隨機需求下庫存路徑問題聯(lián)合優(yōu)化研究

刁德榮（澳門科技大學(xué)商學(xué)院）

■ 前言

建立庫存的目的是鏈接供應(yīng)與需求，在需求大于供應(yīng)的時候，庫存可以幫助供方提供貨品，從而滿足需方的市場需求，提高供方在市場的可持續(xù)性。但是需求量的變化會導(dǎo)致庫存存量的不確定性，如果增加庫存就會導(dǎo)致增加企業(yè)生產(chǎn)成本和運營成本，一旦市場達不到銷售預(yù)期就會導(dǎo)致存貨過剩，存貨企業(yè)面臨虧損；但當(dāng)庫存不足時，滿足不了當(dāng)下需求，就會導(dǎo)致企業(yè)流失客戶，降低企業(yè)市場份額，嚴重者影響行業(yè)競爭力?；诖耍疚耐ㄟ^論述一種供應(yīng)商管理庫存方式即VMI模式，該模式能夠同時對配送和庫存管理高效率的解決。

■ 庫存的基本概念

（一）庫存在現(xiàn)代物流中的地位與作用

在傳統(tǒng)庫存定義中，庫存承擔(dān)著原材料、半成品、在制品、成品等倉儲功能，生產(chǎn)企業(yè)通過庫存來應(yīng)對銷售，當(dāng)庫存不足時，再組織生產(chǎn)滿足庫存需求。隨著企業(yè)供應(yīng)鏈的發(fā)展，傳統(tǒng)的倉儲模式已經(jīng)滿足不了當(dāng)下社會快節(jié)奏的需求，倉儲的功能不再是單一儲存功能，而庫存也不再是存貨關(guān)系，倉儲為產(chǎn)品創(chuàng)造了時間和空間效用，企業(yè)可以通過庫存隨時滿足消費者的需求，不僅提高了企業(yè)的銷售效益，也提高了服務(wù)質(zhì)量。

整合運輸功能：整合運輸功能是倉儲通過對庫存分析整理，在配送運輸中做到整體化、集中化。例如在對供應(yīng)鏈某一企業(yè)運輸中，可以將其采購的原材料和產(chǎn)品進行整體運輸，這樣不僅提高了運輸效率，也節(jié)省了運輸成本。

產(chǎn)品混合功能：在供應(yīng)鏈企業(yè)銷售存貨中，不同的商品來自不同地區(qū)的廠家，如果單一的消費者或者需方購買多個產(chǎn)品，售方如果通過不同的產(chǎn)品地址進行發(fā)貨，就會產(chǎn)生配送快遞增多，運輸時間不一致的問題。倉儲的產(chǎn)品混合功能則可以進行混合處理，提高企業(yè)訂單轉(zhuǎn)化效率。

客戶服務(wù)功能：倉儲對客戶的服務(wù)功能主要有現(xiàn)成儲備功能和配送分類功能，現(xiàn)成儲備功能能夠滿足客戶的購買需求，讓客戶在最短的時間收到貨物，省去了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高了買賣效率；在配送分類功能上，某一產(chǎn)品的銷售大致分為生產(chǎn)方-經(jīng)銷商-銷售商，訂單物品的流向會經(jīng)過3個渠道，這樣極大增加了運輸效率。

（二）庫存模型

傳統(tǒng)的倉庫功能單一，大部分倉庫只有單一的儲存功能，已經(jīng)很難滿足目前企業(yè)供應(yīng)鏈集群式發(fā)展，因此庫存管理和控制是提高企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，發(fā)生庫存的核心原因就是生產(chǎn)和銷售分離，因此庫存模式的建立就是為了調(diào)節(jié)生產(chǎn)與銷售的不同需求，從而滿足消費者的隨機需求。在供應(yīng)鏈環(huán)境下主要有以下幾種庫存模型。

表1 庫存模型

■ VMI模式下的庫存路徑聯(lián)合優(yōu)化研究

（一）VMI的概述

VMI指的是供應(yīng)商管理庫存，通過供應(yīng)鏈體系中上游企業(yè)根據(jù)下游企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營模式、庫存信息、銷售情況，對下游企業(yè)的庫存進行管理。VMI管理模式有效地解決了傳統(tǒng)庫存管理中供應(yīng)鏈企業(yè)各自為政、信息不共享、庫存更新不及時、聯(lián)動性不足的問題，可以從頂層結(jié)構(gòu)來優(yōu)化庫存管理。從而最大限度地實現(xiàn)庫存管理和優(yōu)化。VMI管理模式可以使得各個企業(yè)庫存管理聯(lián)系得更加緊密，庫存運輸更加協(xié)調(diào)高效，增強了整個供應(yīng)鏈的市場競爭力。VMI管理模式強調(diào)的是供應(yīng)鏈企業(yè)的聯(lián)動性，實現(xiàn)企業(yè)之間的信息共享，優(yōu)化產(chǎn)品的貨物配送和庫存管理，從而完成整個銷售過程。VMI管理模式能夠有效管理供應(yīng)鏈中的庫存，提高供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性，避免需求放大效應(yīng)的影響，保證信息傳遞的準確性和及時性。

（二）VMI系統(tǒng)組成

VMI是以客戶需求為導(dǎo)向的庫存管理策略，供應(yīng)商通過以往數(shù)據(jù)和預(yù)期銷售情況判斷下游客戶的需求，從而進行庫存管理，合理安排補貨、配送。其中VMI系統(tǒng)主要由需求預(yù)測和補貨配送兩個部分組成。

