（计算机软件与理论专业论文）基于遗传算法的库存决策模型研究.pdf

摘要 随着科学技术的迅速发展和市场竞争的日益激烈，供应链管理已经成为企业的核心战略竞争 资源。作为供应链环境下的种库存模式，v m i ( 供应商管理库存) 将供应链上下游企业的库存 管理联系起来，通过供需双方需求预测和库存决策等信息的共享和相互协作，有效地抑制了传统 库存管理模式下存在的信息不对称、预测偏差大、提前期长、库存成本高等问题。 本文在供应链管理思想和库存控制模式的基础上，研究了供应链管理环境下的库存控制问题 以及相应的成本优化问题。主要研究内容如下： ( 1 ) 阐述了供应商管理库存的产生动冈、系统概念、基本思想、实施方法等，对遗传算法进 行了简单的介绍，包括遗传算法概述、定义及操作算子等，并介绍了j 2 e e ，说明了j 2 e e 的规范 及组件层次等。为后续的章节打下了理论基础。 一 ( 2 ) 针对易变质产品，首先考虑不允许订货商缺货，建立v m i 库存模型，然后在其基础上， 考虑缺货期内存在顾客耐烦期的情况，建立v m i 优化模型，通过遗传算法求解得出了最优解， 并对模型中的主要参数进行了灵敏度分析。结果显示，变质率、缺货率、顾客等待比例等参数对 v m i 系统的各项成本均有不同程度的影响，其影响程度和影响趋势为供应链管理库存系统的科学 决策提供了有力的理论依据。 ( 3 ) 结合具体实际，开发了易变质产品的v m i 库存决策支持系统，并对遗传算法的主要参 数进行了灵敏度分析，给出了能够得到大多数问题最优解的遗传算法的各个参数设置。 关键词：供应商管理库存，遗传算法，e j b ，决策支持系统 a b s t r a c t w i t ht h er a p i d l yd e v e l o p e ds c i e n c ea n dt e c h n o l o g ya n dg r e a t l yc h a n g e dm a r k e tc o m p e t i t i o n ， s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n th a sb e c o m ek e ys t r a t e g i cc o m p e t i t i o nr e $ o l f f e eo fe n t e r p r i s e s a sas t o c k m o d e lo fs u p p l yc h a i n ，v m im a k ec o n t a c tw i t hi n v e n t o r ym a n a g e m e n to fu p s t r e a ma n dd o w n s t r e a m e n t e r p r i s e si ns u p p l yc h a i nl i n k e db yb o t hs u p p l ya n dd e m a n df o r e c a s t i n ga n di n v e n t o r y d e c i s i o n - m a k i n gi n f o r m a t i o ns h a r i n ga n dm u t u a lc o o p e r a t i o nt oe f f e c t i v e l ys u p p r e s st h et r a d i t i o n a l m o d ee x i s ti ni n v e n t o r ym a n a g e m e n ta s y m m e t r i ci n f o r m a t i o nt op r e d i c tl a r g ed e v i a t i o n sa h e a do fal o n g p m o d ，t h ei s s u eo fh i g h e ri n v e n t o r yc o s t s i nt h i sp a p e r i n v e n t o r yc o n t r o lp r o b l e mu n d e rt h ee n v i r o n m e n to fs u p p l yd l a i l lm a n a g e m e n ta s w e l la sr e l a t e ds t r a t e g i e sb a s e do nt h es u p p l yc h a i nm a n a g e m e n ta n di n v e n t o r yc o n t r o lm o d e lh a sb e e n r e s e a r c h e d t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h eg e n e r a t em o t i v a t i o n ，c o n c e p t ，b a s i