引入第三方物流的閉環供應鏈庫存模型研究

白俊峰 倪 超 王 偉

（1.長春工業大學，長春 130012；2.長春汽車工業高等專科學校，長春 130012）

隨著經濟的迅速發展，供應鏈的競爭日益激烈，在傳統供應商庫存管理的基礎上[1]，引入第三方物流的供應商庫存管理模式逐漸得到廣泛應用，同時由于人們的消費水平日益提高，伴隨而來的是廢棄物品的大量堆積，環境問題的日益嚴峻。基于誰污染誰治理的發展準則，要求生產商對產品生產過程中的環境污染和整個壽命周期過程中對環境的影響負責，尤其要負責回收再利用生命周期末端的產品。于是，引入第三方物流的供應商閉環庫存管理模式越來越受到廣泛關注。

基于系統動力學理論，建立供應商庫存管理（Vendor Managed Inventory，簡稱VMI）-第三方物流（Thrid Party Logistics，簡稱TPL）的閉環供應鏈模型。該模型主要由單個供應商、單個TPL、兩個零售商組成，正向物流鏈由TPL負責整條鏈上從供應商到零售商的商品運輸和兩個零售商之間的商品轉運，同時在正向物流的基礎上增加回收再制造環節。TPL作為回收商對廢棄品、生命周期結束產品以及退貨產品等進行回收。然后對回收的產品按照產品質量標準進行檢測分類，檢測結果符合再處理要求的，由TPL配送至供應商處進行進一步的再制造，使這些產品可以再次進入正向供應鏈；對于部分產品檢測結果不符合再處理要求的，需要進行報廢處理。從而完成整個供應鏈的庫存管理運輸流程。

1 VMI-TPL閉環庫存管理模型

1.1 問題描述

本文考慮單一零部件環境下，由單個供應商及兩個位置相近的零售商Ri（i=1，2）組成的VMI-TPL供應鏈補貨問題[2]。該系統由供應商庫存、TPL庫存、零售商庫存及供應商成本、TPL成本、零售商成本組成，供應商負責生產和再制造兩個零售商需要的產品，制造完成后由第三方物流負責存儲和運輸，作為閉環供應鏈系統的核心環節的第三方物流還負責廢舊產品的回收、廢棄產品的監測與運輸及兩個零售商庫存的轉運，供應商同時進行新產品生產和廢棄產品的再制造。新產品和再制造產品的制造比例應在一定的范圍內，供應商根據訂單需求數量、在制品庫存數量進行生產，TPL根據再訂貨點及自身庫存數量進行補貨決策，根據兩個供應商面臨的市場需求比例來進行庫存分配，并對兩個零售商進行整合補貨，除此之外，TPL也負責兩個零售商之間的物品轉運[3]，如果零售商1的庫存大于零，零售商2的庫存等于零，那么可以由TPL協助從零售商1處轉運，反之亦然，轉運的原則就是先到先得。共同補貨和轉運策略可以使兩個零售商共同分擔運輸成本，提高供應鏈的運作效率。

1.2 模型假設

（1）TPL設有完善的補貨發貨策略，零售商處的發貨倉庫將滿足兩個零售商銷售的需求，分布在供應商處的補貨倉庫將滿足供應商的發貨需求，供應商根據客戶需求，在TPL處設置倉庫用來存儲。

（2）TPL負責對廢舊產品進行檢測回收及運輸，廢舊產品的再制造與新產品的制造由供應商負責，新制造的產品與回收再制造的產品為可替代產品，滿足市場需求[4]。

（3）產品生產、再制造、運輸等過程均存在延遲。

（4）TPL根據零售商面臨的市場需求及自身庫存對零售商進行分配。

（5）閉環供應鏈各節點企業均設置安全庫存，保證閉環供應鏈系統服務水平和質量。不考慮供應商、TPL、零售商的缺貨成本。

（6）兩零售商面臨的市場需求不同，包括日常需求和突發性需求：零售商1面臨的市場需求=RANDOM NORMAL（0，60，45，3，2）+PULSE（45，2）×30，零售商2面臨的市場需求=RANDOM NORMAL（0，50，30，10，8）+PULSE（30，3）×30。

（7）只考慮供應商生產一種產品，且該種產品有兩種來源：一個是使用原材料進行生產，該種生產方式提供的商品可滿足80%的市場需求；二是將回收的廢舊物品進行二次加工使用，該種生產方式提供的商品可滿足20%的市場需求[5]。

（8）可回收的廢棄物占全部廢棄物的20%，廢舊物品的回收再利用率為75%，廢棄率為25%。

1.3 模型描述

圖1是基于系統動力學理論構建的VMI-TPL的閉環系統動力學圖，建立基于VMI引入TPL的正向供應鏈管理模型，同時引入由TPL負責的廢棄產品回收、檢測、運輸的逆向供應鏈模型，研究VMI-TPL集成下閉環供應鏈的回收再制造環節進入正向物流之后會比原來的庫存管理模型對系統庫存管理和系統成本的影響[6]。應用Vensim軟件對模型進行模擬仿真，并對二者的仿真結果進行比較分析，以此來研究閉環VMI-TPL相對于開環VMI-TPL庫存管理模式所帶來的經濟效益。

圖1 VMI-TPL的閉環系統動力學圖

1.4 主要邏輯關系

供應商生產率、可再制造產品數量、回收產品數量、供應商生產成本、再制造產品成本、未滿足訂單1、未滿足訂單2、訂單需求量和牛鞭效應的邏輯關系如下：

1.5 仿真結果分析

閉環和開環情況下的牛鞭效應的比較見表1，牛鞭效應由公式（9）進行計算得出，由表1可知實施閉環回收環節后牛鞭效應有所減弱。圖1是閉環和開環兩種情形下整條供應鏈的系統庫存比較，結果顯示，開環供應鏈的庫存水平略高于閉環供應鏈的庫存水平，并且隨著時間的推移，這種優勢就越發顯著；圖2是閉環和開環兩種情形下整條供應鏈的系統成本比較，結果顯示，開環供應鏈的庫存成本相比于閉環供應鏈的庫存成本更高。

表1 牛鞭效應比較

圖1 系統庫存水平比較

圖2 系統總成本比較

3 結論

研究結果表明，引入閉環回收環節的供應鏈相對于傳統的未引入閉環環節的供應鏈的系統庫存水平、系統總成本及牛鞭效應更佳。當且僅當供應商回收再制造的成本與供應商生產成本的比值處在一定范圍時，閉環供應商庫存管理模式的系統成本低于未引入閉環環節的供應鏈的系統成本，已達到減少成本提高系統的利潤的效果[7]；當且僅當生產比例與再制造比例處于一定范圍時，閉環供應鏈庫存管理模式的庫存水平低于未引入閉環環節的供應鏈的庫存水平，已達到降庫存的目的；閉環供應鏈的牛鞭效應比開環供應鏈的牛鞭效應小，這可以提高系統中信息的透明度，降低庫存和供應的風險，促進生產、補貨的有效進行，提高客戶滿意度。本文只對單個供應商兩個零售商的供應鏈中影響系統成本和系統庫存水平的因素做了簡要分析，后續可以更加深入的研究多個供應商多個零售商的供應鏈以及這些影響因子變化的精確范圍，給企業以指導，降低其成本。