卷煙配送庫存—路徑問題淺析

田向果

【摘 要】論文從卷煙零售戶庫存成本和卷煙配送運(yùn)輸成本聯(lián)合優(yōu)化角度入手，將庫存—路徑問題引入到卷煙配送中，研究卷煙配送庫存—路徑問題。

【Abstract】The thesis starts with the joint optimization of the cigarette retail households's inventory cost and the delivery cost of cigarette distribution， and analyzes the inventory -routing problem for the cigarette distribution.

【關(guān)鍵詞】卷煙配送；庫存；庫存—路徑問題

【Keywords】cigarette distribution； inventory； inventory-routing problem

【中圖分類號】F252 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）02-0013-02

1 引言

卷煙物流是卷煙生產(chǎn)和銷售的主要環(huán)節(jié)，其中卷煙配送運(yùn)輸作業(yè)是卷煙銷售的最后一環(huán)，是整個卷煙配送服務(wù)質(zhì)量的直接體現(xiàn)。它的直接對象就是配送中最末端的卷煙零售戶。這些卷煙零售戶，大部分經(jīng)營規(guī)模較小、實(shí)力較弱，鑒于卷煙屬于高價值的商品，卷煙零售戶一般不會保有太多的庫存；為防止缺貨又必須保有一定量的庫存，保證市場的供應(yīng)水平。這時卷煙零售戶為了降低庫存成本，傾向于小批量、多批次訂貨。而這種訂貨特點(diǎn)，會增加配送網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)的分揀、配送路線安排等的工作難度，造成配送成本的增加。而配送中心為了降低配送成本，一方面由于卷煙零售戶分布的不規(guī)律需要合理規(guī)劃配送路線；另一方面希望卷煙零售戶增大訂貨量，減少訂貨批次，形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)，但是這和卷煙零售戶的期望相反。從而可以看出當(dāng)卷煙零售戶降低庫存成本時，配送運(yùn)輸成本會增加；而配送成本的降低，又會使得卷煙零售戶的庫存成本提高，二者之間的效益悖反現(xiàn)象明顯。如何權(quán)衡卷煙零售戶庫存成本和卷煙配送運(yùn)輸成本，降低卷煙配送的總成本，對于卷煙配送來說非常重要。

在1984年Federgruen和Zipkin將庫存與運(yùn)輸問題同時放在一個模型中進(jìn)行研究[1]。庫存—路徑問題（Inventory Routing Problem，IRP）起源于供應(yīng)商管理庫存的思想，它主要考慮庫存和運(yùn)輸之間的相互影響，將庫存管理與配送路徑這兩個單獨(dú)的物流環(huán)節(jié)聯(lián)合優(yōu)化，在某些限制條件下，決策補(bǔ)貨策略與配送運(yùn)輸策略，使得庫存成本和運(yùn)輸成本的總成本最小。

綜上，文章考慮將卷煙配送中的問題利用庫存—路徑問題模型來解決。

2 庫存—路徑問題相關(guān)研究

隨著1984年Federgruen和Zipkin二位專家對庫存—路徑問題的研究，國內(nèi)外愈來愈多的專家開始關(guān)注這方面的研究，使得庫存—路徑問題的研究獲得了很多的研究成果。

Burns等人提出單個供應(yīng)商對多個客戶的物流運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的庫存與運(yùn)輸聯(lián)合最小費(fèi)用問題[2]。Dror，Ball和Golden考慮需求確定、短期計(jì)劃期內(nèi)的庫存—路徑問題[3]。Speranza和Ukovich討論了幾種產(chǎn)品、一個出發(fā)點(diǎn)對一個收貨點(diǎn)的庫存成本與運(yùn)輸成本之和最小問題。Abdelmaguid等討論了一種產(chǎn)品、單一車場、多周期的主動和被動兩種情況下的庫存缺貨和車輛路線優(yōu)化問題。Huang等討論了隨機(jī)需求下多產(chǎn)品的庫存—路徑問題。Bertazzi等提出在隨機(jī)需求的一對多的兩級供應(yīng)鏈中在庫存成本中引入懲罰成本，從而求解庫存—路徑問題。Song和Furman等提出了庫存—路徑問題彈性建模框架，同時基于啟發(fā)式算法提出了簡單算法框架，并以實(shí)際的海運(yùn)庫存—路徑問題為案例，說明了文獻(xiàn)提出的模型和算法框架是有效的。Coelho等人根據(jù)變量結(jié)構(gòu)和客戶需求信息的可得性將庫存—路徑問題進(jìn)行分類，綜述了近30年來庫存—路徑問題的發(fā)展[4]。

國內(nèi)對于庫存—路徑問題的研究相對于國外來說比較晚，相關(guān)文獻(xiàn)也比較少。袁慶達(dá)是國內(nèi)最早將庫存與運(yùn)輸問題聯(lián)合起來進(jìn)行討論的學(xué)者，文獻(xiàn)利用系統(tǒng)分析法，在需求確定條件下，針對戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)與作業(yè)層三個層面的庫存與運(yùn)輸聯(lián)合問題進(jìn)行了分析，討論各層中庫存和運(yùn)輸聯(lián)合問題的特點(diǎn)和優(yōu)化求解方法。葉志堅(jiān)等研究了供應(yīng)商管理庫存下的庫存控制與配送聯(lián)合策略的優(yōu)化。傅成紅研究了單周期、離散隨機(jī)需求、一對多的庫存—運(yùn)輸聯(lián)合優(yōu)化問題。趙達(dá)等討論了供應(yīng)商管理庫存模式下隨機(jī)需求庫存—路徑問題。在2007年趙達(dá)、李軍等討論了庫存—路徑問題跟一般車輛路徑問題、TSP問題的共同點(diǎn)和區(qū)別，對庫存—路徑問題進(jìn)行了詳細(xì)劃分。之后趙達(dá)和馬丹祥以系統(tǒng)長期運(yùn)行成本和平均用車數(shù)量作為優(yōu)化目標(biāo)，采用分解技術(shù)把隨機(jī)庫存—路徑問題分成基于直接配送的庫存—路徑子問題與基于車輛路徑問題的配送路徑子問題進(jìn)行研究，并提出直接配送策略下的最優(yōu)平穩(wěn)庫存策略為（s，S）。2014年趙達(dá)等在分解的車輛路徑優(yōu)化子問題中加入硬時間窗約束。同年趙達(dá)等給出了當(dāng)車輛數(shù)與庫存容量具有限制條件時直接配送策略下的庫存—路徑問題的最優(yōu)平穩(wěn)策略形式，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的智能算法求解該問題。

