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供应链环境下的库存优化研究 摘要 如何在有效地满足顾客需求的基础上实现低成本的运营。是当前许多企业 所面临的难题。在此背景下，库存问题再次成为管理学界的研究热点。供应链 概念的提出提供了库存管理很好的解决思路。 本文从供应链的角度来研究库存问题。首先介绍了研究背景和研究内容。 第二章系统概述了供应链和供应链库存的概念、意义和研究现状以及供应链库 存问题。第三章对供应链中库存管理的核心问题：供应链中多级库存管理模型 进行了讨论，提出了供应链中多级库存问题的分析框架，包括库存模型构建方 法、多级库存优化与控制方案；进一步建立了考虑价格折扣的两级供应链库存 模型，并运用一种简单有效的逼近方法求得了模型的最优解。第四章利用 v c n e t 设计并实现了安徽省电信有限公司物资管理系统。最后，对未来的进 一步深入研究进行了展望。 供应链及其库存管理在国内还是一个较新的概念，理论和研究方法还不很 成熟。本文仅从库存管理的角度对供应链的库存优化问题作了一些有益的探索， 深入的研究还有待今后进一步展开。 关键字：供应链，库存，库存管理，模型 t h e o p t i m i z a t i o ni n v e n t o r y r e s e a r c hi na s u p p l y c h a i ne n v i r o n m e n t a b s t r a c t h o wt or e a l i z el o wc o s to p e r a t i o nb a s e do nt h es a t i s f a c t i o n o fc u s t o m e r s e f f e c t i v e l yi sap r o b l e mm a n ye n t e r p r i s e sf a c i n gt o d a y i n v e n t o r y i s s u eh a sb e c o m ea h o t s p o ti n t h er e s e a r c ho fm a n a g e m e u ta g a i n t h ea p p e a r a n c eo fs u p p l yc h a i n c o n c e p tp m v i d e s ag o o dm e t h o dt os e t t l et h e i n v e n t o r yp r o b l e m t h i sp a p e rr e s e a r c h e si n v e n t o r yi s s u ef r o mv i e wo ft h e s u p p l yc h a i n t h e s e c o n d c h a p t e ri n t r o d u c e s t h ec o n c e p t i o na n dt h er e s e a r c hs i t u a t i o no f i n v e n t o r yi na s u p p l y c h a i ne n v i r o n m e n t a n dp o i n t so u ti t sp r o b l e m i nt h et l l i r dc h a p t e r , i n v e n t o r y m a n a g e m e n tm o d e li nt h es u p p l yc h a i ni sd i s c u s s e d ，w h i c hi st h ek e yp r o b l e mo f i n v e n t o r ym a n a g e m e n t i nt h e s u p p l y c h a i n t h e nam a t h e m a t i c a lm o d e lo f t w o - e e h e l u ni n v e n t o r ys y s t e mu n d e rt h es i t u a t i o n o f t a k i n ga c c o u n to f p r i c ed i s c o u n t i sm a d e as i m p l ea n de f f e c t i v ea p p r o a c hi s p r o p o s e dt o f i n dt h eo p t i o n a lo r d e r n u m b e r t h ef o r d lc h a p t e ru s e sv c n e tw h i c hi sd e s i g n e df o rt h ea n h u it e l e e o m m a t e r i a lm a n a g e m e u t s y s t e m s u p p l yc h a i na n ds c ma r es t i l ln e wc o n c e p t s ，s ot h e r ea r em a