基于第三方物流的VMI模式下信息流与物流集成研究.pdf.doc

基于第三方物流的VMI模式下信息流与物流集成研究.pdf.doc 华中科技大学 博士学位 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 基于第三方物流的VMI模式下信息流与物流集成研究 姓名:吴剑波 申请学位级别:博士 专业:管理科学与工程 指导教师:刘志学 2010-04-25 华中科技大学博士学位论文 系统动力学模型，选取三个参数作为因子变量，且以供应商生产波动和供应链系统 库存波动作为响应变量，采用响应面法对多重目标响应问题进行研究，以考察所选 参数对响应变量的影响。研究过程中，应用实验设计与分析软件 Design-Expert设计 响应面实验，通过模拟运行得出响应变量数据，估计出优化模型的响应面，并求得 模型的满意解和系统最优运作水平。 关键词:供应商管理库存第三方物流物流信息流集成系统动力学 响应面法 II 华中科技大学博士学位论文 Abstract In VMI mode, although outsourcing the logistics operation to the TPL could solve the problems including insufficiency of the supplier’s logistics capabilities and information capabilities, yet also brings the complicacies in VMI operation. In VMI based on TPL (VMI&TPL mode as following), the information flow and logistics of the supply chain will inevitably change. For example, the change of transportation, distribution and inventory management in VMI and the change of the information source, information transmission and information sharing etc. Therefore, towards the VMI operation with leading in TPL, it is urgent for us to solve the problem that how to product the efficient integration of information flow and logistics to realize the organic combination of TPL and VMI. For this purpose, from the systemic view, this dissertation deeply analyzed the information flow and logistics integration in VMI&TPL mode and achieved the predicted research objectives. (1)Based on the investigation of VMI strategy evolution, the dissertation expatiated the driving factors of VMI operation with leading in TPL and proposed the VMI&TPL mode in the collaborative forecasting environment and analyzed its operation characteristics. Then, based on the logistics information classification, the dissertation summarized to propose the necessary shared logistics information in VMI&TPL mode and further quantitatively analyzed the value of logistics information with adopting the value engineering theory. (2)An analytical framework and process of the information flow and logistics in VMI&TPL mode is proposed. Then the dissertation detailedly analyzed the influential factors of the information flow and logistics from five aspects including the supplier production capabilities, TPL logistics capabilities, coordination control, uncertainties and risks. Further more, the dissertation proposed the interface-based information flow and logistics integration general framework model with the foundation of information flow and logistics integration mechanism research. III 华中科技大学博士学位论文 (3)An information flow and logistics integrated system dynamics model in VMI&TPL mode is constructed. After clearing modeling target, setting a clear system boundary, the dissertation is from logistics integrated subsystem, information flow integration subsystem, coordination control subsystem and risk subsystem to analyze the system structure of the information flow and logistics integration and analyze the interrelation of various factors among subsystems to obtain the causality graph among subsystems. Then the dissertation established the information flow and logistics system dynamics models in VMI&TPL mode and carried out the simulation analysis towards the model to discuss the impacts brought by the related factors to the information flow and logistics integration level. (4)The comprehensive information sharing and collaborative forecasting information flow and logistics integration strategies are proposed in VMI&TPL mode. According to the two integration strategies, the dissertation separately constructed the VMI&TPL system dynamics models in IS and CF Mode. According to the established system dynamics model, the dissertation selected three parameters as the factors and selected the supplier production fluctuations and supply chain system inventory fluctuations as the response variables. Meanwhile, the dissertation adopted the response surface methodology (RSM) to carry out the research towards the multiple response problems to study the influences brought by the selected parameters towards the response variables. In the research process, the dissertation used the design and analysis of experiments software Design-Expert to design the RSM experiments. Through simulation operation, the dissertation obtained the response variables data; the dissertation estimated the optimizated model’s response surface and obtained the most satisfactory solution and the system optimal operation level. Key words: Vendor-managed inventory(VMI) Third-party logistics(TPL) Logistics Information flow Integration System Dynamics Response surface methodology (RSM) IV 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名: 日期: 年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即:学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本论文属于 保密?，在_____年解密后适用本授权书。 不保密?。 学位论文作者签名: 指导教师签名: 日期: 年月日 日期: 年月日 华中科技大学博士学位论文 1绪论 1.1 选题背景与研究意义 1.1.1选题背景 在传统供应链管理模式中，节点企业往往通过管理自己的库存来追求自身利益 最大化，但由于各节点企业的库存控制策略不同，这样不可避免地产生需求的扭曲 现象，结果导致“牛鞭效应”产生，最终增加了供应链的总体成本，影响了供应链 整体运作效率。为此，企业开始引入一种新的供应链库存管理方法——供应商管理 库存(Vendor-managed inventory，VMI)。VMI是一种建立在供应链上下游企业间的 合作性战略，供应商在共享其下游用户的需求信息和库存信息的基础上，主动对下 游用户的库存进行管理而不是被动地接受下游的订单，从而在满足下游企业需求的 同时，使供应链上供需双方的总体库存成本达到最低。 1985年，沃尔玛公司 (Wal-mart)和宝洁公司(P&G)通过实施 VMI策略，大幅度提高了库存周转率和 客户服务水平，其销售也得到了明显的改善。随后，DELL、HP和 K-mart等公司也 采取 VMI策略来降低库存成本。 在 VMI模式中，随着买方数量不断增加，供应商物流能力和信息能力的制约已 经严重影响 VMI的实施效果，因而许多供应商将目光转移到寻求与第三方物流 (Third-party logistics，TPL)合作上。将第三方物流应用到 VMI策略中，能够帮助 供应商解决 VMI实施过程中物流能力、信息能力不足的难题。比如，DELL和联想 公司都选择伯林顿公司为其运作 VMI服务，美国 Skywords Solution公司也将其 VMI 中的物流业务外包给第三方物流，而且这种趋势在国内外越来越明显。 在 VMI运作模式中将物流业务外包给第三方物流，虽然能解决供应商物流能力 不足的问题，但同时也增加了 VMI运作的复杂性。在 VMI&TPL运作模式(后文以 VMI&TPL模式表示)下，供应链的信息流和物流运作必然发生变化。如 VMI模式 中运输、配送和库存管理的变化;信息传递、信息共享内容和共享模式的变化等。 1 华中科技大学博士学位论文 因此，在以上提出的 VMI&TPL模式中，如何有效地对信息流和物流进行集成,影 响集成水平的因素主要是什么,集成水平对供应链绩效的影响如何,这些都是 VMI&TPL模式下物流与信息流集成亟待解决的问题。鉴于此，本研究聚焦于 VMI&TPL集成运作模式，深入分析物流与信息流集成动因，通过系统动力学建模研 究物流与信息流集成策略，并采用响应面法对集成策略进行优化。 1.1.2研究意义 1)理论意义 第三方物流和 VMI作为目前物流领域研究的热点问题，许多国内外学者对这两 个方面的问题进行了分析和研究，但这些成果很少在 VMI中涉及到第三方物流因素; 虽然第三方物流与 VMI集成的观点已经提出，但对于供应链运作中的信息流与物流 如何协调运作缺乏深入系统的分析。因此，有必要对 VMI&TPL运作模式中的信息 流与物流集成进行深入研究，以充实供应链管理理论。 本研究将深入分析 VMI&TPL运作模式及特点，研究信息流与物流集成的分析 框架、流程和影响因素，提出基于界面的信息流与物流集成框架模型。在此基础上， 根据系统动力学理论建立 VMI&TPL模式下信息流与物流集成控制模型，通过模拟 分析，阐述相关影响因素对信息流与物流集成水平和供应链绩效的影响，最后提出 信息流与物流的集成策略。研究成果将为 VMI&TPL模式的实施提供理论参考。 2)实践意义 目前，国外许多企业通过成功实施 VMI获得强大的竞争力，而国内企业应用 VMI 尚处于发展阶段，而且在实施过程中出现很多困难，主要原因在于自身的物流能力 或信息能力不足以及缺乏实施 VMI的动因。基于此，一些企业已经将第三方物流引 入到 VMI中来解决上述问题。 VMI&TPL运作模式在一定范围内取得了显著的成绩，尤其是在汽车制造行业。 但是，由于缺少对第三方物流与 VMI集成的理论指导，在合作实践中产生许多新问 题，阻碍了 VMI的推广应用以及第三方物流的发展。本文所提出的运作模式对第三 方物流实施 VMI提供了一些运作实践的理论指导，所构建的信息流与物流集成控制 2 华中科技大学博士学位论文 模型和提出的集成策略能有效提高第三方物流与 VMI集成的水平以及 VMI实施的 绩效。因此，本课题的研究是经济社会发展的需要，研究成果为 VMI引入第三方物 流的实践提供了新的思路和方法，具有广阔的应用前景。 1.2 研究思路与方法 本文的研究思路与方法如图 1-1所示，具体研究的技术路线简述如下: 系统分析 系统建模 文 信息流与物流 献 运作模式、运 理论体系 集成框架 研 作特点、信息 究 分类、信息共 享内容、物流 信息流与物流 系统设计 与信息流相互 集成系统模型 关系研究 物流与信息流 系统模拟 信息流与物流 集成策略 集成中各子系 理 统及影响因素 论 研 之间因果关系 究 分析 集成策略 系统优化 优化研究 系统分析、集成分析、实验设计、优化分析 图 1-1论文研究思路与技术路线 (1)查阅与第三方物流和 VMI相关的文献资料，准确把握国内外在该领域研 究热点和发展动向，深入了解与本论文相关的背景和理论知识，为后续研究奠定理 论基础。 (2)分析 VMI策略中引入第三方物流的驱动因素，阐述 VMI&TPL运作模式 3 华中科技大学博士学位论文 及特点;在对物流信息分类的基础上，分析 VMI&TPL模式下信息共享内容和物流 信息的价值。 (3)在分析信息流与物流集成影响因素的基础上，建立 VMI&TPL模式下信息 流与物流集成总体框架。 (4)构建 VMI&TPL模式下信息流与物流集成系统动力学模型，包括信息流与 物流集成系统模型结构、子系统结构、子系统流图和系统动力学结构方程。 (5)提出基于第三方物流的综合信息共享和协同预测两种集成策略，根据这两 种策略建立系统动力学模型;结合响应面法对所建协同预测系统动力学模型的参数 进行优化。 1.3 论文总体结构与主要内容 论文共分七章，总体结构如图 1-2所示，主要研究内容如下: 第一章，介绍论文的研究背景，阐明研究目标和意义，阐述论文的研究思路与 方法、论文结构安排以及主要创新点。 第二章，对与本论文相关的国内外研究进行系统性总结、分析与归纳，主要相 关研究包括第三方物流、VMI、物流与信息流集成等方面的研究以及系统动力学理 论在供应链中的应用。 第三章，系统分析 VMI中引入第三方物流的驱动因素，提出协同预测环境下 VMI&TPL模式，并分析其运作特点;在物流信息分类的基础上，总结提出 VMI&TPL 模式下所需共享的物流信息，并运用价值工程理论定量分析物流信息的价值。 第四章，在 VMI&TPL模式下，提出信息流与物流集成的分析框架及流程，从 供应商生产能力、TPL物流能力、协调控制、不确定性和风险五个方面详细分析信 息流与物流集成的影响因素，并在信息流与物流集成机理研究的基础上，构建基于 界面的信息流与物流集成总体框架。 第五章，在明确建模目标、确定系统边界后，从物流集成子系统、信息流集成 子系统、协调控制子系统和风险之系统分析信息流与物流集成系统结构，并分析各 子系统内各种因素之间的关系，得出各子系统的因果关系图，建立信息流与物流集 4 华中科技大学博士学位论文 成系统动力学模型并进行模拟分析。 第六章，提出基于第三方物流的综合信息共享和协同预测两种信息流与物流集 成策略，并根据这两种策略建立系统动力学模型。以协同预测系统动力学模型为基 础，选取三个参数作为因子变量，且以供应商生产波动和供应链系统库存波动作为 响应变量，结合响应面法建立优化模型对多重目标响应问题进行研究，求出模型最 优参数和运行水平。 第七章:全文总结和研究展望。总结全文研究结论，并对进一步的研究工作进 行展望。 第一章 理 绪论 论 分 析 第二章 国内外研究综述 第三章 VMI&TPL模式下物流与信息流分析 系 第四章 统 VMI&TPL模式下信息流与物流集成框架 分 析 与 第五章 控 VMI&TPL模式下信息流与物流集成模型 制 优 第六章 化 VMI&TPL模式下信息流与物流集成策略及优化 第七章 全文总结和研究展望 图 1-2论文总体结构 5 华中科技大学博士学位论文 1.4 主要创新点 创新点一:系统分析 VMI策略中引入第三方物流的驱动因素，提出协同预测环 境下 VMI&TPL运作模式，并运用价值工程理论定量分析物流信息的价值。 通过相关文献研究可以看出，在 VMI策略中引入第三方物流能够有效降低物流 运作成本，解决供应商物流能力不足和提高供应商参与 VMI的积极性，但对于为何 在 VMI中引入第三方物流并未做系统的分析。因此，本文首先在考察 VMI策略演 变的基础上，将 VMI运作中引入第三方物流的驱动因素分为五种:环境驱动因素、 速度驱动因素、效率驱动因素、成本驱动因素以及服务驱动因素，并对这些驱动因 素进行了深入分析，进一步提出了第三方物流与 VMI集成驱动因素框架。 在目前引入第三方物流的 VMI运作模式中，从本质上来说仍是一种单向的补货 决策过程，供应链上游企业从下游企业那里获取库存信息和实时销售(POS:Point of sale)信息，以此为基础来进行预测和补货，这种模式通常没有考虑到因零售商未来 促销或季节性变化而产生的需求波动，其 POS需求信息和库存信息是不可能将所有 未来市场需求的信息向供应链上游传递的。因此，针对以上运作模式的缺陷，本文 建立协同预测策略下 VMI&TPL运作模式，分析该模式下的运作流程和运作特点。 通过建立供应链上下游企业间的协同预测机制，使得整个供应链上的合作企业能够 真正最大程度共享所有与决策相关的信息，提高预测准确度和供应链绩效，而且真 正实现第三方物流与 VMI的有效集成。 在上述研究的基础上，应用价值工程理论对物流信息价值进行定量研究，分析 影响信息使用价值(效用)的主要因素和信息成本的构成要素，建立评价物流信息 价值的量化模型，对深入认识物流信息价值具有一定的理论意义。 创新点二:建立 VMI&TPL模式下信息流与物流集成系统动力学模型，系统研 究集成因素对信息流与物流集成水平的影响。 信息流与物流的集成建立在供应链成员之间相互协作的基础之上，在 VMI&TPL 运作模式中，供应商、第三方物流和零售商之间通过物流界面、信息界面和管理界 面实现供应链高效协调运作。供应链成员之间通过物流界面和信息界面来实现物料 6 华中科技大学博士学位论文 和信息的流动，并通过管理界面实现成员间的协调计划、协调组织和协调控制。因 此，物流界面、信息界面和管理界面是信息流与物流有效集成的关键，也是信息流 与物流集成影响因素的主要来源之一。 本文在分析信息流与物流集成的影响因素和建立基于界面的信息流与物流集成 总体框架模型基础上，构建 VMI&TPL模式下信息流与物流集成系统动力学模型。 在明确建模目标、确定系统边界之后，从物流集成子系统、信息流集成子系统、协 调控制子系统和风险子系统分析信息流与物流集成的系统结构，并分析各子系统内 各种因素之间的关系，得出各子系统的因果关系图，从而建立信息流与物流集成的 系统动力学模型，并通过模拟量化分析相关因素对信息流与物流集成水平的影响。 