周泉 浅析VMI模式下的库存控制及优化

浅析VMI模式下的成本控制及优化

引言

随着经济的快速发展，在全球制造与经济一体化浪潮的推动下，企业间的竞争不断加剧，并且由企业间的竞争演变为一系列上下游企业基于供应链的竞争。在要求快速响应客户需求的整个集成供应链上，产品分销环节的地位无疑越来越重要。因此，如何采用高效的库存管理模式和分销控制方法，以提高整个供应链的响应速度，成为当前企业急需解决的问题。

而在传统的运作模式下，各个环节上的企业都是自己管理库存，每个企业都有自己的库存管理策略和库存控制目标，彼此间缺少信息的共享。这种由库存拥有者掌握库存，而缺乏信任和沟通的模式，必然导致库存控制的适时性差，产生需求信息的扭曲和滞后，使得供应商无法快速准确的满足客户要求。

在集成的供应链环境中，其中运作的各个环节都应该是同步进行，不可避免的对库存控制和分销方法提出了更高的要求。近年来，为了满足快速响应市场需求的要求，出现了一种新的供应链库存管理方法——VMI（Vendor Managed Inventory, 供应商管理的库存）。

国外学者认为，VMI是一种在用户和供应商之间的合作性策略，以对双方来说都是最低的成本优化产品的可获性，在一个相互同意的目标框架下由供应商来管理库存，这样的目标框架被经常性监督和修正以产生一种连续改进的环境。

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由此，VMI与RMI（零售商自己管理库存）的运作管理模式完全不同。

可以说，VMI给分销渠道带来了革命性的变革，它可以大大降低生产成本

和库存成本。因此，近年来，VMI在国内企业中取得了不错的进展，但是在VMI的实施过程也出现了很多问题。研究表明，卖方未必能从VMI的运行中得到利益，这导致卖方缺乏参与的积极性。2但是，通过在供应链内的企业进行合理的利润分配和成本分担，VMI的实施将给整个供应链及其中的企业带来实质的利益。本文将结合VMI的运作模式和实施方法，来分析二级供应链中的库存控制方法，来优化整个供应链的库存成本，并对各个企业的成本进行优化。

1 VMI模式的构架

VMI是以用户和供应商双方都获得最低成本为目的，遵守一个共同协议，由供应商管理库存，并不断监督协议执行情况和修正协议内容，使库存管理得到

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陈荣秋，马士华，2005：《生产与运作管理》，高等教育出版社，第355页。 吴文祥，2003：《VMI供应链系统的经济效果评价研究》，《管理评论》第15期。

持续改进的库存管理方法。1由此可见，VMI的设计以供应链的集成化、系统化思想为依托，是一种打破传统的库存管理思想，需要大量的实施准备工作，对VMI系统做出规划架构。

1.1 VMI协议

良好的VMI协议是VMI成功实施的基石和保证。由于VMI把库存控制的决策权由供应链下游（分销商）转换到上游供应商手里，因此VMI对供需双方都是一个挑战。需要双方建立起共同的VMI执行协议框架和运作规程，并且要求双方分工明确，观念一致。而在协商建立VMI协议的过程中，分销商和供应商建立起相互信任的战略性合作伙伴关系是必不可少的基础。通过建立良好的合作伙伴关系，供应链中的用户、供应商和服务提供商才能更好的实现集成和合作，并在彼此交流协商中完成VMI协议的制定。

一般来说，VMI协议可分为通用协议和附录两部分。在通用协议中，可对VMI实施的一般规定、质量及数量要求、运输要求、费用结算以及一般违约责任等方面做出详细描述。附录部分又可称为VMI明细表，在附录中详细注明产品的型号、制造提前期、VMI安全库存量计算的方法、最高库存量、产品在VMI仓库中的最长库存期等。这一部分的内容常依据供应商以及产品等的不同而有所区别。在VMI协议里，对库存的存放位置、各种库存量的计算方法、需求消失时的责任划分等方面都要做出明确规定，以减少将来合作过程中可能出现的摩擦。

1.2 VMI流程

在供需双方通过协商建立起详实可行的VMI协议之后，供应链上的企业就可以开始VMI系统下的流程设计。在互信平台以及IT技术的支持下，供应商可以通过与分销商的信息共享，来实现对库存系统的有效控制，如图1.1所示。 送货拉动信号

