基于第三方物流的生產型企業的VMI問題研究

戴君 謝琍 王晶

摘要：文章對第三方物流的生產型企業的VMI應用進行分析，介紹了第三方物流對于生產型企業的VMI運作流程，構造了在TPL擁有庫存決策權且不允許缺貨時的VMI模型，為驗證模型的有效性與可行性，設計了一個應用算例，結果顯示與其他VMI模型相比，該模型更有優勢。

關鍵詞：VMI;第三方物流;生產企業

一、 引言

經濟學告訴我們，當今市場的競爭已經由產品的競爭轉向產業鏈的競爭。而在中國市場，成本敏感度日益上升的今天，整體運作效率的提高以及成本的節約將是制造企業競爭制勝的重要因素，如何解決這些問題是本文研究的目的。

自從提出供應商管理庫存（VMI） 的框架概念后， VMI 供應鏈管理模型引起了學術界和業界的廣泛關注。Gerber通過一項調查發現， 實施VMI 能比實施準時生產（Just-in-time， JIT）和零庫存管理達到更好的績效。Cott rill和Burke認為VMI將在業界流行， 并將給分銷渠道帶來革命性的變革。Waller發現如果系統的利用效率得到提高， VMI將降低生產成本和庫存成本。盡管VMI 增加了賣方的負擔（ 例如在庫存管理和需求預測上），但VMI同時也提高了供應商的生產效率和市場預測的準確性。Lee等、Disney等和馬士華等對其減輕供應鏈牛鞭效應、降低供應鏈成本的功能做了詳細闡述。VMI能夠給公司業績帶來直接的影響， 是企業實施VMI的直接動機。

VMI 在各行業中的運用，給供應商帶來了利益也使他們面臨著運作上的難題，一方面，通過實施 VMI 供應商掌握了買方的庫存信息，能夠減少安全庫存、平滑生產節奏;另一方面，實施 VMI 增加了供應商庫存管理的成本和風險，并且為了保證買方要求的客戶服務水平，供應商需要在物流設施、網絡布置、組織管理以及人員培訓方面投入大量精力，而這些往往非供應商的專長，使得供應商缺乏參與 VMl 的熱情，影響了VMI 在供應鏈中的實施。

為了更好地實施 VMI，很多供應商將目光轉向第三方物流（Third-party logistics TPL）企業。TPL是指由供方和需方以外的物流企業提供物流服務的業務模式。TPL企業憑借專業化的物流服務，得到了越來越多企業的青睞。TPL的引入能夠降低被服務企業的物流成本，使被服務企業致力于核心業務并能幫助被服務企業進行供應鏈整合。將 TPL思想應用到實施 VMI 策略的供應鏈中，能夠幫助供應商解決 VMI 實施中物流能力、信息能力不足的難題。

但是， 基于TPL的VMI是否對所有供應鏈的企業都有效， 以及這種有效性能否，具體應用是一個值得深入研究的課題。研究表明，基于TPL的VMI在理論上對于庫存、配送等一些流程都能達到優化，但是，這與真正TPL的VMI在生產上的被采用的還有很大差距。本文在前人研究理論的基礎上， 考慮了國內尤其是以北京為HUB的前提條件， 將理論應用與實際案例集合起來， 對實際規模化TPL的VMI應用進行了具體分析以及提煉匯總， 從而幫助。

本文將針對第三方物流的生產型企業的VMI應用進行分析，在TPL與VMI集成的環境下，生產型企業的供應商一般都擁有庫存決策權，只將物流作業外包給TPL，或者TPL擁有庫存決策權，但并沒有對TPL的服務有任何的要求。生產型企業的供應商將物流運作外包給第三方物流服務提供商，這種行為減輕了供應商的負擔，但此時供應鏈的物流需求發生了變化，物流外包決策不僅超過單個企業決策的范圍，而且會對整個供應鏈產生影響。這樣，運用傳統的運作模式就不能很好的實現供應商管理庫存，提高客戶的滿意度。本文通過認識第三方物流對于生產型企業的VMI運作流程，建立了一個TPL擁有庫存決策權且不允許缺貨情況發生的運作模型，對VMI的各項決策目標進行了相關的數量分析。

二、 第三方物流對于生產型企業的VMI運作流程

物流行業的競爭激烈，在要求基礎業務的同時還要不斷完善特色優勢，這就需要采用網絡技術將各個供應商以及工廠連接起來，改變物流企業運輸網絡現在單向聯系、單一業務的狀況。圖1為第三方物流企業嘉里大通物流對于生產型企業的VMI運作流程。

