服务备件物流网络规划研究综述

1、服务备件物流网络规划研究综述第8卷第2期200时4月北京交通大学学报（社会科学版JournalofBeijingJiaotongUniversity（SocialSciencesEditionVd.8No.2Apr.2009服务备件物流网络规划研究综述戴勇（华东师范大学商学院，上海200241摘要:服务备件物流是物流管理的一个重要方面，越来越引起各方面的关注。由于服务备件的多品种、高库存成本、低需求的特点，如何规划库存是其中的重，最问题。本文对以库存管理为核心的服务备件物流管理的国内外研究成果进行了详细分析，从库存共享的模型设计和研究方法两方面对目前的研究成果进行了梳理，提出了虚拟库存、多备件

2、等基于库存共享的服务备件物流网络规划的进一步研究方向。关键词:服务备件物流；库存共享；网络规划；文献综述中图分类号：F253.4文献标识码：A文章编号：16728106【200902.002105LiteratureReviewonNetworkingProgrammingofServicePartsLogisticsDAIYong(BusinessSchool,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200241,ChinaAbstract:Servicepartslogisticsisanimportantfieldinlogisticsmanagement,w

3、hichincludesmuchofresearchachievements.Consideringthehighcostofservicepartsandverylowpartde-mandrates.itisnoteconomicaltohavealargestockofpartsatallinventorylocations.Thepaperdoesaliteraturereviewonservicepartslogistics.especiallyonpartsinventorymanagement.Accordingtotheresearchresult,servicepartslo

4、gisticsnetworkprogrammingbasedoninventorypoolingisgivenasafurtherresearchdirectionespeciallyaboutinventorypoolingamongthedifferentdistributioncenterwithmulti.itemandmultiechelon.Keywords:servicepartslogistics;inventorypooling;networkprogramming;literaturereview一、引言当今，产品已经实现了模块化生产和装配，产品都是由若干零部件组成。产品的

5、耐用性使得制造企业必须维持备件库存以修复售出的产品。因此，产品模块化设计引起了备件（spareparts的产生，从而产生了对服务备件物流（servicepartsIo一gistics,SPL的管理，服务备件物流的有效运行能够保证维修服务顺利进行，并维持顾客忠诚度，提高企业品牌形象极大的降低企业运营成本。国外许多著名公司如旧M、DELL、卡特比勒等对于备件物流的管理都十分重视，在计算机、医疗、装备制造等行业经常面临设备使用中的零部件损坏问题,工程设备的损坏将带来整个生产计划的中断，所以在备件物流市场，客户对于公司提供备件服务的时间极为关注，在较短的时间内提供可修复备件（repairparts是服

6、务备件物流的焦点。服务备件物流（servicepartslogistics,sPL面临服务备件的多品种，高库存成本、低需求比例,需求分布随机，突发性强的特点，所以服务备件物流的精髓在于通过物流网络的优化，一体化需求预测、服务备件订货、存储、配送、运输等行为，收稿日期：200809.10作者简介：戴勇（1974一。男。江苏人。华东师范大学商学院讲师。研究方向物流管理。22北京交通大学学报（社会科学版2009实现多级备件中心的互连关系，从而减少持有成本和缺货损失，有效的网络优化，可以减少紧急配送的成本，而服务响应速度不减二、以库存为核心的服务备件物流规划问题由于设备发生故障的小概率和突发性，加上备

7、件持有的大库存，因此在所有备件存储地点均持有大量库存的方法是不科学的。所以库存问题在备件物流中具有非常重要的地位。服务备件物流规划的关键在于备件的库存存储与物流分配，由于高成本和低需求的备件物流特点，完全通过多级库存模式的层级分配方法，容易造成过高的系统物流总成本和面临缺货时较低的反应速度，以及较大的投资成本，所以基于库存共享的备件物流网络规划的方法，充分利用区域内已有的备件物流仓库，实现库存的共享以及缺货时的水平库存紧急补货ELT（这里假设工厂直送不能满足时间窗的约束，备件的库存件通过备件物流中心分配配送和分拨点的ELT共同完成。(一库存共享模型由于备件物流体系通常是采用如工厂中央备件中心(

