庫(kù)存不精確情形下的魯棒集成補(bǔ)貨、生產(chǎn)控制及分銷(xiāo)策略.pdf

1、完整的生產(chǎn)/庫(kù)存/分銷(xiāo)系統(tǒng)控制通常分為三個(gè)主要環(huán)節(jié):原材料庫(kù)存管理、生產(chǎn)控制及分銷(xiāo)調(diào)度。這三個(gè)環(huán)節(jié)分別包含原材料庫(kù)存、在制品庫(kù)存和成品庫(kù)存。而庫(kù)存不精確（庫(kù)存記錄與真實(shí)庫(kù)存的不符）在上述三個(gè)環(huán)節(jié)均客觀存在。庫(kù)存不精確給物料需求計(jì)劃系統(tǒng)和供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)了不利影響，進(jìn)而帶來(lái)了成本的增加和收益的減少。因此，本論文將研究一種魯棒集成補(bǔ)貨、生產(chǎn)控制和分銷(xiāo)策略來(lái)克服庫(kù)存不精確對(duì)生產(chǎn)/庫(kù)存/分銷(xiāo)系統(tǒng)三個(gè)主要環(huán)節(jié)帶來(lái)的負(fù)面影響。本文的主要內(nèi)容

2、概括如下:
　　1.針對(duì)考慮補(bǔ)貨時(shí)延和庫(kù)存不精確的原材料庫(kù)存系統(tǒng)，研究了魯棒補(bǔ)貨問(wèn)題。該問(wèn)題以最小化庫(kù)存成本、缺貨成本和物料運(yùn)輸成本為目標(biāo)。首先給出了用于估計(jì)真實(shí)庫(kù)存概率分布的遞歸算法。在庫(kù)存水平概率分布的基礎(chǔ)上，提出了一種魯棒再訂貨時(shí)間/再訂貨量策略（RTQ策略）。文中的理論分析和數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示了如下結(jié)論和管理學(xué)啟示:(1)如果存在不可見(jiàn)的庫(kù)存損失及由此帶來(lái)的不精確的庫(kù)存記錄，在經(jīng)典策略((r，Q)策略，(R，S）策略，(s，

3、S)策略）控制下，將會(huì)在有限時(shí)間內(nèi)陷入零服務(wù)狀態(tài)（庫(kù)存水平以概率1小于或等于零）;如果庫(kù)存損失的概率分布已知，在所提出的RTQ策略下，即使不進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)，系統(tǒng)也不會(huì)陷入零服務(wù)狀態(tài)且會(huì)保持較高的服務(wù)水平;(2)如果庫(kù)存記錄是精確的，則RTQ策略是近似優(yōu)的，其性能與最優(yōu)參數(shù)下的(r，Q)策略非常接近。(3)為克服庫(kù)存系統(tǒng)中庫(kù)存不精確帶來(lái)的負(fù)面影響，除了盤(pán)點(diǎn)和部署射頻識(shí)別設(shè)備(RFID)，也可采用魯棒補(bǔ)貨策略，這樣不會(huì)增加人力或硬件部署和維護(hù)的成

4、本。
　　2.針對(duì)在制品及成品庫(kù)存不精確的生產(chǎn)系統(tǒng)，研究了多機(jī)器多品種制造系統(tǒng)的魯棒生產(chǎn)控制問(wèn)題。該問(wèn)題以最小化在制品和成品的庫(kù)存成本以及成品的缺貨成本為目標(biāo)。該問(wèn)題分以下兩步解決:首先，在庫(kù)存水平精確可知的假設(shè)下，根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃原理推導(dǎo)出了簡(jiǎn)化的最優(yōu)生產(chǎn)控制策略（簡(jiǎn)化策略）;基于該控制策略的結(jié)構(gòu)特征和真實(shí)庫(kù)存水平條件概率分布，為克服庫(kù)存不精確對(duì)生產(chǎn)控制的負(fù)面影響，提出了一種基于在制品及成品庫(kù)存水平的條件數(shù)學(xué)期望的魯棒生產(chǎn)控制策略（

5、魯棒策略）。數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)將簡(jiǎn)化策略和所提出的魯棒策略在各自的最優(yōu)參數(shù)下進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，魯棒策略的性能總是優(yōu)于簡(jiǎn)化策略。最后對(duì)兩種策略關(guān)于庫(kù)存誤差分布參數(shù)、機(jī)器故障率等系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了靈敏度分析。結(jié)果表明，在不同的系統(tǒng)參數(shù)下，所提出的魯棒策略都優(yōu)于簡(jiǎn)化策略。本問(wèn)題的研究結(jié)果表明，在生產(chǎn)控制中，即使在制品種類(lèi)多，且數(shù)量持續(xù)變化難以跟蹤，魯棒控制策略仍能有效減小庫(kù)存不精確帶來(lái)的負(fù)面影響。
　　3.針對(duì)考慮補(bǔ)貨時(shí)延和庫(kù)存不精確的分銷(xiāo)系

