連鎖超市配送中心逆向物流量及其庫存成本模型研究

吳鵬飛，鄧愛民,2，楊蔥蔥，田 浩

(1.湖南大學交通運輸與物流研究所，湖南 長沙 410079；2.湖南大學經濟與貿易學院，湖南 長沙 410079)

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連鎖超市配送中心逆向物流量及其庫存成本模型研究

吳鵬飛1，鄧愛民1,2，楊蔥蔥1，田 浩1

(1.湖南大學交通運輸與物流研究所，湖南 長沙 410079；2.湖南大學經濟與貿易學院，湖南 長沙 410079)

連鎖超市配送中心逆向物流量顯赫，超常規占用大量庫存空間和資金成本鮮為人知。本文在深入分析連鎖超市配送中心逆向物流量的分類及成因的基礎上，構建了由商業回流、終端回流、維修回流、包裝回流和生產回流等五類回流所產生的連鎖超市配送中心逆向物流量的計算模型，模型中構建考慮產品指數平滑系數預測的基礎上導入了對連鎖超市產品回流有放大影響的趨勢平滑系數、季節性平滑系數、退貨率、損毀率、次品率等多項指標參數，并進一步推導了連鎖超市配送中心逆向物流庫存成本計算模型；接著，通過算例計算了連鎖超市配送中心產品逆向物流及其庫存成本，分析了不同參數變化下的逆向物流庫存成本值的影響程度，論證了本模型的有效性和實用性。最后給出了連鎖超市配送中心逆向物流庫存成本降低途徑。

連鎖超市；配送中心；逆向物流量；預測；庫存成本；模型

1 引言

連鎖超市是指由一系列商業組織以統一的形式、統一的價格、統一的服務組成的商業集團。倡導配送中心統一進貨，統一配送和分散銷售，通過發揮規模經濟效益，以價格、質量、管理、品牌效應等多方面的優勢而成為一種比較流行的商業業態。從功能上來說，連鎖超市配送中心是確保連鎖超市商品有效采購、儲存與配送至連鎖店銷售到客戶的據點，其商品流動過程主要體現為正向物流，而不是逆向物流，即從客戶回流至連鎖店至配送中心。鮮為人知的是我國不少連鎖超市，包括上市公司，其配送中心倉庫存放有大量逆向物流商品(包括退貨、產品維修與包裝再利用等，也包括生產商委托的各種回收物品)，有時甚至過半，耗用了大量的時間空間成本，導致物流成本居高不下，嚴重影響連鎖超市企業績效。

基于目前連鎖超市配送中心逆向物流量非同尋常，本文試圖通過分析其逆向物流量的成因，建立其逆向物流量預測及其庫存成本模型，進行其逆向物流量及其庫存成本的實證分析，探究其逆向物流量及其庫存成本變化的影響因素，并提出其逆向物流量及其庫存成本的控制對策，以期促進我國連鎖超市健康發展。

眾多國內外學者從逆向物流的概念、經濟價值、成本控制、網絡優化設計、運營模式、閉環供應鏈、環境保護、電子商務下的逆向物流等多方面的進行了研究。Carter等[1]定義逆向物流是物品在渠道成員間的反向傳遞過程，企業通過這一過程中的物料再循環、再利用實現環境管理更有成效。王長瓊[2]綜述了國外從降低原料成本、提高服務價值、提高環境業績等方面逆向物流產生的經濟價值；詹蓉等[3]從戰略目標、運作策略與支撐技術三層構建了逆向物流運作管理模型；何波等[4]、熊中楷等[5]分別考慮顧客選擇行為與以舊換新收購方式下的逆向物流網絡優化設計；張雅[6]建立了逆向物流庫存控制經濟利潤數學模型，通過案例證明回收可以增加企業的利潤。許林[7]對我國逆向物流中出現法規和責任機制不健全等問題提出引入第三方逆向物流管理的必要性；Cardoso等[8]探究了需求不確定下考慮逆向物流活動的供應鏈設計與規劃；Kaynak等[9]闡述了物流中心中逆向物流的角色作用；楊建功與卿前龍[10]探討了VMI環境下庫存競爭性產品的補貨策略及最優貨架空間的確定。