送货拉动信号 服务中间商 供应商 送货 （第三方物流仓 送货 库） 零售商（客户） 需求预测（销售量及库存信息） 实际需求 付款

1

图：1.1 VMI流程

马士华，2005：《VMI的理念与应用》，《信息与电脑》，第8期。

对一般企业来说，VMI的具体业务流程是：零售商每日把当天的单品销售量以及库存数据发送给供应商；供应商用自动补货软件产生建议订单发给零售商，零售商进行确认，或是根据自己的实际情况修改订单；供应商订单处理，并送交生产计划部门和仓库补货发货；零售商收货付款。这样，上游企业（供应商）可以准确获得零售商的库存信息和销售点信息，变传统的零售商向供应商发出订单的方法为供应商根据下游客户的库存和销售信息决定补货频率和数量，对其进行主动补货。

1.3 技术支持

现代科技发展的EDI/Internet技术，以及在此基础上开发研制的各种IT软件技术，都可以作为VMI系统的支持工具。EDI系统是VMI系统中进行信息交换的桥梁。下游企业通过EDI系统与供应商进行销售及库存和订单信息的交流，并能实现需求预测、生产作业计划等实时信息的共享互动，根据实际情况拉动货物的交付。而客户自动补货系统则安装在供应商或是中间服务商一端，按照EDI传递的信息，对客户的需求进行补充。

另外，ID代码、条码、条码应用标识符等自动识别技术，客户自动补货技术等，也都是VMI的必要技术支持。在VMI系统控制方面，还可以运用各种库存计算工具，预测软件与责任分析工具来保证其正常实施。

2 VMI策略的实施步骤

2.1 VMI的实施方法

实施VMI策略，首先需要改变订单的处理方式，建立基于标准的托付订单处理模式。供应商和零售商一起确定供应商的订单业务处理过程所需的信息和库存控制参数，然后建立一种订单的处理标准模式，如EDI标准报文，最后把订货、交货和票据处理各个业务功能集成在供应商一边。

在这个过程中，零售商对供应商的库存状态透明性是实施VMI的关键。供应商能够随时跟踪和检查到销售商的库存状态，快速准确的做出补充库存的决策，对企业的供应状态做出相应的调整，从而敏捷应对市场的需求变化。因此，需要建立能够使供应商和用户的库存信息系统透明连接的方法。

2.2 联合实施步骤

VMI的实施涉及整个供应链条上的供需关系。从供应商和分销商双方联合考虑，VMI的实施步骤可分为以下几步：

（1）双方商谈，建立VMI协议。在供需双方战略层面上达成共识之后，需

要中层管理人员就具体事宜进行磋商，在双方满意的前提上建立合作框架和协议，最后签订VMI合作协议。

（2）联合库存管理（Coordinated Managed Inventory, CMI）的试行阶段。CMI是一种过渡性的库存管理形式，可以看成是VMI的试行阶段。它与VMI最大的不同在于：CMI模式下，供应商预测系统中确定的送货量仍会以修正订单的形式发送给下游零售商，经零售商物流部门确认之后才能按照订单发货；而VMI中，供应商直接按照确定的订单发货。

（3）评估、修正及持续改进。VMI是一个在合作框架内持续改进的库存管理方法，因此在其实施中，需要协定一个评估审查的间隔期。通过对一段时期内所记录的出错情况进行分析，双方对运作程序和流程进行持续修正和改进，以达到同步一致。

（4）正式运行阶段。当对CMI的原始订单修正率下降到一定程度之后，在供需双方达成共识的基础上，可以进入VMI的正式运行阶段。在正式运行初期，可以适当加大评估、审查的频率，当系统进入稳定之后，仅将部分物料加入VMI的企业就可以考虑实施全面的VMI运作。

3 VMI实施中的问题

随着人们对VMI的认识逐步深入以及实施过程的不断进展，VMI在发展实施的过程中也出现了某些问题，遇到了一些阻力。比如VMI模式常被等同于实行“零库存”的一种方法，在仓库里的产品未被卖出之前，其所有权仍属于供应商。在这种思想下，VMI常常只是库存的转移，并没有起到降低成本，优化供应链的作用。产生这种问题的原因，往往是在VMI的实施过程中，大多数的供应商并没有参与到供应链的库存和物流决策中。

而在实际中，即使是采取由卖方接收检测需求数据并确定批量的VMI模式，VMI也很难得到供应链参与企业的积极支持。已经有研究表明1，VMI只是在短期内通过优化批量来降低成本，买方将从中获得最大的好处——买方的库存成本总是低于实施VMI之前的成本，而卖方的成本变化则并不总是减少。并且，由于卖方承担了用户库存转移而带来的物流成本，因此卖方将在“正常条件下”增加，即使从长期来看，卖方的成本变化仍然存在不确定性。这种情形直接导致了卖方参与供应链VMI库存控制模式的热情。

1

Dong Yan, Xu Kefeng,2002， A Supply Chain Model Of Vendor Managed Inventory[J],Transportation Research Part E,38,PP75～95.

