突发事件下的应急物资库存管理研究

        doi:10.3969/j.issn.1005-152X.2009.07.044突发事件下的应急物资库存管理研究 贾小龙 长安大学汽车学院，陕西 西安 710064; 安微交通职业技术学院汽车与机械工程系, 安徽 合肥 230051) 要]在深入研究突发事件下的应急物资保障工作规律之后，分析了我国应急物资储备的现状，提出了基于ABC AHP的应急物资分类方法。针对应急物资保障的特点，构建了跨期的应急物资库存控制模型和应急物资信息熵模型，为应急物流系统 的物资库存控制优化提供了数学基础。 [关键词]突发事件；应急物流；物资分类；库存控制 [中图分类号]F224.0;F253.4 [文献标识码] [文章编号]1005-152X（2009）07- 0136- 04 Research EmergencyMaterials Inventory control UnexpectedEvents JIA Xiao- long WANGLei LIUKai- zheng Automobile,Chang'an University, Xi'an 710064; 2.Dept. MechanicalEngineering, Anhui Traffic Vocational TechnicalCollege, Hefei 230051, China) Abstract: paperanalyzes currentsit uation Chinaemergency mat erials reverse, put emergencymat erials clas- sification method based AHP,est ablishes inter-period inventory control model informationentropy model emergen-cy materials hecharact erist ics emergencymaterials support. Keywords: unexpected event; emergency logistics; materials classificat ion; inventory control 引言据国际统计组织统计，全球每年发生的伤亡事故约 2.5 起，大约造成110 万人死亡，由此造成的经济损失相当于全球 GDP 4%。沉重的历史教训告诉我们，必须重视对重大公共突发事件的预防控制工作，建立相应的应急物流系统，及时有 效的实施应急救援行动。 在应急物流系统中 ，应急物资保 障工作是整个 系统的核 心和关键。如何应对突发事件下的复杂情况，做好应急物资保 障工作，是摆在广大 物流学者面前的 一个具有重要 现实意义 的课题。 应急物资储备方案应急物资储备是应 急物资保障的 前提，是这个 应急物流 系统的基础。建立科学、有效、可靠的应急物资储备方案，是确 系统，首先要研究我国应急物资储备的现状。目前，我国建立了两种应急物资储备方案： (1）实物储备。1998 年后，国家建立了全国应急物资储备 网，储备了 10 多万顶救灾帐篷和大量棉衣被。先后在全国十 个核心城市建立了中央救灾物资储备库。每年中央拨付 000万元的采购资金用于 储备大宗应急物 资，主要是帐 篷、棉衣 被、净水器。其他省、自治区也已开始构建本地应急物资仓储 中心。在建设地方应 急物资储备中心 时要结合本地 的自然灾 害类型，储存应对该类型自然灾害的物资。 (2）合同储备。平时与优秀流通企业建立联系机制，订制应 急情况下的物资保障 合同，保证在紧 急状态下可立 即调运粮 食或组织生产应急救 援设备等应急物 资，保障灾区 的物资需 求。这是在政府建立 自身的专门性的 应急物资储备 仓库的基 础上，走市场化道路，遵循“化整为零、分级代储、保障供给”的 则，整合储备资源。如对于生活类、药 品类等对时效 性及对保存环 境要求较 高的物资依法通过经济或行政方法，由生产厂家、供应商及医 疗机构代储，以降低成本，保证商品质量。对于救生类物资，采 分级就近代储的办法。这种做法避免了食品等易腐烂物品[收稿日期]2009- 03- 25 [作者简介]贾小龙(1981- ),男,内蒙古人,长安大学汽车学院博士在读,研究方向：物流规划。 -136- 针对目标层的判断矩阵同样可以对于每一个准则 Ci 需要建立一个判断矩阵，见 针对准则的判断矩阵的长期储藏，减少了不必要的损失。