VMI模式下成品油補(bǔ)貨問(wèn)題研究

1、摘 要：本文建立了基于VMI管理模式的加油站的自動(dòng)補(bǔ)貨模型，重點(diǎn)考慮了成品油補(bǔ)貨的特殊性以及目前我國(guó)成品油配送的現(xiàn)狀和需求。對(duì)于模型的求解，提出了人工路網(wǎng)的概念，針對(duì)采用結(jié)合路網(wǎng)思想的啟發(fā)式算法來(lái)求解模型進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：一、引言成品油補(bǔ)貨是由成品油分銷商，根據(jù)終端用戶的成品油需求，結(jié)合資源狀況和客戶分布，確定成品油的最佳補(bǔ)貨量并選擇最優(yōu)的運(yùn)輸車輛和路徑，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將油品準(zhǔn)確送達(dá)指定地點(diǎn)而進(jìn)行的計(jì)劃、實(shí)施與控制的過(guò)程。過(guò)去，成品油零售商的補(bǔ)貨計(jì)劃大都是按照自己的需求提報(bào)后再進(jìn)行補(bǔ)貨，這種做法隨著成品油市場(chǎng)的變革已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)市場(chǎng)的節(jié)奏，在一定程度上限制甚至阻礙了成品油的銷售。因?yàn)榱闶凵烫?/p>

2、報(bào)的需求往往是根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)得到，沒(méi)有經(jīng)過(guò)科學(xué)的理論分析和計(jì)算，但是當(dāng)今的社會(huì)市場(chǎng)信息瞬息萬(wàn)變，這種經(jīng)驗(yàn)做法不能及時(shí)反饋市場(chǎng)信息，影響銷售機(jī)會(huì)；另外，成品油作為戰(zhàn)略性資源，分配不好會(huì)影響社會(huì)穩(wěn)定，因此需要一套自動(dòng)決策系統(tǒng)來(lái)完成補(bǔ)貨決策。目前，我國(guó)很多成品油分銷企業(yè)逐漸開(kāi)始對(duì)加油站采取供應(yīng)商管理庫(kù)存(VMI)的管理模式，供應(yīng)商管理庫(kù)存可以提高總體管理效率，降低成本，盡可能地減少零售商的庫(kù)存。VMI模式下的成品油補(bǔ)貨模型主要包括銷售預(yù)測(cè)和車輛配載兩大功能模塊。在供應(yīng)商管理庫(kù)存中，需求預(yù)測(cè)最主要的目的就是協(xié)助供應(yīng)商做庫(kù)存管理決策，供應(yīng)商(油庫(kù))定期(通常每日)獲取加油站的庫(kù)存、銷售以及其他相關(guān)信息。

3、然后通過(guò)銷售預(yù)測(cè)等手段進(jìn)行補(bǔ)貨決策，確定一個(gè)初始補(bǔ)貨量。由于成品油補(bǔ)貨過(guò)程中車輛的容量和油品間互不相容等約束將對(duì)成品油的補(bǔ)貨量帶來(lái)很大的影響，因此在車輛配載模塊中將結(jié)合車輛的信息以及附加約束條件同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)貨量的優(yōu)化和車輛的選擇，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配載。本文將建立基于多艙車的成品油補(bǔ)貨模型，并以車輛配載為中心討論模型的求解，并提出了基于路網(wǎng)思想的啟發(fā)式算法求解策略。二、模型1問(wèn)題描述成品油自動(dòng)補(bǔ)貨過(guò)程中，加油站需要每天定時(shí)向供應(yīng)商按罐上報(bào)前一天的日銷售量和當(dāng)前庫(kù)存量，上報(bào)方式可以采用語(yǔ)音報(bào)數(shù)系統(tǒng)、Web報(bào)數(shù)系統(tǒng)或人工上報(bào)數(shù)據(jù)。供應(yīng)商對(duì)這些上報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查或處理后進(jìn)行需求預(yù)測(cè)，基于需求預(yù)測(cè)的補(bǔ)貨決策并不能

4、直接作為補(bǔ)貨計(jì)劃，需要根據(jù)車輛資源情況進(jìn)行配載，形成最后的補(bǔ)貨計(jì)劃，模型如圖1所示。圖1 基于需求預(yù)測(cè)的補(bǔ)貨模型圖2 成品油的補(bǔ)貨流程成品油補(bǔ)貨流程如圖2所示，主要包括三部分：（1）數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查對(duì)所有加油站上報(bào)的庫(kù)存和銷售數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)檢查，并處理檢查過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。（2）需求預(yù)測(cè)需求預(yù)測(cè)是補(bǔ)貨決策服務(wù)的。在VMI管理模式下，可以利用多種預(yù)測(cè)方法以及組合預(yù)測(cè)方法對(duì)加油站進(jìn)行未來(lái)的需求預(yù)測(cè)。根據(jù)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和當(dāng)前庫(kù)存數(shù)據(jù)進(jìn)行初始的補(bǔ)貨決策，生成一個(gè)中間的過(guò)渡訂單（可稱為初始訂單）。（3）車輛配載成品油車輛配載是實(shí)現(xiàn)成品油配送的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，配載的效果直接影響到車輛滿載率、運(yùn)輸效率、運(yùn)輸安全性以及企業(yè)