为了解决这个问题，需要对供应链的整体成本进行合理分配，以保证买卖双方都有足够的积极性参与到VMI的实施中，因此，我们构造了下面的简单模型，对VMI中供应链的库存控制及成本优化问题进行分析。对于上面提到的所谓“正常条件”即为下文的式（7），也将在下面的模型中讨论。

4 库存成本模型的建立和分析

在这里我们假设一个由供应商和零售商，并只有一种货物的两级供应链，而且为了便于分析，我们认为这里的供应商是指分销商。由于模型的重点在于考虑与库存相关的成本费用，故暂不考虑物流节点间的运输费用和产品成本。零售商最终的产品销售数量等于其从分销商那里购买的产品数量，同时假定不允许缺货，提前期确定，并且需求速率一定，每次的订货量不变，订购的费不变，单位存储费不变，由此假设各个节点企业均采用EOQ订货策略。（P348《运筹学》清华大学出版社）

首先，我们分析在未采用VMI模式，即RMI情形下供需双方的库存策略模型，求得各自的库存成本；其次，对于在分销商和零售商之间运用VMI库存策略的情形下，建立各企业的库存成本函数；然后，通过对前后两种模式下供应链的总成本进行比较，证明VMI模式的应用对整个供应链的优化作用；最后，对分销商的成本变化进行分析，从而对总成本进行分配，以满足节点企业的优化，增加参与VMI的积极性。

4.1 RMI下的库存成本分析

（1）在传统的零售商自己管理库存（RMI）的模式下，零售商向分销商订购所需产品，由零售商决定订货批量。在这个二级供应链模型中，零售商以EOQ方式进货，零售商处的库存变化情况如下图4.1所示。其中的单件存储成本，sR表示零售商的订货费用。 Q Q RQR表示在RMI模式

下零售尚的订货批量，TR为订货的周期。又各符号的意义为，hR表示零售商

TR T 图：4.1 零售商的库存变化

则零售商的库存成本函数为：

CR?Q2hR?DQs

R零售商根据EOQ模型确定其最佳的订货量，为QR?2Dhs；将最优订货

RR批量代入零售商的成本公式得，在传统的RMI模式下，零售商的库存成本为：

CRMIR?2D hs （1）

RR（2）对于分销商，设定其单件存储费用为hD，每次的订货费用为sD。则同样周期内，分销商的总成本函数为：C?Q2DhD?DQs

D在RMI模式下，分销商接受零售商确定的最优订货批量。所以可将

Q代入分销商的总成本函数，可以得到在传统RMI模式下，分销商的库存成本为：

RR?2DsRhCRMID?DhsRR2????ssDR?hhDR???? （2）

（3）整个供应链的库存成本则由零售商的库存成本和分销商的库存成本组成，即C本为：

RMI?CRMIR?CRMID。所以，在RMI模式下，这个二级供应链的总库存成

CRMI?122DhR??1?sR??????hhDR?????1?????ssDR???????? （3）

4.2 VMI下的库存成本分析

在实施VMI之后，库存的决策权发生转移，零售商将不再管理其库存，而是将销售情况反映给分销商，由分销商来决定库存水平、订货数量等。为了便于分析，假设在实施VMI的初期，分销商承担的交易费用和存储费用不变。因此，在短期内，分销商将承担原属于零售商的存储费用hR?h和订货交易费用

DsR?s。

D此时，分销商仍旧根据EOQ模式来确定对自己最佳的批量为：

QD?2D?sR?hR?hs?

