（管理科学与工程专业论文）模糊环境下制造再制造混合系统的库存控制研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 页 摘要 近年来，随着环境的日益恶化，人们的环保意识不断加强，一些国家开始制 订相关法律，要求生产厂家对产品的全生命周期负责，回收废旧产品，使之再利 用或环保处理。再制造作为一种高效的废旧产品再利用方式受到工业发达国家的 高度重视，成为实现可持续发展最有效的途径之一。 废旧产品再制造通常由原始设备制造商来进行，这就形成了制造再制造混合 系统，而库存控制是制造再制造混合系统运行中需要解决的关键问题之一。与传 统的库存管理相比，制造再制造混合系统的库存管理要困难得多，这是因为制造 再制造混合系统不仅包含生产制造库存，还包括回收、再制造系统库存，而且回 收的废旧产品在数量、质量和时间等方面具有高度不确定性，因此，有必要对制 造再制造混合系统库存控制进行更深入的研究。 本文在现有研究的基础上，针对制造再制造混合库存系统的特点，研究了模 糊环境下制造再制造混合系统的库存控制问题。本文首先建立单位时间内需求量 和回收量为模糊变量的基本模型，利用符号距离法求解模型，并利用算例证明模 型和算法的可行性和有效性，分析模糊单位时间需求量对单位时间内总库存成本 的影响；其次，对基本模型进行了三个方面的扩展，首先考虑提前期，对提前期 分别为模糊和确定时对成本的影响进行对比分析，之后分析制造和再制造模糊提 前期相等和不相等两种情形时制造再制造混合系统单位时间内库存总成本的变 化：其次考虑回收产品进行废弃处理情形，建立两类库存模型，利用符号距离法 求解模型，并利用算例分析考虑废弃处理对制造再制造混合系统单位时间总库存 成本的影响；最后，建立需求和回收相关的两类模型，利用符号距离法求解模型， 并利用算例分析各个回收周期内回收系数的分布情况对成本的影响。 关键词再制造：混合系统；库存控制；模糊；符号距离法；算例分析 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s tr a c t i nr e c e n t y e a r s ，w i t h t h ed e t e r i o r a t i o no ft h ee n v i r o n m e n ta n d p e o p l e s e n v i r o n m e n t a la w a r e n e s sh a sb e e nc o n t i n u o u s l ys t r e n g t h e n e d ，s o m ec o u n t r i e sh a v e b e g u nt om a k er e l e v a n tl a w sa n dr e q u i r e dt h em a n u f a c t u r e rt ob er e s p o n s i b l ef o rt h e p r o d u c tl i f ec y c l e ，a n dt or e c y c l eu s e dp r o d u c t sf o rr e u s i n go re n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n t r e a t m e n t r e m a n u f a c t u r i n gb e i n go n eo fe f f i c i e n tf o r m so fp r o d u c tr e c o v e r yh a s r e c e i v e de x t e n s i v ea t t e n t i o nf r o mi n d u s t r i a l l ya d v a n c e dc o u n t r i e sa n db e c o m eo n eo f t h em o s te f f i c i e n ta p p r o a c h e st h a tr e a l i z et h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t o r i g i n a le q u i p m e n tm a n u f a c t u r e ri su s u a l l yr e s p o n s i b l ef o rt h er e m a n u f a c t u r i n go f u s e dp r o d u c t s ，w h i c hf o r m sh y b r i dm a n u f a c t u r i n g r e m a n u f a c t u r i n gs y s t e m s ( h m r s ) ， a n di n v e n t o r yc o n t r o li so n eo ft h ek e yp r o b l e m st h a tn e e db es o l v e di nh m r s c o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a li n v e n t o r ym a n a g e m e