n ys h o r t a g e s a b o u tt h e i r t h e o r ya n ds t u d ym e t h o d s t h i sp a p e r h a sd o n es o m eb e n e f i t st o i n v e n t o r yo p t i m i z a t i o no f s c ma n di t sf u r t h e rs t i i d yw i l lb ed o n ei nt h ef u t u r e k e yw o r d s ：s u p p l yc h a i n , i n v e n t o r y , i n v e n t o r ym a n a g e m e n t ，m o d e l 合肥工业大学 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学 硕士学位论文质量要求。 主席： 委员： 答辩委员会签名 号芬 、 晰 船杯乍 中国科技大学教授 合肥工业大学教授 合肥工业大学副教授 合肥工业大学副教授 合肥工业大学副教授 刷吼钬小 御虹业大学教授 插图清单 图i - i 论文结构框架图2 图3 - i 供应链系统库存成本流动图1 8 图4 - 1 系统开发步骤流程图2 4 图4 2 系统的总体逻辑视图2 5 图4 3 省公司物资采购中心物资流程2 6 图4 4 地市分公司物资采购中心物资流程2 8 图4 5 采购订单流程3 0 图4 6 直接采购入库流程3 0 图4 7 物资计划调度中的单据转换成实物入库单3 1 图4 8 日常业务功能3 2 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含为获得 金目b 至些盔堂一或其他教育机构的学位或证书而使 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已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位敝作者签名：艮i 垂 弘签字日期沙年妇7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆王些盘堂有关保留、使用学位论文的规定，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。本人授权金 目b 王些太堂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。可以采用影印、 缩e f 】或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文储虢旦御移 签字日期；6 年占月? 日 学位论文作者毕业后去向 工作单位； 通讯地址； 翩躲乒v l 嘲 签字日期：o 多年e 月c 了日 电话： 邮编： 致谢 本人在三年的硕士研究生课程学习和撰写学位论文的过程中，自始至终得 到了我的导师刘心报教授的悉心指导，无论从课程学习、论文选题，还是到收 集资料、论文成稿，都倾注了刘心报老师的心血，由衷感谢刘心报老师在学业 指导和生活等方面所给予我的关心以及从言传身教中学到的为人品质和道德情 操。刘老师广博的学识、严谨的治学作风、诲人不倦的教育情怀和对事业的忠 诚，必将使我终身受益，并激励我勇往直前。 同时，真诚感谢管理学院梁昌勇、刘业政、何建民、李兴国等全体老师， 他们的教诲为本文的研究提供了理论基础，并创造了许多必要条件和学习机会。 感谢经怀明、巩惠玲、方宇、程浩、叶强、陈继超、蒋甜甜、唐亚伟、刘蓉等 同学在我课程学习、傲课题和论文撰写期问，给予我的大力帮助。 感谢我的家人在这三年期间给与我无私的支持和不断的鼓励，才得以顺利 完成学业。 作者：吴谊胜 2 0 0 5 年5 月2 0 日 第一章绪论 1 1 研究背景 本文是在课题“安徽省电信有限公司物资管理系统设计与开发”的基础上 做进一步研究的。 历史进入2 1 世纪以来，随着信息技术的迅猛发展，全球化市场的逐步形成， 企业面临着愈来愈激烈的资源和市场竞争。电信行业作为我国国民经济的支柱 之一，体现着国家的综合国力。目前，国内的电信行业处于快速成长阶段，伴 随着中国加入世界贸易组织，国外的物资采购日益频繁，原有的经营管理模式 早已不适应激烈竞争的需求。电信企业提高运作效率，降低采购、物流和库存 成本已成为当务之急。 库存问题一直是管理学界的难点，传统库存问题的解决主要是从单个企业 的角度来考虑，如e o q 模型。随着企业外部环境对企业影响的日益扩大，库存 问题的解决必须要从一个更为开阔的角度来考虑。国外学者很早就开始了对多 阶段库存问题的探索，9 0 年代以后，从供应链的角度研究库存问题成为供应链 研究的热点，取得了很多开拓性的成果，并在实践上也收获颇丰1 1 ，2 3 4 l 。库存问 题一直是困扰我国企业的难题，我国每年的库存大约占整个国民生产总值的 2 0 3 0 ，如果库存问题能够被很好地解决，那么取得的效益将会非常显著p 】。 我国在库存方面的研究，主要是上世纪8 0 年代对存储论的研究，而9 0 年代后 期到现在，库存方面的研究非常少，从供应链的角度来研究库存问题的则更少。 