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顧客對產(chǎn)品需求的多樣化和及時性加劇了全球生產(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)的一個功能要素, 但隨著虛擬庫存管理模式的產(chǎn)生, 如何運用虛擬庫存管理思想指導(dǎo)第三方物流企業(yè) (Third-party Logistics Enterprises) 進行倉儲資源集成的問題, 逐漸引起了人們的關(guān)注, 越來越多的企業(yè)意識到采取虛擬庫存管理有助于3PL企業(yè)有效集成倉儲資源, 通過內(nèi)外部的無縫對接, 優(yōu)化服務(wù)流程, 增強經(jīng)營能力, 從而降低成本, 即通過優(yōu)化整個供應(yīng)鏈 (Supply Chain) 來創(chuàng)造價值?；谔摂M庫存管理的3PL企業(yè)倉儲資源集成與優(yōu)化問題受到學術(shù)界的關(guān)注。

“虛擬”的含義來源于虛擬現(xiàn)實技術(shù), 其產(chǎn)生與計算機技術(shù)的發(fā)展密不可分。王德兵 (2008) [1]認為虛擬技術(shù)包括組織虛擬和技術(shù)虛擬兩方面, 組織虛擬是從經(jīng)濟管理的角度進行研究, 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作模式, 實現(xiàn)供應(yīng)鏈上下游企業(yè)之間庫存的聯(lián)合計劃與調(diào)度, 最終幫助企業(yè)實施“零庫存”策略和準時制生產(chǎn) (Justin time, JIT) 的配送方式, 有效集成虛擬倉儲資源。

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)點成員企業(yè)的庫存信息, 而實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。黃遠新等 (2010) [2]認為虛擬庫存管理 (Virtual Inventory Management, VIM) 是一種風險共擔的管理模式, 它強調(diào)供應(yīng)鏈中各成員企業(yè)的共同參與, 共同制定庫存計劃;探討了以3PL企業(yè)為協(xié)調(diào)中心的虛擬庫存管理運作模式, 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, 達到備件儲備共享的目的。張闡軍等 (2008) [4]分析了虛擬庫存的定義及特點, 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)化倉儲資源。3PL企業(yè)負責收集、匯總鏈中各節(jié)點企業(yè)的庫存信息, 按照分銷商的不同需求, 確定最佳存儲地點、補貨方式和配送路線等, 并根據(jù)實際需求變化合理調(diào)用倉儲資源, 如向上游供應(yīng)商補貨或在分銷商之間進行貨物調(diào)撥等, 在及時、準確地實現(xiàn)貨物配送的同時降低了供應(yīng)鏈整體庫存成本。

擁有共同目標的分銷商在3PL企業(yè)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下組成虛擬庫存聯(lián)盟。當下游分銷商有訂單需求時, 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, 進行訂單、庫存、生產(chǎn)等信息的匯總、集成和處理。當所有分銷商的“級庫存”大于訂貨點, 并滿足一定的調(diào)撥條件時, 在3PL企業(yè)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下進行商品的調(diào)撥[7];否則向上游供應(yīng)商提出訂貨, 通過信息平臺下達指令, 供應(yīng)商接到訂單后, 通過WMS了解企業(yè)的實際庫存, 及時調(diào)整和制定生產(chǎn)計劃, 最終生成配送訂單, 及時實施配送, 完成倉儲資源的合理集成[8,9]?；谔摂M庫存管理的3PL企業(yè)倉儲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)倉儲資源集成示意圖值得注意的是, 在進行倉儲的過程中, 貨物種類的不同直  下載原圖

接影響貨物的儲存條件、倉儲設(shè)施設(shè)備、工作人員的工作分配等。因此, 實施虛擬庫存管理集成的不僅僅是儲存在倉庫內(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向供應(yīng)商訂貨和實施虛擬庫存管理兩個模型, 來求證實施基于虛擬庫存管理的3PL企業(yè)倉儲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。無論哪一個模型, 都假設(shè)分銷商的訂貨間隔時間服從一定的分布, 且需求遵循一定的概率分布。如果當前庫存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)補貨時間遵循一定的前置時間。在每天開始時協(xié)調(diào)中心-3PL企業(yè)都會檢查每個分銷商的庫存情況以決定是否需要補貨。如果小于常數(shù)s, 就將其補充到常數(shù)S, 即采取 (s, S) 存儲模型。

