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顧客對(duì)產(chǎn)品需求的多樣化和及時(shí)性加劇了全球生產(chǎn)和商貿(mào)企業(yè)之間的惡性競爭。盡管庫存只是現(xiàn)代物流業(yè)的一個(gè)功能要素, 但隨著虛擬庫存管理模式的產(chǎn)生, 如何運(yùn)用虛擬庫存管理思想指導(dǎo)第三方物流企業(yè) (Third-party Logistics Enterprises) 進(jìn)行倉儲(chǔ)資源集成的問題, 逐漸引起了人們的關(guān)注, 越來越多的企業(yè)意識(shí)到采取虛擬庫存管理有助于3PL企業(yè)有效集成倉儲(chǔ)資源, 通過內(nèi)外部的無縫對(duì)接, 優(yōu)化服務(wù)流程, 增強(qiáng)經(jīng)營能力, 從而降低成本, 即通過優(yōu)化整個(gè)供應(yīng)鏈 (Supply Chain) 來創(chuàng)造價(jià)值。基于虛擬庫存管理的3PL企業(yè)倉儲(chǔ)資源集成與優(yōu)化問題受到學(xué)術(shù)界的關(guān)注。

“虛擬”的含義來源于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù), 其產(chǎn)生與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展密不可分。王德兵 (2008) [1]認(rèn)為虛擬技術(shù)包括組織虛擬和技術(shù)虛擬兩方面, 組織虛擬是從經(jīng)濟(jì)管理的角度進(jìn)行研究, 而技術(shù)虛擬主要探討現(xiàn)代信息化技術(shù)問題。

為了降低庫存持有成本, 提高商品的庫存周轉(zhuǎn)率和使用率, 必須改變供應(yīng)鏈中分銷商和供應(yīng)商各自擁有庫存的傳統(tǒng)庫存管理模式, 生產(chǎn)商與供應(yīng)商之間、供應(yīng)商與分銷商之間、以及分銷商之間需要加強(qiáng)溝通, 簽定合作協(xié)議, 共享庫存信息, 采用虛擬庫存管理這一全新的運(yùn)作模式, 實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上下游企業(yè)之間庫存的聯(lián)合計(jì)劃與調(diào)度, 最終幫助企業(yè)實(shí)施“零庫存”策略和準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn) (Justin time, JIT) 的配送方式, 有效集成虛擬倉儲(chǔ)資源。

所謂虛擬庫存 (virtual warehousing) 是虛擬物流 (virtual logistics) 的衍生概念, 是在庫存管理中應(yīng)用戰(zhàn)略型管理與供應(yīng)鏈庫存管理的思想, 集中收集、匯總和管理參與敏捷供應(yīng)鏈協(xié)同生產(chǎn)和服務(wù)的各節(jié)點(diǎn)成員企業(yè)的庫存信息, 而實(shí)際的物理庫存仍散置在不同地域的各成員企業(yè)的倉庫之中。目前有關(guān)虛擬庫存管理的系統(tǒng)研究較少。黃遠(yuǎn)新等 (2010) [2]認(rèn)為虛擬庫存管理 (Virtual Inventory Management, VIM) 是一種風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)的管理模式, 它強(qiáng)調(diào)供應(yīng)鏈中各成員企業(yè)的共同參與, 共同制定庫存計(jì)劃;探討了以3PL企業(yè)為協(xié)調(diào)中心的虛擬庫存管理運(yùn)作模式, 并指出虛擬庫存管理系統(tǒng)包括虛擬庫存管理和虛擬庫存設(shè)置兩部分。趙敏等 (2004) [3]認(rèn)為虛擬庫存是指企業(yè)之間通過一定協(xié)議和制度向外共享自己的備件或從外部共享其他同行企業(yè)的備件, 達(dá)到備件儲(chǔ)備共享的目的。張闡軍等 (2008) [4]分析了虛擬庫存的定義及特點(diǎn), 并構(gòu)建了基于虛擬庫存的供應(yīng)鏈物流管理系統(tǒng)模型和組織架構(gòu)。陳金來 (2004) [5]重點(diǎn)研究了協(xié)同生產(chǎn)環(huán)境下分布式庫存的構(gòu)成、管理調(diào)度, 以及庫存控制策略與如何應(yīng)用XML技術(shù)處理數(shù)據(jù)集成等問題。姜大立等 (2004) [6]從虛擬庫存管理方式和虛擬倉庫結(jié)構(gòu)的角度深入研究了虛擬庫存管理的組織結(jié)構(gòu)。

