建筑施工中VMI對庫存成本的影響分析

黃　鵬，　談　飛

(河海大學　工程管理研究所， 江蘇　南京　211100)

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建筑施工中VMI對庫存成本的影響分析

黃鵬，談飛

(河海大學工程管理研究所， 江蘇南京211100)

摘要：在傳統(tǒng)建筑施工行業(yè)的庫存管理模式下，由于供貨商與建筑施工單位各自為政的訂貨方式，使得建筑施工中庫存成本過高的現象普遍存在，因此該問題也一直受到學者以及工程實踐人員的關注。供應商管理用戶庫存(VMI)模式從供貨商與建筑單位的二級供應鏈出發(fā)，試圖以供貨商對客戶庫存進行管理的方式來降低供應鏈上下游的總庫存成本。在經濟訂貨批量(EOQ)的基礎上建模分析了供應商管理用戶庫存模式在實施前后對供應鏈庫存總成本的影響，并結合實際案例分析得出在一定條件滿足的情況下，VMI模式的引入能夠達到降低供應鏈總庫存成本、提高供應鏈利潤的目的。同時也指出了分析中的不足以及對未來研究的展望。

關鍵詞：庫存管理；供應鏈；供應商管理用戶庫存

庫存在企業(yè)生產中被視為浪費之首，過多的庫存不僅會造成資本積壓還掩蓋了生產過程中的諸多問題，因此降低庫存成本提高利潤是企業(yè)生產運作管理的重要組成部分。工程實踐表明建設施工等材料費用在工程造價中占據了六成甚至以上的比重，加上我國建筑業(yè)傳統(tǒng)的庫存管理模式，導致了建筑企業(yè)施工庫存成本較高的現象普遍存在[1]。從整個供應鏈角度而言，庫存主要存在于材料供貨商和建設施工單位兩個環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的庫存管理思維下供貨商與建設單位僅考慮自身利益的最大化，牛鞭效應從而出現，導致整個供應鏈庫存的增加。為了提高建筑企業(yè)的競爭力，將供應鏈重新整合得到了工程實踐人員和學者們的注意，試圖通過對供應鏈集成來實現降低庫存總成本、提高收益等目的。供應商管理用戶庫存(VMI)是一種供應鏈管理戰(zhàn)略，供應鏈上游的供貨商對下游建筑施工單位的物料消耗及庫存情況進行實時監(jiān)控，進而補貨等，其目的在于降低供貨商和用戶雙方的成本，以提高供應鏈的利潤。VMI模式在制造業(yè)中研究與運用較為廣泛，并多從三級供應鏈(供應商-制造商-零售商)進行討論[2,3]，而在工程建設領域，學者們對VMI的研究也取得了一定的成果，主要體現在企業(yè)間進行VMI聯盟的模式以及組織內實施VMI的條件[4～6]，而在VMI經濟效益方面的研究相對有限。本文結合建筑業(yè)的特點，建立了二級VMI集成模型，在模型分析的基礎上，說明了VMI模式能夠降低供貨商與建筑單位的總庫存成本。

1VMI集成與運行

VMI模式改變了供應商和建筑方雙方各自為政的庫存管理方式，強調雙方合作與庫存管理的集成。建筑施工單位根據項目設計及施工計劃進行建設施工，供應商對建筑方庫存的減少以及消耗情況實時跟進，由監(jiān)控的信息確定是否進行補貨。雙方在VMI協(xié)議的約束下進行實時溝通以及信息共享，并不斷的對協(xié)議執(zhí)行情況進行監(jiān)督，從而促進供應鏈庫存管理的持續(xù)改進，其具體流程如圖1。

圖1　VMI在建筑施工企業(yè)操作流程

建造生產中所需要的物料種類繁多，因此實踐中往往是一家建筑單位與多家物料供貨商進行VMI協(xié)議并集成，其集成結構如圖2。

圖2　建筑施工企業(yè)VMI集成

2模型設定與對比分析

2.1模型設定

為了便于研究討論，本文只考慮一家供貨商的集成情況，并將現實供應鏈抽象為供應商和建筑單位兩個環(huán)節(jié)來討論，如圖3。其中建筑單位的原材料由供貨商提供，為滿足建筑單位的材料需求，供貨商環(huán)節(jié)必然存在一定量的庫存來保證實時供貨，而施工實踐中，原材料到貨至全部消耗完需要周期，因此建筑方也存在著庫存。