ci d e aa n di m p l e m e n t a t i o nm e t h o d o l o g yo fv m ia r e e x p o u n d e d i na d d i t i o n ，t h es u m m a r i z e ，d e f i n i t i o n ，a n da l g o r i t h mf a c t o ro fg aa r ei n t r o d u c e d m o r e o v e r ，t h es p e c i f i c a t i o na n dc o m p o n e n t sl e v e lo fj 2 e e a l lo f t h e ml a i dt h et h e o r e t i c a lf o u n d a t i o n f o rf u t u r ec h a p t e r s ( 2 ) f o rt h ep e r i s h a b l ep r o d u c t s ，e s t a b l i s h e dv m im o d e lc o n s i d e r i n gt h ed e t a i l e r sa l en o ta l l o w e d o u to fo r d e rf i r s t t h e nb u i mv m im o d e lc o n s i d e r i n gc u s t o m e rp a t i e n c ei nt h ep e r i o do fs t o c ko u t s ， o b t a i nt h eo p t i m a ls o l u t i o nb yg a ，a n d c a r r yo u tt h es e n s i t i v i t ya n a l y s i st oh em a i np m a m e t 哪o f 也e m o d e l t h er e s u l t sd e m o n s t r a t et h a te a c hm a i np a r a m e t e r ，t h em t oo fd e t e r i o r a t i o n ，s t o c ko u t sa n dt h e p r o p o r t i o no f c u s t o m e r sw a i t i n g ，h a sd i f f e r e n ts e n s i t i v i t yt ot h ec o s t so f e a c hv m is y s t e m ，w h i c hc a n w o 、r i d ef o r t h ev m is y s t e mt om a k eb e t t e rm a n a g e m e n td e c i s i o n ( 3 ) t h ev m ii n v e n t o r yd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mo f 血ep e r i s h a b l ep r o d u c t si sd e v e l o p e dc o m b i n e t h ea c t u a l t h es e n s i t i v i t ya n a l y s i so ft h em a i np a r a m e t e r so fg a i sm a d e ，g e tt h eo p t i m a lp a r a m e t e r so f g at es o l v et h em o s to f t h ep r o b l e m s k e yw o r d s ：v m i ，g a ，e j b ，d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，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，也不包含为获得宁夏大学或其它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 说明并表示了谢意。 研究生签名： 莎建冀 时间： 勘，d 年，月f 3 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解宁夏大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交 论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。同意宁夏大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位 论文的全部或部分内容。 