（管理科学与工程专业论文）cpfr中的联合生产库存优化模型研究.pdf

a t h e s i sf o rt h ed e g r e eo fm a s t e ri nm a n a g e m e n ts c i e n c e r e s e a r c ho nt h ei n t e g r a t e dp r o d u c t i o n - i n v e n t o r y o p t i m a lm o d e l i nc p f r b yy a n gl i j u s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rj is h o u f e n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u l y2 0 0 8 擎 愀 巴 i l蠕 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中 取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表 或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 私确韵 i ，： 日 期：m g 7 ，尹 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年刮一年半口两年口 学位论文作者签名： 枷自菊 签字日期：m 占7 ，y - 新躲帮睁 签字日期： 彦吻a 矧7 留旷衫为 厂 母l。i 叭 _ ! - _ ： - 东北大学硕士学位论文 摘要 c p f r 中的联合生产一库存优化模型研究 摘要 近年来，随着科学技术的发展，特别是信息技术的飞速发展，市场的全球化和客户 需求结构的多样化使企业与企业之间的竞争愈加激烈，供应链战略正经受着巨大的变 革。协同计划预测补给策略c p f r ( c o l l a b o r a t i v ep l a n n i n g ，f o r e c a s t i n ga n dr e p l e n i s h m e n t ) 作为供应链管理崭新的和最为现实的选择模式，它强调供应链企业之间的合作，注重整 个供应链的效率和效益，已经成为供应链管理领域研究的热点。本文主要研究了c p f r 中的单供货商单销售商的联合生产一库存优化模型，具体研究内容包括： 首先，在对供应链协同管理、协同计划预测补给策略c p f r 和库存优化控制相关理 论及文献进行综述的基础上，着重论述了供应链协同管理的概念、c p f r 的概念、特点 和库存优化控制的经典模型。 其次，构建了非连续生产条件下的联合生产一库存优化模型，并给出了模型的求解 方法。根据求解方法，提出了迭代算法，并运用仿真软件m a t l a b 7 3 进行编程对模型 进行求解。最后，通过算例和灵敏度分析，说明供货商和销售商联合决策要优于独立决 策，以及各个参数对联合相关总利润的影响，其中由供货商和销售商协同预测的与需求 率有关的参数对联合相关总利润的影响最大。 第三，构建了连续生产条件下的联合生产一库存优化模型，并给出了模型的求解方 法。由于该模型是极其复杂的有约束条件的最优化问题，所以本文提出利用三阶段最优 化方法，通过仿真软件m a t l a b 7 3 编程给出了该模型的数值解。最后，通过算例和灵 敏度分析，说明了各个参数对联合相关总利润的影响，同样也是由供货商和销售商协同 预测的与需求率有关的参数对联合相关总利润的影响最大。 本文对协同商务模式下c p f r 中的联合生产一库存优化模型及其求解方法进行了有 益的探讨，所得到的研究结果为c p f r 的应用提供了理论基础和实践经验，同时也为企 业实施c p f r 提供了新的思路和方法。 关键词：c p f r ；协同管理；联合生产一库存；迭代算法；优化模型 一i i j、ii _|0山 q ， 0 _|；j ，m兰、 t、j- 知 、 f l 0 东北大学硕士学位论文a b s t r a c t r e s e a r c ho nt h e i n t e g r a t e dp r o d u c t i o n - i n v e n t o r yo p t i m a l m o d e li nc p f r a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ，e s p e c i a l l yt h er a p i d d e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，t h em a r k e tg l o b a