8、CDC区域物流中心(RDC服务终端等多级存储方式，所以备件的多级库存问题是较复杂的，也是研究的焦点。对这个问题的研究集中在如何进行库存共享来减少库存成本并实现客户服务水平的提高，Sherbrooke首先提出了的METRIC(MultiEchelonTechniqueforRecoverableItemContr01模型sSherbrooke在从理论上研究了多级库存系统备件需求规律及系统目标函数等问题的基础上，针对多级备件库存供应实际问题，建立了METRIC模型，模型的目标是在库存投资额的约束下，使全部的预期延迟订货最小。该模型成为该领域的经典模型，很多文献也是围绕Sherbrooke的METR

9、IC展开探讨。研究成果包括对于单一备件的研究，并逐渐展开多级库存下以库存成本最小化为目标的数学规划模型。Muckstadt(2005【2J系统讨论了基于库存共享的服务配件物流的库存分配模型，讨论了多级、多设施的库存共享方法。服务备件物流中备件的共享库存问题是研究的热点，国外专家在多级库存的基础上进行了深入的研究，主要集中在对备件的紧急水平补货(Emergencylateraltransshipments,ELT,Lee(198732首先提出了运用ELT在各个物流设施中分配备件物流存货，研究了备件物流中通过ELT配送和直接配送的比例。ELT指的是当一个存储点接到客户的维修需求时，发现本地没有备件

10、存货晌同一存储级的其他水平存储点(邻居转移需求订单，直到所有存储点都没有备件时，才向上级存储中心发出补货需求，运用ELT使得每个物流存储点不必都保有备件，可以有效分散系统中的总存货成本。尽管运输成本在增长，但是ELT策略比非水平补货的总成本有显著降低,(BurtonandBanerjee,20054J。在所有关于ELT的应用分析中，普遍假设需求服从泊松分布，并围绕库存策略、实际应用范围等方面采用了不同的方法进行探讨。.不同库存策略的影响Lee(1987,Alfredsson(199951Axs(20036l,sherbrooke(2004,WOng(2006【8采用连续性库存检查策略，并采用常

11、用的一对一的(one.for.one库存补货方式。(R,Q库存策略也是另外一个常用的研究方法(Evers(200191,Xu(2003【101，周期性库存检查方式的假定在研究中也可见到(Herr(2002t11|,Archibald(1997e12。表1对近来主要的ELT研究进行了归类，发现连续性库存检查是主要的研究假设条件用来处理低需求、高价值的服务备件存储问题。.模型效果的验证与应用对于基于库存共享的模型验证问题，多名学者作出了深入研究，分析证明了库存共享的有效性。库存共享服务备件物流的现实应用，一直以来较少看到成功的行业应用。较成功的案例有Cohen(1990rt3J为IBM公司的多部件

12、多级备件库存确定库存策略开发Optimizer,以及Cohen(2000在Saturn公司的应用，JaniKilpi(2004【141研究了在航空市场，不同航空公司之间共享航空备件库存带来的收益，Wang(2001曾对航空业作过一定的数据调查。显然，服务备件物流理论的应用与行业不断增长的需求存在着一定差距，在工程机械、电力设备等许多行业都有较强的需求。(二物流网络规划问题较早的研究主要单纯从库存角度出发来讨论库存共享技术实现的可行性，随着越来越多可行性论证的成功，作为一种主要的管理技术库存共享技术开始作为服务备件物流网络规划的一个基本方法。最近的研究成果已经开始将战略上的物第2期戴勇:服务备件