研究生签名： 避筘 ：彳 时间： 抄，护年，月f 手日 时间： 加9 年妇3 日 宁夏夫学硕i 。学位论文第一章引言 1 1 研究的背景与意义 1 1 1 研究的背景 第一章引言 第三方物流( t h i r dp a r tl o g i s t i c ，t p l ) ，也称契约物流，是指专为其它企业提供产品配送功能 ( 包括运输、存储、存货管理、客户服务和物流信息网) 的第三方企业行为，主要为客户提供以合 同为约束、以结盟为基础的，系列化、个性化、信息化的物流代理服务。t p l 兴起于2 0 世 纪8 0 年代末的美国，是适应当时“及时供货”和“零库存”的管理理念，降低产品成本，特别 是产品的流通成本和库存成本，减少库存的资金占用，缩短产品的生命周期，以提高企业对市场 的反应速度，增强企业综合竞争力的背景下出现的。如今t p l 在美国和日本已非常发达，1 1 p l 要占整个物流市场份额的三分之二以上。最近几年t p l 在我国发展也非常迅速。 仓储是第三方物流中的重要环节，储存功能相对于整个物流体系来说，既有缓冲与调节的作 用，又有创值与增效的功能。在现代物流中，仓储成本j 常高。据统计，我国产品生产的直接成 本只有总成本的1 0 ，而物流成本占产品总成本的4 0 ，其中库存成本则占物流成本的8 0 到 9 0 。也就是说，库存成本占产品总成本的3 2 到3 6 ，远远大于生产直接成本i l j 。要控制总成 本，就要加强仓储管理与控制，使得仓储实现业务流程的规范化，加快库存周转时间，减少库存 量。仓储作为第三方物流的基本平台和中心环节，是保障整个物流运转的重要基础。 库存控制是仓储管理的一个重要方面，为了满足生产和销售的需求，企业通常都要保持一定 的库存量。但是库存量的多少直接与企业的经济效益密切相关，库存过多会占用资金并增加库存 保管费用，库存过少又会因缺货而造成停工或减少销售收入，并可能造成客户流失，这些都会给 造成经济损失。所以寻求合理的存储量、订货量和订货时间等信息是库存决策控制的一项重要课 题。 1 1 2 研究的意义 长期以来，企业运作中的库存管理都是各自为政的。传统的库存控制模式中，供应商在接到 客户采购计划或订单后才组织生产供货，虽然有些供应商会提前预测未来销售量而提前备货，但 常常因为销售数字的预测不准确而造成本身库存过高，或是由于供货不及时而无法满足客户需 求，进而导致客户满意度下降。由于企业各自的库存控制策略不同且相互封闭，因此不可避免地 产生需求的扭曲现象，从而导致需求变动放大，无法使供应商准确了解下游用户的需求。因此， 企业有必要改革传统的库存控制方法，寻求新的库存控制模式来降低库存成本。而供应商管理库 存( v e n d o rm a n a g e di n v e n t o r y ，简称v m d 模式则能很好的解决这一管理上的难题，而且它代表了 库存控制最新的理论发展方向。 供应商管理库存( v m d 是一种以用户和供应商双方都获得最低成本为目的，在一个共同的协 议下由供应商管理库存，并不断监管协议执行情况和修正协议内容，使库存管理得到持续地改进 宁夏大学硕f ：学何论文第一帝一| 言 曼i i i i 一 _ , , 皇皇曼曼寰曼舅璺 的合作性策略，该策略打破了传统的各自为政的库存管理模式，体现了供应链的集成化管理思想， 适应市场的变化的要求，是一种新的有代表性的库存管理思想。 表1 1 传统的库存管理模式和v m i 模式的比较 t a bi - ic o m p a r i s o nb e t w e e nt 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 tm o d ea n dv m im o d e 供应链管理的关键是链上各企业的协调与合作，供应链中的各个环节通过一定的合作能够比 他们之间各自独立运作取得更大的收益，即供应链的各环节通过把整个供应链作为一个整体来处 理自身在链中的关系，以期获得系统利益最大化，避免产生出于自利原则的次最优化。而库存协 调是供应链协调与合作的重要组成部分，库存以各种各样的形式、原因存在于整个供应链，维持 这些库存每年大约耗费其价值的2 0 到4 0 ；对于高科技产品而言，许多零部件价格每周下跌其 自身价值的0 5 广2 0 ，特别是电脑这种对生命周期极为敏感的产品，价格几乎每秒钟都在降， 如果不能及时响应市场需求，生产出来就有可能成为“崭新的废旧品” 2 1 。 变质物品是指在存贮过程中会发生腐烂、性能衰退和分解等价值损耗现象的一类物品。变质 物品一般具有如下特点：生命周期很短g 物品的价值随着存贮时间的增加而减少；在其生命周期 末残值很小甚至为零。大多数物品都具有变质的性质。 易变质产品的库存决策对于企业的生存与发展至关重要。如果库存水平太高，则容易造成物 品在库存系统中存贮的时间过长，物品的价值会产生急剧耗减；如果库存水平太低，则容易造成 失去转瞬即逝的市场机会，给企业造成潜在的损失。