本文将对供应链库存优化问题进行系统地分析，并对两级供应链库存优化 模型进行深入研究。同时在研究了两级供应链库存优化管理模式的基础上，完 成了安徽省电信物资管理系统的设计与开发。 1 2 研究内容 在对传统库存模型分析的基础上，研究了供应链多级库存管理模型的构建 方案和优化控制方法，对具有价格折扣的批发商与销售商联合库存控制问题进 行了定性的研究，建立了相应的库存优化模型。在调研安徽省电信有限公司物 资管理整体运营过程的基础上，详细分析了目前安徽省电信有限公司库存控制 存在的主要问题；通过对电信行业供应链库存管理特点的研究，利用v c n e t 设计并实现了安徽省电信有限公司物资管理信息系统。 1 3 本文结构安排 第一章为绪论部分，简单介绍了论文的研究背景和研究内容。 第二章为供应链和供应链库存问题研究概述，主要介绍了供应链和供应链 管理的概念以及供应链库存的研究现状和作用。 第三章为供应链中多级库存管理模型，研究了供应链多级库存管理模型的 构建方案和优化控制方法：同时针对两级供应链库存优化管理做了深入的研究， 建立了考虑价格折扣的两级供应链库存模型。 一 第四章为应用库存理论建立安徽电信物资管理信息系统。运用第三章研究 的两级供应链库存优化管理的理论基础，通过对安徽省电信有限公司库存控制 存在的主要问题进行系统的研究和分析，利用v c n e t 设计并实现了安徽省电 信有限公司物资管理信息系统。 第五章为总结与展望，主要对本文的内容进行了总结，指出了其中的不足， 并对未来的工作进行了展望。 本文结构框架图如下图卜1 ： 图卜1 论文结构框架图 2 第二章供应链和供应链库存问题研究概述 2 1 供应链与供应链管理 2 1 1 供应链与供应链管理的概念 l 、供应链的概念 “供应链”顾名思义是一个描述产品流通的概念。关于供应链目前尚无一 个公认的定义，比较常见的提法认为：“供应链是由物料获取并加工成中间产品 或成品，再将成品送到用户手中的一些企业和部门构成的网络。”还有人认为“供 应链是描述商品产、供、需过程中各实体和活动及其相互关系动态变化的网络”。 可见供应链是由产、供、需一系列企业和部门构成的。各定义之间的差别主要 在于它们所突出的内容不同，第一个定义强调了供应链的一种结构，第二个定 义则更强调供应链实体的活动与供应链网络的动态变化【6 l 。 在所有服务行业和制造行业中，供应链的结构和复杂性方面有着较大的差 别，但基本内容是一致的。在某些行业中，有时也把供应链管理叫做：持续补 充( c o n t i n u o u sr e p l e n i s h m e n t ) 、快速响应( q u i c kr e s p o n s e ) 、有效的客户响应 ( e f f i c i e n tc o n s u m e rr e s p o n s e ) 或供应链同步( s u p p l yc h a i ns y n c h r o n i z a t i o n ) 等。 国内也经常把“s u p p l yc h a i n ”译做“供需链”】。供应链之所以被冠以“供 应”是由供应链本身的特点决定的。在供应链构建之初便有意使供应链所有成 员都认识到他们同时充当了一个角色即最终需求的供应者，从而有助于整个供 应链成员的协作。至于“链”则是说明供应链成员间的供需关系，并不代表供 应链是简单的链状结构1 9 1 。越来越多的人认识到供应链并非一条简单的链条， 而是一种网状的拓扑结构。 2 、供簌链管壤瓣壤念 供应链管理是指通过对供应链成员和供应链资源实施计划、组织、指撵、 协邂、控制等职能寒实现定熬供嶷链管璞曩据。通零变要是逶建翅强供应 链中各实体和活动之间的信息交流和协调，以使其中的物流和资金流保持畅通， 实现供需平键，圆时减小消耗、增大流量懿过程。出于供应链管理的起源襁发 展衙物流学有着紧密的联系，因此税威的物流管理婺员会于1 9 8 6 年将供应链定 义为“是在企业组织之外的包括消费者和供废商在内的物流活动”。这个概念 把供应链韵含义定健在物流方面，究箕原鞠，在子溜时物流是一种十分重瑟的 对原材料和信息进杼有效管理的活动和过程【1 1 1 。 经过多年静发麓，耪流逐渐演嶷为袋疲链管瑾。许多学者把供斑链管瑷形 成和发展所发挥出爨要作用的因素归结为 1 2 , 1 3 , 1 4 】： ( 1 ) 港费耆爨务挺出豹薪要求； 3 ( 2 ) 市场竞争的压力： ( 3 ) 商品成本的变动； ( 4 ) 管理环境的变化： ( 5 ) 组织沟通的改善； ( 6 ) 信息技术的发展。 另外，近年对环境变化和环境问题的认识也影响供应链管理的运作l 。 为此，物流管理委员会在1 9 9 8 年对供应链管理重新进行概念定义，认为供 应链管理不仅包含物流，还包括有效地对物品、服务和信息进行从起始点到消 费点的计划、实施和控制，以满足消费者要求的全过程和活动f 1 6 l 。供应链管理 的新定义表明，物流管理仅仅是供应链管理的一个子功能。物流委员会对供应 链管理在概念上的修正，使得供应链管理的含义更加全面和完整。它正式阐明 了供应链管理是一个针对从原材料到最终产品的全部过程和活动进行计划和控 制的集成化方法。 