線上線下雙渠道供應鏈的庫存優化研究綜述

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(浙江理工大學管理與科學工程系, 杭州 310018)

引 言

隨著電子商務的高速發展,越來越多的制造商在進行線下渠道銷售同時,開通了線上渠道。這種同時開展線上和線下渠道形成的供應鏈,稱為雙渠道供應鏈。雙渠道供應鏈能夠幫助制造商挖掘客戶需求、增加銷售利潤,提高供應鏈效率。目前,全球許多制造商,例如Apple、HP、lenovo、Haier等,都采用雙渠道供應鏈開展線上線下商品銷售。

近年來,雙渠道供應鏈成為供應鏈領域的研究熱點。國內外學者對雙渠道供應鏈定價、協同優化進行了深入探討,特別針對雙渠道供應鏈的沖突、定價策略和協調等問題進行了大量討論和闡述。而在雙渠道供應鏈實際運行過程中,庫存優化成為了現有開展雙渠道供應鏈的制造商面臨的難點問題之一。Ballou[1]認為每年維持供應鏈庫存的耗費大約為整個供應鏈價值的20%～40%;Lee H[2]闡述了“庫存協調”概念,認為庫存是供應鏈提高效率的關鍵因素之一。為此,深入分析雙渠道供應鏈庫存模式、影響因素和優化策略,對供應鏈的科學研究與實際應用是十分必要的。

一、雙渠道供應鏈庫存分類與影響因素

(一)分類

雙渠道供應鏈庫存模式延續了供應鏈的庫存模式,分為集中式庫存模式和分散型庫存模式兩種。

集中式庫存模式是指在制造商和零售商中,一方持有并控制庫存的模式。該模式按照主體可分為制造商為主導和零售商為主導兩種庫存模式。制造商為主導的集中庫存模式中,線上與線下零售需求均由制造商的庫存來滿足。在滿足線上消費訂單同時,線下零售的消費者訂單由零售商提交給制造商,再由制造商按照訂單需求向零售商發送商品,最后由零售商滿足客戶需求。零售商為主導的集中庫存模式中,零售商的庫存除了滿足線下零售渠道需求同時還滿足線上渠道需求。零售商依據線上和線下渠道需求確定庫存商品數量,制造商只需按照零售商需求給其發貨,并不和線上線下終端消費者發生直接關系。集中式庫存模式詳見圖1。

圖1 集中式庫存

分散式庫存模式是指在制造商和零售商中,雙方都持有并控制庫存的模式。該模式中,制造商庫存負責線上渠道需求和零售商庫存需求,而零售商通過向制造商訂貨或者補貨的方式負責線下渠道需求。由于制造商與零售商無法均衡控制庫存,最終該模式會形成Leader-Follower的分散庫存模式,Yao[3]稱為Stackelberg庫存模式。此外,另外一種分散式庫存模式為外包庫存模式。此模式是制造商和零售商均有自己庫存,但制造商把在線銷售物訂單外包給第三方。比如，HP就是把在線訂單和庫存外包給聯邦快遞[3]。分散式庫存模式詳見圖2。

集中式庫存模式和分散式庫存模式的優缺點如表1所示。在集中式庫存中,制造商主導的模式有利于制造商挖掘客戶需求,增加制造商利潤,而該模式的零售商將受到在線銷售影響,利益得不到保障。零售商主導的模式,有利于增加零售商的客戶資源和及時處理物流和配送,而與制造商利益分成困難。

圖2 分散式庫存

對于分散式庫存的Stackelberg模式,由于線上線下結合,降低了配送成本低,提高了供應鏈運營效率,而供應鏈的參與主體協同相對困難,利益分成操作難度加大。第三方外包模式,由于不用配置大量人力物力管理在線訂單和庫存,大大降低單位運營成本,但存在第三方與制造商銜接協同問題,售后服務處理等問題。

表1 雙渠道供應鏈庫存模式優缺點對比

(二)影響因素

在雙渠道中,庫存作為供應鏈重要銜接環節,對制造商與零售商都起到至關重要的影響。優化雙渠道供應鏈庫存,需要先從影響因素入手。傳統供應鏈庫存影響因素主要為需求不確定性、顧客服務水平[4-5]、補貨方式、控制策略、提前期[6],而從庫存成本、供應鏈利潤和雙渠道特點角度,雙渠道供應鏈庫存還需要考慮以下因素。

