基于VMI 的成品油庫存管理及優化

王 嘯，伍常榮，曲文馳，謝 勇，肖 可

WANG Xiao1, WU Changrong1, QU Wenchi1, XIE Yong2, XIAO Ke2

（1. 中國石化銷售股份有限公司 華南分公司，廣東 廣州 510620；2. 華中科技大學 人工智能與自動化學院，湖北 武漢430074）

(1. South China Branch, China Petrochemical Marketing Co., Ltd, Guangzhou 510620, China; 2. School of Artificial Intelligence and Automation, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)

0 引 言

供應商管理庫存（Vendor Management Inventory，VMI） 是指供應商根據客戶需求信息對客戶庫存進行監控與協調，并實時做出配貨、補貨決策的一種新的庫存管理模式。這種庫存管理模式打破了傳統的各自為政的庫存管理方式，體現了供應鏈集成化管理思想，是一種先進的庫存管理思想[1-2]。近年來，國內成品油銷售企業主要通過提高產品銷量和市場占有率來增加企業利潤，但是隨著國內成品油零售市場的全面開放，成品油銷售競爭日益激烈，迫切需要銷售企業提高物流供應鏈管理水平，尋求“第三利潤源泉”。實施VMI 模式管理，是降低成品油供應鏈管理成本、發掘成品油銷售利潤的重要手段之一[3]。因此，研究如何實施成品油VMI 管理并實現供應鏈集成優化是一個具有重要意義的研究課題。王波[4]運用聯合庫存管理思想，提出了成品油JMI 基本模式和操作流程，建立了成品油JMI 模式下利潤分配模型。馬根萍和朱海龍[5]探討了中國石油一次物流實施VMI模式的方案，并提出VMI 模式的評估方法。朱澤等[6]建立了隨機需求環境下的VMI 庫存模型并應用到某成品油銷售公司一次物流的庫存管理中。傳統上，成品油庫存是由庫存擁有者管理的，為應對供應鏈中供給或需求的不確定性，需要保持一定庫存。由于供應鏈各成員往往根據各自的需要獨立運作，導致重復建立庫存，因而無法達到供應鏈全局最優，且整個供應鏈系統的庫存會隨著供應鏈長度的增加而增加[7]。

本文運用供應商管理庫存思想，提出了成品油二次物流分銷供應鏈VMI 模型，并對實施VMI 的關鍵業務流程進行了分析，提出了需求預測、庫存監控及實時補貨的方法和詳細流程，分析總結了成品油供應鏈VMI 管理模式的優勢及特點，旨在為實際成品油供應鏈管理提供理論指導和參考借鑒。

1 成品油供應鏈管理現狀

一個典型的成品油供應鏈一般由煉廠、油庫、加油站三類企業構成，如圖1 所示。煉廠是成品油生產企業，向作為銷售企業的大區（省） 銷售公司供油，大區（省） 銷售公司一般建有大型中轉油庫，集中向隸屬于各地區的加油站或集團用戶配送成品油，加油站是成品油銷售終端，直接面向市場需求。按照行業劃分，成品油從煉廠到大區（省） 銷售公司油庫的物流過程稱為一次物流，從油庫到加油站的物流過程稱為二次物流[8]。

圖1 成品油供應鏈結構

在傳統庫存管理模式下，供應鏈各成員都擁有各自庫存，但由于缺乏集成化供應鏈管理，往往容易產生“牛鞭效應”，不僅嚴重影響煉廠生產計劃制定，也會導致大區（省） 銷售公司和加油站庫存積壓，最終導致庫存成本增加[3]。另一方面，由于未實行集成化的管理，在面對市場波動和不確定性因素影響時，難以統一行動，協調應對，整個供應鏈缺乏柔性和靈活性，難以對市場變化做出快速響應，整個成品油供應鏈競爭力差。因此，需要采用集成供應鏈管理模式VMI，來提高供應鏈的運營績效。

