基于系统动力学的共享前置仓配送模式研究

吴延峰，田 凯，李丽红

（河南科技大学 车辆与交通工程学院，河南 洛阳 471003）

近年来，随着新零售模式的快速发展，现有物流配送模式面临着巨大考验[1]。在新零售环境下，传统的城市末端配送方式越来越暴露出成本高、效率低、资源浪费等诸多问题，严重制约了城市物流的发展[2]。如何变革物流配送模式，提高配送效率，以满足消费者的多样化需求，达到城市配送中的“精益配送”，成为学界研究的热点问题。汪传雷，等[3]基于共同配送理论和现代规模经济，提出了混合绿色、低碳、智能概念的城市共配模式。Anderluh，等[4]基于时间和空间同步构建了一种两级城市配送模式。王汉新，等[5]论证了共同配送在缓解城市交通压力、降本增效等方面具有积极的促进作用。王雅琴[6]则认为利用传统城市道路运输实施共同配送，不能有效缓解道路拥挤和交通堵塞等问题，提出将轨道运输纳入城配体系来开展城市共同配送。尚金丽，等[7]针对城市交通压力大，导致城市末端配送效率低的问题，提出“云物流”社区终端配送模式。Thompson，等[8]提出一种城市集成化配送网络，即各个供应商以协作共享的方式为终端客户提供配送服务，实例证明了该网络可有效减少运输车辆数量和运输距离。邱晗光，等[9]在全渠道配送模式背景下，基于交付流程中不同推拉分界点的设置，界定了三种城市配送当日达机制，即网络平台整合机制、配送中心实施机制及社区店实施机制，并对三种当日达实施机制进行了比较分析。然而，上述配送模式虽然在一定程度上降低了城市末端配送成本，但随着消费者需求的不断升级，消费者对“最后一公里”的配送时效性和服务质量要求仍难以满足，前置仓模式的出现使得分钟级的末端配送成为可能。

前置仓最初是生鲜电商企业为了及时满足消费者日益增长的消费需求以及应对加剧的市场竞争，在消费者附近区域设置的小型仓储单位，对提高企业的末端配送时效性、消费体验有着较为积极的促进作用[10-11]。目前，关于前置仓的理论研究较少，主要是各类零售企业在C端市场布局前置仓，如阿里旗下的盒马鲜生、7Fresh、叮咚买菜及每日优鲜；
在B端市场，由于单一平台的流量难以带来规模效应，成本高，少有企业涉及[12]。然而在B端市场配送领域，近年来随着大城市出台政策优化城市核心区功能，不断对城内的物流仓储网点进行疏解，大型仓储设施开始向郊区迁移，加上货车限行、道路拥堵等不确定性情况，城市配送服务水平受到了严重的影响[13]。此外，随着商贸市场的逐步规范，传统代理商数量大幅减少，如果通过B2B平台配送，中小或新兴B2B平台仅靠自身流量难以支撑其自建物流体系，城市末端配送时效严重滞后。因此，针对上述问题，提出在城市内部设置共享前置仓的设想，利用共享前置仓的方式赋能传统零售企业，全面改造传统零售流通领域的成本结构，提升运营效率。但是，这种方式带来的效率提升与收益能否支持其前置仓的运作成本，且优于传统城市仓配送模式还有待研究。因此，本文采用系统动力学理论和建模方法，结合共享前置仓配送模式的渠道特点、服务范围等，确定系统边界、构建共享前置仓运营系统的存量流量模型，通过仿真对比分析，验证共享前置仓配送模式的可行性。

1.1 共享前置仓配送模式的界定

在共享前置仓配送模式中，运营系统包含一个统筹品牌商、城市仓、共享前置仓与B端门店和C端消费者之间物流服务的信息管理中心、与B端门店数量和消费者属性相匹配的多个共享前置仓和1个城市仓，如图1所示。信息管理中心作为共享前置仓配送系统的大脑，满足仓到仓、仓到店、仓到C端的多种场景要求，拥有能同时支撑及服务线上平台、C端、门店等渠道的仓储管理能力，为所有企业提供信息搜集、分析和共享服务，因此实施该模式对信息系统提出了较高的要求。此外，共享前置仓的建设管理者既可以是品牌商和区域经销商共同投资组建的专业物流公司，也可以是品牌商以外的城配企业。

