基于多目标的供应链网络多级库存优化模型研究文献综述
2020-04-24 09:39:58
1.目的及意义
1.1 研究背景 库存是一个古老的课题。人类为了维持正常的生产、生活或军事活动,而储备的一定量的资源都可以叫做库存。可以说在社会经济的各个部分都存在着库存。物流管理中定义:“库存”是指一切当前闲置的,用于未来的,有经济价值的资源。人、财、物、信息各方面的资源都有库存问题。企业设置一定的库存可以应付各种变化,起到应急和缓冲作用;可以防止短缺,缩短供货周期;可以提高对用户的响应性;可以通过库存吸收季节性需求波动,维持生产过程均衡、平稳;可以通过在制品库存维持生产过程的连续性,使生产不中断;可以维持销售产品的稳定;可以维持生产的稳定。但同时,设置库存也会占用大量的资金;并且企业要支付库存维持费(管理费、场地费等),从而影响企业的利润;库存还会掩盖生产经营中的各种矛盾。因此,如何设置和维持一个合理的库存水平,以平衡存货不足带来的短缺风险和损失,以及库存过多所增加的仓库储存成本和资金成本成一直以来都是企业管理所要解决的一个的重要问题,也是国内外学者研究的一个重要课题。第二次世界大战以后,随着运筹学、数理统计学理论的广泛应用,库存管理(控制)开始作为一门理论发展起来,人们也开始系统地研究和解决库存问题。在此之后的一段时间内,库存控制主要考虑单个企业的库存成本、效率以及利润,强调自身的库存最优、最合理。经济订货批量、物料需求计划、及时化生产等作为该时期出现的管理模式及方法,往往只注重企业内部的资源最优应用,着眼于单个企业的优化和局部的最优。20世纪70—80年代,随着供应链和供应链管理概念的出现,传统的单级库存模型已经不能满足实际的需要。因此,学术界将研究的重点转向供应链环境下的多级库存控制。20世纪90年代以后,从供应链的角度来研究库存控制,成为供应链研究中的一个热点。供应链多级库存优化控制是对供应链资源的全局性优化控制方法,强调整条供应链库存的全局优化,降低供应链的总库存成本,最终实现供应链整体效益的最大化。1.2 研究目的及意义库存控制一直以来都是企业生产管理与经营管理过程中不可或缺的组成部分。随着供应链管理思想的发展,如今越来越多的企业决策者意识到采取供应链管理“刻不容缓”。供应链管理已成为企业实现可持续发展、增强核心能力的动力之源,并对企业整体经营环境产生了深刻的影响。而库存管理作为连接供应链上企业的纽带,是供应链管理实现增值的重要一环。库存管理的优劣会直接影响到企业的运营成本和整条供应链的经济效益。传统的库存控制侧重于单个企业或单个节点的库存控制绩效优化,多从库存成本最小出发,确定各自独立的库存控制策略,实现库存控制目标。但是,由于供应链上各节点企业之间缺乏有效的沟通,导致需求信息在传递过程被不断放大,从而增大了供应链整体的库存水平,不能实现供应链整体利润最大化。在供应链环境下,企业不能仅仅从自身的角度考虑竞争问题,而是开始考虑供应链与供应链之间的竞争。因此,企业的库存控制模型不能仅仅局限于基本的库存模型,而是应该注重供应链全局优化,体现集成控制的思想,库存控制范围也应从单级库存扩展到多级库存,从单目标优化可扩展到多目标优化。 1.3 国内外研究现状供应链多级库存的研究可以追溯到20世纪60年代初,Clark 和Scarf提出“级库存”的概念,迄今为止已有不少的研究成果。研究早期,较多学者主要研究二级供应链的多级库存问题,并侧重于供应链下游二级分销网络的库存控制研究。 彭禄斌,赵林度[1](2002)在构逑网络状的供应链模型的基础上,提出了该模型的多级库存控制问题。在假定需求函数和前置时间函数是随机分布的前提下, 分析了供应链上各节点企业发生地订货费、存储费和运输费,研究了在保证供应 链上各企业一定客户满足率的条件下,确定最佳订货批垦和订货临界点的方法, 使得供应链上各级库存费用之和最低。 高丽芳,杜秀华[2](2005)研究了在供应链管理的环境下,由K个配送中心,每个配送中心由Nk个零售商组成的配送网络的库存控制问题,在综合考虑了同一 产品在不同零售点需求的相关性,以及同一产品在不同周期需求相关性的情况下, 以库存成本和运输成本之和最低位目标,一定的服务水平为约束,建立了多级库 存控制优化校型。 周曙光,田征[3](2003)通过对允许缺货、瞬时补充情况下多级库存的分析, 找到使多级库存中总成本最低的各级库存订购批量、最高存储数量的最优值。 GiannoccaroI, Pontrandolfo P, Scozzi B.[4](2013)研究了三级物流网络中的运输成本,设备成本和消费者响应度,通过季节性网络(重新)设计同时最小化所提及的成本和时间。 综述所述,以上的研究文献都局限在建立基于成本优化的单目标模型,考虑 的决策变量包括汀货成本、存储成本、运输成本和缺货成本等。这种模型虽能在一定条件下优化多级库存系统,但在经济高度发展的今天,供应链库存的柔性和 满足时间的敏捷度使得这种模型局限性凸显出来。因此,本文拟建立基于总成本 最低和总库存周转时间最短的多目标模型,从而更贴近的刻画市场需求对供应链库存的要求。{title}