圖3　二級供應鏈的VMI集成

為完成模型的設定，本文在以下假設的基礎上進行討論：

(1)以EOQ策略為基礎確定建筑單位的補貨模式[7～9]，其中提前期和建筑單位的需求率確定；

(2)當供貨商的原材料到貨后，建筑單位能夠立即投入施工；

(3)VMI集成環(huán)節(jié)只包括供貨商和建筑單位；

(4)供貨商與建筑單位之間信息共享，供貨商能實時掌握建筑單位需求信息，且建筑單位存在需求；

(5)建筑單位出現需求時，供貨商能立即響應發(fā)貨；

(6)忽略庫存存儲費用的波動，取平均單位存儲費用，其為定值；

(7)不考慮大的設計變更，存在穩(wěn)定的訂貨量；

(8)不允許缺貨[1]。

參數設定：設定建筑單位需求率為D，建筑施工單位向供貨商每次訂貨費用和原材料平均單位庫存成本分別為Ce和Ie；供貨商自身的訂貨準備費用和原材料平均單位庫存成本分別為Cs和Is；建筑施工單位和供貨商的最優(yōu)訂貨批量分別由Qe和Qs表示；供貨商和建筑施工單位庫存成本分別用TCs和TCe表示。在VMI集成以后，建筑施工單位的訂貨費用用Ce′表示，且存在Ce′

2.2VMI實施前供應鏈庫存成本

在VMI實施之前，供貨商與建筑單位的庫存管理，都是從自身利益出發(fā)，根據自身需求進行訂貨及確定最優(yōu)訂貨批量，與EOQ模式基本一致。供貨商庫存成本由其自身的訂貨準備費用和原材料庫存所產生的費用組成；類似建筑施工單位的庫存成本包含兩個部分：訂貨費用和原材料庫存費用。針對供貨商，最優(yōu)訂貨批量和庫存成本分別為：

(1)

對于建筑施工單位：

(2)

因此，在VMI模式實施以前，該二級供應鏈上的庫存總成本為：

(3)

2.3VMI集成后供應鏈庫存成本

在供貨商與建筑施工單位簽訂VMI契約之后，雙方形成了合作伙伴關系，處于該二級供應鏈上游的供貨商負責管理下游建筑單位的庫存，建筑施工單位的材料消耗情況、庫存狀況能夠及時的被供貨商所掌握。此時供貨商的庫存成本構成為：原材料訂貨準備費用、自身原材料庫存費用以及建筑單位原材料庫存費用；建筑單位的庫存成本主要由訂貨費用構成，此時建筑施工單位的訂貨費用為Ce′，并做以下假設，供貨商的最大存貨量Q與建筑方的訂貨量q之間存在正整數的比值k，即:

Q=kq

(4)

因此，此時處于供應鏈上游的供貨商平均庫存水平為：

(5)

實施VMI模式以后，供貨商的訂貨批量由Qs′表示，建筑單位的訂貨批量為Qe′，有

Qs′=kQe′

VMI實施以后的建筑單位庫存成本為：

TCe′=Ce′×D/Qe′=Ce′×D×Qs′/k

(6)

而此時供貨商的庫存成本為：

(7)

由式(5)可得實施VMI模式的供貨商庫存水平為：

(8)

將式(8)代入式(7)則在實施VMI以后，該二級供應鏈上的總庫存成本為：

(9)

(10)

解得的Qs′*與Qs相同，我們可知在VMI模式引入以后，供貨商的最優(yōu)訂貨批量并沒有變化，同時由于供貨商需要管理建筑單位的庫存，供貨商的庫存成本明顯增加了，下面討論VMI模式引入以前與實施之后，該二級供應鏈的庫存總成本的變化情況，令E為TC與TC′的比值：

(11)

當E>1時(即TC>TC′), 說明了在VMI引入前該供應鏈的總庫存成本大于引入后的總庫存成本；當E=1時，即引入VMI與否對供應鏈總庫存成本沒有影響；同理當E<1時，供應鏈總庫存成本在VMI模式引入后增加了。對E>1時進行求解得

(12)