1.需求預(yù)測模塊

在VMI模式下，需求預(yù)測是庫存管理的關(guān)鍵。需求預(yù)測需要高效確定配送產(chǎn)品的時間、出貨轉(zhuǎn)臺、配送量、產(chǎn)品需求等，在需求預(yù)測模塊中，利用信息透明化、共享性來分析整體的銷售數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)從而得出有效數(shù)據(jù)，確定生產(chǎn)計劃和補貨配送計劃，實現(xiàn)庫存優(yōu)化和整個供應(yīng)鏈企業(yè)的高速運轉(zhuǎn)，在保障銷售的基礎(chǔ)上節(jié)省大量的生產(chǎn)成本和庫存成本。

2.補貨配送模塊

補貨模塊是在需求預(yù)測后，滿足銷售需求的同時，減少庫存積累，降低庫存運營成本。在滿足客戶的購買需求下降低配送成本，從而提高供應(yīng)鏈企業(yè)經(jīng)濟效益。供應(yīng)商通過結(jié)合需求預(yù)測、銷售、庫存等綜合數(shù)據(jù)進行評估分析，確定補貨時間、配送時間、補貨數(shù)量等，安排配送服務(wù)，根據(jù)當(dāng)時實際情況確定生產(chǎn)計劃、運輸能力，制定高效運作方法，實現(xiàn)庫存成本和配送成本的最優(yōu)化，從而降低成本效益。

（三）VMI模式下的庫存控制分析

VMI模式下，需要供應(yīng)鏈各個環(huán)節(jié)的高度透明化，供應(yīng)商才能清晰地了解客戶需求和庫存狀態(tài)，并針對不同情況實施相應(yīng)的措施，從而減少庫存儲量，提高供應(yīng)鏈運轉(zhuǎn)效率。VMI模式下庫存管理控制要滿足兩個目標，第一是要控制整條供應(yīng)鏈企業(yè)整體庫存狀態(tài)，實現(xiàn)庫存與銷售的最優(yōu)化狀態(tài)，降低企業(yè)庫存成本。第二是提高客戶服務(wù)質(zhì)量。這兩個目標具有關(guān)聯(lián)性，如果在減少庫存時滿足不了訂單需求，從而導(dǎo)致配送運輸緩慢，就會降低客戶服務(wù)質(zhì)量，降低市場份額；最優(yōu)化的庫存狀態(tài)不僅能滿足客戶的訂單需求，也能實現(xiàn)利益最大化。

（四）VMI模式下庫存(S.Q)策略

VMI模式下庫存(S.Q)策略是一種連續(xù)性檢查庫存策略，供應(yīng)商集中對庫存進行管理控制，連續(xù)監(jiān)測下游客戶庫存水平，從而實現(xiàn)高效補貨、配送。當(dāng)庫存水平下降到S，即對用戶進行補貨，補貨量為Q，其中Q是確定的數(shù)值，數(shù)值保持不變。該策略適用于需求量大、需求波動大、缺貨損失成本高的物流系統(tǒng)。

■ VMI模式下庫存路徑聯(lián)合優(yōu)化問題

（一）配送量

在庫存路徑聯(lián)合優(yōu)化中，首先要明確需求客戶，再針對客戶的實際需求，指定出庫、配送服務(wù)，從而選擇庫存路徑。

（二）配送時間間隔

VMI模式可以指定針對不同的時間間隔，更好地優(yōu)化不同客戶之間的配送時間，從而實現(xiàn)高效配送服務(wù)。

（三）車輛配送路徑

在車輛配送的路徑選擇上，要結(jié)合不同客戶的時間需求和產(chǎn)品需求進行指定，同時也要結(jié)合配送時間間隔、訪問客戶的順序、車輛數(shù)量等，從而在整體上選擇、制定完善的車輛路徑。

■ VMI模式下需求隨機的庫存路徑聯(lián)合優(yōu)化模型構(gòu)建

（一）運輸路線及網(wǎng)絡(luò)選擇

在VMI模式下進行庫存路徑聯(lián)合優(yōu)化，首先要確定運輸路線和網(wǎng)絡(luò)模式，運輸路線代表著配送服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)是決定各個環(huán)節(jié)信息的節(jié)點，因此合理選擇運輸路線和網(wǎng)絡(luò)也是優(yōu)化供應(yīng)鏈的策略。在VMI模式下主要有直送網(wǎng)絡(luò)、旅行商運輸網(wǎng)絡(luò)、配送中心直銷網(wǎng)絡(luò)。

（二）模型描述

在VMI模式下，供應(yīng)商管理整個供應(yīng)鏈企業(yè)庫存情況，對出貨、補貨、運輸、配送進行整體控制和管理。在隨機需求下，供應(yīng)商需要針對多個客戶的隨機需求，將產(chǎn)品在客戶間分配和組織、運輸?shù)娇蛻羰种?。本文通過優(yōu)化庫存成本、運輸成本來實現(xiàn)庫存路徑優(yōu)化。

庫存成本主要有訂貨成本、庫存持有成本、缺貨成本；運輸路徑成本主要有燃油成本、人工成本、管理成本、設(shè)備維護成本。將這些成本和客戶隨機需求構(gòu)建成一個整體模型，從而進行整合分析，制定最小的庫存量和最優(yōu)化運輸路徑選擇。

（三）算法選擇

在模型算法的選擇上一般采用遺傳算法、蟻群算法、模擬退火法、禁忌搜索法。