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

表1 4個分銷商的基本情況  下載原圖

表1 4個分銷商的基本情況

每天檢查一次, 補貨前置時間為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) 。為簡化計算, 暫時不考慮單位, 數(shù)量為件、噸等, 價格為元, 調(diào)撥成本計為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軟件進行仿真研究, 它具有功能強大、使用方便、界面直觀、動畫顯示等優(yōu)點。這里以分銷商A為例求解分銷商單獨向供應(yīng)商訂貨時的相關(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Arena7.0軟件中相關(guān)參數(shù)如Inventory Level (庫存水平) 等進行賦值, 分銷商A的賦值如圖3所示。定義“Expressions”模塊中四個相應(yīng)的表達式, 即標明相關(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) 。“Dstats”模塊主要是統(tǒng)計Holding Cost (庫存持有成本) 、Transportation Cost (運輸成本) 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單獨向供應(yīng)商訂貨的運行報告如圖7所示。

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

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

表2 分銷商向供應(yīng)商單獨訂貨時的相關(guān)成本

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

由于這四個分銷商的需求是獨立的, 本文將虛擬企業(yè)聯(lián)盟的Inventory Level取為所有分銷商對應(yīng)數(shù)值之和, 即采用需求加總的方法, 以保證每個分銷商都能得到所需之物。此外, 因不確定當分銷商的庫存之和大于訂貨點時是否需要進行補貨, 以及分銷商之間需要調(diào)撥的數(shù)量, 這里暫時選取調(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) 暫時取為所有虛擬庫存聯(lián)盟對應(yīng)值之和, Lead Time (前置時間) 為所有分銷商對應(yīng)值的平均值。最后根據(jù)實際運行情況進行優(yōu)化取最佳值, 以實現(xiàn)總成本最低。

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

實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。

在分銷商單獨向供應(yīng)商訂貨模型基礎(chǔ)上對“Variables”、“Dstats”和“Outputs”等模塊進行補充賦值。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)運成本+運輸成本。

實施虛擬庫存管理后, 分銷商A向供應(yīng)商訂貨的運行報告如圖10所示。

圖10 實施虛擬庫存管理后分銷商A向供應(yīng)商訂貨的運行報告  下載原圖

在實施基于虛擬庫存管理的3PL企業(yè)倉儲資源集成后, 當分銷商庫存之和大于“級庫存”時, 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。為了確定此時最優(yōu)的分配系數(shù)、最大庫存、最小庫存和前置時間, 使供應(yīng)鏈總成本達到最小, 本文采取自動搜索最優(yōu)化策略, 使用Arena7.0軟件中的Opt Quest for軟件包進行自動搜索。假設(shè)擬優(yōu)化的參數(shù)變量及變動范圍 (如圖11所示) , 把供應(yīng)鏈平均總成本最小值作為目標函數(shù) (Objective) 的最優(yōu)參數(shù)組合, 并將其運行100次。發(fā)現(xiàn)目標函數(shù)值在運行到89次后, 達到最小值, 此時分配系數(shù)、最大庫存、最小庫存和前置時間分別為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)目標值再進行仿真模擬, 此時變量值的組合和相關(guān)目標值見表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

儲資源集成優(yōu)化后, 有效降低了庫存持有成本、缺貨成本、運輸成本、平均訂貨成本、總的平均成本和最大庫存, 前置時間也縮短了, 在降低供應(yīng)鏈總成本的同時, 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成物流倉儲資源集成優(yōu)化的案例研究中, 并使用Arena7.0軟件進行仿真模擬。通過比較分析實施虛擬庫存管理前后供應(yīng)鏈相關(guān)成本的變化, 驗證了實施基于虛擬庫存管理的3PL企業(yè)倉儲資源集成優(yōu)化后, 雖然增加了調(diào)撥轉(zhuǎn)運成本, 但是有效降低了庫存持有成本、缺貨成本、運輸成本、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)的實際運作管理中去, 通過對倉儲資源的合理集成優(yōu)化, 大幅減少倉庫積壓, 最終實現(xiàn)供應(yīng)鏈整體庫存成本的降低。