图1 共享前置仓配送运作流程

本文提出的共享前置仓配送模式融入了仓配一体的思想和协同共享的理念，并借鉴了快递网络的运作流程，是在电商前置仓配送模式基础上演变而来的由第三方物流企业主导的多家品牌商共享仓储配送服务模式。第三方物流企业通过整合不同的品牌商，将来自不同品牌商的不同种类货物按照各品牌商的具体要求进行分类储存，同时对仓内分拣和仓外配送多个物流环节进行协调，实现仓配一体化。此外，该共享前置仓类似于快递网络中的分拨中心，但具有短时储存功能，通过把货物分拣成每个具体的订单，由末端运力配送到B端门店或C端消费者手中。

1.2 共享前置仓配送模式的功能和特点

在共享前置仓配送模式中，零售企业和第三方物流企业不再是一个个独立的个体，他们通过共享前置仓被连接起来，最大程度的整合社会资源，让订单、货物、配送、仓储等形成规模，提高网络密度和仓库使用率，最终达到规模经济，实现共享前置仓从成本中心向利润中心的升级转变。在共享前置仓配送模式下，第三方物流企业收集客户的需求信息，并将分析整理后的信息通过其信息管理中心与品牌商进行共享；
第三方物流企业将从品牌商处取得的货物按照订单具体需求进行分拣，并通过开展共同配送降低成本，还可以通过仓与仓之间的货物周转进行调货配送，往返时间和距离都变短，减少了空驶里程，提升配送时效。此外，第三方物流企业通过对分拨到共享前置仓的货物做库位规划，满足入驻类型的多元化，并实现短时仓储和灵活配送，构建服务半径3-5km的配送网络，最快2h到达。选用新能源物流车进行配送交付，实现绿色节能。

为加快响应速度，该模式物流服务所有环节均实现数字化、线上化，并且具备BC一体化的物流服务能力，2B订单与2C订单一套履约体系即可满足要求。共享前置仓满足各种变化的仓储要求，如具有季节性消费的水果、蔬菜等。在销售旺季，商家仓储空间紧张时，可将货品暂存共享前置仓以便调用，节省不必要的建仓成本。此外，通过横向扩大入仓客户类型，如服务品牌商、B2B平台、无人零售企业、部分社区社群电商和C端消费者等，摊薄共享前置仓运营成本，并实现纵向全时段多类型客户共享仓配，提高仓库使用效率。首先，根据目前市场上的配送时效要求，将配送货物分类，然后分时段入库、卸车、分拣，不同班次配送不同的货物，从而提高仓库作业效率，降低运营成本，如图2所示。但是，并非所有货物都适合共享前置仓配送模式，一般是具有时效性或区域性的货物，比如饭店食材、当地水果、生鲜、风味零食等，都必须要在店铺开门之前进行交付；
社区团购、部分饭店等需要的货物，最迟在下午3点之前就要配送完成；
便利店补货或常温品的配送，在商店关门之前交货。

图2 多班配送示意图

共享前置仓作为一种新的城市配送手段，其运营特征有待研究和归纳。系统动力学是研究关系错综复杂的系统，通过结构理论的视角解释和分析运营管理中存在的问题[14-15]。因此，本节将根据共享前置仓的功能和特点，结合系统动力学方法，构建共享前置仓运营系统模型。

2.1 系统边界及变量

由于企业实际运营成本构成复杂，本文将第三方物流企业的市场行为简化，分别建立运输子系统、库存子系统和配送子系统模型，每个系统之间相互作用和影响，通过逐级反馈构成一个整体的系统。运营总成本是指把货物从城市仓运到共享前置仓再到交付过程中所产生的全部费用。订单量代表着入驻客户的数量，直接影响着配送成本，是反映企业营业收入的重要数据，对分析第三方物流企业的经营状况具有重要作用。