l i z a t i o na n dt h ed i v e r s i f i c a t i o no f c u s t o m e r sd e m a n ds t r u c t u r em a k et h ec o m p a n i e s c o m p e t i t i o nm o r ed r a s t i c ，a n ds u p p l yc h a i n s t r a t e g yh a su n d e r g o n et h el a r g ec h a n g e a st h eb r a n d - n e wa n dm o s tr e a l i s t i cc h o i c em o d eo f s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，c o l l a b o r a t i v ep l a n n i n g , f o r e c a s t i n ga n dr e p l e n i s h m e n tp u t s e m p h a s i so nc o o p e r a t i o ne a c ho t h e r , a n df o c u s e so ne f f i c i e n c ya n db e n e f i tf o r t h ee n t i r ec h a i n ， s ot h a ti th a sb e c o m eah o tp r o b l e mi nt h ef i e l do fs u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t t h i sp a p e r m a i n l ys t u d i e st h ei n t e g r a t e dp r o d u c t i o n - i n v e n t o r yo p t i m a lm o d e li nc p f rw h i c hi n c l u d e s o n ev e n d o ra n do n e b u y e r t h ec o n c r e t er e s e a r c hc o n t e n t si n c l u d e ： f i s to fa l l ，o nt h eb a s eo fr e l a t e dt h e o r i e sa b o u tc o l l a b o r a t i v es u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ， c o l l a b o r a t i v ep l a n n i n g ，f o r e c a s t i n ga n dr e p l e n i s h m e n ta n di n v e n t o r ym a n a g e m e n t ，t h et e x t i n t r o d u c et h e c o n c e p t o fc o l l a b o r a t i v e s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，t h ec o n c e p ta n d c h a r a c t e r i s t i co fc p f ra n dt h ec l a s s i c a lm o d e lo fi n v e n t o r ym a n a g e m e n l s e c o n d ，t h i sp a p e rc o n s t r u c t st h ei n t e g r a t e dp r o d u c t i o n i n v e n t o r yo p t i m a lm o d e lu n d e r t h ed i s c o n t i n u o u sm a n u f a c t u r ec o n d i t i o n ，a n dp r o v i d e st h es o l u t i o nm e t h o do ft h ep r o p o s e d m o d e l o nt h eb a s eo ft h es o l u t i o np r o c e d u r e ，t h ei t e r a t i v ea l g o r i t h mi sp r o p o s e d ，a n dt h e m o d e li ss o l v e db ym a t l a