DD按照这种方式，实施VMI之后，库存成本由分销商独自承担，有供应链的总库存成本等于分销商的库存成本，即：

CVMI?CVMID?2D?hR?h??sDR?s??D2DhsRR??1???hhDR????1?????ssDR???? （4）

4.3 两种模式下的比较分析

4.3.1 供应链的总库存成本比较

由此，我们可以得到实施VMI前后供应链库存总成本之差：

2RMIVMIC?C?12?hDsD2Dhs?1??1??hRsR?RR?????0 （5）

由上式（5），可以看出CRMI?CVMI，并且只有双方的存储费用比率与双方

的订货交易费用比率相等的时候，上式（5）才能取等号。即，当且仅当

hDh?RsDs时，供应链系统前后的库存成本才相等。

R从这个分析结果可以得出：只要供应链中的两个独立库存系统不完全对称，也就是hDh?RsDs，供应链系统就有通过改进来改善整个供应链总体效益的

R可能。即由供应链中的卖方管理控制库存系统，从而降低系统的总库存成本，更

好实现总体的协调优化。 4.3.2 分销商的库存成本比较

实施VMI可以带来整个供应链总的库存成本降低，但这并不意味着必然会带来分销商即卖方成本的降低，而且可以证明，在多数情况下，实施供应商管理库存之后，卖方分销商的库存成本会上升，只有在符合特殊条件的情况下，其成本才会下降。我们分析如下：

对于分销商，在实施VMI前后其库存成本之差为

CRMID?CVMID?2DhR??1sR?2????1???hhDR?1?ssDR2????1?????? （6）

由上式（6）就可以看出，在短期存储费用和交易费用不变的情况下，分销商的库存变化情况是不确定的。而且有Dong等学者的研究表明，在正常情况下都有

1??1?2??hhDR?1?sSDR???1?0??2 （7）

也就是说，在正常情况下，供应链库存系统都满足式（7）成立，因此实施供应商管理库存的策略之后，分销商的短期库存成本会上升。而且，对分销商的库存成本做更进一步的研究会发现，即使长期的各项交易成本发生变化，分销商的总成本变化仍然具有很大不确定性。 4.3.3 成本比较分析结论

从上面对供应链整体以及各个节点企业库存成本的比较分析，我们可以得出以下结论：

（1）在绝大多数情况下，VMI的实施将降低整个供应链的库存总成本，对整个供应链系统的资源配置进行优化。即，只要供应链上存在着两个不完全对称的独立库存控制系统，就有通过实施VMI来提升系统协调性，优化资源配置的可能和必要。

（2）但是作为卖方，在本文中理解为分销商，其库存成本变化有着不确定性，而且在正常情况下，VMI的实施会导致其库存成本的增加。在短期内，要使分销商的库存成本得到降低，就必须满足下式

??1???hhDR?1?ssDR???2?0??2 （8）

（3）VMI的实施导致分销商的短期库存成本上升和长期库存成本的不确定，这个缺陷是VMI技术本身所无法克服的。因此有必要引入适当的方法对供应链的总成本进行合理分配，保证各方参与VMI的积极性。

5 VMI阶段的供应链内部成本再分配

对于企业来说，无论是零售商还是分销商，选择合作实施VMI都是为了降低其成本。而由以上的分析，很明显看出分销商成本的不确定性，为了达到各方利益的均衡，需要通过参与企业间的协议和契约形式对合作实施VMI后库存成本进行再分配。而在合作后的成本分配中要考虑多方面的因素，以促进双方合作的积极性。这些要考虑在内的因素包括企业的重要程度、企业在合作中投入资本情况以及企业承担风险的高低等，我们可以采用不同的方法来进行成本的再分配。

5.1 基于Shapley值的成本分配

企业间协商实施VMI策略，并带来了总库存成本的降低，这个过程是企业间的一种合作博弈。而成本的降低必然带来相应利润的增加，因此成本的再分配问题实际上可以转化成利润的分配问题，可以运用合作博弈下利润分配的Shapley

值方法来解决。一般来说，Shapley值往往包含对参与合作的企业重要程度的概率分析，因此，也可以将以下分析作为以参与企业在供应链中的重要程度来进行成本分配的方法。

首先定义由Shapley值确定的利润分配函数为：??V????1?V?,?2?V??，式中的?1?V?,?2?V?分别为零售商和分销商的利润分配函数。然后，可以依据Shapley值法求得双方的利润分配函数。在这个简单的两人合作博弈组成合作联盟的集合中，所包含的子集有：S1?（零售商），S2销商）。

则，对于零售商来说，有

?2?1?!?2?2?!?V?S12??V?S12??1??? ?1?V??（9）

2!?（分销商），S12?（零售商，分

在式中：V?S12?为在零售商和分销商共同实施VMI形成合作联盟的策略中，库存成本的减少而转化成的利润值，即V?S12??CVRMI?CVMI。而S12??1?为其中

一个结盟，只剩下一个分销商企业，无法形成合作联盟，因此容易得

?S12??1??=0。

同样，对于分销商来说，有

?2?1?!?2?2?!?V?S12??V?S12??2??? （10）?2?V??