由本文參數設定及假設可知，式(12)中Is和Ie為固定正常數，且存在Ce′

3案例研究

本工程項目為一辦公用樓，建筑占地面積13881.36 m2，總建筑面積為11208 m2，其中地上部分八層，地下部分兩層，地上每層高度為4.7 m，地下每層3.9 m；采用框架剪力墻結構，合同工期320 d。該項目所需材料中鋼筋的需要量如表1，并均由同一家鋼材供應商供貨。供貨商自身的每次訂貨準備費用為1600元、單位存儲費用為401元；建筑施工單位的每次訂貨費為1900元、單位存儲費用為499元。進行VMI集成以后，由于供貨商直接管理建筑單位的庫存和補貨，建筑單位的每次訂貨費用降低為600元。建筑單位每次訂貨時四種鋼材按需求比例進行分配，計算過程以總量進行計算。

表1　鋼筋需求量　t

本案例中，Is/Ie=401/499=0.8，當Ce′<1056時，式(12)滿足，而此處Ce′=600滿足條件，能夠實現供應鏈總庫存成本降低的目的。下面計算VMI集成前后，供應鏈庫存總成本的變化情況。由式(3)，在進行VMI集成之前，供貨商和建筑單位的總庫存成本為(結果取整)：

由式(10)VMI模式實施以后，該二級供應鏈的總庫存成本為：

即該項目采用VMI集成后，在鋼筋這一原材料方面，供應鏈總庫存成本節(jié)約10424元。

4結論

本文對供貨商和建筑施工單位的二級供應鏈在進行VMI集成前后的庫存成本進行了分析，基于分析結果表明：由于VMI模式對供應鏈上雙方的庫存管理進行了集成使得建筑單位能夠大幅降低訂貨費用，從而降低該二級供應鏈的總庫存成本，提高整個供應鏈的利潤。VMI本身是一種供應鏈集成模式，其目的在于降低供應鏈上游及下游各方的成本，同時在實施過程中涉及因素眾多，雖然庫存成本是其中一項重要影響因素，但是庫存成本不是VMI模式實施的條件。本文僅從庫存成本的角度討論了VMI模式引入前后對整個供應鏈的影響，同時部分假設條件較為苛刻，因此也存在著一些不足有待進一步完善：

(1)工程實踐中，原材料的訂貨批量與庫存受到諸多因素的影響，如設計變更，工期提前或延誤等。為方便研究討論對諸多情況進行了簡化，可能與實際情況存在差異。

(2)同一供貨商可能同時為多個項目提供物料，因此存在供貨商與多個項目進行VMI集成的情況。此外，本文只討論了少數幾種大宗物料的供需和庫存情況，而建造生產中需要的物料種類繁多，存在部分特殊物料的供應與庫存可能不滿足本文的前提假定，需要單獨討論。

(3)當相應條件滿足時，VMI集成能夠降低供應鏈總庫存成本，但其中建筑方的庫存成本降低，供貨商的庫存成本增加了。因此，供需雙方的利潤分配會直接影響VMI能否落實，值得進一步探討。

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Analysis on Influence of VMI on Inventory Cost in Construction Industry

HUANGPeng,TANFei

(Institute of Engineering Management, Hohai University, Nanjing 211100, China)

Abstract:Under the circumstances of inventory management model of traditional construction industry, the phenomenon is widespread that inventory costs are too high because of suppliers and construction unit are lack of coordination. This problem has been concerned by scholars and engineers.From the view of two-level supply chain of construction unit and suppliers, VMI model try to reduce the total cost of the supply chain with the way that suppliers manage inventory of clients. On the basis of economic order quantity, modeling and analysis the impact of total inventory cost of supply chain before and after the implementation of vendor managed inventory. The results show that the implementation of vendor managed inventory can reduce the total inventory cost of supply chainand improve the profit of supply chain when certain conditions are satisfied. In the end, the shortcomings of the analysis and the prospect for future research are pointed out.

Key words：inventory management; supply chain; vendor managed inventory

中圖分類號：TU713； F253

文獻標識碼：A

文章編號：2095-0985(2016)02-0106-04

作者簡介：黃鵬(1991-)，男，安徽銅陵人，碩士研究生，主要研究方向為工程管理與項目管理(Email:214555619@qq.com)

收稿日期：2015-09-22修回日期： 2015-10-18