1.需求因素

線上零售渠道的增加,為供應鏈擴大了總需求量,也擴大了需求的不確定。這種需求變化對雙渠道供應鏈的庫存產生重要影響。Bichescu[7]發現了需求的不確定性對供應鏈績效的強烈影響。這種需求不確定性會增加雙渠道供應鏈庫存成本。Yue[8]認為需求是不確定的,雙渠道中雙邊需求取決于各自價格體系,可以通過面向庫存和面向訂單兩種模式分別建立價格信息共享機制來消除需求不確定性。Bernstein[9]認為價格打折共享契約能夠協調供應鏈需求不確定性。在實際雙渠道供應鏈運行中,需求因素直接導致供應鏈運營的困難,例如，國外圣誕節和國內的“雙十一節”(11月11日),需求不確定導致雙渠道供應鏈庫存無法滿足節日期間促銷的需求。

2.渠道因素

與傳統單一渠道相比,雙渠道供應鏈最大特點是存在兩種渠道,并允許客戶在這兩種渠道之間相互切換。與傳統多渠道相比,雙渠道供應鏈允許客戶從不同渠道來購買商品,而沒有所謂的串貨問題。雙渠道供應鏈的渠道形成是空間和時間上相互關聯的,是制造商與零售商從各自目標出發,挖掘客戶需求、增加產品利潤有效途徑。

渠道因素主要體現在渠道搜索率。當一個渠道出現缺貨情況下,客戶轉移到另外渠道,這種可知的可能性稱為渠道搜索率。也可以理解為,在一個渠道出現缺貨后,客戶轉移到另外渠道成功購買商品的概率。關于渠道搜索率,Kevin[10]發現增加線上渠道搜索率能夠減少庫存持有成本,同時也增加了銷售成本。但庫存持有成本的減少不能彌補所增加的銷售成本。例如，采用信息技術提高客戶渠道搜索率,減少客戶搜索渠道的成本,能夠增加客戶渠道切換的意愿,但也可能增加庫存相關總成本。Kevin的發現可以理解為,由于渠道搜索的方便性,當一個渠道出現庫存缺貨時候,需要提前增加另一個渠道的庫存,以此來滿足客戶需求。

3.商品補貨

雙渠道供應鏈庫存可以分為制造商庫存和零售商庫存。制造商庫存由生產商補給,零售商庫存由制造商補給。傳統零售商因缺貨向制造商訂貨所產生的訂單是一種面向訂單的模式,而制造商線上渠道所產生的訂單是一種面向庫存的模式。雙渠道供應鏈中混合了面向訂單與庫存的訂單模式,導致了補貨的策略有明顯差別。補貨方式不同直接影響到安全庫存的數量,在未及時處理補貨的情況下,將會導致一方缺貨,從而影響整個供應鏈運營。

學者們針對補貨方式進行了深入探討。Kevin[10]發現高的零售商品補貨率對于線下客戶是有利的,而高的制造商補貨率對于線上客戶是有利的，同時指出,one-for-one補貨方式會造成缺貨成本。Takahashi[11]認為one-for-one補貨并不能滿足雙渠道供應鏈的要求,而應該采用unit-for-unit補貨的方式,雖然會導致運輸和生產成本的增加,但降低了庫存總成本。

4.商品回收

雙渠道供應鏈的商品回收包括商品的退換貨、廢舊商品回收等過程?；ヂ摼W線上銷售改變了時間和空間的銷售模式,也大大降低了銷售成本,但由于無法接觸到商品,也導致了在線購買后的退換貨比例相當高。Agatz[12]指出,線上零售的退換貨比例高達40%(主要考慮短周期的退換貨商品回收過程)。

在如此高退換貨比例下,雙渠道供應鏈的庫存造成了巨大的壓力和負擔。商品回收導致了處理流程更加復雜,也導致了原來供應鏈的混亂,使得雙渠道供應鏈運營成本增加。對于此問題,很少有學者針對雙渠道供應鏈的退換貨問題進行深入研究和探討。近幾年,國內部分學者對此問題進行了相關討論。唐秋生[13]把回收的雙渠道供應鏈描述為雙渠道閉環供應鏈,給出制造商與零售商的庫存模型,針對廢舊商品回收,進行了數值仿真,得出綠色與經濟“雙源”庫存的最優化算法。