本文所關(guān)注的問題就是在實(shí)施虛擬庫存管理環(huán)境下的3PL企業(yè)如何有效集成優(yōu)化倉儲(chǔ)資源。3PL企業(yè)負(fù)責(zé)收集、匯總鏈中各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的庫存信息, 按照分銷商的不同需求, 確定最佳存儲(chǔ)地點(diǎn)、補(bǔ)貨方式和配送路線等, 并根據(jù)實(shí)際需求變化合理調(diào)用倉儲(chǔ)資源, 如向上游供應(yīng)商補(bǔ)貨或在分銷商之間進(jìn)行貨物調(diào)撥等, 在及時(shí)、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)貨物配送的同時(shí)降低了供應(yīng)鏈整體庫存成本。

擁有共同目標(biāo)的分銷商在3PL企業(yè)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下組成虛擬庫存聯(lián)盟。當(dāng)下游分銷商有訂單需求時(shí), 3PL企業(yè)按照充分發(fā)揮各成員企業(yè)核心競爭力的原則, 進(jìn)行訂單、庫存、生產(chǎn)等信息的匯總、集成和處理。當(dāng)所有分銷商的“級(jí)庫存”大于訂貨點(diǎn), 并滿足一定的調(diào)撥條件時(shí), 在3PL企業(yè)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下進(jìn)行商品的調(diào)撥[7];否則向上游供應(yīng)商提出訂貨, 通過信息平臺(tái)下達(dá)指令, 供應(yīng)商接到訂單后, 通過WMS了解企業(yè)的實(shí)際庫存, 及時(shí)調(diào)整和制定生產(chǎn)計(jì)劃, 最終生成配送訂單, 及時(shí)實(shí)施配送, 完成倉儲(chǔ)資源的合理集成[8,9]?；谔摂M庫存管理的3PL企業(yè)倉儲(chǔ)資源的集成過程如圖1所示。

圖1 基于虛擬庫存管理的3PL企業(yè)倉儲(chǔ)資源集成示意圖值得注意的是, 在進(jìn)行倉儲(chǔ)的過程中, 貨物種類的不同直  下載原圖

接影響貨物的儲(chǔ)存條件、倉儲(chǔ)設(shè)施設(shè)備、工作人員的工作分配等。因此, 實(shí)施虛擬庫存管理集成的不僅僅是儲(chǔ)存在倉庫內(nèi)的貨物, 還有各地的倉庫和倉庫的工作人員等。

通過建立分銷商單獨(dú)向供應(yīng)商訂貨和實(shí)施虛擬庫存管理兩個(gè)模型, 來求證實(shí)施基于虛擬庫存管理的3PL企業(yè)倉儲(chǔ)資源集成能有效降低供應(yīng)鏈總成本, 提高客戶服務(wù)水平。無論哪一個(gè)模型, 都假設(shè)分銷商的訂貨間隔時(shí)間服從一定的分布, 且需求遵循一定的概率分布。如果當(dāng)前庫存I (t) 能滿足分銷商的需求, 則分銷商得到所需要的訂貨量后離開系統(tǒng), 反之則分銷商取完現(xiàn)有的庫存, 余下的視為缺貨, 產(chǎn)生缺貨成本, 假設(shè)補(bǔ)貨時(shí)間遵循一定的前置時(shí)間。在每天開始時(shí)協(xié)調(diào)中心-3PL企業(yè)都會(huì)檢查每個(gè)分銷商的庫存情況以決定是否需要補(bǔ)貨。如果小于常數(shù)s, 就將其補(bǔ)充到常數(shù)S, 即采取 (s, S) 存儲(chǔ)模型。

假設(shè)一個(gè)大型生產(chǎn)企業(yè)Y公司的物流服務(wù)完全外協(xié) (Out-sourcing) , 外包百強(qiáng)物流企業(yè)-遠(yuǎn)成集團(tuán)來進(jìn)行物流信息的收集處理、商品調(diào)撥與配送等工作, 幫助實(shí)現(xiàn)資源的合理配置。該公司有4個(gè)重要的分銷商伙伴A、B、C、D, 分銷商的基本情況見表1。已知4個(gè)分銷商為獨(dú)立需求, 需求服從 (0, 1) 指數(shù)分布,

表1 4個(gè)分銷商的基本情況  下載原圖

表1 4個(gè)分銷商的基本情況

每天檢查一次, 補(bǔ)貨前置時(shí)間為3天。設(shè)分銷商日需求量為1、2、3、4, 概率為0.16、0.31、0.29和0.24, 服從離散分布 (0.16, 1, 0.47, 2, 0.76, 3, 1, 4) 。為簡化計(jì)算, 暫時(shí)不考慮單位, 數(shù)量為件、噸等, 價(jià)格為元, 調(diào)撥成本計(jì)為6。

