基于系统动力学的电子商务仓配一体化建模与仿真

郭仪

（广西科技大学管理学院，广西柳州545006）

基于系统动力学的电子商务仓配一体化建模与仿真

郭仪

（广西科技大学管理学院，广西柳州545006）

随着电子商务的高速发展，网下运作的物流活动已成为电子商务高效、快捷的关键.运用系统动力学方法建立电子商务一体化仓储与配送方案模型，并进行计算机仿真模拟，对延迟时间改变后的各参数变化进行分析.研究结果表明：降低卖家发货的延迟时间；加强卖家与电商配送中心之间的信息沟通；当一卖家缺货时，允许电商配送中心从其他卖家处调用同种货物；通过这些措施可以使配送中心合并订单，准时发货，而买家可以一次收货，提升买家的购物体验.

电子商务；物流；系统动力学

0　引言

随着电子商务在我国蓬勃发展，网购已成为一种生活习惯，被大家接受并喜爱.2014年中国网络购物市场交易额达到2.8万亿，与2013年相比增长48％.网络购物相关规范的逐步完善及网络购物环境的日渐成熟，使中国网络购物市场进入高速发展时期.

伴随电子商务热潮，国内外研究电子商务企业物流系统的文章越来越多.美国学者指出：“物流配送能实现网上交易商品的末端配送，是完成整个电子商务活动的最后一个环节”［1］.施路等［2］提出了网点式物流配送模式.刘俊斌等［3］指出我国大型电子商务网站已经比较好地解决了信息流和资金流的问题，但是还没有建立配套的物流系统，这已成为制约我国大型电子商务网站发展的瓶颈问题.

电子商务作为“四流”的统一体，融合了商流、信息流、资金流和物流，随着计算机和网络通讯的发展，前3种“流”已经实现了三流合一；因此，网下运作的物流活动则成为电子商务高效、快捷的关键.2015年“双十一”，天猫交易额达到912.17亿元，但快递慢、供货不足依然是被吐槽最多的问题.当高速发展的电子商务遇上低效的物流，不匹配的矛盾就显现出来了，致使电子商务物流出现了资金占用高、人员成本高、配货不合理、配送不及时、服务质量差等一系列问题，成为制约电子商务飞速发展的瓶颈.目前，许多大型的B2C网站都自建物流平台，如京东商城，唯品会等，实现对物流的控制权，保证货物在规定时间内到达客户，提高客户满意度.早在2010年6月，国内最大的C2C网站淘宝就对外宣布了自己的大物流计划，这表明了淘宝将进军物流领域，打造电子商务商流、资金流、信息流和物流四流一体化平台［4］.

在此背景下，本文对管理众多中小卖家货物的C2C电子商务企业自建物流平台如何实现仓储与配送一体化进行研究，研究结果将促进电子商务企业更快捷、准确、优质、优惠的服务，对推动其提高客户满意度、维持持续高速发展具有现实意义.

1　电子商务网购平台物流系统动力学模型的建立

1.1网购平台物流系统设计构想

将仓储与配送系统整合，实现仓配一体化［5］.配送中心仓库由电商选址租赁或自建，配送由电商选择优质物流、快递承运商，通过整合、优化社会物流资源，打造电子商务供应链.