3 卷煙配送庫存—路徑問題分析

3.1 庫存—路徑問題

庫存—路徑問題把庫存成本控制和運(yùn)輸作業(yè)問題進(jìn)行整合，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)研究，庫存—路徑問題的定義為：在一個供應(yīng)鏈系統(tǒng)中，已知客戶對某產(chǎn)品的需求規(guī)律，客戶的庫存能力，配送中心的庫存能力與配送運(yùn)輸工具運(yùn)送能力。目標(biāo)為：在一定的約束條件下，決策配送中心的庫存補(bǔ)貨策略以及配送中心的配送運(yùn)輸策略，從而使計(jì)劃期內(nèi)的庫存成本和配送運(yùn)輸成本之和的總成本最小化。庫存—路徑問題集成庫存控制與運(yùn)輸路徑優(yōu)化這兩個問題，它屬于庫存運(yùn)輸聯(lián)合優(yōu)化問題中的一個分支。

3.2 卷煙配送概述

煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還沒對卷煙配送做出明確定義。一般來說卷煙配送就是卷煙配送中心（或中轉(zhuǎn)站）依據(jù)卷煙零售戶的實(shí)際需求進(jìn)行配貨，安排車輛行駛路線，將卷煙產(chǎn)品送到卷煙零售戶處的物流活動。根據(jù)煙草專賣體制和卷煙產(chǎn)品的特點(diǎn)，卷煙配送具有自己的特點(diǎn)：獨(dú)立性和專屬性；行政區(qū)域性；庫存成本高；配送成本高。由于庫存成本和配送成本之間的效益悖反現(xiàn)象，文章提出卷煙配送中的庫存—路徑問題。

3.3 卷煙配送庫存—路徑問題

3.3.1 庫存策略分析

在卷煙配送中卷煙零售戶的庫存控制是為了實(shí)現(xiàn)以下兩個目標(biāo)：一是保障卷煙的市場供應(yīng)，提高客戶服務(wù)水平；二是制定庫存水平，降低卷煙零售戶的庫存成本。在卷煙配送庫存—路徑問題中，采用集中型決策，由卷煙配送中心管理卷煙零售戶的庫存，制定卷煙零售戶的庫存策略。其中，卷煙配送量和配送周期是需要配送中心決策的變量。一般來說卷煙零售戶的庫存策略可以采?。海╯，Q）庫存策略；（s，S）庫存策略；（t，S）庫存策略；（t，s，S）庫存策略。

3.3.2 配送策略分析

在卷煙配送中合理的配送策略一是為了減少卷煙配送的配送成本，二是為了提高配送效率，提高卷煙零售戶的滿意度。這里的配送策略主要涉及的問題是運(yùn)輸方式、車輛組織、車輛路徑選擇等。其中車輛路徑問題是卷煙配送庫存—路徑問題所要解決的主要問題。

在卷煙配送庫存—路徑問題中可供配送中心選擇的配送策略有：即時配送策略、定時配送策略、定量配送策略，還可以是定時配送策略和定量配送策略的綜合。關(guān)于配送策略的選擇需要根據(jù)實(shí)際情況，有針對性地挑選。配送中心在確定配送策略后，接著需要對配送路線進(jìn)行優(yōu)化，一般采用車輛路徑問題進(jìn)行解決。

4 結(jié)論

在卷煙配送庫存—路徑問題中，同時考慮庫存控制策略和配送策略，對庫存成本和配送成本進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，使得卷煙配送的長期總成本實(shí)現(xiàn)最小化。可以看出卷煙配送庫存—路徑問題具有集成優(yōu)化作用，具體來說主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

①降低卷煙配送的總成本。文章的總成本包括卷煙零售戶的庫存成本與配送中心的配送成本，通過對卷煙配送中卷煙零售戶的庫存控制和配送路徑聯(lián)合優(yōu)化來使得總成本最小。

②提高卷煙配送的服務(wù)水平。卷煙配送庫存—路徑問題使得卷煙配送中心跟卷煙零售戶的進(jìn)行合作，使配送中心的配送效率提高，可以快速響應(yīng)卷煙零售戶的需求，降低缺貨成本，提高卷煙零售戶的客戶服務(wù)水平。

【參考文獻(xiàn)】

【1】Federgruen A， Zipkin P. A combined vehicle routing and inventory allocation problem[J]. Operations Research， 1984， 32（5）：1019-1037.

【2】Burns L D， Daganzo C F. Distribution Strategies that Minimize Transportation and Inventory Costs[J]. Operations Research， 1985， 33（3）：469-490.

【3】Dror M.， Ball M.. Inventory routing： Reduction from an annual to a short-period problem[J]. Naval Research Logistics， 1987， 34（6）：891-905.

【4】Dror M， Levy L. A Vehicle Routing Improvement Algorithm： Comparison of a Greedy and a Matching Implementation for Inventory Routing[J]. Computers and Operations Research， 1986， 13（1）：33-45.