本文采用美國羅克韋爾軟件 (Rockwell Software) 公司開發(fā)的通用仿真軟件Arena7.0軟件進(jìn)行仿真研究, 它具有功能強(qiáng)大、使用方便、界面直觀、動(dòng)畫顯示等優(yōu)點(diǎn)。這里以分銷商A為例求解分銷商單獨(dú)向供應(yīng)商訂貨時(shí)的相關(guān)成本, 分銷商A完整的庫存模型如圖2所示。

圖2 分銷商A完整的庫存模型  下載原圖

(1) 設(shè)置“Variables (變量) ”元素和“Expressions”模塊。主要是對(duì)Arena7.0軟件中相關(guān)參數(shù)如Inventory Level (庫存水平) 等進(jìn)行賦值, 分銷商A的賦值如圖3所示。定義“Expressions”模塊中四個(gè)相應(yīng)的表達(dá)式, 即標(biāo)明相關(guān)變量的概率分布。如圖4所示。

圖3 Variables (變量) 模塊賦值  下載原圖

圖4“Expressions”模塊賦值  下載原圖

(2) 設(shè)置“Dstats”和“Outputs”模塊 (如圖5、圖6所示) ?！癉stats”模塊主要是統(tǒng)計(jì)Holding Cost (庫存持有成本) 、Transportation Cost (運(yùn)輸成本) 和Shortage Cost (缺貨成本) 等持續(xù)性變量。采用軟件內(nèi)置的SIMAN表達(dá)式, 如Holding Cost=Unit Holding Cost×MX (Inventory Level, 0) , 其中, MX () 函數(shù)是內(nèi)置公式用來求最大值。同理, 可得運(yùn)輸成本和缺貨成本。設(shè)置“Outputs”模塊, 使供應(yīng)鏈總成本=訂貨成本+庫存持有成本+缺貨成本+運(yùn)輸成本。

圖5“Dstats”模塊賦值  下載原圖

圖6“Outputs”模塊賦值  下載原圖

分銷商A單獨(dú)向供應(yīng)商訂貨的運(yùn)行報(bào)告如圖7所示。

同理, 可得到分銷商B、C和D的相關(guān)成本。為便于與實(shí)施虛擬庫存管理后的相關(guān)成本進(jìn)行比較, 這里求解四個(gè)分銷商的相關(guān)成本之和, 見表2。

表2 分銷商向供應(yīng)商單獨(dú)訂貨時(shí)的相關(guān)成本  下載原圖

表2 分銷商向供應(yīng)商單獨(dú)訂貨時(shí)的相關(guān)成本

將四個(gè)分銷商組成虛擬庫存聯(lián)盟向供應(yīng)商訂貨, 也即將四個(gè)分銷商看成一個(gè)整體進(jìn)行預(yù)測, 實(shí)施虛擬庫存管理。

由于這四個(gè)分銷商的需求是獨(dú)立的, 本文將虛擬企業(yè)聯(lián)盟的Inventory Level取為所有分銷商對(duì)應(yīng)數(shù)值之和, 即采用需求加總的方法, 以保證每個(gè)分銷商都能得到所需之物。此外, 因不確定當(dāng)分銷商的庫存之和大于訂貨點(diǎn)時(shí)是否需要進(jìn)行補(bǔ)貨, 以及分銷商之間需要調(diào)撥的數(shù)量, 這里暫時(shí)選取調(diào)撥的Allocate Index (分配系數(shù)) 為0.5, 并將Big S (最大庫存) 、Little s (最小庫存) 暫時(shí)取為所有虛擬庫存聯(lián)盟對(duì)應(yīng)值之和, Lead Time (前置時(shí)間) 為所有分銷商對(duì)應(yīng)值的平均值。最后根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行優(yōu)化取最佳值, 以實(shí)現(xiàn)總成本最低。

根據(jù)四個(gè)分銷商的期初庫存、訂貨點(diǎn)和最大訂貨量, 獲得組建虛擬企業(yè)聯(lián)盟實(shí)施虛擬庫存管理后的相關(guān)參數(shù), 并將運(yùn)輸成本進(jìn)行平均取10.5, 見表3。