1.1 研究背景 库存是一个古老的课题。人类为了维持正常的生产、生活或军事活动,而储备的一定量的资源都可以叫做库存。可以说在社会经济的各个部分都存在着库存。物流管理中定义:“库存”是指一切当前闲置的,用于未来的,有经济价值的资源。人、财、物、信息各方面的资源都有库存问题。企业设置一定的库存可以应付各种变化,起到应急和缓冲作用;可以防止短缺,缩短供货周期;可以提高对用户的响应性;可以通过库存吸收季节性需求波动,维持生产过程均衡、平稳;可以通过在制品库存维持生产过程的连续性,使生产不中断;可以维持销售产品的稳定;可以维持生产的稳定。但同时,设置库存也会占用大量的资金;并且企业要支付库存维持费(管理费、场地费等),从而影响企业的利润;库存还会掩盖生产经营中的各种矛盾。因此,如何设置和维持一个合理的库存水平,以平衡存货不足带来的短缺风险和损失,以及库存过多所增加的仓库储存成本和资金成本成一直以来都是企业管理所要解决的一个的重要问题,也是国内外学者研究的一个重要课题。第二次世界大战以后,随着运筹学、数理统计学理论的广泛应用,库存管理(控制)开始作为一门理论发展起来,人们也开始系统地研究和解决库存问题。在此之后的一段时间内,库存控制主要考虑单个企业的库存成本、效率以及利润,强调自身的库存最优、最合理。经济订货批量、物料需求计划、及时化生产等作为该时期出现的管理模式及方法,往往只注重企业内部的资源最优应用,着眼于单个企业的优化和局部的最优。20世纪70—80年代,随着供应链和供应链管理概念的出现,传统的单级库存模型已经不能满足实际的需要。因此,学术界将研究的重点转向供应链环境下的多级库存控制。20世纪90年代以后,从供应链的角度来研究库存控制,成为供应链研究中的一个热点。供应链多级库存优化控制是对供应链资源的全局性优化控制方法,强调整条供应链库存的全局优化,降低供应链的总库存成本,最终实现供应链整体效益的最大化。1.2 研究目的及意义库存控制一直以来都是企业生产管理与经营管理过程中不可或缺的组成部分。随着供应链管理思想的发展,如今越来越多的企业决策者意识到采取供应链管理“刻不容缓”。供应链管理已成为企业实现可持续发展、增强核心能力的动力之源,并对企业整体经营环境产生了深刻的影响。而库存管理作为连接供应链上企业的纽带,是供应链管理实现增值的重要一环。库存管理的优劣会直接影响到企业的运营成本和整条供应链的经济效益。传统的库存控制侧重于单个企业或单个节点的库存控制绩效优化,多从库存成本最小出发,确定各自独立的库存控制策略,实现库存控制目标。但是,由于供应链上各节点企业之间缺乏有效的沟通,导致需求信息在传递过程被不断放大,从而增大了供应链整体的库存水平,不能实现供应链整体利润最大化。在供应链环境下,企业不能仅仅从自身的角度考虑竞争问题,而是开始考虑供应链与供应链之间的竞争。因此,企业的库存控制模型不能仅仅局限于基本的库存模型,而是应该注重供应链全局优化,体现集成控制的思想,库存控制范围也应从单级库存扩展到多级库存,从单目标优化可扩展到多目标优化。 1.3 国内外研究现状供应链多级库存的研究可以追溯到20世纪60年代初,Clark 和Scarf提出“级库存”的概念,迄今为止已有不少的研究成果。研究早期,较多学者主要研究二级供应链的多级库存问题,并侧重于供应链下游二级分销网络的库存控制研究。 彭禄斌,赵林度[1](2002)在构逑网络状的供应链模型的基础上,提出了该模型的多级库存控制问题。在假定需求函数和前置时间函数是随机分布的前提下, 分析了供应链上各节点企业发生地订货费、存储费和运输费,研究了在保证供应 链上各企业一定客户满足率的条件下,确定最佳订货批垦和订货临界点的方法, 使得供应链上各级库存费用之和最低。 