基于4PL逆向物流整合的供應鏈管理模式

何勇，任麗麗

（1東南大學經濟管理學院，江蘇南京 210096；2東南大學化學化工學院，江蘇南京 211189）

一、引言

逆向物流是與傳統供應鏈方向相反，是從回收用過的、過時的或者損壞的產品和包裝開始，直至最終處理環節的過程，其目的是為了恢復產品的全部或者部分價值，或合理處置減少物資消耗。從目前的形態看，逆向物流大致包括：退貨、產品召回和包裝回收三種形態。近年來，逆向物流業務呈現快速增長的態勢，越來越多的企業意識到逆向物流已成為市場競爭的一個有力武器。隨著公眾環保意識的增強、環保法規約束力度的加大以及逆向物流經濟價值的逐步顯現，逆向物流將在企業經營戰略中發揮越來越重要的作用。

物流整合是供應鏈協調的一項主要內容，傳統的物流整合往往指單純的正向物流整合，隨著逆向物流的崛起，實現正向和逆向雙向物流整合正成為一個新的研究熱點。各企業為了充分發揮自己的核心競爭力，而傾向于把有關運輸、倉儲、組裝、發貨等物流功能，外包給專業的物流服務者（LSP），由于這些LSP 公司是買賣供需以外的第三者，其提供的專業物流服務形態被稱作第三方物流（3PL，Third Party Logistics）。然而由于第三方物流只提供單純的專業性物流服務，不具有整合供應鏈的功能。到1990年代末期，供應鏈決策者逐漸把鏈上有關的物流、資金流、信息流等管理與技術服務，統統外包給一個可以提供一站式整合服務的提供商。這種多元整合的服務不是單個3PL 能力所及，必須結合3PL（一個或多個）與管理咨詢甚至金融服務等公司，而整合這個服務聯盟的主導者就是第四方物流（4PL，Fourth Party Logistics）［1］。依據Accenture（埃森哲）的定義，第四方物流提供者是“一個整合本身與其他組織的資源、能力與技術，來為其客戶設計、建構其供應鏈并提供廣泛的解決方案”［2］的組織。

由此可見，4PL的出現使逆向物流整合找到了新的發展空間。所謂基于4PL的逆向物流整合方案，就是供應鏈中的核心企業把逆向物流外包給專業的4PL 來管理，而自己可以專注于發展自己的核心優勢項目。這是因為雖然越來越多的公司注意到發展逆向物流的重要性，但大部分企業由于缺乏逆向物流管理的經驗，導致逆向物流管理能力低下［3］。因而，越來越多的公司開始聘請專業的管理公司來管理自己的逆向物流，提高整個供應鏈的績效。一項對66個財富500強企業的調查表明，77%的企業因為使用了逆向物流外包業務而大大降低了物流成本［4］。據中國物流網分析，美國物流成本約占GDP產值的10%，中國物流成本約占GDP 產值的25%。逆向物流成本的控制是物流成本管理中最棘手的問題之一，美國借助多年退貨管理控制的經驗積累，成本已逐步降到物流總成本的4%左右，而前提是企業對退貨的80%－90%進行了有效管理和企業對逆向流程及信息系統再造優化。在中國，逆向物流管理仍然是空白，供應鏈活動中大量的產品損壞，以及本身脆弱的通訊信息系統而導致的額外逆向物流成本，估計要占到物流總成本的20%以上。可見提高我國企業的逆向物流管理水平是一個亟待解決的問題，而解決這一問題的最好思路就是請專業的4PL 來代替企業管理逆向物流，使企業可以集中精力發展自己的優勢項目，實現資源的最優組合。

此外，對于那些易腐蝕或易損耗產品，由于殘值很低，回收成本往往要高于殘值，企業很可能寧愿放棄也不愿回收，從而導致資源浪費。尤其對于那些有害產品，回收之后還需要進行無害化處理，從而產生額外的處理成本，因此，企業很有可能為了逃避責任而不愿回收，造成環境污染。所以，在很多情況下，實施逆向物流可能與企業的初衷相背離［5］，導致企業的效益下降，從而使企業缺乏實施逆向物流的動力。如Rogers［6］通過調查發現，采用回收政策平均使被調查的企業利潤降低了4.2個百分點。可見由于回收成本太高，很多企業不愿實施逆向物流管理，從而造成資源浪費和環境污染。而我國是一個人均資源相對貧乏和環境問題相對嚴重的國家，采用4PL 來代為企業管理逆向物流顯得尤為重要。