隨著我國連鎖超市快速發展所暴露的逆向物流量顯著增多，其研究與探討也逐漸展開。許勝余[11]分析了連鎖超市逆向物流管理的價值；高莉[12]進行了國內外逆向物流發展比較分析，并指出國外眾多知名連鎖超市已將逆向物流作為強化其競爭優勢戰略；焦薇等[13]闡述了超市逆向物流的種類和產生的驅動因素，結合沃爾瑪公司逆向物流管理經驗，提出了我國超市企業逆向物流管理原則與發展趨勢； 近年來更多的出現了連鎖超市逆向物流的問題分析、成本控制、管理模式與法律糾紛等等。但連鎖超市逆向物流國外研究文獻不多見。總體來看，上述研究對連鎖超市配送中心逆向物流量預測計算與庫存成本計算模型構建分析相對缺乏。

正向逆向物流的預測在方法在本質上可視為一類，國內外物流量的預測成果已十分豐富，如Teunter等[14]、張鳳榮等[15]、Jose等[16]、周艷輝[17]、Nuzzolo等[18]、蘇菊寧等[19]國內外研究人士從時間序列法、指數平滑法、灰色預測法、人工神經網絡預測法等及其各種方法的組合進行了研究與運用。

考慮到連鎖超市經營產品特點，本文采取指數平滑法作為預測基礎，綜合考慮趨勢及季節等因素對連鎖超市配送中心逆向物流量進行預測計算，由此推導出連鎖超市配送中心逆向物流庫存成本。

2 連鎖超市配送中心逆向物流構成及成因

連鎖超市配送中心逆向物流的構成及成因如圖1所示：各超市連鎖店根據需求意向與預測向配送中心下達訂單，配送中心根據訂單向上游供應商進貨，在配送中心進行必要的儲存與配送揀選工作后向各超市連鎖店配送送貨，當訂單數量超過需求數量，存在倉儲量大于配送量，配送量大于終端客戶需求量，再加上其他原因，連鎖超市逆向物流構成可以按照以下兩個因素進行分類：

(1)逆向物流中的回流物品來源，即回流的物品是來自最終客戶，還是來自供應鏈渠道上的其他成員，如零售商或配銷中心，或者來自企業本身內部。

(2)逆向物流中的回流物品類型，即回流的物品是產品還是包裝物。

根據產品或包裝進入逆向物流系統的原因、途徑以及回流物品的處置方式不同，可以將各種產業形態下的逆向物流歸納為五類：商業回流、終端回流、維修回流、包裝回流和生產回流。

圖1 連鎖超市配送中心作業流程圖

2.1 商業回流

季節性產品過季、產品過期或者物流過程中損壞等原因造成的產品退回，如零售商積壓庫存、時裝、化妝品等。

(1)零售商停售產品。產品在質量、規格上完全沒有缺陷，只是零售商由于某種原因(如季節性商品過季等)決定停止銷售從某一供應商購進的商品。當商家決定不再銷售某一特定商品，他可能會聯絡供應商或其他商家買走這些商品。

(2)零售商庫存過量。由于零售商過高估計某一產品的市場需求而產生了過量的訂購數，而這類產品質量、規格完好，仍然可以出售，但銷售進度非常慢，占用庫存和流動資金，使得機會成本增加。

(3)銷售退貨。零售商銷售出去的產品，在一定售后期限內被顧客退回，且影響二次銷售，此時零售商可以自行處理這些退貨產品，也可以返回給制造商。

(4)運輸損毀。產品在運輸過程中，由于碰撞、擠壓等影響產品正常銷售，此時就需要將有問題的產品退回給上一級供應商進行處理。

2.2 終端回流

所有從終端用戶處回流處理的產品。如電子設備的再生產、地毯循環、輪胎修復，黑色和白色家用電器、電腦和打印機元件等也是常見的這類回流產品。終端回流的原因很多，包括：產品過期造成的退貨、客戶無理由的退貨、產品有危害導致客戶不滿意的退貨、產品有缺陷或被損壞導致的退貨、使用壽命結束的報廢產品的回收等。