创新点三:提出基于第三方物流的信息共享和协同预测两种信息流与物流集成 策略，建立集成策略的系统动力学模型，并结合响应面法对集成策略进行优化。 在 VMI&TPL模式下，本文根据信息流与物流集成特征及影响因素，提出基于 第三方物流的综合信息共享和协同预测两种集成策略，具体分析了两种策略下 VMI&TPL运作特点:其一，综合信息共享策略能够使得供应链中的所有信息都能在 TPL平台上得到集中和共享，包括零售商的销售信息及库存信息、供应商的生产信 息、TPL补货及发货过程中的在途库存信息和运输信息;其二，协同预测策略是以 供应商、零售商和第三方物流对未来顾客需求预测为基础，通过分析三方未来业务 计划对需求的影响来修正预测结果。 基于以上两种策略，本文分别构建综合信息共享( IS)和协同预测(CF)策略 下的 VMI&TPL系统动力学模型。针对建立的 CF系统动力学模型，选取需求平滑时 间(Ta)、在制品库存偏差调整系数(Tw)、系统库存偏差调整系数(Ti)三个参数作 为因子变量，以供应商生产波动和供应链系统库存波动作为响应变量，采用响应面 法建立优化模型对多重目标响应问题进行研究，以考察所选参数对响应变量的影响， 求出所提策略最优运行参数和运作水平。研究过程中，应用实验设计与分析软件 Design-Expert设计响应面实验，确定所选因子变量的实验点(样本)。将实验点代入 CF系统动力学模型中，通过模拟得出相应的响应变量数据。最后，估计出优化模型 的响应面，并求得模型的满意解和系统最优运行水平。 7 华中科技大学博士学位论文 2国内外研究综述 2.1 TPL相关研究 2.1.1 TPL内涵 第三方物流是 20世纪 80年代中后期才在欧美发达国家出现的概念，源自业务 外包(Outsourcing)。美国物流管理委员会在 1988年的一项顾客服务调查中，首次 提到“第三方服务提供者”，这种新思想被纳入到顾客服务职能中，它也被用来描述 “与服务提供者的战略联盟”，尤其指“物流服务提供者”(邹辉霞，2004)。 表 2-1总结了国内外部分学者和机构从不同角度对第三方物流的定义，这些第三 方物流概念的差异，实际上也是对现实中第三方物流形态多样性的一种反映。本文 采用物流术语国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 对第三方物流的定义，即第三方物流是“独立于供需双方， 为客户提供专项或全面的物流系统设计或系统运营的物流服务模式”(GB/T 18354-2006，2006)。 表 2-1第三方物流定义要点 作者 定义 要点 物流渠道上的中间人，通过 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 的形式在规定的时间 合同关系 Virum(1993) 内为客户提供全部或部分专业化物流服务” 用外部公司去完成传统上由组织内部完成的全部物 Lieb(1993) 流功能或所选择的部分功能。 战略联盟 Simchi-Levi(2000 )一家外部公司完成企业全部或部分物料管理和产品 配送功能。 专业化 美国供应链管理专 将企业的全部或部分物流运作任务外包给专业公司 业协会(2002) 经营管理。 骆温平(2001) 为提供部分或全部企业物流功能服务的一个外部提 长期性 供者。 伙伴关系 契约关系 牟旭东、陈健(2002 )第三方企业通过契约为客户提供的整个商品流通过 程的服务。 物流术语国家标准 独立于供需双方，为客户提供专项或全面的物流系统 设计或系统运营的物流服务模式。 GB/T 18354-2006 8 华中科技大学博士学位论文 作为一种新型的物流形态，第三方物流使物流业从一般制造业和商业等活动中 脱离出来，形成能开辟新的利润源泉的新兴的商务活动，受到业界和理论界的广泛 关注。第三方物流服务有很多类型，比较典型的是 Rao等人(1993)的五分类法: 单一服务、独立服务、集成服务、综合服务和组合服务;具体的服务内容见表 2-2。 表 2-2 TPL服务类型 类型 内容 仅提供搬运、运输或仓储其中一种服务; 单一服务(Single services) 提供运输与仓储二选一的服务; 独立服务(Separated services) 提供运输与仓储集成的服务; 集成服务(Integrated services) 在配送、仓储和运输功能以外还提供其它的服务，如商 综合服务(Combined services) 业经营和策划服务; 提供由不同服务所构成的服务集合，如计划、配送、装 组合服务(Complex services) 卸、库存管理、仓储、运输及信息等服务。 第三方物流的演进并没有很清晰的界限。Chrisoula和 Douglas(1998)按照第三 方物流所提供的服务类型、实施控制的水平以及在企业战略重要性方面所扮演的角 色，将第三方物流的演进分为导入期、知晓期、需求期、整合期和差异化期五个阶 段，见表 2-3。 表 2-3 TPL的五个发展阶段 时期(20世纪) 阶段 特征 世纪初~50年代晚期 单一服务 导入期(Introductiory period) 独立服务 50年代晚期~60年代晚期 知晓期(Awareness period) 集成服务 60年代晚期~70年代晚期 需求期(Necessity period) 综合服务 70年代晚期~80年代晚期 整合期(Integration period) 组合服务 80年代晚期~90年代晚期 差异化期(Differentiation period) 2.1.2 TPL理论基础 1)核心能力理论 1990年，Prahalad和 Hamel在《企业的核心能力》一文中把“核心能力”定义 为组织中的积累性学习，特别是关于如何协调不同的生产技能和有机结合多种技术 9 华中科技大学博士学位论文 流派的学习。核心能力主要是关乎各种技术和对应组织之间的协调和配合，从而可 以给企业带来长期竞争优势和超额利润。核心能力理论的主要观点有以下三个方面: ?企业本质上是一个能力集合体;?能力是对企业进行分析的基本单元;?核心能 力是企业长期竞争优势的源泉。核心能力应具有价值性、独特性、延展性、难以模 仿、不可替代性和长期性。 第三方物流是核心能力理论在企业实践中的应用之一。一方面，第三方物流作 为从事专业化物流服务的企业，拥有专业的物流设备、物流信息网络和物流管理技 术与知识，在物流管理运作、服务质量和服务水平等方面具有竞争优势，可以利用 规模效应为物流需求企业带来利益。另一方面，对于非物流企业，将其自身的物流 业务外包后，可以专注于自己的核心业务，突出自身的主营。正是由于企业能力有 限和企业之间的能力异质，才导致了第三方物流的产生及其与客户之间物流战略伙 伴关系的建立，这样既实现了物流交易双方的能力互补，也有利于充分发挥、保持 和巩固各自的核心能力以获得长期竞争优势。 2)交易费用理论 作为使用交易费用分析方法的第一人，科斯( 1937)认为交易成本是由信息的 不对称、有限理性、机会主义和交易的不确定性等原因引起的。Williamson(1985) 在《资本主义经济制度》中将交易费用形象地比喻为“经济世界中的摩擦力”，并将 交易费用分为“事前”交易费用和“事后”交易费用两个相互关联的部分。同时， Williamson将决定交易费用的因素归纳为两个方面:人的因素(有限理性和机会主 义)和交易影响因素(资产的专用性、交易的不确定性和交易频率等)。 与其他交易一样，将物流业务外包给第三方物流也会导致交易成本的产生。企 业将其物流业务外包给第三方物流后，第三方物流与物流服务需求企业之间一般是 建立一种长期合作的战略伙伴关系。从交易主体行为看，第三方物流与物流服务需 求企业之间建立战略伙伴关系有助于促使双方之间“组织学习”，提高双方对不确定 环境的认知能力，从而减少因交易主体的“有限理性”而产生的交易费用。从交易 维度看，第三方物流与物流服务需求企业之间建立战略伙伴关系是为了节约物流交 易费用的一种制度选择。 10 华中科技大学博士学位论文 3)委托代理理论 作为制度经济学契约理论的主要内容之一，委托代理理论主要研究委托代理关 系。委托代理关系是指一个或多个行为主体根据一种明示或隐含的契约，指定、雇 佣另一些行为主体为其服务，同时授予后者一定的决策权利，并根据后者提供的服 务数量和质量对其支付相应的报酬。授权者就是委托人，被授权者就是代理人。委 托代理理论包括一系列关于人类行为、组织和信息性质方面的假设:理性经济人假 设、效用函数不一致假设、信息不对称假设。要获得委托——代理的均衡合同，必 须满足两个条件:个人理性约束和激励相容约束。 在物流外包关系中，物流需求方将自己的业务部分或全部外包给第三方物流时， 双方存在信息不对称。物流服务提供方，即第三方物流拥有较物流服务需求方更多 的信息，从而形成一种委托代理关系，物流服务需求方为委托人，第三方物流是代 理人。由于物流服务需求方和第三方物流均各自追求自身效用的最大化，因此，设 计物流契约时，在满足物流需求企业自身效用最大化的同时，应实现第三方物流的 效用最大化，从而实现共赢。 2.1.3 TPL与供应链关系 随着对物流与供应链管理理论研究的不断深入和第三方物流的快速发展，学者 们加强了对第三方物流与供应链关系的实证研究。Stock等人(2000)通过对物流集 成与供应链组织结构元素之间的匹配以及匹配之间的绩效关系研究，并结合实证分 析表明第三方物流是协调供应链运作的重要手段。Hoek(2001)建立了供应链运作 的水平控制机制，并通过实证分析证明该控制机制对第三方物流在供应链中的扩张 有显著的贡献。Bolumole(2001)通过对英国汽油零售商的案例分析，认为第三方 物流在供应链中的作用主要受四个因素的影响:企业战略导向、企业对第三方物流 的期望、客户与服务商关系的特征和物流外包的程度。 Bask(2001)在研究不同类 型的 TPL与供应链之间关系的基础上，提出了一个标准的关系处理框架，通过这个 框架指明了TPL如何有效的向不同类型的供应链提供服务。Photis和Panayides(2005) 论证了第三方物流与客户关系在交易活动中的重要性，认为更加亲密的关系将会带 11 华中科技大学博士学位论文 来供应链绩效的大幅提高。杨德礼和于江(2003)通过对一个量化模型的研究表明: 供应链节点企业与第三方物流之间的协同合作可以实现“ 共赢”。从以上研究可以看 出，第三方物流是供应链高效整合的一种有效方式，它提供了完善的客户服务，能 够改善供应链绩效。 2.2 VMI相关研究 2.2.1 VMI内涵及发展 1)VMI内涵 VMI是和供应链管理理论一起发展起来的。自从 VMI策略产生以来，许多学者 从不同的角度对其进行了大量的的研究，出于不同的研究目的和关注重点，他们对 VMI的定义也不尽相同，具有代表性的表述方法主要有以下几种: Betts(1994)认为 VMI是供应商通过获取的零售商销售信息和库存信息来进行 库存管理和补货的一种决策分析。Fagel(1996)将 VMI定义为在供应商与零售商达 成自动补货协议的基础上，通过完善的信息系统监控零售商的订单和库存水平，并 承担补充零售商库存的责任。Yossi(1998)认为 VMI类似于直接补货，是供应商被要 求负责管理零售商的产品供应与库存。Waller等人(1999)认为 VMI是由供应商监 控客户的库存水平，并定期执行订货数量、出货及相关作业的补货决策。该定义强 调供应商监控并执行补货决策的相关作业。 美国生产与库存控制协会(American Production and Inventory Control Society, APICS)(2002)将 VMI定义为:供应商通过获取其客户的库存数据和负责维持客户 的库存水平来优化供应链的运作绩效，它的一个重要措施就是供应商有规律地定期 检查用户的库存，并快速完成补给任务，从而获得较高的客户服务水平。物流术语 国家标准(GB/T 18354-2006)中对 VMI的解释是:供应商等上游企业基于其下游客 户的生产经营和库存信息，对下游客户的库存进行管理和控制。 从以上定义可以看出，VMI的主要思想是由供应商在客户的允许下设立库存， 并确定库存水平和补货策略，同时拥有库存的控制权。本文认为 VMI是供应链上下 12 华中科技大学博士学位论文 游企业间合作管理库存的一种模式，它是在一致性合作协议的基础上，由上游企业 对下游客户的库存进行管理和控制，上游企业通过获取下游企业的需求及库存信息， 从而有效进行需求预测并做出适时的补货决策。 2)VMI发展历程 VMI是针对供应商和零售商的有效合作提出来的，其历史可以溯到快速响应 (Quick response，QR)的早期阶段(Tyan和 Wee，2003)。1984年，美国纺织业为 了缩短提前期并减少库存成本，提出了快速响应策略。供应商根据从零售商处获得 的实时销售信息来及时调节其生产与库存，从而改善生产计划;零售商则根据自己 的库存及销售信息向供应商订货，提高供应需求预测的准确性。 目前，VMI策略已经得到了广泛的应用，其概念和运作模式也在不断的发展。 最初的 VMI策略是上下游企业共享需求信息，由上游企业负责确定自身和下游的库 存水平，并且可以全额退款(Full refund)(Lee和 Hung，2005)。VMI有时也指连 续补货计划(Continuous replenishment program，CRP)，是在 ECR(Efficient customer response，ECR)的基础上发展起来的。在 CRP策略中，上游企业从下游企业获得库 存及销售信息，根据一定的时间进行补货，以保持规定的库存水平。通过实施 CRP 策略，上游企业可以在满足客户服务水平的前提下，降低下游企业的库存水平。 近年来，VMI更强调的是供应链各成员之间的协调运作，而不仅仅是通过某一 方来掌握库存控制权(Tyan和 Wee，2003)，如协同库存管理(CMI)，合作、计划、 预测和补货(CPFR)。CPFR是指在协同预测和补货的基础上，供应链成员间共同制 定计划(如生产计划、库存计划、配送计划、销售计划等)，以减小供应和需求之间 的差异。与 VMI策略不同，CPFR更多强调的是业务处理和问题解决过程中的相互 合作，而不仅仅是由供应商承担大部分责任。 理论和实践上的双重突破，使得 VMI对于整个供应链物流系统的巨大优化作用 逐渐引起各方的重视，VMI就这样开始兴起并成为选择库存管理方法时必须考虑的 一种有效方法。表 2-4体现了从 QR策略到 VMI策略的演变，以及不同的供应商和 零售商关系的差异。 13 华中科技大学博士学位论文 表 2-4不同的供应商和零售商关系比较 战略关系 生成订单的决策出发点 库存所有权 供应商知识技能 零售商 零售商 需求预测 QR 双方基于合约规定 双方 需求预测、库存管理 CRP 双方基于合约规定并持续改善 需求预测、库存管理 双方 高级 CRP 供应商 需求预测、库存管理 VMI 供应商 零售管理 2.2.2 VMI相关理论 关于在实施 VMI策略中如何确定库存控制和补货策略，以及实施 VMI策略对 整个供应链系统成本和对供应链中各节点企业成本的影响，大量的学者从不同的角 度对此做了研究，具体的研究内容见表 2-5和表 2-6。 表 2-5 VMI库存控制与补货策略研究 研究学者 研究内容 研究成果与结论 多阶的库存模式下，不考虑固定订货成 大多数的安全库存应由零售商决 Graves 本且需求符合泊松分布的情况下，所有 定，供应商集中监控的风险共担利 (1996) 库存由上游供应商持续监控。 益微乎其微。 两种不同库存补给策略:?每次配送数 为一般的供需伙伴关系的供需双方 Viswanathan 量相同;?把供应商的所有可供应库存 集成库存管理提供了一定的研究基 (1998) 都作为配送数量。 础。 两级供应链中一个供应商服务于地点相 供应商单独给某一零售商补货的运 Cheung, Lee 近的多个零售商的协调运输和库存再平 输成本较高;地点相近的零售商越 (1999) 衡问题。 多，利益就越大。 报童问题(Newsboy problem)设定下，库存决策的制定应由零售商转移到 Narayana 单一供应商及单一零售商的库存问题。 供应商。 (2002) 提出了当需求呈泊松分布时的一种基于 得出了能使采购、运输、库存和顾 Cetinkaya， 客等待等成本总和最小化的最优补 Lee(2000 )时间的整合库存补货和发货模型。 充数量和发货周期。 研究了基于信息共享与传递的供应链库 通过共享零售商的库存信息达到: Cheung, Lee 存管理系统，提出了协调运输与平衡库 ?协调补给配送，运输规模经济; (2002) 存在供应链库存管理中应用。 ?决定零售商最终卸载量来重新平 衡库存状态。 14 华中科技大学博士学位论文 续表 2-5 VMI库存控制与补货策略研究 研究学者 研究内容 研究成果与结论 采用因果循环模型的方法，定量地研究 VMI可以使生产商不受计量要求 Disney 了 VMI策略对生产成本、库存持有成本 的影响就可以实现满载运输。 (2003) 及运输成本的影响。 以一个供应商和多个分销商为研究对 供应商确定零售商的补给周期;提 Piplani, 象，分析基于共同补给和时间周期策略 供一个价格折扣来诱使零售商在规 Viswanathan 的协调供应链库存管理效益。 定时间周期内才能提出订货。 (2003) 通过最优销售数量来确定最优销售 建立了在 VMI运作模式下的单供应商- Nachiappan (2007) 多顾客的二层供应链(TSVMBSC)模型，价格和能够被顾客所接受的合同价 格，从而使双方达到利益分享。 表 2-6 VMI成本控制与利润分析研究 研究学者 研究内容 研究成果与结论 独立需求情况下，供应链上下游企 当需求服从泊松分布时，成本函数只依 Cachon 业都持有库存，但上游成员可以为 赖于再订购点;若企业愿共享 VMI所带 (2001) 自己及所有下游成员决定再订购点 来的收益并接受固定运输成本，供应商 的模型。 将选择使供应链利润最大化的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 Dong, Xu 从利润的角度探讨了VMI对供应链 VMI会导致买方利润提高，供应商的利 的影响。 (2002) 润却是变动的;短期内 VMI能减少供应 链的总成本和购买成本，长期而言，供 应商的利润要明显增多。 从库存控制权角度出发，分析了供 当库存水平的决策权由下游转到上游 Lee, Chu 应链中将库存控制权向上游转移的 时，供应链各成员的收益将会受到怎样 (2005) 合作模式。 的影响，以及在什么条件下会变得更好 或更差。 徐文亮 通过分析VMI短期内对供应链中各 VMI总是会减少供应链总库存成本和增 徐青川 成员的成本和收益的影响， 加收益，但会增加供应商库存成本和购 买价格，因此，供应商利润的提高是有 (2002) 条件的。 吴文祥 通过不同经济批量的运费差异，建 VMI降低了零售商和供应链的成本、增 立模型研究VMI给供应链带来的成 加了年需求量，而且提高了零售商及整 (2003) 本、需求量和利润的变化。 个供应链的短期利润和长期利润。 VMI的定量分析 张爱文 实施VMI的主要激励因素是总成本的节 陈俊芳 约;供应商库存成本并非必然增加，相 反在一定条件下会减少。 (2004) 15 华中科技大学博士学位论文 通过这些学者的研究可以发现，关于 VMI成本控制及利润优化的研究可以分为 两个方面:一是从供应商或订货商的角度出发，分析 VMI策略给供应链所带来的成 本节约或收益增加;二是与传统供应链相比，实施 VMI所带来的供应链绩效优势。 2.2.3 VMI与 TPL整合 供应商在物流管理方面并非专长，而 VMI模式对供应商物流管理能力的要求， 促使企业在进行 VMI实践时引入第三方物流，学术界也开始关注这个问题。 Kuk(2004)根据绩效指标的不同将供应链物流整合程度分为三个层次:?基于 成本最小化考虑，供应商通常寻找价格最低的物流服务商，并且使用多个服务商; ?引入第三方物流作为库存储存的节点，特别是对于客户要求供应商在其工厂周围 布点时，这种方式比较灵活;?建立战略联盟，供应商与第三方物流签订整合物流 服务协议，这种方式能够灵活的满足客户需求水平。张相斌和杨德礼( 2002)从系 统集成的观点出发，按照配置合理资源、提高效率和协调运行的原则，提出了四种 供应链系统重构的组织模式:VMI-VMI、TPL-TPL、VMI-TPL和 TPL-VMI，并认为 VMI-TPL模式比较适合于一般供应链系统的重构，而 TPL-TPL模式比较适合某些特 殊情况下的供应链系统的重构，进一步提出了相应的物流运作模式。 兰振东和周耀烈(2005)通过引入第三方物流作为中间作业平台来优化 VMI策 略，在引入第三方物流的 VMI模型中供应商拥有补货决策权，属于主导方和决策者; 购买者将订货决策、库存控制以及运输/配送都交给第三方物流负责。张梅艳和高远 洋(2007)通过运输成本和经济批量之间的内在联系来完善传统 VMI模型，并给出 供应商短期成本增加的原因。在此基础上，通过引入第三方物流来优化 VMI模型， 结果显示可以降低 VMI物流运作成本，增加供应商短期利润，缓解供应商短期成本 增加的弊病，从而提高供应商参与 VMI的积极性。 2.3 供应链管理中信息流与物流集成相关研究 2.3.1供应链信息流相关研究 1)信息流的地位与作用 16 华中科技大学博士学位论文 信息是供应链管理中的关键要素，供应链中各成员的操作之间会相互影响，这 些在信息中都有所体现。在供应链管理中，信息的传递形式是信息流，供应链管理 中的信息价值不仅体现在信息的数量上，更重要的是体现在信息的流动速度和强化 能力上，体现在合作者从大量信息中挖掘出有价值的情报上(王迎军，2000)。因此， 供应链成员之间要设法消除信息传递障碍，通过信息的快速流动来强化供应链运作。 供应链企业间存在物流、信息流和资金流，其中物流、资金流都是紧密地围绕 信息流展开，只有在信息的指引下，物流和资金流才是有效的，才能达到供应链运 作效率最优、成本最低。