n t ，i n v e n t o r yc o n t r o lo fh m r si s m u c hd i f f i c u l t ，t h i si sb e c a u s et h a tt h eh m r si n c l u d em a n u f a c t u r i n gi n v e n t o r ya n d r e t u r na n dr e m a n u f a c t u r i n gi n v e n t o r y , a n dt h e q u a n t i t y ，q u a l i t ya n dr e t u r nt i m eo fu s e d p r o d u c t sa r eu n c e r t a i n t h e r e f o r e ，i ti s e s s e n t i a lt od oa ni n - d e p t h s t u d ya b o u t i n v e n t o r yc o n t r o lo fh m r s b a s e do nt h e e x i s t i n g l i t e r a t u r e sa n da i m i n ga tt h ec h a r a c t e d s t i c so f h y b r i d m a n u f a c t u r i n g r e m a n u f a c t u r i n gi n v e n t o r ys y s t e m s ，i n v e n t o r yc o n t r o l l i n go fh m r s u n d e rf u z z yi ss t u d i e d f i r s t ，b a s a lf u z z ym o d e li sd e v e l o p e do nt h eb a s i so ft h e a s s u m p t i o nt h a tt h ed e m a n d r a t ea n dt h er e t u r nr a t ea r ec h a r a c t e r i z e db yf u z z yn u m b e r s t h es i g n e dd i s t a n c em e t h o di se m p l o y e dt os o l v et h em o d e l ，t h ev a l i d i t yo ft h em o d e l i sd e m o n s t r a t e db ya ni l l u s t r a t i v ee x a m p l e ，a n dt h ei n f l u e n c et h a tf u z z yd e m a n dr a t eo n t o t a li n v e n t o r yc o s tp e ru n i tt i m ei s a n a l y z e d ，a n dt h e nd e v e l o p i n gt h eb a s a lm o d e l f r o mt h r e ea s p e c t s f i r s t , t h el e a dt i m ei st a k e ni n t oa c c o u n t ，a f t e ra n a l y z i n gt h e d e f e r e n ti n f l u e n c et h a tf u z z yl e a dt i m ea n dc e r t a i nl e a dt i m eo nt o t a li n v e n t o r yc o s tp e r u n i tt i m e ，t h ec h a n g eo ft o t a li n v e n t o r yc o s tp e ru n i tt i m eo fh m r su n d e rt h el e a dt i m e o fm a n u f a c t u r i n ga n dr e m a n u f a c t u r i n gi s e q u a lo rn o tt w os i t u a t i o n sa l es t u d i e d s e c o n d , d i s p o s a lo fr e t u r n e dp r o d u c t si sc o n s i d e r e d ，t w of u z z yi n v e n t o r ym o d e l sa r e d e v e l o p e d ，t h es i g n e dd i s t a n c em e t h o di se m p l o y e dt os o l v em o d e l s ，t h ei l l u s t r a t i v e e x a m p l ei sd e v e l o p e dt oa n a l y z et h ei n f l u e n c et h a td i s p o s a lo nt o t a li n v e n t o r yc o s