(1)缺陷品退回

消費者發現產品在質量或者規格上有殘次，把商品退給零售商，零售商把殘次品的情況通知生產商或供應商，生產商或供應商采用更換新產品或退款的方式來補償消費者，而零售商將殘次品送回給生產商或供應商。

(2)擔保期退貨

顧客為了退貨而聲稱商品有殘次，而實際上根本沒有缺陷。只是由于顧客不懂操作或其他原因造成不滿意。由于零售商員工沒有接受專門的培訓，對產品了解甚少，在逆向物流入口處無法把好關，讓這類無缺陷產品流入。

(3)產品使用壽命結束

使用壽命結束后的產品仍然具有使用價值，對于回收者來說存在著經濟利益。這類產品可以通過重新制造、加工和再循環等方式加以回收。這類回流的原因除了產品本身老舊、功能退化以外，還有迫于環保法規的要求，以及生產商出于保護資產，防止敏感技術、信息外泄的考慮。

2.3 維修回流

有缺陷或損壞的產品退回，如有缺陷的家用電器、手機等。

(1)缺陷品維修

產品有缺陷或被損壞，就會被要求退貨、換貨，但更多情況下是包退包換期后的維修。生產系統不可能保證100%的產品合格率，大規模生產必然帶來次品數量的增加，因此產品不合格導致的回流不可避免。

(2)產品召回

激烈的市場競爭使得消費者的影響力逐步增大，迫使企業對產品的責任不斷發展，甚至到使用完成階段。由于企業自身行為包括：涉及、生產、包裝、銷售、儲運過程中造成的產品質量缺陷，導致的消費者權益受損都由企業負責。當這種損壞因某些特定產品在一定區域內對大面積的消費者造成損害時，企業不得不在政府部門的監督下對有缺陷的產品進行集中回收處理。產品召回的過程也是逆向物流產生的過程。

2.4 包裝回流

產品的包裝分為物流包裝和銷售包裝。隨著環保意識的增強和社會資源再利用思想的提升，產品包裝回收成為企業將要面對的問題。包裝的回流是逆向物流中重要的一個類別，包括箱、瓶、托盤和集裝箱等，這些包裝不需要再處理加工就可以直接再次利用；對于運輸包裝，由于回流的周期短，回收的價值更大。隨著現代物流的發展，出現了可重復多次利用的包裝，它們通常由專門的物流服務提供商提供并負責回收。許多超市就使用這類包裝。

2.5 生產回流

生產過程中產生的報廢零部件、邊角余料和副品回收，它們屬于來自于企業本身內部的回流，可以節約資源，減少成本。

歸納上述分析得出連鎖超市逆向物流構成及成因如表1所示。

表1 連鎖超市逆向物流構成與成因

3 連鎖超市配送中心逆向物流量預測及庫存成本模型構建

連鎖超市配送中心逆向物流量本質上是由供應商導致的逆向物流、連鎖超市經營產生的逆向物流、顧客產生的逆向物流所構成。本文采取指數平滑法預測固定周期內連鎖超市產品需求量，并導入校正趨勢和季節性趨勢予以校正，通過周期內的采購總量與產品需求總量差額得出進入逆向物流庫存的產品數量。

根據連鎖超市配送中心逆向物流的分類，可以得出連鎖超市配送中心第t期逆向物流的庫存成本函數：

(1)

其中：TC1t—供應商導致的逆向物流庫存成本；

TC2t—連鎖超市經營產生的逆向物流庫存成本；

TC3t——顧客產生的逆向物流庫存成本。

3.1 供應商產生的逆向物流量及其庫存成本

生產過程中產生的報廢零部件、邊角余料和副品回收稱為生產回流，一般都存在于企業內部。按照表4的分類標準，在連鎖超市運營中，來自供應商的逆向產品基本不存在，因此可以忽略不計，該部分逆向物流主要體現為包裝，在此假設產品i第t期的包裝庫存成本為di1，則供應商導致的第t期的逆向物流庫存成本為：

(2)

3.2 連鎖超市產生的逆向物流量及其庫存成本

在表1中可以看出，來自連鎖超市配送中心的逆向物流主要有五類：庫存過量、銷售退貨、運輸損毀、超市停售和季節性商品過季。其中季節性商品過季在此放入庫存過量中統一計算。

