基于双模式下的供应链库存路径研究

刘越 王建华

摘要：随着低碳模式研究的不断开展和深入，基于低碳视角下的供应链库存路径的选择与优化成为供应链管理研究的重要方向。文章首先构建双模式下的数学模型，实现运输成本、库存成本最低的预期优化目标；其次通过实际问题的简化算例，进行库存路径决策分析，验证模型的有效性和可解性；最后实证结果表明，供应链系统在双模式下的决策结果是不同的，VMI-CS模型下的供应链库存路径要优于传统供应链模型下的供应链库存路径，既达到了碳排放标准，又能够使总成本最小化。

关键词：传统供应链模型；VMI-CS模型；库存路径；低碳；库存成本

一、引言

全球碳排放量陡增、海平面上升、空气污染加重等环境问题俨然威胁到人类的生存。整个供应链领域，各环节相互协作，层层呼应，为全社会的节能减排做出贡献是题中应有之义。VMI-CS模型是指企业具有回收再制造特质的闭环供应链，产品的生产成本包含产品回收环节的成本和产品再制造环节的成本，而且再制造产品具有新产品同等的质量，形成一个供应商、零售商和生产者责任组织回收商的集成系统。

二、研究評述

Jaber和Zolfaghari等研究基于传统供应链模型的成本最小化问题，目标是实现企业利润最大化；Hill等首次将传统供应链模型与供应商管理库存模型相结合，进行供应链的设计与优化；Bei等构建出正向物流和逆向物流模型，体现为资源浪费的减少和高效利用，并进一步凝练出闭环供应链的相关理论；Wang Fan等研究得出在供应链设计的初始阶段考虑碳排放成本则会改变网络结构，从而影响后期项目的运营碳排放和成本；Qlang等针对由制造商和消费者构成的两周期闭环供应链网络，分析了再制品和新制品之间差异定价的问题；De Brito和Dekker分析具有环境友好型特质的闭环供应链模型，着重考虑回收的产品进行制造、再制造过程时需加入碳排放指标、能量利用率、再制造次数等多个指标；Aghezzaf等研究了基于确定需求的供应链库存路径，提出相应的优化策略， 并给出决策参数的相应取值范围；Liu Shu-chu等研究了单个供应商向多个零售商配送产品的库存路径协调策略和优化算法。陈剑等对低碳供应链与可持续供应链管理中的运筹问题进行综述，指出未来低碳供应链的研究方向。

在归纳和总结现有文献的基础上，参考Ehab Bazan的模型，研究三级供应链，在考虑传统供应链模型下的产品制造和VMI-CS模型下的产品循环再制造的供应链优化与设计，研究在多种容量及碳排放水平车辆的情况下进行车辆选择、库存补充和路径优化决策，分析多周期内碳排放总量约束，超出规定碳排放量进行碳惩罚的二元动力对供应链库存路径决策的影响。

三、问题描述

一个由单个供应商（VENDER）的两个二级配送中心Vs-s和Vr-s（Serviceable stock、Repairable stock）、单个零售商（RETAILER）的两个二级配送中心Rs-s和Rr-s（Serviceable stock、Repairable stock）、生产者责任组织回收商的生产者责任组织F（PRO）和处置环节（DISPOSAL）所组成的三级供应链，双模式下的供应链都考虑了电器产品的生产环节（Manufacturing process）。由于市场空间有限以及精益生产的需要，总是尽可能少地降低商品的存储量，防止存放过多不同种类商品而造成库存成本上升、商品损耗和折旧严重等后果。因此，市场各个时间段内的商品数量依据之前的销售数据和预测给出，交由采用集货方法进行商品运输的第三方物流公司（3PL）。3PL公司物流车辆型号多样，其运输能力、碳排放系数和运输成本也不尽相同，单个供应商和单个零售商以及生产者责任组织回收商的库存成本也可能不同。图1详细描述正向和逆向供应链模型的库存系统。