Stanley(1997)认为信息的一个重要作用是对物流管理提 供决策支持，有用信息的获取对于发展强有力的物流能力是不可缺少的，物流能力 具有高度信息依赖性。Cachon和 Fisher(2000)通过数理分析证明:与只通过订单 联系的传统方式相比，充分的信息交流可以使供应链整体成本平均降低 2.2%，最大 可达 12.1%。牛东来(2004)认为需求信息流是整个信息系统结构在供应链成员之间 的支柱，它协调供应链中各项计划活动，其总体目标是实现供应链的高度协调，降 低操作无效率和过度存货。 2)牛鞭效应与信息共享研究 牛鞭效应(Bullwhip effect)又称需求变异放大效应，指的是供应链上最终客户 的需求在向供应链上游传递过程中出现需求变大的现象，需求变化程度的增加导致 了供应链显著的无效率作业。最早提出牛鞭效应现象的是 Forrester教授，在《工业 动力学》(Industrial Dynamics)一书中，Forrester列举了一系列出现牛鞭效应的现象， 并从工业动力学的角度分析和讨论了牛鞭效应产生的原因及其可能的缓解措施。 麻省理工学院的 Sterman教授(1989)做了一个著名的实验——啤酒游戏，结果 证实了供应链中牛鞭效应的存在，认为牛鞭效应是参与者的非理性行为的结果。真 正对牛鞭效应做出较全面分析的是斯坦福大学的 Hau L.Lee教授，Lee(1999，2000) 等人通过对供应链中牛鞭效应的大量深入研究，将牛鞭效应产生的原因归结为需求 预测修正、订货批量决策、价格波动和信息不完全下的博弈四个方面，并指出共享 销售数据、交换库存信息等措施能够有效的减少牛鞭效应。除了上述四大原因外， 预测方法的使用不当也会导致“牛鞭效应”的产生。 17 华中科技大学博士学位论文 为了减少信息延滞和信号失真以及不对称与不完全等问题，提高供应链的效率， 基本的途径就是加大信息共享的程度，加快信息流通的速度。Bourland等(1998) 定量地分析了在供应商共享客户部分实际需求信息时所需要的安全库存水平，研究 结论表明通过双方协调订货时间和共享需求信息可以降低供应商的库存和库存波动 幅度。Chen(2000)通过对包括需求预测和提前期两个因素的简单两级供应链的研 究，指出共享客户信息能够大大减少牛鞭效应的影响，但不能完全消除。董超等 (2001)从供应链合作企业间的信息不对称、客户需求不确定性和“牛鞭效应”等 角度论述了信息共享对供应链的影响，论证利用信息技术实现信息共享、提高供应 链管理的集成度，以减少客户需求的不确定性和“牛鞭效应”的负面作用。 关于信息共享对于供应链绩效产生的影响，Gavimeni(1999)和 Yan等(2002) 分析了在无信息共享、部分信息共享(共享顾客订货信息)和完全信息共享(用 VMI 策略)三种情况下的库存水平和成本状况，证实了通过实现信息共享，可以减少库 存成本，增加供应链整体绩效。万筱宁和孙新宇( 2003)在分析供应链信息共享是 影响供应链绩效主要因素的基础上提出库存信息共享的供应链模式，并验证了库存 信息共享可以有效降低库存成本。Aviv(1998)、Kulp(2002)和 Raghunathan(2003) 等人通过对供应链信息共享的研究和实证发现:?对于不同的行业，信息共享带来 的效益差异很大;?传统零售行业中的牛鞭效应并没有太大的减弱;?零售商基本 得不到信息共享带来的任何好处。 经过对文献的研究发现，对于供应链中信息共享总体效果不佳有两方面原因: 一是零售商缺乏共享信息的动机;二是是供应链成员的分散决策削弱了信息共享的 作用。供应商管理库存作为一种在信息共享和利益共享基础上的库存管理策略，无 疑可以解决上述两方面的问题 2.3.2信息流技术对物流管理影响研究 信息是一种有价值的物流资源，信息和信息技术的利用在一定程度上替代了技 术资源和物理库存等，而且能够更好的协调物流功能。信息技术的运用作为增强物 流能力的一种方式已经得到广泛的支持。信息系统和计算机技术是成功的一体化物 18 华中科技大学博士学位论文 流运作的关键，高水平的信息可获性使企业能够具有独特的物流能力来帮助企业获 取重要的信息经济性和竞争优势。Closs等(1997)认为信息技术是提高生产率和物 流能力的主要来源，是既能增加能力又能减少成本的几个工具之一。 Gustin和 Daugherty(1995)认为信息系统为企业节省了巨大的成本，还能够帮助获得客户服务 的差异化。Chen和 Injazz(2007)通过对 200家公司的调查分析认为通过信息技术 对物流进行集成会对供应商和客户之间的战略伙伴关系产生影响，并建立结构方程 模型揭示企业外部的物流信息集成能够有效的改善公司业绩。 针对信息如何有效集成，许多学者在各个具体领域中进行了大量有益的研究。 美国信息技术协会(ITAA)将信息集成定义为根据一个复杂的信息系统或子系统的 要求把多种产品和技术连接到一个完整的解决方案的全过程。霍忠文和张捷(2001) 认为信息集成是一种或是针对某个既定目标，或是面向某项特定的任务，对信息进 行组织和管理，信息集成是一种使相关的多元信息有机融合并优化使用的理论。 Gifford(1992)和 Hugh(1993)从建立企业信息体系结构方面讨论了信息系统 集成问题。Livari(1996)和 Lam(1998)从方法集成的角度讨论了信息系统集成问 题。Gupta(1997)和 Lee(1998)等人对信息系统集成过程中如何处理遗留(原有) 应用子系统与新系统的关系作了初步的探讨。Paton和 Goble(2002)等人把信息集 成系统分为四个部分:用户交互(User interaction)、概念管理(Concept management)、 信息源集成(Source integration)和信息源的封装处理(Source Wrapping)。Vittikh (1998)和 Rousset(2004)等人则从知识集成角度来讨论信息系统集成问题，他们 强调利用知识表达技术进行信息集成，基于知识表达的信息集成转换协调机制要建 立在用户兴趣基础上，从而实现与用户兴趣相关的系统资源的知识转换。 2.4 系统动力学应用相关研究 2.4.1系统动力学理论基础 系统动力学(System Dynamics)出现始于 1956年，是一种认识和解决系统问题 交叉性、综合性方法。它是以系统论、控制论和信息论为基础，通过系统分析、建 19 华中科技大学博士学位论文 立系统动力学模型和计算机模拟技术来定量地研究信息反馈系统问题，初期主要应 用于工业企业管理和处理诸如生产的波动情况，后期应用范围日益扩大，从世界人 口面临指数增长的威胁到自然资源日益枯竭的危机，从城市摆脱衰退和停滞的的决 策到检验病理的假设，从科研设计工作的管理到吸毒犯罪等。 英国 Cardiff大学的 Disney和 Towill等学者在应用系统动力学方法研究供应链问 题的基础上总结出了一个研究框架，称为 Cardiff框架(Disney和 Towill，1993;见 图 2-1)。根据这一框架，应用系统动力学方法研究供应链问题主要分为定性分析和 定量研究两个阶段，其主要内容如下: 实际供应链系统 系统目标 系统输入/输出分析 概念模型 结构图设计 控制理论技术 计算机仿真技术 统计分析技术 有效性验证 结构重组 参数调整 动态分析 情境假设 图 2-1系统动力学建模设计的 Cardiff框架 20 华中科技大学博士学位论文 (1)定性分析阶段:针对实际的供应链系统确定系统边界、主要的变量和系统 输入输出分析，建立概念模型和栈 -流图模型。其内容主要包括物流分析( Material flow analysis，MFA)、信息流分析(Information flow analysis，IFA)和生产控制分析 (Production control analysis，PCA)。 (2)定量研究阶段:通过选定的定量方法对系统进行模拟分析。在该框架中列 出了三种定量分析方法方法:控制论、仿真和统计分析。如何选择分析方法主要取 决于两个方面:一是所研究对象的复杂程度，是否适合于建立数学模型;二是能够 获取的可信数据的程度有多高。 2.4.2系统动力学在供应链管理中的应用 系统动力学在库存策略应用研究中的经典案例是 Barlas与 Aksogan(1997)设计 的一个成衣供应链系统动力学模型，其目的是设计不同的库存策略来降低成本、提 高收益。Anderson(1997)等以机床行业为例，利用系统动力学研究了改善供应链 性能的多种策略，他认为 “投资加速”导致生产能力的提高和市场的多变性是产生需 求放大的主要原因，通过灵活的订单策略有助于克服需求放大并改善整个供应链的 运作。Towill(1997)运用系统动力学研究了需求信息随供应链层层向上的变化幅度， 发现每经过一个环节需求信息会被放大一倍，到制造商获得订单时，需求放大几乎 达到初始需求的八倍。李稳安和赵林度( 2002)动用系统动力学研究指出供应链系 统中需求预测所表现出的正反馈动力学特征是产生牛鞭效应的主要原因，并给出了 相应的缓解对策。陈虎和韩玉启( 2005)通过对供应链环境下的库存管理系统动力 学模型进行模拟分析，结果表明 VMI库存管理模式在库存水平、库存周转率等方面 都明显优于传统库存管理模式。张力菠和韩玉启( 2007)利用系统动力学的方法定 量研究了基于数量的 VMI整合补货模式，研究认为牛鞭效应与系统成本之间是一种 二次凹函数关系，可以通过适当的经济补货数量实现两者之间的协调优化控制。 Disney和 Towill(1993，1996，2002，2003)20世纪 90年代以来应用系统动力学对 制造型供应链优化进行了一系列研究。 供应链组成结构的复杂性及其交互的动态性特征十分符合系统动力学所强调结 21 华中科技大学博士学位论文 构关系、时间延迟、信息放大对系统行为的影响，从相关研究文献可以看出，系统 动力学作为一种处理复杂系统的定性与定量相结合的方法，能够有效地分析和解决 供应链运作中的需求放大、库存管理及系统协调等问题。 2.4.3系统动力学研究信息流与物流集成的可行性 首先，从系统的角度来看，VMI&TPL运作是由若干相互制约的动态要素所构成 的具有特定功能的有机整体。每个成员内部又有各自的职能部门，这些职能部门并 不是相互独立的，各职能部门内部、职能部门之间以及职能部门与外界环境之间存 在着复杂的交互关系。相应的，各实体成员之间也存在着这种复杂的交互关系。由 此决定了VMI&TPL运作模式是一个动态的复杂系统，包含各个实体之间持续不断的 信息流、物流和资金流。信息流与物流集成的目标即为协调这个动态系统的各子系 统，使系统整体绩效最大化。 其次，引入第三方物流后的 VMI系统是一个复杂的具有信息反馈功能的动态系 统。供应链中的物流运作会受其历史行为的影响，并把历史行为所产生的信息回授 给自身，从而影响未来的行为。通过考察物流活动中的影响因素会发现，物流的变 化可以通过多种因素重新影响其自身的变化，而物流活动的变化则是一系列信息反 馈作用综合影响的结果。 与供应链中的物流延迟类似，信息流在供应链中传递也存在延迟现象。信息流 的延迟则可能使系统的行为具有了“反直观”性，最具有代表性的就是供应链中的 “牛鞭效应”。由于信息延迟的存在，供应链各成员之间的物流需求等信息会在传 递过程中产生失真现象，各成员会根据自身利益最大化的原则来组织生产或物流活 动，往往会产生与最初所预期的相反的结果。 最后，引入第三方物流后的 VMI系统是一个非线性的系统。用线性系统的理论 和方法来解释和描述该系统是困难的。另一方面，由于该系统中存在多重反馈和长 时滞，要想依靠直观经验来掌握和跟踪该系统中的物流活动的发展变化是非常困难 的，而系统动力学正可以解决这方面的问题。它可以根据物流活动的因果性来构造 出能反映非线性、多重反馈和长时滞的动态模型，并用计算机模拟仿真的方法来实 22 华中科技大学博士学位论文 现动态系统的运动过程，并分析其中人为因素即决策因素对系统运动的影响。 从以上分析可以看出，引入第三方物流后的 VMI系统的复杂性及其交互的动态 性特征十分符合系统动力学强调的结构关系、时间信息等对系统行为的影响。因此， 利用系统动力学方法研究 VMI&TPL模式下的信息流与物流集成问题是行之有效的。 2.5 文献总结 通过阅读、研究大量的文献资料后发现，第三方物流和 VMI已成为物流领域的 热点问题，目前有许多国内外专家、学者对这两个方面的问题进行了分析和研究， 而且第三方物流和 VMI策略已经在不同行业内得到广泛实施。其中第三方物流主要 以交易费用、委托代理和核心竞争力等理论为基础，着重研究供应链运作引入第三 方物流后所带来的物流成本降低、总库存水平的减少、平均定货周期时间缩短、服 务水平的提高等绩效。而 VMI的研究则主要集中于两个方面:一是库存的控制、转 运策略和成本控制;二是如何通过信息共享来降低牛鞭效应，从而获得减少库存成 本和响应时间等好处。这些研究大多建立在宽泛的假设基础上，因而其所获得的结 论具有一定的局限性。 随着市场环境和竞争环境的不断变化，VMI模式遇到了新的问题，即物流能力 问题。在实施 VMI策略时，如果供应商在物流管理方面能力有限，即使将信息进行 完全共享，其所获得的效益也是有限的。为了解决 VMI实施过程中出现的物流瓶颈， 一些企业在实施 VMI的同时引入了第三方物流。虽然第三方物流的引入，给 VMI 模式注入了新的活力，但也带来一些新的问题，如 VMI模式中的物流运作(运输、 配送和库存管理等)都会发生较大的变化。对于这些物流功能发生怎样的变化以及 这些变化所产生的结果，在这方面的理论研究国内外并不多，而且多是从理论上进 行定性分析，如对物流功能的整合、增加供应链的敏捷性和协调性、改善客户服务 水平和运作效率等。 随着第三方物流的引入，不但 VMI模式中的物流运作发生变化，信息流必然也 会发生变化。作为供应链各成员之间进行物流活动时信息沟通的动态描述，信息流 是强化物流能力的主要因素，一切物流都是紧密地围绕信息流展开的。国内外关于 23 华中科技大学博士学位论文 供应链运作中的物流信息的研究主要集中在两个方面:一是如何利用先进的信息技 术对物流中的信息流程进行再造，构建高效的物流管理信息系统来支撑和强化物流 能力;二是信息共享所带来的效果，如牛鞭效应的减弱、减少需求的不确定性和降 低物流成本等。但对于如何有效控制物流中的信息流，并通过信息流的控制来优化 物流运作流程，提高物流绩效，尚未形成普遍接受的研究成果。 通过文献研读发现，对于引入第三方物流后的 VMI，无论是物流运作模式还是 对信息流的控制都缺乏深入的分析和定量的研究。可见，为实现第三方物流与 VMI 的有机结合，如何有效地集成信息流和物流，使物流在信息流的指引下达到最优效 率，这在理论和实践上都是值得深入探讨的问题。 24 华中科技大学博士学位论文 3 VMI&TPL模式下物流与信息流分析 3.1 VMI与 TPL集成动因分析 3.1.1 VMI运作模式及影响因素分析 1)VMI运作模式 在典型的由供应商和零售商组成的两级供应链中，零售商库存管理是指零售商 自己负责库存管理，并根据自身的订货策略确定向供应商订货的时间和数量，供应 商仅仅负责接到订单后在一定的期限内将货物送达零售商处(Xu和 Dong,，1998)。 与之不同，在 VMI模式中，供应商和零售商签署合作协议，由供应商负责管理零售 商的库存，零售商向供应商共享其销售信息和库存信息，供应商则根据自己对销售 的预测和零售商的库存水平来代替零售商发出订单，并负责向零售商配送货物。VMI 与传统库存管理模式的不同之处见表 3-1。 表 3-1 VMI与传统库存管理方法的区别 因素 传统库存管理方法 供应商管理库存 补货决策 买方单独决策，供应商执行 供应商为买方决策 信息 不共享 共享 紧密 双方合作关系 不紧密 供应链库存成本 低 高 互利性 很难达到双赢 双赢 高 互动性 低 弱 协议性 强 实施 VMI后，供应商可以实时了解客户的库存水平和销售信息，并及时制定自 己的生产与运输计划以配合客户的需求，这样能够在很大程度上防止缺货的发生， 客户也因而大大降低安全库存量，甚至达到零库存。因此，在实施 VMI后，供需双 方的运作模式也会发生相应改变。基本的 VMI系统结构由需求预测和补货配送模块 组成，如图 3-1所示。 25 华中科技大学博士学位论文 订单确认 VMI 建议订单 库存信息 供 订单管理 需求预测 客 应 补货计划 户 商 主生产计划 生产管理 补货配送 图 3-1 VMI运作结构 2)VMI策略影响因素 由于 VMI策略涉及到供应商和客户两个实体，因此，大多数学者从供应商和客 户两个角度探讨了实施 VMI策略的影响因素。 从供应商角度出发，Cooke(1998)认为 VMI的收益很大程度上受供应商产品 种类的影响;Waller(1999)认为供应商成功实施 VMI必须具有良好的沟通技术， 通过完善的信息平台实现产品确认和精确跟踪;Yan(2002)将 VMI实施效果的影 响因素分为生产柔性与产品种类的灵活性、库存补给时间、客户数目和需求信息的 可获得性;Toni(2005)认为供应商获得的交易量、整合各客户的信息系统所需的投 资以及供应商与顾客间距离是阻碍 VMI发展的三个主要因素。 从客户的角度出发，Kuk(2004)以电子行业为例，运用实证分析的方法，通过 企业的组织规模、员工参与度和物流整合三个方面对于 VMI实施的预期效益作出了 研究;Angulo(2004)等人认为客户信息的内容、准确性和时效性影响 VMI策略的 实施效果;Lee(2005)等人认为缺货成本与滞销成本之间不同的比例对 VMI策略 的实施效果具有不同的影响。 Baljko(2001)从供应商和客户两个角度，研究了供应商在实施 VMI时所遇到 的一些问题:?供应商必须大量投资于物流信息平台的建设，从而增加了供应商的 运作成本;?客户所获得的利益通常是大于供应商的，这使得合作者之间存在着较 大的成本差异;?缺乏标准的 VMI管理模式及相关软件;?客户内部作业程序无法 26 华中科技大学博士学位论文 很好的响应 VMI的实施，这样影响了实施效果。 综合这些学者的研究，可以得出影响 VMI策略实施效果的因素，见表 3-2。 表 3-2影响 VMI策略效果的因素 角度 因素 内容 生产因素 产品种类，生产柔性 物流因素 补货数量，时间间隔，产成品库存成本及供应商物流运作能力 供应商 服务因素 服务客户的数目和客户服务水平 信息因素 管理系统和数据传递系统的投资、开发和维护 市场需求 需求波动情况，需求预测信息 作业模式 客户 客户内部作业程序和管理模式 信任机制 客户对供应商的信息共享程度和信息的真实度 3.2.2 VMI与 TPL集成驱动因素 在供应链管理思想中，强调供应链上的各个成员应充分发挥自己的核心竞争力。 供应商通常作为生产企业，其核心竞争力是产品的研发和生产，供应商在提供 VMI 服务时往往面临着物流运作能力不足、信息处理能力不足和客户服务水平低下的难 题，为了解决自身能力不足的难题，供应商开始将第三方物流引入到 VMI运作中。 而视物流运作与管理为核心竞争力的第三方物流正好满足供应链成员在实施 VMI时 的物流需求。 基于对 VMI策略影响因素的分析和第三方物流的特点，本章对 VMI实施策略 中引入第三方物流的驱动力归纳为五个方面的因素:环境驱动、速度驱动、效率驱 动、成本驱动和服务驱动。图 3-2描述了这五个驱动因素在第三方物流和 VMI集成 运作中的相互关系。由于这些驱动因素的共同作用促成了供应商与第三方物流的合 作，使得双方共同致力于提升 VMI运作效果。 (1)环境驱动。随着市场竞争的加剧，传统的单一企业竞争模式已经很难使企 业在市场竞争中保持竞争优势，而信息资源的日益开放，打破了企业的界限并建立 27 华中科技大学博士学位论文 了一种超越企业界限的新的合作关系，供应链管理的出现迎合了这种趋势。在这种 新形势下，企业之间的竞争已经逐渐演化成供应链之间的竞争。供应链成员在提升 自身核心竞争力的同时，还不断进行管理创新，VMI模式正是在这样的背景下得以 广泛实施。同时，客户对物流需求的不断变化和提高，第三方物流为了适应市场的 竞争必须提高物流运作能力，拓展服务范围，为客户提供个性化、一体化的服务， 为供应商提供 VMI的外包服务也就成为必然。 速 效 生产因素 度 率 降低成本 物流因素 驱动 客 供 增加服务内容 户 应 第 服务因素 集成 商 三 专注核心业务 管 方 信息因素 驱动 理 成 物 服 优化网络设计 本 务 市场需求 库 流 供 存 提升物流效率 应 作业模式 链 整合物流运作 信任机制 环境驱动力 第 供 三 应 供应链获得竞争优势 第三方物流企业发展壮大 方 链 物 环 流 境 专 提 提 增 扩 扩 降 环 注 高 升 加 展 大 境 低 核 服 信 服 运 客 务 息 务 作 户 心 成 能 水 网 数 技 内 容 力 本 平 术 络 目 图 3-2第三方物流与 VMI集成驱动因素 28 华中科技大学博士学位论文 (2)速度驱动。快速响应是基于时间竞争战略的供应链的实施基础，通过提高 整个物流系统的反应速度和运作效率，从而获得时间上的竞争优势。由于供应商的 物流能力不一定能满足供应链快速响应的要求，因此，将 VMI运作外包给专业的第 三方物流服务商，通过第三方物流完善的物流设施和高效的物流运作能力来实现供 应链快速响应。 (3)效率驱动。供应商在实施 VMI的过程中，需要投入大量的资金和人力资 源来提升自身的物流运作能力，但效果却不理想，运作效率低下的同时还浪费资源。 因此，在 VMI实施过程中通过引入第三方物流来提高整个供应链的运作效率，合理 配置资源，从而使供应链上各企业利益的最大化。 (4)成本驱动。成本优势是迈克尔?波特提出的取得竞争优势的三大战略之一， 在竞争激烈的市场上，降低成本、提高利润率往往是企业追求的首选目标。将第三 方物流引入 VMI运作后，一方面供应商可以降低运作成本，更专注于自身的核心业 务;另一方面通过第三方物流企业的规模效应来降低供应链运作中的运输成本和库 存成本。 (5)服务驱动。专业化的社会分工和个性化的市场需求使得服务成为企业取得 竞争优势的关键因素，企业必须以最小的成本来满足预期的客户服务。由于物流能 力的不足，供应商难以向下游客户提供高效优质的 VMI服务，而第三方物流先进的 物流管理经验和专业化的物流运作水平可以帮助供应商摆脱物流能力的束缚，提高 客户服务水平。 