（1）生產計劃的確定。首先，生產企業根據銷售統計、銷售計劃或生產計劃等相關信息產生需求計劃，將需求計劃發送給TPL 企業和供應商，供應商也可自行登陸WMS系統瀏覽生產企業的生產和采購計劃。然后，TPL 企業將當天結余庫存量與出貨量等信息轉送至供應商和生產企業，供應商和生產企業也可自行登陸系統對TPL 企業的庫存狀態能隨時進行跟蹤調查和檢查。最后，生產企業根據生產線的生產速度、需求預測量和安全庫存水平并結合庫存情況組織生產，這樣就完成了生產計劃的確定。

（2）補貨計劃的確定。供應商根據生產企業生產線的生產速度、當前的庫存量、需求預測量和安全庫存水平決定是否需要向TPL 企業補貨，以保持安全庫存的水平。如需補貨，供應商根據生產企業當前的庫存量、安全庫存水平、生產線的物料消耗情況以及產品運輸時間等信息，計算出最初的建議訂單，包括建議的訂購產品品類、補貨數量以及補貨時間。生產企業的采購部收到建議訂單后，依據本身的經驗與相關的信息進行訂單的核對與修改，確認后回復給供應商。最后，供應商收到企業的確認訂單后，依訂單進行出貨作業，并組織TPL企業進行貨物運輸，這時供應商應做出貨信息傳給生產企業和TPL 企業。

（3）出入庫計劃的確定。TPL 企業倉庫通過電子掃描方式核對驗收入庫。生產企業將當天的生產計劃發給TPL 企業，TPL 企業遵循先進先出原則和根據供應商供貨優先級、供貨配額通過BOM表迅速計算出各零部件的需求量和需要出倉貨物的具體倉位，然后發出出貨指令給倉庫管理人員。倉庫管理人員組織拆包工、叉車工以JIT 的方式配置材料，一般按生產線一個小時的用量配貨到生產企業生產線，并掃描出倉貨物更新庫存信息。以TPL 企業出貨事件為結算基礎，只要一出貨，系統將即時自動產生財務信息，產生權責轉移。

三、 模型描述

1. 基本假設。

（1）為不失一般性，考慮由一個供應商、第三方物流服務商和生產商組成的供應鏈;

（2）該供應鏈流通單一的原材料;

（3）生產商可以通過降價等手段來刺激產品銷售;

（4）產品的物流處理過程由第三方物流服務商完成;每一個銷售周期的產品需求是不確定的，其不僅依賴于生產商對該產品的批量生產努力程度，同時還受市場隨機性需求因素的影響;

（5）產品在該銷售周期內如未能銷售出去，則會因為貶值只能得到部分回收價值。

2. 模型參數。

（1）x表示生產商的批量生產努力程度. f（x）是由批量生產努力價格降低直接引起的市場需求量. f′（x）>0，f″（x）<0，即生產商批量生產越努力，價格越低，市場需求量就越大，但批量生產努力程度的邊際需求呈遞減趨勢;

（2）g（x）表示由批量生產努力引起的成本。g′（x）>0，g″（x）≥0，即批量生產努力程度越大，成本越高，且成本增加的速度將越來越快;

（3） D（x）為生產商批量生產努力程度為x 且考慮隨機因素后的市場需求量，D（x）=f（x）+ζ，其中ζ為隨機變量，其均值為0 且概率分布函數為φ（y）;

（4）C1是供應商單位產品生產成本;

（5）v是超儲商品的回收價值，且有v

（6）p為商品的市場零售價;

（7）w表示供應商的商品價格;

（8）Q是庫存決策者設定的庫存量;

（9）Clt表示TPL 單位產品物流成本;

（10）Cls表示供應商支付給TPL 的單位產品物流費用;

（11）Cts表示供應商物流外包交易成本;

（12）Cte表示供應商物流外包帶來的間接收益;

（13）Ctt表示TPL 接受供應商物流外包的交易成本。

四、 模型的建立與求解

TPL擁有庫存決策權的一個重要問題是供應商對TPL 的服務水平沒有限制，這也是TPL 不愿主動增加庫存的重要原因。現在考慮加入一個不允許缺貨的約束機制，即如果TPL 庫存不能滿足生產商的需求，TPL必須通過緊急訂購來滿足需求，緊急訂購額外物流成本（設為）由TPL 支付;同時，供應商以實際運輸量支付物流費用。在圖1所示的運作流程中，為了很好的實現供應商管理庫存，提高客戶滿意度，需要考慮以下四個決策目標：