13、物流网络规划研究综述23流网络规划和战术层面上的库存共享有效结合起来，尤其是在库存问题成为SPL的主要影响因素的前提下，探索SPL的网络规划问题。1.规划模型设计服务备件物流领域包括网络规划(设计网络层级、仓储数量和选址、备件管理(各库存点存储数量、种类，订货方式，因此SPL网络规划的问题主要实现以下的目标：库存共享后库存设施点的选址、顾客需求在不同库存点之间的分配以及各存储点的库存决策，在服务水平约束条件下，实现运输、存储等相关成本的最小化。因此常用的数学规划模型方法如整数规划、线性规划成为主要的研究基础。Mehmet(2007t15J基于无容量限制的设施选址(UFL问题的基础上设计了一个非

14、线性整数规划模型，将库存问题集合网络规划一起，利用模型实现了库存设施的选址和需求分配，并验证了这种结合可以实现一定成本预算下整个网络较高的服务水平。Lonardo(200816J设计了一个考虑到产品成本约束条件下的随机线性规划模型，以备件需求的timebucket作为计划区间，并对2704种备件分成3个不同组别进行了验证，证明了整个网络库存成本节约的有效性。Cohn(2006t17为了解决规划模型中的多变量和多约束条件问题，提出了基于复合变量(composite.variable的SPL网络规划方法，运用(01规划来研究低需求、高成本的备件存储问题和选址问题，使用复合变量能有效解决大量约束条件

15、求解的复杂性问题。.多成本引入SPL模型设计过程中一个重要的方面就是将库存作为一个主要的变量考虑因素来最小化总成本，围绕不同的成本计算范围，产生了不同的假定和研究成果。NeedhamandEvers(1998【18j主要探讨缺货成本(StockOUtCost、持有成本(Hold.ingCost、运输成本(TransportationCost以及订货成本(OrderingCost,研究此4种成本在紧急水平补货下对网络规划的影响，结果表明,缺货成本水平增加，是决定是否采用水平补货的主要原因。对更多成本的引入，将使研究成果更加具有实际意义，如Wong(2005【19J讨论了引入停工成本因素下服务备件

16、物流的优化问题。Tagaras(2002120调查了允许不可忽略的水平补货时间的需求分布对服务备件物流网络的影响。如果将成本优化的内容再引入不同存储主体的补货协调成本、逆向物流成本等因素，将会有新的研究结果出现。.服务水平的约束由于企业备件物流管理所面ll缶的问题就是面对顾客的分散分布和时间的迅速要求，在保持最佳服务水平基础上，实现最小的物流成本，所以对于物流时间的要求是SPL的主要服务水平约束条件。国外许多学者针对时间窗问题展开了系列研究。Kutanoglu(200821、Candas(200722考虑到配送时间要求，提出了基于时间要求的服务水平限制条件下的备件物流库存共享模型，使该问题的研

17、究更加符合实际需求状况。24北京交通大学学报(社会科学版200处Kutanoglu(2008对于客户服务水平的度量采用了与传统的供应比率(fiUrate衡量指标不同的方法，考虑到传统的供应比率只能从长期来评价需求的满足程度，对于不同时间段的满足率不能给出清楚的解释(如90%的供应比率无法反应出在2小时、4小时、6小时等时间段的具体满足情况，他将基于时间的服务指标修订为综合库存水平、所有仓储点需求和客户空间距离在内的指标函数，并研究了4小时、8小时、12小时和12小时以上等4个时间约束条件下的客户服务状况。Young(2007L23j提出运用结合紧急水平补货（ELT和预防性水平补货（PLT为一体

18、的SLA（serviceleveladjustment来衡量客户服务水平,这种库存策略通过提前预测缺货减少风险并能有效地应对现实缺货。（三研究方法服务备件物流的问题最终归结为在一系列假定下，满足客户服务水平的最小总成本（包括库存持有成本、运输成本等在内，所以求解问题较为复杂，近似优化和仿真是主要的解决方法。.规划模型的求解算法由于规划模型具有相当的变量和约束条件，所以找到一个合适的算法具有重要的意义，合适的算法能够减少计算的复杂性，并能最大程度的提高求解结果的精确性。对于模型的计算实验方法,不同的学者采用了不同的研究策略，目前的研究方法主要集中在拉格朗日松弛、列生成算法（columngener