b 7 3 a tl a s t ，b yt h ea n a l y s i so fe x a m p l e sa n d s e n s i t i v i t ya n a l y s i s ， t h i sp a p e rs h o w st h a tj o i n td e c i s i o ni sb e t t e rt h a ni n d e p e n d e n td e c i s i o n , a n dt h ee f f e c t so f v a r i o u sp a r a m e t e r so nj o i n tt o t a lp r o f i t t h er e s u l ts h o w st h a tt h ep a r a m e t e r si nd e m a n dr a t e p l a yt h em o s ti m p o r t a n tr o l ei nt h ej o i n tt o t a lp r o f i t t h i r d ，t h i sp a p e rc o n s t r u c t st h ei n t e g r a t e dp r o d u c t i o n i n v e n t o r yo p t i m a lm o d e lu n d e rt h e c o n t i n u o u sm a n u f a c t u r ec o n d i t i o n ，a n dp r o v i d e st h es o l u t i o nm e t h o do ft h ep r o p o s e dm o d e l t h ep r o p o s e dm o d e li sav e r yc o m p l e xc o n s t r a i n e do p t i m i z a t i o np r o b l e m ，s ot h i s p a p e r p r o p o s e st h et h r e e - s t a g eo p t i m i z a t i o nm e t h o d ；n u m e r i c a ls o l u t i o no ft h ep r o p o s e dm o d e li s o b t a i n e db ym a t i a b 7 3 a tl a s t ，b yt h ea n a l y s i so fe x a m p l e sa n ds e n s i t i v i t ya n a l y s i s ，t h i s p a p e ra l s os h o w sh o wd e e pt h ev a r i o u sp a r a m e t e r sa f f e c tt h ej o i n tt o t a lp r o f i t a l s o ，t h e p a r a m e t e r si nd e m a n dr a t ep l a yt h em o s ti m p o r t a n tr o l ei nt h ej o i n tt o t a lp r o f i t t h i sp a p e rm a i n l yd i s c u s s e st h ei n t e g r a t e dp r o d u c t i o n - i n v e n t o r yo p t i m a lm o d e la n dt h e i i i 东北大学硕士学位论文abstr扯t s o l u t i o nm e t h o di nc p f ru n d e rc o o r d i n a t i o nc o m m e r c ep a t t e r n t h es t u d yr e s u l t sc a n p r o v i d e t h e o r e t i c a lb a s i sa n d p r a c t i c a le x p e r i e n c ef o ri m p l e m e n t i n gc p f r k e y w o r d s ：c p f r ；c o l l a b o r a t i v em a n a g e m e n t ；i n t e g r a t e dp r o d u c t i o n - i n v e n t o r y ；i t e r a t i v e a l g o r i t h m ；o p t i m a lm o d e l f。