tp e r u n i tt i m eo fh m r s l a s t ，t w of u z z yi n v e n t o r ym o d e l st h a tr e t u r na n dd e m a n da r e r e l a t e da r ed e v e l o p e da n dt h es i g n e dd i s t a n c em e t h o di se m p l o y e dt os o l v e m o d e i s t h e i l l u s t r a t i v e e x a m p l ei sd e v e l o p e dt o a n a l y z e t h ei n f l u e n c et h a t t h ec o e f f i c i e n t d i s t r i b u t i o no fr e t u mr a t ei ne a c hr e t u r np e r i o do nt o t a li n v e n t o r yc o s tp e ru n i tt i m e k e yw o r d s ：r e m a n u f a c t u r i n g ；h y b r i ds y s t e m ；i n v e n t o r y c o n t r o l l i n g ；f u z z y ；s i g n e d d i s t a n c e ；i l l u s t r a t i v ee x a m p l e 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权西南交通大学可以将本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、缩微或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于： 1 保密口，在年解密后使用本授权书； 2 不保密凼使用本授权书。 学位论文作者签名： 日期：吲年1 1 月 示1 铭中 玛f t 指导教师签名：2 砂色率 日期：硎年i1 月同 西南交通大学 学位论文创新性声明 本人郑重申明：所呈交的学位论文， 的成果，除文中已经注明引用的内容外， 是本人在导师指导下独立进行研究所得 本文不包括任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了 明确的说明。本人完全意识到本申明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： ( 1 ) 本文考虑制：封再制造混合库存系统中的多种模糊性因素，首先建立单位 时间内产品需求量和回收量为模糊变量的基本模型，利用符号距离法求解模型， 并利用算例验证了模型和算法的可行性和有效性( 见第3 章) ； ( 2 ) 对基本模型进行了三方面的扩展，首先是考虑提前期，分析提前期为确 定和模糊两种情形下对成本的影响情况，在此基础上分析模糊提前期下制造和再 制造提前期相等和不相等两种情形时，制造再制造混合系统单位时间内库存总成 本的变化( 见4 1 节) ；其次是考虑回收产品进行废弃处理情形，建立了两类库存 模型，利用符号距离法求解模型，并分析考虑废弃处理对制造再制造混合系统单 位时间内库存总成本的影响( 见4 2 节) ；最后，建立需求和回收相关的两类模型， 利用符号距离法求解模型，并分析各个回收周期内回收系数的分布情况对成本的 影响( 见4 3 节) 。 学位论文作者签名：别 日期：a 吨年7 ，月哆日 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 选题背景及研究意义 1 1 1 选题背景 人类社会进入2 1 世纪，科学技术高度发达，经济快速发展，人们创造了以 往任何时期所无法比拟的生产力，与此同时，对自然资源的过度开发造成生态破 坏、环境污染、资源浪费和资源短缺等重大问题。随着环境日益恶化，人们环保 意识不断加强，世界上许多国家相继出台各种环境保护法律，对企业的生产及其 对环境的影响都作了相应的规定，如一些欧洲国家制订相关法律，要求生产厂家 对产品的全生命周期负责，对废旧产品进行回收，使之再利用或环保处理。 传统上对废旧产品的回收处理大多采用再生方式，即通过拆卸、分类和一定 的物理化学处理，提取废旧产品中可再用的原材料。对那些由于技术或经济上的 原因无法再利用的废旧产品则采用填埋或焚烧等废弃处置( d i s p o s a l ) 方式。2 0 世 纪8 0 年代以来，一种更加符合可持续发展战略的废旧产品回收处理方式再 制造( r e m a n u f a c t u r i n g ) 引起了人们的广泛关注，再制造作为一种产品回收处理 的高级形式，是通过必要的拆卸、检修和零部件更换等，将废旧产品恢复到“新 产品 的状态的过程，适用于汽车、计算机、复印机、印刷电路板等众多产品。 再制造可以有效实现资源优化利用、环境保护和经济持续发展的综合目标，已经 受到工业发达国家的高度重视，成为实现可持续发展最有效的途径之一i l j 。 再制造通过利用回收产品生产新产品以减少资源的利用，以设备、产品零部 件维修和再制造为主的研究越来越多，再制造工程作为一种符合可持续发展战略 要求的技术也得到了越来越多的重视。