Design de Rede de Distribuição: Como Otimizar Localizações de Armazéns, Número de CDs e o Equilíbrio Custo-Serviço em sua Rede

Os componentes de custo de uma rede de distribuição

O custo total da rede de distribuição tem cinco componentes, cada um respondendo de forma diferente a mudanças no número e localização dos CDs.

O custo de transporte de saída é o custo de mover produtos dos CDs aos clientes. Diminui à medida que o número de CDs aumenta, pois os CDs ficam mais próximos dos clientes e as distâncias médias de envio são menores. Este é o custo em que a maioria das empresas se concentra, mas é apenas um dos cinco componentes.

O custo de transporte de entrada é o custo de mover produtos dos fornecedores para a rede de CDs. Tipicamente aumenta à medida que o número de CDs cresce, pois o volume de entrada é dividido entre mais locais, reduzindo oportunidades de consolidação.

O custo de manutenção de estoque aumenta significativamente à medida que o número de CDs cresce. O estoque deve ser mantido em cada CD para manter os níveis de serviço. A lei da raiz quadrada do estoque (ver a publicação sobre inventário multiescalão) prevê que o estoque de segurança aumenta com a raiz quadrada do número de locais: dois CDs requerem aproximadamente 1,4 vezes o estoque de segurança de um único CD atendendo a mesma demanda.

O custo operacional das instalações inclui aluguel ou custo de propriedade, mão de obra, utilidades e overhead de gestão para cada CD. Aumenta linearmente com o número de CDs.

O custo de complexidade da cadeia de suprimentos é mais difícil de quantificar mas real: mais CDs significa mais decisões de balanceamento de estoque, mais relacionamentos com transportadoras, mais pontos de integração de TI e mais atenção da gestão.

A decisão sobre o número de CDs

A curva de custo total como função do número de CDs tem forma de U: poucos CDs produz alto custo de transporte de saída; muitos CDs produz alto custo de estoque, instalações e complexidade. O mínimo da curva, o número ótimo de CDs, depende da distribuição geográfica da base de clientes, da densidade da demanda, do peso e valor dos produtos distribuídos e do nível de serviço exigido.

Como regra geral: redes atendendo demanda densa e geograficamente concentrada tendem a menos instalações maiores. Redes atendendo demanda geograficamente dispersa com janelas de entrega apertadas tendem a mais instalações regionais menores. A mudança para o e-commerce e as expectativas dos clientes por entrega no dia seguinte ou no mesmo dia empurrou muitas redes para mais CDs e centros de atendimento regionais.

Seleção de localização de CD: o modelo de centro de gravidade e a otimização

Uma vez determinado o número de CDs, a pergunta de localização é: onde cada CD deve ficar? A abordagem mais simples é o modelo de centro de gravidade, que encontra a localização que minimiza a distância de transporte ponderada até os clientes (ponderada pelo volume de demanda). O ponto de centro de gravidade é calculado como a média ponderada por demanda de latitudes e longitudes dos clientes.

A otimização de rede mais rigorosa usa modelos de programação inteira mista (MIP) que otimizam simultaneamente localizações de CD, atribuições de clientes e posições de estoque sujeitas a restrições de custo e serviço. Esses modelos são padrão em software de planejamento da cadeia de suprimentos e podem avaliar milhares de combinações de localização em minutos.

Na prática, o design de rede é tanto uma arte quanto uma ciência: o modelo de otimização identifica a rede matematicamente ótima, mas as decisões de localização reais devem considerar fatores que o modelo não consegue capturar, proximidade a clientes-chave, qualidade do mercado de trabalho, relacionamentos com fornecedores existentes, regulações locais e preferência da gestão por certas geografias.

Hub-and-spoke versus envio direto

Redes hub-and-spoke roteiam produtos por um hub central (um cross-dock ou centro de consolidação) antes de distribuí-los aos spokes regionais (CDs ou clientes). O envio direto roteia produtos da origem diretamente ao destino, ignorando nós intermediários.

Redes hub-and-spoke consolidam remessas menores em maiores no hub, reduzindo o custo de transporte por unidade. São eficientes quando a demanda em qualquer destino individual é pequena demais para preencher uma remessa direta de caminhão completo. O trade-off é o manuseio adicional e tempo de trânsito no hub.

O envio direto é mais rápido e simples, mas requer volume suficiente entre origem e destino para justificar uma rota direta. É mais eficiente para fluxos de alto volume, caminhões completos entre uma grande instalação de produção e um grande CD.

Gatilhos para redesign de rede

O design de rede de distribuição não é um exercício único, deve ser revisado quando mudanças significativas tornam a estrutura atual subótima. Gatilhos comuns incluem: mudanças significativas na base de clientes ou na distribuição geográfica da demanda, mudanças nos requisitos de nível de serviço, mudanças nos custos de transporte ou estratégia de transportadoras, nearshoring ou offshoring de fornecedores-chave, vencimentos de arrendamento de instalações, e fusões ou aquisições que criam nós de rede redundantes.