0v；峰 研i v，；_ 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c l i i i 第1 章绪论1 1 1 问题提出和研究意义1 1 1 1 问题提出1 1 1 2 研究意义1 1 2 国内外研究现状2 1 3 主要研究内容及研究方法7 1 3 1 主要研究内容。7 1 3 2 研究方法7 1 4 论文结构7 第2 章相关理论9 2 1 供应链及供应链管理9 2 1 1 供应链及供应链管理概述。9 2 1 2 供应链协同管理概述。1 1 2 2 协同计划、预测与补货策略( c p f r ) 1 3 2 2 1c p f r 产生背景1 3 2 2 2c p f r 概念。1 3 2 2 3c p f r 特点。1 5 2 3 库存控制理论1 6 2 3 1 库存定义和作用1 6 2 3 2 库存控制的基本概念。1 7 2 3 3 库存控制方法_ 。1 7 2 4 本章小结2 4 第3 章非连续生产条件下联合生产库存优化模型的建立与求解2 5 3 1 条件假设与符号说明2 5 3 1 1 条件假设。2 5 3 1 2 符号说明。2 6 一v 一 东北大学硕士学位论文 目录 3 2 模型建立2 7 3 2 1 销售商的相关总利润2 7 3 2 2 供货商的相关总利润2 7 3 2 3 销售商和供货商的联合总利润2 7 3 3 模型求解与算法2 8 3 3 1 模型求解2 8 3 3 2 算法3 3 3 4 算例和灵敏度分析。3 4 3 4 1 算例3 5 3 4 2 灵敏度分析。3 9 3 5 本章小结4 0 第4 章连续生产条件下联合生产库存优化模型的建立和求解4 l 4 1 条件假设与符号说明4 2 4 1 1 条件假设4 2 4 1 2 符号说明。4 2 4 2 模型建立4 2 4 2 1 销售商的相关总利润4 2 4 2 2 供货商的相关总利润4 3 4 2 3 供货商和销售商的联合相关总平均利润4 3 4 3 模型分析与算法4 4 4 3 1 模型乡手析4 4 4 3 21 萍法4 1 ； 4 4 算例和灵敏度分析4 5 4 4 11 ； 例z 1 6 4 4 2 灵敏度分析4 8 4 5 本章小结4 8 第5 章结论与展望4 9 5 1 本文的主要结论。4 9 5 2 主要贡献 5 3 未来研究展望4 9 参考文献5 1 致谢5 5 攻读学位期间发表论文、科研及获奖情况5 7 一一 r 0 - ； ；够 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 问题提出和研究意义 1 1 1 问题提出 2 0 世纪9 0 年代以来，由于科学技术不断进步和经济的不断发展、全球化信息网 络和全球化市场形成及技术变革的加速，围绕新产品的市场竞争日趋激烈。技术进 步和需求多样化使得产品寿命周期不断地缩短，产品品种数飞速膨胀，客户对产品 质量和服务质量的要求越来越高。市场变化的不确定性在增加，企业面临着巨大的 压力，业务外包和企业间的合作越来越广泛，供应链战略也经受着巨大的变革。因 此，新的供应链管理模式强调企业之间的合作，注重整个供应链的效率和效益，其 目标在于提高顾客满意度和降低总成本( 或增加总利润) ，并寻求两个目标之间的均 衡，从而使得供应链上的企业能够获得并保持持久的竞争优势，提高供应链的整体 竞争力。 然而，在经济全球化的背景下，市场竞争越来越激烈；且随着产品生命周期缩 短的趋势，以及消费者对个性化产品服务需求的不断增加，都使得有效的供应链管 理变得异常艰难。英国著名的供应链管理专家m a r t i nc h r i s t o p h e r 指出：“2 1 世纪的竞 争不是企业与企业之间的竞争，而是供应链与供应链之间的竞争，市场上只有供应 链而没有企业 。而随着供应链管理的发展，协同计划预测补给策略c p f r 正越来越 明显的影响着企业运营管理的基本模式，并不断地向人们证明c p f r 是当今企业供应 链管理的主导趋势和骨干框架，其作为一种被认为是成功实施同步化供应链管理的 重要管理技术也必将引起人们的注意。 在企业生产经营过程中库存控制始终是不可缺少的重要组成部分，是实现价值 链增值的重要环节。在供应链管理模式下，库存是供应链管理的最大障碍，库存量 的高低不仅影响着单一企业的综合成本，而且也制约着整条供应链的性能。同样， 在新的供应链管理模式下，库存管理也尤为重要。因此，库存控制问题始终是国内 外物流界学者研究的热点问题之一。同时，随着协同计划预测补给策略c p f r 的出现 和发展，供应链上的各个企业已不再单独并单纯的考虑库存问题，同样生产、运输 等问题和库存问题应一同考虑。所以，在当今的供应链管理模式下，c p f r 中的联合 生产一库存问题应该得到国内外学者的高度重视和广泛关注。 