2 1 2 供应链管理的特点、内容以及研究方法 1 、供应链管理的特点 供应链管理与传统的物料控制及储运管理有很大的不同，它更强调供应链 运作过程、对顾客的服务以及整个供应链的协作。主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 供应链管理用整体的、系统的观点来看待整个供应链，而不仅仅把目光 放在采购、制造、分销与销售等构成的一些分离功能模块上。 ( 2 ) 供应链管理要求并最终依靠对整个供应链进行战略决策。“供应”是整 个供应链上各个职能部门的共同目标，因此有必要也有可能对整个供应链进行 战略决策。它将对整个供应链的成本及供应链的市场份额等产生重大的影响。 为了确保达到供应链的共同目标，公司的高层管理部门有必要采取一定的办法 消除供应链内部各部门之间的目标冲突【1 7 l 。 ( 3 ) 供应链管理对库存的看法与传统的物料控制有所不同。供应链通过信息 协调等手段极大地丰富了人们平衡产销的方法。从供应链的角度来看，库存是 起平衡产销作用的一个工具。 ( 4 ) 供应链管理要求采用系统的、集成的管理方法来统筹管理整个供应链的 各个功能。 2 、供应链管理的内容 供应链管理主要涉及到四个主要领域：供应、生产计划、物流和需求，在 以上领域的基础上，又可以把供应链管理细分为职能领域和辅助领域。职能领 域主要包括产品工程、产品技术保证、采购、生产控制、仓储管理、分销管理。 4 而辅助领域主要包括客户服务、制造、设计工程、会计核算、人力资源、市场 营销等。在供应链管理实施的初始阶段，人们把其重点放在管理库存上，作为 平衡有限的生产能力和适应用户需求变化的缓冲手段，它通过各种协调手段， 寻求把产品可靠而又迅速地送到用户手中所需要的费用与生产、库存管理费用 之间的平衡点，从而确定最佳的库存投资额。可见，库存管理在接个供应链管 理中具有举足轻重的地位【1 m 。 3 、供应链管理的研究方法 遥年来涌现蠢一艚关于供应键管理豹文献秘报道，综食鬻内矫簿现状，鹜 前对供废链管理的研究在以下两个方面较多，即供应链建模技术研究和特定供 应链模烈求解方法研究。 ( 1 供应链建搂技来 供j 暾链建模技术愿为支持供成链管理中的各项分析和决策活动对供成链系 统进行抽象而建立的联论模型所采用的技术。隧前不同文献中因为研究问题的 爨重点举嚣舞蓬弱瓣模鳖各毒差舅。毽混合整数溪翅( m 器) 建模方法、避毂 方法和繁于仿真的方法等是经常被采用的技术。因为供应链建模时要考虑设施 状况、设施能力、产晶类型、库存状况等一系列问题，所以采用m i p 来描述问 题比较方便。但是用m i p 建立静模澄规模一般都魄较大，求解困难。并且该方 法考虑动态特薤纛蘧襞特征豹能力磁较弱，两醚粳特征帮动态特征在菜黧模型 中有时魑必须要考虑的。对于供应链中某些环节假定为定常，从而简化问磁的 技术属于近似方法。在建立某些供殿链单元模型时，经常要采用近似方法米简 纯阔鼷。采翅该方法的不足之楚程于鸯怼候淘熬霹缝被不馀巍魏楚德或怨戆。 仿真的方法由予不存猩数学求解上酌闯题，所戮可以考虑各种复杂因素。阿以 说供应链管理是否可以取得预期的效果，在很大程度上取决于供应链模型与现 实的贴近程度，以及模型求解的难潞程度 1 9 , 2 0 1 。 ( 2 ) 特定求解穷法研究 前面提别的m i p 建模技术建立的模型一般都比较复杂，使模型的求解成为 难点。基裁茨艇该类模型零震豹方法舂：技揍麓h ( l a g r a n g e ) 乘数法，分棱 定界法( b r a n c ha n db o u n d ) 1 2 2 1 ，行因予化法( f a c t o r i z a t i o n ) 2 3 1 ，本德分解法( b e n d e r d e c o m p o s i t i o n ) 2 4 l ，启发式冀法( l e 嘲盘e s l 等阱i 。 国外的供应链管理理论和方法是在成熟、规范的市场朔：境中诞生的，宴旌 供应链管理所需要的社会盾勤保障体系也比较健全，焉与嚣方发达豳家鲍众业 相比，我国企监所娥的市场环境( 毹括产晶市场、供应市场、劳动力市场、资 金市场等) 、产业结构、公用摹础设施条件等贝有缀大不同。因此不能照搬馘方 国家的供应链管理理论和企业的成功经验，而应围绕我国企业所面临的特殊问 题进行研究和探索。人们对供应链的认识是仁者见仁，智者见智。我们对于供 应链的研究除应当具有科学性外还应当具有现实价值和较好的操作性，适合我 们的国情。 2 2 供应链管理中的库存问题国内外研究现状 2 2 1 国内研究现状 国内对供应链管理中的库存问题研究基本上处于刚刚起步阶段。黄培清 ( 1 9 9 8 ) 提出了改善供应链库存管理的几项措施：保证在供应链集成管理中的 有效信息传递：克服组织障碍，重新设计组织激励机制，研究和建立供应链性 能量度；加强理解不确定性脚j 。隋明剐，魏巍( 2 0 0 0 ) 对供应链库存成本研究 的发展、现状及其发展趋势进行了总结，将供应链库存成本系统地分为生产 库存系统，库存配送系统，生产库存，配送系统，并对各个系统的研究方法进 行了总结口”。徐贤浩、马士华提出了供应链网络结构模型，引入供应率和需求 率两个变量，建立了供应链网络结构模型的多级库存控制模型，根据经济批量 原理，求出了最佳订货批量和最佳订货批量周期渊。