5、經(jīng)濟(jì)效益。車輛配載模塊主要的功能是將根據(jù)需求預(yù)測(cè)產(chǎn)生的中間訂單匹配到車輛，不同于傳統(tǒng)配載的是，中間訂單的補(bǔ)貨量將視為一個(gè)具有一個(gè)可變動(dòng)范圍的變量，在配載過(guò)程中，將根據(jù)車輛等約束對(duì)這個(gè)變量進(jìn)行優(yōu)化，使整個(gè)補(bǔ)貨的總成本最低。如何快速高效地對(duì)加油站進(jìn)行油品配送并保證成本最低是自動(dòng)補(bǔ)貨部分所需解決的首要問(wèn)題。成品油補(bǔ)貨所處理的貨品種類繁多，從大類上可以分為汽油、柴油、煤油、潤(rùn)滑油等。根據(jù)成分含量的百分比的不同，每一個(gè)油品大類又包括不同的型號(hào)。不同油品的性質(zhì)差異，也將對(duì)配載產(chǎn)生約束，使補(bǔ)貨過(guò)程變得復(fù)雜。目前加油站油品都是按油罐進(jìn)行管理，即不同的油罐可能存放不同的油品，但同一個(gè)油罐中只存放一種油品（特殊情

6、況除外），各個(gè)油罐互不連通。在進(jìn)行油品配送和加油站油品管理時(shí)，油罐中的油品要盡可能保證庫(kù)存最低（特殊情況例外），但不允許出現(xiàn)斷貨情況。除了庫(kù)存成本，配送成本也是成品油分銷企業(yè)的另一重要成本構(gòu)成，配送成本和庫(kù)存成本通常存在效益悖反，在實(shí)際中，配送成本對(duì)于整個(gè)企業(yè)的利潤(rùn)的影響往往大于庫(kù)存成本，因此，配送成本成為自動(dòng)補(bǔ)貨所要研究的核心問(wèn)題。配送成本不僅涉及到油品配送量的問(wèn)題，也與配送路線和油罐車有關(guān)。目前油品配送時(shí)除了使用單艙車進(jìn)行單點(diǎn)配送外，還可以使用多艙車進(jìn)行多點(diǎn)分卸。多艙車是指在同一車輛上包含多個(gè)相互獨(dú)立、可裝載同種或不同種固定油品的艙位的成品油運(yùn)輸車輛。因此對(duì)于多艙車，可以匹配等同車艙數(shù)目的

7、多個(gè)訂單。無(wú)論單艙車還是多艙車，其艙位的載重和所允許裝載的油品類型是固定的。2模型的建立（1）假設(shè)和參數(shù)定義首先針對(duì)模型作如下的假設(shè)和參數(shù)定義：油庫(kù)O負(fù)責(zé)L個(gè)轄區(qū)加油站油罐的成品油配送；油罐 i (i=1,2，L)在某日的銷售預(yù)測(cè)量為；負(fù)責(zé)配送的第三方承運(yùn)公司共有車型M種；車型m的最大有效載荷分別為；每種車型有若干輛，其日可用總車時(shí)為；每天各罐的補(bǔ)貨總量為(i=1,2，L)，其中由m型車配送的總量為,共考察N天的配送情況； 第n天油罐i使用的車型總數(shù)為（=0表示此日車站此罐不需要配送）；車型m的油罐車完成從油庫(kù)到油罐i的配送所耗費(fèi)的車時(shí)為（包括平均等待時(shí)間、裝卸油時(shí)間、在途時(shí)間等）；油庫(kù)到加油

8、站的平均重行距離(從油庫(kù)到加油站的行程距離)為(i=1,2，L)（運(yùn)費(fèi)結(jié)算目前只考慮重行運(yùn)費(fèi)，不考慮空行返程運(yùn)費(fèi)）；每天末的油罐i的罐存量為；油罐i的單位庫(kù)存成本為，最大容量為；油罐i第一天的期初庫(kù)存為初始庫(kù)存。假定運(yùn)費(fèi)按照如下方式結(jié)算：設(shè)運(yùn)輸費(fèi)率為/噸公里；各種車型的基本出車費(fèi)用為。（2）補(bǔ)貨模型目標(biāo)函數(shù)：(1)約束條件：上述模型中（1）式為目標(biāo)函數(shù)，即要求配送成本和庫(kù)存成本總成本最低；（2）式保證每罐的需求量由各車型罐車完成配送；（3）式保證各車型的使用量不超過(guò)其最大能力約束；（4）式保證各罐滿足不斷貨要求；（5）式保證各罐罐容能力約束；（6）式保證各罐配送總量為各種車型的滿載運(yùn)輸量組合；

