（控制科学与工程专业论文）不确定性条件下炼油厂供应链优化问题研究.pdf

摘要 摘要 由于现实中不确定性广泛存在于供应链的各个环节，因此研究不确定性条件 下的供应链决策问题以及由此衍生的不确定性评估和分析问题对供应链管理理 论研究和实际应用都意义重大。本文在综述了炼油厂供应链管理研究现状的基础 上，对炼油厂在需求波动、采购和运输信息不完整，产率波动等不确定性条件下 的供应链操作决策做了深入研究，并以产率不确定性为例对不确定性的评估、来 源分析包括由此产生的滞后时间评估等方面做了一些工作主要研究内容如下： 1 ) 提出了一个两阶段的差异性框架解决炼油厂在面对需求不确定、与供应 商和运输公司的信息不完全共享造成的不确定这两种外围不确定性情况下的供 应链操作决策问题。该框架从理论角度给出了一个切实可行的新工作流程，主张 在面对作为乙方的供应商或运输公司时不率先牺牲利润来应对信息不确定性决 策的目标是在达到理想的客户满意度水平的前提下最大化利润，我们设计的框架 的基石是基于仿真的优化，在基于i f - t h e n 规则的仿真模型中衡量决策结果在大 量随机场景中得到的客户满意度期望值，并利用第一阶段的验证循环和第二阶段 的谈判循环来优化决策。 2 ) 提出采用马尔可夫链描述多生产方案可切换时炼油厂产品产率波动规 律，并用机会约束随机规划建模了这种场景下的供应链操作决策问题针对每个 时间周期随机变量概率分布未知的困境，提出了有效的求解方法，该方法可以推 广至其它类似0 1 决策变量与随机变量相耦合的情况 3 ) 针对随机变量的分布结构和参数评估问题，我们以生产调度仿真模型为 对象，给出了标定产率的评估和跟踪方法，并利用z 2 拟合检验给出了判断随机 变量分布结构假设真伪性的方法 4 ) 为了从根源上降低成本，我们提议应当抑制不确定性，为此给出了一套 基于分类和可视化工具的数据分析流程寻找产率不确定性的来源通过数据转换 和引入多分类器，克服了化工过程检测变量之间前后存在滞后时间的特点采用 开放式的分析手段，通过自由地算法选择、参数选择和可视化分析，使得结论更 可靠。 i 浙江大学博十学位论文 5 ) 针对在分析不确定性来源时评估滞后时间的需要，我们在分析了现有评 估算法的基础上，提出了基于时间序列趋势相似性搜索的两个评估算法，作为对 现有评估算法的一个有力补充，它们特别适用于不允许对对象施加任何刺激信号 的前提下直接评估非同源信号滞后时间的场合 最后在总结全文的基础上，指出了炼油厂供应链管理有待深入研究的若干个 问题。 关键词：供应链供应链管理炼油厂随机规划优化不确定性 i v a b s t r a ( 叮 a b s t r a c t d e c i s i o nm a k i n gf o rs u p p l yc h a i nu n d e ru n c e r t a i n t i e sa sw a l la se s t i m a t i o na n d a n a l y s i so ft h e s eu n c e r t a i n t i e sa r es i g n i f i c a n tt os u p p l yc h a i nm a n a g e m e n tb o mi n t e r mo ft h e o r ya n dp r a c t i c e ，s i n c eu n c e r t a i n t i e sa r ee v e r y w h e r ew i t h i nas u p p l yc h a i n t h i sd i s s e r t a t i o nm a i n l yf o c u s e s0 1 1t w ok i n d so fp r o b l e m sb a s e do nt h er e v i e wo f s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ：f i r s t , m a k i n gd e c i s i o nf o rr e f i n e r ys u p p l yc h a i no p e r a t i o n u n d e ru n c e r t a i nd e m a n d ，i n c o m p l e t ei n f o r m a t i o no fs u p p l ya n dt r a n s p o r t a t i o na n d v a r i a b l ep r o d u c t i o ny i e l d s ；s e c o n d , e s t i m a t i n gt h ed i s t r i b u t i o no fu n c e r t a i np r o d u c t i o n y i e l d s ，f i n d i n gt h ei m p o r t a n t