卖家的物流委托给电商企业，卖家定期向电商配送中心补充货物，当有买家购买商品，完成支付平台付款，生成订单；卖家通过电商物流信息系统将订单信息传递给仓储配送中心；由配送中心库存管理系统确认订单，并将发货状态和库存台帐反馈给卖家，并打印出来，交由配送中心管理人员进行货物的分拣、配货和包装，生成包裹，由指定快递公司完成发货和配送；买家收到货物后确认付款，由支付平台完成货款清算，打到卖家账户.入驻卖家定期与电商结算仓储、包装、配送等物流费用.当买家订购某一卖家的某种货品，配送中心发货时发现库存不足，可以调用其他卖家的同种货品，保证发货的准时性.这样，可以大大减少原本卖家自己运作所需要的投入成本（场地、人员、设备、耗材等各种仓储作业及营运成本），卖家只需要支付很少一部分的发货费和包装材料费；而且，配送中心将众多中小卖家的商品集中管理、集中发货，很好地解决了原来卖家地区分散、不能获得快递公司价格优惠等问题，使得配送时效得以保证，服务质量得到提高；此外，对买家来说，可实现网上一站式购物，即可以同时订购电商网络平台上多位卖家的货物，由配送中心合并订单，统一包装，一同发运，买家只接受一个包裹，支付一次运费，为买家节约收货时间，又节省运费，提升了买家的购物体验.基于该构想，通过系统动力学方法建立模型.

1.2系统动力学方法概述

系统动力学在1956年创立，创立人为美国麻省理工学院Forrester教授.系统动力学方法应用于社会、经济、企业管理、生态环境等诸多研究领域［6］.系统动力学应用于供应链物流领域，主要用来研究牛鞭效应和库存控制［7］.FORRESTER［8］运用系统动力学构建了包含工厂、库房、分销商和零售商的供应链仿真模型.STERMAN［9］利用系统动力学构建了一般性的库存管理模型.系统动力学在研究复杂的连锁超市配送系统方面也有广泛的应用，刘声亮等［10］将系统动力学用于确定超市配送中心订货量与库存量，陈文佳等［11］用系统动力学方法建立配送中心面向三店铺配送的系统动力学模型，并结合实例仿真模拟，最后提出配送中心运营优化的相关建议.

通过研究发现，系统动力学是定量研究物流系统的有效方法，具有全局性、仿真模拟、形象直观、对历史数据依赖小等优点.采用系统动力学方法对电子商务网购平台物流系统进行建模和仿真.以往采用系统动力学研究物流系统的文献，多是单个供应商、配送中心组成的简单供应链，如文献［10］，复杂一点的是连锁超市配送系统中配送中心面向3个销售店铺发货的系统动力学模型，如文献［11］.本文结合电子商务物流实际，建立多个卖家（供应商）供货，电商配送中心统一存储分拣发货，买家一次收货的模型，与以往的研究模型结构相反，并且配送中心可以在不同卖家之间调货，这些均增强了模型的复杂性和现实意义.通过对模型的仿真运算，得到客观而准确的模拟结果，期望对电子商务企业构建物流系统提供重要的借鉴作用.

1.3系统的因果关系分析

综合分析仓储与配送系统中各因素相互之间的影响，得到因果关系图，如图1所示.

从因果关系图上可以看到，随着卖家发货量上升，配送中心库存量随之增加，为保持一定的库存量，配送中心库存调节的增量变小，调节量减少导致配送中心补货量也减少，从而抑制了卖家的发货量，构成一个负反馈.

图1　仓储与配送系统因果关系图Fig.1 A causal graph of warehousing and distribution system

1.4建立系统动力学流图

系统动力学流图是系统动力学的基本变量和表示符号的有机组合，现用系统动力学建模工具Vensim软件建立关系流程图如图2所示.

该模型反映了一个买家同时购买电商网上购物平台上2个卖家A1，B的商品，产生子订单A1和子订单B，卖家的货品由电商配送中心统一管理，配送中心合并订单，当订单中卖家A1商品库存不足时，配送中心可以查看A2等其他卖家的相同商品，如果卖家A2的库存量除了满足自己的订单A2外还有剩余，配送中心可以调用其他卖家A2的货品，然后和卖家B的商品统一包装，一同发运.

图2　仓储与配送系统动力学流图Fig.2 System dynamics flow graph of warehousing and distribution system

2　模型仿真与模拟结果分析

2.1模拟配送中心仓储和配送一体化运作

2.1.1模拟结果

执行Vensim的Check Model和Units Check功能，模型检验顺利通过后进行模拟，步长为0.5 d，得出各变量的模拟曲线如图3～图7所示.