3.2 VMI&TPL模式下物流分析 3.2.1物流运作模式 1)VMI&TPL运作模式 将第三方物流引入 VMI后，供应链中的信息流、物流和资金流都会发生变化变 化，其运作模式如图 3-3所示。在 VMI&TPL模式下，包括一个供应商、一个第三方 物流和两个零售商，供应商将库存运作与决策的权利通过协议委托给第三方物流， 29 华中科技大学博士学位论文 第三方物流将物品从供应商成品仓库运送到自己的配送中心后对零售商进行配送。 补货 配送 供应商 TPL 零售商 客 运输 配送 仓库 库存 工厂 户 零售商 运输提前期 生产提前期 库存信息 POS信息 物流 信息流 图 3-3 VMI&TPL运作模式 图 3-3主要描述了 VMI&TPL运作模式中的物流和信息流的状况。在该模式中， 零售商向上游第三方物流和供应商共享其实时销售信息(POS数据)，第三方物流向 供应商共享其库存信息。第三方物流负责整个供应链的库存管理，监视整个供应链 的库存水平，并及时向供应商发出补货请求，供应商根据订单组织生产，第三方物 流组织运输力量，将产品运送到自己的配送中心;同时，第三方物流根据零售商提 供的销售信息，将产品按约定配送至零售商。 2)VMI&TPL运作流程 在 VMI策略中引入第三方物流后，通过协议将库存运作及决策权委托给第三方 物流服务商，第三方物流承担配送业务的同时，还要负责供应链中库存的决策和订 单的处理。VMI&TPL运作流程如图 3-4所示。 图 3-4所示的运作流程中引入了协同预测机制，协同预测由销售预测和订单预测 两部分组成。供应商、第三方物流和零售商首先把与需求预测相关的信息发送到协 同预测系统，三方企业依据各自的销售预测信息，并结合零售商的销售订单信息、 POS数据、促销/广告计划和其它相关信息进行销售预测，销售预测的结果输入到订 单预测环节。第三方物流结合零售商的库存状态和水平，以及自身的补货/配送计划 等信息，加入供应商的约束条件，如生产计划、库存水平、订单处理周期和前置时 间等，生成订单预测的结果，并且根据实际销售情况变化实时做出调整。 30 华中科技大学博士学位论文 制造商 第三方物流服务商 零售商 协同预测系统 销售预测 销售订单 销售预测 销售预测 促销计划 POS数据 销售预测 配送计划 库存水平 生产计划 订单预测 库存水平 库存信息 库存与补货系统 建议订单 订单管理 订单发送 订单处理 TPL库存决策 订单管理 生产管理 配送决策 订单确认 入库 补货 配送 仓库 仓库 配送中心 EDI账单 结算系统 结算系统 信息流 物流 预测共享信息 图 3-4 VMI&TPL运作流程 第三方物流根据事先确认的补货点、服务水平结合订单预测的结果产生建议订 单，并将建议订单发送到零售商。零售商确认订单后，第三方物流则根据自己的库 存水平和确认订单向零售商配送货物，如果自身的库存达到补货水平，则向供应商 发出补货订单，供应商根据补货订单生产，并向第三方物流实施补货，具体物流运 31 华中科技大学博士学位论文 作可由第三方物流完成。 3.2.2 VMI&TPL集成运作特点 VMI&TPL集成运作具有以下基本特征: (1)协议性。VMI&TPL集成模式的实施，要求供应商、第三方物流以及零售 商之间通过具体的框架协议来确定各自的责任和义务，以达成各企业在观念上的一 致性，提高集成模式的可操作性。 (2)合作性。供应商、第三方物流以及零售商之间的相互信任是 VMI&TPL集 成化运作的基础。因此，三方需要具有良好的合作精神，在此基础之上建立密切的 合作关系，保证供应链的成功运作。 (3)互利性。VMI&TPL运作模式是在考虑降低供应链整体物流运作成本的基 础上，追求各成员利益的最大化，从而实现各方共赢的局面。 (4)以客户需求为导向。VMI&TPL集成运作的主要目标之一是快速响应客户 需求，这也是 VMI运作中引入第三方物流的驱动因素之一。以客户需求为导向，通 过供应链各成员间的协调运作实现快速响应，以提高客户服务水平。 (5)持续改进。在 VMI&TPL运作模式实施过程中，从供应链整体角度进行协 调，积极采取措施持续改进运作中出现的各种问题，从而消除浪费，使各方充分共 享利益。 3.3 VMI&TPL模式下信息流分析 3.3.1信息源界定与分类 由于 VMI&TPL运作模式中信息内容涉及较广，作为信息流与物流集成研究的 基础，有必要对相关信息进行明确总结和分类。本文在总结一些学者对物流信息划 分的基础上，结合上节所提出的运作模式，从供应商、第三方物流、零售商和整个 供应链协调运作四个角度对信息进行分类。 1)零售商信息 主要包括销售信息、库存信息、订单信息和相关计划信息，具体内容见表 3-3。 32 华中科技大学博士学位论文 其中，订单信息是需求信息的主要组成部分，而零售商库存信息、销售信息和促销 计划等信息是供应链协同预测的基础信息。 表 3-3零售商相关信息 分类 内容 销售信息 POS数据 库存信息 库存量、安全库存水平、库存波动信息 订单信息 订货数量、订单交货期、订货价格、订单变动信息 计划信息 销售计划、促销信息 2)第三方物流信息 主要包括物流设备信息、库存信息、运输/配送信息和相关成本信息，具体内容 见表 3-4。由于在 VMI&TPL运作模式中，第三方物流负责具体的物流运作活动，因 而其相关库存信息、运输/配送信息显得尤其重要。 表 3-4第三方物流相关信息 分类 内容 物流设备信息 设备种类、数量、规格 库存信息 库存量、安全库存水平、库存补给策略、在途库存信息 运输/配送信息运输能力、运输提前期、补货/配送计划、车辆调度 成本信息 库存持有成本、订货成本、运输成本 3)供应商信息 主要有生产信息、库存信息、产品信息和相关计划信息，具体内容见表 3-5。 表 3-5供应商相关信息 分类 内容 生产信息 生产能力、生产计划、生产量、生产提前期、生产柔性 库存信息 原材料库存、成品库存、库存水平 产品规格、种类、包装、价格 产品信息 计划信息 生产计划、物料需求计划 33 华中科技大学博士学位论文 4)供应链协调运作信息 由于供应链管理强调的是整个供应链成员企业间的一种动态战略联盟关系，需 要对成员企业间进行有计划的组织、协调和控制，以提高整个供应链的客户服务水 平和降低总的交易成本。因此，VMI&TPL运作模式必须在签订三方战略合作框架的 基础上，通过信息共享、协同预测等方法实现信息流与物流的有效集成，并通过组 织协调机制和标准化等手段保证信息流与物流集成的顺利实施。 从整个供应链协调运作角度来考虑，相关的信息包括供应链战略合作信息、信 息共享机制、协同预测信息、组织协调信息和标准化信息，具体内容见表 3-6。 表 3-6供应链协调运作相关信息 分类 内容 战略合作信息 战略合作框架、战略目标、合作协议、绩效指标 信息共享机制 信息共享内容、信息共享模式、信息共享激励机制 协同预测内容、协同预测方法、实施方法 协同预测信息 组织协调信息 跨企业团队合作协议、群体协商机制 标准化信息 物流设施标准化、物流作业标准化、信息标准编码 3.3.2信息共享内容及特征分析 1)信息共享内容 在众多的物流信息当中并不是所有信息都需要共享，而且把所有供应链成员都 包含在信息共享的范围内是不可能的，必须基于对公司竞争战略的重要性来识别潜 在的合作伙伴(Mentzer，2000)。过多的信息不但可能导致信息不能正确、高效的流 动，反而有可能增加供应链节点企业信息处理负担和信息处理成本，影响供应链整 体效率和绩效。因此，需要对共享的信息进行选择。 许多学者对于供应链中所需共享的物流信息做了研究，综合起来所需共享的物 流信息主要有四个方面:?需求信息。在传统模式下，供应链成员间仅仅通过订单 34 华中科技大学博士学位论文 来传递需求信息，事实上，下游企业的需求往往是上游企业进行库存决策的关键信 息源，因为买方通常会根据各种信息及其自身的预测来确定订货量，这种订货通常 会扭曲实际的需求信息，如果不共享需求信息，则需求在向供应链上游传播过程会 逐级放大产生牛鞭效应，从而导致产品库存积压、成本过高、服务水平低下等后果。 供应链成员之间共享需求信息，可以避免了多级预测。?销售预测信息。通过对销 售预测信息的共享，避免了供应链成员进行独立的预测，能够降低牛鞭效应以及牛 鞭效应带来的低效率。?库存信息。库存水平信息是供应链运作中最普遍的物流信 息之一，共享库存信息是供应链成员之间最常用的合作方式，通过获取供应链成员 间的库存信息可以明显降低供应链的库存水平和库存波动。?生产/配送计划信息。 一方面上游企业可以根据下游企业的生产计划来制定适当的发货策略。另一方面， 下游企业则可以根据上游企业的配送计划来改善自己的生产水准。 通过相关文献综述，表 3-7列出了部分学者在各自研究中所提出的需要共享的信 息。结合对于引入第三方物流的 VMI运作模式的研究，本文认为一个成功的第三方 物流和 VMI集成运作模式中供应链所需要共享的物流信息应该包括各成员的库存水 平、库存的减少量、供应商的生产计划、零售商的销售信息、零售商的促销计划、 零售商的 POS数据、销售预测以及衡量 VMI运作绩效的指标等。 表 3-7信息共享内容分析 作者 共享信息内容 Holmström( 1998) 库存，累计的订单 Christopher( 1998) 实际销售信息，库存水平，促销信息 Achabal(2000) 下游销售预测 Kulp(2002) 库存水平，库存减少量，POS数据，下游的销售订单，上 游生产计划 库存水平，当前销售信息，下游销售预测，促销计划 Mattson(2002) Harrison, Van Hoek(2002 )下游销售数据，库存水平 McBeath(2003) POS数据 关于下游销售及其过程的所有信息 Småros( 2003) 库存水平和位置，销售数据和销售预测，订单状态，生产 Angulo(2004) 和配送计划，生产能力，衡量绩效指标 销售预测，库存水平，下一步的订单需求信息，促销计划 De Toni, Zamolo(2005) 35 华中科技大学博士学位论文 2)共享信息的特征 即使通过信息技术和通讯技术实现了供应链成员之间的信息共享，也并不代表 其共享的有效性。供应链成员间的信息共享想要达到所期望的效果，所共享的信息 必须满足以下特征: (1)信息准确性。由于物流信息本身是对物流活动客观现实的反应，信息系统 遵循“垃圾进去—垃圾出来”的规则，因而要从信息的源头保证其准确性。同时， 要保持所共享信息在供应链传递过程中的准确性，即一致性，对于同一信息共用一 个数据源，避免共享信息在不同节点之间传递造成的错误。 (2)信息及时获取性，即信息的时间价值。随着时间的推移，有些准确的信息 可能已经过时，或者其形式可能不适用，此时信息的价值将大打折扣，因而共享信 息需要的是及时且可利用的信息。信息共享的时间价值主要取决于信息提供方处理 信息的能力和共享信息的意愿。 (3)信息有效性。主要是指共享信息的可替代性与冗余度。如果所共享的信息 能够从其他信息中完全可以得到，则信息的可替代性程度为 100%。信息的冗余度是 指共享信息中的重复程度，可以由实际有用的信息量占整个信息量的百分比来度量。 如果共享信息的可替代性越低，冗余度越低，节点处理共享信息的效率会更高，所 需提取为自用信息的时间也相应越少。 3.4 基于价值工程的物流信息价值分析 3.4.1物流信息价值的量化定义 在信息社会，与有形资产、人力资源一样，物流信息已成为企业的一项重要资 产。正如 Manrodt和 Davis(1992)所说，高质量的信息流能够使企业发展出独特的 物流能力从而获得竞争优势。因此，物流信息在供应链运作中如何发挥作用、其自 身价值的大小以及对供应链绩效有多大的影响都成为人们关注的焦点。同时，对于 物流信息研究的角度也转向了功能、成本和效用等方面。由于物流信息在产生、形 成和交换过程中所体现的价值与普通商品有很大的区别，因而有必要对物流信息价 36 华中科技大学博士学位论文 值进行深层次的量化分析。 在价值工程理论中，价值定义为:V = F / C。其中:V ?价值;F ?功能;C ? 成本。 可以看出:价值的大小与功能和实现功能所产生的成本有关。与功能成正比，价值 成反比。 借助价值工程中价值的定义，将供应链环境下物流信息价值定义为:V =U / C。 其中:V ?物流信息的价值;U ?物流信息的效用,即信息的使用价值;C ? 成本。 物流信息的效用和总成本都受到诸多因素的影响，可表示为其影响因素的函数， 即:U = f (u1,u2,???,um)，C = g(c1,c2,???,cn)。因此，物流信息价值可以用公式(3.1) 来描述: V = f (u1,u2,???,um) (3.1) g(c ,c ,???,c ) n 1 2 3.4.2物流信息效用因素与成本构成分析 1)效用因素分析 物流信息在供应链管理中的作用巨大，但其效用的发挥也受到很多因素的制约， 主要包括: (1)物流信息可靠性，包括精确性、一致性和完整性。 (2)物流信息增量。物流信息的使用效果不但与所获得的信息总量有关，更重 要的是其获得的新信息的数量，即物流信息增量，这决定着物流信息效用的发挥。 (3)物流信息及时性。物流信息具有很强的时效性，超过某一时间可能会使其 价值贬值，甚至影响管理者的决策。 (4)物流信息可得性。指物流信息的产生、加工、存储和传递的难易程度。物 流信息只有方便获取和应用才能有效发挥其效用。 (5)物流信息使用者素质。使用者针对对同一物流信息的不同理解会直接影响 物流信息作用的发挥。 根据影响物流信息效用因素的分析，可以建立如公式(3.2)所述的物流信息效 37 华中科技大学博士学位论文 用函数: U = f (u1,u2,???,u5) (3.2) 假设物流信息效用为各效用因素的线性函数，即 f (u1,u2,???,u5) =?5i=1λuiui，其 中:ui表示第 i项因素的评估值，λui表示第 i项因素的权重，i=1, 2, „, 5。 2)成本构成分析 根据价值工程理论对于价值的定义，信息成本是影响信息价值的另一个关键因 素。本文将物流信息成本分为生产成本、服务成本、用户成本和机会成本: (1)生产成本。物流信息在产生、传递、存储和加工过程所产生的耗费，这些 耗费都转化到物流信息的成本当中。 (2)服务成本。物流信息所有者向自身内部或其它企业提供物流信息服务所产 生的各种费用。 (3)用户成本。物流信息使用者在获取和使用物流信息过程中所产生的费用。 (4)机会成本。在供应链中，某些物流信息具有多方面的用途，将这些物流信 息应用于某个方面就不得不放弃在其他方面的应用，这就产生了物流信息的机会成 本。例如，某些战略性信息只能与某个或某些企业共享，一旦共享伙伴选定，就必 须放弃与其他企业共享的机会。 应该说明的是，生产成本、服务成本和用户成本均由各自的物质性耗费、人力 资源的耗费和非物质性支出构成。 通过以上物流信息成本构成分析，可得如式(3.3)所示的物流信息成本函数: C = g(c1,c2,???,c4) (3.3) 假设物流信息的总成本为各构成成本的线性组合，即:g(c1,c2,???,c4) =?i4=1λcici， 其中:ci表示第 i项成本值，λci表示第 i项成本占总成本的权重，i=1, 2, „, 4。 3.4.3物流信息价值的量化分析 通过对物流信息效用和物流信息价值的分析，可以得到如式(3.4)所示的物流 38 华中科技大学博士学位论文 信息价值量化模型: uiui λ?5 U f (u1,u2,???,u5) = i=1 V = (3.4) ?4 C = g(c1,c2,???,c4) λcici i=1 为了使数据具有可比性，对 U值和 C值进行归一化处理。同时，为避免 V值落 在 (??,+?)较大的区间内，对计算结果进行适当的压缩，采用分子分母同时加上常 数“1”的方法，将 V值结果限定在[ 0.5，2]范围内。这样，就能直观方便的对物流 信息价值等级进行评价。根据上述方法改进后的计算公式如(3.5)所示: ?5i=1λuiui′ V′ = 1+ f ′(u1,u2,???,u5) = 1+ (3.5 1+ g′(c ,c ,???,c ) 1+?i4=1λcici′ 1 2 4 ) 其中: f ′， g′，u′i，ci′分别表示相应的归一化数值。 利用公式(3.5)建立物流信息价值量化评估的步骤:?确定物流信息价值的等 级范围;?确定效用因素的权重向量 λu(λu = (λu1,???,λu5))和各成本构成的权重向量 λc(λc = (λc1,???,λc4));?对效用因素进行打分，并进行归一化处理，得到得分向量 u(u = (u1,u2,???,u5));?计算各成本，并进行归一化处理，得到成本向量 c(c = (c1,c2,???,c4));?根据公式V′计算信息的价值;?确定划分信息价值等级的标 准，评定信息价值等级。 3.4.4算例分析 将物流信息价值划分为高、中、低三个等级，各等级的取值范围为:V低′ ?[0.5,1)， V中′ ?[1,1.5)，V高′ ?[1.5,2]。通过专家评判法获得物流信息的效用和成本因素的权重， 并利用层次分析法(AHP)计算。在此，假设某一物流信息的效用因素和成本因素 的权重向量为:λu = (0.2,0.2,0.2,0.2,0.2)，λc = (0.25,0.25,0.25,0.25)。分别对其各效 用因素和成本构成因素进行打分，并进行归一化处理，归一化效用向量为: u′ = (0.7,0.5,0.9,0.6,0.8)，归一化成本向量为:c′ = (0.4,0.2,0.3,0.3)。利用公式(3.5) 39 华中科技大学博士学位论文 计算该物流信息价值: T V′ = 1+ f ′(u1,u2,???,u5) = 1+u′λT u = 11++0.70.3 1+ g′(c ,c ,???,c ) 1+?c′λ1.31 c 1 2 4 因为V′?[1,1.5)，可以判定该物流信息的价值处于中等偏上的水平，对企业有较 大的价值。因此，企业对此物流信息要给予足够的重视。 3.5 本章小结 本章在考察 VMI运作模式和影响因素的基础上，分析了 VMI运作中引入第三 方物流的驱动力因素，提出了协同预测环境下的 VMI&TPL运作模式，并分析其运 作特点。其次在物流信息分类的基础上，分析了 VMI&TPL模式下所需共享的信息 内容及特点，并运用价值工程理论对物流信息的价值进行了定量探讨。 40 华中科技大学博士学位论文 4 VMI&TPL模式下信息流与物流集成框架 4.1分析结构和流程 4.1.1分析结构 供应链中物流和信息流的集成是一个相当复杂的过程，物流和信息流的集成涉 及到供应链中的每一个成员的各项活动以及各成员之间的相互连接关系。因此，只 有站在系统的高度，用系统思考的方式来研究物流和信息流的集成，才能全面地考 虑信息流与物流集成的复杂性，避免对信息流与物流集成的认识处理只是简单地按 照实物流动或信息流程进行分析，或者出现某一局部的信息流与物流的集成却导致 整个供应链绩效的下降。以下将采用系统思考方法，综合考虑物流和信息流集成过 程中的各项影响因素来分析物流和信息流的集成问题，具体分析结构如图 4-1所示。 集 集 成 成 特 系 系统外部环境 统 征 分 TPLP 分 析 析 集 影 供应商 零售商 成 响 基于第三方物流的 VMI运作 机 因 素 理 分 识 物流 析 别 信息流 图 4-1物流和信息流集成分析结构 41 华中科技大学博士学位论文 4.1.2分析流程 对于信息流与物流的集成分析应按照一定的步骤和程序进行，以从流程上保证 集成的全面性和有效性。出于刻画信息流与物流集成的特征以便为 VMI&TPL运作 模式提供支持的目的，在对信息流与物流集成系统特征进行分析以及对现有信息流 与物流集成文献分析的基础上，结合信息流与物流集成分析过程中包含的核心内容， 本文提出图 4-2所示的信息流与物流集成系统分析流程。 信息流与物流集成特征 系统特征分析 集成影响因素识别 影响因素识别 关键集成影响因素 集成机理分析 框架分析 集成总体框架 图 4-2物流和信息流集成分析流程 4.2 信息流与物流集成特征 从系统角度来看，VMI&TPL模式下的信息流与物流集成系统是由若干相互影 响、相互制约的动态要素所构成的满足特定功能的有机整体，其实体成员包括供应 商、第三方物流和零售商(见图4-3)。在信息流与物流集成过程中，供应链各成员 之间持续不断地进行物流、信息流和资金流的交换与反馈，表现出复杂性、系统性、 二律背反性、动态性和多重反馈的特征。 42 华中科技大学博士学位论文 环境 影响因素 供应商 零售商 TPL服务商 物流 信息流 图4-3信息流与物流集成系统 1)复杂性 即是指信息流与物流集成组成元素之间相互协调的复杂性及集成元素本身的复 杂性。VMI&TPL运作模式由供应商、第三方物流、零售商和运作环境构成。同时， 供应链各成员内部又有各自的相关职能部门，如生产运作、物流运作、客户服务等 各类机构。而供应链中各成员又可以看作是一个子系统，基于业务关系，各子系统 之间并不是相互独立的，各子系统内部、子系统之间以及子系统与外界环境之间存 在着复杂的信息和实体交互关系，使得信息流与物流集成过程中某一影响因素的微 小变化可能引起整个供应链运作的巨变。例如，由于外部供应中断或生产设备故障 等原因可能引起供应链运作在短时间内发生急剧变化，从而导致供应商生产中断、 第三方物流库存不足、零售商缺货、客户抱怨等一系列连锁反应。因而VMI&TPL模 式下的信息流与物流集成是一个动态的复杂过程。 2)二律背反性 二律背反指的是系统的若干功能要素之间存在着损益的矛盾，即某一个功能要 素的优化和利益发生的同时，必然会存在另一个或另几个功能要素的利益损失，反 之也如此。二律背反是物流运作领域中一种很普遍的现象，是这一领域内部矛盾的 反映和表现，如物流服务水平与物流成本之间存在二律背反规律。为了快速响应零 售商的需求，供应商可能会采用柔性生产模式，增加其生产设备的投入、改进生产 流程等。第三方物流服务则可能通过增加库存水平和提高补货频率等方式来快速响 43 华中科技大学博士学位论文 应零售商的需求，这样都有可能导致供应商和第三方物流运作成本的增加。因此， VMI&TPL模式下的信息流与物流集成也可能出现二律背反现象，这就需要在集成过 程中从整体和系统的角度出发，以供应链整体绩效为目标，优化供应链的物流和信 息流程，提高系统的快速响应性，进而提高客户服务水平。 