f a c t o r s c a u s i n g t h eu n c e r t a i n t ya n ds o l v i n gt h e s u b s e q u e n td e l a yt i m ee s t i m a t i o np r o b l e m t h ed e t a i l sa r el i s t e da sf o l l o w s ： 1 ) at w o - s t a g ed i s c r i m i n a t i n gf r a m e w o r kf o rr e f i n e r ys u p p l yc h a i no p e r a t i o n o p t i m i z a t i o nu n d e ru n c e r t a i nd e m a n da n di n c o m p l e t ei n f o r m a t i o ns h a r e dw i t h s u p p l i e r sa n dt r a n s p o r t a t i o nc o m p a n i e s an e ww o r kf l o wi ss u g g e s t e db yt h i s f r a m e w o r k ，w h i c hr 句e c t st om a k es a c r i f i c ei n i t i a t i v e l ya sp a r taf a c i n gt h es u p p l i e so r t r a n s p o r t a t i o nc o m p a n i e s d e c i s i o nm a k e ra i m st o m a x i m i z et h ep r o f i ti nt h e c o n d i t i o no fr e a c h i n g + t h ei d e a lc u s t o m e rs a t i s f a c t i o nl e v d t h ed e s i g n e df r a m e w o r k a d o p t ss i m u l a t i o nb a s e do p t i m i z a t i o n t h ed e c i s i o n so fo p t i m i z a t i o nc a n b em e a s u r e d a n dt h ee x p e c t a t i o nv a l u eo fc u s t o m e rs a t i s f a c t i o nl e v e lc a na l s ob er e p o r t e db yt h e s i m u l a t i o nm o d e lb a s e do ni f - t h e nm l e s t h ed e c i s i o n sc a l lb eo p t i m i z e db yt h e v a l i d a t i o nl o o po ft h ef i r s ts t a g ea n dt h en e g o t i a t i o nl o o po ft h es e c o n ds t a g e 2 ) t h ev a r i a t i o no fp r o d u c t i o ny i d d sd u r i n gp r o d u c t i o nm o d e sc h a n g e o v e ri s d e s c r i b e db ym a r k o vc h a i n t h es u p p l yc h a i no p e r a t i o no p t i m i z a t i o np r o b l e mu n d e r y i e l d su n c e r t a i n t yi sm o d e l e db yc h a n c ec o n s t r a i n e dp r o g r a m m i n g am e t h o di s p r o p o s e dt os o l v et h ep r o b l e mt h a tt h ep r o b a b i l i t yd i s t r i b u t i o n so fe a c hp e r i o da r c u n k n o w n t h i sm e t h o dc a nb ee x t e n d e dt os o l v ea l i k ep r o b l e m st h a ts t o c h a s t i c v a r i a b l e sc o u p l e dw i t hs o m e0 - 1d