电子商务中的多级供应链库存成本研究

Value Engineering No.2,2009 价值工程 2009 年第 2 期 0 引言 供应链管理（supply chain management，SCM）是一 种集成的管理思想和方法， 贯穿整个链条来管理供应 和需求、原材料与零部件采购、制造与装配、仓储与存 货跟踪、 订单录入与管理、 分销， 以及向顾客交货[1]。 SCM 提供了一个重大改进利润和降低成本的机会 [2]。 供应商管理库存是 SCM 的一种先进库存管理模式，是 企业供应链环节的重要创新。 采用这种模式可以减少 整个供应链库存积压， 缩短采购和供应提前期， 减小 “牛鞭效应”，提高企业对市场需求变化的承受能力。 按照世界贸易组织关于电子商务专题的定 义， 电子商务就是企业通过电信网络进行的生产、营 销、 销售和流通等活动， 它不仅指基于因特网上的交 易，而且指所有利用信息技术来解决问题、降低成本、 增加价值和创造商机的商务活动， 包括通过网络实现 从原材料查询、采购、产品展示、订购到出品、储运以及 电子支付等一系列的贸易活动[3]。电子商务中的供应链 问题在国外研究得较多，如 Angappa Gunase-karan[4]提 出了一个网络经济环境下的竞争战略机制；D·Castro- Lacouture[5]在 B2B 的采购决策分析中，运用了供应链 优化工具。电子商务中的供应链管理在我国起步较晚， 电子商务中的多级供应链 VMI的研究也不多。 本文将 对李华[6]、刘东平[7]、郑江波[8]和张蕾[9]等人提出的模型进 行一定的改进和拓展，并在考虑整个供应链情况下，对 电子商务中的传统库存管理模型和 VMI 模型进行模 拟分析， 得出电子商务环境中引入 VMI 的成本优越 性，可为企业管理者提供一定的决策参考依据。 1 电子商务中的传统库存管理模型 在传统库存管理模式下， 整个供应链的供应商不 能及时有效获知客户需求情况，供应商各自为政，成为 一个个信息孤岛，无法实现信息共享，使整个供应链库 存量上升，库存成本增加，放大“牛鞭效应”。 本文的多 级供应链物流框架如图 1所示。 1.1 基本假设 设用户网上电子订货满足泊松分布，λ 为泊松分 布参数，可由实际观察经验数据统计得出；其期望值为 电子商务中的多级供应链库存成本研究 To Study on Multi-level Supply Chain Inventory Cost in Electronic Commerce 何建华 He Jianhua；沈辉 Shen Hui （南京航空航天大学经济与管理学院，南京 210016） （School of Economics and Management，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China） 摘要： 在考虑多级供应链的情况下，对电子商务中的传统库存管理模式和供应商管理库存（VMI）模式建立库存成本模型； 并运用遗传算法进行模拟分析。 该多级供应链由多个原材料供应商、一个核心制造商、多个销售商以及客户组成。 通过对两种 库存管理模式的比较分析，得出在电子商务中引入 VMI 模式后，库存成本得到明显降低。 Abstract: A multi -level supply chain is considered．The traditional inventory management pattern and Vendor Managed Inventory (VMI) pattern in Electronic Commerce are built inventory cost models，and Genetic Algorithm is applied to simulation analyse．The multi-level supply chain is consitituted by many raw material suppliers，a core manufacturer，many sellers and customers． By analysing the two kinds of inventory control pattern comparatively，a conclusion has been drawn that the inventory cost gets obvious lessening after introducing VMI pattern in Electronic Commerce. 关键词： 供应商管理库存（VMI）；电子商务；供应链管理（SCM） Key words: vendor managed Inventory（VMI）；electronic commerce；supply chain management（SCM） 中图分类号：F274;F253·4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2009）02-0057-04 原材料供应商 1 原材料供应商 2 原材料供应商 n…… 核心制造商 销售商 1 销售商 2 销售商 n…… W1 客户 W2 Wn 图 １ 多级供应链物流框架 ——————————————————————— 作者简介：何建华（1984－），男，江西南康人，硕士研究生，研究方向为物流与供应链管理。 