19、ation、启发式算法、迭代方法，在算法上的研究依然是一个重要的研究内容。Moin一zadeh和Lee运用相关回归技术寻找（S1,S策略中最优批量和存储数量。Felderhof等提出一种备件存储系统的分析模型，并采用拉格朗日乘法理论进行优化。Hopp等人考虑本地仓库（基地采取连续检查（S1,S策略及中心仓库（补给站采取（R,Q策略情况下，得到了更有效、更易实施的使持有库存成本最小的启发式算法。hxsater（2003提出了一种横向补货为单向情况下的简单技术来近似衡量单向横向补货对库存系统的影响，运用了迭代方法，分析了需求服从泊松分布和一对一的补货。Wong(2006【24J研究了两个存储点的多

20、备件连续性库存检查问题，设计了以拉格朗日松弛算法为基础的库存成本优化的上界和下界，并且上下界的误差控制在0.31%。Shen(2003t25设计了一个列生成算法来解决服务备件物流的网络规划求解。.仿真对于这类问题的研究，仿真是一个非常有效的方法。最近，学者们运用仿真技术对服务备件物流问题进行了深入分析(wong(20052007、Kutanoglu(2007。Banerjee(2003【26J运用仿真研究了不同需求状态、到达时间、设施数量、库存策略下单一供应商一多购买人的水平补货问题。一系列的仿真研究表明，随着零售终端的减少，零售段的客户服务水平不断退化。王正元(200727设计了备件多级库存

21、仿真，认为库存模式、订购策略和相关参数都会影响库存策略和最小总费用；一般情况下，较优订购策略为库存量降到安全库存水平以下时订购，订购使得备件总量达到某一常数因此，备件采用多级库存模式还是单极库存模式应根据具体参数和订购策略确定。三、研究中的不足与发展趋势基于库存共享的服务备件物流管理模式是备件物流供应链体系的核心，目前的研究成果具有很好的参考价值构建了该问题的基本分析框架，但是还有一些缺陷(1现有的研究绝大部分都是针对单一备件讨论单一库存成本，或不考虑备件特性基础上的多备件库存问题，研究结果的针对性不强，随着研究的进展，最近的研究逐渐转移到多备件的库存共享问题，Sherbrooke将多备件的库

22、存共享问题称为系统理论(asystemapproach以区别于单一备件问题(anitemapproach,多备件的共享问题可以实现更多的成本节约。(2网络规划的研究以库存为核心，很好的解决了服务备件物流存储点的选址规划和备件的物流分配问题。进一步的研究应该依托库存的动态分配，将订单补货和运输、逆向回收等结合起来研究备件物流的网络规划问题，做出新的探索。更复杂的问题还包括由多备件损害引发的设备故障处理，可维修备件管理和可回收备件的循环和再用。在这些领域的研究还没有完全展开。(3库存的共享范围集中在单一公司内部，如果引入更多的公司，在整个社会体系范围内讨论共享库存(poolinggroup的动态分

23、配，深入论证可行性和特点，可能会有新的结果，更具有实际意义。Yang(2007【28J已经开始讨论产品生产中虚第2期戴勇:服务备件物流网络规划研究综述25拟水平补货的问题。Mahar(2007【29J设计了运用虚拟库存共享在产品销售供应链中实现库存动态分配的模型。Francqis(200630j研究了运用电子虚拟物流技术的可行性和发展趋势，通过计算机网络技术进行物流运作与管理，实现企业间物流资源共享和优化配置模式，并提出了电子化的备件物流管理库存理念。今后的研究应在此基础上向着不断优化服务备件物流网络的方向发展，更多的运用库存共享的动态分配,通过仿真技术，完成时间窗限制下、多备件、多成本(停工