庫存過量是由于超市過高估計某一產品的市場需求而產生了過量的訂購數，這類產品質量、規格完好，仍然可以出售，但銷售進度非常慢，占用庫存和流動資金，使得機會成本增加。一般講產品的需求有兩種，一種是規律性需求，比如日常必需品，另一種需求由于該產品的總體需求量偏低，需求時間和需求水平非常不穩定，需求是間歇性的，稱為尖峰需求，比如節慶用品等。

假設某規律性需求產品i第t期的訂貨量為Qti，需求服從正態分布，則采取指數平滑法可得出該產品第t期的實際需求預測值為：

(3)

其中：i——產品代號，(i=1,2,3，…，n)t——本期的時間；αi——產品i的指數平滑系數，αi∈(0,1)；A(t-1)i——產品i第t-1期的需求值；D(t-1)i——產品i第t-1期的需求預測值；Dti——產品i第t期考慮指數平滑系數的需求預測值。

考慮到需求的趨勢性變化，現導入校正趨勢方程：

Sti=αiA(t-1)i+(1-αi)(S(t-1)i+T(t-1)i)

(4)

Tti=βi(Sti-S(t-1)i)+(1-βi)T(t-1)i

(5)

(6)

其中：

Sti——產品i第t期的需求預測值；

S(t-1)i——產品i第t-1期的最初需求預測值；

T(t-1)i——產品i第t-1期的趨勢校正值；

Tti——產品i第t期的趨勢校正值；

βi——產品i的趨勢平滑系數，βi∈(0,1)。

季節性因素影響下，模型方程變化如下：

Sti=αi(A(t-1)i/I(t-L-1)i)+(1-αi)(S(t-1)i+T(t-1)i)

(7)

Iti=γi(Ati/Sti)+(1-γi)I(t-L-1)i

(8)

(9)

其中：

D2ti——產品i第t期考慮校正趨勢和季節性因素后的需求預測值；

γi——產品i季節性平滑系數，γi∈(0,1)；

Iti——產品i第t期的季節性指數；

It-L-1——產品i第t-L-1期的季節性指數；

L——季節性周期的期數。

則可得出產品i第t期的逆向物流量Fti為：

(10)

求和可得連鎖超市配送中心第t期庫存過量帶來的逆向物流庫存成本為：

(11)

(1-αi-βi)S(t-1)i+(2-αi-βi)T(t-1)i+βiSti]I(t-L)i

(12)

運輸損毀指的是產品在運輸過程中，由于碰撞、擠壓等影響產品正常銷售，需要將這部分產品退回給上一級供應商進行處理，假設產品i的損毀率為ρi，則產品i第t期的損毀逆向物流量為D2tiρi，產品i第t期的損毀成本為PiD2tiρi，求和可得運輸損毀產生的逆向物流庫存成本為：

I(t-L-1)i)+(1-αi-βi)S(t-1)i+(2-αi-βi)T(t-1)i+βiSti]I(t-L)i

(13)

超市停售產品指的是產品在質量、規格上完全沒有缺陷，只是超市由于某種原因(如季節性商品過季等)決定停止銷售從某一供應商購進的商品。當超市決定不再銷售某一特定商品，可以聯絡供應商或其他商家買走這些商品。超市停售屬于不可預測因素，在此假設產品i的停售產品庫存成本為di2，則超市停售產品i第t期的逆向物流庫存成本為：

(14)

3.3 顧客產生的逆向物流量及其庫存成本

從表1中可以看出，來自顧客的逆向物流量主要有缺陷品退回、擔保期退貨、產品使用壽命結束、缺陷品維修和產品召回等。

缺陷品退回指顧客發現產品在質量或規格上有殘次，把商品退給超市，超市把殘次品的情況通知供應商，供應商采用更換新產品或退款的方式來補償顧客，而顧客將殘次品退還供應商。假設產品i的次品率為μi，則產品i第t期的次品逆向物流量為D2tiμi。

產品i第t期的次品庫存成本為PiD2tiμi，求和可得缺陷品退回的逆向物流庫存成本為：

(1-αi-βi)S(t-1)i+(2-αi-βi)T(t-1)i+βiSti]I(t-L)i

(15)