沈辉（1958－），男，江苏南通人，高级工程师，研 究方向为计算机辅助生产管理、电子商务等。 - 57 - Value Engineering No.2,2009 价值工程 2009 年第 2 期 m（t）=λt，单位时间订货 λ次。 多级供应链由 n 个原材 料供应商、 一个核心制造商、m个销售商及客户组成。 单位时间内顾客需求服从期望值为 μ， 方差 σ为正态 分布，分布密度函数为 f（x）。 销售商与核心制造商之 间、核心制造商与原材料供应商之间采取（Q，R）策略； 其中 Q为每次订货的批量，R为订货点。各原材料供应 商供应不同的原料。 整个供应链采用 Backorder 模式； 采用固定的订货提前期为 L。 设定每次运输费用为 C （Q）=a+b·lnQ，其中 Q为运输量，且 a>0，b<0。 1.2 参数描述 Q1i为第 i个销售商向核心制造商订货批量；Q2i为 核心制造商对第 i 个销售商供货批量；Q3p为核心制造 商对第 p个原材料供应商订货批量；Q4p为第 p个原材 料供应商对核心制造商供货批量。C1b i为第 i个销售商 订单处理成本；C2b i为第 i个销售商库存维持成本；C3b i 为第 i 个销售商缺货成本；C1s为核心制造商订单处理 成本；C2s为核心制造商库存维持成本；C3s为核心制造 商缺货成本；C1mp为第 p 个原材料供应商订单处理成 本；C2mp为第 p个原材料供应商库存维持成本。 k1i为第 i个销售商库存安全因子；k2为核心制造商库存安全因 子。μ1为单位时间内销售商 i面对的顾客需求期望值； σi 为单位时间内销售商 i 面对的顾客需求方差；λi 为 单位时间内销售商 i面对的顾客网上订货次数。 L1为 销售商订货提前期；L2为核心制造商订货提前期。 a1i、 b1i为第 i个销售商到核心制造商的运输费用函数的参 数；a2p、b2p为核心制造商到第 p 个原材料供应商的运 输费用函数的参数。核心供应商生产一单位成品，要向 第 p个原材料供应商采购 Wp个原材料。 其中：i=1，2， …，m；p=1，2，…，n。 1.3 建立模型 第 i个销售商订单处理成本为：λiC1bi； 第 i个销售商库存维持成本为： （ 12 λi Q1i +k1iσi L1姨 ）C2bi ； 第 i个销售商缺货成本为：λiσi L1姨 ψ（k1i ）C3bi ，其 中 ψ（k1i ）=准（k1i ）-k1i [1-Φ（k1i ）]，准 为标准正态分布密 度函数，Φ为标准正态分布函数； 第 i个销售商每次运输成本为：a1i+b1ilnQ1i； 则销售商总成本为： CB= m i = 1 Σ[λi C1bi +（ 12 λi Q1i +k1iσi C1s L1姨 ）C2bi + λiσi L1姨 ψ（k1i ）C3bi +λi （a1i+b1ilnQ1i） （1） 核心制造商订单处理成本为： m i = 1 Σ λiμiQ1i C1s； 核心制造商库存维持成本为： （ m i = 1 Σ λiμi2Q1i C3p+k2 m i = 1 Σσ2i L1 L2姨 ）C2s； 核心制造商缺货成本为： m i = 1 Σ λiμiQ1i m i = 1 Σσ2i L1 L2姨 ψ（k2 ）C3s ； 核心制造商每次运输成本为：a2p+b2plnQ3p； 则核心制造商总成本为： Cs= m i = 1 Σ λiμiQ1i C1s+ m p = 1 Σ（ m i = 1 Σ λiμi2Q1i C3p+k2 m i = 1 Σσ2i L1 L2姨 ）C2s + m i = 1 Σ λiμiQ1i m i = 1 Σσ2i L1 L2姨 ψ（k2 ）C3s + m i = 1 Σ n p = 1 Σ λiμiQ1i （a2p+b2plnQ3p） （2） 第 p个原材料供应商订单处理成本为： m i = 1 Σ λiμiWpQ3p C1mp； 第 p个原材料供应商库存维持成本为： （ 12 m i = 1 ΣλiμiWp+k2 m i = 1 Σσ2i L1 L2Wp姨 ）C2mp； 则原材料供应商总成本为： CM= n p = 1 Σ m i = 1 Σ λiμiWpQ3p C1mp+ n p = 1 Σ（ 12 m i = 1 ΣλiμiWp+ k2 m i = 1 Σσ2i L1 L2姨 ）C2mp （3） 整个供应链总成本为： C=CB+CS+CM （4） 2 引入 VMI的模型 VMI是一种供应链环境下的库存运作模式， 它改 变了过去由下游用户进行采购的供应模式， 而是由卖 方直接决定对下游用户的配货， 且卖方会给下游用户 一个不缺货的承诺， 其交换条件是下游用户必须随时 为卖方提供终端信息[10]。 在采用 VMI 情况下，上游供应商直接面对下游顾 客需求。 对销售商来说， 已经不用向核心制造商订货 了，送货批量和送货周期由核心制造商决定；而对核心 制造商来说，也不用向原材料供应商发出订单了，原材 料供应商能实时地获取需求信息， 适时适量地向核心 制造商发货。 