因此，引入4PL 管理逆向物流不僅在理論上具有創新性，而且針對我國的具體國情，也具有非常重要的應用價值。

二、研究現狀

最近幾年，逆向物流整合正成為供應鏈管理領域的一個研究熱點，關于這方面的文獻也較多。如Aras［7］等人通過綜合分析正向物流和逆向物流的特點，建立了雙向物流的整合和選擇模型。Sheu［8］研究了多源頭危險廢棄品的逆向物流整合問題，他以整個逆向物流運營成本最低和風險最小為最優目標，來建立線性多目標規劃模型。Meade［9］等人則對目前逆向物流的研究現狀進行了總結，指出今后的研究方向。對于含有逆向物流的車輛路徑優化問題，最主要的模型就是VRPSDC 模型（含有配送／回收的車輛路徑優化問題，Vehicle Routing Problem with Simultaneous Distribution and Collection）。DellAmico［10］等人采用了分支定價法來解決VRPSDC 問題。Crispim［11］等人則采用超啟發式（Metaheuristics）方法來分析VRPSDC 問題。Cardoso［12］等人利用混合整數線性規劃（MILP）的方法建立了正向和逆向物流整合模型，并考慮了需求不確定對逆向物流整合的影響。Amin［13］等人也采用MILP 方法建立基于產品生命周期的正向和逆向物流整合的閉環供應鏈模型。Govindan［14］等人則對正向和逆向物流協調進行了研究，總結了常用于正向和逆向物流的協調契約模型，并給出了今后的研究方向。國內，趙曉敏［15］探討了再制造逆向物流對供應鏈成員以及整個系統的影響，建立了隨機再制造環境下的閉環供應鏈系統動態模型。

隨著競爭的加劇，第三方物流（3PL）也正在逐漸調整自己的策略，通過提供多重物流服務來吸引客戶，但3PL 其自身的性質限制了其發展［16］。3PL只是某一個具體服務的提供者，而4PL 可以提供一個全程的外包服務。4PL 可以幫助企業去整合各種內部和外部資源，包括物流、資金流和信息流，甚至包括人事等等，這樣可以使企業充分利用自己有限的資源，把精力集中于自己的強項，大大提高了供應鏈運行的效率和水平。Jharkharia［17］等人給出了4PL 和3PL的定義和區別，并用網絡層次分析法給出了物流外包服務的選擇性問題。Hui［18］等人則用AHP 和ANP 模型對4PL的成本、收益和風險進行了分析，證明了4PL 可以與供應鏈中的其他成員實現風險共擔、收益共享。唐斌［19］等人通過對3PL 和4PL的分析，指出發展我國4PL 物流整合方式的重要性，并探討了在我國實施4PL 物流整合的基本措施和戰略對策。徐鵬［20］等人把4PL 引入融通倉業務中，建立了4PL 和多個3PL 一對多的多任務委托代理模型。姚建明［21］對4PL 模式下供應鏈資源整合的收益與風險關系進行系統量化研究，通過將博弈過程合理分段，提出了以多回合博弈過程為變量的綜合評價決策方法。

由于物流外包和逆向物流都是一個比較新的概念，因而，關于利用4PL 或3PL 來實施逆向物流整合方面的文獻很少［22］。Mukhopadhyay［22］等人研究了電子商務市場上，4PL 如何通過實施逆向物流整合來確定最優的價格和退貨策略。Ko［23］等人則分析了3PL 如何設計動態物流網絡來實現正向和逆向雙向物流整合問題，并運用混合非線性整數規劃來優化這一動態整合網絡模型。在國內，公彥德［24］等人考慮物流外包和廢品回收的雙重作用，以3PL服務商為主導企業，構造了兩種不同回收模式下的閉環供應鏈整合模型，提出了制造商實施正向物流外包和逆向物流外包的臨界條件。

綜上可見，如何利用4PL 來實施逆向物流整合和供應鏈協調的研究非常之少。尤其由于4PL 和逆向物流的存在，大大改變了傳統供應鏈的網絡結構和模式，對于這種多系統整合和網絡協同性，以及基于4PL 物流整合的大系統控制等方面的研究幾乎沒有。

