الذكاء الاصطناعي لتوزيع المخزون عبر مستودعات متعددة: الشحن من الموقع الصحيح
كان لدى بائع تجزئة لمعدات اللياقة البدنية المنزلية ثلاثة مستودعات (نيوجيرسي وتكساس ونيفادا) وكان يشحن 38% من طلباته من المستودع الخاطئ. بالخاطئ أعني مستودعاً ليس الأقرب إلى العميل. كانت الطلبات من كاليفورنيا تُشحن من نيوجيرسي لأن المخزون كان متوفراً هناك. كان متوسط تكلفة الشحن لتلك الشحنات العابرة للبلاد 14.80 دولاراً مقارنة بـ 6.20 دولاراً للطلبات المُنفذة من أقرب مستودع.
بعد تطبيق نظام توزيع مخزون قائم على الذكاء الاصطناعي يضع المخزون بناءً على الطلب الإقليمي المتوقع، تحسّن معدل الشحن من أقرب مستودع من 62% إلى 84%. انخفضت تكاليف الشحن السنوية بنحو 1.2 مليون دولار على إيرادات تبلغ حوالي 28 مليون دولار. جاء التحسن ليس من إضافة سعة تخزينية بل من قرارات أذكى حول مكان وضع المخزون الحالي.
المشكلة الجوهرية: الطلب ليس موزعاً بالتساوي
إذا كنت تبيع على المستوى الوطني من مستودعات متعددة وتوزع المخزون بالتساوي عبر المواقع، فأنت على الأرجح توزعه بشكل خاطئ. يختلف الطلب على منتجات محددة بشكل كبير حسب الجغرافيا. قد يشهد بائع تجزئة للملابس الخارجية طلباً أعلى بأربع مرات على سترات المطر في شمال غرب المحيط الهادئ مقارنة بأريزونا، بينما تُظهر منتجات الحماية من الشمس النمط المعاكس.
النهج البسيط هو التوزيع بناءً على حصة كل مستودع من إجمالي الطلب التاريخي. إذا تعامل مستودع الساحل الشرقي مع 45% من الطلبات في الربع الماضي، تضع 45% من المخزون الجديد هناك. هذا يتجاهل التباين الجغرافي على مستوى المنتج. قد يكون التوزيع الإجمالي للطلبات 45/30/25 عبر مستودعاتك الثلاثة، لكن منتجاً معيناً قد يكون طلبه موزعاً بنسبة 20/50/30 بسبب التفضيلات الإقليمية أو أنماط الطقس المحلية أو الاختلافات الديموغرافية.
ما الذي يُحسّنه نموذج التوزيع بالذكاء الاصطناعي
يحل نموذج التوزيع مشكلة تحسين مقيدة. يهدف إلى تقليل إجمالي تكلفة التنفيذ (تكلفة الشحن بالإضافة إلى تكلفة المناولة) مع الحفاظ على مستويات خدمة كافية (معدل التوفر وسرعة التسليم) عبر جميع المناطق، مع احترام قيود سعة المستودعات، ومراعاة المخزون قيد النقل والمطلوب.
المدخل الرئيسي هو توقع الطلب مقسماً حسب المنتج والمنطقة. بدلاً من توقع إجمالي الطلب ثم تقسيمه عبر المستودعات، يتوقع النموذج الطلب في منطقة خدمة كل مستودع بشكل مستقل. قد يتم خدمة عميل في دنفر من مستودع تكساس أو نيفادا حسب المنتج ومستويات المخزون الحالية وأسعار شركات الشحن، لذا يأخذ النموذج في الاعتبار مناطق الخدمة المتداخلة.
تُحدد مصفوفات تكلفة الشحن التكلفة الفعلية لشحن كل منتج (بناءً على الوزن والأبعاد) من كل مستودع إلى كل منطقة تسليم. هذه ليست حسابات مسافة بسيطة. تتضمن أسعار شركات الشحن هياكل أسعار قائمة على المناطق ورسوم الوزن الحجمي وخصومات الحجم التي تختلف حسب المستودع. يستخدم النموذج أسعارك المتفاوض عليها فعلياً لتحسين التكلفة بدقة.
المخرج هو توصية توزيع لكل شحنة تجديد واردة. بدلاً من تقسيم أمر شراء بـ 1,000 وحدة بالتساوي عبر ثلاثة مستودعات، قد يوصي النموذج بـ 250 لنيوجيرسي و450 لتكساس و300 لنيفادا بناءً على توقعات الطلب الحالية والمخزون الموجود في كل موقع وسيناريو التسليم الأقل تكلفة.
منطق النقل: متى يتم نقل المخزون بين المستودعات
أحياناً يكون التوزيع الأولي خاطئاً، أو تتغير أنماط الطلب في منتصف الموسم. يُولّد النموذج أيضاً توصيات نقل، يقترح فيها متى يكون من المجدي اقتصادياً نقل المخزون من مستودع إلى آخر. تقارن هذه الحسابات تكلفة النقل بين المستودعات (الشحن بالإضافة إلى المناولة في كلا الطرفين) مقابل التوفير المتوقع من تنفيذ الطلبات المستقبلية من موقع أقرب.