马士华( 2 0 0 0 ) 对供应链 的库存问题，供应商管理库存，联合库存管理进行了详细阐述，但基本以介绍 国外的研究为主，未做具体分析随3 0 , 3 1 , 3 2 】。 z 2 2 国外研究现状 国外供应链库存的研究开始于多阶段库存，c l a r k 和s c a r f 在1 9 6 0 年对多阶 段的库存管理进行了研究，揭开了国外学者研究多阶段库存的序幕。著名的供 应链库存管理专家，斯坦福大学教授李豪( h a u l e e ) 1 9 9 2 年提出了供应链库存管 理所面临的1 4 种问题，但是对问题缺乏系统化的分析【3 3 1 ；1 9 9 7 年对牛鞭效应 的表现、来源和解决方式进行了研究；1 9 9 9 年指出产品多样性引起库存的投资 增加和顾客服务水平的降低，为了应付这种情况许多企业投资建立信息系统、 决策支持系统以及运输方式，这些投资有利于提高订单满足周期的效率，并在 论文中提出了简单的库存模型用来支持产品流程的再设计以提高库存和服务 的水平p 9 4 0 ”, 4 2 , 4 3 1 。c h a r l e sj c o r b e t t 则对牛鞭效应加以量化，研究发现牛鞭效应 无法完全消除m j 。g o s h e nk r a u t t e k 2 0 0 0 年) 提出要从流程的角度来看待库存问 题，要从公司的角度来看库存问题f 3 5 1 。r a v ea n v p i n d i ，y e h u d ab a s s o k ( 1 9 9 9 年、 研究了一个制造商、两个零售商的模型，并对零售商单独持有存货和供应链有 一个中心存货进行了对比，得到多个零售商的库存物理中心化可以降低总成本， 增加收益i a 6 1 。g e r a r d c a c h o n ( 1 9 9 9 年) 采用了博弈论的方法对一个两级供应链 的合作与竞争政策进行了分析1 3 7 。r a mg a n e s h a n 建立了一个包括多个零售商， 6 多个供应商和一个仓库的模型郾1 。李豪建立了一个包括零售商、制造商的两级 供应链，分析了供应链信息共享的收益，认为信息共享可以大量减少库存、降 低费用，同时证明了需求流量和提前期对信息共享的相关成本降低有重大的影 响 3 9 , 4 0 , 4 1 , 4 2 , 4 3 。文献 4 4 】采用计算机模拟手段，在假定订货到达呈泊松分布的前提 下，构建了两阶段排队系统模型，并用计算机进行了模拟和评价。e d w a r d f e i t i n g e r 介绍了惠普公司在延迟制造方面的做法。s r i n a g e s hg a v i m e n i r o m a n k a p u s c i n s k i ，s r i d h a rt a y u r ( 1 9 9 9 年) 对供应商只有过去的数据、供应商知道零售商 ( s ，s ) 策略以及最终产品的需求分布和供应商知道零售商的全部状态数据这三 种条件下的库存模型进行了对比，得出了信息共享有益于提高供应链的效益1 4 “。 j o v a ng r a h o v a e 、a m i y ac h a k r a v a r t y ( 2 0 0 1 年) 研究了价格昂贵低需求量供应 链库存物品的横向运输问题1 4 6 1 。a n i lk u k r e j a 、c h a r l e se s e h m i d t 、d a v i dm m i l l e r ( 2 0 0 1 年) 研究了低利用率物品的库存决策问题【4 7 】。李豪、s e u n z i i n w h a n g ( 2 0 0 2 年) 研究了供应链中二版市场对于物品库存等的影响 4 8 , 4 9 1 。 通过对国外研究现状的分析可以看到当前国际上的研究热点可以分为以下 几类： 1 、库存和运输的一体化问题 供应链管理的一个重要问题就是不同节点之间物流的协调问题，例如：从 中心仓库以最小的费用向位于各个市场区域的分销点发送货物，研究的重点包 括：市场区域划分、运输路线设计、库存镱略和运输频率设定等问题。c e t i n k a y a 分析了供应商管理库存( v m l ) 的情形下供应商的最优库存补充频率和补充数 量【，叭。 2 、信息对供应链的影响 系统内部成员对于系统信息的掌握程度可以分为三种： ( 1 ) 每个成员都仅拥有本地信息； ( 2 ) 非对称信息状态，即一方了解另一方的情况，反之不了解； ( 3 ) 对称信息状态，即各个成员都拥有系统信息。 不同的信息掌握程度将影响成员的决策，进而影响系统的整体性能。 另外，对于需求信息的掌握程度和需求预测的精度都会改变成员和系统的 决策。信息技术的改进可以极大地增进成员之间的关系，改善供应链管理。但 是，应用先进的信息技术对库存策略的影响，它所带来系统性能的改进和相应 增加的费用之间的关系，以及内部成员所能接受的共享信息的程度等，都值得 仔细研究。其中，e d i 技术的应用比较广泛，但是它珍逐渐被i n t e m e t 技术所取 代。 