实践证明，通过市场机制 增强 救灾实力，在已发生灾害的部分地区应用后效果非常好。 应急物资库存分类管理方法应急物资库存方法有较多，如 ABC 分类法、模糊评判分类 法、基于灰色白化权函数的库存分类方法等，本文主要研究应 用基于 AHP ABC分析法相结合的库存物资分类方法，对应 急物资进行分类,具体如下： （1）库存产品评价指标体系的建立。在确定哪些库存物资 需要重点管理的时候, 很多因素需要考虑，并且由于立足点不 同，所考虑的因素的权重也不太一样。本节从突发事件下应急 物资保障中心的角度出发设计该评价指标体系。如图 所示。目标层为实现企业 的库存管理目 标，即最有 效地控制 种库存物资的数量，达到以尽可能 小的库存成本 和尽可能小 的风险满足应急物资保障的要求。准则层包括如下指标：时效 性、库存总成本、缺货风险、补货成本、货物金额比重、需求的 物资。下面对该指标体系作简单说明。时效性(C1) ：包括了重新订货的订单处理时间、供应商供 货的提前期以及运输时间，其它因素一定的情况下，该补货时 间越长，则说明该物资如果缺货对于生产的影响就越大。因此 补货时间越短越好。 库存总成本(C21)：包括仓储成本、仓库中设备的投资成本 和日常运作费用、 货物过期损失等 。在其他条件 一定的情 下，库存总成本越大，则该物资的库存水平的高低对于应急库存成本的控制的影响 就越大，该物 资的库存就越 需要重点 的方差来衡量。该指标越大，说明越有必要提高该产品的库存以防止缺货情况的出现。 货物的紧缺性(C7)：是指在突发事件发生后，受灾区所需 某类型应急物资的紧 迫程度、该 物资的库存持 有水平及能 灾区持续供应的数量。因此，货物的紧缺性越强，该物资对于库存管理来说就越 重要，对其库 存水平应该重 点加以控制 防止出现储存不足的情况。物资可替代程度(C8)：是指应急物资中某种物资可以在匮 乏的情况下可以被别 的种类的物资 替代的程度。 可替代性 差，表明库存中对其重视程度越高，以防应急情况下由该物资短缺引起的重大损失。 该评价指标体系包含 个评价指标(C1～C8)，在应急保障过程中对应急物资保 障中心的库存 产品重要程度 分类能进 比较好的评价。(2）利用 AHP 方法确定库存物品的综合评价值。以上已经 明确了问题和建立了 层次结构模型 ，接下来只要 建立判断 阵和一致性检验就能确定该评价指标体系中各指标的权重。AHP 方法判断矩阵的构造原则：对上一层次的某元素，将 本层次与之相关的各元素的相对 重要性进行 比较、量 化，构造 出判断矩阵。在 比较分析 中，针对 目标层 G(实现库存管 标)，在准则层C(库存物资的评价指标)需要建立相应的判断矩 阵，采用 标度法来构建两两比较判断矩阵，其中表示对于实现目标来说（Bi 个准则重要性的量化。见表 缺货风险(C3)：是指突发事件发生后，由于库存物资种类或数量不足而引起的灾区的各种损失的总和。 补货成本(C4)：包括出现缺货情况以后客户满意度的下降 程度、重新订货所需要增加的成本，以及缺货对于库存中心声 誉的影响程度等。缺货成本越大，说明该物资的库存管理水平 越需要重点控制。 货物金额比重(C5)：是指库存物资中各种物资的金额在整 个物资金额中所占的比重，表示物资在成本方面的重要性。 需求的波动性(C6)：可以用受灾区对于该库存产品的需求 通过求和法对各层 判断矩阵进 行计算处理 ，再经过一 性检验后，就可以从最上层开始，自上而下地求出最低层关于最上层要素目标层的 总重要度。 即得到最后每 件库存物品 个评价指标)中的综合评价值。当然,这里要说明的一点 是：这个综合 评价值是指的 不包含数量 （3）综合评价下的ABC 分类。在传统的 ABC 分析法中，是 改进的ABC 分析表 按照一定物资的资金 累计占总资金 占用的百分比 和相对应 具体哪一类。这种处理，其实只是在一种标准(资金占用)的情况下，将某物品在这 一标准下的单 价乘以其数量 得到其在 标准下的数量化累计。再把这个数 量化的累计百 数量累计百分比进行综合分析得到物品类别。针对应急物资保障 中心的库存物 品，要面对 的影响因 不止资金占用一项，也就是说评价标准不止一项。本节建立了一个比较全面的库存物品重要程度的评价指标体系，包含 ABC分析法推广之后，对于每一类库存物品，如果把其 在这个评价指标体系中的综合评价值 K，乘以其数量 D，得到 一个最终的综合值 DK，把这个值设为 F。这里 与传统ABC 分析法中的资金累 计量可以类 比，只不过 是资金累计量 考虑 的仅仅是在资金占用这一个指标下的一个数量化累计；而 个评价指标下的数量化累计。