即时零售业态O2O库存管理设计实践

目录

一.前言

二.问题与挑战‍

    1.库存同步效率问题

    2.并发超卖问题

    3.共享库存计算问题

三.核心设计方案

     1.同步提效方案

     2.防超卖解决方案

     3.共享库存计算方案

四.回顾总结

一.前言

受疫情影响，越来越多的消费者在线上购买日常消费品，进一步加速了即时消费需求，随着线上订单量显著升高，运维成本成了很大的瓶颈。传统方式由运营人员维护线下、线上库存，库存维护不及时会引发商品缺勤率升高（有库存无法售卖）、缺货出（超卖）等问题，影响用户购物体验。本文主要介绍海博库存系统是如何保证线下线上库存统一、及时、准确的一体化解决方案。

二.问题与挑战

即时零售需求下，线上、线下商品销售采用一盘货模式，即线上、线下商品种类相同，销售同一份库存。为了提升用户体验，线下所有商品种类（标品、箱包品、称重品、组套品等）都能在线上售卖。库存变更的同步流程，如图所示：

线下门店库存在线上三方渠道销售会涉及到库存的计算、转换、同步等多种操作，商家实际运营过程中会出现以下几种问题。假如门店剩余库存如下列表所示：

1. 库存同步效率问题

场景1：线下门店库存变更同步线上三方渠道

如图所示，用户A在线下门店购买5瓶可乐，付款后库存剩余5瓶。线下库存变更后未及时同步至线上三方渠道，用户B在线上三方渠道购买6瓶可乐，结账后库存剩余4瓶，一共售卖11瓶可乐，线下门店库存发生超卖。

场景2：线上多渠道共享同一份库存，单一渠道库存变更同步其他渠道

如图所示，用户A在到家渠道购买可乐6瓶，付款后剩余4瓶，库存变更后未及时同步至自有渠道，用户B在自有渠道购买8瓶可乐，结账后库存剩余2瓶，一共售卖14瓶可乐，线下门店库存发生超卖。

2. 并发购买超卖问题

场景1：线下门店与线上三方渠道并发购买

如图所示，用户A在线下门店购买酸奶4瓶，同时用户B在线上渠道购买5瓶酸奶，线上线下总共售卖9瓶酸奶，线下门店库存发生超卖。

场景2：线上多渠道间并发购买

如图所示，用户A在到家渠道购买酸奶3瓶，同时用户B在自有渠道购买6瓶酸奶，线上库存总共售卖9瓶酸奶，线下门店库存发生超卖。

3. 共享库存计算问题

线上渠道包括单品、箱包品、多规格品、组套品等多种类商品售卖，由于线下门店、线上渠道共享库存，根据门店库存换算后，如图所示，线上渠道可售库存分别为：可乐(瓶装)10瓶、可乐(提装)1提、鸡翅（500g）2份、可乐鸡翅（可乐【瓶装】*1 + 鸡翅*200g）5份。

用户A在到家渠道购买了1份可乐鸡翅, 其中可乐共享库存关联商品包括瓶装可乐和提装可乐，鸡翅关联商品500g称重鸡翅，所有关联品库存重新计算，计算量大、计算复杂、同时人工维护变更困难。

三.核心设计方案

1.同步提效方案

门店库存发生变更，从门店同步到三方渠道，如果同步时间过长，三方渠道库存不准确，商家很容易发生超卖。我们需要保证同步时间在可控的范围内，避免出现超卖。解决该问题难点及分析如下：

• 库存变更频繁：高动销商品库存变更频繁，需提高同步效率。

• 同步数据量大：部分商家为保证库存准确，线下早八晚九全量同步，其他时间增量同步，同步数据量大，需提升同步频次。

• 三方渠道限频：线上各渠道库存同步存在限频，且限频不一致。

1.1 低延时数据同步方案

由上述问题可知，库存同步数据量大、流程长，会影响库存的同步性能，为了提升性能，将服务进行隔离，拆分如下两个模块，避免大量同步影响库存计算。 线下库存：主要负责库存数据的校验、过滤线上库存：主要处理海博库存的计算和渠道同步

鉴于库存同步数据量大，为避免与手动调整库存过程中发生冲突，造成库存错误，我们通过分布式锁实现并发控制；为了提高处理效率，剥离非核心业务操作，通过消息中间件异步保存流水和同步任务，同步操作是基于分布式调度框架多线程并行同步，提升同步频次和效率。

1.2 动态控频同步策略

如前文所述，同步渠道采用分布式调度框架，该框架能让商家所有门店品任务，动态的分配到多个主机jvm中，通过不同的线程组并行执行。在多线程情况下，这些同步任务通过划分不同分片（每个分片为一组同步任务），每个线程执行一个或多个分片的任务，避免重复处理。

