模拟店铺配送频率对时尚零售商二氧化碳排放的影响。
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·发布于《Towards Data Science》 ·10 分钟阅读·2024 年 3 月 14 日
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（图片由作者提供）
绿色库存管理可以定义为以环境可持续的方式管理库存。
这涉及到一套减少订单准备和配送对环境影响的过程和规则。
店铺补货系统 —— （图片由作者提供）
大多数零售商使用库存管理系统，该系统采用基于规则的方法进行补货和满足需求。
补货频率是一个重要参数，可以用来优化配送网络。
作为数据科学经理，你能模拟配送频率对二氧化碳排放的影响吗？
由于主要零售集团应承诺在2030 年前减少其二氧化碳排放量，这可以成为你实现这些目标的战略工具。
在本文中，我们将探讨如何使用数据科学来模拟实施绿色库存管理的可持续性举措，以支持一家时尚零售公司的配送。
问题陈述
场景：零售库存管理
你是一个国际服装集团的数据科学经理，该集团在全球拥有门店。
时尚零售公司供应链网络 —— （图片由作者提供）
配送团队正在管理从本地仓库向店铺的补货。
你的同事，库存经理，负责在ERP 系统中设置商店补货规则。
库存管理规则 — 周期性审核政策 —（图片来源：作者）
她已经实施了一个周期性审核政策 订单上限（R, S）
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ERP 系统每R 天审核商店的库存水平（也称为在手库存）：IOH
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对于每次审核，计算库存水平与目标库存 S之间的差距：S — IOH
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创建补货订单并将其传送至仓库，数量为Q = S — IOH
其目的是将缺失的数量交付以达到目标库存水平。
补货过程 —（图片来源：作者）
传输后，订单在仓库准备，并在一定的交货时间 LD（天）后送到商店。
目标库存被定义为吸收需求波动和补货提前期，以避免商店缺货（空架子）。
设置目标库存的公式 —（图片来源：作者）
本文将不会详细讲解如何设置这些差异。
然而，如果你需要更多信息，你可以在本文中找到详细的解释。
基于周期性审核政策实施库存管理规则，以减少商店补货次数
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此规则的关键参数之一是两次审核之间的时间间隔，这将决定商店补货的频率。
如果我们改变这个审核周期会怎样？
什么是绿色库存管理？
审核周期设置了商店补货订单创建的频率。
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对于 R = 2 天：商店的补货非常频繁
你可以设置较低的目标库存水平来覆盖审核周期内的需求。
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对于 R = 15 天：商店的补货不太频繁
每次补货的订单数量必须更高，因为你的目标库存水平需要在 更长的审核周期 内吸收需求。
在左侧，我们有更多的商店交付（每次发货数量较少），但持续时间相同。
R = 15 天（左）/ R = 4 天（右）—（图片来源：作者）
这将影响你的仓库和运输操作的效率。
我们能否估算这两种不同方法对二氧化碳排放的影响？
你可以模拟这些，并帮助你的同事估算她的库存规则对纸箱消耗和 CO2 排放的影响。
对纸箱使用的影响 商品以包含单独挑选单位的纸箱送达商店。
处理单元 — （作者图片）
如果商店订购 5 个单位的参考 XXX，操作员将
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打开一个 20 单位的箱子，取出 5 个单位；
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拿一个新箱子，放入这 5 个单位；
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用其他商店订购的商品填充纸箱；
我们必须使用额外的纸箱材料来创建这些包含不同商品的混合纸箱（而不是运输整箱商品）。
我们需要准备多少额外的混合纸箱？
你可以使用以下公式计算混合纸箱的总数。
公式 — （作者图片）
这些箱子（或混合纸箱）将需要额外的包装材料，这将影响你的碳足迹。
在较高的补货频率下，每次补货的数量减少，且这种情况可能会更频繁地发生。
我们能否估算对运输效率的影响？
对运输排放的影响 由于它是 CO2 排放的主要来源，你还应该估算使用卡车数量及其装载率的影响。
审核期影响某一时期内的配送次数。
配送频率的影响 — （作者图片）
例如，配送频率加倍将会
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乘以相同补货数量的配送次数；
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减少每次补货的数量，并可能增加卡车的空间利用率。
我们如何将这些洞察转化为预计的 CO2 排放增加量？
在下一节中，我们将把这些运营洞察转化为一个模拟模型，以选择最佳库存规则。
你听说过可持续供应链优化吗？
模拟绿色库存管理场景
基于假设构建模型
我将以一个补货十家时尚零售店的物流网络为例（上海，中国）。
问题的物流数据 — （作者图片）
在此模拟中，我将考虑
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90 天内10 家商店的销售数据，商店位于仓库周围
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740 种独特商品（SKU）在这些商店中销售
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主数据提供的每箱单位数量
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每个混合纸箱 12 个单位
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1 天交货期 从订单创建到商店配送之间的时间
评估特定库存管理规则时使用哪些指标？
使用这些参数和上一节的公式，我可以估算卡车的装载率以及需要额外纸箱的数量。
如何将其转化为环境影响？
根据混合纸箱的尺寸和厚度，我们可以估算每个纸箱所需的额外材料量：0.3 公斤/纸箱。
排放数据 — （图片来源：作者）
CO2 排放量是使用NTM（运输措施网络）方法估算的，该方法使用距离和排放因子。
运输 CO2 排放公式 — （图片来源：作者）
💡 洞察
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NTM 方法已根据我们的实际问题进行了调整，因为它考虑了卡车装载对整体排放的影响。
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我们还可以考虑填充材料（在你的混合纸箱中）和托盘上的包装膜，以改进模型。