三、基于4PL 逆向物流整合的管理模式

根據4PL 全面負責供應鏈的逆向物流管理這一特點，可把其運作方式簡單描述為：生產商按照一定的價格把產品批發給銷售商，銷售商根據市場價格把產品賣給消費者，4PL 負責把退貨產品或積壓產品從消費者和零售商那里收集起來，并進行加工處理，經過處理后的產品4PL 有權在二級市場上銷售，如通過ebay進行網絡營銷。由此可以看出，4PL本身也是供應鏈中的一個重要成員，它能影響供應鏈的決定，并與供應鏈中各成員風險共擔，收益共享。但同時，由于4PL 和逆向物流的存在，也使供應鏈的結構變得更為復雜，決策變量也更多。根據這一特點，則在實際操作中，供應鏈的決策者應重點關注以下四個方面：

1.供應鏈中各種決策變量的關系研究

這些決策變量主要有產品的零售價格、批發價格、退貨價格、生產商給4PL 每件回收產品的補償價格、4PL 在二級市場上的銷售價格以及銷售商的訂購量，等等。這些決策變量之間的關系以及物流、資金流可用圖1來表示。由于這些變量環環相扣，而且須提前制定，因此，如何確定這些參數，確保整個供應鏈利益最大化，并實現帕雷托優化，成為需要解決的首要任務。在實際操作中，應以供應鏈總利潤最大和庫存成本最小為最優目標，確定出最優參數，并通過博弈論的理論工具，給出供應鏈中各個成員的利益分配方法。

供應鏈協作的目的就是使整個供應鏈利潤最大，但要使供應鏈協作得到有效的實施，就得有一套完善的利益分享機制，使協作情況下各成員的利益均不低于不協作情況。由于大部分供應鏈都滿足LF 博弈（Leader－Follower Game）模型，因此，可運用Stackelberg均衡和基于擴展博弈的談判模型來研究供應鏈中利益分配問題，從而確定各節點之間的價格和數量關系。

圖1 決策變量關系圖

2.整合物流網絡優化的研究

由于逆向物流、4PL 和二級市場的存在，物流網絡結構變得異常復雜，物流整合的難度也隨之加大。因此，管理者可運用超網絡（Supernetwork）的概念來分析物流網絡優化問題，將多個供應商、多個零售商、顧客、4PL、二級市場與生產、運輸、銷售和回收綜合在一個超網結構里，并根據已經確定的最優決策變量，利用雙層規劃模型來描述復雜物流結構的連續平衡網絡設計問題。上層為系統最優化問題，在預算的約束下，以供應鏈網絡總成本最小為目標。下層為符合Wardrop第二原則的供應鏈物流網絡均衡問題。并利用變分不等式的靈敏度方法進行求解。具體分析時，應重點考慮如下三個方面：

首先，逆向物流與正向物流在網絡均衡模型的不同點問題。相對于傳統的正向物流，4PL 逆向物流首先需要解決將逆向物流網絡均衡模型轉換成運輸路徑指派問題，并需要考慮逆向物流網絡中各中間結點流入量與流出量之間的流量轉換因子問題，從而確保逆向物流網絡與正向物流網絡之間在流量和價格等參數方面能很好地兼容，再以整個供應鏈網絡均衡進行求解。另外，由于逆向物流存在廢棄物需要移往垃圾場進行處理，以及產品損耗等因素，而這些因素將會導致網絡中流量不守恒現象。因此，在實際操作中，需要考慮產品損耗、廢棄等對網絡均衡的影響。

其次，整合物流的選址問題。包括制造工廠、分銷中心、消費者、回收中心、再制造工廠、再分銷中心、二級消費者和其他處理（如再循環、廢棄處理等）點。選址問題可通過運用混合整數線性規劃（MILP，Mixed Integer Linear Programming）來確定閉環物流網絡中各種設施的數量和位置，并在由此構成的各條物流路徑上合理分配物流量，以使計劃期內的凈收益最大。