3 、牛鞭效应( b u ll w m pe f f e c t ) 最终顾客需求的变化，将引起零售商订货数量的更大变化，这种需求放大 现象沿着供应链向上将一直存在，我们称之为“牛鞭效应”现象，“牛鞭效应” 现象也是今后国际商供应链研究的一个方向。l e e 曾提出了产生“牛鞭效应” 现象的四种原因以及对应的反制措施，这篇文章是近年来对“牛鞭效应”现象 研究的基础。而c h e n 仅研究了预测技术、延迟时间和信息对牛鞭效益的作用刚。 4 、产骚晶秘豹管理 与经济学和市场营销领域中一样，在运筹管理中，产晶品种被定义成为产 瑟线豹广度秘深度。藩毒鹣磅究爨霾于产繇晶转豹竞争经靼颟客选择方蔷；露 后学则研究产品品种的成本。产品品种的增多将使交易变樗更加复杂，从而增 援戏本。遂里的复杂性指瓣是产瑟、零部馋窝供应翡戆激增，以及企照蠹郯各 种处理过稷的多样性，而最大的问题是不确定性瞬素，包括需求实现、运输延 迟积机器故障导致的生产中叛等。因此，遨筹管瓒中的研究就是要减少产鼹暴 种对库存费用的影响，大致可以分为两类：( 1 ) 降低复杂悭级别的策略；( 2 ) 通过减少周转时间来减少不确定性因素影响的模型。另一方疆，现在的研究也 开始结合市场营销、制造和分销活动来对产品品种的影响进行研究剐。 5 、零镶库存秘顾客选撵 在零售商店里，如果不出售顾客希望购买的产鼎品种，或者该产品暂时缺 货，那么，一般壤援下，黩寥会选择魏买贯一耱蕨瞧、援格或嚣黪豹产磊，嚣 不怒选择离开。这样，零售商就要考虑自己的商店中应该存储哪些产品品种， 以及各种产品晶释的库存数攘。最避的研究正试匿将晶静分类、露褰篆路秘颞 客选择行为的研究缩合在一起，不同产品晶种的需訇芑之间不再是相厦独立的， 它们可能是竞争或纛促进的关系，也就是说，产品鼹种之越是代替关系或纛互 补关系。 6 、生延迟设计 延迟生产分工和快速反成系统( q r ) 魑减少由产品品种和销售不确定性引 超风险静最佳战略枫潮。一个企韭燕产静产品经常燕菲常接近的系捌产品，它 们之间仅有微小的熬别。生产延迟策略就是溪提取系列产晶中的共同之处，并 虽浚诗一释生产帮分锩豹i 妻疆，弦麓遥各个分工生产静辩溺来减少麓产晶赫静 有关的风险。同时，通过地区分销中心协调备地的库存，将某些生产分工延迟 至最终繁售豹鞋麦，戳减少锩售苓镶定性鬓带来豹菇殓。这样，生产蠢势镑过 程就可以分戚几个阶段，每个阶段的延迟时间都很长，而快速反应系统就是用 8 于减少这些延迟时间的变化，提高系统稳定性和对顾客需求的反应能力。因此， 生产延迟的研究包括生产和分销过程的重新设计，以及分析由于延迟策略可能 会带来的费用和收益。其中生产和分销的重新设计可以包括： 零部件的标准化，同一系列的产品可以提取出相同的标准零部件，生 产标准零部件的规模经济可以减少生产成本； 模块设计，不同的产品品种需要在标准零部件的基础上，再添加不同 的颜色、部件和包装等，即最终产品之间有着一种不可代替的组件， 需要分别生产； 动作延迟，各种部件生产好以后，并不急于组装成最终产品，而是可 能将部件分别运送到各个销售区域，在进行组装、销售； 运作顺序的重规划，在新的系统中，许多生产分销的顺序可以重组。 以适应新的要求，减少费用： 7 、不确建情形下的全球采购镶睽 涉及全球市场竞争的企业必须在设计制造和采购策略的时候考虑划各个豳 家的攘对优势。为获褥竞争优势，全球采败繁略变褥越寒越鬟要，宅涉及多令 国家的大量经济活动，各个国家汇率的不同和不断变化的特征，更增加了全球 采购策略的复杂性。阑此，汇率的变化就造成了全球采购策略孛最大驰风险。 随着全球经济一体纯步伐的加快，在不确定汇率的情形下，研究最优企球采购 策略也是今后的热点。 8 、大裂组装供应链管理 在计算机、电予消费晶和汽车行业中，生产的经常是系列产品，而且最终 产鹣一般塞多耱复杂瓣半袋鑫瑟缝戏。霾鼗，这黪大壁鳃装供痘链受鬟激下因 素的极大影响，包括对最终产品易变难以预测的需求、生产和其它质量问题、 周期性技术更鞭、鼗产品频繁开发以及生产秘销售领域的蟪理隔蒜。叁予这耱 供敝链的规模巨大，供应链网络内部库存所涉及的资金也非常庞大，即使鼹效 率 # 常离，也难免会毒储大量的瘁裕。除了在生产秘分销过程书电予时间触延 迟瑟维持韵最低库存水平外，对供应链内部库存的调节一般基于以下两方蕊进 行考虑：生产和采购的规模经济；消除各神形式的风险，包括运输延迟期的波 动、颞客需求静不确定性、嶷亿静产晶质豢和原材奉尊豹贽襁变纯等。 9 、流露蠖鞋淡产燕戆瘴存势划 在许多行业中，如计算机、玩舆等，产品的生命周期变得越来越短，随着 产菇种类静缮热，麟客需求氇交褥鼙熊不确定，企娩不得不同对面j c 于缺货和降 9 低库存问题。由于产品的价格变化较快，如何有效的组织供应链中的库存，以 减少缺货率和最终库存，是首先要考虑的闯题：其次，就是要考虑定价和运作 变化的影响；最后，产品上下代之间的关系也引起了极大的关注，包括价格、 影响力和库存等方面。 1 0 、联合制造和再制造的库存控制 由于环境污染的加重，人类生存环境严重恶化，必须对人类制造出来的废 弃物进行适当处理，其中的一个方法就是将用完的产品和材料重新返回到生产 过程当中去，即废弃产品的循环利用。要做到这一点，必须对产品及其制造过 程进行重新设计，以适当产品重制造的流程、最大限度地减少资源浪费。我们 将这种产品可重利用的供应链管理称为“逆向物流管理”。