1 1 2 研究意义 协同计划预测补给策略c p f r 作为协同商务发展的新模式之一，主要强调供应链 一1 一 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 上交易各方通过合作计划、预测与补给的优化模型，提升供应链上流程的处理效率， 同时通过信息共享来提高供应链整体绩效。因此，c p f r 中的联合生产一库存优化问 题的理论与方法，可以说是供应链管理、供应链协同管理乃至协同计划预测补给策 略c p f r 发展中的一个重要课题，必将引起理论界的关注和研究。 更重要的是，c p f r 中的联合生产一库存优化问题的理论与方法的研究在提高供 应链的整体效益，使得供应链上的企业能够获得并保持持久的竞争优势，提高供应 链的整体竞争力具有重要的理论意义和现实意义。其理论意义在于，通过定量分析， 一是建立了连续生产和非连续生产两种条件下的联合生产一库存优化模型；二是提 出了相应的算法，通过编程来计算相关数值，得出了各种条件下两种模型的利润值， 并分别比较了联合( 协同) 策略和供货商销售商单独决策的利润值；三是分别对两种 联合生产一库存优化模型进行了灵敏度分析，得出了联合利润与各个参变量的关系， 对供应链上的企业在进行决策时提供了一定的启示。从而也避免了供应链上各个经 济实体之间独自决策却不可能实现的情况，为整个供应链的协调提供了理论依据， 大大的提高了供应链整体的经济效益和其市场竞争力。其现实意义在于c p f r 应用 一系列的流程处理方法和技术模型，提供覆盖整个供应链的合作模式，通过共同管 理业务过程和共享信息来改善供应商、制造商、分销商和零售商的伙伴关系、提高 预测的准确度，最终达到提高供应链效率、减少库存和提高消费者满意程度的目的。 1 2 国内外研究现状 好的供应链设计、规划和运营战略对于每家公司而言都至关重要。因此，供应 链管理受到越来越多公司的重视。在供应链运营中有一个重要的驱动因素：库存因 素。库存是指供应链中所有的原材料、流程中的半成品和制成品。库存之所以在供 应链中存在是因为供求不匹配。库存的改变会在很大程度上提高该供应链的赢利水 平和反应能力。例如，一个零售商可以通过提高库存水平，来增加反应能力。由于 库存量大，零售商依靠自身能力及时满足顾客的需求的可能性大大增加。然而，库 存量大将增加零售商的成本，从而降低其盈利水平。减少库存会提高零售商的盈利 水平，却降低了反应能力。 库存遍布于供应链，从原材料到生产流程中的半成品，再到制成品，它们分别 由供应商、制造商、批发商和零售商所拥有。库存是供应链的主要成本来源，对企 业的反应能力及供应链中物流周转时间有重大影响。 在供应链管理中，供应链的相邻结点企业都是买方与卖方( 或供货商与销售商) 的关系。如果这些企业的运作决策不能协调，那么整条供应链的有效性将受到严重 影响。所以，如何促成供应链中不同企业之间进行有效协作始终是一个重要课题。 在经典的经济订购批l ( e c o n o m i co r d e rq u a n t i t y ) 模型中，都将供货商的生产一库存 一2 一 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 策略与销售商的订购和销售策略分开考虑，并且经济批量公式( e o q 公式) 能分别给 出供货商与销售商的最优生产和订购策略。然而，由于供货商和销售商分别基于对 自身赢利能力的考虑，都尽力使自己的利润最大化或费用最小化。这种单独决策的 结果是使供应链缺乏协调性，并不一定能使得供货商和销售商所组成的系统利润最 大化或费用最小化。并且由e o q 公式给出的销售商最优策略对供货商来说未必是最 优的，同样地，供货商的最优策略也未必能被销售商所接受。从供应链的角度来看， 每一条供应链的目标都是使整体价值最大化或整体费用最小化。这就要求我们要将 处于供应链中两个重要环节：供货商和销售商放在一起整体进行考虑。因此，我们 面临一个很现实的问题：如何将供货商与销售商联合起来考虑，以使得供货商与销 售商所组成的系统相关总利润最大? 近二十年来，此类问题引起了国内外学者的广 泛关注。 g o y a l ( 1 9 7 6 ) 第一个提出了在单个供货商和单个销售商环境下的联合总成本的 概念【1 1 。 b a n e r j e e ( 1 9 8 6 ) 首次将供货商与销售商联合起来考虑，建立了一个批量对批量的 供货模型。在该模型中，供货商的每次供货都被分开来考虑1 2 1 。 g o y a l ( 1 9 8 8 ) 指出如果供货商在一个生产周期内的生产量是销售商所订购批量的 整数倍，那么此供货商与销售商联合生产一库存系统一般来说能够取得较低的最优 平均总费用。但是，在其模型中假定了供货商将一个生产周期内销售商所需的全部 量生产完毕后，才向销售商供货【引。 