e c i s i o nv a r i a b l e s 3 ) t os h o wh o wt oe s t i m a t et h ed i s t r i b u t i o nt y p ea n dp a r a m e t e rv a l u e so f v 浙江大学博士学位论文 s t o c h a s t i cv a r i a b l e s ，w ed e s c r i b et h em e t h o d st oe s t i m a t ea n dt r a c et h es t a n d a r d p r o d u c t i o ny i e l d sb a s e do nt h ed a t ag e n e r a t e df r o mas c h e d u l es i m u l a t i o nm o d e l f u r t h e r m o r e ，w eu s ez 2 - f i tv a l i d a t i o nt oj u d g et h et r u t ho fa s s u m p t i o no nt h et y p eo f p r o b a b i l i t yd i s t r i b u t i o n 。 4 ) i no r d e rt or e d u c et h ec o s t sc o m p l e t e l y , w es u g g e s tt h a tt h eu n c e r t a i n t i e s s h o u l db ec o n t r o l l e da tf i r s t a na n a l y s i sf l o wi sp r e s e n t e dt of i n dt h ec a u s eo f u n c e r t a i n t i e s ，w h i c hc o m b i n e sc l a s s i f i c a t i o na n dv i s u a l i z a t i o n t ot h ew i d e l ye x i s t e d d e l a yt i m eb e t w e e nm e a s u r e m e n tv a r i a b l e s ，t h ed a t ai s t r a n s f o r m e da n dm u l t i p l e c l a s s i f i e r ss y s t e mi si n t r o d u c e d t h er e s u l t sb e c o m em o r ec r e d i b l eb ys e l e c t i n g a l g o r i t h m sa n dp a r a m e t e r sf o rf r e ea n dc o m b i n i n g v i s u a l i z a t i o na n a l y s i s 5 ) d u et ot h er e q u i r e m e n to fd e l a yt i m ee s t i m a t i o nd u r i n ga n a l y z i n gt h ec a u s eo f u n c e r t a i n t i e s ，t h ee s t i m a t i o nm e t h o d sa l er e v i e w e d t w oe s t i m a t i o na l g o r i t h m sa r e t h e np r o p o s e da st h ec o m p l e m e n to fe x i s t i n gm e t h o d s ，w h i c hb a s e do n an e wc o n c e p t c a l l e dt i m es e r i e st r e n d ss i m i l a r i t ys e a r c h t h e s et w om e t h o d sa l ep a r t i c u l a r l ys u i t a b l e f o rd i r e c t l ye s t i m a t i n gt h ed e l a yt i m eb e t w e e nt w os i g n a l sf r o md i f f e r e n ts o u r c e so n t h ec o n d i t i o nt h a ta n ye x t r as t i m u l u ss i g n a l sa r ef o r b i d d e n a tt h ee n do ft h i sd i s s e r t a t i o