在以往物流企业实际运作中，大都注重运输成本和库存成本，但随着时代的进步，消费者需求不断升级，服务质量渐渐引起企业的重视[16]。服务质量与企业的服务能力相关，服务能力指一个服务系统提供服务的能力程度。本文所提出的服务能力主要是指第三方物流企业在发展过程中的生产、配送、客户关系管理等方面的综合能力。在本系统模型中，服务能力受盈利能力、生产能力、订单服务能力以及客户关系维护能力的直接影响，间接受到营业收入的影响。

2.2 共享前置仓运营总成本模型

在共享前置仓配送模式下，运营总成本主要由总运输成本、库存成本、订单配送总成本、共享前置仓租赁成本构成。

其中运输总成本是指把货物从城市仓运到共享前置仓过程中所产生的费用，包括运输成本、装卸搬运成本、运输货损成本等，运输成本由运输费率和运输量决定。

运输总成本=运输成本+装卸搬运成本+运输货损成本运输成本=运输量×运输费率

前置仓库存成本包括存储成本、缺货成本、出入库成本等，其中存储成本由实际库存和单位库存成本来决定。

库存成本=存储成本+缺货成本+出入库成本存储成本=库存量×单位时间存储费率

库存量=INTEG(入库量-仓出库量，初始库存）

配送总成本是指把货物从仓库配送到末端门店过程中所产生的费用，包括订单配送成本、订单配送货损成本等。订单配送成本由订单费率和订单量决定。

配送总成本=订单配送成本+配送货损成本订单配送成本=订单量×订单配送费率

共享前置仓运营总成本模型的系统动力学流图如图3所示。

图3 共享前置仓运营总成本模型系统动力学流图

2.3 共享前置仓服务能力模型

服务能力模型引用了运营总成本模型里的部分变量，模型流图如图4所示。在该模型中，订单量的增加势必会造成营业收入和运营总成本的增加，从而提高营业利润；
营业利润和营业收入增加，盈利能力得到提高，对资本再投入有促进作用，进而生产能力加强，提升服务能力。服务能力的增加直接促进客户满足度因子的提升，进而吸引潜在客户入驻，提高市场占有率。

图4 共享前置仓服务能力模型的系统动力学流图

2.4 模型参数设置

Z公司是一家专业的第三方物流服务商，其主要为品牌商、无人零售企业等进行末端配送服务。基于Z公司相关数据，结合相关学者在系统动力学仿真方面的研究成果，本文设定的共享前置仓运营系统实证模型参数见表1。

表1 Z公司模型参数说明

为保证模型满足既定的约束条件和研究目标，本文对建立的系统动力学模型逐项进行效度检验。将上述对应的参数代入模型后，对共享前置仓配送模式下的物流服务过程中的关键变量进行分析，研究其对整个运作系统营业利润和服务能力的影响。仿真模拟共享前置仓运营绩效的变化趋势，重点研究共享前置仓运营成本、利润以及服务能力等。模型的仿真时长设置为60个月，步长为1月。为方便区分，本文将共享前置仓配送模式模型命名为SFDC（Shared Front Distribution Center），传统配送模式模型命名为CDM（Conventional Distribution Mode）。分析两种模式下运营成本与服务能力的变化和区别，以研究共享前置仓运营系统的特征。

3.1 关键变量分析

目前，生鲜电商前置仓大都因订单量不够，不具有规模经济效益，始终无法实现盈利，故共享前置仓订单量达到何值时才能实现盈利是一个值得研究的问题。随着政府不断出台政策疏解城内大型仓储设施，城市配送服务需求增长，影响着共享前置仓的发展。另外，目前政府还没有实质性的共享仓储监管政策法规，仓储双方都缺乏安全感，影响入驻客户数量，故政策因子也是本文考虑的关键变量。

