基于雙模式下的供應(yīng)鏈庫存路徑研究

劉越 王建華

摘要：隨著低碳模式研究的不斷開展和深入，基于低碳視角下的供應(yīng)鏈庫存路徑的選擇與優(yōu)化成為供應(yīng)鏈管理研究的重要方向。文章首先構(gòu)建雙模式下的數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)運(yùn)輸成本、庫存成本最低的預(yù)期優(yōu)化目標(biāo)；其次通過實際問題的簡化算例，進(jìn)行庫存路徑?jīng)Q策分析，驗證模型的有效性和可解性；最后實證結(jié)果表明，供應(yīng)鏈系統(tǒng)在雙模式下的決策結(jié)果是不同的，VMI-CS模型下的供應(yīng)鏈庫存路徑要優(yōu)于傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模型下的供應(yīng)鏈庫存路徑，既達(dá)到了碳排放標(biāo)準(zhǔn)，又能夠使總成本最小化。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模型；VMI-CS模型；庫存路徑；低碳；庫存成本

一、引言

全球碳排放量陡增、海平面上升、空氣污染加重等環(huán)境問題儼然威脅到人類的生存。整個供應(yīng)鏈領(lǐng)域，各環(huán)節(jié)相互協(xié)作，層層呼應(yīng)，為全社會的節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)是題中應(yīng)有之義。VMI-CS模型是指企業(yè)具有回收再制造特質(zhì)的閉環(huán)供應(yīng)鏈，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本包含產(chǎn)品回收環(huán)節(jié)的成本和產(chǎn)品再制造環(huán)節(jié)的成本，而且再制造產(chǎn)品具有新產(chǎn)品同等的質(zhì)量，形成一個供應(yīng)商、零售商和生產(chǎn)者責(zé)任組織回收商的集成系統(tǒng)。

二、研究評述

Jaber和Zolfaghari等研究基于傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模型的成本最小化問題，目標(biāo)是實現(xiàn)企業(yè)利潤最大化；Hill等首次將傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模型與供應(yīng)商管理庫存模型相結(jié)合，進(jìn)行供應(yīng)鏈的設(shè)計與優(yōu)化；Bei等構(gòu)建出正向物流和逆向物流模型，體現(xiàn)為資源浪費的減少和高效利用，并進(jìn)一步凝練出閉環(huán)供應(yīng)鏈的相關(guān)理論；Wang Fan等研究得出在供應(yīng)鏈設(shè)計的初始階段考慮碳排放成本則會改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而影響后期項目的運(yùn)營碳排放和成本；Qlang等針對由制造商和消費者構(gòu)成的兩周期閉環(huán)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，分析了再制品和新制品之間差異定價的問題；De Brito和Dekker分析具有環(huán)境友好型特質(zhì)的閉環(huán)供應(yīng)鏈模型，著重考慮回收的產(chǎn)品進(jìn)行制造、再制造過程時需加入碳排放指標(biāo)、能量利用率、再制造次數(shù)等多個指標(biāo)；Aghezzaf等研究了基于確定需求的供應(yīng)鏈庫存路徑，提出相應(yīng)的優(yōu)化策略， 并給出決策參數(shù)的相應(yīng)取值范圍；Liu Shu-chu等研究了單個供應(yīng)商向多個零售商配送產(chǎn)品的庫存路徑協(xié)調(diào)策略和優(yōu)化算法。陳劍等對低碳供應(yīng)鏈與可持續(xù)供應(yīng)鏈管理中的運(yùn)籌問題進(jìn)行綜述，指出未來低碳供應(yīng)鏈的研究方向。

在歸納和總結(jié)現(xiàn)有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，參考Ehab Bazan的模型，研究三級供應(yīng)鏈，在考慮傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模型下的產(chǎn)品制造和VMI-CS模型下的產(chǎn)品循環(huán)再制造的供應(yīng)鏈優(yōu)化與設(shè)計，研究在多種容量及碳排放水平車輛的情況下進(jìn)行車輛選擇、庫存補(bǔ)充和路徑優(yōu)化決策，分析多周期內(nèi)碳排放總量約束，超出規(guī)定碳排放量進(jìn)行碳懲罰的二元動力對供應(yīng)鏈庫存路徑?jīng)Q策的影響。

三、問題描述

一個由單個供應(yīng)商（VENDER）的兩個二級配送中心Vs-s和Vr-s（Serviceable stock、Repairable stock）、單個零售商（RETAILER）的兩個二級配送中心Rs-s和Rr-s（Serviceable stock、Repairable stock）、生產(chǎn)者責(zé)任組織回收商的生產(chǎn)者責(zé)任組織F（PRO）和處置環(huán)節(jié)（DISPOSAL）所組成的三級供應(yīng)鏈，雙模式下的供應(yīng)鏈都考慮了電器產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)（Manufacturing process）。由于市場空間有限以及精益生產(chǎn)的需要，總是盡可能少地降低商品的存儲量，防止存放過多不同種類商品而造成庫存成本上升、商品損耗和折舊嚴(yán)重等后果。因此，市場各個時間段內(nèi)的商品數(shù)量依據(jù)之前的銷售數(shù)據(jù)和預(yù)測給出，交由采用集貨方法進(jìn)行商品運(yùn)輸?shù)牡谌轿锪鞴荆?PL）。3PL公司物流車輛型號多樣，其運(yùn)輸能力、碳排放系數(shù)和運(yùn)輸成本也不盡相同，單個供應(yīng)商和單個零售商以及生產(chǎn)者責(zé)任組織回收商的庫存成本也可能不同。圖1詳細(xì)描述正向和逆向供應(yīng)鏈模型的庫存系統(tǒng)。