n ，p r o m i s i n gf u t u r er e s e a r c h e so i lr e f i n e r ys u p p l y c h a i nm a n a g e m e n ta r e i n t r o d u c e db a s e do nt h ec o n c l u s i o no ft h i sd i s s e r t a t i o n k e y w o r d s ：s u p p l yc h a i n , s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，r e f i n e r y , s t o c h a s t i c p r o g r a m m i n g , o p t i m i z a t i o n ，u n c e r t a i n t y v i 表格 表格 表2 1 物料价格4 l 表2 2 生产方案的进料比例。4 2 表2 3 各站点库存相关信息的配置4 2 表2 4 生产方案的产品产率4 3 表2 5 对各客户需求预测的误差限( f i l ) ，单位：4 3 表2 6 四个连续长周期的需求预测( k b b l ) 4 3 表2 7 需要分解的第一个长周期内各短周期需求预测( k b b l ) 4 4 表2 8 分段线性运输成本函数4 5 表2 9 模型的其他参数值4 5 表3 1 实验一产品l 的产率波动相关参数设置6 5 表3 2 实验一某切换序列下状态树内容6 6 表3 3 截至各供应链周期的累积状态分布向量及其对应概率6 6 表3 4 截至各供应链周期产品2 的累积状态分布向量及其对应概率6 8 表3 5 物料的一些基础设置6 9 表3 6 各生产方案的基本配置和产品需求6 9 表3 71 0 0 次仿真中产品l 库存下限违反次数和销售计划未执行量的统计总量 7 ：! 表4 1 调度仿真系统标定生产方案配置表8 2 表4 2 装置加工能力上下限和中间物理罐存储能力上下限8 3 表4 3 仿真实验中的生产安排。8 4 表4 4 检验a g o 产率是否服从正态分布的z 2 检验计算表8 7 表4 5 生产方案频繁切换的生产安排8 7 表4 6 检验状态转移概率的z 2 检验计算表8 9 表4 7 检验方案切换时初始状态分布概率的z 2 检验计算表9 0 表5 1 常压塔中若干重要控制回路描述9 5 v 浙江大学博士学位论文 表5 2 常压塔仿真过程的稳态优化参考值9 6 表5 3 不同算法在离散区间分别为8 和5 时的1 0 f o l d 交叉检验准确率1 0 7 表5 4 离散区间数为5 ，采用c 4 5 ( c f = o 2 ) 时的混淆矩阵1 0 7 表6 1b a s i c d e l a y m i n e 在滞后时间稳定的实物系统的测试结果1 2 9 v i i i 插图 插图 图1 1 通用的供应链网络示意图3 图1 2 供应链管理基本研究问题覆盖图3 图1 3i s a 9 5 企业功能层次模型4 图1 4 仿真与优化合作的两种常用架构1 3 图2 1 安全库存水平与客户满意度或库存持有成本关系图2 3 图2 2 包含验证与谈判过程的供应链决策支持框架2 4 图2 3 通用的供应链网络示意图3 0 图2 4 框架所涉及各模块问的信息流3 8 图2 5 炼油厂的简单供应链网络。4 0 图2 6 炼油厂示意图。4 l 图2 7 每次迭代中安全库存水平的值4 7 图2 8 每次迭代中产品g 9 3 在1 ) ( 2 3 的安全库存水平与全局客户满意度鹌 图2 9 库存持有成本与全局客户满意度之问的交易关系4 8 图2 1 0 每次迭代中4 个长周期的总利润和第1 个长周期的操作成本4 8 图3 1 炼油厂生产流程示意图5 3 图3 2 不同置信度水平下的最大利润7 l 图3 3 不同置信度水平下的炼油厂每调度周期原油加工量7 l 图3 4 不同置信度水平下计划的销售总量对需求总量比值7 l 图3 5 口= 0 5 时1 0 0 次仿真中产品l 库存随时问推进的演变过程7 2 图3 6 口= o 9 5 时1 0 0 次仿真中产品l 库存随时问推进的演变过程7 3 图3 7 口= 0 5 时1 0 0 次仿真中每周期不能完成计划中销售量的值7 3 图4 1 供应链层炼油厂生产流程示意图7 6 图4 2 炼油厂调度仿真模型流程示意图7 7 图4 3 正常情况下仿真中a g o 产率的均值极差统计控制图8 4 图4 4 末2 0 个仿真周期a g o 产率发生迁移时的均值极差统计控制图8 5 图4 5a g o 产率在各区间分布直方图( 5 0 0 个周期仿真值) 8 5 i x 浙江大学博十学位论文 图4 6 生产方案频繁切换情况下a g o 在方案l 下的产率分布直方图8 8 图5 1 各领域通用分类过程与具化工过程特色的定制分类流程9 3 图5 2 原油常压蒸馏塔结构示意图9 4 图5 3 塔顶温度控制回路图9 5 图5 4 变量取值分布的可视化效果。