一般來說，成品油供應鏈中存在兩個典型的VMI 應用層面[5]：一個是煉化企業與銷售企業之間的前端VMI，與成品油的一次物流體系相關；另一個是應用于銷售企業與加油站之間的后端VMI，與成品油的二次物流配送體系相關。由于篇幅有限，本文針對后端VMI 進行研究，主要考慮一個銷售企業油庫與多個加油站之間的VMI。

2 基于VMI 的成品油庫存管理

圖2 成品油分銷供應鏈VMI 模型

2.1 成品油分銷供應鏈VMI 模型。成品油二次配送網絡是一個復雜的系統，一般包括分布在不同區域的油庫和大量加油站組成。一般來說，一個油庫會服務一個區域內的多個加油站。本文所研究的成品油分銷供應鏈VMI 模型主要由一個油庫和若干個加油站組成，油庫本身相當于一個區域的油品配送中心，具有一定的配送調度功能。成品油分銷供應鏈VMI 模型如圖2 所示。

在上述分銷型供應鏈結構中，加油站通常經營不同型號的汽油、柴油等各每種成品油，每種成品油都有獨立的儲油罐并保持一定的庫存量。如果加油站某種油品已接近或低于其儲量的下限，則需要及時提報需求計劃，由油庫調度中心對該加油站進行油品輸送，油品的輸送量根據儲罐的容量及加油站的銷售情況來決定。油庫儲備了加油站所需的各種油品，根據各加油站油品需求和配送中心統一調度要求來進行油品配送。

目前，許多加油站主要通過經驗來提報自己的需求計劃，油庫配送中心匯總轄區內各加油站的需求計劃后由調度中心進行配送。這種由加油站提報需求、油庫進行配送的管理方式本質是一種條塊分割、各自為政的庫存管理模式。由于各種不確定性因素的影響，這種按照經驗來提報的需求與實際銷售往往存在較大的出入，容易產生“牛鞭效應”，造成一些加油站的庫存增加，而另一些加油站因油品資源不充足而失去市場銷售機會，導致成品油供應鏈運行績效低下。采用VMI 管理模式后，油庫對各加油站的庫存和需求進行統一管理，通過共享的信息平臺實時監控各加油站的庫存狀況，協調全局需求和庫存進行主動的配送優化，從而可以有效降低系統總庫存，提高系統運行績效。

2.2 成品油VMI 管理關鍵業務流程。實施成品油VMI 管理關鍵是要解決好各加油站“要多少、有多少、補多少”的問題，這三個問題對應著VMI 的三個關鍵業務流程，即需求預測、庫存監控和實時補貨，這些關鍵業務流程是通過加油站管理系統和油庫配送調度系統的實時信息交互來完成的，如圖3 所示。加油站管理系統主要包括加油站零售和油罐液位監測兩個核心功能模塊，加油站零售主要收集成品油銷售信息，為做好油庫的需求預測提供基礎數據；油罐液位監測模塊實時監測油庫各油罐的油品液位，統計實時庫存信息，并上報給油庫庫存監控模塊。油庫配送調度系統主要包括四個功能模塊：需求預測、庫存監控、實時補貨和配送調度模塊。需求預測模塊接收加油站零售端收集到的銷售信息，并采用一定的預測方法進行需求預測；庫存監控模塊通過接收到的庫存信息實現對加油站庫存監控，以便及時補貨；實時補貨模塊綜合需求預測結果和實時庫存狀況，采用一定的庫存策略如（R,Q） 進行實時補貨；配送調度模塊則對整個VMI 系統進行統籌優化、統一調度。

圖3 成品油VMI 系統關鍵業務流程

（1） 需求預測。需求預測的主要目的就是要弄清楚各加油站的油品需求變化規律，解決“要多少”的問題，為實時補貨提供依據。通常情況下，需求受到很多影響，表現出一定的不確定性。對于圖2 所示成品油分銷供應鏈VMI 模型，通常假設需求為獨立分布的正態隨機變量Di:N（μ,σ2）[6-8]。需求預測就是要通過加油站銷售的歷史數據確定需求的期望μ 和方差σ2。需求預測往往可采用移動平均法：