故更为全面和科学。所以可以通过以下新构的 ABC 分析表进行 ABC 分类，见表 复建设时期所需的物资，比如简易救灾房、防疫设备、运输设备、食品与药品等，以下统称为恢复期物资。 考虑到灾害发生的 时间和地点 的随机性，在 灾害发生 起初阶段，可认为响应期与恢复期 物资的初始需 独立的。而当响应期物资的库存小于其初始需求时，会产生与其相关的恢复期物资 的次生需求， 显然这时就需 要恢复期 资的库存量保持在一个较高的水平；反之，当响应期物资库存过剩时，恢复期物资的库存就应保持在一个较低的水平。 因此，如何使决策者依据两类应急物资的库存需求关系， 理地权衡其订货量，是应急物资库存管理的重要决策任务。类似 上面对应急物资的分类，在很多应急事件中是存在的，比 如在 流行病应急过程中，用于预防疾病蔓延的药品和用于治 下相互替换的多物品单周期库存决策模型。数学模型： （1）符号说明与假设。本文所用的变量与符号参数说明如 合值百分比累计中 类别的确定只是为了演示，但是其确定的原则和传统的 ABC 分析法一样：还是关键的少数和 一般的多数，即那些数量不多，但是综合值百分比累计却很高的物品 被列为 类物资)的标识；ci,si,hi ：分别表示 类物资的单位订货成本，过剩单位处理价格和单位库存持有成本，其中 ci＞0，hi＞0。 xi,fi(xi),Fi(xi)：表示 类物资的初始需求量，及其遵循的概率密度函数与累积分布函数，且 xi0。 d=max(0,x1-q1)表示 应急物资库存控制策略研究应急物资的库存信息对于应急救援工作是至关重要的， 若库存储备物资与物资需求量相等，则将达到最佳效益；反 之，储备物资过量或不足都会造成不必要的经济损失。 4.1 跨期应急物资库存控制模型 为了说明本节研究 的问题，先考 虑一个地震 灾害所需 应急物资的库存决策例子。为了缓解地震造成的损失，依据地震发生的历史数据， 决策者必须事 先确定所需的 应急物资订 震发生后72 小时内，主要需求用于营救受困人员的应急物 r(d)：表示当 类物资的次生需求量函数； vi=ci+hi- si ：表示产品 过剩时，i类物资的单位剩余损失； l1(r)响应期物资的短缺损失函数，表示灾害发生时，响应期 物资短缺而引起的损失值，且 l1(0)=0； l2(u)恢复期物资的短缺损失函数，表示灾害发生后，因恢 复期物资短缺而引起的损失值，其中 u=max(0,x2+r -q2)，l xi是彼此独立的； 假设 且为常数；假设 q2-x2- 时,表明响应期物资的短缺数量，完全被恢复期过剩物资替代，则 l1(r)=c2r;当 q2- x20，表明响应期 物资的短缺数量，完全没有被恢复期物资替代，则 l1(r)=l2(r)；当 时，表明响应期物资的短缺数量被恢复期物资部H=-（p1*l ogp1+p2*l ogp2+ …+p32*l ogp32） 分替代，则l1(r)=c2 (q2- x2)+l2(x2+r- q2)； 其中，p1，p2 ，…，p32 分别是 32 个信息出现的概率。香农 假设 信息熵”（Ent ropy），一般 l1(r(1))＞c1,l2(1)＞c2 ，表明缺货损失大于物资成本， 32个信息出现概率相同时，对应的信息熵等于五比特， 因此事先存储应急物资是成本有效的； 还可以证明上面公式的值不可能大于五。 假设 初始库存量均为零，订货提前期为零 ；库存持有 对于任意一个随机变量 X，它的熵定义如下：变量的不确 用仅当物资过剩时存在；定性越大，熵也就越大，把它搞清楚所需要的信息量也就越 假设 假定在需求实现之前只有一次订货机会，且vi 若采购量大于实际需求时，会产生物资剩余损失，反之则会越是有序，信息熵就越低；反之，一个系统越是混乱，信息熵就 生物资短缺损失。越高。所以，信息熵也可以说是系统有序化程度的一个度量。 其他假定均符合一般报童模型假设。 4.2.2 信息熵模型。根据决策变量的性质，信息熵决策模型可 （2）最小损失期望值数学模型。为了简化分析，再次考虑 分为两类：连续型变量的信息熵决策模型和离散型变量的信 上节水灾的决策例子。当响应期与恢复期物资的订货量恰好 息熵决策模型 等于水灾的实际所需量时，物资被完全有效利用，不存在过剩 （1）连续变量的信息熵模型。假定物资需求量 是一个连或短缺现象，可认为损失为零；当两类物资订货量大于水灾实 续的随机变量，且已知其概率密度分布函数为 f(x)，相对应的储 际所需量时，就会产生物资过剩的成本损失；而当这两类物资 备物资量 也是一个连续的随机变量，并设：订货量不满足 水灾实际所需量时，就会产生因物资短缺造成 物资需求量（状态变量）；较大的灾害损失。