1 0 4 图5 5 将所有变量离散成8 个区间的分布直方图1 0 5 图5 6 将所有变量离散成5 个区间的分布直方图1 0 6 图5 7 离散区间数为8 时，采用c 4 5 构造的决策树。1 0 9 图5 8 离散区间数为5 ，采用c 4 5 ( c f = 0 2 ) 时构造的决策树1 0 9 图5 9 离散区间数为5 ，采用c 4 5 ( c f = o 2 5 ) 时构造的决策树1 1 0 图5 1 0 以类变量为纵轴，分别以5 个属性变量为横轴构成的数据分布图1 1 1 图6 1 趋势上相似，形状上不相似的三条曲线1 1 8 图6 2 利用趋势相似搜索计算滞后时间的示意图1 1 9 图6 3 时间序列的等间距线性回归。1 2 1 图6 4 采用滑动窗口对趋势序列进行索引1 2 3 图6 5 滞后时间稳定状态下三种方法的仿真模型比较。1 3 0 图6 6 当r = o 0 4 时输入输出信号的功率谱1 3 1 图6 7 当r = 0 0 4 时输入输出信号的干涉谱1 3 1 图6 8a d a p t i v e d e l a y m i n e 对时变滞后时间实物模型的实验结果1 3 2 图6 9 改进的l m s 算法对分段时变滞后时间模型的评估结果1 3 3 图6 1 0 a d a p t i v e d e l a y m i n e 对分段时变滞后时间模型的评估结果1 3 3 x 符号表 符号表 英文字母 彳事件 b k运输成本分段函数分段点 c客户集合 c a p 容量 c c方案一次切换成本 c h是否切换至某生产方案 d产品需求量 d 延迟步数 d c分销中心集合 勿单位需求不达标惩罚成本 f 7 f 涵数祷号 f c运输成本分段函数每段截止成本 f l 流量，流通量 少事件发生频数 g产品产量 g 函数符号 j j l c单位库存持有成本 h是否发生切换 胁真假设标识符 仍伪假设标识符 h r长周期时间范围 ，物料名称集合，包含原材料和产品 i y 瘴存熏 i t ,单位库存不达标惩罚成本 ，客户满意度 x i 浙江大学博士学位论文 k调度周期时间范围 l i n k两个站点及其中间运输模式组成的配对 m足够大的常数 m a x 最大值 m a x _ s t e a d y 递增与平稳趋势临界值 m d生产方案集合 m i n 最小值 m i n s t e a d y 递减与平稳趋势临界 m o d取模运算操作符 表示某一变量的数目或长度 o c单位加工量操作成本 o f f s e t初始偏移量 p 概率 p p 产品价格 丹事件发生概率 g子序列长度 q 加工量 g c运输成本分段函数各段成本值 鲫 查询序列 r原材料采购量 r l 加工时长 伊原材料价格 s供应链环节名称集合，又称站点集合 s a m p采样步长 口站点与物料的组合配对集合 观产品销售量 s 聊分段子序列 t r a n由端到端两个站点及其运输模式和运输物料组成的配对 t r v趋势向量 l 符号表 一个序列 运输模式集合 运输成本分段函数每段成本增加值 滑动窗 滑动窗宽度 带下标的表示原材料配比关系，不带下标的表示一个序列 通用变量表示符 带下标的表示各产品产率，不带下标的表示一个序列 通用变量表示符 是否运行某生产方案 罗马或希腊字符 口置信度阈值或变量系数 变量系数 p 子序列数目 孝 随机变量 j均值 万标准差 g 误差值 f 滞后时间 f遗忘因子 名状态值 ，7 斜率 少微分操作符 西正态分布累积概率标识符 q状态空间集合 z求和符 u 矿 必 矿 w x x y y z 浙江大学博上学位论文 zz 2 分布专有标识符 下标 c h 1 ) 七 ， ，竹 刀 ， s t 1 ， x 产品标识 炼油厂输入端标识 库存单元标识 变量下限 原油或m t b e 供应商标识 炼油厂输出端标识 原材料标识 变量上限 未满足或未达标的量 表示某变量计入了随机性后的实际可能值 表示某变量的估计值 蓉产 长周期 物料 计数用 调度周期 计数用 生产方案 计数用 计数用 站点 时间点或短周期 运输模式 肼 锄 球即 呲 傩 叫肼 u 7 。 缩略语表 a g o a m r a p c a a p s b r c d u c f c f f c g c g o c s l d b e l r e i 心 f c c f i l f i r g b g o h n j d b c l m s l s e m e s m i l p i t o 缩略语表 a t m o s p h e r i cg a so i l 常压蜡油 a d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gr e s e a r c h 先进制造研究 a d a p t i v ep i e c e w i s ec o n s t a n ta p p r o