擔保期退貨指的是顧客為了退貨而聲稱商品有殘次，而實際上根本沒有缺陷，只是由于顧客不懂操作或其他原因造成不滿意。由于超市員工對產品了解甚少，在逆向物流入口處無法把好關，讓這類無缺陷產品流入。該類產品的退貨率呈無規則狀態，且相對數量較少，假設產品i平均每季度擔保期退貨數mi，產品i的擔保期退貨庫存成本為di3，則超市擔保期退貨產品i第t期的逆向物流庫存成本為：

(16)

使用壽命結束后的產品仍然具有使用價值，對于回收者來說存在著經濟利益。這類產品可以通過重新制造、加工和再循環等方式加以回收。但是該類產品很少通過超聲的途徑進行回收，由此產生的逆向物流量也很少，且無規律，假設產品i的回收物流庫存成本為di4，則超市擔保期退貨產品i第t期的逆向物流庫存成本為：

(17)

產品有缺陷或被損壞，除了退貨、換貨，更多時候是包退、包換期后的維修。這類服務在超市經營中很少，專柜經營中產生的類似逆向物流量有專屬通道，不經過超市配送中心，因此此類庫存成本在連鎖超市逆向物流量中不予考慮。

產品召回是指由于企業自身行為包括：涉及、生產、包裝、銷售、儲運過程中造成的產品質量缺陷，當這種損壞因某些特定產品在一定區域內對大面積的消費者造成損害時，企業不得不在政府部門的監督下對有缺陷的產品進行集中回收處理。另外，在顧客中同樣存在某些包裝回流，供應商通過超市完成對某些特殊包裝及材料的回收。這些在連微乎其微，假設產品i召回產品逆向物流庫存成本為di5，則召回產品i第t期的逆向物流庫存成本為：

(18)

由于連鎖超市的補貨期很短，預測誤差相對較低，安全庫存問題在此不予考慮。

3.4 連鎖超市總逆向物流量及其總庫存成本

考慮上述供應商、連鎖超市及顧客產生的逆向物流求總，即庫存過量帶來的逆向物流量、退貨逆向物流量、損毀逆向物流量與缺陷品退回逆向物流求總，可求得產品i第t期的總逆向物流量為：

(19)

連鎖超市第t期的總逆向物流量的庫存成本為：

(20)

其中，εi——產品i其它的逆向物流產品修正量。

4 算例

4.1 某連鎖超市配送中心產品i參數及求解問題

連鎖超市配送中心產品種類眾多，在此不能一一列舉，算例分析中只選取代表性的某產品作為案例，其他產品以此類推即可。假設產品i需求時間列表如表2，第一季度趨勢校正值T(t-1)i=0，第一季度季節性指數I(t-1)i=1，產品進貨價格Pi=30(元/個)，平均每季度擔保期退貨數mi為3個，無其他逆向物流產品，修正量εi為0，平滑系數αi、趨勢平滑系數βi、季節性平滑系數γi見表3；退貨率pi、損毀率ρi、次品率μi等參數見表4。求其2013年第二季度的逆向物流量及其庫存成本。

表2 產品i需求時間列表(單位：個)

表3 產品i各類平滑系數表

表4 產品i各類退損與次品率表

4.2 產品i總逆向物流預測值計算

將2012年四個季度的平均數D0i作為初始預測值，將上述相關參數帶入公式(3)，得產品i在2013年第一、二季度考慮指數平滑系數的需求預測值(個)為：

D1i=α1A01+(1-α1)D0i=0.2(1300)+0.8(1200)=1220

D2i=α1A11+(1-α1)D1i=0.2(1600)+0.8(1220)=1296

將上述相關參數帶入公式(4-6)，得產品i在2013年第一、二季度考慮趨勢平滑系數的需求預測值為：

將上述相關參數帶入公式(7-9)，得產品i在2013年二季度考慮季節性平滑系數的需求預測值為：

根據表4，考慮產品i各類退損與次品率，第二季度的采購量為1550個，即產品i在2013年第二季度的訂貨量Q2i，將上述相關參數帶入公式(19)，則可以得出i在2013年第二季度的總逆向物流量(單位，個)為：