二、雙渠道供應鏈庫存優化策略

庫存優化主要是指供應鏈運營過程中通過庫存優化策略來達到控制目標的過程。近幾年國內外學者對庫存優化提出許多優化策略。從研究主題看,主要分為庫存成本與基于供應鏈利潤庫存優化兩類策略。下面,將從此兩類策略來深入探討雙渠道供應鏈庫存優化過程。

(一)基于庫存成本的優化策略

從庫存控制的角度看,庫存管理過程主要包括訂購過程、進貨過程、保管處理過程和出貨過程。訂購、進貨和出貨影響庫存成本和庫存量大小,而保管處理過程會影響庫存費用。對于整個雙渠道供應鏈而言,費用成本控制為庫存主要考慮的內容。相關文獻[14-17]表明,庫存的成本可以理解為訂貨成本、庫存持有成本、缺貨成本、能力相關成本與其他成本之和。庫存成本計算運用在集中式庫存模式中,能夠準確控制成本,而集中式庫存是單個企業或者組織在雙渠道供應鏈中的微觀反映,也是雙渠道供應鏈庫存優化策略中重要的組成部分。集中式庫存模型主要有經濟訂貨批量模型,而此模型針對的是確定需求,并不能滿足雙渠道供應鏈不確定需求的情況。

為了滿足雙渠道供應鏈不確定需求并有效控制庫存成本,Kevin[10]與Takahashi[11]都提到了馬爾科夫模型來優化策略。當系統從一個狀態到另一個狀態,在這個轉移過程中,存在著轉移的概率(稱為轉移概率),那么這種離散狀態按照離散時間的隨機轉移過程[18-20]稱為馬爾科夫模型。

馬爾科夫庫存優化模型,主要針對雙渠道供應鏈隨機需求情況下,客戶會在渠道間進行轉移,以此來計算并控制庫存成本。Kevin[10]建立了一個雙層雙渠道馬爾科夫模型,給出了在雙層雙渠道環境下庫存成本為長期平均庫存持有成本和長期平均訂單流失成本之和。該模型中主要影響因素為持有成本的影響、銷售損失成本的影響、需求率的影響、補給率的影響。得出的結論為：當線下客戶數量與線上銷售數量基本持平,雙渠道供應鏈的優勢最明顯,整個供應鏈利潤最高。同時,也指出渠道搜索成本的減少會增加庫存成本。Katsuhiko[11]是在Kevin[10]基礎上,利用馬爾科夫模型,對雙渠道供應鏈庫存成本增加了生產和快遞配置成本,給出了unit-for-unit的補貨方式。從參數角度考慮,馬爾科夫模型除了考慮總需求,還引入了直接渠道喜好率和另一個重要的因素——渠道的搜索率,更加符合雙渠道供應鏈的特點。從優化方法角度考慮馬爾科夫模型,從庫存持有成本和訂單流失成本入手,對單個庫存的成本進行準確計算。在計算公式中都引入了穩態概率,以此計算出了庫存總成本和基礎庫存水平。從結果考慮,馬爾科夫模型的計算過程相對復雜,需要給定變量,才能夠得出持有成本的變化、訂單流失成本的變化、庫存總成本的對比。

(二)基于供應鏈利潤的庫存優化策略

雖然馬爾科夫模型能夠計算庫存成本,由于在雙渠道供應鏈中很難建立一個集中決策的主體機構,此模型很難在實際應用中得以實施。為此,很多學者從供應鏈優化角度出發,通過供應鏈合作各方的獨立決策,協調優化各自決策,最后達到各方能夠接受的供應鏈優化解,稱為供應鏈協調的庫存優化策略。與馬爾科夫模型不同,供應鏈協調的庫存策略方法主要考慮供應鏈期望利潤。