x i m a t i o n 自适应分段常数近似 a d v a n c e dp l a n n i n gs y s t e m s 先进计划系统 b o t t o mr e s i d u e 塔底渣油 c r u d ed i s t i l l a t i o nu n i t 原油蒸馏装置 c o n f i d e n c ef a c t o r 置信因子 c r o s s c o r r e l a t i o nf u n c t i o n 互相关函数 c r a c kg a s o l i n e 催化裂化汽油 c r a c kg a so i l 催化裂化柴油 c u s t o m e rs a t i s f a c t i o nl e v e l 客户满意度水平 d i e s e lb l e n d i n gp o o l 柴油调和池 e q u i s p a c e dl i n e a rr e g r e s s i o n 等区间线性回归 e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g 企业资源计划 f l u i dc a t a l y t i cc r a c k e r 催化裂化装置 f o r e c a s ti n a c c u r a c yl i m i t 预测误差限 f i n i t ei m p u l s er e s p o n s e 有限脉冲响应 g a s o l i n eb l e n d i n gp o o l 汽油调和池 g r o s so v e r h e a d 初常顶油 h e a v y n a p h t h a 重石脑油 j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t ys t a n d a r dj a v a 与数据库连接标准 l e a s tm e a ns q u a r e 最小平均二乘 l e a s ts q u a r e se s t i m a t o r 最小二乘评估器 m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m 生产制造执行系统 m i x e d i n t e g e rl i n e a rp r o g r a m m i n g 混合整数线性规划 m a k e - t o o r d e r 面向订单 浙江大学博t ：学位论文 m t s o p l p a a p c s p l a p l r r g s a x s c s c o r s o s 2 t d e v g o m a k e t o s t o c k 面向库存 o p t i m i z a t i o np r o g r a m m i n gl a n g u a g e 优化程序语言 p i e c e w i s ea g g r e g a t ea p p r o x i m a t i o n 分段聚合近似 p r o c e s s c o n t r o ls y s t e m 过程控制系统 p i e c e w i s el i n e a ra p p r o x i m a t i o n 分段线性近似 p i e c e w i s el i n e a rr e g r e s s i o n 分段线性回归 r e f o r m e rg a s o l i n e 重整汽油 s y m b o l i ca g g r e g a t ea p p r o x i m a t i o n 符号聚合近似 s u p p l yc h m n 供应链 s u p p l y - c h a i no p e r a t i o n r e f e r e n c e 供应链运作参考模型 s p e c i a lo r d e r e ds e t so f t y p ei ii i 类特殊有序集合 t i m ed e l a ye s t i m a t i o n 滞后时间评估 v a c u u mg a so i l 减压蜡油 浙江大学研究生学位论文独创性声明 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。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，也不包含为获得逝江太堂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。 黜一签谬骖撕州7 年。