图3　配送中心库存量A1曲线Fig.3 The curve of the inventory A1 of distribution center

图4　配送中心库存量B曲线Fig.4 The curve of the inventory B of distribution center

图5　配送中心库存量A2曲线Fig.5 The curve of the inventory A2 of distribution center

图6　内部调货率A21曲线Fig.6 The curve of transferring cargo rate A21

图7　配送中心准时发货量曲线Fig.7 The curve of on time delivery of distribution center

2.1.2结果分析

从模拟图可以看出，配送中心库存量A1在17 d～19 d，27 d～30 d出现缺货，配送中心库存量B在27.5 d～30 d缺货，配送中心库存量A2在27 d～30 d缺货.内部调货率A12为0，内部调货率A21在17 d～19 d均大于0，配送中心准时发货量在27 d～30 d为0.

说明在17 d～19 d卖家A1的货物缺货，而卖家B的货物可以满足买家订货需求，配送中心查看卖家A2的同种货品，A2的库存量除了满足自己的订单A2外，还有剩余，所以配送中心在17 d时从卖家A2库存中调用5单位商品，18 d时调用45单位商品，19 d时调用12单位商品，保证了17 d～19 d在接到买家订单A1和B后，配送中心可以合并订单，准时发货.在27 d～30 d，卖家A1、卖家A2均处于缺货状态，所以不能从A2那里调用货品，内部调货率A21为0，而且卖家B也处于缺货状态，所以不能合并订单，准时发货，从而配送中心准时发货量在27 d～30 d为0.

2.2发货延迟时间对配送中心准时发货量和库存量的影响

2.2.1卖家A1发货延迟时间改变的模拟结果及结果分析

模型中其他变量保持不变，卖家A1发货到配送中心的延迟时间原始值为3 d，现依次变化为2 d，5 d，检验通过后进行仿真模拟，对配送中心准时发货量和各卖家库存量输出结果进行比较和分析，结果如图8～图13所示.

图8　延迟时间A1改变后的配送中心库存量A1Fig.8 The curve of distribution center's inventory A1 after the delay time A1 changing

图9　延迟时间A1改变后的配送中心库存量BFig.9 The curve of distribution center's inventory B after the delay time A1 changing

图10　延迟时间A1改变后的配送中心库存量A2Fig.10 The curve of distribution center's inventory A2 after the delay time A1 changing

图11　延迟时间A1改变后的内部调货率A12Fig.11 The curve of transferring cargo rate A12 after the delay time A1 changing

图12　延迟时间A1改变后的内部调货率A21Fig.12 The curve of transferring cargo rate A21 after the delay time A1 changing

图13　延迟时间A1改变后的配送中心准时发货量Fig.13 The curve of on time delivery after the delay time A1 changing

从以上图可看出，当只改变卖家A1的发货延迟时间时，发货延迟时间增加或减少，对库存量A1有很大影响，对卖家B的库存量B无影响，对于库存量A2在26 d～30 d有一定影响.随着卖家A1发货延迟时间增加，卖家A1和卖家A2互相调货的时间段增长，配送中心不能准时发货的时间段增长.这是因为，随着卖家A1发货延迟时间增加，卖家A1和A2的缺货时间增长；所以，互相调货的时间段和不能准时发货时间段均增长.

2.2.2卖家B发货延迟时间改变的模拟结果及结果分析

模型中其他变量维持不变，卖家B发货到配送中心的延迟时间原始值为3 d，现依次变化为2d，5 d，检验通过后进行仿真模拟，对配送中心准时发货量和各卖家库存量输出结果进行比较和分析.如图14～图19所示.