在 VMI 模式下，整个供应链库存量不仅 减少了，而且库存向供应链上游转移。 由于整个供应链采用 VMI 运作模式，上游供应商 自行决定对下游顾客发货批量和发货周期。 如果发货 批量过大或发货周期过短，会导致下游顾客出现库存； 同样，如果发货批量过小或发货周期过长，就会导致下 游顾客出现缺货。因此，在模型中引入一个“惩罚成本” 的概念，以此来协调供应链中各个环节利益关系。 模型用上面的基本参数， 其中销售商与核心制造 商已经没有库存了，但核心制造商有订单处理成本、运 输成本和惩罚成本，原材料供应商有订单处理成本、运 输成本、库存维持成本及惩罚成本。 其中，惩罚成本取 - 58 - Value Engineering No.2,2009 价值工程 2009 年第 2 期 表 4 传统库存管理模式 种群规模 迭代次数 Q11 Q12 Q13 Q14 Q31 Q32 Q33 Q34 适应值 40 50 60 70 80 100 200 300 400 100 200 300 400 100 200 300 400 100 200 300 400 100 200 300 400 49.266 49.148 48.581 48.604 48.927 48.566 48.676 48.486 47.956 48.504 48.515 48.490 48.924 48.558 48.503 48.489 48.614 48.509 48.461 48.486 73.527 73.047 72.845 72.742 74.362 72.776 72.982 72.731 74.826 72.717 72.740 72.733 73.471 72.907 72.736 72.729 73.155 72.705 72.735 72.729 60.055 59.497 59.358 59.281 59.338 59.308 59.279 59.273 60.277 59.269 59.277 59.271 59.532 59.325 59.267 59.266 59.299 59.294 59.273 59.266 105.330 104.870 104.670 104.650 105.840 104.670 104.670 104.650 104.220 104.650 104.650 104.660 104.590 104.690 104.660 104.650 104.760 104.700 104.660 104.650 77.572 77.042 76.696 76.554 77.069 76.578 76.571 76.490 80.956 76.485 76.497 76.487 77.186 76.508 76.479 76.480 77.232 76.644 76.498 76.483 84.460 84.258 84.222 83.842 84.666 83.955 83.928 83.796 85.901 83.814 83.801 83.789 84.261 83.958 83.828 83.793 84.434 83.813 83.849 83.794 137.190 137.270 136.470 136.340 137.650 136.420 136.440 136.280 136.230 136.280 136.300 136.280 137.280 136.360 136.240 136.280 136.960 136.370 136.300 136.280 162.570 162.130 161.720 161.210 161.680 161.520 161.580 161.450 161.740 161.240 161.460 161.450 161.320 161.570 161.440 161.440 161.770 161.450 161.450 161.440 2 350.259 92 2 350.239 80 2 350.231 96 2 350.231 29 2 350.274 03 2 350.231 12 2 350.231 95 2 350.230 98 2 350.357 38 2 350.230 06 2 350.230 99 2 350.230 98 2 350.241 18 2 350.231 41 2 350.230 99 2 350.230 98 2 350.235 91 2 350.231 13 2 350.231 00 2 350.230 98 表 1 市场环境参数 参数 μi σi λi 10 6 0.8 15 5 1.3 20 10 1.2 18 4 1.5 1 2 3 4 表 3 原材料供应商参数 参数 C1mp C1mp Wp 10 2 2 15 1.5 2 20 1.8 4 18 1.6 5 1 2 3 4 表 2 销售商参数 参数 C1bi C1bi C1bi K1i 18 1.5 3 0.8 15 1.0 4 0.8 20 2.0 5 0.75 16 1.8 2 0.7 1 2 3 4 库存维持成本与缺货成本平均值； 核心制造商发货周 期为 T1，原材料供应商发货周期为 T2。 