2!由式（9）（10），可以得出在采用VMI之后双方增加的“利润”，即可理解为双方企业各自减少的库存成本。再将未采用VMI之前的成本减去这个减少的成本值，就可以得到VMI策略下重新分配的库存成本。

因此，联立式（1）（2）（5）（9）（10），得到基于Shapley值法分配的成本： 零售商承担的成本C?122DRhR???2??1?sR???????hD?sR?hR??hhDR?1?ssDR????2?????

分销商承担的成本CD?122DhRssDR???1???hhDR?1?ssDR????2?? ???5.2综合因素的成本分配

影响成本分配的因素往往涉及很多方面，因此单独考虑采用Shapley值或是单独考虑其他某种因素的分析方法都不是最优的。因此有学者提出采用改进的群体重心模型来确定最优的分配方案。1由于本文的模型中并没有提供可供风险分

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王利，陆继，2006：《供应链成员合作利润的分配研究》，《商场现代化》第10期。

析或是投资分析的数据，因此不再进行重心模型的分析。但通过对合作协调前后的成本承担额的比较分析，本文将给出关于分配因子?的一个合理取值范围。

假设在这个二级供应链上的节点企业最后按照一定的比例分配成本，并且规定零售商和分销商所承担的成本比例分别为?和1??（0???1）。这个?称为

分配因子，分配因子的大小反映了企业讨价还价的能力。在实际中，?值的确定需要综合多种相关因素来考虑，常常可以采用层次分析法来确定?的取值。

正如前面所提到的，在实施VMI的过程中，要使各节点企业都进行合作，就必须满足采用VMI后各企业的成本低于RMI模式下各自的成本，即要有

?CVMI?CRMIR,?1???CVMI?CDRRMID。否则，VMI的合作实施就不能实现。也即：

2D???1???2DhRsR????????1???2DhRsR??hhDR????1?????ss?????hsRR

DR??1???DRhhDR????1?????ss?????DhsRR2????hhDR?ssDR????可解得：?2??1????2?1???hh?1?ssDRDR??2???????1???1 （11）

hhDR????1?????ss????hhDR????1?????ssDR????因此，若要使供应链的各参与方都有积极性参与VMI的合作实施，分配因子

?的大小必须满足式（11）。

6 结语

VMI是一种体现了供应链集成思想的库存管理方式，极大的降低了整个供应链的库存成本。但是通过对供应链模型的分析，就可以发现VMI实施对于卖者成本变化的不确定性。本文构建了由零售商和分销商构成的二层供应链模型，对总成本以及成员的成本变化进行分析，并提出了成本分配的优化方法，以提高参与企业进行合作的积极性。但是，在VMI的实际操作中遇到有很多问题还没有得到解决，相关学者也做了相应研究，比如利用第三方物流企业来优化供应链成本控制，以及有关变质产品价格和批量的确定等问题。目前，VMI在国内的发展还不够成熟。在国内企业的实践中，也往往局限在资金实力雄厚的大型企业间采用，因此，如何利用和发展新的工具和思路，以进一步推广VMI的库存控制和优化方法，将成为以后的研究重点。

参考文献

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[5]王利，陆继，2006：《供应链成员合作利润的分配研究》，《商业现代化》第10期。 [6]吴文祥，2003：《VMI供应链系统的经济效果评价研究》，《管理评论》第15期。 [7]公彦德，李帮义，李为湘，2008：《三级供应链协调和利润分配机制研究》，《统计与决策》第1期。

[8]浦徐进，唐建荣，2007：《生产商是否选择供应商管理库存策略的研究》，《商业研究》第12期。

[9]王锋，李旭宏，毛海军，2007：《基于VMI和合作博弈的制造业供应链库存控制优化》，《交通与计算机》第4期。

[10]Dong Yan, Xu Kefeng,2002：A Supply Chain Model Of Vendor Managed Inventory[J],Transportation Research Part E,PP75-95.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/k2ip.html