显然，除了流程的重 设计外，由于库存受到回收产品的部分影响，对供应链中库存的控制也会相应 发生改变。 2 3 供应链库存的作用和供应链中多级库存问题的研究方法 2 3 1 供应链库存的作用 供应链库存的作用主要表现在对时间滞后因素、不连续性因素、不确定性 因素和经济性因素的处理上。这些因素虽然不是产生库存的全部原因，但大部 分库存都是因为这些因素而设真的。 1 时间滞后因素是说货物在到达最终消费者手中之前要经过一个漫长的 生产和分配过程即前置时f 司( l e a d - t i m e ) 。制定生产计划，提出原材料申请 单，供货商发送原材料( 在途时间) ，检验原材料申请单，进行生产以及把产品 送往批发商或消费者( 在途时间) 都需要时间。但没有人愿意在购买商品时等待 这么长时间，所以如果备有存货就能缩短供货前置时间，以快速满足需求。正 是基于了这一点，对于前置时间不容忽视的系统，零库存策略被证明是不可行 的吲。 2 连续性因素是说库存可以使各种本来相互依存的业务( 零售、分配、仓 储、生产、采购) 按照独立和经济的方法进行处理。有了存货就没必要把产供 销直接地连接在一起。它可以把递次紧连的产供销过程中每一个环节分离出来， 使每一个环节能以更经济的方式经营。因此存货是用来使产供销系统免受过度 摩擦的润滑剂。 3 不确定性因素是指使组织改变原计划的不测事件。它包括需求量的估计 误差，产量的变化，设备故障，以及罢工，天灾，发运延迟等。适度的存货可 以对不测事件有所防范。 4 经济性因索是指企业可以利用成本进行方案的选择，组织可以按经济数 1 0 量去组织货物的外购或自制，考虑价格折扣，运输批量，物价波动等制订经济 的行动策略。这些策略都是由于有了库存的存在才得以实施的。传统的库存策 略主要是对经济因素讨论的，用来寻求各经济因素间的一种平衡。 对库存的要求便是产生库存的原因，好比一枚硬币的两个面。现实中这些 引致库存的因素很少单独出现。它们总是互相交织缠绕在一起，有时是你中有 我，我中有你。因而需要我们把供应链中的企业作为一个整体来进行系统的考 虑，以期找到批发商和各零售商的最佳订货点、最佳订货量，此问题将在第三 章进行详细的定量分析。 2 3 2 供应链中多级库存问题的研究方法 国际上瓣供应爨孛多缀库存阏麓静研究广泛运露了箨酞论、骂尔可夫秘模 拟分析蒋，如j i n g - s h e n ge t a l ( 1 9 9 6 ) ，y u - s h e n g z h e n e t a l ( 1 9 9 0 ) ，e k i c v d e n a r d o a 1 ( 1 9 9 0 ) ，f a n g r u oc h e n e ta 1 ( 1 9 9 4 ) ，a w if e d e r g r y e na n dp a t t iz i p k i n ( 1 9 8 4 ) 均采用以 上款方法寒磋究库移羝统戆运行获凝。嚣为供应裢蘧壤因素哮 鳃颗窖霉袋一壹 被认为怒最具不确定性豹因素，鲻丽上述文献中大多数引入了需求不确定性， 排队轮、马尔可夫分析和模拟分析镣方法均是针对供应链中得随机因素而加以 运用的。用排队轮和码尔可夫分析可以研究库存系统运行的嶷体机理，但分析 过程摆巍复杂，怼努凝久员数学凌残婺求穰裹，褥显分辑孛溪皴矮多缓浚，这 在某种穰度上使该方法的运用受到限制。相比较而言，模拟分析对研究人员要 求并不很高，因而容易推广应用，能对供应链库存这样大的系统进行模拟分析， 工作量将是非常擦人麴群咒蛳l 。 供疯链孛多缀露存优纯与控髓怒在荦缀库存控裁静基础t 形戚的，主簧采 取的方法有集中控制模式和分散控制模式。 1 、供凝链孛多缀痒存袋戏控髓缕式瑷悫 单级库存系统指的是所研究的系统仅包括一个成员，而多级供应链系统则 涉及多令存在耀互疆赡襄交耪活魂关系熬残爨。在集中控剿系统中，袋痤镳是 由一个中央决策者控制，他拥有系统中的所有信息。所有成员的决策都按照系 统簸捷的联则寒傲溅。研究夔悫容镪耩不羁媾形下戆系统簸挽决策。这方藤熬 研究都是c l a r ks c a r f 模型的基础上扩展而来的，如h a n u m a n t s s 】。 2 、供波链中多级库存分散控制模式研究 在分教控制系统中，戏昃敷决簸按照本遮最优豹原测寒磺定，每令成昃不 一定拥有系统的所有信息，他- i n 使用本地信息和部分的系统信息。这样，我 们就可以研究成员拥有全部犟n 部分系统信患两种情形下的收益和系统性能，戳 及成员之间的协调、激励问题，进而可以考虑如何制订合约，以协调成员之间 的决策行为，使系统收益逼近最优解。当前国际上的供应链研究焦点逐渐从集 中控制模式转向分散控制、竞争性的供应链系统，c h e n 就是研究信息延迟的情 形下串联供应链中的各成员之间的竞争，他将分散控制供应链问题转化为c l a r k s c a r f 模型来进行研究【”。 下面的内容中我们将以成本作为库存优化的目标进行供应链中多级库存控 制研究。 1 2 第三章供应链中多级库存管理模型 3 1 供应链中多级库存管理模型构建与优化 建立供应链模型是为了支持供应链管理中的各项分析和决策活动。这些活 动按内容和时间范围可分为策略性的和经营性的。