核心制造商订单处理成本为： 1T1 C1s； 核心制造商每次运输成本为：a1i+b1ilnQ2i； 核心制造商惩罚成本为： 1 2 （C2bi+C3bi） Q2i T1 -λiμi ； 则核心制造商总成本为： CS′= m i = 1 Σ[ 1T1 C1s+（a1i+b1ilnQ2i） + 12 （C2bi+C3bi） Q2i T1 -λiμi ] （5） 第 p个原材料供应商订单处理成本为： 1T2 C1mp； 第 p个原材料供应商库存维持成本为： （ Q4p2T2 +k2 m i = 1 Σσ2i L1 L2Wp姨 ）C2mp； 第 p个原材料供应商每次运输成本为： a2p+b2plnQ4p； 第 p个原材料供应商惩罚成本为： 1 2 （C2s+C3s） Q4p T2 -Wp m i = 1 Σλiμi ； 则原材料供应商总成本为：CM′= n p = 1 Σ[ 1T2 C1mp+（ Q4p 2T2 + k2 m i = 1 Σσ2i L1 L2Wp姨 ）C2mp+ 1T2 （a2p+b2plnQ4p）+ n p = 1 Σ 12 （C2s+C3s） Q4p T2 -Wp m i = 1 Σλiμi （6） 整条供应链的总成本为： C′=CS′+CM′ （7） 3 模拟分析 3.1 参数设定 运 用 MATLAB 7.0 软 件 的 遗 传 算 法 （Genetic Algorithm-GA）对两个模型模拟分析，它是模拟生物在 自然环境中遗传和进化过程而形成的一种自适应全局 优化概率搜索的算法， 主要由选择 （Selection）、 复制 （Reproduction）、交叉（Crossover）和变异几个算子组成， 分别模拟达尔文进化过 程中自然选择过程和群 体遗传过程中发生的交 配和基因突变等现象[9]。 设 m=4，n=4；L1=5， L2 =7；C1s =20，C2s =0.5， C3s =3；k2 =0.6；a11 =2，a12 =1.8，a13 =1.9，a14 =2.2； b11=-1，b12=-1，b13=-1.1， b14 =-1.2；a21 =2，a22 =2.1， a23 =2，a24 =1.9；b21 =-0.9， b22=-1，b23=-1；Pm=0.05， Pc=0.8；1/T1，1/T2∈（0， 10）； Q1i，Q2i，Q3i，Q4i∈ [30，200]； 群体个数取 40～80， 终止进化次数 取 100～400； 其他参数 见表 1、表 2 和表 3。 - 59 - Value Engineering No.2,2009 价值工程 2009 年第 2 期 表 6 两种库存模式的具体比较 库存指标 传统模式 VMI 模式 原材料供应商 供应商 1 供应商 2 供应商 3 供应商 4 311.099 240.408 489.475 526.774 307.171 237.950 479.210 513.011 核心制造商 320.424 44.772 销售商 商家 1 商家 2 商家 3 商家 4 61.961 80.035 144.741 175.313 0 0 0 0 合计 2350.230 1582.114 3.2 运算结果 见表 4、表 5及表 6。 3.3 数据分析 从 表 4 可 知 ， 当 Q11 ＝48.504、Q12 ＝72.717、Q13 ＝ 59.269、Q14 ＝104.650、Q31 ＝76.485、Q32 ＝83.814、Q33 ＝ 136.280、Q34＝161.240，目标值取最小值 2350.23006。 从表 5 可知，当 1/T1＝0.181、Q21＝44.27、Q22＝107.91、 Q23 ＝132.82、Q24 ＝149.42、1/T2 ＝2.046、Q41 ＝76.71、Q42 ＝ 76.71、Q43 ＝153.43、Q44 ＝191.79， 目 标 值 取 最 小 值 1582.114。 如表 6， 比较两种库存管理模式供应链整体库存 成本，可以发现在电子商务环境下引入 VMI，整体库存 成本降低了 32.7％， 突显 VMI库存管理模式的成本优 势。 4 结论 本文在考虑多个销售商、 一个核心制造商以及多 个原材料供应商的情况下， 建立传统库存管理模型和 VMI模型，并运用遗传算法进行模拟分析，结果表明引 入 VMI 能够使整个供应链的库存水平显著降低，提高 整个供应链的竞争能力。 ——————————————————————— 参考文献： [1]杨晓雁：《供应链管理》[M]；复旦大学出版社，2005：19-20。 [2] 杜江萍：《电子商务管理》[M]； 华南理工大学出版社，2006： 139-150。 [3] ElMaraghy H A，Majety R．Integrated supply chain design using multi -criteria optimization [J]．International Journal of Advanced Manufacturing Technology．2008，37(3)：371-399． [4] Angappa Gunasekaran．