從雙渠道供應鏈協調相關文獻[23-27]看,以整個供應鏈的利潤為優化目標,得出庫存因子,通過該因子來確定庫存成本最優解。Takahashi[11]在假設直銷和零售渠道之間不允許串貨,同時不考慮在途庫存的庫存持有成本情況下,給出了制造商和零售商的單位產品的平均成本和系統單位時間平均成本的計算方法,得出供應鏈最大利潤。Agatz[12]闡述了雙渠道供應鏈庫存優化策略,分別給出了分散管理與集中管理的各自優化模型,介紹了在集中管理情況下的雙渠道供應鏈利潤函數,以缺貨成本和配送成本計算了庫存成本。唐秋生[13]介紹了四種庫存優化模型,指出了雙渠道環境下的庫存策略關注較少,同時提出了三種主要混合渠道結構,給出了三種結構的最優訂貨數量和最優生產量,以此來計算最優庫存成本。夏海洋[20]假設線上線下的消費者需求是獨立,在生產商和零售商均為自身利潤最大化情況下,給出庫存成本最優策略。

從計算方法看,供應鏈協調的庫存優化策略主要采用微分方程來計算期望利潤,進行最大化取值得到總利潤,確定庫存最優值。從結果看,供應鏈協調的庫存優化策略相對比較簡單些,通過給定變量來對制造商利潤和總存貨級別進行對比,便可得到最終結果。

三、進一步的研究發展方向

線上渠道的加入導致了原有供應鏈庫存的混亂?，F有文獻在特定假設或者場景下,針對這些混亂提出了很多控制策略和優化模型,以此來解決雙渠道供應鏈庫存優化問題。但隨著雙渠道供應鏈不斷發展,在考慮更多假設條件、變量參數后,庫存優化策略將進一步演化。我們認為,下面為雙渠道供應鏈庫存優化控制進一步研究發展方向。

(一)模型參數

在傳統線下渠道增加一個線上渠道過程中,庫存管理變成更為復雜。線下庫存優化策略已經難以適應雙渠道供應鏈庫存管理模式。不適應的集中體現為庫存優化模型增長了線上渠道的變量參數。這些參數主要包括:需求變化、渠道搜索、補貨方式、退換貨等。

需求變化是雙渠道供應鏈利潤重要因素之一。在現有文獻中,把雙渠道供應鏈需求分為不確定需求與互補切換渠道的需求。除了Yao[3]發現需求變化對雙渠道供應鏈庫存的影響外,相關文獻并沒有重點介紹需求變化問題。渠道搜索是雙渠道供應鏈一個重要特征,其主要指標為渠道搜索率。Kevin[10]對渠道搜索進行一定的研究,認為信息系統的采用會減少了搜索成本,但提高搜索率并不能提高渠道性能和降低渠道成本。該文獻主要考慮的是影響搜索率的主要因素,但未說明渠道搜索對雙渠道供應鏈庫存的影響程度。雙渠道供應鏈運營復雜、并呈現出混亂現象。這種混亂集中體現為雙渠道中退/換貨比例大增。以現在電子商務公司退、換貨的處理時間就可以看出退/換貨對雙渠道供應鏈庫存影響甚大。而現有文獻的模型,馬爾科夫和成本優化模型都未考慮退/換貨情況。以上參數在現有文獻中僅僅是提到或被涉及,并未討論這些參數對庫存優化模型的影響。因此,本文認為線上渠道增加的相關變量參數將是雙渠道供應鏈庫存優化模型進一步的研究方向。

(二)優化策略

庫存優化從20世紀中葉就有學者與專家開始研究。目前庫存優化策略模型基本滿足了現有供應鏈庫存運營。關于采用哪一個模型,主要需要考量優化目標與優化主體。例如,需要協調供應鏈各方面利益以此來平衡庫存成本,可以采用基于供應鏈利潤的庫存優化策略。庫存優化策略模型進一步發展方向為在采用現有算法模型基礎上,引入新的變量參數,通過計算缺貨、配送或者持有成本來優化庫存。

四、結 論

為解決線上線下雙渠道供應鏈的庫存優化控制難題,歸納和總結了雙渠道供應鏈庫存優化研究現狀,重點討論了基于庫存成本的馬爾科夫庫存優化策略與供應鏈利潤的庫存優化策略,最后從雙渠道供應鏈庫存的影響因素角度提出了進一步研究發展方向。

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