4.3 產品i總逆向物流庫存成本計算

則可以得出產品i在2013年第二季度的總逆向物流量庫存成本為：

4.4 對比分析

產品i在不同參數下的逆向物流庫存成本值見表5。對比分析可知：

其他平滑系數不變，提高季節性平滑系數γi，產品i逆向物流庫存成本降低最大；提高趨勢平滑系數βi，產品i逆向物流庫存成本降低最少。對產品i逆向物流庫存成本影響最大的系數是季節性平滑系數γi，其次是指數平滑系數αi，最后是趨勢平滑系數βi。

表5 產品i逆向物流庫存成本對照表

平滑系數不變，同量提高系數pi,ρi,μi時，總逆向物流庫存成本增長相同。

預測時，系數確定存在主觀判斷，為了盡量減少誤差，一般加大需求歷史數據的權數，取指數平滑系數α的折中值，范圍在0.01-0.3之間，其他平滑系數也是如此；另外，也要盡量降低退貨率、損毀率和次品率，對降低逆向物流庫存成本也十分重要。

5 結語

從本文模型可以總結以下連鎖超市配送中心逆向物流及其成本降低途徑：連鎖超市配送中心逆向物流來源于商業回流、終端回流、維修回流、包裝回流和生產回流等五類回流，這五類回流會受指數平滑系數、趨勢平滑系數、季節性平滑系數、退貨率、損毀率、次品率等參數而變化；當指數平滑系數、趨勢平滑系數、季節性平滑系數確定通過歷史數據及良好的信息系統貼近真實的連鎖超市配送中心逆向物流發生情景時，產品需求訂貨預測能較真實的反應客戶需求值；當將退貨率、損毀率、次品率等參數控制在較小范圍時，由此導致的連鎖超市配送中心逆向物流數量相對較小，逆向物流庫存成本相對也較小。后續的研究建議主要有：將連鎖超市從業人員素質能力、配送中心信息系統等因素納入模型考慮，完善模型；通過結合連鎖超市行業企業統計數據特征加強行業企業實證研究，為連鎖超市行業企業提供逆向物流及其成本降低決策依據。

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Study of the Reverse Logistics Quantity and Its Inventory Cost in Supermarket Chain Distribution Center

WU Peng-Fei1，DENG Ai-min1,2，YANG Cong-cong1，TIAN Hao1

(1.Institute of Transportation and Logistics, Hunan University, Changsha 410079, China; 2.School of Economics and Trade, Hunan University, Changsha 410079, China)

It is rarely known that the reverse logistics quantity in supermarket chain distribution center extraordinary takes up a large number of inventory space and capital cost. In this paper the causes of reverse logistics quantity in supermarket chain distribution center constituted by five categories returns——commercial return, terminal return, repair return, packaging return and production return are thoroughly analyzed; and the calculation model of the reverse logistics quantity in supermarket chain distribution center, which predicts on the coefficient of exponential smoothing and includes amplification factors, such as trend smooth coefficient, seasonal smoothing coefficient, return rate, damage rate, defect rate and so on, is built up and its inventory cost calculating model of reverse logistics quantity in supermarket chain distribution center is further deduced. Then, through the numerical example the reverse logistics quantity and its inventory cost in supermarket chain distribution center are calculated and the degree of influence of the reverse logistics inventory cost under different parameters is illustrated, and then the validity and practicability of the model are demonstrated. The ways to reduce the inventory cost of reverse logistics quantity in supermarket chain distribution center are given.

supermarket chain; distribution center; reverse logistics quantity; inventory cost; model

2014-06-09；

2015-01-01

國家自然科學基金資助項目(71172194/G0212)；德國BMBF項目(APR10/810)；湖南省高校“2011協同創新中心”項目(湘財教指[2015]69)；重慶市市政府重點社科基金項目(2004ZD03)

簡介：鄧愛民(1964-)，女(漢族)，湖南益陽人，湖南大學經濟與貿易學院教授，博士生導師，湖南大學交通運輸與物流研究所所長，研究方向：供應鏈物流系統與交通運輸系統，E-mail:.aimindeng@hnu.edu.cn.

1003-207(2016)10-0078-08

10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2016.10.009

F253

A