9、三、模型求解的討論根據(jù)前文提出的模型建立的思路，下面針對(duì)模型的求解方法進(jìn)行分析和討論。在VMI管理模式下的補(bǔ)貨過(guò)程中，根據(jù)銷售預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)庫(kù)存下降到訂貨點(diǎn)時(shí)則生成補(bǔ)貨計(jì)劃。補(bǔ)貨量的大小至少要保證補(bǔ)貨提前期內(nèi)的銷售量，此時(shí)的補(bǔ)貨計(jì)劃單為初始訂單，由于成品油補(bǔ)貨中車輛給配送量將帶來(lái)很大的約束，因此在配載過(guò)程中在完成車輛和訂單匹配的同時(shí)也將完成補(bǔ)貨量的優(yōu)化，因此配載過(guò)程，是一個(gè)需要統(tǒng)籌兼顧、反復(fù)權(quán)衡的決策過(guò)程, 在數(shù)學(xué)上是一個(gè)具有多約束條件的優(yōu)化建模和求解問(wèn)題。本文結(jié)合成品油配載問(wèn)題的特殊性，提出了配送路網(wǎng)的概念，討論了采用結(jié)合路網(wǎng)掃描思想的啟發(fā)式算法進(jìn)行求解。路網(wǎng)的概念是基于加油站空間上的關(guān)系。

10、路網(wǎng)的含義是，人為地將每一個(gè)加油站同與其相鄰的加油站建立一種相鄰關(guān)系(在基礎(chǔ)信息中被定義)，具有相鄰關(guān)系的加油站的所有訂單（包括同一加油站的多個(gè)訂單）中任何n (n=槽車艙數(shù))個(gè)被允許組合在同一車輛。如圖3所示，編號(hào)代表加油站，具有相鄰關(guān)系的加油站以虛線連接，以實(shí)線相連的三個(gè)加油站的訂單被組合在同一多艙車。圖3 人工路網(wǎng)示意圖根據(jù)成品油配載的特殊性結(jié)合人工路網(wǎng)的思想，提出如下的啟發(fā)式規(guī)則如下：（1）訂單的處理存在優(yōu)先級(jí)，根據(jù)訂單的優(yōu)先級(jí)順序選取起始訂單進(jìn)行配載；（2）艙位與客戶訂單匹配，同時(shí)滿足載重約束和油品類型約束；（3）只有位于同一路網(wǎng)且滿足各類約束關(guān)系的客戶訂單，可以配載至同一多艙車，同

11、一客戶的訂單優(yōu)先組合；（4）同一路網(wǎng)中的客戶，按照相鄰關(guān)系由強(qiáng)到弱的優(yōu)先級(jí)順序與車輛匹配；（5）定義車輛的使用優(yōu)先級(jí)為：首先按照車型由多艙車（艙位由多到少）到單艙車的順序使用，艙數(shù)相同的多艙車按照載重量由大到小的順序使用。用啟發(fā)式方法求解問(wèn)題是通過(guò)迭代過(guò)程實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)上面的啟發(fā)式規(guī)則，在整個(gè)迭代過(guò)程中不斷吸收新的信息，逐步縮小搜索范圍，最終得到得出問(wèn)題的解。四、結(jié)論VMI的管理模式體現(xiàn)了供應(yīng)鏈一體化的理念，較好的解決了傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中信息流通不暢以及信息扭曲的問(wèn)題。在VMI中供應(yīng)商主控庫(kù)存，因此不需要發(fā)出訂單或接收訂單的管理費(fèi)用。同時(shí)因?yàn)榻灰仔袨榈暮?jiǎn)化和信息共享的便利，也縮短了整體前置時(shí)間?；阡N售預(yù)測(cè)的VMI管理思想的應(yīng)用大大提高了成品油分銷企業(yè)和零售終端的效益。隨著成品油配送的發(fā)展，配載過(guò)程中多艙車的使用也將是未來(lái)成品油補(bǔ)貨配送的發(fā)展方向。本文提出的路網(wǎng)的思想結(jié)合多艙車的使用，具有很大的研究?jī)r(jià)值，采用有效的算法進(jìn)行求解，將很大程度地優(yōu)化成品油配送，將這種思想延伸到成品油供應(yīng)鏈的上游，能有效提高整個(gè)供應(yīng)鏈的盈利水平和競(jìng)爭(zhēng)力。參考文獻(xiàn)1 J.