智慧云物流管網中庫存控制模型研究

馬麗娟，高麗娜

（西安外事學院，西安710077）

庫存控制關系著一個公司的財務運轉，為了實現庫存總費用最低，并加快資金周轉，庫存的有效控制尤為重要。只有實現了有效的庫存控制，才可能使庫存不出現積壓，從而降低產品的報廢或貶值率。如果庫存量過多，就很可能造成貨物積壓，增加企業的運營成本，占用大量的流動資金，而如果庫存量過少，又會影響產品的及時銷售，并造成企業面臨信譽危機。因此，面對隨機的客戶需求和訂貨時間，如何實現庫存的動態調節，以實現最佳庫存量，成為云物流庫存管理的一大難點。

一、問題描述

智慧云物流是在現代物流管理模式中引入大數據云計算技術的理念，是基于標準化的作業流程、大數據的處理能力、精確的環節控制、智能的決策支持、靈活的業務覆蓋能力以及深入的信息共享，建立基于大數據的服務平臺，完成物流行業的各個環節活動。設給定智慧云物流平臺G（V，A），理想的最佳庫存控制應該是，進入庫存的量等于流出庫存的量，以最大限度減少庫存費用，且不影響銷售。當時，會出現庫存不足的狀況，從而降低服務水平，影響企業信譽和銷售利潤；或者會出現庫存積壓狀況，從而導致庫存保管費用和倉庫面積增加，同時使產品成本提高。因此，使流動資金被大量占用，造成企業資源的大量閑置，而影響其優化和合理配置。本文將引用泵站調速原理來實現每個配送中心的設計。

二、庫存量調節原理

運行在實際工況下時，泵站中的水泵通常是以額定轉速來運行的，然而，大多數情況下，設計工況卻不是實際工況。在泵站的設計過程中，水泵型號的選擇通常是依據固定的揚程和設計流量來決定的。而這個固定的揚程和設計流量則是通過統計分析若干年的數據資料，以歷年的平均情況來逼近實際情況。然而，實際運行情況常常偏離設計值，而偏離越大，運行效率也將越低，調節也就越不明顯。因此，需要通過變速調節來滿足實際情況。這一情況與庫存控制一致。因為客戶的需求量也是一個隨機變量，所以配送中心對需求點提供需求的比例以及最佳庫存量也可以通過這樣的變速調節來實現效率的提高。

表1 模型參數及變量說明

圖1 配送中心庫存量調節性能曲線

現有某一配送中心的庫存量調節性能曲線如上圖，假設該配送中心在某時庫存量為H凈0時，對應工作點則在A0，該工作點此時對應的效率則為η0，此時效率最高。當其經常工作在H凈下，對應工作點則變為A1，效率也將隨之變化為η1，如果能實現配送中心的實時調速，即可以根據提供需求的比例不同來調節需求比例，如上圖所示，假設配送中心提供需求的比例原本為Z2，現在需求發生了變化，將其調整為Z1，則流量庫存曲線Q-H將調整為Q-H’，流量效率曲線將由Q-η變為Q-η’，同時，配送中心的工作點則會從A1變為A2，效率就能提高到η2。因為能根據需求比例的變化來進行調節，所以減少了庫存量，也就能大幅度降低成本。從而，通過對整個物流系統運行的實際情況進行分析，可以得出具有變速調節功能的配送中心，如果實現了實時調節其庫存量H、提供需求的比例z，就能使整個物流系統發揮最高的效率。

三、最佳庫存量的確定

水泵揚程—流量曲線隨轉速的變化規律基本符合比例律。對于庫存來說，當某一商品流量大時，也就說明該商品的需求大，必然需要增加庫存量，所以，庫存—流量和需求比例的變化規律也符合比例律。因此，根據水泵轉速確定的方法可以得到配送中心的工作參數與需求比例有以下關系：

這是調速后的拋物線方程，在這條曲線上所有點都符合比例律。設該配送中心的安全庫存量為Hs，R為需求量，則該配送中心的庫存關系式為：H=Hs+RQ2，與式（4）聯解，得：

將式（7）代入式（1），即得最佳需求比為：

式中：

H0—當前庫存量

HS—安全庫存量

R—需求量

Q0—管網中的流量

當配送中心選定后，額定情況下的云物流管網流量Q0、當前庫存量H0、需求比例Z0都是常數，因此，對于固定的配送中心而言，任意的需求量R都對應一個最佳的庫存量。

四、算例設計

云倉儲分布問題，即按照消費者的分布特征，全面布局整個云物流平臺上的配送中心網點，讓企業在接到客戶訂單后，配送中心可直接指定最近的同城快遞分撥點進行配送，從而實現高效低費用的配送。

云物流環境下“云倉儲”分布的影響因素很多，除了考慮自然環境因素、人力資源因素、社會環境因素等一般因素之外，還需要結合“云倉儲”的特殊要求，考慮其特有的影響因素。

第一，總費用。物流總費用是“云倉儲”分布的重要考慮因素之一。對于一般企業的流通來講，物流費用=一級配送中心到客戶整個流通環節的費用總和+一級配送中心的存儲和固定設施費用。因此，“云倉儲”平臺中的配送中心的設置應采用就近原則，從而實現其總費用最低。

第二，客戶分布情況。從歷史交易記錄來看，經濟較發達地區的購買率明顯較高。因此，在“云倉儲”平臺的建設過程中，應該根據客戶的地域分布和貨物流向來設計配送中心的位置和庫存量，從而實現效率的提高和物流配送成本的降低。

第三，各級配送中心需實現的功能。為了實現物流效率最高且物流配送費用最低，必須明晰各級配送中心的功能。本文要建立的“云倉儲”一級配送中心，其主要功能是貨物的批量存儲與配送，因此其單位存儲費用和配送費用較低；而二級配送中心的主要功能則是分揀、流通加工并最終配送至客戶，其存儲時間短，因此其單位存儲費用低，但是配送費用卻較高。

以某倉庫為例，分析該倉庫的實際調節性能。采用仿真計算的方法，假設該倉庫云物流管網中的流量Q0=0.336，當前庫存量H0=3.31，倉庫效率為η0=85.5%，現采用變速調節庫存量的控制方式，可求出最佳需求比Zop=1 392，經調速控制后的效率則提高為92.4%。

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