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解浙堑太堂有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江太堂 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和传播，可以采用影 印、缩印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) 学位论文作者繇励海恕 签字日期：夕1 年6 月一日 导师签名： 祥日期。1 “月c 咽 致谢 致谢 值此论文完成之际，我衷心地感谢导师荣冈教授五年来对我孜孜不倦的教诲 和指导荣老师在学习和科研上为我提出了研究的方向，指引我前进，适时的提 醒和讨论引领我克服了诸多的困难，并指导我采用系统性的视角研究问题。不仅 如此，荣老师还为我们创造了和谐的氛围，不断追求科学的组织管理和培养方式， 他在这些方面的辛勤耕耘极大地帮助了我各方面的成长荣老师渊博的知识、敏 锐的洞察力、严谨的治学态度和执着的事业心都给我留下了深刻的印象，是我学 习和工作上的榜样。 感谢冯毅萍老师对我的热情关心和帮助，感谢她教导我树立乐观积极的人生 观。 特别感谢罗春鹏、吴玉成、刘进锋、靳碧、王旭、李笕列、章建栋，正是我 们之间的相互鼓励与交流帮助我取得了长足的进步 感谢实验室的赵向海、朱炜，赵小强，李荣雨、张惠良、吴剑强，张奇然， 张建明、裴瑞凌、吕品晶、方红飞、吴华兵、黄睿、徐忠勇、吴婕、王强、邵纪 东、许华、王继帅、朱玉韬、郑丽钰、金星、杨佳丽、宣吉、李俊松、童凯亮、 刘苏昱、陈昌菊、潘照杰、邬伸臻、廖祖维、周泽伟等同学的在学习和生活上给 予我的关心和帮助 感谢朱德喜、赵惠、陈跃庭、陈远等室友多年来的一路陪伴，感谢广大朋友 们的关照和给我带来的快乐，特别感谢舞伴赵璐这些年对我的关心和帮助。 由衷地感谢我的父母给予我的一切，感谢我的姐姐、姐夫对我的关怀和照顾， 感谢所有亲人对我的关心祝愿我可爱的小外甥和外甥女快乐成长每一天 浙大巍巍，我骄傲于在这里写下我的青春 顾海杰 2 0 0 9 年5 月于求是园 l 炼油厂供应链管理研究概况 1 炼油厂供应链管理研究概况 摘要：本章介绍了供应链和供应链管理及它们与企业综合自动化体系结构的关系，然后 对炼油厂供应链管理的研究现状从供应链管理模型、供应链中的不确定性与风险管理和不确 定性问题的常用优化方法等视角进行了综述，最后介绍了本文的主要研究工作。 关键词：供应链供应链管理不确定性随机规划参数评估 1 1 炼油厂供应链管理的重要性 1 1 1 供应链管理的定义和意义 随着全球化趋势愈演愈烈，一个企业与外界的联系已经越来越广泛和紧密， 竞争也越来越激烈。企业不得不以世界范围的眼光来整合资源、寻求资金支持， 营造良好的上下游合作伙伴关系或者开拓更广泛的市场。传统的企业各部门之间 相对各自为政各自决策的模式已经很难适应这种需求，而需要建立一套能协调采 购，生产、销售、市场、财务等各部门甚至是上下游合作伙伴的更上层的统一决 策机制，这一需求就导致了供应链管理这一科学的诞生。1 9 9 9 年l o 月，美国北 卡罗莱纳大学k e n a n f l a g l e r 商学院的j o h nk a s a r d a 教授下了这样一个著名的论 断：现在，制造商们的竞争已经不再是产品和质量的竞争一一这些方面通常彼此 已经高度接近一一而更多地将依赖于库存流转和市场响应速度方面的竞争。这一 论断指出了供应链管理在企业竞争力中将越来越占据支配地位 关于供应链和供应链管理，不同的研究人员、企业或机构给出了一些不同的 定义，如世界物流管理委员会( c o u n c i lo f l o g i s t i c sm a n a g e m e n t ) 的讨论主要集 中于“供应链”的分销系统，运输和仓储，制造业工程师协会( s o c i e t yo f m a n u f a c t u r i n g e n g i n e e r s ) 则主要聚焦于从制造系统的角度提升“供应链”效率， 供应链委员会( s u p p l y - c h a i nc o u n c i l ) 提出的s c o r ( s u p p l y - c h a i n o p e r a t i o n r e f e r e n c e ) 模型相对比较全面【1 1 随着供应链及供应链管理的研究最 近几十年来的深入发展，定义已慢慢地趋同。供应链可以定义为以满足终端用户 对产品或服务的需求为目标的包含了企业物流、信息流、资金流甚至知识流的全 浙江人学博上学位论文 生命周期过程【l 】。供应链是若干具有上下游连接关系的组织构成的网络，在不同 的过程和行为中这些组织以产生终端客户所需产品或服务的形式创造价值【2 】。广 义地说，供应链是由两个或多个独立的合法组织构成的，它们之间存在着物流、 信息流、资金流等联系关系。