图14　延迟时间B改变后的配送中心库存量A1Fig.14 The curve of distribution center's inventory A1 after the delay time B changing

图15　延迟时间B改变后的配送中心库存量BFig.15 The curve of distribution center's inventory B after the delay time B changing

图16　延迟时间B改变后的配送中心库存量A2Fig.16 The curve of distribution center's inventory A2 after the delay time B changing

图17　延迟时间B改变后的内部调货率A12Fig.17 The curve of transferring cargo rate A12 after the delay time B changing

图18　延迟时间B改变后的内部调货率A21Fig.18 The curve of transferring cargo rate A21 after the delay time B changing

图19　延迟时间B改变后的配送中心准时发货量Fig.19 The curve of on time delivery after the delay time B changing

从以上图可看出，当只改变卖家B的发货延迟时间时，发货延迟时间增加或减少，对库存量A1在24 d～30 d有一定影响，对卖家B的库存量有明显影响，对于库存量A2无影响.当卖家B发货延迟时间为5 d时，由卖家A1处调货7单位.无论发货延迟时间增加或减少，从卖家A2处的调货时间及调货量不变.随着卖家B发货延迟时间增加，配送中心不能准时发货的时间段增长.这是因为，随着卖家B发货延迟时间增加，卖家B的缺货时间增长；所以，出现由卖家A1处向A2调货，并且不能准时发货时间段增长.

2.2.3卖家A2发货延迟时间改变的模拟结果及结果分析

模型中其他变量维持不变，卖家A2发货到配送中心的延迟时间原始值为3d，现依次变化为2d，5 d，检验通过后进行仿真模拟，对配送中心准时发货量和各卖家库存量输出结果进行比较和分析.如图20～图25所示.

图20　延迟时间A2改变后的配送中心库存量A1Fig.20 The curve of distribution center's inventory A1 after the delay time A2 changing

图21　延迟时间A2改变后的配送中心库存量BFig.21 The curve of distribution center's inventory B after the delay time A2 changing

图22　延迟时间A2改变后的配送中心库存量A2Fig.22 The curve of distribution center's inventory A2 after the delay time A2 changing

图23　延迟时间A2改变后的内部调货率A12Fig.23 The curve of transferring cargo rate A12 after the delay time A2 changing

图24　延迟时间A2改变后的内部调货率A21Fig.24 The curve of transferring cargo rate A21 after the delay time A2 changing

从以上图可看出，当只改变卖家A2的发货延迟时间时，发货延迟时间增加或减少，对于库存量A1在24 d～30 d有一定影响，对库存量A2有很大影响，对卖家B的库存量B无影响.随着卖家A2发货延迟时间的增加，卖家A1和卖家A2互相调货的时间段增长，配送中心不能准时发货的时间段增长.这是因为，随着卖家A2发货延迟时间的增加，卖家A1和A2的缺货时间增长；所以，互相调货的时间段和不能准时发货时间段均增长.

2.2.4各卖家发货延迟时间改变的模拟结果及结果分析

模型中其他变量维持不变，各卖家发货到配送中心的延迟时间原始值为3 d，现依次变化为2 d，5 d，检验通过后进行模拟，对配送中心准时发货量和各卖家库存量输出结果进行比较和分析.如图26～图31所示.

图26　延迟时间改变后的配送中心库存量A1Fig.26 The curve of distribution center's inventory A1 after the delay times changing

图27　延迟时间改变后的配送中心库存量BFig.27 The curve of distribution center's inventory B after the delay times changing

图28　延迟时间改变后的配送中心库存量A2Fig.28 The curve of distribution center's inventory A2 after the delay times changing

图29　延迟时间改变后的内部调货率A12Fig.29 The curve of transferring cargo rate A12 after the delay times changing

图30　延迟时间改变后的内部调货率A21Fig.30 The curve of transferring cargo rate A21 after the delay times changing

图31　延迟时间改变后的配送中心准时发货量Fig.31 The curve of on time delivery after the delay times changing

延迟时间为2 d时输出曲线2，3 d时输出曲线3，5 d时输出曲线1.从图26~图28可以明显看出，随着延迟时间的升高，各卖家缺货时间增长.