3)系统性 VMI&TPL模式下的信息流与物流集成过程中涉及到供应链中多个节点企业的 各项业务活动，但集成目的并不是将各企业的业务活动进行简单的相加，信息流和 物流的集成不但要使各企业的业务活动能够最大化的发挥其自身作用，而且也要将 各企业间的业务活动有机地结合起来形成一个整体。同时，由于二律背反性的存在， 在研究信息流与物流的集成过程中，必须从系统的角度出发，以提高整个供应链绩 效水平为目的，通过一定的集成方法，使信息流和物流在供应链中有效的、顺畅的 流动，从而有力的支撑供应链的运作。 4)动态性 VMI&TPL模式下信息流和物流集成过程中包含的因素和各成员实体都具有明 显的动态特征。例如，集成过程中的相关信息具有动态性，库存信息、需求信息都 是随时间变化而不断变化的。同时，供应商和零售商因企业战略和适应市场需求不 断变化的要求，其自身相关信息也必须不断动态更新，相应的生产活动和物流运作 也会发生动态变化。供应链中的一些不确定性因素以及成员之间相互关系的变化都 使得信息流和物流的集成表现出动态特征。 5)多重反馈性 反馈现象在 VMI&TPL模式下的信息流和物流集成过程中普遍存在。一方面， 供应商、第三方物流和零售商之间存在着大量的信息反馈，这些信息反馈将会影响 到供应链中生产和物流的运作活动;另一方面，生产和物流运作活动的结果与收益 将会通过信息的反馈表现出来。例如，在 VMI&TPL模式下，供应链中充满了各种 未知因素和不确定性因素，供应商和第三方物流不得不面对这些复杂因素适时做出 各种决策，然后针对实际情况来进一步调整并修正其运作策略，这就是一个反馈和 适应的过程。 44 华中科技大学博士学位论文 4.3 信息流与物流集成影响因素分析 系统总是存在于一定的环境之中，受环境的影响和支配，反过来又作用于环境， 并在环境中实现自己的功能和价值，信息流与物流的集成也不例外。从系统与外界 的关系看，与系统对应的是系统的环境，VMI&TPL运作模式下信息流与物流的集成 影响因素主要包括系统的外部因素和系统内部因素两个方面。从外部环境看，主要 是考虑供应链的哪些外部因素可能对信息流和物流的集成过程产生影响。这些外部 因素可能包括自然条件因素、政治环境因素、经济条件因素、市场环境因素和法律 因素，但是这些外部因素基本属于不可控因素，而且外部因素对于集成也不产生本 质上的影响。因此，本文在研究信息流和物流的集成过程中将不考虑集成的外部因 素，而是主要研究能对信息流和物流集成产生决定影响的内部因素。下文将具体分 析信息流和物流集成过程中的主要内部影响因素。 4.3.1供应商生产能力因素 通常人们对生产能力的定义是企业的固定资产在一定时期内，在先进合理的组 织条件下，经过综合平衡所能生产一定种类产品的最大数量。生产能力是反映企业 所拥有的加工能力的一个技术参数，它也可以反映企业的生产规模。但是在供应链 运作模式中生产企业不能单独以生产数量为目标，过多的生产可能造成产品的积压， 提高了库存水平，相应的增加了库存成本。因此，在供应链运作中，供应商的生产 要在快速响应下游客户需求的基础上，尽量做到降低其生产成本和库存水平。对生 产能力产生影响的相关因素很多，如生产设施和生产设备、生产控制能力、产品和 流程工艺的技术创新、研发的投入水平等。 在 VMI&TPL运作模式中，供应商做为供应链中的上游企业则其生产物流能力 是构成其生产能力的一个重要组成部分。生产物流管理主要包括对物料再生产过程 中各生产阶段之间的流动和从生产场所到成品库存之间的全部运动过程的控制，并 使各项消耗最小。生产物流管理的好坏体现在其竞争因素如时间、质量、成本和服 务等各方面。 45 华中科技大学博士学位论文 随着市场需求的日益多变，供应商的生产柔性已经成为其生产能力的一个重要 表现。生产柔性即生产系统柔性，是指生产系统对用户需求变化的响应速度，是对 生产系统适应市场变化能力的一种度量。针对不同的市场需求，生产系统应具有相 应的柔性以应对这些变化。因此，如何识别需求的变化，并设计相应的生产柔性与 之匹配是柔性分析中的关键。一般地说，从生产系统能准确、快速响应市场需求这 个目标出发，下述柔性是一个生产系统应当具备的(张仁华，1995):?产品品种柔 性:能够应付由于产品生命周期缩短造成的新产品引入的适应能力;?产量柔性: 应付市场的短期需求波动;?组合柔性:能够具有在同一生产线上加工多种产品的 能力，即能快速经济地调整生产;?扩张柔性:能够应付长期市场需求增长的能力; ?交货期柔性:能够应对紧急交货;?质量改进柔性:当产品质量改进时，能加工 出新的质量水平。这六种柔性是生产系统表现出来的综合柔性，是可靠地实现生产 系统目标的保证。 4.3.2 TPL物流能力因素 由于在 VMI&TPL运作模式中，供应商不再负责 VMI运作中的物流活动，而是 将其外包给第三方物流，因此，第三方物流的物流能力对于成功实施 VMI显的尤其 重要。第三方物流的物流能力是物流和信息流集成过程中的主要影响因素之一。 国内外许多专家学者从不同的角度对物流能力进行了定义，本文引用马士华教 授对物流能力的定义。马士华(2005)教授将物流能力(Logistics Capability)定义 为某物流系统，从接受客户订单、备货、货物分拣、配送至客户整个过程中，在订 单完成的准确性和及时性，以及响应速度和物流成本等方面的综合能力。不同学者 对物流能力构成要素的研究总结如表 4-1所示。 对于物流能力的构成，根据企业、企业所处环境的不同而不同，缺乏一个较为 统一的基准。本文将物流能力的影响因素总结为以下五个方面: 1)物流要素能力 物流要素是指完成各项物流活动所依赖的物质基础，主要包括各种物流设施(仓 库、配送中心等)、物流设备(物流机械、运输工具和信息通讯设备等)和物流人员 46 华中科技大学博士学位论文 等物流资源。物流要素能力则是对这些物流资源的处理能力。 表 4-1物流能力构成要素 研究学者 研究对象 物流能力构成要素 北美、欧洲等地 集成能力、配置能力、敏捷能力和测评能力 Michigan State University(1995) 17个国家的 111 个优秀企业 信息技术和弹性是最重要的物流能力 Daughterty, Pittman(1995) Morash, Dröge, 年营业额在 1000物流能力分为供应取向、需求取向两大类:?需求取 向:运送速度、运送可靠度、售前顾客服务、售后顾 Vickerey(1996 )万美元以上的家 客服务、对目标市场的回应;?供应取向:普遍的分 具公司的 CEO 销范围(数量有效)、选择性分销范围、低成本分销 运送能力、品质能力、弹性能力、成本能力和创新能 在墨西哥设厂的 Fawcett, Stanley, 美商业企业 力等五项要素 Smith(1997) 使用墨西哥籍劳 从定位、整合、敏捷和衡量四个角度构建物流能力架 Stank, Lackey 工的美商企业 构 (1997) 联盟、信息系统、仓储管理和工程再造 Clinton, Closs (1997) 运输和物流专家 准时行为、设备与运作、服务价值、客户服务和信息 Quest for Quality 技术 (1998) 消费品行业的配 满载率、订单完成率、周转时间、周转时间一致性、 Daugherty, Stank, 送服务 运送准时性、运送频率、交流问题和变更、货物准确 Ellinger(1998) 性、先进运输工具、所用的承运人和定制化服务 业务运作能力、附加增值服务能力 全美杂货零售商 Lynch, Keller, Ozmen(2000) 美国物流管理协 物流能力分为顾客焦点和信息焦点两个方面;?顾客 Zhao, Dröge, 会会员厂商 焦点能力包括分割焦点、关联、灵敏和弹性;?信息 Stank(2000) 焦点能力包括信息技术、信息共享和连接 基于信息的物流能力、标杆能力、柔性能力和管理能 Kuo-chung Shang,台湾 1200家制造 力 加工厂 Marlow(2005) 马士华(2005) 有形要素:能够运送货物的能力; 无形要素:执行物流过程的组织和管理能力 2)物流管理能力 为了实现物流资源的充分利用，通过一定的管理方法和技术，对整个物流业务 进行有计划的组织、协调和控制，从而大幅提高第三方物流的综合物流能力与整体 47 华中科技大学博士学位论文 效率。物流管理能力在某种程度上决定了整个物流系统的综合物流能力水平，主要 评价指标包括物流整合能力和内外部协调机制。 3)物流服务能力 作为第三方物流的核心竞争力，物流服务能力是直接服务客户的能力，其大小 相当大程度上决定了第三方物流在市场上竞争力的强弱。鲍尔索克斯 ( 2004)等人从 广义和狭义两个方面对物流服务能力进行了定义，认为广义的物流服务能力即是物 流企业满足客户物流需求的能力;狭义上指物流企业以专业的物流技术和设施为基 础，以专业的物流管理知识为指导，以较低的成本向客户提供优质的物流服务的一 种相对评估。通常认为，第三方物流的服务能力主要包括基础服务能力、柔性服务 能力的增值服务能力。 4)物流创新能力 在供应链运作中单纯依靠提高对市场适应性、降低物流成本已经远远不能取得 长期竞争优势，只有不断进行创新才能够取得持久的竞争优势。创新能力要求第三 方物流能够创造性地实现供应链物流客户服务目标，主要包括服务创新能力、管理 创新能力和不断改进能力。 5)物流规划能力 规划能力是第三方物流针对具体的物流实施方案、物流运作流程等的整体把握 和策划能力，对整个供应链中的物流系统进行重组的统筹规划能力。这种能力主要 体现为物流网络规划能力、物流设施的设计能力及物流体系的构建能力。 4.3.3协调控制因素 在 VMI&TPL模式下，存在大量的实体和信息的交换过程，供应商、第三方物 流和零售商三方之间需要建立一定的相互协调机制，通过这些协调控制机制来实现 信息流和物流在供应链中顺畅、有序的流动，实现供应链的无缝集成。同时，由于 供应链中不确定性的存在，导致供应链的库存水平波动以及产生牛鞭效应，降低供 应链绩效水平。因此，需要一定的协调机制来减少这些现象的产生。在本文特定的 研究环境下，信息流与物流集成所需考虑的协调控制因素主要有:信息共享、协同 48 华中科技大学博士学位论文 预测、组织协调和标准化等。 1)信息共享机制 信息共享是实现供应链管理的基础，这一观点已经被绝大多数人所认同。通过 供应链成员之间的信息共享能够减少供应链库存水平，降低牛鞭效应，从而克服不 确定性和分散决策等因素所造成的一系列影响，提高整体的竞争优势。信息共享机 制主要包括信息共享内容、信息交换与共享模式以及信息共享的激励机制。 2)协同预测机制 根据 CPFR中协同预测的基本思想，协同预测可以定义为供应链上合作企业之 间进行有目的、详细地、及时地信息交换，比如数量、水平、时间、地点以及可能 的新的业务活动等。通过协同预测使得整条供应链上的合作企业，从上游至下游都 能够真正地最大程度获得所有与决策相关的信息，并共同协商解决例外问题。例如 通过协同预测来及时准确地预测由于零售商各项促销措施或异常变化带来的产品销 售高峰和波动，从而减少需求的波动，降低库存水平、提高供应链运作效率和消费 者的满意度。 3)组织协调机制 供应链管理中的组织协调通常是指通过采取一定的措施和方法，使供应链成员 之间协调一致，相互配合，以便高效率的实现供应链整体目标的行为。在 VMI&TPL 模式中，组织协调要求供应商、第三方物流和零售商三方之间以一定的信任机制为 基础，建立供应链的战略合作框架、合作目标机制和跨企业职能的团队合作机制， 并通过群体协商机制(相互调整、知识共享、工作关系建立)来实现三方在组织上 的同步运作，以此来指导供应链中的物流运作和信息交换。 4)标准化 物流运作中的标准化通常是指在运输、存储、装卸、包装、配送以及信息处理 等环节中，对重复性事物和概念通过制定发布和实施各类标准，达到协调统一，以 获得最佳秩序和效益。物流标准化主要有:?物流设施标准化:托盘标准化、集装 箱标准化等);?物流作业标准化:包装标准化、装卸/搬运标准化、运输作业标准化 和存储标准化等;?信息标准化则:EDI/ XML标准电子报文标准化、产品单元编码 49 华中科技大学博士学位论文 标准化、单据编码标准化和作业编码标准化等。通过统一标准来组织物流活动，可 以提高物流作业效率，加快商品流通速度，保证物流质量，减少物流环节，提高物 流管理效率，降低物流成本。 4.3.4不确定性因素 通常指经济行为者在事先不能准确地知道自己某种决策的结果，或者说只要经 济行为者的一种决策的可能结果不止一种，就会产生不确定性。由于供应链是由多 个节点企业组成的复杂网络结构，其根本特征具有复杂性、动态性和交叉性等，因 而充满了许多不确定性因素，并将影响供应链中信息流和物流的集成。本文将不确 定性因素分为需求不确定性、生产不确定性和物流活动不确定性。 1)需求不确定性 即是指供应链所面临对需求无法准确预测的程度。客户不规则的购买和订单的 频繁修改均会造成需求的不稳定，如需求预测的偏差、购买力的波动、消费者心理 的变化及个性特征等都是造成供应链需求不确定性的主要来源，供应链中需求不确 定性的典型表现就是牛鞭效应。具体而言，需求的不确定性有两层含义:?需求的 易变性，指顾客需求偏好变化的速度性;?需求的多样性，即不同顾客对需求偏好 的差异程度。 2)供应商生产不确定性 主要是指企业的投入与产出之间非完全相关性。生产的不确定性主要来自于生 产制造过程本身，如生产系统的可靠性不强、机器时常出现故障，设备可用性概率 不高;或是生产计划不合理、控制和计划执行产生偏差，从而造成产出期的不确定 性等。供应商通常根据市场预测和现有生产能力加以平衡后制定其生产计划，然而， 由于现实生产系统的复杂性，生产计划并不能精确地反映企业的实际生产条件和预 测生产环境的改变，因而容易造成计划与实际执行的偏差。同时，企业的产品设计 无法做到绝对的稳定，生产设备也存在故障的可能。这样，符合交货质量标准的产 品难以按时完成。 50 华中科技大学博士学位论文 3)TPL物流运作不确定性 类似于生产商的生产不确定性，由于供应链运作中物流环节较多，其经历的时 间较长，物流运作的效率将直接影响供应链的绩效水平。物流运作的不确定性主要 来自于第三方物流物流运作过程中的计划安排的不合理、控制和计划执行产生偏差， 或由于不可抗拒的自然因素造成的运输中断等使得第三方物流无法满足下游用户的 交货要求。 4.3.5风险因素 信息流和物流集成过程中隐藏着诸多风险，一旦处理不当，就难以实现信息流 与物流集成的预期目标，甚至导致供应链成员之间合作的中断，国内外学者对物流 运作中的风险做了大量的研究，结合本文的研究背景，将选取成本风险、时间风险 和质量风险做分析。 (1)成本风险。在 VMI&TPL运作模式下，成本风险主要体现于“二律背反” 现象，如由于供应链成员的机会主义、资产专用性等，使得供应链中的企业仅针对 自身采取降低成本的措施，很可能会引起整个供应链中物流运作成本的提高。因此， 必须系统地看待供应链中的物流活动。 (2)时间风险。通常是指由于供应商的生产能力和第三方物流物流能力的限制、 客户需求波动或物流网络的复杂性等因素导致供应链系统对客户需求达不到要求从 而带来损失的可能性。 (3)质量风险。一般是指由于供应商的生产能力和第三方物流的机会主义、物 流能力的限制，或供应链成员之间缺乏沟通等因素导致的物流服务质量达不到客户 的要求，从而带来质量损失的可能性。 4.4 信息流与物流集成总体框架设计 4.4.1信息流与物流集成机理分析 1)信息流与物流集成基础 信息流与物流的有效集成需要一定的基础，供应商、第三方物流以及零售商都 51 华中科技大学博士学位论文 需要在硬件设施投资和信息平台构建方面做出努力。信息流与物流的有效集成依赖 于供应链各成员间良好的伙伴关系;依赖于供应商、第三方物流与零售商之间良好 的信息共享机制;有赖于第三方物流完善的物流设施和先进的物流运作模式;有赖 于供应链有效的风险共担和利益共享机制。这些因素构成了信息流与物流有效集成 基础，如图 4-4所示。 合作伙伴关系 TPL物流能力 信息共享 风险共担/利益共享 图 4-4信息流与物流集成基础 (1)供应链成员之间良好的伙伴关系是信息流与物流有效集成的重要基础。供 应链合作伙伴关系是指供应链成员之间，在一定时期内的共享信息、共担风险和共 同获利的关系(马士华，2005)。而供应链成员之间建立伙伴关系是以降低供应链库 存水平和总成本、增强信息共享、保持战略伙伴关系的一贯性以及提高整个供应链 的核心竞争力为目的，这必然要强调合作和信任。 (2)信息共享是实现物流集成化运作的纽带。只有信息共享才能使供应链成员 间的合作无缝化，及时满足市场客户的需求。当信息无法在企业之间有效共享时， 物流集成化运作就难以实现，因而需要利用现代信息技术实现企业间信息的统一化 和标准化，建设和开发高效的物流信息平台来支持供应链物流的协调运作。信息技 术是有效进行供应链信息集成的重要工具。现代信息技术涉及面很广，目前常用于 支撑物流运作的信息技术有条码技术( Barcode)、射频识别技术(Radio frequency identification，RFID)、地理信息系统(Geographical information system，GIS)、全球 卫星定位系统( Global positioning system，GPS)、电子数据交换(Electronic data 52 华中科技大学博士学位论文 interchange，EDI)技术等。为了利用信息技术实现物流信息共享，需要考虑以下问 题:为系统功能和结构建立统一的业务标准;对信息系统的定义、设计、实施，以 及建立连续的实验、检测方法;实现供应链成员之间的计划信息集成;提高供应链 系统运作的可靠性，降低运行总成本，确保信息要求与关键业务指标一致。为此， 在供应链管理中必然要依赖越来越多的现代信息技术的支持。 (3)第三方物流的物流运作能力是影响信息流与物流集成的关键因素。在 VMI 策略中引入第三方物流的目的就是为了提高物流运作效率，这就要求第三方物流有 较高的物流运作能力，且能根据不同的物流需求开发专有的物流设施和技术。 (4)信息流与物流的集成不仅要具备相应的风险防范和规避能力，而且要平衡 好各方利益，促进供应链的持续发展。由于许多风险是不可克服的，因而供应链各 成员都应该明确各自的义务和责任，对获得的利益也应该合理分配。此外，突发事 件和外部环境的变化也会影响集成效果。因此，信息流与物流有效集成的前提和保 障是具有良好的风险防范和规避能力。 2)集成的资源整合 信息流与物流集成不仅仅是各集成要素的简单叠加，还需要将供应链管理理念、 物流资源、信息资源和运作流程有效的整合起来，形成一个有机的整体，从而发挥 更大的作用，创造更大的价值。 (1)管理理念整合。要想对信息流与物流进行有效集成，首先必须整合管理理 念，实现供应链企业之间的管理协同。以协同学理论、价值链理论、集成理论和业 务流程重组(BPR)理论等作为信息流与物流集成的理论指导，使得供应链成员之 间在管理理念上达成一致，避免形成资源内耗，无法形成竞争力。 (2)物流资源整合。物流资源分为有形资源(如运输设备、仓储设施等)和无 形资源(如物流运作技能、管理知识等)两大类。为适应不断变化的市场环境的需 要，第三方物流和供应商应对两类物流资源进行有效的整合，形成一个有机整体， 从而实现集成后系统功能倍增的效果。 (3)信息资源整合。从供应链整体利益出发，围绕供应链系统的整体战略目标， 通过对原有的跨组织和多元企业文化的信息流程进行合理的改造，建立跨企业的信 53 华中科技大学博士学位论文 息共享平台和机制，实现供应链成员间信息系统的无缝连接和信息在供应链内快速、 高效、顺畅的流动，以减少信息在供应链传递过程出现的失真、放大现象，从而避 免因信息不准确而造成的供应链决策失误。 (4)运作流程整合。VMI&TPL集成模式下，VMI原有的运作流程必然发生变 化，供应商将其物流业务委托给第三方物流，由第三方物流管理 VMI库存，第三方 物流不仅提供运输、仓储和配送服务，而且代替供应商制定 VMI运作中库存补货点、 补货频率和补货决策。因此，对原有的 VMI运作流程需要进行重新设计，并进行改 进创新，从而保证整个物流运作顺畅、连贯，更好地满足顾客需求。 4.4.2基于界面的信息流与物流集成总体框架 信息流与物流有效的集成是成功实施 VMI&TPL运作模式的基础，构建基于界 面的信息流与物流的集成框架模型，其主要目的是深入认识在引入第三方物流的 VMI运作模式中信息流与物流集成的影响因素、物流和信息流之间的相互关系、集 成的系统结构和运行机制。 界面(Interface)原指工程技术领域中设备、仪器及组件之间的结合部分。由于 界面较好的说明了要素与要素之间的连接关系和结合状态，故被广泛应用于管理领 域(Kelly和 Berge，1998)。界面理论最先被引用到企业的跨职能交流和整合问题。 在经济学和管理学领域中，界面主要用来描述企业之间、企业内部各部门之间为实 现某一共同目标，实物、信息和财务各因素之间的交互关系。界面管理的本质是对 各成员之间交互作用的界面实施联结，并进行协调管理，从而实现企业间的有效沟 通，提高管理绩效(朱启超，2005)。 界面可以分为企业间界面和企业内部界面。相应地，界面管理可以分为企业间 界面管理和企业内部界面管理，本文主要对企业间界面管理进行研究。在 VMI&TPL 运作模式中，供应链成员之间的合作与交流存在着大量的界面，其中最直观的界面 就是物流界面和信息界面。供应链成员之间通过物流界面和信息界面的联结来实现 供应链中信息流与物流的有效集成，并通过管理界面对信息流和物流进行正确的引 导，从而实现供应链价值流的优化。依据上述分析，基于界面的信息流与物流集成 54 华中科技大学博士学位论文 主要来自于物流运作界面、信息界面和管理界面，其集成框架如图 4-5所示。 物流界面 计 订单 生 运 仓 配 客户 划 „„ 处理 产 输 储 送 服务 管 组 理 织 界 供应商 TPL 零售商 协 面 调 信息界面 控 制 信息交换 信息连接 信息处理 图 4-5信息流与物流集成框架 供应链中信息流与物流集成是建立在成员之间相互协作的基础上，供应商、第 三方物流和零售商之间通过物流界面、信息界面和管理界面的有效联结实现供应链 成员间的协同运作。