随机需求下库存路径问题联合优化研究

刁德荣（澳门科技大学商学院）

■ 前言

建立库存的目的是链接供应与需求，在需求大于供应的时候，库存可以帮助供方提供货品，从而满足需方的市场需求，提高供方在市场的可持续性。但是需求量的变化会导致库存存量的不确定性，如果增加库存就会导致增加企业生产成本和运营成本，一旦市场达不到销售预期就会导致存货过剩，存货企业面临亏损；但当库存不足时，满足不了当下需求，就会导致企业流失客户，降低企业市场份额，严重者影响行业竞争力。基于此，本文通过论述一种供应商管理库存方式即VMI模式，该模式能够同时对配送和库存管理高效率的解决。

■ 库存的基本概念

（一）库存在现代物流中的地位与作用

在传统库存定义中，库存承担着原材料、半成品、在制品、成品等仓储功能，生产企业通过库存来应对销售，当库存不足时，再组织生产满足库存需求。随着企业供应链的发展，传统的仓储模式已经满足不了当下社会快节奏的需求，仓储的功能不再是单一储存功能，而库存也不再是存货关系，仓储为产品创造了时间和空间效用，企业可以通过库存随时满足消费者的需求，不仅提高了企业的销售效益，也提高了服务质量。

整合运输功能：整合运输功能是仓储通过对库存分析整理，在配送运输中做到整体化、集中化。例如在对供应链某一企业运输中，可以将其采购的原材料和产品进行整体运输，这样不仅提高了运输效率，也节省了运输成本。

产品混合功能：在供应链企业销售存货中，不同的商品来自不同地区的厂家，如果单一的消费者或者需方购买多个产品，售方如果通过不同的产品地址进行发货，就会产生配送快递增多，运输时间不一致的问题。仓储的产品混合功能则可以进行混合处理，提高企业订单转化效率。

客户服务功能：仓储对客户的服务功能主要有现成储备功能和配送分类功能，现成储备功能能够满足客户的购买需求，让客户在最短的时间收到货物，省去了生产环节，提高了买卖效率；在配送分类功能上，某一产品的销售大致分为生产方-经销商-销售商，订单物品的流向会经过3个渠道，这样极大增加了运输效率。

（二）库存模型

传统的仓库功能单一，大部分仓库只有单一的储存功能，已经很难满足目前企业供应链集群式发展，因此库存管理和控制是提高企业发展的关键，发生库存的核心原因就是生产和销售分离，因此库存模式的建立就是为了调节生产与销售的不同需求，从而满足消费者的随机需求。在供应链环境下主要有以下几种库存模型。

表1 库存模型

■ VMI模式下的库存路径联合优化研究

（一）VMI的概述

VMI指的是供应商管理库存，通过供应链体系中上游企业根据下游企业的生产经营模式、库存信息、销售情况，对下游企业的库存进行管理。VMI管理模式有效地解决了传统库存管理中供应链企业各自为政、信息不共享、库存更新不及时、联动性不足的问题，可以从顶层结构来优化库存管理。从而最大限度地实现库存管理和优化。VMI管理模式可以使得各个企业库存管理联系得更加紧密，库存运输更加协调高效，增强了整个供应链的市场竞争力。VMI管理模式强调的是供应链企业的联动性，实现企业之间的信息共享，优化产品的货物配送和库存管理，从而完成整个销售过程。VMI管理模式能够有效管理供应链中的库存，提高供应链的稳定性，避免需求放大效应的影响，保证信息传递的准确性和及时性。

（二）VMI系统组成

VMI是以客户需求为导向的库存管理策略，供应商通过以往数据和预期销售情况判断下游客户的需求，从而进行库存管理，合理安排补货、配送。其中VMI系统主要由需求预测和补货配送两个部分组成。

1.需求预测模块

在VMI模式下，需求预测是库存管理的关键。需求预测需要高效确定配送产品的时间、出货转台、配送量、产品需求等，在需求预测模块中，利用信息透明化、共享性来分析整体的销售数据、生产数据从而得出有效数据，确定生产计划和补货配送计划，实现库存优化和整个供应链企业的高速运转，在保障销售的基础上节省大量的生产成本和库存成本。

2.补货配送模块

补货模块是在需求预测后，满足销售需求的同时，减少库存积累，降低库存运营成本。在满足客户的购买需求下降低配送成本，从而提高供应链企业经济效益。供应商通过结合需求预测、销售、库存等综合数据进行评估分析，确定补货时间、配送时间、补货数量等，安排配送服务，根据当时实际情况确定生产计划、运输能力，制定高效运作方法，实现库存成本和配送成本的最优化，从而降低成本效益。

（三）VMI模式下的库存控制分析

VMI模式下，需要供应链各个环节的高度透明化，供应商才能清晰地了解客户需求和库存状态，并针对不同情况实施相应的措施，从而减少库存储量，提高供应链运转效率。VMI模式下库存管理控制要满足两个目标，第一是要控制整条供应链企业整体库存状态，实现库存与销售的最优化状态，降低企业库存成本。第二是提高客户服务质量。这两个目标具有关联性，如果在减少库存时满足不了订单需求，从而导致配送运输缓慢，就会降低客户服务质量，降低市场份额；最优化的库存状态不仅能满足客户的订单需求，也能实现利益最大化。

（四）VMI模式下库存(S.Q)策略

VMI模式下库存(S.Q)策略是一种连续性检查库存策略，供应商集中对库存进行管理控制，连续监测下游客户库存水平，从而实现高效补货、配送。当库存水平下降到S，即对用户进行补货，补货量为Q，其中Q是确定的数值，数值保持不变。该策略适用于需求量大、需求波动大、缺货损失成本高的物流系统。

■ VMI模式下库存路径联合优化问题

（一）配送量

在库存路径联合优化中，首先要明确需求客户，再针对客户的实际需求，指定出库、配送服务，从而选择库存路径。

（二）配送时间间隔

VMI模式可以指定针对不同的时间间隔，更好地优化不同客户之间的配送时间，从而实现高效配送服务。

（三）车辆配送路径

在车辆配送的路径选择上，要结合不同客户的时间需求和产品需求进行指定，同时也要结合配送时间间隔、访问客户的顺序、车辆数量等，从而在整体上选择、制定完善的车辆路径。

■ VMI模式下需求随机的库存路径联合优化模型构建

（一）运输路线及网络选择

在VMI模式下进行库存路径联合优化，首先要确定运输路线和网络模式，运输路线代表着配送服务，网络是决定各个环节信息的节点，因此合理选择运输路线和网络也是优化供应链的策略。在VMI模式下主要有直送网络、旅行商运输网络、配送中心直销网络。

（二）模型描述

在VMI模式下，供应商管理整个供应链企业库存情况，对出货、补货、运输、配送进行整体控制和管理。在随机需求下，供应商需要针对多个客户的随机需求，将产品在客户间分配和组织、运输到客户手中。本文通过优化库存成本、运输成本来实现库存路径优化。

库存成本主要有订货成本、库存持有成本、缺货成本；运输路径成本主要有燃油成本、人工成本、管理成本、设备维护成本。将这些成本和客户随机需求构建成一个整体模型，从而进行整合分析，制定最小的库存量和最优化运输路径选择。

（三）算法选择

在模型算法的选择上一般采用遗传算法、蚁群算法、模拟退火法、禁忌搜索法。