五、算例分析

（一）算例描述

選擇內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)格力集團(tuán)電器產(chǎn)品市場的5種主要商品，分析雙時間段的供應(yīng)過程。市場對供應(yīng)商和零售商所生產(chǎn)商品的需求量如表1所示，假設(shè)其生產(chǎn)能力足夠，即在供應(yīng)鏈系統(tǒng)初始狀態(tài)時，令單個供應(yīng)商和單個零售商存儲的商品能夠滿足市場兩個周期的需求。單個供應(yīng)商和單個零售商的庫存費率規(guī)定為5元/（件.時段），生產(chǎn)者責(zé)任組織回收商的庫存費率則是20元/（件·時段）。VMI-CS模型下的庫存路徑問題，限定運(yùn)輸過程中所涉及的碳排放量最大額度為950kg；傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模型下的庫存路徑問題，限定運(yùn)輸過程中所涉及的碳排放量最大額度設(shè)為合理的正數(shù)。

（二）算例結(jié)果分析

從圖2分析得出，傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模型下的運(yùn)營總成本11361元，碳排放量總額為6234kg；VMI-CS模型下的運(yùn)營總成本為15732元，碳排放量總額是1910kg。即VMI-CS模型的運(yùn)營總成本比傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模型的運(yùn)營總成本要高27.8%，但是碳排放量要低69.4%。可以得出結(jié)論，整個過程物流成本上升的百分比要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于碳排放量下降的百分比。

從圖2可以看出，VMI-CS模型中的時段1，需要派送K1和K2兩輛車，K1的物流過程可描述為，車輛K1到處置場（5）裝載400件商品5→到Rr-s（4）卸載下100件商品5、同時裝載300件商品4→將300件商品4和300件商品5運(yùn)至生產(chǎn)者責(zé)任組織卸載→返回3PL。K2的物流過程可描述為，到Rr-s（4）裝載200件商品4和100件商品5（這100件商品5為上一環(huán)節(jié)K1卸載下來的）→到Vr-s（3）再裝載上300件商品3→將300件商品3、200件商品4和100件商品5運(yùn)輸至Vs-s（1），全部商品卸載到Vs-s這家企業(yè)→車輛空載行駛至Rs-s（2），裝載500件商品2→行駛至生產(chǎn)者責(zé)任組織F，將商品全部卸載，返回3PL；時段2，只需要一輛車K3進(jìn)行商品的運(yùn)輸，K3直接從3PL出發(fā)行駛至Vs-s（1），將400件電器產(chǎn)品1、300件電器產(chǎn)品3、200件電器產(chǎn)品4、100件電器產(chǎn)品5全部裝載，運(yùn)輸至生產(chǎn)者責(zé)任組織F，返回3PL。

傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模型中的時段1，需要派送一輛容積較大的車輛K4，K4的物流過程可描述為，車輛K4依次到處置場（5）、Rr-s（4）和Vr-s（3）將雙時間段所需的三種電商產(chǎn)品全部裝載運(yùn)輸至Vs-s（1）→在Vs-s（1）將300件電器產(chǎn)品3、200件電器產(chǎn)品4和100件電器產(chǎn)品5卸載→行駛至Rs-s（2）裝載500件電器產(chǎn)品2，將500件電器產(chǎn)品2、300件電器產(chǎn)品4和300件電器產(chǎn)品5一同運(yùn)至生產(chǎn)者責(zé)任組織F卸載，返回3PL；時段2，只需要一輛車K3進(jìn)行商品的運(yùn)輸，K3的物流過程與VMI-CS模型一致。

六、結(jié)語

本文研究傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模型和VMI-CS模型下的三級供應(yīng)鏈庫存路徑選擇與優(yōu)化問題。得出結(jié)論，即VMI-CS模型下的供應(yīng)鏈庫存路徑選擇與優(yōu)化，不僅滿足碳排放標(biāo)準(zhǔn)，而且達(dá)到總成本最小。

從研究結(jié)果還可以發(fā)現(xiàn)，為了達(dá)到低碳供應(yīng)鏈的發(fā)展要求，政府部門可以逐步完善碳交易市場機(jī)制，按照具體的準(zhǔn)則提高碳排放權(quán)價格；第三方物流企業(yè)結(jié)合供應(yīng)鏈核心企業(yè)的要求，采取高效、環(huán)保的運(yùn)輸工具，尋求供應(yīng)鏈整體低碳發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動力；通過在實際運(yùn)營過程中，對比、采用科學(xué)的優(yōu)化模型進(jìn)行庫存路徑方案優(yōu)化和選擇。

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*基金項目：江蘇高校哲學(xué)社會科學(xué)項目（2016SJB630090）。

（作者單位：江蘇大學(xué)管理學(xué)院）