庫存不精確情形下的魯棒集成補貨、生產(chǎn)控制及分銷策略.pdf

1、完整的生產(chǎn)/庫存/分銷系統(tǒng)控制通常分為三個主要環(huán)節(jié):原材料庫存管理、生產(chǎn)控制及分銷調(diào)度。這三個環(huán)節(jié)分別包含原材料庫存、在制品庫存和成品庫存。而庫存不精確（庫存記錄與真實庫存的不符）在上述三個環(huán)節(jié)均客觀存在。庫存不精確給物料需求計劃系統(tǒng)和供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)的運行帶來了不利影響，進而帶來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貨、生產(chǎn)控制和分銷策略來克服庫存不精確對生產(chǎn)/庫存/分銷系統(tǒng)三個主要環(huán)節(jié)帶來的負(fù)面影響。本文的主要內(nèi)容

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

3、S)策略）控制下，將會在有限時間內(nèi)陷入零服務(wù)狀態(tài)（庫存水平以概率1小于或等于零）;如果庫存損失的概率分布已知，在所提出的RTQ策略下，即使不進行盤點，系統(tǒng)也不會陷入零服務(wù)狀態(tài)且會保持較高的服務(wù)水平;(2)如果庫存記錄是精確的，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)為克服庫存系統(tǒng)中庫存不精確帶來的負(fù)面影響，除了盤點和部署射頻識別設(shè)備(RFID)，也可采用魯棒補貨策略，這樣不會增加人力或硬件部署和維護的成

4、本。
　　2.針對在制品及成品庫存不精確的生產(chǎn)系統(tǒng)，研究了多機器多品種制造系統(tǒng)的魯棒生產(chǎn)控制問題。該問題以最小化在制品和成品的庫存成本以及成品的缺貨成本為目標(biāo)。該問題分以下兩步解決:首先，在庫存水平精確可知的假設(shè)下，根據(jù)動態(tài)規(guī)劃原理推導(dǎo)出了簡化的最優(yōu)生產(chǎn)控制策略（簡化策略）;基于該控制策略的結(jié)構(gòu)特征和真實庫存水平條件概率分布，為克服庫存不精確對生產(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)值仿真實驗將簡化策略和所提出的魯棒策略在各自的最優(yōu)參數(shù)下進行了對比。結(jié)果表明，魯棒策略的性能總是優(yōu)于簡化策略。最后對兩種策略關(guān)于庫存誤差分布參數(shù)、機器故障率等系統(tǒng)參數(shù)進行了靈敏度分析。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)于簡化策略。本問題的研究結(jié)果表明，在生產(chǎn)控制中，即使在制品種類多，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存不精確帶來的負(fù)面影響。
　　3.針對考慮補貨時延和庫存不精確的分銷系

6、統(tǒng)，研究了魯棒庫存路徑問題(Inventoryrouting problem，IRP)。與傳統(tǒng)IRP問題不同的是，我們考慮了補貨時延，而各零售商的補貨時延由分銷路徑?jīng)Q定，因此補貨量決策和路徑?jīng)Q策相互耦合。為解決此問題，首先研究了庫存精確情形下考慮補貨時延的IRP問題。以一個供應(yīng)商兩個零售商的簡單情形為研究對象，證明了該問題的最優(yōu)庫存路徑策略結(jié)構(gòu)為切換曲線類型，狀態(tài)（零售商的庫存位勢）空間被切換曲線劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域?qū)?yīng)各自的最優(yōu)補

7、貨路線及最優(yōu)訂至點(order-up-to-level)。根據(jù)最優(yōu)策略的結(jié)構(gòu)，針對現(xiàn)實規(guī)模的分銷系統(tǒng)，提出了一種啟發(fā)式策略并給出了算例來說明該策略的可行性。其次研究了考慮庫存不精確和補貨時延的IRP問題。該問題的解決分為三層:路徑優(yōu)化層（產(chǎn)生和優(yōu)化待選路徑），補貨量優(yōu)化層（對每條待選路徑，優(yōu)化補貨量），路徑評估層（對每條路徑的性能指標(biāo)進行評估）。提出了一種魯棒再訂貨時間/階段長度/再訂貨量算法來優(yōu)化補貨時間、補貨量。最后，提出了一種基于

8、遺傳算法的路徑?jīng)Q策方法。
　　4.針對考慮庫存不精確的補貨/生產(chǎn)/分銷系統(tǒng)，研究了魯棒集成補貨、生產(chǎn)控制及分銷問題。為解決此問題，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)建了集成魯棒補貨/生產(chǎn)/分銷控制策略。通過遞歸估計的未來周期零售終端庫存水平的概率分布預(yù)測下次配送的時間和所需的配送量，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，即若開始生產(chǎn)就以最大生產(chǎn)率來生產(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)開始時間和各周期對各種原材料需求的概率分布，以此作為原材料庫存控制環(huán)節(jié)進行原材料補貨的依據(jù)。數(shù)值實驗驗證了該策略的可行性。通過對庫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)庫存不精確程度的變化時，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。
　　對于關(guān)于庫存不精確問題的研究，本文的主要貢獻(xiàn)是:(1)將庫存不精確情形下的補貨問題從現(xiàn)有的報童模型擴展至

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