其中：di為歷史上觀測到的實際需求值或者加油站的銷售信息，N為預測窗口或者移動窗口，表示預測所需的歷史數據樣本數。得到參數μ 和σ2后，就可以確定需求的變化規律。

（2） 庫存監控。要做到實時補貨，除了要掌握需求的變化規律外，還必須了解成品油的實時庫存狀況，即解決加油站“有多少”油的問題。安裝在加油站儲油罐中的液位監測儀自動采集儲油罐中油品的液位信息，加油站現場控制器實現對數據的初步運算和處理，并通過網絡傳送到油庫配送調度系統的庫存監控模塊，由庫存監控模塊進行分析判斷，確定要不要預警提示，以便及時補貨。

（3） 實時補貨。實時補貨是在綜合分析需求預測結果及實時庫存狀態情況下，確定“何時補貨、補多少貨”。要做到對加油站進行實時補貨，首先要制定科學合理的庫存策略。油庫對加油站的庫存控制策略可以采用（R,Q）庫存策略[6,9]，即庫存降到R時，要開始補貨，補貨量為量Q。由于目前大多數加油站每天都要安排油品配送，盤點周期較短，因此，可以近似認為是連續盤點的（R,Q），其中R為再訂貨點，Q為補貨量，分別按照下列方式計算：

式（2） 中，右邊第一項為提前期內的需求量，第二項為安全庫存，是專門應對需求不確定性而保有庫存量，以盡量降低加油站缺貨率。其中，L為補貨提前期，μ 和σ 分別為通過式（1） 需求預測得到需求的期望和標準差，z為安全因子，是和加油站的服務水平（即不缺貨概率） 有關的系數，服務水平和安全因子的對應關系如表1 所示[9]。服務水平要求越高，對應的安全因子也越大，則安全庫存也越大。

表1 服務水平和安全因子對應表

式（3） 補貨量計算實際上是依據需求隨機情況下的近似EOQ 模型，其中A為訂貨費，μ 為需求期望，h為油品的單位存儲成本。

值得指出的是，根據式（2）、式（3） 確定R和Q不是一成不變的，它可依據不同加油站的不同油品、不同盤點周期、不同的服務水平動態更新和調整。油庫配送調度系統的實時補貨模塊會將監測到的實時庫存和再訂貨點R進行比對，如果實時庫存低于再訂貨點水平，則要進行補貨Q。需要說明的是，補貨量Q是一個優化的經濟訂貨批量，是一個理論參考值，在實際VMI 系統運作過程中不一定要嚴格按照這一批量來補貨，因為受到油品配送車輛實際倉容限制，配送調度系統還要統籌考慮不同站場、不同油品需求以及配送距離等因素，進行集中統一優化，給出總體最優的配送方案。成品油VMI 管理通過油庫集中統一管理各加油站庫存，在保證服務水平不降低的情況下，可將分散在各加油站的安全庫存集中到油庫端，通過共享安全庫存實現風險分擔（Risk Pooling），從而大大降低整個供應鏈的安全庫存，實現整個供應鏈的庫存優化。

總的來說，成品油分銷供應鏈實施VMI 管理后，帶來的優勢主要體現在：①油庫和各加油站庫存管理由條塊分割、各自為政的分散庫存管理模式，變成油庫集中統一管理的聯合庫存管理模式，大大降低整個供應鏈庫存水平，更好地體現了供應鏈管理思維；②油庫從被動供貨向主動實時補貨轉變，提高了整個油品供應鏈的靈活性和快速響應能力；③由根據加油站提報需求進行粗放供貨的模式，向實時精準配送模式的轉變，通過科學手段精確預測需求并監控實時庫存信息，從而實現精準補貨，大大降低了供應鏈中的牛鞭效應。

3 結束語

本文針對成品油供應鏈管理存在的問題，運用供應商管理庫存的理論思想，提出了成品油二次物流分銷供應鏈VMI 模型，并對實施VMI 的關鍵業務流程進行了分析，提出了需求預測、庫存監控及實時補貨的方法和詳細流程，分析了成品油VMI 管理模式的優勢及特點，以期為實際成品油供應鏈管理提供理論指導和參考借鑒。