其中通过物流界面实现生产、运输、仓储和配送等物流业务的 集成;通过信息界面实现信息连接和交换;通过管理界面实现信息流与物流之间的 协调。在信息流与物流集成过程中，任意一种界面联结出现或问题故障，都将会影 响供应链的运作绩效。因此，信息流与物流集成的影响因素主要来源于信息界面、 物流界面和管理界面。同时，这三个界面也是信息流和物流有效集成的关键。图 4-6 所建立的信息流和物流集成结构模型从信息界面、物流界面和管理界面三个维度来 阐述信息流和物流的集成。 1)物流运作界面分析 在 VMI&TPL运作模式中，存在两个物流界面:一是供应商与第三方物流之间 的界面;二是第三方物流与零售商之间的界面。这两个物流界面所包括的物流活动 主要是订单处理、供应商生产、第三方物流的运输、仓储、配送和其它物流服务。 由此可以看出，供应商的生产能力和第三方物流的物流能力够成 VMI&TPL模式下 物流运作集成的重要影响因素。当生产能力和物流能力不足时，就有可能造成缺货、 55 华中科技大学博士学位论文 库存或运输途中的货物损坏、运输中断等现象，造成供应链物流运作的中断，无法 满足客户的需求，从而给企业带来经济损失。 信息界面 信息流与物流集成 管理界面 物流运作界面 图 4-6信息流与物流集成的三维结构模型 2)信息界面分析 供应链物流运作是在信息流指导下完成的，信息界面主要是考虑供应商、第三 方物流和零售商之间的物流信息的连接、交换和处理。物流信息在信息界面内的流 动过程中，如果产生逐级放大的“牛鞭效应”和信息延迟等现象，将会增加供应链 成员的库存和波动水平以及供应商的生产波动，导致物流运作成本的提高，并且无 法及时满足下游客户的需求。同时，如果信息界面与物流运作界面连接出现问题或 故障，将会增加额外的物流活动，从而增加了物流运作成本。因此，在 VMI&TPL 模式下需要对供应链中的物流信息进行有效的集成和管理，如采用信息共享机制和 协同预测机制，来实现物流信息在供应链中顺畅的流动和降低需求信息的不确定性。 3)管理界面分析 VMI&TPL模式涉及到多个企业的整体运作，这种运作模式是通过管理界面的支 持来实现的，即通过管理界面实现供应链企业间的关系协调。因此，VMI&TPL运作 模式需要在签订三方战略合作协调的基础上，通过信息共享、协同预测等方法实现 信息流与物流的有效集成，并通过组织协调机制和标准化等手段保证信息流与物流 集成的顺利实施。 56 华中科技大学博士学位论文 4.5 本章小结 本章首先提出了 VMI&TPL模式下信息流与物流集成的分析框架与流程，并在 以往文献研究成果的基础上，从供应商生产能力、TPL物流能力、协调控制、不确 定性和风险五个方面详细分析了信息流与物流集成的影响因素。最后，在信息流与 物流集成机理研究的基础上，从物流运作界面、信息界面和管理界面三个方面提出 了基于界面的信息流与物流集成总体框架模型。本章的研究和分析是后续研究的重 要基础。 57 华中科技大学博士学位论文 5 VMI&TPL模式下信息流与物流集成模型 5.1 建模目标和原则 1)建模目标 本章将运用系统动力学理论来建立 VMI&TPL模式下信息流与物流集成模型， 其主要目标是分析信息流与物流集成过程中各因素之间的相互关系，以及不同影响 因素对供应链绩效的影响，从而找出对集成系统行为影响较大的主要影响因素，为 合理制定信息流与物流集成策略和提高供应链绩效提供理论依据。同时，通过建立 信息流与物流集成控制模型认识集成系统的结构，并运用定性和定量相结合的方法 研究信息流与物流集成的运行机制和特征，在对信息流与物流集成控制系统运行分 析和评价的基础上，对其未来发展做出预测。 2)建模原则 从集成思想和系统论的角度来看，在 VMI&TPL模式下，建立信息流与物流的 集成模型应该遵循一些基本原则，以保证集成的实现和有效性。 (1)系统性原则。要求在研究信息流与物流集成过程中从整体的角度出发，将 信息流与物流集成过程的各要素有机结合起来，互补形成一个有机整体系统。 (2)协调性原则。VMI&TPL运作模式是由多个主体组成的复杂系统，在信息 流与物流集成过程中，涉及到大量的实体与信息的交互，如何保证这些实体和信息 在供应链中顺畅、有序的流动，则需要在供应链成员之间建立相应的协调机制，使 得信息流和物流能够协调一致，并能及时准确地相互配合、相互协调完成，发挥集 成化的最佳效能。 (3)动态性原则。首先从系统的角度看，信息流与物流的集成是由若干相互制 约的动态要素所构成，形成一个具有特定功能的有机整体。信息流和物流内部以及 信息流与物流之间存在着复杂的交互关系，由此决定信息流与物流集成模型是一个 动态的复杂过程。其次，供应链中不确定性大量存在，导致了信息传递过程中的延 58 华中科技大学博士学位论文 迟和失真以及物流运作的不稳定。因此，在信息流与物流集成建模过程中要考虑各 种不确定因素对供应链运作的影响。 5.2 子系统结构分析 5.2.1系统边界的确定 系统动力学理论定义一个系统的动态行为是由系统内部各因素相互作用而产生 的，系统内部的某些因素决定某一特定的动态行为。因此，系统动力学主要研究的 是系统内部诸影响因素，系统外部影响因素不对系统运行产生本质影响，因而在系 统动力学建模过程中，要根据实际问题和建模目标所包含的反馈机制来确定问题的 系统边界(王其藩，1994)。 系统边界是把建模时所要考虑的全部因素纳入其中，从而将系统与外部环境分 开。依据第四章的分析，影响信息流与物流集成的因素有很多，外部因素作为信息 流与物流集成影响因素的来源之一，其发生的概率较小可是对信息流与物流的集成 又有一定的影响。但由于外部因素通常具有不可控性，不是由系统的结构能决定和 改变的。而信息流与物流集成过程中内部的相关因素决定了系统的特定行为，因此， 研究信息流与物流集成的重点是供应链系统内部的影响因素及其相互作用。 本章所构造的系统动力学模型，研究系统的边界确定为包括供应商、第三方物 流和零售商的一个供应链系统。在所确定的系统边界内部，相关因素的重要程度也 不尽相同，为了简化模型复杂度，对于和所研究的动态问题有直接重要关系的概念 与变量将考虑进模型，而对模型结构和行为影响很少的因素将不予考虑。在划定的 系统边界内，本文重点分析影响信息流与物流集成的关键影响因素。 5.2.2子系统结构 了解和掌握系统结构是分析系统动态行为的关键所在，通过对系统结构的研究， 才能将收集到的信息和观察到的现象进行有效的整理和合理的解释。不同层次的分 析方法将得到不同的系统结构。本文将采用先分后合的方法来构建系统的总体结构， 首先将系统分为若干个子系统，在对子系统分别进行分析的基础上，结合子系统之 59 华中科技大学博士学位论文 间的相互关系构建所要研究问题的总体结构。 由于物流系统二律背反现象的存在，故对于 VMI&TPL运作模式而言，信息流 和物流在集成过程中因果反馈主要体现在两个方面:一是信息流和物流的有效集成 能够提高供应链的绩效水平、降低物流运作成本及提高客户服务水平等;二是信息 流和物流在集成过程中存在一些因素会对供应链绩效产生负面影响，如信息不对称 性、需求的不确定性和集成过程中的风险因素等。鉴于此，本文建立的信息流与物 流集成系统具有两方面的因果反馈作用面:一方面，不同因素对信息流与物流集成 水平的影响，哪些因素能够提高信息流与物流的集成度，反之可能影响信息流与物 流的集成;另一方面，相关因素通过对信息流与物流集成水平的影响进而对供应链 绩效水平产生的影响。有效的信息流和物流的集成会使得供应链绩效有所提高，反 之则可能降低供应链绩效。结合第四章基于界面的信息流与物流集成总体框架，将 系统的结构分为四个子系统:物流集成子系统、信息流集成子系统、协调控制子系 统和风险子系统。 (1)物流集成子系统。在 VMI&TPL运作模式中，供应商负责生产，第三方物 流负责物流运作，故供应商的生产能力和第三方物流的物流能力构成供应链物流运 作的基础。同时，不同的物流运作流程也会对供应链的绩效水平产生不同的影响。 因此，物流集成子系统由供应商生产能力、第三方物流物流能力和物流运作流程构 成(见图 5-1)。 运作流程 物流集成子系统 生产能力 TPL物流能力 图 5-1物流集成子系统结构 60 华中科技大学博士学位论文 (2)信息流集成子系统。在供应链运作中，物流信息是对物流活动的反映，同 时，物流信息也会指导物流运作，并对供应链绩效产生影响。信息的共享是供应链 运作的基础，因而信息流的集成应以一定的信息和通讯技术为手段，实现供应链成 员之间的信息共享，并引入协同预测机制，从而实现信息在供应链中准确、有序和 顺畅的流动，减少需求信息的不确定性。同时，第三方物流的信息能力和信息网络 的复杂程度也会影响信息流的集成水平(见图 5-2)。 信息共享 协同预测 信息流集成子系统 网络复杂性 TPL的 IT能力 图 5-2信息集成子系统结构 (3)协调控制子系统。在 VMI&TPL运作模式下，协调控制的主要内容是以一 定的标准化为基础，在供应链成员间建立供应链的战略合作框架和跨组织的的团队 合作机制，并通过群体协商机制来实现三方在组织上的同步运作，以此来指导供应 链中信息流和物流的有效集成。因此，协调控制子系统由标准化、战略合作框架、 组织协调和群协商机制构成(见图 5-3)。 合作框架 群体协商 协调控制子系统 组织协调 标准化 图 5-3协调控制子系统结构 61 华中科技大学博士学位论文 (4)风险子系统。在 VMI运作中引入第三方物流的根本动因是降低成本、提 高供应链中物流运作的效率以增强供应链的核心竞争力。在信息流和物流集成过程 中，由于不确定性、机会主义以及资产专用性等因素的存在，可能导致一些风险的 发生，这些风险可能会影响到信息流与物流的集成水平和供应链的绩效。根据第四 章对风险因素的分析，风险子系统主要由成本风险、时间风险和质量风险三个模块 主成(见图 5-4)。 成本风险 风险子系统 时间风险 质量风险 图 5-4风险子系统结构 (5)信息流与物流集成系统结构。通过以上四个子系统的分析，得到如图 5-5 所示的信息流与物流集成模型的总系统结构。 协同预测信息共享 合作框架标准化 TPL的IT能力 组织协调 协调控制 信息集成 网络复杂度 群体协商 供应商生产能力 信息流与物流集成 时间风险 物流集成 TPL 物流能力 成本风险 集成风险 质量风险 运作流程 供应链绩效 图 5-5信息流与物流集成模型总系统结构 62 华中科技大学博士学位论文 5.3 VMI&TPL-IL系统动力学模型 5.3.1系统因果关系图 从上述对信息流与物流集成子系统结构和总体系统结构的分析，可得到如图 5-6 所示的信息流与物流集成模型因果关系图。该集成系统是一个正反馈系统。具体反 馈回路是物流集成(信息流集成、协调控制)——信息流与物流集成——供应链绩 效——物流集成(信息流集成、协调控制)。也就是说，物流集成、信息流集成或协 调控制每一个子系统集成程度的增加将会提升供应链中总体信息流与物流集成的水 平。而风险的存在会降低信息流与物流的集成程度和供应链的绩效水平。 + 集成因素 协调控制 + 信息流集成 + + + + 物流集成 + 信息流与物流集成 + + + + - 集成风险 - 供应链绩效 图 5-6信息流与物流集成模型因果关系 从图 5-6可以看出，系统中集成影响因素的变化都将引起其他因素的一系列变 化。例如，影响因素中的第三方物流的物流能力因素提升，会提高供应链中的物流 集成水平，相应的会提高信息流与物流的整体集成水平，从而提高供应链的绩效水 平。而供应链绩效水平的提高会增加第三方物流的利润水平，使得第三方物流有增 加投资提升其物流能力的意愿。同时，提升物流能力会增加第三方物流的运作成本， 有可能导致成本风险因素的存在。因此，信息流与物流集成过程中需要密切关注整 个系统的动态变化。下面将分析各子系统的因果关系。 63 华中科技大学博士学位论文 1)物流集成子系统因果关系图 结合集成的影响因素和物流集成子系统结构的分析，本文选取供应商生产能力、 第三方物流物流能力、物流运作流程、供应商生产不确定性和物流运作的不确定性 作为物流集成水平的主要影响因素。其中供应商生产能力、第三方物流物流能力和 物流运作流程三个因素会提升物流集成的水平，而生产不确定性和物流运作的不确 定性则会阻碍物流的集成。物流集成子系统因果关系如图 5-7所示。 时间向导质量向导 成本向导 + + 集成标准化 + 运作流程 + + 生产不确定性 物流运作 不确定性 - - - 物流集成 - + + 供应商生产能力 TPL物流能力 + + 创新能力 技术创新 + + + + + + + 生产设备 规划能力 + 服务能力 管理能力 物料管理 投资水平 生产柔性 要素能力 图 5-7物流集成子系统因果关系图 2)信息流集成子系统因果关系图 信息流集成的主要影响因素包括第三方物流的 IT能力、信息共享、协同预测、 标准化程度、信息的不对称性和网络的复杂程度。信息共享取决于信息共享和程度 和采用何种共享模式。信息的不对称性和网络的复杂程度会降低信息流集成的水平。 信息流集成子系统因果关系见图 5-8。 64 华中科技大学博士学位论文 信息不对称 协同预测 - + - 信息共享 网络复杂性 信息流集成 + + + 共享模式 + + + 集成标准化 共享程度 TPL的IT能力 图 5-8信息流集成子系统因果关系图 3)协调控制子系统因果关系图 协调控制主要受组织协调机制、群体协商机制、激励机制、信息共享、信息的 不对称性和不确定性等因素的影响。协调控制子系统因果关系见图 5-9。 信息共享 激励机制 + + 信息不对称 - 组织协调 + 协调控制 - 不确定性 + + 集成标准化 群体协商 图 5-9协调控制集成子系统因果关系图 4)风险子系统因果关系图 风险会对信息流与物流集成产生负面影响，风险的存在会降低信息流与物流的 集成水平。第四章中针对本文特定的研究环境，选取时间风险、质量风险和成本风 险作为研究对象，这三种风险受下列因素的影响:网络复杂性、组织协调机制、协 同预测机制、信息共享程度、不确定性、第三方物流物流能力、资产专用性和第三 方物流的机会主义等。风险子系统因果关系见图 5-10。 65 华中科技大学博士学位论文 网络复杂性 - + 时间风险 组织协调 - + 协同预测 - 集成风险 + - - + TPL可信度 质量风险 - 信息共享 + + + - 机会主义 + - + + 需求不确定 + 有限理性 + 成本风险 信息不对称 TPL服务能力 + + 资产专用性 图 5-10风险子系统因果关系图 5.3.2模型总体流图与结构方程 根据上述对信息流与物流集成子系统因果关系的分析，建立如图 5-11所示的 VMI&TPL模式下信息流与物流集成系统动力学模型(简称 VMI&TPL-IL模型)。该 模型反映了各集成因素之间的相互关系。 VMI&TPL-IL模型中的主要结构方程表达式如下: ( 1) TPL物流能力 = TPL利润水平*0.1+创新能力*0.1+服务能力*0.3+管理能力 *0.2+要素能力*0.1+规划能力*0.2 ( 2)供应商生产能力 =技术创新 *0.1+投资水平 *0.2+物料管理 *0.3+生产柔性 *0.2+生产设备*0.2 ( 3) TPL的 IT能力 = TPL利润水平*0.2 ( 4) TPL利润水平 = max(0,供应链绩效)*0.1 ( 5)供应商绩效 =供应链绩效*0.3 ( 6)期望绩效水平 = RAMP(0.1, 1, 100) ( 7)绩效偏差 =供应商绩效-期望绩效水平 ( 8)物流外包水平 = max( 0,绩效偏差) *0.3 66 华中科技大学博士学位论文 时间向组织协质量向导 成本向导信息共信息不网络复相互信任关系协共享模导 调 集成标准化 同预测 享 式 对称 杂性 运作流程 阻碍率集成率集成率阻碍率 物流集成2 信息流集2 3 3 协调控制度 成度 度 阻碍率集成率 1 1 共享程 度 物流运<信息共<协同预<组织协作 生产不确不确定定性 享> 测> 调> 性 TPL的IT物流外包能力 范围 资产专物流外包用性 水平 需求不确供应商定性 生 技术创质量风时间风成本风产能新 险 TPL物流险 险 力 TPL可信 能力 度 生产设TPL利润期望绩效机会主水平 水平 义 物料管备 理 绩效偏 差 要素能生产柔服务能力创新力 <需求不确定性> 供应性 能力 > 链 管理能<信息不投资水规划能力 力 平 < 服务> <网络复对称 有限理绩效 性 能力 杂性> 集成风供应商绩险 效 生产波库存周动 转率 牛鞭效<集成率应 1> <集成率 2> 集成 率 信息流与物流<集成率集成水平 阻碍3> 率 67 华中科技大学博士学位论文 ( 9)物流外包范围 = TPL物流能力*0.5 ( 10)需求不确定性 = RANDOM NORMAL( 1, 10, 5, 10, 1) ( 11)生产不确定性 = 1/ min( 1,供应商生产能力) ( 12)物流运作不确定性 =需求不确定性/ TPL物流能力 ( 13)运作流程 = (成本向导+时间向导+质量向导) / 3 ( 14)信息不对称 = 0.5-RAMP( 0.008, 0, 36) ( 15)物流集成度 = INTEG(集成率 1-阻碍率 1, 0) ( 16)信息流集成度 = INTEG(集成率 2-阻碍率 2, 0) ( 17)协调控制度 = INTEG(集成率 3-阻碍率 3, 0) ( 18)集成率 1 = ( TPL物流能力+供应商生产能力) *组织协调*0.7+运作流程*集 成标准化*0.3 ( 19)集成率 2 =信息共享+集成标准化 ( 20)集成率 3 =信息共享+协同预测*组织协调+相互信任关系+集成标准化 ( 21)阻碍率 1 =物流运作不确定性*(物流外包水平+物流外包范围) +生产不确 定性 ( 22)阻碍率 2 =信息不对称*网络复杂性 ( 23)阻碍率 3 =信息不对称*0.5+需求不确定*0.5 ( 24)机会主义 =信息不对称/ 3+有限理性/ 3- TPL可信度/ 3 ( 25)成本风险 =机会主义+资产专用性+需求不确定-信息共享-服务能力 ( 26)时间风险 =组织协调*网络复杂性+需求不确定-信息共享-协同预测-服 务能力 ( 27)质量风险 =机会主义+组织协调-信息共享-协同预测-服务能力 ( 28)集成风险 =成本风险*0.6+时间风险*0.2+质量风险*0.2 ( 29)集成率 =集成率 1*0.3+集成率 2*0.4+集成率 3*0.3 ( 30)信息流与物流集成水平 = I NTEG(集成率-阻碍率, 0) ( 31)供应链绩效 = IF THEN ELSE(牛鞭效应 = 0, 1, SMOOTH(牛鞭效应, 6) + 库存周转率) 68 华中科技大学博士学位论文 5.4 模拟分析 5.4.1参数设定 通过系统动力学方法建立的模型，其行为模式是由模型的结构决定的，对于参 数的初始值不敏感。因此，对于初始参数的取值，能满足建模的基础要求即可，不 必过于追求准确度。所以本文采用有效参数估计的方法，对于模型中无法取得的数 据，作者以相关的研究数据为基础根据经验对输入参数进行合理的估计，从而确保 模型数据的准确度和模拟结果的置信度。 本章模型中初始参数主要是信息流与物流集成的各项影响因素的取值，对于这 些影响因素赋予[ 0，1]范围内的值，以表示影响因素的大小程度，如网络复杂性， 其取值越低表示网络复杂程度越低，取值越高表示网络复杂程度越高。模型中用度 来衡量各子系统和系统总体的集成水平，所得数值仅代表集成程度的高低，而不代 表某项具体的现实涵义。 5.4.2模拟结果与分析 本文将运用Vensim软件对建立的信息流与物流集成系统动力学模型进行模拟分 析。由于信息流与物流集成的影响因素众多，本文只选取具有代表性的几个因素作 模拟分析，且每一个因素对不同的子系统产生影响，因此，每一个影响因素所对应 选取的评价指标也不尽相同。这里，选取物流能力、信息共享和网络复杂性三个影 响因素作为分析对象，其中物流能力和信息共享对系统的集成产生正影响，网络复 杂性对系统的集成产生负影响。 1)服务能力因素分析 针对初始值的规定，服务能力分别取 0.2，0.4，0.6和 0.8，取值越高代表服务能 力越强，在分析图中分别用服务能力 1、服务能力 2、服务能力 3和服务能力 4来表 示，以此来分析第三方物流不同的服务能力对集成系统所产生的影响。选取的分析 指标包括物流集成度、信息流与物流集成水平、供应链绩效和质量风险，各项指标 的比较如图 5-12至图 5-15所示。 69 华中科技大学博士学位论文 物流集成度 150 3 4 2 112.5 3 4 1 2 3 4 1 3 1 2 75 4 2 3 1 4 2 3 4 1 2 3 1 2 3 4 1 2 37.5 2 3 4 1 2 3 4 1 1 2 3 4 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 3 3 3 服务能力1 服务能力3 2 2 2 4 4 4 服务能力2 服务能力4 图 5-12服务能力对物流集成度影响 信息流与物流集成水平 400 4 4 3 300 4 3 3 4 2 3 200 4 2 3 2 4 2 3 1 4 1 2 3 1 2 100 3 1 2 4 1 2 1 3 1 1 4 2 4 1 2 3 1 1 2 3 0 10 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 3 3 3 服务能力1 服务能力3 2 2 2 4 4 4 服务能力2 服务能力4 图 5-13服务能力对信息流与物流集成水平影响 70 华中科技大学博士学位论文 供应链绩效 40 4 4 4 4 4 3 3 30 4 3 4 4 4 3 3 3 4 3 3 1 2 2 2 2 2 3 2 20 2 4 2 1 1 1 3 1 2 1 1 2 1 3 1 1 2 10 1 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 3 3 3 服务能力1 服务能力3 2 2 2 4 4 4 服务能力2 服务能力4 图 5-14服务能力对供应链绩效影响 质量风险 -4 1 1 -5 1 1 1 1 2 1 1 2 1 1 1 2 3 1 2 3 2 2 2 -6 2 2 2 2 3 3 4 4 3 3 3 3 3 3 3 4 4 -7 4 4 4 4 4 4 4 -8 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 3 3 3 服务能力1 服务能力3 2 2 2 4 4 4 服务能力2 服务能力4 图 5-15服务能力对质量风险影响 从分析结果可以看出，第三方物流的服务能力越高，物流的集成度越高，供应 链整体的信息流与物流集成水平越高。