在美国，再制造产品涉及的范围很广，由 调色桶到飞机等等，汽车零部件的再制造是研究最早的领域，美国汽车发动机产 品再制造协会每月都出版关于再制造产品市场、销售、生产和管理的快报。全球 著名的汽车制造商如福特、通用、大众、雷诺等，或有自己的发动机再制造厂， 或与其它独立的专业发动机再制造公司保持固定的合作关系，以对旧发动机进行 再制造。施乐公司从1 9 6 0 年开始尝试回收再用废旧设备，至2 0 世纪8 0 年代后 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 期和9 0 年代初期，已发展成为一个正式的再制造系统。目前，施乐为废旧复印 机、打印机和墨盒建立了再制造程序。施乐公司的复印机再制造工厂遍布美国、 英国、荷兰、澳大利亚、墨西哥、巴西和日本等地，通过再制造使用过的复印机， 施乐节省了数百万美元的原材料费和废物处理费，再制造还帮助施乐公司提升了 环境友好的企业形象i l j 。 我国再制造工程的研究应用尚处于起步阶段，但已开始受到政府、军队、学 术界和企业界的广泛认同与支持。一些地方单位己经瞄准了电冰箱、摩托车的再 制造；2 0 0 0 年，由徐滨士院士主持完成的中国工程院咨询报告绿色再制造工程 及其在我国应用的前景受到了国务院领导及部委机关的高度重视。但是应该看 到，再制造工程在我国的研究应用尚处于起步阶段，很多项目主要集中在再制造 单项技术的研究，以及以概念和结构框架为主的研究上，很少深入到再制造的生 产实践中去，而且还没有形成产业化l 引。 长期以来，有关再制造的研究主要集中在工程技术方面，近年来才开始重视 其物流方面的研究。再制造物流包含将废旧产品从消费地运回生产地的逆向物流 ( r e v e r s el o g i s t i c s ) 以及将再制造产品从生产地运往消费地的正向物流( f o r w a r d l o g i s t i c s ) ，涉及废旧产品收集、库存保管、检测分类、再制造、再分销等环节， 是一种闭环物流( c l o s e d 1 0 0 pl o g i s t i c s ) 系统【。有关制造再制造混合系统的研究主 要围绕物流网络设计、库存管理、生产计划与控制这三个关键问题展开。从库存 管理角度看，制造再制造混合系统中包含了两类库存：可用件库存和回收件库存， 制造再制造混合系统库存控制主要确定整个系统中各种库存拥有的水平和生产 制造和再制造批量，包括可用件、回收件库存水平，制造、再制造生产批量等。 在传统的生产分销物流管理中库存控制对企业具有战略重要性，同样，再制造物 流管理中混合系统库存控制是否合理决定了产品生产和废旧产品回收的效率和 效益，同样对企业具有战略性作用。 1 1 2 研究意义 在实际生产过程中，由于相关政策要求企业对于产品整个生命周期负责，而 进行的强制性回收和再制造，所以长期以来，许多企业对再制造的重要性认识不 足，认为再制造只是一种被动的环保策略，对企业经济效益的促进不明显，因而 在其经营战略中没有考虑再制造问题。事实上，再制造并不只是简单的废旧产品 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 回收，通过对废旧产品的再制造可以最大限度地提高资源利用率，减少资源消耗， 从而降低生产成本。据统计，再制造与原始产品制造的原料耗费量之比约为1 ：5 - 9 。 以汽车发动机为例，再制造发动机的能源消耗只为制造发动机的一半，劳动价值 为制造的2 乃，而材料消耗仅为制造的2 0 。此外，再制造可以减轻环境污染， 减少或避免环境污染罚款，降低污染治理成本和废弃物处置费用，并使企业具有 更好的社会形象，为企业增添无形资产。因此，再制造不仅是一种社会效益显著 的行为，而且是企业取得显著经济效益的有效手段【。此外，再制造也为社会增 加了大量的就业机会，再制造工程要把废旧设备回收，拆卸、清洗、一件件地进 行检测和寿命评估，并且一件件地进行修复：这不仅开创了一个废旧设备回收行 业，而且属于劳动密集型产业，适合中小企业生产，为扩大就业创造了条件，据 发达国家统计，每年因腐蚀、磨损、疲劳等原因造成的损失超过千亿元，如此大 量的再制造生产可以形成一个巨大的市场，吸纳大批专业技术人员和工人就业【2 1 。 废旧产品再制造一般需要原始产品生产的有关信息和较高的处理技术，通常 由原始设备制造商( o r i g i n a le q u i p m e n tm a n u f a c t u r e ，o e m ) 来完成，由此形成 了制造再制造混合系统( h y b r i dm a n u f a c t u r i n g r e m a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，h m r s ) 。 与一般的消费品库存管理相比，制造再制造混合系统的库存管理要困难得多，这 是因为：首先，制造产品供应与可用件需求不一致，可用件库存有两个补充源， 即制造新产品和再制造产品，必须在制造和再制造之间进行协调；其次，回收件 库存的补充主要取决于消费者的产品废弃行为，超出了企业的直接控制范围，因 而回收件供应在数量、质量( 如损耗程度、污染程度、材料的混合程度等) 和时 间等方面具有高度不确定性；第三，回收件质量的不确定性将导致再制造策略( 如 拆卸时间、再制造加工路线和加工时间等) 的不确定性，进一步增加了库存管理 的复杂性；第四，并非所有的回收件都被再制造，一部分可能被废弃处置，因而 回收件的可再制造生产率( 或报废与再制造的比率) 也是一个重要的不确定性因 素。