Responsive supply chain: A competitive strategy in a networked economy [J]．The International Journal of Management Science．2008，36(4)：549-564． [5] D Castro -Lacouture. Supply chain opti -mization tool for purchasing decisions in B2B construction marketplaces [J]. Automation of Construction．2007，16(5)：569-575． [6]李华、李益强、徐国华：《供应链配送中的提前期模型研究 》 [J]；《管理工程学报》2004（3）：112-114。 [7] 刘东平：《需求随机情况下向多个供应商采购的期望值模型 研究》[J]；《科学技术与工程》2005（5）：320-322。 [8]郑江波，赵黎明：《电子商务及单供应商模式下的购买费用分 析》[J]；《预测》2003（6）：78-80。 [9] 张蕾：《电子商务中的供应商管理库存研究》[D]； 暨南大学， 2006：21-33。 [10] 张梅艳， 高远洋：《引入第三方物流的 VMI 模型优化研究》 [J]；《管理学报》2007（1）：53-56。 表 5 VMI 模式 种群规模 迭代次数 1/T1 Q21 Q22 Q23 Q24 1/T2 Q41 Q42 Q43 Q44 适应值 40 50 60 70 80 100 200 300 400 100 200 300 400 100 200 300 400 100 200 300 400 100 200 300 400 0.497 0.292 0.187 0.362 0.230 0.511 0.380 0.238 0.156 0.149 0.156 0.407 0.268 0.157 0.129 0.426 0.164 0.187 0.236 0.181 32.39 32.77 42.73 30.65 34.77 35.10 31.14 33.58 50.96 53.46 50.97 31.21 33.26 50.76 61.61 30.76 48.68 42.70 33.86 44.27 39.18 66.60 104.16 53.76 84.77 38.13 51.26 81.82 124.23 130.31 124.24 47.85 72.70 123.74 150.19 45.76 118.65 104.09 82.54 107.91 49.51 81.97 128.20 66.17 104.32 46.93 63.10 100.71 152.88 160.38 152.91 58.90 89.43 152.30 184.84 56.32 146.04 128.11 101.60 132.82 55.97 92.22 144.22 74.44 117.26 52.80 70.98 113.30 172.00 180.31 172.03 66.26 100.59 171.34 195.43 63.36 164.29 144.12 114.29 149.42 1.330 2.319 1.638 1.721 1.582 1.523 2.145 2.363 1.945 2.307 2.265 1.672 1.919 1.300 1.848 1.799 2.485 2.087 1.880 2.046 118.03 67.68 95.83 91.20 99.21 103.07 73.18 66.42 80.72 68.04 69.29 93.90 81.79 120.71 84.94 87.24 63.17 75.21 83.50 76.71 118.03 67.68 95.84 91.20 99.24 103.07 73.18 66.42 80.73 68.04 69.29 93.89 81.79 120.71 84.94 87.24 63.14 75.21 83.49 76.71 193.51 135.36 191.67 182.41 198.41 198.63 146.37 132.85 161.38 136.08 138.59 187.79 163.60 199.47 169.89 174.49 126.25 150.42 167.00 153.43 196.20 169.19 197.16 198.89 193.01 198.41 182.96 166.06 194.31 170.10 173.24 199.53 197.30 199.95 199.43 199.46 157.89 188.03 199.15 191.79 1 759.458 1 611.624 1 623.736 1 631.724 1 640.691 1 695.035 1 613.133 1 606.276 1 587.982 1 595.634 1 593.628 1 644.312 1 596.758 1 706.842 1 591.661 1 630.445 1 608.078 1 585.161 1 593.606 1 582.114 - 60 -