يكون النقل منطقياً عندما يُتوقع نفاد المخزون في المستودع المستقبل خلال فترة التوريد لطلب تجديد جديد، ويكون لدى المستودع المُرسل مخزون فائض يتجاوز احتياجاته المتوقعة لمدة 30 يوماً القادمة، وتكون تكلفة النقل أقل من إجمالي توفير تكاليف الشحن على الطلبات التي كانت ستُشحن من موقع أبعد.
غالباً ما تنجح حسابات النقل للمنتجات الخفيفة وعالية السرعة. قد يكلف نقل منصة نقالة من منتجات العناية بالبشرة من نيوجيرسي إلى نيفادا 180 دولاراً كشحن جزئي، لكن إذا منع ذلك 200 طلب من الشحن عبر البلاد بتكلفة إضافية قدرها 8.60 دولاراً لكل طلب، فإن التوفير يبلغ 1,720 دولاراً ناقص 180 دولاراً تكلفة النقل. بالنسبة للمنتجات الثقيلة أو الضخمة، تكون تكلفة النقل أعلى والحسابات أقل جدوى.
التعامل مع الشحنات المقسمة
تخلق الطلبات متعددة المنتجات مشكلة تحسين ثانوية. إذا طلب عميل ثلاثة منتجات وأحدها متوفر فقط في مستودع الساحل الشرقي بينما الاثنان الآخران في مستودع الساحل الغربي، لديك ثلاثة خيارات: شحن كل شيء من الساحل الشرقي (منتجان يسافران أبعد من اللازم)، أو تقسيم الشحنة إلى طردين (تكلفة شحن إجمالية أعلى لكن تسليم أسرع لمنتجي الساحل الغربي)، أو الانتظار حتى تتوفر جميع المنتجات في موقع واحد (تسليم أبطأ بشكل عام).
يُقيّم نموذج الذكاء الاصطناعي هذه الخيارات لكل طلب متعدد المنتجات بناءً على فرق التكلفة الفعلي، وتوقعات العميل للتسليم (عادي مقابل سريع)، وما إذا كان العميل قد أظهر حساسية تجاه الشحنات المقسمة في الماضي (بعض العملاء يشتكون من استلام طرود متعددة). يختلف الخيار الأمثل حسب الطلب ولا توجد سياسة واحدة مثلى.
غالباً ما يكون تقليل الشحنات المقسمة فرصة توفير أكبر من تحسين توزيع المنتجات الفردية. وجد بائع تجزئة للأدوات المنزلية أن 22% من طلباته متعددة المنتجات كانت تُشحن كشحنات مقسمة بتكلفة إضافية متوسطة قدرها 7.40 دولاراً لكل طلب. من خلال تعديل توزيع المخزون لضمان تخزين المنتجات التي تُشترى معاً بشكل شائع في نفس المستودع، خفضوا الشحنات المقسمة إلى 13% ووفروا 340,000 دولار سنوياً.
متطلبات البيانات والتنفيذ
يتطلب بناء نموذج توزيع فعال عدة مجموعات بيانات: الطلبات التاريخية مع موقع العميل (على مستوى الرمز البريدي)، وبيانات تنفيذ المستودع (أي مستودع شحن كل طلب)، وجداول أسعار شركات الشحن لجميع الناقلين ومستويات الخدمة النشطة، ومواقع المخزون الحالية في كل مستودع محدثة يومياً على الأقل، وبيانات أوامر الشراء للتجديد الوارد.
يمكن أن يكون النموذج نفسه حلاً للبرمجة الخطية لتحسين التوزيع، مدمجاً مع نموذج توقع الطلب (تعزيز التدرج أو الشبكات العصبية) للتنبؤات الإقليمية للطلب. تتعامل الحلول مفتوحة المصدر مثل Google OR-Tools أو PuLP مع التحسين بشكل جيد، ويمكن لتوقع الطلب استخدام أي إطار عمل قياسي للتعلم الآلي.
التكامل مع نظام إدارة المستودعات (WMS) ونظام إدارة الطلبات (OMS) أمر ضروري. تحتاج توصيات التوزيع إلى التدفق في عملية الاستلام لتوجيه المخزون الوارد إلى المستودع الصحيح. يحتاج منطق توجيه الطلبات في نظام إدارة الطلبات إلى مراعاة أولويات المستودعات في نموذج التوزيع عند تعيين مواقع التنفيذ للطلبات الجديدة.
بالنسبة لتجار التجزئة في التجارة الإلكترونية الذين يديرون مراكز تنفيذ متعددة، يُعد توزيع المخزون من تلك المشكلات التي تبدو قابلة للإدارة حتى تقوم بالحسابات. يتراوح الفرق بين التوزيع البسيط بالتساوي والتوزيع المُحسّن عادةً بين 15-25% في إجمالي توفير تكاليف الشحن. في شركة بإيرادات 20 مليون دولار تنفق 8% من إيراداتها على الشحن، يعني ذلك من 240,000 إلى 400,000 دولار سنوياً، وهو ما يكفي لتمويل نظام التوزيع عدة مرات ويتبقى أموال لتحسينات أخرى.