因此，鉴于废旧产品回收具有很大的不确定性，其库存控制有相当的难度， 如何对两类库存进行控制以满足市场的需求是制造再制造混合系统库存控制研 究的关键。 废旧产品再制造的实施必须建立起高效的再制造物流系统，而对于制造再制 造混合系统的库存进行有效的控制非常关键，它直接决定了整个企业的生产运作 和对于市场需求的反应的绩效。因此，研究制造再制造混合系统库存控制问题是 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 提高企业盈利能力，企业物流系统运作绩效的基础和前提条件，不仅有助于改变 我国再制造库存管理落后的现状，也有助于解决同益严重的资源短缺和环境污染 等诸多社会问题。 1 2 国内外研究现状分析 国际上有关制造再制造混合系统的库存优化模型和算法研究比较活跃，但仅 限于确定条件或随机条件下模型和算法的研究，而国内研究则刚刚起步。受消费 者和库存管理决策者的偏好、性格、价值观念、经验、知识和技术水平等多方面 的影响，制造再制造混合系统的库存优化问题中面临着许多模糊性因素。本文 研究考虑模糊性因素的制造，再制造混合库存优化控制，以提高库存管理决策的可 靠性和适应性。在此分别回顾和总结确定型和随机型制造再制造混合库存控制模 型研究现状和成果，以及有关模糊环境下正向库存控制研究现状和成果。 1 2 1 确定环境下制造再制造混合系统库存控制研究现状 在模型研究方面，根据可用件需求和回收件供应的稳定与否，可分为确定型 库存模型和随机型库存模型。 确定型制造再制造混合系统库存控制模型中，假设产品需求和回收等参数是 确定己知的。由于e o q 模型是传统正向库存控制研究的基础，很多研究都是将 改进的e o q 模型应用到制造再制造混合系统库存控制中。 s c h a r y l 3 j 率先对确定型维修品库存控制模型进行了研究，建模时假设需求率、 回收率确定且无限，订货提前期和再制造提前期固定，需求尽量由再制造产品来 满足，并采用( 1 ，r ) 库存控制策略( 即每个存储周期内每隔1 个制造批次进行r 个 再制造批次) 。模型中订购和再制造的最优批量跟经典e o q 模型很相似，特别是 当可用件和回收件的持有成本相同时，需求用“净需求”表示，则最优批量等于 e o q 。m a b i n i 【4 l 将s c h a r y 的模型扩展到考虑缺货约束的多品种回收库存模型。 采用不同的库存控制策略对库存模型的研究结果有很大影响，因而一些学者 在s c h a r y 模型的基础上对( 1 ，r ) 库存控制策略进行了扩展。如r i c h t e r 5 j 考虑t ( m ，1 1 ) 控制策略( 即每个存储周期内按照每隔m 个制造批次进行1 1 个再制造批次) 。 r i c h t e r 等【6 , 7 1 又对该模型进行了扩展，分析了m 、1 3 为整数时的优化策略。t e u n t e r l 8 l 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 采用每个存储周期内按照每隔m 个制造批次进行r 个再制造批次的( m ，r ) 库存控 制策略，并考虑了允许回收件废弃处置情形，且处置率可变，假设再制造产品和 新产品的持有成本不同，提出了计算制造批量和再制造批量的简单e o q 公式。 k o h 等【9 j 假设废旧产品按照固定的比例回收并进行再制造，并认为可用件库存和 回收件库存在整个库存系统中是相互依赖的，应联合决定制造和再制造的批量， 分别利用( p 1 ) 和( 1 ，r ) 两种控制策略进行分析，并提出求解最优参数的方案。 t e u n t e r 1 0 j 也对( p ，1 ) 和( 1 ，r ) 两种策略下新产品制造和废旧产品再制造的批量计算 公式进行了分析，提出了对生产率和回收率有限或无限都适应的简单e o q 公式。 赵宜掣1 1j 对制造、再制造能力都受到限制的化1 ) 和( 1 ，r ) 两种策略下的e o q 模型 进行了分析。李新军等【1 2 j 则分析了考虑废弃处置时僻1 ) 和( 1 ，r ) 控制策略的库存模 型。 制造再制造的提前期对库存系统也有很大影响。e s m u l l e r l l 3 】对制造和再制 造提前期为零和不为零两种情况进行了分析，首先考虑制造和再制造提前期为零 的库存模型，然后扩展到制造和再制造提前期不同的情况，并提出如何将该问题 转化为提前期为零的情况以便于计算最优策略。 此外，一些学者还对确定型库存模型研究进行了多种扩展。k o n s t a n t a r a s 1 4 】 假设制逝再制造混合系统在有限的计划期内，只有初始周期有大量的回收产品， 其他周期没有回收产品，并且从开始周期到某一周期为止的需求只由再制造产品 来满足，而计划期内剩下周期的需求只由制造新产品来满足需求，分析了该系统 的最优库存策略和最优方案下持有成本的稳定区间。