五、算例分析

（一）算例描述

选择内蒙古自治区境内格力集团电器产品市场的5种主要商品，分析双时间段的供应过程。市场对供应商和零售商所生产商品的需求量如表1所示，假设其生产能力足够，即在供应链系统初始状态时，令单个供应商和单个零售商存储的商品能够满足市场两个周期的需求。单个供应商和单个零售商的库存费率规定为5元/（件.时段），生产者责任组织回收商的库存费率则是20元/（件·时段）。VMI-CS模型下的库存路径问题，限定运输过程中所涉及的碳排放量最大额度为950kg；传统供应链模型下的库存路径问题，限定运输过程中所涉及的碳排放量最大额度设为合理的正数。

（二）算例结果分析

从图2分析得出，传统供应链模型下的运营总成本11361元，碳排放量总额为6234kg；VMI-CS模型下的运营总成本为15732元，碳排放量总额是1910kg。即VMI-CS模型的运营总成本比传统供应链模型的运营总成本要高27.8%，但是碳排放量要低69.4%。可以得出结论，整个过程物流成本上升的百分比要远远低于碳排放量下降的百分比。

从图2可以看出，VMI-CS模型中的时段1，需要派送K1和K2两辆车，K1的物流过程可描述为，车辆K1到处置场（5）装载400件商品5→到Rr-s（4）卸载下100件商品5、同时装载300件商品4→将300件商品4和300件商品5运至生产者责任组织卸载→返回3PL。K2的物流过程可描述为，到Rr-s（4）装载200件商品4和100件商品5（这100件商品5为上一环节K1卸载下来的）→到Vr-s（3）再装载上300件商品3→将300件商品3、200件商品4和100件商品5运输至Vs-s（1），全部商品卸载到Vs-s这家企业→车辆空载行驶至Rs-s（2），装载500件商品2→行驶至生产者责任组织F，将商品全部卸载，返回3PL；时段2，只需要一辆车K3进行商品的运输，K3直接从3PL出发行驶至Vs-s（1），将400件电器产品1、300件电器产品3、200件电器产品4、100件电器产品5全部装载，运输至生产者责任组织F，返回3PL。

传统供应链模型中的时段1，需要派送一辆容积较大的车辆K4，K4的物流过程可描述为，车辆K4依次到处置场（5）、Rr-s（4）和Vr-s（3）将双时间段所需的三种电商产品全部装载运输至Vs-s（1）→在Vs-s（1）将300件电器产品3、200件电器产品4和100件电器产品5卸载→行驶至Rs-s（2）装载500件电器产品2，将500件电器产品2、300件电器产品4和300件电器产品5一同运至生产者责任组织F卸载，返回3PL；时段2，只需要一辆车K3进行商品的运输，K3的物流过程与VMI-CS模型一致。

六、结语

本文研究传统供应链模型和VMI-CS模型下的三级供应链库存路径选择与优化问题。得出结论，即VMI-CS模型下的供应链库存路径选择与优化，不仅满足碳排放标准，而且达到总成本最小。

从研究结果还可以发现，为了达到低碳供应链的发展要求，政府部门可以逐步完善碳交易市场机制，按照具体的准则提高碳排放权价格；第三方物流企业结合供应链核心企业的要求，采取高效、环保的运输工具，寻求供应链整体低碳发展的内在驱动力；通过在实际运营过程中，对比、采用科学的优化模型进行库存路径方案优化和选择。

参考文献：

[1]Jaber，M.Y.，Zolfaghari，S.Quantitative

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[4]Wang， F.， X. LaiN. Shi. A multi-objective optimization for green supply chain network design[J].Decision Support Systems，2011（02）.

[5]Qlang， L.， A. BoscoD. Laganà. Managing stochastic demand in an Inventory Routing Problem with transportation procurement. Omega，2015（56）.

[6]De Brito，M.P.，Dekker，R.，2003.A framework for reverse logistics[J].ERIM Report Series Research in Management，2003（45）.

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[8]Liu， S.-C.A.-Z. Chen. Variable neighborhood search for the inventory routing and scheduling problem in a supply chain[J]. Expert Systems with Applications，2012（04）.

[9]陳剑.基于价格策略的非一体化供应链IRP研究[J].系统仿真学报，2008 （06）.

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*基金项目：江苏高校哲学社会科学项目（2016SJB630090）。

（作者单位：江苏大学管理学院）