（1）生產商的期望收益。引入不允許缺貨約束機制后，生產商需求全部得到滿足，生產商的期望收益用模型表示為：

∏R3=（p-w）E[D（x）]-g（x）=（p-w）f（x）-g（x）（1）

分別求（1）式對x 的一階導數和二階導數，得到結果如下：

■=（p-w）f′（x）-g′（x）（2）

■=（p-w）f″（x）-g″（x）<0（3）

令（2）式等于零得到：

（p-w）f′（x3*）=g′（x3*）（4）

不難判斷，∏R3有極大值，且極大值點在滿足（4）式處獲得。此時，生產商的最優批量生產努力水平在批量生產的邊際成本等于邊際收益處達到。

（2）供應商的期望收益。由于供應商將其擁有的的決策權和承擔的庫存風險都轉移給了TPL，供應商支付給TPL 的物流費用按實際成功運輸的產品數量來計算，而不是按TPL 決策的庫存數量來計算，其期望收益用模型表示為：

∏S3=（W-C1-Cls）-Cts+Cie（5）

（3）TPL的期望收益。TPL的期望收益用模型表示為：

∏T2=（Cls+C1+Cels-v）E（min（D，Q）-（Clt+C1-v）Q-CelsE（D）-Ctt（6）

分別對（6）式求Q 的一階偏導數和二階偏導數，得到結果如下：

■=（Cls+Cels+C1-v）■？漬（y）dy-（Ct+C1-v）（7）

■=-（Cls+Cels+C1-v）？漬（Q-f（x））<0（8）

容易判斷，∏T3具有極大值。

由上式可以得到：

Pr（D（x3*）

式（9）反應了TPL 使自身收益最大化時的庫存決策，它表明：當緊急訂購額外物流成本越大時，TPL 就越傾向于加大庫存量以減少缺貨概率。

（4）供應鏈的期望總收益。供應鏈的期望總收益用模型表示為：

∏SC3=（p-Cels-v）E[min（D（x3*），Q3*）]-（C1-Clt-v）Q3*-CelsE（D）-g（x3*）-Ctt-Cts+Cie（10）

五、 算例

根據以上模型進行實例分析，下面對嘉里大通公司某特定情況下的供應鏈進行研究，假設C1=4，v=2，p=11，w=8，Cls=2，Clt=1，Cels=3，g（x）=0.3x0.5，f（x）=104x0.5，？孜～N（0，108），Cts=1 000，Cie=1 000，Ctt=1 000得到在TPL擁有庫存決策且不允許缺貨（模式三）時，庫存水平，客戶滿意度，生產商收益，供應商收益，TPL收益，以及供應商收益的數值，本文還對傳統的VMI模型，即供應商擁有庫存決策權，只將物流作業外包給TPL（模式一）與TPL擁有庫存決策權，沒有任何服務限制（模式二）的相關參數進行了計算，得到各模型條件下的結果如表2所示。

由以上分析結果可見，在引入不允許缺貨的約束機制后，庫存水平和顧客滿意度都得到了提高，生產商、供應商和供應鏈總收益都有所增加，TPL 收益相對模型二也有一定的增加，但這并不表明在加入不允許缺貨約束機制的任何情況下TPL 收益都會增加，主要是因為引入約束機制后TPL 既要承擔缺貨成本，又要承擔超儲成本，而TPL單位產品的物流收益并沒有增加，TPL 只能依靠提高庫存決策能力以改善庫存水平來使其期望收益最大化。

六、 結論

研究結果表明：庫存決策權的轉移對供應鏈的績效沒有絕對的影響，而在加入不允許缺貨的約束機制后，供應鏈庫存水平、顧客滿意度以及生產商和供應商的收益都會得到一定程度的改善，雖然TPL 的收益則不一定會增加，但供應鏈的總收益會增加。VMI 與TPL 集成是一種新的供應鏈模式，在集成模型中加入一些激勵機制、協作機制等都是未來值得研究的方向。

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基金項目：國家社會科學基金項目（項目號：13BGL007）;教育部人文社科規劃項目（項目號：11YJA630160）。

作者簡介：戴君（1983-），女，回族，北京市人，對外經濟貿易大學國際經濟貿易學院博士生，研究方向為供應鏈管理;謝琍（1963-），女，漢族，北京市人，北京工業大學應用數理學院副教授，研究方向為供應鏈管理;王晶（1982-），男，回族，河北省邯鄲市人，北京工商大學商學院系主任、副教授，中國科學院大學管理學博士，研究方向為物流與供應鏈管理。

收稿日期：2014-11-27。