t e u n t e r 1 5 】从成本计算的角度 分别分析了折现现金流( d i s c o u n t e dc a s hf l o w ) 模型和平均成本( a v e r a g ec o s t ) 模型， 指出平均成本模型在考虑废弃处置的再制造逆向物流系统中不一定最优。 k l e b e r a 1 6 j 研究了考虑废弃处置的库存模型。他将需求分成不同等级的多制造过 程，并利用不同质量的产品来满足不同的市场需求。d o b o s 1 7 1 研究了当前需求与 经过固定周期后的回收相关，并考虑废弃处置的制逝再制造库存模型。 综上所述，确定型库存控制模型假设制造再制造混合系统中产品需求和回收 等参数是确定已知的，整个系统的状态相对稳定。但在实际生产过程中，由于市 场需求变化的不确定性，特别是回收过程难以控制和各种信息的不对称，使得产 品需求和回收很难预测，因而有必要研究不确定环境下制造再制造混合系统的库 存控制模型。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 1 2 2 随机环境下制造再制造混合系统库存控制研究现状 随机型库存控制模型研究假设制造再制造混合系统中产品需求和回收等参 数是随机的。根据库存控制过程中库存盘点的方式，又可分为随机周期库存控制 模型和随机连续库存控制模型。 2 1 随机周期库存控制模型 随机周期库存控制是采用周期盘点方式，相隔固定的时间对系统库存进行检 查。s i m p s o n 1 8 l 最早考虑了再制造带来的原材料节省和库存成本增加之间进行平 衡，假设产品需求和回收相关，并允许回收件废弃处置，但不考虑制造再制造活 动的提前期和固定订购成本，从而对制造、再制造和废弃处置的控制参数进行优 化。 制造再制造混合系统中废旧产品回收与新产品需求之间具有相关性。 k i e s m u l l c r 等【1 9 l 指出，假设回收与需求相关和回收与需求不相关的区别很大，相 关情形下的最优库存水平较低，能够利用相关信息降低平均成本。同时，他还分 析了回收率和计划期长度对库存控制策略绩效的影响，并利用马尔可夫模型确定 最优订购策略。 推式( p u s h ) 和拉式( p u l l ) 策略是制造再制造混合系统中常见的库存控制 策略，前者是根据回收件库存的情况决定是否对回收件进行再制造，而后者则根 据可用件库存的需求情况决定是否对回收件进行再制造。m a h a d c v a n 等网j 研究了 p u s h 策略下产品需求和回收过程均服从泊松分布，制造和再制造的提前期不相 等，不考虑废弃处置的库存模型，并提出基于e x c e l 的精确启发式算法来分析最 优库存控制参数。陈秋双等【2 1 】利用仿真分析方法比较了传统制造过程与制造再制 造混合系统采用p u s h 策略和p u l l 策略进行库存控制的系统平均生产成本，以及 制造再制造过程中单位产品的变动成本、可用件库存保管费率、回收率和需求率 变化对p u s h 和p u l l 策略下系统平均生产成本的影响。 制造和再制造活动的提前期对库存控制策略有重要影响。i n d c r f u r t h 2 2 j 对 s i m p s o n 所建的模型进行了扩展，考虑制造提前期和再制造提前期不为零的情形， 并分析了当两种提前期不同时的库存控制策略。k i e s m u l l c r 掣2 3 l 研究了制造提前 期大于或小于再制造提前期时对库存控制策略的影响，并分析了两种不同情况下 的最优库存控制策略。赵昱卿等1 2 4 】则分析了制造提前期小于等于再制造提前期时 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 制造再制造混合系统的最优库存控制策略。b a y i n d i r a 纠2 5 】分析了再制造提前期 对库存成本和再制造过程的影响。乔新妮等【2 6 l 利用仿真方法分析了再制造提前期 变化对系统总成本的影响。刘东波等【2 7 】分析了p u s h 库存控制策略下制造提前期 不确定的库存控制模型，他们将不确定的生产提前期描述为随机灰色变量，并利 用随机灰色模拟、神经网络和遗传算法集成的混合智能优化算法求解该模型。 上述研究均假设再制造产品和制造新产品是同质的，可以用来满足相同的市 场需求。i i l d e r f u n h 【2 8 l 贝u 将再制造产品与制造新产品进行区分，假设两类产品以不 同的价格满足不同的市场需求，但再制造产品发生缺货时可以由制造新产品以较 低售价来替代。顾巧论等【冽也研究了市场对再制造产品和新产品的需求不同的制 造再制造库存模型，但假设外部需求是确定的，回收量是随机的，并建立马尔科 夫决策过程模型。 周期盘点库存控制策略适合于系统需求、库存状态比较稳定的情况，但对于 回收过程难以预测和控制的制造再制造混合系统来说却不够灵活，可能造成回收 件库存的积压，增加库存成本。 2 2 随机连续库存控制模型 随机连续库存控制是对库存系统实行连续的监控，以使得单位时间内的系统 平均成本最小。 库存控制策略决定了库存系统分析过程和库存控制模型结构，因而许多学者 提出了各种不同的库存控制策略和相应的数学模型，并对各种库存控制策略进行 了分析比较。h e y m a n 刈最早研究了产品需求和回收过程相互独立且都服从泊松 分布，考虑废弃处置的库存模型。建模时假设再制造和制造提前期为零，不考虑 固定订购成本，采用单参数s d 库存控制策略( 即回收件的库存水平高于s d 就对回 收产品进行废弃处置) 。