高丽芳,杜秀华[2](2005)研究了在供应链管理的环境下,由K个配送中心,每个配送中心由Nk个零售商组成的配送网络的库存控制问题,在综合考虑了同一 产品在不同零售点需求的相关性,以及同一产品在不同周期需求相关性的情况下, 以库存成本和运输成本之和最低位目标,一定的服务水平为约束,建立了多级库 存控制优化校型。 周曙光,田征[3](2003)通过对允许缺货、瞬时补充情况下多级库存的分析, 找到使多级库存中总成本最低的各级库存订购批量、最高存储数量的最优值。 GiannoccaroI, Pontrandolfo P, Scozzi B.[4](2013)研究了三级物流网络中的运输成本,设备成本和消费者响应度,通过季节性网络(重新)设计同时最小化所提及的成本和时间。 综述所述,以上的研究文献都局限在建立基于成本优化的单目标模型,考虑 的决策变量包括汀货成本、存储成本、运输成本和缺货成本等。这种模型虽能在一定条件下优化多级库存系统,但在经济高度发展的今天,供应链库存的柔性和 满足时间的敏捷度使得这种模型局限性凸显出来。因此,本文拟建立基于总成本 最低和总库存周转时间最短的多目标模型,从而更贴近的刻画市场需求对供应链库存的要求。{title}
2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1 研究的基本内容第一章:绪论。对研究的背景、目的及意义以进行概述,并对国内外研究现状进行总结分析,同时阐述本文的主要论点及本文的章节安排。第二章:基本概念。对库存、库存管理、供应链、供应链管理等概念给出详细的定义。并从供应链下的库存管理理论基础幵始,结合供应链中需求变异放大需求的特点,提出了几种库存管理策略,即在供应商管理用户库存、联合管理库存、 协调规划、预测、补给基础上提出了多级库存优化与控制的研宄课题。第三章:这部分内容主要是围绕多级库存单目标即以成本优化的目标研究控制策略,在介绍多种网络结构的基础上,研究单级库存控制策略和基于串行系统的多级库存控制策略。第四章:全草以介绍遗传算法为重点,从概念到运箅流程,再到算法步骤,都是为多目标优化中的遗传算法做铺垫。第五章:本章内容是研究多目标下多级库存优化问题,即以成本最优和以时间优化为目标,分别对分销商和核心制造商建立模型,最后得出总的模型函数,并对其进行遗传算法优化。第六章:在上文介绍的目标函数优化基础上,以实例为研究对象,在MATLAB 软件下,对该模型进行数据试验,得出最优解。2.2 拟采用的技术方案2.2.1 文献研究阅读大量国内外在供应链、多级库存及优化算法等方面的文献,了解该方向的研究现状及动态,深入把握研究方向。重点研究供应链环境下多级库存的多目标优化模型,在对国内外相关文献分析的基础上,准确把握研究问题的理论和技术发展趋势。2.2.2 数学建模数学建模方法是运用用符号、函数关系将评价目标和内容系统规定下来,并把互相间的变化关系通过数学公式表达出来。并根据优化目标与已知常量建立目标函数与约束条件。2.2.3 优化分析系统分析,并选择合适的优化算法。本文中利用MATLAB软件对所建立出来的模型进行优化分析,求出最优解。2.2.4 案列验证通过对某一现实实例的建模仿真与优化,验证所建模型是否具有实际意义。3. 参考文献
[1] 彭禄斌, 赵林度. 供应链网状结构中多级库存控制模型[J]. 东南大学学报(自然科学版),2002, 32(2):218-222.
[2] 高丽芳, 杜秀华. 一种考虑相关需求的多级库存控制优化模型[J]. 计算机仿真,2005, 22(8):163-165.
[3] 周曙光, 田征. 多级库存控制策略的分析[J]. 大连海事大学学报,2003, 29(1):106-108.
[4] Cheshmehgaz H R, Desa M I, Wibowo A. A flexiblethree-level logistic network design considering cost and time criteria with amulti-objective evolutionary algorithm[J]. Journal of IntelligentManufacturing, 2013, 24(2):277-293.
[5] 黄丽燕. 供应链分销系统多级库存优化模型研究[D]. 北京交通大学,
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