Erros comuns

• Otimizar o custo de transporte isoladamente. Adicionar CDs aumenta os custos de estoque, instalações e complexidade. A otimização do custo total frequentemente produz uma resposta diferente da otimização apenas de transporte.
• Usar dados de demanda desatualizados. A otimização do design de rede é tão boa quanto os dados de demanda que usa. Localizações, volumes e requisitos de serviço dos clientes mudam.
• Ignorar a lei da raiz quadrada do estoque. O custo de estoque de adicionar um CD é frequentemente subestimado. Cada novo local requer seu próprio estoque de segurança, e o estoque de segurança agregado em múltiplos locais é maior do que o necessário em uma rede consolidada.
• Tratar o design de rede como um projeto único. Uma rede de distribuição projetada há cinco anos pode estar bem adaptada à geografia de demanda e estrutura de custos de cinco anos atrás, e mal adaptada às de hoje.

Perguntas frequentes

O que é design de rede de distribuição?

O design de rede de distribuição é a decisão estratégica sobre quantos centros de distribuição operar, onde localizá-los, quais clientes cada CD atende e como o estoque flui pela rede dos fornecedores aos clientes. É uma decisão de alta alavancagem porque a estrutura da rede determina o piso de custos e o teto de serviço. O trade-off central é custo versus serviço: mais CDs reduzem o prazo de entrega e o custo de transporte de saída, mas aumentam o custo de manutenção de estoque, o custo de instalações e a complexidade da cadeia de suprimentos. O design ótimo minimiza o custo total, nos cinco componentes de custo, no nível de serviço exigido.

O que é o modelo de centro de gravidade no design de rede de distribuição?

O modelo de centro de gravidade é uma ferramenta analítica simples que encontra a localização geográfica que minimiza a distância de transporte ponderada de um CD até seus clientes. Calcula a média ponderada por demanda de latitudes e longitudes da base de clientes. O modelo é útil como ponto de partida porque fornece uma estimativa de localização intuitiva e baseada em dados para um único CD novo. Suas limitações são que ignora diferenças de custo entre locais, disponibilidade de mão de obra, qualidade da infraestrutura de transporte e ambiente regulatório e fiscal. Para redes com múltiplos CDs e restrições complexas, a otimização com programação inteira mista é mais apropriada.

Como o número de CDs afeta o custo total da cadeia de suprimentos?

A curva de custo total como função do número de CDs tem forma de U. Com poucos CDs, o custo de transporte de saída é alto. À medida que o número de CDs aumenta, o custo de transporte de saída cai e a velocidade de entrega melhora. Mas o custo de manutenção de estoque sobe (mais estoque de segurança em mais locais, pela lei da raiz quadrada), o custo operacional das instalações sobe, o custo de transporte de entrada sobe e a complexidade da cadeia de suprimentos cresce. O número ótimo de CDs está no mínimo dessa curva de custo total. Adicionar um CD além desse ponto reduz o custo de transporte mas aumenta o custo total.

O que é a lei da raiz quadrada e como se aplica ao design de rede?

A lei da raiz quadrada do estoque estabelece que quando o estoque é descentralizado de um local para N locais atendendo a mesma demanda total, o estoque de segurança total exigido aumenta em um fator de aproximadamente √N. Dividir um CD em dois CDs atendendo demanda igual requer aproximadamente 1,41 vezes o estoque de segurança do CD único; dividir em quatro CDs requer aproximadamente o dobro do estoque de segurança. Esse aumento do custo de estoque é consequência direta de perder o benefício de agrupamento de risco do estoque centralizado.

Quando uma empresa deve redesenhar sua rede de distribuição?

Uma rede de distribuição deve ser redesenhada quando mudanças significativas tornam a estrutura atual subótima: uma mudança importante na distribuição geográfica dos clientes, uma mudança nos requisitos de nível de serviço, mudanças significativas nos custos de transporte ou estratégia de transportadoras, nearshoring ou offshoring de fornecedores-chave, vencimentos de arrendamento de instalações, ou fusões e aquisições que criam nós de rede duplicados. Como prática básica, organizações maduras da cadeia de suprimentos revisam seu design de rede de distribuição a cada três a cinco anos mesmo na ausência de gatilhos específicos.

Qual é a diferença entre um centro de distribuição e um cross-dock?

Um centro de distribuição (CD) armazena estoque: mercadorias chegam, são guardadas em locais de armazenamento e posteriormente separadas, embaladas e enviadas aos clientes. O tempo de armazenamento em um CD pode variar de dias a meses. Um cross-dock é uma instalação de transbordo: mercadorias chegam de fornecedores ou nós a montante, são imediatamente classificadas e consolidadas com outras remessas de entrada, e despachadas para destinos de saída, tipicamente em horas, sem armazenamento. O cross-docking elimina a mão de obra de armazenamento e separação e reduz requisitos de espaço, mas requer coordenação rigorosa de horários de entrada e saída.