m u c k s t a d t 等【3 l j 也假设产品需求和回收过程相互独立且都 服从泊松分布，考虑固定订购成本以及制造和再制造的提前期，但不考虑废弃处 置，且再制造能力有限，可用件库存控制采用当库存低于s p 就制造q p 批量产品 的( s d ，q p ) 连续盘点策略，并建立了制造再制造库存模型。v a nd e rl a a n 等【3 2 j 将 m u c k s t a d t 等的模型扩展到考虑废弃处置的情形。之后，v a nd e rl a a n 等【驯对考虑 废弃处置的( s p ，q p ，s d ，n ) 、( s p ，q p ，s d ) 和( s p ，q p ，n ) 三种库存控制策略( 即可用件库存控 制都采用( s p ，q p ) 连续盘点策略，回收件库存则分别采用三种方式进行控制：回 收件库存高于s d 或者再制造过程中的产品数为n 时就进行废弃处置；回收件库 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 存高于s d 就进行废弃处置；再制造过程中的产品数为n 时就进行废弃处置) 下 的库存成本结构进行了数值分析比较。v a nd e rl a a n 等m l 又将m u c k s t a d t 等模型中 的库存控制策略分别扩展为( s m ，q m ，q r ) p u s h 策略( 当回收件库存到达q ，就进行批 量为q ，的再制造过程，当可用件库存低于s m 时就进行批量为q m 的制造过程) 和 ( s m ，q m m ss t ) p u l l 策略( 当可用件库存低于s f 时，如果回收件库存大于等于s 广s r 时就进行批量为s r s r 的再制造过程，否则当可用件库存低于s m 时就进行批量为 q m 的制造过程) ，并对采用p u s h 和p u l l 策略的再制造系统进行了比较，分析了再 制造活动对库存系统的影响。 随机连续库存控制模型中制造再制造的提前期同样是库存系统的重要影响 因素。v a nd e rl a a n 等i 巧j 定量地评价了( s m ，q m ，q ，) 和( s m ，q m ，s r ，s ，) 策略下制造再制造 的提前期变化对库存系统成本的影响，并指出制造提前期比再制造提前期对系统 成本的影响大，制造提前期变化较大或者再制造提前期大于制造提前期都可能导 致库存成本下降。v a nd e rl a a n 掣) 6 1 进一步分析了制造再制造的提前期对产品需 求和回收不相关、考虑废弃处置的混合库存系统的影响，并将再制造提前期作为 一个决策变量进行优化。t a n g 等p 7 j 考虑了制造和再制造提前期随机的情形，并分 析了提前期如何影响系统的经济效益。他们把制造和再制造过程看作是补充可用 件库存的两个供应源，采用双重供应源订购策略，将每个订单分为制造过程和再 制造过程，并将它与( m ，1 ) 、( 1 ，r ) 订购策略进行比较，指出当回收率很低时，再制 造提前期较短、制造提前期较长的情形下应用双重供应源订购策略能有效降低成 本。 库存控制的关键是如何有效降低制造再制造混合系统的库存成本。t e u n t e r 等【3 8 】提出了考虑固定订购成本以及制造再制造的提前期不为零，考虑废弃处置的 平均成本库存模型，以及在该模型中如何设置库存持有成本费率，对比分析了几 种不同的计算回收件、再制造产品、制造产品的库存持有成本费率的方法。 t e u n t e r l 3 9 j 利用仿真方法进一步分析了考虑废弃处置对系统库存成本的影响。他通 过折现成本的计算，提出只有当产品销售很慢、回收率很高，再制造成本和制造 成本几乎相同的情况下，考虑废弃处置才会导致成本有较明显的下降。 现有研究大多只考虑在某种库存控制策略下对目标函数及控制参数进行优 化，而并没有考虑所采取的控制策略是否最优。v a nd e rl a a n 4 0 l 研究了多种库存控 制策略下库存控制参数的计算，其中制造过程均采用( s ，q ) 策略，而再制造过程分 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 别采用p u s h 策略和两种p u l l 策略，提出了不同库存控制策略下库存控制参数的 近优计算公式。 此外，z h o u 等研究了实施看板策略的制造再制造混合系统，其中在再制 造过程中引入看板策略控制方法，采用控制理论和计算机仿真分析了系统的动态 绩效，并提出考虑再制造过程有助于改进系统的动态绩效。 对随机连续库存控制模型的各种假设条件予以放松，会使得模型越来越复杂， 其求解计算也更困难。如何寻求有效的模型求解方法是此类问题研究的关键所 在。 1 2 3 模糊环境下库存控制研究现状 z a d e h l 4 2 1 首先提出模糊集理论，s o m m e r l 4 3 1 ，z i m m e r m a n n 4 4 1 将模糊概念应用 到库存和生产计划问题中来。由于国内外有关模糊环境下库存控制研究的文献较 少，目前对该问题还没有明确的分类，在此，根据以往文献中对模糊库存问题模 型的求解方法进行分类，主要分为以下几类：重心法逆模糊化符号距离法逆 模糊化梯级平均综合表示法逆模糊化排序法逆模糊化优化算法智能优 化算法。并以此作为简单归类的原则。 