如果根据商家维度分配某个分片，在数据量大时，很容易出现任务积压；无限增加分片，可能会触发渠道限频，以上两种场景均会导致同步效率低。

如图所示，我们的策略是根据商家同步任务的情况，均衡分配任务所属分片,实现不触发渠道限频的情况下达到最高同步效率。

1.3 任务优先级同步策略

在实际业务场景中，除线下同步，还有手动调整、同步配置变更、线上销售等多种场景触发库存变更。每种业务场景对库存的影响和及时性要求不同。

举个案例，假如线下同步10个库存至渠道，同时商家在海博将库存手动调整为5，此场景下手动调整的优先级比线下同步高，三方渠道最终库存应该是5，否则会发生超卖。

我们的解决方案是根据特定算法和策略进行打分，分值高的任务优先同步，可实现线下变更同步控制在分钟级延迟，手动调整、线上销售同步控制在秒级延迟。

2.防超卖解决方案

基于前面提到的数据同步方案，虽然解决了同步延迟（控制在分钟级），但是无法解决商品在低库存量时，线下线上同时销售发生超卖的问题，需要保证商品销售最大化的前提下有效控制缺货出。

2.1 动态安全库存设计

  从业务角度考虑，增加安全库存，可降低超卖率。

• 安全库存：保留固定库存只在线下门店售卖    

• 线上可售库存 = 线下门店库存 - 安全库存

由于线下门店用户选购时间不固定，无法精准确定商品具体的安全库存值，如何合理设置安全库存？如果粗暴的将商品安全库存统一设置为4，会出现以下两种问题，如图所示：

8:31-9:00时段，线下门店库存为10，线上可售库存=总库存（10）- 安全库存（4）, 此时线下一次卖出8个，在库存同步生效之前，加上线上可售库存6，理论上可能超卖个数=8+6-10；

10:01-10:30时段，线下门店库存为10，线上可售库存=总库存（10）- 安全库存（4），此时线下一次卖出2个，加上线上可售库存6，理论上线下门店和线上三方渠道一共销售库存个数=2+6，其中有2个库存在线上缺勤，无法售卖。

以上计算方法是在最理想的状态下进行的计算，在实际计算中，动态安全库存 ≈ 线下时段销量。

此方案通过销量预测算法，对线下门店各时段销售库存进行预测，动态设置安全库存。

2.2 同步系数设计

基于以上动态安全库存设计，能够降低线下线上同时销售产生超卖问题，但无法避免渠道间并发销售产生的超卖，通过增加同步系数，按比例同步各渠道可售库存，降低超卖率，保证商品销售最大化，如图所示：

• 同步系数：线上可售库存占用线下门店库存比例

• 线上可售库存 = 线下门店库存 * 同步系数

3.共享库存计算方案

线下涉及商品种类繁多（标品、箱包品、多规格称重品、组套品等），为了提升用户体验，需保证所有商品种类在线上标品化销售，并准确计算共享库存的商品库存。解决该问题难点及分析如下：

• 计算量大：线下门店库存发生变更、线上销售扣减库存，关联共享库存商品都需重新计算，计算量大且极易发生并发。

• 时效要求高：所有共享库存商品库存需保证同时变更，否则会出现库存不准确。

3.1 库存计算引擎

• 预占库存：线上销售未配送商品数量

• 线下可用库存：共享库存可用商品数量（线下门店库存-共享库存商品总预占）

• 可售库存：可对外销售的商品数量

• 现货库存：线上商品总数量（可售库存 + 预占库存）

针对计算量大，我们设计了可扩展、可编排的库存计算引擎，如图所示：

该方案支持标品、箱包品、称重品以及共享库存关联品的并行计算，保证库存变更的时效性、准确性。

库存变动中，最关键的节点就是线上销售扣减库存，扣减规则如下：

• 预占：+预占，-可售

• 调整：-预占，+可售

• 换货：【订单品】-预占，+可售，【换货品】+预占，-可售

• 出库：-预占，-现货

• 取消：-预占，+可售

为保证订单处理流程性能和效率，线上销售扣减库存采用mq异步消息方式处理，由于mq无法保证与实际流程一致，按照错误顺序处理库存，会导致库存数据错误。我们设计了订单状态机，在扣减库存前，进行前置状态校验，避免此问题。

3.2 订单状态机设计

订单状态机主要包括订单预占、订单调整、订单换货、订单出库、订单取消等节点，如图所示：

为方便扩展，通过配置方式维护各节点的前置状态，扣减库存前根据当前节点状态进行处理。

四.回顾总结

基于以上即时零售场景存在的痛点，我们在分析、梳理、解决这些的问题过程中沉淀了如下的库存系统架构：

库存架构从多方面进行考虑设计：

服务隔离方面，拆分线下、线上库存两个模块，线下库存负责接收ERP库存数据，并进行数据过滤、清洗，线上库存支持业务操作、库存计算和渠道数据同步。

同步效率方面，设计了动态控频同步组件，针对不同渠道动态控制同步频率，保证渠道同步效率的最大化。

拓展性方面，设计了库存计算引擎，根据不同业务场景可编排计算流程，同时支持新业务场景的拓展。

准确性方面，该架构支持全链路数据监控，保证数据在各环节的准确、可追溯；

以上为即时零售库存系统的整体设计，我们通过合理的架构设计保证了库存在整体业务流程的实时、准确、统一。