen we een best case en een worst case vraagscenario.

Ook de transporttarieven kunnen makkelijk hoger of lager uitvallen. We definiëren 4 scenario’s door voor beide dimensies (vraag en transporttarieven) een best case en worst case variant te kiezen. Voor deze scenario’s bepalen we eveneens een optimaal ontwerp (zie Figuur 3). Indien de ontwerpen van al deze scenario’s identiek zijn, betekent dit dat dit ontwerp robuust is voor grote veranderingen. Vaak is dit echter niet het geval en is verder onderzoek nodig.

Performance van het ontwerp onder afwijkende omstandigheden

Met behulp van een gevoeligheidsanalyse kan onderzocht worden hoe een bepaald scenario reageert op afwijkende omstandigheden. Deze afwijkende omstandigheden kunnen allerlei vormen aannemen: best case, worst case en alles daar tussenin. Veel bedrijven maken tegenwoordig gebruik van zo’n gevoeligheidsanalyse bij de strategische keuze voor een logistiek netwerkontwerp. Nog beter zou het zijn wanneer de afwijkende omstandigheden en onzekerheden al in het ontwerpproces worden meegenomen.

Terug naar het praktijkvoorbeeld. We simuleren 500 verschillende situaties, waarbij we zowel onzekerheid in de vraag als transporttarieven meenemen. Met behulp van het optimalisatiemodel bekijken we wat de optimale oplossing zou zijn voor deze 500 scenario’s. Uit deze verzameling oplossingen kiezen we 4 ontwerpen die het vaakst voorkomen.
Nu kunnen we deze vier alternatieve ontwerpen beoordelen op zowel kostenefficiëntie als robuustheid. Tabel 1  toont de gemiddelde kosten en variatie in de kosten. We noemen een ontwerp robuust, wanneer zowel de gemiddelde kosten als de variatie in kosten laag zijn.

 

Ontwerp

# DCs

Frequentie in 500 simulaties

Gemiddelde kosten (kEuro)

Variatie in kosten (stdev) (kEuro)

1 – scenario 0

4

128

647

130

2

5

81

652

117

3

3

199

653

146

4

7

49

677

95

Tabel 1 Resultaten voor de 4 meest voorkomende ontwerpen

Met een ‘mean-variance plot’ maken we eenvoudig de gemiddelde kosten en variatie visueel. Uit deze plot concluderen we dat ontwerp 3 afvalt, aangezien ontwerp 1 en 2 beide zowel een lagere gemiddeld kostenniveau als een lagere variatie hebben. Voor de overige 3 ontwerpen maken we een stochastische vergelijking door de kansverdeling van de kosten te onderzoeken (zie Figuur 6).
Op basis van Figuur 4 zien we dat ontwerp 4 in 80% van de situaties duidelijk hogere kosten met zich meebrengt en dus niet de voorkeur heeft. Ontwerp 1 en 2 ontlopen elkaar duidelijk niet veel. Op basis van gesprekken met de klant, waarbij een worst case stijging van de transportkosten (door dieselprijzen) aannemelijk bleek, is uiteindelijk gekozen voor ontwerp 2 (Figuur 5) .


Vier stappen

Bij het bepalen van een robuust logistiek netwerk onderscheiden we de volgende 4 stappen:

  1. Optimaal ontwerp onder normale omstandigheden

    Een eerste stap tot het komen van een optimaal robuust logistiek netwerk is het bepalen van een optimaal ontwerp onder verwachte normale omstandigheden. Je houdt hierbij vaak rekening met restricties waaraan het model moet voldoen. Zo kan je bedrijf bijvoorbeeld al op een aantal locaties DCs hebben liggen, en ligt het niet erg voor de hand deze te sluiten om ze weer op een andere plaats te openen. Toch is het goed ook een optimaal ontwerp zonder restricties te bepalen (Greenfield). Zo’n ontwerp geeft je inzicht in hoeveel de restricties je ‘kosten’ en helpt je in het ontwikkelen van een supply chain visie voor de toekomst.
  2. Optimaal ontwerp onder extreme omstandigheden

    In stap 2 denken we na over welke zaken in de toekomst onzeker zijn en op welke wijze deze onzekerheden je ontwerp beïnvloeden. Is de klantvraag realistisch en zeker? Hoe ontwikkelt de benzineprijs zich? Wat gebeurt er als een belangrijke leverancier wegvalt? Voor ieder van deze zaken kan je een best case, gemiddelde, worst case variant bepalen. Idealiter levert een best en worst case situatie hetzelfde ontwerp op als onder normale omstandigheden. Is dit niet het geval dan is verder onderzoek noodzakelijk.
  3. Alternatieve ontwerpen

    In deze stap is het van belang een aantal alternatieve ontwerpen te selecteren, die je in stap 4 tegen elkaar af wilt zetten. Je kunt dit doen door te bekijken welke ontwerpen naar voren komen bij bijvoorbeeld onzekere vraag of hogere benzinekosten. Echter dit gaat vaak in samenspraak met logistieke sleutelfiguren binnen je bedrijf. Zij hebben een goede praktijkvisie en kunnen daarbij ook goede alternatieve ontwerpen aandragen of bestaande alternatieven aanscherpen.
  4. Onderzoek naar kosten efficiency en robuustheid

    Nu kun je de alternatieve ontwerpen beoordelen op zowel kostenefficiëntie als robuustheid. Het is goed jezelf als bedrijf daarbij de volgende vraag te stellen: Hoeveel geld heb ik over voor het hebben van een robuuste keten? Op deze manier kun je door middel van analyses van de verschillende alternatieven een weloverwogen besluit nemen welk logistiek ontwerp voor jouw bedrijf het beste is.


Lees hier meer over mede-auteur: Maike Op het Veld

Lees ook: Waaraan herken je een robuust logistiek netwerk?

Reageer op dit artikel