24、成本、运输成本、协调成本、可回收件逆向成本的备件物流网络的设计，完成备件仓库选址、库存分配、配送路径安排，可维修备件管理和备件的循环管理。参考文献：1SherbrookeCC.METRIC:AMultiEchelonTechniqueforRecoverableItemConimlJ.OperationsResearch,1968,16:122141.2MuckstastJA.AnalysisandAlgorithmsforServicePartsSupplyChains2005M.NewYork,NY:Springer3LeeH.AMulti:EchelonInventoryModelfor

25、RepairableItemswithEmergencyLateralTransshipments.ManagementScfence,1987,33(10:1302-1316.4BurtonJ,BanefieeA.CostParametricAnalysisofLat.eralTransshipmentPoliciesinTwo-EchelonSupplyChainsJ.InternationalJournalofProductionECo.nomies。2005:9394;169178.5AlfredssonP,VerrijdeJ.ModelingEmergencySupplyFlexib

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30、J.JournalofAirTransportManagement,2004,10:137146.15MehmetFerhatCandas,ErhanKutanoglu.BenefitsofConsideringInventoryinServicePartsLogisticsNetworkDesignProblemswithTime_BasedServiceConstraintsJ.1ieTransactions,2007,39:159176.16LomrdoP,AnghinolfiD,PaoluceiM.AStochasticLinearProgrammingApproachforServi

31、cePartsOptimizationJ.CIRPAnnals-ManufacturingTechnology,2008.(57:441444.AmyMainvilleCohn.Composite-VadableModelingforServicePartsLogisticsR.Science+BusinessMedia,LLC2006,Springer.18NeedhamPM.EversPT.TheInfluenceofIndividualCostFactorsontheUseofEmergencyTransshipmentsJ.TransportationResearchE,1998,4:

32、149160.19WongH,CattrysseD,vanOudheusdenD.InventoryPoolingofRepairableSparePartswithNon?-ZeroLat？eralTransshipmenttimeandDelayedLateralTransshipmentsJ.EuropeanJournalofOperationalResearcho2005,165:207218.Tagar0G,DimitriosV.EffectivenessofStockTramshipmientUnderVariousDemandDistributionsandNonnegligib

33、leTransshipmentTimesJ.ProductionandOperationsManagement。2002,11:183198.ErhanKutanoglu.InsightsIntoInventorySharinginServicePartsLogisticsSystemswithTimeBasedSetviceLevelsJ.Computers&IndustrialEngineering,2008。54(3:341358.22Candas.BenefitsofConsideringInventoryinServicePartsLogisticsNetworkDesignProb

34、lemswithTimelBasedServiceConstraints.IIETransaction,2007.39(2:159176.1下转第31页第2期周凌云等：区域物流系统的协同演化研究参考文献：31各要素之间、要素与子系统之间、子系统与子系统之间、系统与环境之间都存在着合作、同步、协调与互补等关联，因此区域物流系统的发展构成一个动态演化过程，它的形成和演化是各个子系统协同作用的结果。以生物种群和区域物流产业集群的相似性为基础，借鉴生态学中的生物种群的生态位理论，可推导出区域物流系统演化进程。然而区域物流系统发展受到自我发展、环境限制、产业竞争关系、产业协作关系和随机涨落的影响，即受内

35、部和外部因素影响。部分区域物流系统演化未必完全按照上述阶段发展，其原因就是物流产业生态位条件不好，外部环境和控制参量没到位，未能使物流系统内的自组织协同机制发挥作用。因此，在发展区域物流时，应该立足系统本身，遵循区域物流系统协同发展机制，充分调动和发挥内部自组织机制，为物流资源优化配置和系统发展提供有力的保证，同时应高度重视营造良好的区域物流产业生态位条件，做到环境控制到位，使区域物流系统向更高层面升级。1徐青青，缪立新.区域物流协同内涵及模式研究J.科技进步与对策.2007,24(1):9497.2】雄浩，嫣慧丽.物流产业集群发展的初探J.物流技术。2007,26(2):1821.2 0 0