我在这篇文章中分享了如何通过数据分析估算运输 CO2 排放的详细教程。
构建关于配送网络 CO2 排放的 ESG 报告的 4 个步骤。了解如何衡量和减少你的碳排放……
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现在你已经开发了一个模型来估算影响，可以与库存经理一起定义几个情景。
不同复审周期的情景
考虑到商店的存储容量和运输资源，她估计最大复审周期可能为10 天。
因此，你决定模拟整体排放和纸箱材料的使用，复审周期从2 天到 10 天不等。
模拟模型 — （图片来源：作者）
对于每种情景，模型可以提供
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准备的混合纸箱百分比**(%)**
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用于配送商店的部分装载卡车的百分比**(%)**
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使用的纸箱材料总量**(kg)**
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道路运输的总 CO2 排放量**(kg CO2eq)**
我添加了两个初步输出，以提供你配送网络效率的整体视图，可以与物流团队共享。
在下一部分，我将分享我使用90 天销售交易数据进行的简单模拟结果。
绿色库存管理模拟结果
运输排放
初步假设是，较低的配送频率将提高卡车的装载率并减少排放。
模拟确认了这一假设。
按类型划分的出行次数（左轴）/ 总 CO2 排放量（右轴） — （图片来源：作者）
💡 洞察
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最少出行次数出现在复审周期为 7 天的情况下。
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Scenario 1（R=2）与 Scenario 6（R=7）之间，排放减少了 27%。
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Scenario 1（R=2）与 Scenario 6（R=7）之间，出行次数减少了 51%。
正如我们所见，当 R>7 时，排放量增加，最佳规则与需求的每周季节性相匹配。
纸箱材料使用
在较低的订单频率下，我们假设每个订单的数量增加将减少按件拣选的百分比。
仿真结果验证了这一假设。
准备的纸箱数量（左轴）/ 混合纸箱的材料使用量（右轴） — （图片来自作者）
💡 洞察
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由于仿真期间的总需求在所有情景中相同，因此准备的纸箱总数保持稳定。
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混合纸箱的比例从27%（情景 1：R=2 天）下降到9%（情景 9：R=10 天）
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-65% 纸箱使用量在情景 1（R=2）和情景 9（R=10）之间
趋势显示，R=7 天是最大化足迹减少的最佳频率。
积极效果不仅包括纸箱使用量和排放减少。
生产力与社会影响
在配送中心（DC），在拣货路线中，从一个位置到另一个位置的步行时间可能占到操作员工作时间的60%到 70%。
这个生产力是通过每小时拣选的纸箱数量来衡量的；如果操作员达到了目标，他们会获得额外的奖金。
每个位置拣选的纸箱数量是影响操作员生产力的一个重要参数。
三个停靠点的拣货路线示例 — （图片来自作者）
例如，在目标为 200 箱/小时的情况下，如果操作员每站点拣选 4 箱而非 2 箱，他将付出更少的努力。
如果你想深入探索这个话题，我发布了一系列文章，展示了如何通过减少仓库中的步行时间来提高效率。
设计一个仿真模型，以估算几种单拣选员路径问题策略对拣货的影响……
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复审周期对每个订单行（停靠点）的纸箱数量有什么影响？
三个停靠点的拣货路线示例 — （图片来自作者）
正如预期的那样，减少交货频率增加了每行拣选的纸箱数量。
💡 洞察
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+65% 每个补货订单行的整箱数
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操作员将在相同的步行距离下准备多 2.07 箱。
这将减少人力资源变动成本，并帮助操作员以更少的体力达到目标。
缺点：平均库存水平
由于没有什么是完美的，增加复审周期也有一些缺点。
当补货频率较低时，你需要在商店中增加库存覆盖量。
每个情景的平均日库存 — （作者提供的图片）
💡 洞察
- +108% 是在情景 9（R = 10）与情景 1（R = 1）之间，所有商店的平均库存。
这意味着你将需要在商店中为存储腾出额外空间。
决策：找到正确的平衡
你可以与负责分销网络绿色转型的项目团队分享这些结果。
绿色转型项目团队 — （作者提供的图片）
讨论可以通过可持续性来激活，这将设定目标。
商店经理和物流团队之间需要达成妥协。
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商店经理需要较高的补货频率，以最大限度地减少存储空间并避免缺货。
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物流团队会提倡较低的补货频率，以优化分配流动。
你的角色是提供数据和见解，帮助做出正确决策，并在实施过程中支持团队。
结论
需要采取一种平衡的方法
就像供应链管理中的一切一样，这是一个平衡的问题。
你可以根据你商店位置的每平方米成本来分配更多或更少的存储空间。
利益与成本之间的平衡 — （作者提供的图片）
然而，这笔额外的成本应该考虑在内，以便评估仓储和运输的潜在节省。
改进模拟
如果你需要额外的节省以说服管理层，你可以通过增加额外的节省计算来改进模型。
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仓库中的货物处理流程：拣货位置补货、卡车装载、纸箱包装；
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商店接收：卡车卸货和库存管理；
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包装材料：填充材料、标签、托盘包装；
大多数可持续性举措都涉及对现代机械、电动卡车或可再生能源的重投资。
可持续性的供应链分析 — （作者提供的图片）
在这里，你可以使用你的模型，通过与这些昂贵的举措相比，比较每投入一欧元所减少的排放量，从而推广你的方法。
这个想法是专注于过程优化（由数据科学支持），而不是依赖大量投资来达成减排目标。
欲了解更多由数据分析支持的可持续发展案例，请查阅我几个月前发布的这篇文章。
了解数据分析如何通过现实世界的案例和实用技巧来改善供应链可持续性。
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