这些组织可能是制造零部件、中间组分或者最终产 品的企业，可能是物流服务提供商或者终端客户本身【3 1 综合以上这些定义，概 括起来供应链主要有以下一些要素：首先，是一个网络；其次，它牵涉了企业的 物流、信息流、资金流甚至知识流；最后，它的使命是提供消费者所需要的产品 或服务一个通用的供应链网络如图1 1 所示，它覆盖了供应商、制造企业、 分销中心、终端客户以及完成配送任务的物流运输公司等组织，物流和信息流的 传递过程也很清晰，产品或服务则随着供应链从上游进入下游逐渐从初始原材料 慢慢加工或转变成半成品，最后转化成终端客户需要的成品，资金流和知识流则 隐藏在供应链的各个环节供应链管理主要是指供应链过程的设计、维护和操作 1 1 1 在学术上供应链管理所研究问题的空间维度和时间维度基本上可以用图1 2 覆盖【4 】，战略层主要研究设施( 工厂，反应设备、仓储设备、分销中心等) 的投 资问题，供应链网络的物流能力，以及分销中心等的布局等战略性问题，计划层 战术层关注在已知的供应链网络结构上在不同的时间段采购，生产、销售、库 存和运输的决策，而操作层则关注这些计划在更小时间粒度上的实现细节问题。 供应链主要分为拉( p u s h ) 和推( p u l l ) 两类系统【5 1 ，这两类系统在运行和 建模方式上有较大区别。p u l ls y s t e m 又称为m a k e t o - o r d e r ( m t o ) - 系统，这类系统 的产品只在客户订单正式确定后才会进入制造流程因此，原则上这类系统的制 造商是零库存的。相对应地，p u s hs y s t e m 又称为m a k e - t o s t o c k ( m t s ) 系, 统，这类 系统的生产和分销决策是基于对需求的预测的，因此在这类系统中制造商、分销 中心甚至零售商都会保有一定的库存m t o 系统主要适合于制造时间短、产品 价格昂贵、需求量小并且高度不稳定、产品的个性化要求较高等场合，而m t s 系统主要适合于采购和制造周期长、产品种类和性能较为固定、需求量大且较为 稳定等场合本论文所关注的炼油厂的供应链问题就是属于m t s 系统这一类。 学术界和企业界在推动企业综合自动化和提高生产率的过程中已经形成了 很多的企业体系结构方面的参考模型或标准，比较和梳理一些专有名词与供应链 及供应链管理间的关系或异同将有助于读者以更广阔的视野关注各种相关研究 l 炼油厂供应链管理研究概况 下一节将简单阐述这方面的内容。 - 9 1 一一i 一+ 一_ 一一_ _ 一一一- 一+ 一一一- 一一一一一一 口 口 口 v 一vv 供应商 制造企业 分销中心终端客户 操作层 图1 1 通用的供应链网络示意图嘲 i 12345 678 9 1 o 1 1l21 31 41 5 一 供应商1 号制造商2 号制造商存储中心客户 空间维发 图1 2 供应链管理基本研究问题覆盖图【4 1 1 1 2 企业的层次体系结构 企业综合自动化体系结构的研究已经持续了几十年，到目前为止已经被广为 接受的参考模型主要有两个：一是企业控制系统集成建模国际标准 3 层 射层 略 扎术 战 刖战 赇帚事厦智 浙江大学博士学位论文 ( e n t e r p r i s e - c o n t r o ls y s t e mi n t e g r a t i o n ) i s a 9 5 6 定义的，流程企业模型可分为5 层，如图1 3 所示；二是美国先进制造研究机构( a d v a n c e dm a n u f a c t u r i n g r e s e a r c h ，a m r ) 提出的制造行业的e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ) m e s ( m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ) p c s ( p r o c e s sc o n t r o ls y s t e m ) - - 层企业集成模 型【7 1 ，其中最上层的e r p 层包含了采购、生产、销售、财务等信息。从所关注 问题的粒度来讲，供应链主要对应i s a 9 5 企业功能层次模型的第4 层( 更细节 的供应链操作可能会涉及到一部分第3 层的内容) 和a m r 三层模型中的e r p 层。根据i s a 9 5 ( 6 j 对第4 层功能的详细阐述，其功能基本与供应链操作的功能相 接近而e r p 总体而言可以看成后台的交易处理应用程序【，e r p 系统也会集 成一些计划任务，但不是很充分，而且通常这些计划是相互独立地按顺序执行的， 图1 3i s a 9 5 企业功能层次模型同 没有更高层的决策协调机制【3 1 。归根结底，e r p 主要是一项信患技术，而a p s ( a d v a n c e dp l a n n i n gs y s t e m s ) 可以看成是对e r p 系统的补充。a p s 主要承担了计 划任务，包括需求计划、网络策略计划、生产计划与调度、采购计划，分销计划 及运输计划等【引，期望通过模块集成、对各模块能力的充分建模，利用数学规划 的方式弥补e