實(shí)施虛擬庫存管理后的虛擬企業(yè)聯(lián)盟完整庫存模型如圖9所示。

在分銷商單獨(dú)向供應(yīng)商訂貨模型基礎(chǔ)上對(duì)“Variables”、“Dstats”和“Outputs”等模塊進(jìn)行補(bǔ)充賦值。在“Variables”模塊中增加Allocate Index=0.5, Unit Transfer Cost=6;在“Dstats”模塊中增加Transfer Cost=Unit Transfer Cost×MX (Inventory Level, 0) ;設(shè)置“Outputs”模塊, 使實(shí)施虛擬庫存管理后的庫存模型中的供應(yīng)鏈總成本=訂貨成本+庫存持有成本+缺貨成本+轉(zhuǎn)運(yùn)成本+運(yùn)輸成本。

實(shí)施虛擬庫存管理后, 分銷商A向供應(yīng)商訂貨的運(yùn)行報(bào)告如圖10所示。

圖10 實(shí)施虛擬庫存管理后分銷商A向供應(yīng)商訂貨的運(yùn)行報(bào)告  下載原圖

在實(shí)施基于虛擬庫存管理的3PL企業(yè)倉儲(chǔ)資源集成后, 當(dāng)分銷商庫存之和大于“級(jí)庫存”時(shí), 在3PL企業(yè)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下在分銷商之間相互調(diào)撥物品。為了確定此時(shí)最優(yōu)的分配系數(shù)、最大庫存、最小庫存和前置時(shí)間, 使供應(yīng)鏈總成本達(dá)到最小, 本文采取自動(dòng)搜索最優(yōu)化策略, 使用Arena7.0軟件中的Opt Quest for軟件包進(jìn)行自動(dòng)搜索。假設(shè)擬優(yōu)化的參數(shù)變量及變動(dòng)范圍 (如圖11所示) , 把供應(yīng)鏈平均總成本最小值作為目標(biāo)函數(shù) (Objective) 的最優(yōu)參數(shù)組合, 并將其運(yùn)行100次。發(fā)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)值在運(yùn)行到89次后, 達(dá)到最小值, 此時(shí)分配系數(shù)、最大庫存、最小庫存和前置時(shí)間分別為0.45、288、108.900、1.607 92, 如圖12、圖13所示。

圖11 擬優(yōu)化參數(shù)變量及其變動(dòng)范圍  下載原圖

圖12 優(yōu)化分配系數(shù)圖  下載原圖

圖13 優(yōu)化分配系數(shù)時(shí)的仿真曲線圖  下載原圖

由于庫存是整數(shù), 所以最小庫存取109。按照優(yōu)化后的系數(shù)改變相關(guān)目標(biāo)值再進(jìn)行仿真模擬, 此時(shí)變量值的組合和相關(guān)目標(biāo)值見表4, 其中, 服務(wù)水平 (Service Level) =1-242.28/100/100=0.975772。

表4 優(yōu)化Allocate Index后虛擬庫存管理的相關(guān)成本  下載原圖

表4 優(yōu)化Allocate Index后虛擬庫存管理的相關(guān)成本

儲(chǔ)資源集成優(yōu)化后, 有效降低了庫存持有成本、缺貨成本、運(yùn)輸成本、平均訂貨成本、總的平均成本和最大庫存, 前置時(shí)間也縮短了, 在降低供應(yīng)鏈總成本的同時(shí), 還極大地提高了物流服務(wù)質(zhì)量和水平。

本文在分析虛擬庫存及其管理模式的基礎(chǔ)上, 探討了3PL企業(yè)倉儲(chǔ)資源集成優(yōu)化的途徑與方法, 將虛擬庫存管理思想引入到遠(yuǎn)成物流倉儲(chǔ)資源集成優(yōu)化的案例研究中, 并使用Arena7.0軟件進(jìn)行仿真模擬。通過比較分析實(shí)施虛擬庫存管理前后供應(yīng)鏈相關(guān)成本的變化, 驗(yàn)證了實(shí)施基于虛擬庫存管理的3PL企業(yè)倉儲(chǔ)資源集成優(yōu)化后, 雖然增加了調(diào)撥轉(zhuǎn)運(yùn)成本, 但是有效降低了庫存持有成本、缺貨成本、運(yùn)輸成本、平均訂貨成本、總的平均成本, 提高了物流服務(wù)質(zhì)量和客戶服務(wù)水平。因此, 可以將虛擬庫存管理思想應(yīng)用到3PL企業(yè)的實(shí)際運(yùn)作管理中去, 通過對(duì)倉儲(chǔ)資源的合理集成優(yōu)化, 大幅減少倉庫積壓, 最終實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈整體庫存成本的降低。