因此本 模型仅考虑由于物资的短缺或者过 储备物资量（决策变量）；剩造成的损失值。 K0 1t过量储备物资，因过期折旧或报废造成的经济损 下面分四种情况，分别考虑损失值： 储备物资不足，每缺少1t 的储备物资造成的经济损 qixi时，损失值 qi＜xi 时，损失值 时，储备物资过量，经济损失为K0(α q2＞x2 时，损失值为 资信息熵的计算公式为： q2＜x2 时，损失值为 x)，则有储备物资过量引起 物资系 统的信息 熵增加量(H1 时，物资系统因储备物资不足引起的信息熵增加量(H2 （10）其中前 两项 别是响应 损失期望 值；而第三项与最后一项分别是，当恢复期物资的次生需求不 （11） 存在与存在时，因它过剩或者短缺时的损失期望值。 同时从式(5)可看出，它取最小值时对应的 时，物资系统的信息熵增加量将会达到最小值，应满足下列等式： 是所求的两类应急物资的最优订货量 4.2应急物资库存信息熵模型 （12） 本节依据信息熵理论，构造出储量的信息熵模型，以确定 1）代入式（12），整理后得： 最佳的物资储备量。 4.2.1 信息熵简介。1948 年，香农提出了“信息熵”的概念，解决 （13） 了对信息的量化度量问题。所谓信息熵，是一个数学上颇为抽 象的概念，可以把信息熵理解成某种特定信息的出现概率。香 农指出，它的准确信息量应该是的信息熵，它反映储备量的不确定性、随机性（下转第 200 （上接第139 页）和复杂性的程度； 的部分信息熵，反映储备量的空间结构，通过式（13），就能求得最优值 就是储备的最佳物资数量。（2）离散变量的信息熵模型。若 的最优信息。熵决策模型为： （14） 其中： （15） 根据熵理论， 是一个非减函数，所 以满足式（1 只有一个；若出现两个值满足式（14）， 有可能两个都是最优值，但需要具体计算哪一个是最优值 企业物流产价值的作业活动，在生产流程基础上设置部门和决定人员 分工，建立和完善符合生产需要的流程型组织。正如 Dean 结语物流技术 2009 Wise分析的那样 ，那些已经被证明在生产制造企业适用的流程再造方法，也同样可以用来提高运输生产效率。（3）调度指 挥管理法。该法通过提高生产计划编制质量，使运输生产最小 限度地偏离运输计划确定的时点，使运输生产按照预定计划 执行，最大限度实现运输的准时化生产。（4）运输组织模式法。 法以运输产品为龙头，运输生产过程一体化为目标，通过运输生产部门协调配合，对精益管理流程中的关键项点实施有 效控制，实现运输作业安全高效、均衡有序的基本组织形态。 （5）激励约束机制法。激励约束机制通过制订总体的考核指标 体系，把这些考核指标体系分解量化到部门和个人身上，明确 运输生产流程的时间 标准和接续规 范，控制不同 模块主体之 间的责权利边界，使运输资源技术能力得以发挥获得保障 运输企业精益管理典型实例精益管理一般理念和方法具有普适性，它提出的降低生 产成本，改善产品质量，塑造核心竞争力，以及准时化生产、看 板管理、柔性生产、小组工作法等，对改善运输企业资源配置 效率具有重要启示意义。但是，只有把精益管理与运输业核心 技术特征结合起来，构建符合运输生产实际的精益管理体系， 精益管理的成本节约和价值创造效果才会更加显著。本文认 为，精益管理可以有效适应运输产品的生产过程，改善运输产 品的时效性；可以有效协调运输企业复杂的分工协作关系；可 以有效降低或消除各种不确定性水平；可以有效实现运输生 产的网络经济性。同时，运输精益管理的主要方法包括运输资 源整合方法、运输流程再造方法、调度指挥管理方法、运输组 织模式方法和激励约束机制方法等。乌鲁木齐铁路局和中远 集团的精益实践经验表明，精益管理是提高运输资源配置效 率的重要手段。 2005 年乌鲁木齐铁路局开始推行运输精益管理，按照“以 车流组织为主线，以调度指挥为核心”的精益管理理念，进行 了运输资源整合和运输组织优化工作，采取了卡控关键项点、 著改善。2007 年中远集团以节约能源为动力，以精益管理理念为 指导，以调整航运经营结构为主导，以加强管理节能和技术节 能为抓手，取得了千吨海里船舶燃油单耗持续保持在历史最 低水平、万元运输收入单耗呈大幅度下降的经营绩效，见表 [参考文献][1]沈希瑾.改变世界的生产方式[M].北京:中国经济出版社,1996. 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