l u ( 1 9 9 5 ) 重新考虑t g o y a l ( 1 9 8 8 ) 的模型，放松 g o y a l 在其模型中的上述假定， 并且进一步将g o y a l 的模型扩展到单供货商多销售商的情形。但是，l u 在其模型中 假定了在一个周期内，供货商的每次供货量均相同。并且作为一个特例，他给出了 单供货商单销售商情形的最优解【4 l 。 g o y a l ( 1 9 9 5 ) 指出采取不同的供货策略能得到较低的库存系统平均总费用。在其 模型中，他假定了供货商在一个生产周期内分刀次供货给销售商，第f 次供货量为 q i ( p d ) t ，其中q l 是第一次供货量，p 是供货商的生产率，d 是销售商的需求率p j 。 h i l l ( 1 9 9 7 ) 给出了一个确定供货商生产批量和每次供货量的更一般的模型。他指 出第f 次供货量应该为q l z 卜1 ，其中1 a 墨p d 。并且他宣称采取此策略所得的最优 费用优于上述的所有供货商与销售商联合库存模型【6 l 。 g o y a l ( 2 0 0 0 a ) 进一步提出在供货商的刀次供货中，第一次供货量为儡，其余的 o 一1 ) 次供货量相同，均为q l ( p d ) 他指出如果采取该供货策略，所得的最优费用 要优于h i l l ( 1 9 9 7 ) 的结果1 7 l 。 g o y a l ( 2 0 0 0 b ) 给出了一个新的供货策略：首先用h i l l ( 1 9 9 7 ) 的方法求出最优供货 策略，然后来修正此最优策略。此新的供货策略实际上是将g o y a l ( 1 9 9 5 ) ，h i u ( 1 9 9 7 ) 及g o y a l ( 2 0 0 0 a ) 的模型中的策略的结合体l 引。 一3 一 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 a g g a r w a l ，b a h a r i k a s h a n j ( 1 9 9 1 ) 研究了一个在递减市场环境下，且不许缺货的变 质性物品生产一库存模型，并获得系统最优生产率l 引。 g i r lbc ，y u nwy ，d o h it ( 2 0 0 5 ) 研究了考虑设备可靠性等因素的非变质性物质 生产一库存模型，并获得系统的最优生产率【l o l 。 y a n g ，w e e ( 2 0 0 2 ) 建立了单供货商多销售商生产订购易变质性物品的模型。与l u 类似，y a n g ，w e e 假定每个销售商在一个生产周期内订购有限次，每次订购的时间间 隔相同。并且，在其模型中假定了每个销售商的订购与库存费用均相同【1 1 l 。 h i l l ( 1 9 9 9 ) i 开究了单一供货商单一销售商的联合生产一库存问题，推导出全军最 优生产和运输策略的结构。h i l l 固定了生产批量和运输次数，根据最小库存成本来 决定每个运输量的大小。然后研究了最优运输序列，在一个有限范围中寻找最优的 运输次数l l z j 。 r a u 等( 2 0 0 3 ) 假设供应商有单个生产周期，客户有多个交付次数，然后提出了 三级供应链环境下一个易变质物品的联合库存模型【1 3 l 。 d o n a l d s o n ( 1 9 7 7 ) 第一个假设在有限时间内需求形式是一个线性增长趋势，并且 确定出此情况下的最优库存补货策吲1 4 】。 p h e l p s ( 1 9 8 0 ) 考虑的是线性趋势需求下的库存补货问题，其中补货周期是一个常 量。他的最优方案分别考虑了需求线性递增和递减趋势情况下【1 5 】。为了简化 d o n a l d s o n 复杂的计算，许多诸如s i l v e r l l 6 l 启发式算法，r i t c h i e 1 7 1 启发式算法，最小 连续单位成本算法【1 8 l ，连续零件周期算法【1 9 】被研究出作为可选的近似算法。 h e n e r y ( 1 9 7 9 ) 第一个使用迭代算法来确定最优的补货计划，研究在一个常数补 货批量下，需求是时间呈对数凹形的趋势增长。h e n e r y 证明了驻点是唯一的，并且 说明总成本是关于补货批量的凸函刿硎。 h a r i g a ( 1 9 9 3 ) 1 2 1 j 使用迭代方法来确定两个相邻周期的比例，这种迭代方法可以确 定需求为线性递增和递减的补货计划。接着，h a r i g a ( 1 9 9 6 ) i 矧提出了一种优化库存 模型，在这个模型中，需求的趋势包括线性的和指数的，并且存在完全缺货而引起 的产成品短缺。l o 等( 2 0 0 2 ) i 冽等人提出了两方程问题的一种准确解决方案。这篇论 文使用“补货时间”的概念来确定带有迭代程序的补货计划。 s m i t h ( 1 9 7 7 ) 是第一个提出在产品需求率递减情况下的生产策略。