重心法逆模糊化 重心法逆模糊法利用重心法对目标函数进行逆模糊化，利用扩展原理由参数 的隶属函数推导目标函数的隶属函数，并利用目标函数的重心来估计目标函数， 并以此寻求最优决策参数，最优目标函数。 d o b r i l a 4 5 l 等分别计算需求模糊和成本模糊的报童模型，并用算例说明模型的 可行性；m i r k o 等【删则改进e o q 模型，假设持有成本和订货成本为模糊量，并得 出模糊环境的最优订购量。 l e e 等【4 7 1 、c h a n g 镐1 、u n 【4 9 】都研究了需求和( 或) 生产产量模糊情况下的e p q 模型；l e e 等【5 0 】提出订购量为三角模糊量，不考虑缺货的经济批量；y a o 等【5 1 】同样 不考虑缺货的经济订购批量模型，但是该模型假设订购量和总需求都为三角模糊 量；y a o 等【5 2 l 在k e 的基础上同时考虑不缺货和缺货两种模型，模型假设订购量为 梯形模糊量，得出模糊环境下的成本比确定条件下高，但它可以更高地利用经济 模糊批量。 与上述研究不同的是，y a o 等1 5 3 1 、w u 等l 圳提出考虑缺货的糊库存问题。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 o u y a n g 笔j s 5 5 j 提出连续盘点模糊随机需求下的混合库存模型，并考虑年需求为模糊 数和统计模糊数( 利用样本数据来获取年需求的置信区间) 两种情况；c h 柚g 等【5 6 l 提出了提前期需求量为模糊随机变量，总需求为模糊变量的模糊混合库存模型， 并考虑缺货，在总成本最小化的目标函数下，优化订购量和提前期。 符号距离法逆模糊化 符号距离法逆模糊化利用符号距离对目标函数进行逆模糊化，并利用目标函 数与0 之间的距离来估计目标函数，并由此求得最优决策参数和目标函数。 y a o 等【5 7 j 假设库存模型不考虑缺货，并假设总需求和存储成本为三角模糊数， 分别利用符号距离法和重心法进行求解，并比较两种情况下的总成本和订购量。 y a o 等【5 8 l 提出不考虑缺货，两种可以相互替代商品的模糊库存模型，分别考 虑垄断市场和完全竞争市场两种环境下的优化模型，在完全竞争市场情况下分别 考虑价格和订购量为三角模糊量时的最优订购模型；c h a n g 5 9 l 研究了模糊理论下 有缺陷产品的e o q 模型；c h a n g 等【删考虑了模糊随机情况下的混合库存模型， 考虑提前期需求量为模糊随机变量，并考虑缺货率为三角模糊数的模型。并且本 文在比较重心法和符号距离法的基础上提出在变量为三角模糊数时，符号距离法 更适合于模型求解。 杨杰1 6 1 1 和c h e n 等1 6 2 1 都研究了变质性物品库存控制模型，与其他研究偏重对 订购批量研究的不同，杨杰则将重点放在最优订购周期上，c h c n 则着重于允许付 款延期的情形下的总成本最小化研究。 梯级平均综合表示法逆模糊化 该类方法首先在函数原理下提出目标函数模型，并利用梯级平均综合表示法 对模糊目标函数进行逆模糊化，最后可利用扩展拉格朗日( 1 a g r a n g e a n ) 乘子法、 中值原则等方法来求解限制条件下的最优解。 c h c n 等【6 3 j 利用函数原理建立目标总模糊成本，并利用中值原则来进行逆模 糊化来求解e o q ，文中提出当模糊变量为梯形模糊变量时，函数原理比扩展原理 更有效。h s i c h 等i 叫利用梯级平均综合表示法对目标函数进行逆模糊化，最后利 用扩展的拉格朗日法求解最优解；赵明等1 6 5j 在h s i c h 的基础上考虑了缺货的模型。 d u t t a 掣叫提出模糊随机需求单周期库存模型，与上述文献不同的是，本文 建立需求的模糊期望值模型，并同样利用梯级平均综合表示法进行逆模糊化来优 化求解。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 排序法逆模糊化 y a g e r 排序法由y a g e r 6 7 提出，y a g e r 排序法利用y a g e r 排序函数来对模糊情 形下目标函数进行估计进而推导与之相对应的最优决策参数。 u 掣删研究了单周期库存模型，模型假设模糊变量为l 型模糊数，利用y a g e r 排序法在利润最大化的目标下寻求最优订购批量。k a o 等1 6 9 】提出模糊需求单周期 库存排序模型，模型假设需求为梯形模糊数，利用y a g e r 排序法寻求最优e o q ； k a o 掣7 0 l 在此基础上进一步研究( q ，r ) 最优库存策略，分别考虑不存在缺货和 存在缺货两种情形下的最优订购批量和再订购点；曹于忠等1 7 1 】在文献 6 9 7 0 的 基础上考虑了模糊需求下总成本最小的单周期最佳生产批量模型。 赵明等【7 2 l 提出模糊递增时变需求单周期库存模型，考虑单位商品销价，订购 成本、持有成本及缺货成本，利用y a g e r 排序法寻求利润最大化的目标下最优订 购批量。吴玉梅等等【7 3 j 在利用y a g e r 排序法的基础上，增加了代表决策者偏好的 加权函数对模糊需求下单周期库存模型求解，寻求最优订购批量。 传统优化算法 优化算法首先将模糊规划转换为非模糊规划问题，并利用拉格朗日方程、几 何规划( g e o m e t r i cp r o g r a m