3.1.1 订单量对系统绩效的影响。应用VENSIM软件对存流量模型进行仿真，结果如图5所示。从图5a中可以看出，随着订单量的增加，营业利润也随之增加。营业利润的增加对资本再投入有促进作用，从而提升服务能力，如图5b所示。但在共享前置仓的月订单量未达到810单时，单仓营业利润小于0，说明营业收入不足以覆盖共享前置仓的运营成本；
共享前置仓的月订单量只有在大于810单时，才能实现盈利。因此，对于共享前置仓管理者而言，需要尽可能引导和开发客户潜力，实现货物入驻品类的多元化，从而提高网络订单密度，通过开展共同配送降低配送成本。

图5 订单量与系统绩效关系仿真结果

3.1.2 政策因子对系统绩效的影响。政府出台的不同政策将影响共享前置仓运营系统绩效的发展趋势。除了参考已有研究成果，还根据共享前置仓发展的政策需求，将城市仓储设施管理政策和共享仓储监管政策设置为仿真政策因子。为了考察政策实施力度对共享前置仓运营系统绩效的影响，改变政策因子的参数值，设立两个政策方案，分别是政府为大型仓储设施疏解政策和共享仓储监管政策实施设置缓冲期和加大政策实施力度，见表2。

表2 政策因子变化方案

由于论文篇幅所限，本文仅列举了不同方案下营业利润和总服务能力的变化趋势，具体仿真结果如图6所示。从图6可以看出，与初始状态相比，改变政策实施力度，营业利润及总服务能力将会增加，这也体现了共享前置仓属地的仓储物流政策对前置仓的可持续发展至关重要，因此共享前置仓运营管理方应重视仓储政策的影响，并积极采取措施进行改善，从而提高运营系统绩效。

图6 政策因子与系统绩效关系仿真结果

3.2 与传统配送模式运营绩效比较

3.2.1 运营成本分析。共享前置仓配送模式与传统配送模式下的运营成本仿真结果如图7所示。从图7可以看出，共享前置仓配送模式下的运营成本相比于传统配送模式，总体降低12%~30%。但由于两种配送模式履约结构的差别，仿真曲线呈现出不同的增长态势，共享前置仓配送模式下的运营成本曲线波动较小，总体走势上为线性增长。其原因主要是随着时间的推移，共享前置仓新入驻客户数量和已入驻客户粘性增加，导致订单量提升；
订单量增加在一定程度上导致订单配送成本提高，进而增加了运营总成本。另外，在共享前置仓配送模式中，配送成本在运营总成本构成中占比较大，如图8所示。所以在共享前置仓配送服务过程中，应当合理规划配送线路，降低配送成本。

图7 运营总成本仿真结果

图8 共享前置仓运作成本仿真结果

3.2.2 服务能力分析。如图9所示，共享前置仓配送模式和传统配送模式服务能力累积自30个月后产生较大区别，共享前置仓配送模式的服务能力提升速度比传统配送模式更快。由于受多个方面因素的影响，随着时间的推移，两种模式下服务能力走势差异逐渐增大，共享前置仓配送模式的服务能力增速愈加变快，最终在60个月后形成大约23%的服务能力差异。显然，在零售行业全渠道变革环境下，共享前置仓配送模式比传统城市配送模式更具竞争力。

图9 总服务能力仿真结果

为解决城市配送中存在的问题，本文提出在城市内设置共享前置仓，并对共享前置仓配送模式进行界定和分析。基于系统动力学理论和建模方法，确定系统边界及变量、函数，构建存量流量模型，对共享前置仓配送模式进行仿真分析。结果表明，虽然在城市配送框架中设置了共享前置仓，末端配送系统由二级转化为三级结构，但由于其共享开放的性质，运营成本仍得到显著降低，服务能力得到了显著提升，表明共享前置仓配送模式能够切实帮助企业实现降本增效。鉴于当前零售行业的渠道结构日益复杂化，该模式在一定程度上代表了未来末端配送发展的方向。但是，共享前置仓承担了一定的库存压力，如何有效降低其库存成本，需要在今后的研究中做进一步的探讨。