从图29、图30可以看出，随着卖家的缺货，相互之间开始调用货物.

从图31看出，随着延迟时间的增加，不能准时发货的几率升高.

该仿真结果符合实际，说明随着延迟时间的增加，各卖家缺货时间增长，需要相互之间调用货物，配送中心不能合并订单、延迟发货的时间增长.

2.34种情形的比较

分别改变A1，B，A2卖家发货延迟时间的3种情形相比较，可以看出改变某一卖家的发货延迟时间，对这一卖家的库存量变动影响很大，对其他卖家基本无影响；改变A1，A2的发货延迟时间对A1和A2之间互相调货的时间和调货量都有较大影响，而改变B的发货延迟时间对A1和A2之间互相调货的时间和调货量影响较小；改变A1，B的发货延迟时间对配送中心准时发货量的变动影响较大，而改变A2的发货延迟时间对配送中心准时发货量的变动基本无影响.

只改变单一卖家的发货延迟时间和各卖家的发货延迟时间同时改变两相比较，可以得出卖家发货延迟时间直接影响其库存量的变动；只改变A1或A2单一卖家的发货延迟时间造成调货时间和调货量的波动比同时改变各卖家的发货延迟时间时剧烈；只改变单一卖家的发货延迟时间对配送中心准时发货量波动的影响比同时改变要大.

3　结论与建议

通过系统动力学定量地研究了电子商务网购平台物流系统的动态行为，在分析模拟结果的基础上提出如下建议：电商配送中心对各卖家的货物集中管理，买家在电商平台随意组合购买时，配送中心能够做到合并发货，买家一次收取包裹，享受更稳定的物流服务.要实现这些，关键要做到：①降低卖家发货的延迟时间，加强卖家与电商配送中心之间的信息沟通，实现信息共享，做到卖家及时了解配送中心库存，从而可以及时补货给配送中心；②当一卖家缺货时，允许电商配送中心从其他卖家调用货物，可以有效防止缺货.

本文重点研究了延迟时间改变后模型中各参数的变化，对配送中心库存调节时间等变量改变对模拟结果的影响尚未研究，这也是下一步的研究方向.

［1］LEEH L，WHANGS.Winning the Last Mile of E-Commerce［J］.Mit Sloan Management Review，2001，42（4）：54-62.

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［11］陈文佳，穆东.基于系统动力学的配送中心仓储系统研究［J］.北京交通大学学报（社会科学版），2008，7（1）：27-32.

（学科编辑：黎娅）

Modeling and simulation of storage and distribution integration of electronic commerce enterprise based on system dynamics

GUO Yi
(School of Management,Guangxi University of Science and Technology,Liuzhou 545006,China)

With the rapid development of electronic commerce,offline logistics operation has become the key to efficient and fast e-commerce.The system dynamic method is used to build an integrated warehousing and distribution system of e-commerce,operate the computer simulation and analyze the change of each parameter after the delay time has been changed.The result shows that through the following measures,the distribution center can merge orders and deliver on time,and the buyer can receive package atone time to improve his shopping experience:reducing the sellers’delivery delay time;enhancing the information communication between sellers and distribution center of electronic business enterprise;allowing the distribution center transfer the same goods from other sellers when one seller is in short supply.

electronic commerce;logistics;system dynamics

F252

A

2095-7335（2016）03-0101-09

10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2016.03.018

2016-01-11

2015年度广西高等学校科学研究项目（KY2015LX182）；2013年广西哲学社会科学规划项目（13BGL009）；2015年广西哲学社会科学规划资助项目（15BGL006）；2016年度广西中青年教师基础能力提升项目（KY2016YB238）资助.

郭仪，讲师，研究方向：物流与供应链管理，E-mail：gypaper＠163.com.