6、統(tǒng)，研究了魯棒庫(kù)存路徑問(wèn)題(Inventoryrouting problem，IRP)。與傳統(tǒng)IRP問(wèn)題不同的是，我們考慮了補(bǔ)貨時(shí)延，而各零售商的補(bǔ)貨時(shí)延由分銷(xiāo)路徑?jīng)Q定，因此補(bǔ)貨量決策和路徑?jīng)Q策相互耦合。為解決此問(wèn)題，首先研究了庫(kù)存精確情形下考慮補(bǔ)貨時(shí)延的IRP問(wèn)題。以一個(gè)供應(yīng)商兩個(gè)零售商的簡(jiǎn)單情形為研究對(duì)象，證明了該問(wèn)題的最優(yōu)庫(kù)存路徑策略結(jié)構(gòu)為切換曲線類(lèi)型，狀態(tài)（零售商的庫(kù)存位勢(shì)）空間被切換曲線劃分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)各自的最優(yōu)補(bǔ)

7、貨路線及最優(yōu)訂至點(diǎn)(order-up-to-level)。根據(jù)最優(yōu)策略的結(jié)構(gòu)，針對(duì)現(xiàn)實(shí)規(guī)模的分銷(xiāo)系統(tǒng)，提出了一種啟發(fā)式策略并給出了算例來(lái)說(shuō)明該策略的可行性。其次研究了考慮庫(kù)存不精確和補(bǔ)貨時(shí)延的IRP問(wèn)題。該問(wèn)題的解決分為三層:路徑優(yōu)化層（產(chǎn)生和優(yōu)化待選路徑），補(bǔ)貨量?jī)?yōu)化層（對(duì)每條待選路徑，優(yōu)化補(bǔ)貨量），路徑評(píng)估層（對(duì)每條路徑的性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估）。提出了一種魯棒再訂貨時(shí)間/階段長(zhǎng)度/再訂貨量算法來(lái)優(yōu)化補(bǔ)貨時(shí)間、補(bǔ)貨量。最后，提出了一種基于

8、遺傳算法的路徑?jīng)Q策方法。
　　4.針對(duì)考慮庫(kù)存不精確的補(bǔ)貨/生產(chǎn)/分銷(xiāo)系統(tǒng)，研究了魯棒集成補(bǔ)貨、生產(chǎn)控制及分銷(xiāo)問(wèn)題。為解決此問(wèn)題，首先建立了系統(tǒng)完整的數(shù)學(xué)模型，并在前述工作的基礎(chǔ)上構(gòu)建了集成魯棒補(bǔ)貨/生產(chǎn)/分銷(xiāo)控制策略。通過(guò)遞歸估計(jì)的未來(lái)周期零售終端庫(kù)存水平的概率分布預(yù)測(cè)下次配送的時(shí)間和所需的配送量，以此作為生產(chǎn)環(huán)節(jié)下一階段的生產(chǎn)目標(biāo)。證明了該種情形的最優(yōu)生產(chǎn)控制策略為{0，μ}控制，即若開(kāi)始生產(chǎn)就以最大生產(chǎn)率來(lái)生產(chǎn)。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，

9、使用基于仿真的方法優(yōu)化最佳生產(chǎn)開(kāi)始時(shí)間和各周期對(duì)各種原材料需求的概率分布，以此作為原材料庫(kù)存控制環(huán)節(jié)進(jìn)行原材料補(bǔ)貨的依據(jù)。數(shù)值實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該策略的可行性。通過(guò)對(duì)庫(kù)存不精確程度的靈敏度分析，我們發(fā)現(xiàn)在該策略的控制下，當(dāng)各環(huán)節(jié)庫(kù)存不精確程度的變化時(shí)，雖然控制策略的參數(shù)隨之變化，但各環(huán)節(jié)的服務(wù)水平保持不變，體現(xiàn)了策略較好的魯棒性。
　　對(duì)于關(guān)于庫(kù)存不精確問(wèn)題的研究，本文的主要貢獻(xiàn)是:(1)將庫(kù)存不精確情形下的補(bǔ)貨問(wèn)題從現(xiàn)有的報(bào)童模型擴(kuò)展至

10、考慮固定訂貨成本和補(bǔ)貨時(shí)延的一般模型，并提出相應(yīng)的魯棒再訂貨點(diǎn)/再訂貨量策略;(2)研究了在制品及成品庫(kù)存不精確情形下的生產(chǎn)控制問(wèn)題，提出了一種基于在制品及庫(kù)存水平的條件數(shù)學(xué)期望的魯棒生產(chǎn)控制策略。(3)研究了分銷(xiāo)過(guò)程中成品庫(kù)存不精確情形下的庫(kù)存路徑問(wèn)題，考慮了分銷(xiāo)過(guò)程中運(yùn)輸時(shí)延不可忽略的現(xiàn)實(shí)因素，證明了最優(yōu)庫(kù)存路徑策略的結(jié)構(gòu)特征，并提出了魯棒庫(kù)存路徑策略。(4)研究了庫(kù)存不精確情形下的補(bǔ)貨/生產(chǎn)/分銷(xiāo)系統(tǒng)的魯棒集成控制，提出了魯棒集成