从理论上来说，集成的程度可以无限增长， 这是因为所建模型是一种正反馈系统。但实际情况不可能如此，故图中数值仅代表 71 华中科技大学博士学位论文 发展趋势和程度(下文相同)。供应链的绩效也随第三方物流的服务能力提高而有不 同程度的增长，而且随着时间的增长，供应链绩效呈现出上升的趋势。从图 5-15可 以看出，服务能力越高，系统所产生的质量风险会越低。由此可以看出，第三方物 流的服务能力是信息流与物流集成的重要影响因素，能有效的提高信息流与物流的 集成水平，同时降低供应链中的质量风险。 2)信息共享因素分析 信息共享分别取值 0，0.5和 1，分别表示无信息共享、部分信息共享和完全信 息共享，在分析图中分别用信息共享 1、信息共享 2和信息共享 3来表示。选取的分 析指标包括协调控制度、信息流集成度、信息流与物流集成水平、供应链绩效和时 间风险，各项指标的比较如图 5-16至图 5-20所示。从分析图中可以看出，信息共享 程度越高，协调控制度、信息集成度和信息流与物流集成水平越高，尤其可以看出 当完全信息共享时，系统集成水平的提升幅度较大。同时，信息共享程度越高，供 应链的绩效越高，而时间风险越低。 协调控制度 80 3 3 3 60 3 3 2 3 2 40 3 1 2 2 3 3 2 2 1 3 1 1 1 3 1 2 3 1 2 20 2 1 2 1 2 2 1 1 3 1 2 3 1 2 3 1 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 1 3 3 3 3 信息共享1 信息共享3 2 2 2 2 2 信息共享2 图 5-16信息共享对协调控制度影响 72 华中科技大学博士学位论文 信息流集成度 45 3 3 3 3 33.75 3 3 3 22.5 3 2 3 2 2 3 2 2 1 11.25 2 3 1 1 2 1 2 1 3 1 2 1 2 1 3 1 2 1 1 2 1 0 1 2 3 1 2 1 10 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 1 3 3 3 3 信息共享1 信息共享3 2 2 2 2 2 信息共享2 图 5-17信息共享对信息流集成度影响 信息流与物流集成水平 100 75 3 3 3 3 2 3 50 3 3 3 2 3 2 3 2 1 3 2 2 2 1 25 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 2 1 1 3 1 2 1 3 1 2 3 1 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 1 3 3 3 3 信息共享3 信息共享1 2 2 2 2 2 信息共享2 图 5-18信息共享对信息流与物流集成水平影响 73 华中科技大学博士学位论文 供应链绩效 40 30 3 3 3 3 3 3 3 3 20 3 3 3 2 3 3 2 2 3 2 2 3 1 2 2 2 10 1 1 1 1 2 1 2 1 2 2 1 1 1 2 1 2 1 2 1 1 0 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 1 3 3 3 3 信息共享3 信息共享1 2 2 2 2 2 信息共享2 图 5-19信息共享对供应链绩效影响 时间风险 -4 1 -4.75 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 3 2 2 2 -5.5 2 2 2 3 2 2 2 2 2 3 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 -6.25 3 3 -7 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 1 3 3 3 3 信息共享 1 信息共享 3 2 2 2 2 2 信息共享 2 图 5-20信息共享对时间风险影响 3)网络复杂性因素分析 网络复杂性分别取值 0.2，0.5和 0.8，取值越高表示网络复杂性程度越大，在分 析图中分别用网络复杂性 1、网络复杂性 2和网络复杂性 3来表示。选取的分析指标 包括信息流集成度、信息流与物流集成水平、供应链绩效和时间风险，各项指标的 74 华中科技大学博士学位论文 比较如图 5-21至图 5-24所示。从图中可以看出，网络复杂性越高，信息流集成度和 供应链整体的信息流与物流集成水平越低，而产生的时间风险越高。因此，在信息 流与物流集成过程中应尽量降低网络的复杂程度。 信息流集成度 120 1 1 1 1 90 2 1 2 1 2 1 2 2 1 60 2 1 3 2 1 3 2 3 2 3 1 2 3 3 30 1 2 3 3 2 1 3 3 2 3 1 2 3 3 0 1 2 3 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 1 3 3 3 3 网络复杂性1 网络复杂性3 2 2 2 2 网络复杂性2 图 5-21网络复杂性对信息流集成度影响 信息流与物流集成水平 60 1 45 1 1 1 1 2 1 2 3 30 2 1 2 1 2 1 2 1 2 3 2 2 1 3 3 3 3 1 2 3 2 3 15 2 3 3 3 3 1 2 3 1 2 3 2 3 0 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 1 3 3 3 3 网络复杂性1 网络复杂性3 2 2 2 2 网络复杂性2 图 5-22网络复杂性对信息流与物流集成水平影响 75 华中科技大学博士学位论文 供应链绩效 20 14 1 2 1 1 1 1 1 1 2 2 1 3 2 8 2 1 1 2 1 1 1 2 2 3 3 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 3 3 2 3 3 2 3 2 2 3 3 3 -4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 1 3 3 3 3 网络复杂性3 网络复杂性1 2 2 2 2 网络复杂性2 图 5-23网络复杂性对供应链绩效影响 时间风险 10 3 3 3 3 3 2 3 6.25 3 2 2 3 1 1 3 3 1 1 1 1 3 2 1 3 2 2.5 2 1 2 3 3 2 2 1 2 2 1 1 1 2 2 -1.25 2 1 1 1 -5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) 1 1 1 1 3 3 3 3 网络复杂性1 网络复杂性3 2 2 2 2 网络复杂性2 图 5-24网络复杂性对时间风险影响 5.4.3结论 通过对信息流与物流集成系统动力学模型的模拟分析，可以发现信息流与物流 集成的影响因素对系统的集成水平产生不同程度的影响，集成的影响因素可以分为 76 华中科技大学博士学位论文 两大类:一类因素的提高能够有效的增加信息流与物流的集成水平，进而提升供应 链的绩效;而另一类因素会降低信息流与物流的集成水平，甚至产生质量风险、时 间风险或成本风险，从而降低供应链的绩效。因此，在 VMI&TPL运作模式中，要 尽量提升能够增加信息流与物流集成水平的影响因素，同时降低不利因素的影响， 这样才能有效的集成供应链中的信息流与物流，同时避免风险的产生。 5.5 本章小结 首先，本章分析了运用系统动力学建模的目标和原则。其次，在明确建模目标、 确定系统边界之后，从物流集成子系统、信息流集成子系统、协调控制子系统和风 险子系统分析信息流与物流集成的系统结构，并分析各个子系统内各种因素之间的 关系，得出各个子系统的因果关系图，从而建立了信息流与物流集成的系统动力学 模型。最后，对所建立的模型进行模拟分析，结果表明:不同的影响因素对信息流 与物流的集成水平产生不同程度的影响，一类影响因素的提高能够有效的增加信息 流与物流的集成水平，进而提升供应链的绩效。而另一类影响因素会降低信息流与 物流的集成水平，甚至产生风险，降低供应链的绩效。 77 华中科技大学博士学位论文 6 VMI&TPL模式下信息流与物流集成策略及优化 6.1 基于信息共享的信息流与物流集成策略 6.1.1基于第三方物流的综合信息共享模式 信息共享对供应链绩效的影响取决于很多因素，不存在哪一种信息共享策略是 通用优化的。选择信息共享模式时，要根据所处供应链的特点来制定信息共享的策 略(Sokol，1995;董莹莹，2006)。根据供应链成员对信息共享的需求和特点不同， 可以将信息共享划分为点对点共享、信息集中管理、综合共享信息等几种模式(Yossi， 1998;Lee，2000;唐中林，2005)。 点对点共享模式指供应链中各节点企业以自身内部的管理信息系统为基础，直 接对其它节点企业的信息进行读取并存放于自己的数据库中。在这种模式下，信息 直接从提供方传给需求方，不需要经过第三方的数据转换或存储中心，信息的提供 和获取是多对多关系，即共享信息在多个信息系统(或数据库)间进行两两传递。 这种模式中，根据采用的信息技术又分为 EDI模式和数据接口模式。信息集中管理 模式是将供应链中的共享信息集中在一个公共数据库中，各企业根据权限对其进行 操作，完成与多个合作伙伴的信息交流。 综合共享信息模式是点对点模式和信息集中管理模式的综合，它对不同信息共 享区域采用不同的信息共享模式。与信息度高的长期合作伙伴间采取信息集中管理 模式，共享大部分直接或间接对供应链产生影响的信息，而与短期合作或是交易的 企业间采取点对点共享模式，只共享部分企业愿意共享的信息。由于在 VMI&TPL 运作模式中，第三方物流不但负责具体的配送业务，还要承担供应链中的库存决策 和运作以及订单处理，因而在该集成运作模式下，共享的信息与第三方物流的关联 居多，以第三方物流为核心建设第三方物流与 VMI集成模式下的综合共享信息模式 是一种不错的选择，如图 6-1所示。 78 华中科技大学博士学位论文 库存信息 供应商 零售商 销售信息 TPL信息平台 CA GIS GPS 其它 图 6-1基于第三方物流的综合信息共享模式 在综合共享模式下，供应商、第三方物流和零售商之间的信息可以实现实时共 享，第三方物流为供应商和零售商提供了一个信息交流的场所，并将以前的分散决 策的分散系统转变为一个集中决策的集中系统，从而大大提高了第三方物流实施 VMI的整体协调能力，同时这种模式还增加了供应链的开放性和可伸缩性。 图 6-2是 VMI&TPL模式下信息共享策略。与 VMI模式相同，下游零售商销售 信息以及库存信息都能够在第三方物流信息平台上得到共享;与 VMI模式不同，第 三方物流可以监控 VMI&TPL模式下的补货及发货等物流信息。 TPL 补货提前期 发货提前期 补货 发货 配送 供应商 配送 零售商 顾客 TPL物 中心 流中心 库存信息 运输信息 销售信息 信息流 物流 图 6-2 VMI&TPL模式下的综合信息共享策略 79 华中科技大学博士学位论文 6.1.2基于第三方物流综合信息共享的系统动力学模型 图 6-3是 VMI模式下的信息共享模式，由于供应商自身物流能力有限，不能够 准确获取补货过程中的物流信息，而只能根据过去的补货信息对其进行期望估计。 目标系统库存 系统库存 库存偏差 在途库存 零售商 供应商 补货率 到达率 需求率 期望补货提前期 补货提前期 需求预测值 图 6-3 VMI模式下信息共享 图 6-3中 VMI模式下所对应的差分方程如下: 期望补货提前期 = Expected(补货提前期) 到达率 = DELAY FIXED(补货率，期望补货提前期，0) 在途库存 = INTEG(补货率-到达率，0) 图 6-4是 VMI&TPL模式下的综合信息共享模式，第三方物流可以通过各种先进 物流信息技术获取整个供应链中的物流信息，包括整个供应链的库存信息、零售商 销售信息、以及补货及发货等物流信息。 80 华中科技大学博士学位论文 供应商 TPL物流中心 在途库存1 补货 补货到达率 库存偏差 补货提前期 系统库存 需求预测值 发货率 发货提前期 目标系统库存 需求率 配送率 发货到达率 零售商 TPL配送中心 在途库存2 图 6-4 VMI&TPL模式下信息共享 图 6-4中 VMI&TPL模式下所对应的差分方程如下: 补货到达率 = DELAY FIXED(补货率，补货提前期，0) 发货到达率 = DELAY FIXED(发货率，发货提前期，0) 在途库存 1 = INTEG(补货率-补货到达率，0) 在途库存 2 = INTEG(发货率-发货到达率，0) TPL物流中心 = INTEG(补货到达率-发货率，0) TPL物流中心 = INTEG(发货到达率配送率，0) 综合上述分析，建立如图 6-5所示的信息共享(IS)系统动力学模型。在 IS模 式下，零售商向第三方物流和供应商共享其需求信息和库存信息，第三方物流和供 应商根据零售商共享的需求和库存信息并结合自身实际情况进行订货和生产活动。 81 华中科技大学博士学位论文 EINV AEINV Ti WIP FINV SINV CRT ORT TINV SRT Tp EOQ EWIP R-Oder AEWIP TWIP ROP Tw SS Tq ACON Arrive Rate Replenishment T&R-INV In Transit TPL shipment TPL-INV Ta R-INV shipment 1 RINV 1 CON1 R1 shipment 2 CON RINV 2 CON2 R2 图 6-5 IS系统动力学模型 6.2 基于协同预测的信息流与物流集成策略 6.2.1基于第三方物流协同预测模型 VMI&TPL模式下的协同预测分为销售预测和订单预测两个步骤。协同销售预测 强调对市场需求部分的预测，即预测未来短期内消费者的需求量。协同销售预测是 以供应商、第三方物流和零售商的销售预测为基础，通过分析三方的业务计划对预 测结果进行修正，并共同处理预测过程中出现的异常。VMI&TPL模式下的协同需求 预测模型如图6-6所示，协同订单预测模型与需求预测模型类似。 协同订单预测是以上一阶段的协同销售预测的结果为基础、结合供应商和第三 方物流的库存状态和水平，以及供应商的生产计划等其它影响订单的因素来做实际 订单预测。协同订单预测过程中还要加入供应商和第三方物流的约束条件，如订单 处理周期、前置时间、订单最小量以及零售商长期形成的购买习惯等。对于订单预 测过程中出现的异常情况也是由三方共同协商解决。由于订单预测作为下个阶段实 82 华中科技大学博士学位论文 际补货的参考，其预测准确性的要求就格外重要。订单预测可分为长期与短期订单， 由于长期订单是以长期合约作为保证，通常对长期订单量进行每周均摊，故不需要 预测。短期订单则量小、样多且无固定的下单模式，对短期订单进行准确的预测可 以大幅削减库存水平和提高响应速度，因而本文的焦点是考虑短期订单的预测。 零售商 供应商 TPL 销售订单 促销计划 销售预测 销售预测 POS数据 销售预测 基于信息共享的多源信息收集 信息筛选与评估及标准化处理 结果反馈 协同需求预测 意见征集 不满意 有效性评价 协同预测协调小组 满意 协同需求计划 例外处理 修正 协同需求预测绩效评价 图 6-6 VMI&TPL模式下协同需求预测模型 销售预测是订单预测的基础，当销售预测值发生改变时，订单预测应当进行同 步调整，使其预测值与销售预测同步。同时，在供应链中三方成员预测的基础上对 异常进行识别，并共同处理(如处理预测数据的异常波动)。通过三方的数据集成、 协同预测和处理实现共同目标。 83 华中科技大学博士学位论文 6.2.2基于第三方物流协同预测的系统动力学模型 图 6-7是 VMI&TPL模式下的协同预测模型，与 VMI模式不同，需求预测包含 了供应商、第三方物流和零售商三方的信息，其中零售商不仅提供销售信息，而且 提供一些促销计划，对未来顾客需求了解比较清楚;第三方物流通过先进的物流技 术掌握了整个供应链的物流运作情;而零售商更了解供应商上游的生产运作和原材 料供应情况。集合三者对需求的预测值，可以根据需求历史情况，以及结合供应链 运作情况，对未来需求做出更加准确的预测。 供应商 TPL物流中心 在途库存1 补货 补货到达率 需求协同预测值 库存偏差 补货提前期 系统库存 发货率 发货提前期 供应商预测值 零售商预测值 TPL预测值 目标系统库存 需求率 配送率 发货到达率 零售商 在途库存2 TPL配送中心 图 6-7 VMI&TPL模式下协同预测模型 图 6-7中 VMI&TPL模式下协同预测所对应的差分方程如下: 零售商预测值 = SMOOTH(历史需求值+促销计划，平滑时间) TPL预测值 = SMOOTH(配送率，补货及发货提前期) 供应商预测值= SMOOTH(生产率，生产提前期) 综合上述分析，根据协同预测的理念，在 IS系统动力学模型的基础上，加入协 同预测环节，建立如图 6-8所示协同预测(CF)模式下的系统动力学模型。在该模 型中，供应链三方成员建立协同预测机制，共享 POS数据、库存信息和未来业务计 划，并以此进行预测。从而提高预测的准确性和减少对未来需求预测的不确定性。 84 华中科技大学博士学位论文 由于未来需求信息的预测结果被应用到供应商的生产和补货决策中，这样提高了产 品供应连续保障性，同时也减少了供应链库存水平波动。本模型将是下文进行优化 研究的基础。 EINV AEINV Ti TINV WIP FINV SINV CRT ORT SRT Tp SS EOQ EWIP AEWIP Tw R-Oder TWIP ROP Tq CF-ACON Arrive Rate Replenishment T&R-INV In Transit TPL shipment TPL-INV Ta CF-CON shipment policy 1 RINV RINV 1 CON1 Retailer's Promotion Plan R1 shipment policy 2 Tf Promotion RINV 2 CON2 R2 图 6-8 CF系统动力学模型 图 6-8系统动力学模型所对应的结构方程如下: (1) AEINV = EINV/Ti (2) AEWIP = EWIP/Tw (3) Arrive Rate = DELAY FIXED(Replenishment, Tq, 0) (4) "CF-ACON" = SMOOTH("CF-CON"+Retailer's Promotion Plan, Ta) + SMOOTH("shipment", Tq)+ SMOOTH("ORT", Tp) (5) "CF-CON" = CON1+CON2 (6) CON1 = RANDOM NORMAL(0, 25, 14, 2, 1)-Promotion 85 华中科技大学博士学位论文 (7) CON2 = RANDOM NORMAL(0, 20, 15, 3, 1)-Promotion (8) CRT = DELAY3(ORT, Tp) (9) EINV = TINV-SINV (10) EWIP = TWIP-WIP (11) FINV = INTEG(CRT-SRT, 0) (12) In Transit = INTEG(Replenishment-Arrive Rate, 0) (13) ORT = AEINV+AEWIP (14) Promotion = DELAY FIXED(Retailer's Promotion Plan, Tf , 0) (15) "R-Oder" = IF THEN ELSE("T&R-INV"0, shipment policy 1+shipment policy 2, 0) (25) shipment policy 1 = R1-RINV 1 (26) shipment policy 2 = R2-RINV 2 (27) SINV = FINV+"T&R-INV" (28) SRT = IF THEN ELSE(FINV>"R-Oder", "R-Oder", 0) (29) "T&R-INV" = RINV+"TPL-INV" (30) TINV = "CF-ACON"*15 86 华中科技大学博士学位论文 (31) TPL = INTEG(Arrive Rate-shipment, 0) (32) "TPL-INV" = In Transit + TPL (33) TWIP = "CF-ACON"*Tp (34) WIP = INTEG(ORT-CRT, 0) 6.2.3模型假设条件与参数描述 本节所建立的如图 6-8所示的 CF系统动力学模型，将是下文优化研究的基础。 因此，有必要对模型的运行条件进行一定的假设，对模型参数进行描述。同时，设 置模型运行的相关初始值。 1)模型假设 考虑到引入第三方物流的 VMI运作的复杂性，为了简化研究，本文在建立模型 过程中对模型进行一定的假设。在模型中将引入一个供应商、一个第三方物流和两 个零售商，第三方物流对两个零售商的同一种需求产品进行补货、发货，并简化其 中的物流环节，主要是建立包含生产和运输环节的模拟模型。模型中的研究对象在 对自己的生产或运输做决策时以生产率和牛鞭效应为重要指标。同时，对于零售商 的订货不因缺货而取消。供应商在生产过程中存在生产延迟提前期(生产节奏平滑 时间)，通过生产延迟提前期调整生产节奏适应生产订单快慢的变化。第三方物流在 向供应商补货过程中存在运输延迟提前期，并假设第三方物流对零售商实施准时制 配送，即配送运输时间为零。 