为了决定最有 的生产策略，他在需求率递减情况下分别提出了指数函数和幂函数的递归程序【2 4 1 。 s a r k e r , b a l a n ( 1 9 9 8 ) 硼：究了在j r r 看板生产系统中需求率和生产率同时增加的情 况下的最优生产计划，考虑了允许短缺和可以部分延迟交货的情况【2 5 1 。 g o y a l ，g i r i ( 2 0 0 3 ) 提出了需求率，生产率和变质率都随时间变化的生产系统的生 产一库存模型，在有限的计划期下得出了最优的解决方案【硐。 s a n a 等( 2 0 0 4 ) 假设有限的计划期被分成多个相等的补货周期，研究了变质产品 和允许缺货的情况，并运用混合算法求除了线性需求条件下的最优生产策略【2 7 1 。 一4 一 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 d o n g yx ukf ( 2 0 0 2 ) 建立了一个简单的以确定需求量、无库存短缺和确定性提 前期为基础的e o q 策略供应商管理库存的供应链模型。该文献是从利润的角度来做 的【2 8 1 。 r a u 等( 2 0 0 8 ) 研究了在生产一库存系统运行的时间水平是有限的情况下，需求率 是线性趋势的联合生产一库存优化问题，建立了联合生产一库存问题的成本模型， 并通过算得出该成本优于供货商和销售商独立决策时的成本之和1 2 9 1 。 除了国外学者对该问题的研究，国内的学者也进行了相应的研究和关注。主要 的研究如下： 齐二石，张颖( 2 0 0 7 ) 把库存管理问题看成一个连续系统，利用现代控制理论，以t 时刻的库存量作为控制变量，t 时刻的生产率作为状态变量，建立了系统的实时动态 模型，给出了目标函数j ，并利用h a m i l t o n 函数求解最优控制，从而得到连续生产条件 下的最优库存，为制造型企业生产及库存管理提供理论依据。从而将生产管理和库存 联系起来考虑【3 0 】。 王圣东( 2 0 0 6 ) 建立了单供货商多销售商确定型联合生产一库存模型，给出了寻 求最优生产和供货策略简单方法。并且用数字实例证实了本模型的特例一单供货商单 销售商联合库存模型所得到的最优平均总费用优于已有的此类模型。该模型假设在 一个生产周期内任意连续两次供货量之间的比值是不同的1 3 。 陈六新，李军( 2 0 0 7 ) 根据时变产品损耗率、需求积压率与需求产生到需求得到满 足需要等待的时间长度有关，建立按照先到先服务的原则的生产一库存模型，该模型 更接近实际，扩展了已有的生产一库存模型，因此得出和寻求最优解的方法和解的唯 一性的证明。该模型同样可以用于非易逝品的生产一库存和易逝品的经济批量订货 3 2 1 o 周永务( 1 9 9 5 ) 建立了线性需求合并短缺的有限时间水平的生产一库存模型，从生 产商方的库存成本考虑，在相继的生产周期长度相同的条件下，优化了生产周期数和 各生产周期的生产率【3 3 1 。 龚哲军，王长琼( 2 0 0 5 ) t 0 究了变质性物品生产一库存系统在上升趋势线性需求 条件下，在有限计划时间水平内，如何确定最优生产周期，各周期最优生产率，以 及最优库存安排策略【3 4 l 。 戢守峰，颜华俊，黄小原( 2 0 0 6 ) 研究了在生产商与零售商建立销售协议，假设需 求呈线性下降，生产率恒定的情况下，建立了整合生产一库存模型。模型通过对订 货批量的优化，从而达到减少双方整合总相关成本的目的，从而实现了对库存的协 调管理【3 5 1 。 赵明，周永务( 2 0 0 5 ) 基于经典的带有短缺的生产一库存模型，在全部生产要素均 为模糊数的假设下，建立了模糊生产库存的数学模型。将广义l a g r a n g e 乘子法与反 证法相结合，出模型最优解的求解过程【3 6 1 一5 一 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 侯玉梅( 2 0 0 3 ) 讨论了由一个加工车间( w o r k s h o p ) 和- - 个库房( w a r e h o u s e ) 组成的 生产一库存系统，用排队理论得到了描述系统的马尔可夫过程的无穷小生成元，并用 此确定了系统的最优控制变量的近似算法【3 7 j 。 何勇，杨德礼，何炬( 2 0 0 5 ) 研究了在具有两个不同销售周期的销售市场情形下， 当需求率、生产率和折损率为常数时的折损产品供应链库存系统问题。通过对供应 链中原材料供应，产品生产和销售环节的库存系统的各自分析，建立了整合库存系 统数学模型，给出了优化方法，并采用数例对模型进行了分析【3 8 l 。 龚哲君( 2 0 0 6 ) 研究了变质性物品生产一库存系统在上升趋势线性需求条件下， 考虑资金的时间价值，在有限计划时间水平内，如何确定最优生产周期，各周期最 优生产率，以及最优库存安排策略【3 9 l 。 