最后，超網結構中的運輸和庫存問題。考慮到產品需要回收，應把4PL 引入到VRPSDC 模型中，通過整合正向和逆向物流系統，利用遺傳算法和禁忌搜索（Tabu Search）算法求解運輸問題，確保運輸路徑最優。同時，在服務水平、倉儲能力以及資金等約束條件下，對物流網絡中的動態庫存進行優化，實現庫存管理和服務水平的集成優化。

3.基于4PL 逆向物流整合的供應鏈網絡績效分析。

提高供應鏈整體網絡績效是實施4PL 逆向物流整合和網絡優化的最終目的，因此，如何評價物流方案的實施效果，以及如何通過績效評價系統來反饋和改進現有物流網絡，將成為另一個十分重要的研究課題。一個行之有效的方法是通過建立一個不同網絡拓撲（如串聯、并聯、裝配及樹狀結構）的雙向物流鏈的解析集成框架，來分析整個網絡中各個節點的庫存水平、訂單履行率、最終客戶的服務水平以及成本和收益，并建立分析評價指標體系，分析整個供應鏈的網絡績效。同時，還需建立一套行之有效的反饋系統，實現網絡結構的持續改進。最后，通過對退貨管理、庫存管理和服務水平的集成優化，建立4PL 逆向物流整合的網絡績效評價體系。

對于有害物質的逆向物流管理，還應考慮外部經濟性問題，最主要就是環境因素。因為，某些廢棄產品能對環境造成危害，而這些產品其本身殘值很低。此時，如果單純用利益最大化的模式來判斷網絡績效，將會導致無效的逆向物流。因此，對于這類產品的逆向物流的績效分析，需要考慮環境成本和收益，供應鏈的決策者也應對4PL 進行相應補償，確保整個封閉式物流網絡得以高效和平穩運行。

4.物流整合模型的仿真研究

根據已經建立的4PL 逆向物流整合系統理論模型，需要通過計算機來實現仿真。可以利用MATLAB 進行數值仿真，從而觀察和分析已經建立的上述模型參數調整后的動態變化和特性，進一步調整和優化模型。同時，還可應用Witness和Anylogic 6.0等專門的物流仿真軟件來模擬多個供應商、生產商、多個銷售商、多級市場和4PL 之間的物流特性。

四、結語

基于4PL 逆向物流整合的實施方案，應緊密結合我國企業的實際需求，解決我國企業在實施逆向物流管理中存在的薄弱環節。通過在我國推廣4PL逆向物流管理，可以實現以下兩個方面的目標：

1.在實踐上具有實用性

把4PL的理念引入到逆向物流整合中，能夠增加我國企業對4PL 與逆向物流整合的了解，建立更有效的逆向物流整合方案，確保經濟效益和社會效益最大化。

由于逆向物流相對于正向物流是一個輔助和補充，并且管理也較為復雜和繁瑣，如果企業把過多精力放在逆向物流的管理方面，將會降低其本身供應鏈運行的效率和水平。而4PL 是由專門的高級物流管理人才和相應的技術構成，并可同時服務多家同類型產品的逆向物流管理業務，因此，對于逆向物流的管理具有高效性和規模化的特點，這可大大節約社會資源，通過優勢互補，提高4PL 和原有的供應鏈利潤。同時，4PL 通過在二級市場上進行銷售，可實現產品的差異化銷售，進一步擴大銷售市場，提高產品的市場占有率，從而實現雙贏的最優局面。此外，4PL 在解決低殘值、危險性和有害性產品物流方面體現了強大的優勢，在這些產業（如化工類企業）實施4PL 逆向物流管理不但可解決企業實施逆向物流的困難，而且還可有效降低環境污染，實現社會效益最大化。

2.在理論研究上具有創新性

由于原有的供應鏈體系中多了4PL、逆向物流和二級市場，所以供應鏈結構更為復雜，因而，如果能有效地解決系統的兼容性和協調性問題，以及供應鏈網絡績效的評價問題，可在大系統和復雜系統優化方面帶來理論創新，形成復雜供應鏈網絡動態優化研究領域新的理論方法。

因此，在我國推廣4PL 逆向物流管理，在微觀上可以提高企業的服務和管理水平，并增加企業的效益；在宏觀上可以大大節約社會資源，減少環境污染，與國家制定的建立節約型社會和環保經濟等大目標相一致。在理論上也具有創新性，這也符合我國建立創新型社會的目標。

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