由于不同层次的决策处理问 题不同，因此需要的模型也各不相同；策略性决策由于涉及的范围很广，因此 模型很大，且需要大量的数据；而经营性决策则由于关心的是供应链的日常运 作，考虑的范围比较小，因此使用的模型通常具有较强的针对性，能够考虑较 多的细节例。供应链模型至少应该能够为决策人员提供四方面的服务： 确定再应用条件下最优的库存和服务水平对应关系。 帮助决策人员分析、预测供应链中的不确定因素，确定安全库存水平 和订货策略，优化投资。 进行w h a t - i f 分析，帮助决策人员评估各种方案以选择其中最有利的方 案。 进行面向供应链管理的设计，评价不同设计和工艺对供应链运行中库 存和服务水平的影响，通过协调提高整体效益。 3 1 1 供应链中多级库存的建模方法 1 、网络设计方法 网络设计方法是用整数规划或混合整数规划来描述和求解问题模型。杰弗 隆等久楚爱晕瘦霉滋会整数蔑劐建嶷瑟送系绕揆藏蒡爨稼求解瓣。疆多磷筑人 员都是用整数规划或混合整数规划建立了各自的供应链模型。阿思茨思等人建 立的全局供应链管理模型是到目前为止最全面的混合整数规划模型，考虑了客 户、供艨巍、人力资源、各种运输模式鸵运输辩阀和费用、减免税情况、产品 本建纯醛标、窭墨法麓、关稳、遮攒率等在蠹静多方面因素。维这尔等入综述 了策略型生产和配送繇统模型1 6 1 1 。 使用网络设计方法建立的供应链模型一般都用于策略性决策。建立的模型 霹以覆豢供应链管臻巾戆瑟奏决蓑领域。星蔻一般霞强分技宠爨法、拉格潮基 松弛方法鞠行因子纯方法等来求髂建立的阔题模穗嗍。用潮络设计方法建立供 应链模型主要存在两方面的问题： 一方蕊由于用这种方法建立的模型规模比较大，随着供殿链的扩大、考虑 蓬基鹃扩建，攘鍪豹求鬃毽葙应鹣变褥霾难；鬓一方瑟辩是宅廷能考虑确绽秘 静态的闯题模型，考虑随机因素的熊力十分有限，而随机因紫在供应链中几乎 无处不程。 2 、近似方法 近似方法在供应链管理中主要用于经营性决策。把近似方法应用于供应链 管理，是从库存管理的角度来处理问题，把其中的生产和运输环节近似为正常 过程。这样建立的供应链模型一般被称为多级库存系统。主要研究在同时考虑 多级库存情况下建立库存控制策略及确定控制参数。 对供应链中多级库存问题的研究表明，它在降低库存、提高用户服务水 平等方面能够期相当大的作用，但还是存在着一些比较明显的缺陷，如： 只注重供应中的库存，而忽视了其中的生产和运输问题，更不要说它 们之间的协调： 目前处理的系统结构都只限于树状结构，而不是实际的网状结构； 对模型的约束太多。由于求解需要，对需求、延迟时间分布等使用了 些近似假设； 忽略了非稳定随机因素的存在。这些缺陷限制了有关研究结果在实际 问题中的应用。 3 、罄予仿真的方法 仿真的方法可用予分析全面的供应链模型，同时考虑策略性和经营性因素。 由于不存在数学求解羽问题，西北建立的仿真横型w 以考虑各种复杂因索，包 括缱槐上的靼参数亵的缒极性，魄较逶予译馀瑗衰蒙珞。 供疲链繁理圭蘩怒逶遐加强供应键中务淫动巍实俸阉鹣馈怠交流和协调， 以便其中的物流和资盒流保持畅通，实现供需平衡。同时增大流量。虽然在察 搿；运行过稷中供残链逐会攒撵焉装不凝逮避行髑部诵整。傲庭链管理中的基本 决策虑容皇瑟包摄以足个方嚣： ( 1 ) 键置决策 指在建立供应链时的设施定位，包括擞产设施、库存点和贷源镎，般认 戈这令次策代表金犍遴入帮沥戆基零繁略。位鬈决策应该在考虑了需求、环辘 条传等鹩基勰上，通过饯纯避嚣。 ( 2 ) 生产决策 库存 ：置艨材料、半成品和成黼等形式存在予供成链的各阶段，包括个位蔗 之耀( 运竣簿存) 。瘁枣狭繁主要关，痒存驰方式、数量羁管理方法。 ( 3 ) 邋辕决攘 包括运输方式、批星、路径以及运输设备的高度等。 3 。1 2 供应链中雾级疼存攘型梅建 橡建供戏链营建必须遴器枣矮定经，然蓐遴露像蓬抉袋，逶过选择供应链 的备成员以确定基本结构；然后进行熊他三个决策，以确定整个供腹链中的一 1 4 些结构参数和控制策略。在不同的经营条件下，构建过程可能有很大的差别， 主要表现在：( 1 ) 由谁负责这一过程；( 2 ) 具体的过程和方式如何；( 3 ) 决策 的标准是什么。 这个问题的处理主要有两种形式：一种是考虑供应链的整体，通过优化求 解来确定供应链的结构，建立的模型以i p m i p 为主；另一种则是通过局部选择 的方式来完成整个供应链的构建过程。 1 、基于整体的构建供应链 从待选的位置集合中选择一些作为配送中心，构建多产品生产配送系 统的m i p 模型。全局供应链管理模式的主要缺陷在于没有能够考虑供应链中的 随机性，也没有能够考虑与全球性供应链效益密切相关的金融因素，包括汇率 稳定性、利率差别等。另外，随着对环境的重视，已经开始在供应链构建过程 中考虑一些环境相关问题，包括生产过程的废品处理、回收再利用等。 2 、基于局部选择的构建供应链 基于局部选择的构建过程主要从各供应链成员的角度来考虑构建问题，可 以把这个过程笼统地定义为供求双方的相互选择过程。在这些选择过程中，目 前研究比较多的是制造商选择供应商的过程，在选择合适的供应商之前，制造 商首先必须决定自己生产还是由供应商来生产。由于在选择供应商的过程中涉 及的标准很多，因此实际上是一个多目标决策的问题，对这个问题的定量求解 方法分为三类：线性加权方法、数学