2)参数描述 CF系统动力学模型所选取的参数如表6-1所示。假设市场需求可分为历史信息预 测部分和未来需求变化的影响因素，如促销和季节性变化。并假设促销没有增加产 品的市场份额和市场规模，其对需求的影响只是把未来的需要转化为当前的需求。 为了简化研究过程，在模型中假设两个零售商采取相同的促销计划，该促销计划的 的函数关系见图6-9，零售商共进行了两次促销活动。 87 华中科技大学博士学位论文 表 6-1参数与变量定义 WIP:在制品库存水平 FINV:成品库存水平 ORT:供应商的生产率 CRT:供应商的生产完成率 SRT:向 TPL的发货速率 i:系统库存偏差的调整系数 T Tw:在制品库存偏差的调整系数 Tp:供应商生产延迟时间 AEINV:系统库存偏差调整率 AEWIP:在制品库存偏差调整率 EWIP:在制品库存偏差 TWIP:目标在制品库存水平 In Transit:在途库存 Arrive Rate:到货率 TPL:第三方物流库存水平 Tq:运输延迟时间 TPL-INV:第三方物流总库存 EINV:系统库存偏差 TINV:目标系统库存 R-INV:两零售商实际库存之和 ROP:再订货点 SINV:系统库存水平 R-Oder:再订货数量 EOQ:经济订货批量 SS:安全库存水平 RINV1:零售商 1库存水平 RINV2:零售商 2库存水平 CON1:零售商 1需求 CF-ACON:平滑后的实际需求 CON2:零售商 2需求 Ri:零售商 i的需求平滑(i=1,2) CF-CON:市场实际需求 Ta:需求的平滑时间 Tf:预测提前期 Retailer’s Promotion Plan零售商未来将采取 Promotion:促销活动而引起的市场需求 的市场促销计划 的改变量 Retailer's Promotion Plan 6 3 0 -3 -6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time (Week) Retailer's Promotion Plan 图 6-9零售商促销计划 88 华中科技大学博士学位论文 3)初始参数设定 针对 CF系统动力学模型设置的测试函数 CON1和 CON2都为随机标准正态函 数，其初始设置为 CON1 = RANDOM NORMAL(0, 25, 14, 2, 1)，CON2 = RANDOM NORMAL(0, 20, 15, 3, 1)。所设定的数值仅代表多少个单位，而不是具体的数量。 其它参数设定见表 6-2。参数 Ta、Tw和 Ti为下一节优化研究的变量因子，故在此不 做初始值设定。 表6-2模型初始参数设置 EOQ SS Tp Tq Tf 10 12 5 5 4 6.3 基于协同预测的 VMI&TPL集成系统优化 系统动力学仿真模型仅是对问题的直观描述，它无法求出模型的满意解或最优 解。因此，需要将该方法与优化技术相结合，通过不断改进系统动力学所建立的仿 真环境下的响应输出，形成各种优化仿真结构，实现系统性能的优化(杨湘龙和王 飞，2000)。目前常用的仿真优化算法主要有以下几种:响应曲面法、随机优化法、 启发式算法、数理统计法等，如图 6-10所示。 仿真优化算法 统计方法 随机优化方法 响应曲面法 启发式方法 基于梯度的方法 有 RM法 进 排 似 禁 单 重 多 模 样 限 频 KW法 巢 化 序 序 摄 忌 纯 点 重 拟 本 差 域 分 然 计 与 优 退 搜 形 抽 比 路 分 实 动 区 选 化 算 索 方 火 样 较 比 径 估 验 法 择 法 方 法 法 分 法 法 法 法 计 法 法 法 估 法 析 计 法 法 图 6-10仿真优化算法分类图 89 华中科技大学博士学位论文 本节将采用响应面法(Response surface methodology，RSM)来构造元模型，运 用 Design-Expert软件进行实验设计，并针对 CF系统动力学模型选取一定的参数进 行优化。元模型指的是仿真模型输入与输出参数(Input/Output，I/O)的数学接近式 (Kleijnen，2008)。响应面法是数学方法和统计方法结合的产物，它用以对所感兴 趣的响应受多个变量影响的问题进行建模和分析，其最终目的是优化该响应(汪仁 官，1998)。 6.3.1仿真实验设计 1)实验设计步骤 在应用统计学方法设计和分析实验以前，需要清晰认识所研究的对象，以及明确 如何收集数据并且对数据进行分析。实验的设计过程大致如表 6-3所示: 表 6-3实验设计步骤 ?问题的识别与提法 ?进行实验 ?响应变量的选择 ?数据统计分析 ?结论和建议 ?确定因子个数、水平与范围 ?确定实验设计方法 2)变量因子与响应变量确定 在上一节基于协同预测的 TPL&VMI集成系统动力学模型基础上，引入响应面 法。由于 CF系统动力学模型中，影响系统的因子数量众多，本文选取需求平滑时间 (Ta)、在制品库存偏差调整系数(Tw)、系统库存偏差调整系数(Ti)三个参数作为 变量因子，研究这些因子对集成系统的影响。根据对以往文献的研究和对 CF系统动 力学模型的分析，假设需求平滑时间取值范围为[ 1, 5]，在制品库存偏差调整系数取 值范围为[ 3, 10]，系统库存偏差调整系数取值范围为[ 3, 10]，变量因子设计见表 6-4。 评价 TPL&VMI集成供应链的绩效指标有很多，本文选择供应商的生产波动水平和 供应链系统库存波动水平作为所选取因子的响应变量。 90 华中科技大学博士学位论文 表 6-4变量因子设计 变量水平(Level) 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 变量范围(Coded Level) 因子名称(Factor) 低 高 低 高 1 5 -1 1 Ta 需求平滑时间 3 10 -1 1 Tw 在制品库存偏差调整系数 系统库存偏差调整系数 10 -1 Ti 3 1 3)中心复合设计实验 本文采用中心复合设计法(Central Composite Design，CCD)确定实验点。中心 复合设计一般是由 2k析因设计添加 2k个坐标轴点(?α,0,",0)，(0,?α,0,",0)，„， (0,",0,?α)和 nc个中心点(0,0,",0)所组成。α是可调整的参数，可通过选择恰当的 α使中心复合设计具有正交性或可旋转性。 α的设计条件是信息矩阵不退化。确定 性计算仿真实验设计的中心点取一个。其中的特征点包括全因子实验点、坐标轴点 和中心点。 2析因设计是指有 k个因子，每个因子仅有两个水平。这些水平可以是定量的， k 也可以是定性的。从前文对三个因子的取值范围的界定，可以看出，本文因子采取 的“高—低”两个水平。这类设计的一个完全的重复需要2×2×"×2 = 2 k k析因设计。2k析因设计的目的就是确定本文所确定的三个因子的实验点。 称之为 2个观测值并 在实验过程中各因子均正规化，使调整后的变量在[ -1, 1]范围内。通过正规化可以直 观比较模型系数的大小、衡量因子变化的效应和以相同的精度进行估计。 针对前文所建立的 CF系统动力学模型，设计可旋转的中心复合设计实验。实验 变量因子为 3(即 K=3)，共需 13次实验，包括 23次全析因设计，4次轴点设计以及 1次中心点设计，α=8 =1.681793(8为析因设计次数)。将实验数据输入 Design Expert 1/4 软件中，运算可以得出变量因子 Ta，Tw和 Ti的 13组实验点，具体数值见表 6-5中 Ta，Tw和 Ti列。 91 华中科技大学博士学位论文 表 6-5中心复合设计表 标准 实验运 生产波动 库存波动 a Tw Ti T实验设计 顺序 行顺序 (Y1) (Y2) 1 3 1.00 3.00 3.00 20.0083 18.3009 2 10 5.00 3.00 3.00 4.14905 15.1765 3 4 1.00 10.00 3.00 15.7439 17.4144 析因 4 11 5.00 10.00 3.00 4.99678 14.2846 设计 5 12 1.00 3.00 10.00 9.39297 22.5623 6 6 5.00 3.00 10.00 1.83331 23.7772 10.00 7 2 1.00 10.00 5.51507 8.89113 8 9 5.00 10.00 10.00 1.24659 7.3715 9 1 6.36 6.50 6.50 1.66798 9.82808 轴点 10 7 3.00 3.61 6.50 14.9458 20.72 设计 11 3.00 12.39 6.50 2.68585 8.67753 13 12 8 3.00 6.50 12.39 1.79516 9.66688 中心点 13 5 3.00 6.50 6.50 2.92049 9.90819 设计 将 13组 Ta，Tw和 Ti值作为 CF系统动力学模型的初始值代入，并运用 Vensim 软件对 CF系统动力学模型进行模拟(模拟 100个时间周期)，可以得出相应的 13组 供应商生产波动水平(Y1)和供应链系统库存波动水平(Y2)，具体数值见表 6-5中 的 Y1和 Y2列。 6.3.2实验结果分析 1)Response I—生产波动分析 (1)序贯模型平方和分析。表 6-6是响应 I—生产波动的拟合响应面方程的序 贯模型平方和表(Sequential model sum of squares)，表示随着模型项数的增多，模型 拟合的积累改进情况。该表用来确定在后续的分析过程中使用几阶模型。表中， “Linear vs Mean”表示加入线性项后模型的显著性;“2FI vs Linear”表示二因素交 叉项加入到线性项后模型的显著性;“Quadratic vs 2FI”和“Cubic vs Quadratic”的 含义同理。“F Value”列为服从 F(α ?1, N ?α)分布的统计检验量，“p-value”列是拒 绝零假设的最小显著性水平。 92 华中科技大学博士学位论文 表 6-6生产波动序贯模型平方和表 p-value Sum of Mean Source df F Value Squares Square (Prob > F) Mean vs Total 580.91 1 580.91 10.68 0.0025 Linear vs Mean 373.29 3 124.43 1.06 0.4339 2FI vs Linear 36.26 12.09 3 0.049 0.9833 Quadratic vs 2FI 3.18 3 1.06 65.42 Cubic vs Quadratic 3 21.81 Total 1059.07 13 81.47 表6-6中“Linear vs Mean”的“p-value”仅为0.0025，表现出极大的显著性，而 “Source”列的其它项未能表现较好的结果，因此选择一阶线性模型。 采用回归分析中的最小二乘法估计出各回归系数，利用Design Expert软件拟合的 生产波动响应面方程为(其中A、B、C分别代表Ta，Tw、Ti规范化后的变量): 生产波动的规范变量方程: 生产波动 = +7.84? 4.51? A?1.95? B ?3.42?C (6.1) 生产波动的实际变量方程: 生产波动 = +24.57575? 2.25394?Ta ? 0.55633?Tw ? 0.97824?Ti (6.2) (2)方差分析。表6-7是生产波动响应面线性模型的方差分析。方差分析表与序 贯模型平方和表中的部分内容一致。表6-7中模型的F值为10.68，表明模型具有显著 性。因子Ta和Ti的p值远小于0.05，表明这两项有显著性效应，即在本文所建的模型 中，需求平滑时间(Ta)和系统库存偏差调整系数(Ti)对供应商生产波动有最为重 要的影响。因子在制品库存偏差调整系数(Tw)的p值大于0.01，说明对供应商生产 波动的影响不大。 (3)图形分析。由于软件拟合的方程为线性模型，因此所得的响应面曲线(图 6-11)和等高线(图 6-12)比较简单。从图中可以发现，随着因素 A和B的增加， TPL&VMI集成供应链系统中供应商的生产波动水平将会减小。 93 华中科技大学博士学位论文 表6-7生产波动响应面线性模型方差分析 Sum of Mean p-value Source df F Value Squares Square Prob > F 373. 29 3 124. 43 10. 68 0. 0025 Model 1 215. 51 215. 51 18. 50 0. 0020 A-Ta 43. 41 43. 41 3. 73 0. 0857 B-Tw 1 0. 0097 C-Ti 124. 32 1 124. 32 10. 67 104. 87 11. 65 9 Residual 478. 16 12 Cor Total 3. 41 0. 7807 Std.Dev R-Squared 6. 68 0. 7076 Mean Adj-Squared 0. 5984 51. 06 C.V.% Pred-Squared 192. 04 10. 435 PRESS Adeq Precision Design-Expert?Software 生产波动 20.0083 1.24659 15 X1 = A: Ta X2 = B: Tw 11.5 Actual Factor C: Ti = 6.50 8 4.5 1 10.00 5.00 8.25 4.00 6.50 3.00 4.75 2.00 B: Tw A: Ta 3.00 1.00 图6-11生产波动响应面 94 华中科技大学博士学位论文 Design-Expert?Software 生产波动 10.00 生产波动 Design Points 20.0083 8.25 1.24659 3.53587 X1 = A: Ta X2 = B: Tw 6.50 9.99089 7.83922 5.68754 Actual Factor C: Ti = 6.50 12.1426 4.75 3.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 A: Ta 图6-12生产波动等高线 2)Response II—库存波动分析 (1)序贯模型平方和分析。库存波动的分析过程与生产波动一样，表 6-8为响 应 II—库存波动拟合响应面方程的序贯模型平方和表。和响应 I相比较，响应 II的 二因素交叉项(2FI)模型较为显著，因此选择二因素交叉的一阶线性模型。 表 6-8库存波动序贯模型平方和表 Sum of Mean p-value Source df F Value Squares Square Prob > F Mean vs Total 2677.83 1 2677.83 3 74.01 Linear vs Mean 222.02 3.84 0.1102 3 35.15 2FI vs Linear 105.46 3.11 0.0506 0.5696 Quadratic vs 2FI 30.22 0.80 3 10.07 Cubic vs Quadratic 37.66 3 12.55 Total 3073.19 13 236.40 利用Design Expert软件拟合的库存波动响应面方程为: 95 华中科技大学博士学位论文 库存波动的规范变量方程: 库存波动 = +14.94?1.40? A? 4.10? B ?1.06?C (6.3) ?0.34? A? B + 0.74? A?C ?3.54? B?C 库存波动的实际变量方程: 库存波动 = +15.52899?1.07238?Ta + 0.85306?Tw +1.25630?Ti (6.4) ?0.048927?Ta ?Tw + 0.10624?Ta ?Ti ? 0.28876?Tw ?Ti (2)方差分析。表6-9是库存波动响应面线性模型的方差分析。表6-9中4.82的F 值表明模型具有显著性，由于噪音而引起此F值发生的概率为0.0358。因子B的p值小 于0.05，表明此项有显著性效应，即在本文所建的模型中，在制品库存偏差调整系数 (Tw)对供应链系统库存波动有最为重要的影响。而其它两个因子的p值大于0.01， 说明对供应链系统库存波动的影响不大。 库存波动的响应面方程比生产波动的响应面方程复杂，含有因子的交互作用。 但观察表6-9可以看出，除了BC交叉项外，其余两项交叉项的效应显著性不高。由于 因子C的显著性不高，因此，只能说明因子C对系统库存波动会产生一定的影响。 表6-9库存波动响应面线性模型方差分析 Sum of Mean p-value Source df F Value Squares Square Prob > F Model 327.48 6 54.58 4.82 0.0358 A-Ta 20.78 1 20.78 1.84 0.2242 B-Tw 1 16.99 192.22 192.22 0.0062 1.05 C-Ti 1 11.84 11.84 0.3457 AB 1 0.083 0.94 0.94 0.7830 AC 4.42 1 4.42 0.39 0.5548 BC 100.10 1 100.10 8.85 0.0248 11.31 67.88 Residual 6 395.36 Cor Total 12 Std.Dev 3.36 R-Squared 0.8283 Mean 14.35 Adj-Squared 0.6566 C.V.% 23.44 Pred-Squared 0.3315 PRESS 264.29 6.718 Adeq Precision 96 华中科技大学博士学位论文 (3)图形分析。图6-13和图6-14表示库存波动的响应面曲线和等高线。从图中 可以发现，随着因子B和C的增加，TPL&VMI集成供应链系统库存波动水平将会减少。 而且因子C对库存波动的影响不如因子B的影响显著，这一现象和表6-9中的方差分析 结果相一致。 6.3.3响应变量优化 在 TPL&VMI集成模式下，供应商、第三方物流和零售商在希望能够尽可能满 足自身利益最大化的同时，也应以供应链整体绩效为目标。因此，在这种情况下， 需要对 TPL&VMI集成供应链的多个目标进行综合优化。基于模型的复杂性，本文 只选取供应商生产波动水平和供应链系统库存波动水平两个响应变量作为目标进行 优化。表 6-10为本模型优化的内容。 表 6-10模型优化目标 Criteria(标准) Goal(目标) 重要度 Y1生产波动 Minimize(最小化) +++ Y2库存波动 Minimize(最小化) +++++ Ta In Range[ 1, 5] Tw In Range[ 3, 10] Ti In Range[ 3, 10] 针对多重响应目标的优化，应在对单个响应建立一个合适的响应模型的基础上， 找出能够优化所有响应的运行条件或使响应目标保持在一个期望的范围内( Myers 和 Montgomery，2002)。 1)单一响应目标 单一响应目标就是分别考虑生产波动和库存波动的优化问题，其中生产波动响 应的优化问题可以通过式(6.5)和式(6.6)描述: 目标函数:mi n(Y1) = +24.57575? 2.25394?Ta ?0.55633?Tw ? 0.97824?Ti (6.5) 97 华中科技大学博士学位论文 Design-Expert?Software 库存波动 23.7772 7.3715 22 X1 = C: Ti X2 = B: Tw 18 Actual Factor A: Ta = 3.00 14 10 6 10.00 10.00 8.25 8.25 6.50 6.50 4.75 4.75 B: Tw C: T i 3.00 3.00 图6-13库存波动响应面 Design-Expert?Software 库存波动 10.00 库存波动 8.79368 Design Points 23.7772 11.3386 7.3715 8.25 13.8834 X1 = C: Ti X2 = B: Tw 6.50 Actual Factor A: Ta = 3.00 16.4283 4.75 18.9732 3.00 8.25 3.00 4.75 6.50 10.00 C: Ti 图6-14库存波动等高线 98 华中科技大学博士学位论文 1? Ta ? 5 约束条件: 3? Tw ?10 (6.6 ) 3? Ti ?10 Y1 > 0 Y > 0 2 式(6.5)中的自变量为自然变量，而不是回归正交设计中的规范变量。库存波 动响应的优化问题可以通过式(6.7)和式(6.18)描述: mi n(Y2) = +15.52899?1.07238?Ta + 0.85306?Tw +1.25630?Ti 目标函数: (6.7 ?0.048927?Ta ?Tw + 0.10624?Ta ?Ti ? 0.28876?Tw ?Ti ) 1? Ta ? 5 约束条件: (6.8 3? Tw ?10 ) 3? Ti ?10 Y1 > 0 Y > 0 2 2)多重响应优化 针对多重响应的同时优化，这里采用 Derringer与 Suich(1980)提出的满意度函 数(Desirability functions)法来解决此问题。该方法是将不同响应Yi转化为各自的满 意度函数di，使di的取值范围在[ 0, 1]之间，并通过di的值来确定问题的满意解。如 果响应Yi达到其目标，di =1;如果Yi超出了可接收的范围，则di = 0。通过式(6.9) 选择实验变量的最大满意度: D = (d1 ?d2"dn)1/n (6.9) 其中 n为响应的个数。如果目标 T是响应变量 y越大越好，那么(图 6-15a) 0 y < L r y ? L d = L ? y ? T (6.10) T ? L 1 y > T 99 华中科技大学博士学位论文 当权重 Weight r = 1，满意度函数为线形的。r > 1表示更注重此目标值;0 < r < 1 则不那么重视此目标值。如果目标 T是响应变量 y越小越好，那么(图 6-15b) 0 y < T r U ? y d = T ? y ?U (6.11) U ?T 0 y >U 1 1 01 r>1 0