黄会然，张小洪，潘德惠( 2 0 0 1 ) 在假设线性需求以及有限生产率的条件下，研究 了耐烦期有限的一类生产一库存模型的确定问题，提出可借助于计算机用一维搜索方 式确定最优生产策略，并给出数字例子以进行说明。其结果为库存系统的管理决策 提供了理论依据i 删。 戢守峰，曹楚，黄小原( 2 0 0 6 ) 研究补货间隔期不受零售商控制情况下的多周期库 存优化问题。在假设允许缺货、补货间隔期是独立同分布的随机变量的前提下，给出 了补货间隔期服从一般分布的预期利润函数，通过确定最优补货量来有效地控制库 存。 罗兵，杨帅，熊中楷( 2 0 0 5 ) 基于需求和采购价均为时变的e o q 模型，进一步考虑 时变短缺量拖后率以及资金时间价值等因素对变质物品库存管理的影响，建立了相 应的e o q 模型【4 2 1 。 柳键( 2 0 0 5 ) 研究在时变需求和无替代供应源的环境下供需双方缺货时点和补 货次数的纳什均衡问题，并通过算例，具体分析了供需之间的关系，主要结论有： 配送商的补货次数越大，零售商库存成本越小；补货次数优化后零售商与配送商的 库存成本明显下降【4 3 1 。 戢守峰，杜晓璐，黄小原( 2 0 0 7 ) 研究了在一个中心仓库、多个零售商组成的系统 中，需求信息共享对减少系统总库存成本有重要的作用。在系统各节点都采用周期 检查的库存策略，以相同的固定间隔期进行补货，提前期固定且相对于补货间隔期 较小，缺货时向其上游供应商紧急补货的前提下，分别建立协同商务下信息共享和 无法获取信息两种情况下的预期总成本模型1 4 q 。 综上所述，可以归纳出，既存的研究要么只考虑了库存问题，而没有将生产和 库存联系起来考虑。或者基于如下假定：在一个生产周期内任意连续两次供货量( 或 不包括第一次供货量) 之间的比值是相同的。但是在实际中，我们没有理由必须采取 如此策略进行供货。换句话说，在最优的单供货商单销售商联合生产一库存系统中， 任意连续两次供货量之间的比值未必是相同的。此外，大部分文献从成本的角度来 一6 一 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 考虑供应链中的生产一库存模型，而本文则从利润的角度来考虑，并且得出与需求 率有关的参数对联合相关总利润的影响最大。 1 3 主要研究内容及研究方法 1 3 1 主要研究内容 本文围绕协同商务模式下的联合生产一库存优化问题，重点研究了一下几个方 面： ( 1 ) 在对供应链协同管理、协同计划预测补给策略c p f r 和库存优化控制相关 理论及文献进行综述的基础上，着重论述了供应链协同管理的概念、c p f r 的概念、 技术方法和库存优化控制的经典模型。并在上述理论的支撑下，系统的分析了单供 货商单销售商在连续生产和非连续生产两种生产条件下的联合生产一库存优化问 题，并分别建立了两种生产条件下的联合生产一库存优化模型。 ( 2 ) 通过对模型的结构进行分析，分别给出了两种模型的求解方法，并根据求 解方法，提出了相应的算法一迭代算法和三阶段最优化方法。继而按照算法步骤， 应用仿真软件m a t l a b 7 3 进行编程并求解两种优化模型。进一步，通过算例分析， 得出了供货商和销售商联合之后的最优解，说明供货商的生产率对最补货次数几乎 没有影响，除非供货商的生产率特别大。 ( 3 ) 通过灵敏度分析，说明只有与需求率相关的参数对联合总利润有一定的影 响，其他参数的影响是微小的。经过本文的分析和研究，相信对c p f r 模式下供应 链企业间的协调合作提供了有力的依据，也为供应链协同管理提供了新的方法和思 路，具有重要的借鉴意义。 1 3 2 研究方法 本文除了应用理论与实践相结合的方法，数学推理的方法，文字说明与图表、 数据说明相结合的方法，比较分析的方法外，重点应用了如下方法： ( 1 ) 迭代算法。根据非连续生产条件下的联合生产一库存优化模型的解的形式， 应用迭代算法进行模型求解，使求解过程大大简化，通过编程，又使其大大智能化。 ( 2 ) 三阶段最优化方法。由于连续生产条件下的联合生产一库存优化模型是及 其复杂的非线性规划问题，采用三阶段最优化方法使模型求解过程十分明确。 ( 3 ) 灵敏度分析法。只改变模型中的一个参数，其余参数固定不变，分别考虑 参数变化对联合总利润的影响程度。 ( 4 ) 仿真分析法。应用仿真软件m a t l a b 7 3 编写程序对模型进行求解，得到模 型的最优解，并推出相应的结论。 1 4 论文结构 一7 一 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 本文共分为五章。 第一章：绪论。主要针对研究背景、意义，相关的文献综述，论文内容、结构、 等