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37、，徐和平，等.区域企业群落向产业集群演化的自组织协同机制J.经济问题探索，2007,(3):6973.(责任编辑：张雅秋)，一？-T,户？矗一？矗、一一，一一o矿F?，一，一。，一。？庸人。一？庸矿？詹？詹？冉？庸矿？八，一，一一(上接第25页123YoungPolicyHaeLee.AnEffectiveLateralTransshipmentto82(11):103114.ImproveServiceLevelintheSupplyChain27WangZhengyuanOptimalSystemofSpareModelonMuiti-EchelonPartsJ.JournalofIn-J

38、.InternationalJournalofProductionEconomics.2007.106:115126.ventorySystemSimulation,2007,5:10031010.24WongH.MultiItemSparePartsSysternswithLateralTransshipmentsandropean28YangJianControlQin,Zhaoqiong.CapacitatedhVirtualLateralerationsionWaitingTimeJoumalofResearch.2006,171:07,55(6):11041119.M. B rVir

39、tual Pooling in7 1 1 0 9 3.29 Stephen Mahar, Kurtansportat i o n25 Shen tionA Joint Loca.MoCou1lardCDaskinMS.ience,Venkataramanan.TheValueof2a 1 Sales Channel Supplya i n s J. E u r o p6Avijit BaneInventorycan 2003,37 (1):40 55.hanSimulationof L a tShipmentsin SingleSup.arch, 20 7,5.30 FranioningELo

40、gisticsin Making SparePartsandDemand State of theBuyers SupplyChaJArtandorFuturevelopmentJournal oProductionEconomics,2003o81咖tersinIndustry,2006,57:490503.(责任编辑：张雅秋)万方数据服务备件物流网络规划研究综述作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次数：戴勇，DAIYong华东师范大学，商学院，上海,200241北京交通大学学报(社会科学版JOURNALOFBEIJINGJIAOTONGUNIVERSITY(SOCIALSCI

41、ENCESEDITION2009,8(21次参考文献(30条1.NeedhamPM;EversPTTheInfluenceofIndividualCostFactorsontheUseofEmergencyTransshipments外文期刊1998(22.AmyMainvilleCohnComposite-VariableModelingforServicePartsLogistics3.LonardoP;AnghinolfiD;PaolucciMAStochasticLinearProgrammingApproachforServicePartsOptimization2008(574.A

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43、tandGuidelinesforFutureDevelopments外文期刊2006(67.LeeHAMulti:EchelonInventoryModelforRepairableItemswithEmergencyLateralTransshipments外文期刊1987(108.StephenMahar;KurtMBretthauer;MAVenkataramananTheValueofVirtualPoolinginDualSalesChannelSupplyChains外文期干U2007(059.YangJianQin;ZhaoqiongCapacitatedProductionC

44、ontrolwithVirtualLateralTransshipments外文期干U2007(0610.WangZhengyuanOptimalModelonMulti-EchelonInventorySystemofSpareParts期刊论文卜JournalofSystemSimulation2007(0511.CandasBenefitsofConsideringInventoryinServicePartsLogisticsNetworkDesignProblemswithTime-BasedServiceConstraints外文期刊2007(0212.ErhanKutanoglu

45、InsightsIntoInventorySharinginServicePartsLogisticsSystemswithTimeBasedServiceLevels外文期干U2008(0313.TagarasG;DimitriosVEffectivenessofStockTransshipmentUnderVariousDemandDistributionsandNonnegligibleTransshipmentTimes外文期刊200214.MuckstastJAAnalysisandAlgorithmsforServicePartsSupplyChains200515.WongH;CattrysseD;VanOudheusdenDInventoryPoolingofRepairableSparePartswithNon-ZeroLateralTransshipmenttimeandDelayedLateralTransshipments外文期刊200516.EversPTHeuristicsforAssessingEmergencyTransshipments外文期刊20