所以，对于企业来说，如何准确地识别物品 的变质特性，分析存贮时间对其价值损耗的影响，对其库存进行科学有效的管理，使企业既不会 因为持有的库存量过多造成库存积压而导致物品价值的无形耗减，也不会因为持有的库存过少导 致失去转瞬即逝的市场机会而造成企业利润的无形损失，是决策者亟待解决的难题。 在v m i 模式下，供应链上的企业可以及时准确地了解客户的需求信息，并以此做出更加合 理有效的库存控制，对此类生命周期较短的易变质物品的库存控制是一个很好的解决办法。因此， 在供应商管理库存( v i v i d 环境下研究解决变质物品的库存决策问题，具有十分重要的意义。 2 宁夏大学硕 ! 学位论文第一章，j f 占 量曼曼量曼曼鼍璺曼皇曼皇曼曼曼曼曼曼鼍毫i 曼曼詈量曼曼曼皇蔓曼皇曼曼曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼曼曼鼍量舅舅曼曼曼皇曼皇曼曼鼍量曼曼量量曼曼曼! 曼 1 2 国内外研究现状 1 2 1 供应商管理库存的国内外研究现状 v m i 最先来自商业实践，后来才逐步被理论界所关注和研究。最初的应用是在零售行业，上 世纪8 0 年代宝沽和沃尔玛的v m i 应用是该领域内最早的成功案例。他们发起并采用的一种全新 的库存策略在各自的领域取得竞争优势，并迅速发展壮人起来。其后，v m i 在d e l l 、h p 等跨 国公司也相继取得了巨大成功。近年来，国内物流特别是库存管理也有着较快的发展，库存管理 已经成为许多企业降低成本，提高竞争能力的重要手段，我国很多企业都在积极尝试着应用v m i 模式。 近年来，对v m i 的理论研究与实践应用的研究仍在不断地深入进行，国外学者较早地对v m i 的应用进行了实证研究。1 9 9 1 年，g e r b e r 实证研究了医疗器械管理中的库存控制问题，发现采用 v m i 比j i t ( j u s ti nt i m e ，j i t ) 效果好p j 。1 9 9 7 年，n a r a y a n a n 和r 丑m 锄【4 】研究了需求随机且与生产 商促销活动存在正相关关系、包含一个供应商和一个零售商的v m i 模型，证明了分销渠道中的 代理费用会增加，系统绩效受相近产品替代性及生产商促销活动的影响。2 0 0 0 年，d a l ed 和s h e l b y h 掣5 1 将市场学和预测研究提出的促销响应和参数更新模型与管理科学库存管理和系统绩效模型 相结合，将其集成到一个包括多个企业的v m i 决策支持系统中，并对供应链的绩效改善进行了 分析。c e t i n k a y a 和【成【6 】在2 0 0 0 年提出了需求呈p o i s s o n 分布的一种基于时间的整合库存补充和 发货模型，得到了能使采购、运输、保管和顾客等待等成本总和最小化的最优补充数量和发货周 期。2 0 0 4 年，罗兵、于会强等【7 】在c e t i n k a y a 和l e e 的研究基础上，完善并建立了既考虑顾客需 要，又使供应商获得运输规模经济的存货补充模型。y a n d o n g 和k e f e n gx u t s l 通过建立数学模型 发现。v m i 短期内可以降低购买方的库存成本和供需双方的总库存成本，购买方获得大部分因库 存成本节约而带来的收益，而只有当供需双方库存费用结构( 订货成本和库存成本的比例) 存在很 大差异时，供应商才能从中获益：但从长期看，无论双方库存费用结构是否匹配，v m i 都可为双 方带来利润。朱宏、郭海峰、黄小原1 9 】建立了有确定需求、有初始库存和允许库存短缺的v m i 模型，通过对此模型的进一步分析，证明了在短期内，v m i 将减少整个供应链的总库存相关成本， 但是会增加供应商的库存相关成本，所以在实施v m i 的起始阶段，应该首先考虑供应商和买方 库存系统之间严重不匹配的商品，这为双方企业合并其库存提供了有力的理论基础。2 0 0 1 年， y o r kyw o o 掣1 0 】提出了包含一个供应商和多个订货商，订货商允许缺货且短缺量完全拖后，从 原材料到产成品的v m i 模型。2 0 0 4 年，余玉刚掣】在y 础沌w o o 等【l0 】的研究基础上，考虑最终 产品变质但订货商不会出现缺货的情况，并通过相应的算法给出了产品和原材料的库存补充策 略。2 0 0 5 年，卢娜、罗兵等f 1 2 1 在y o r ky w o o 等1 1 0 1 和余玉刚等n u 研究的基础上，进一步假设订货 商允许缺货，目缺货期间会出现部分短缺量拖后，短缺量拖后率为有现货期间需求率的一个固定 分数，建立了相应的v m i 集成模型2 0 0 8 年，冯颖掣1 3 l 在考虑两级库存( 一个供应商和一个零售 商) 的情况下，对需求量的假定进一步复杂化，假定需求率随时间线性下降并受零售商当前库存 水平影响，经过仿真证实了从供应链整合的角度计算得到的系统平均成本最小。 3 宁夏人学硕f j 学位论史第一章一| 言 1 2 2 易变质产品的国内外研究现状 易变质产品是指产品发生损坏、腐烂、变干、蒸发等现象，从而减少甚至失去原有的使用价 值。易变质物品包括诸如食物、绿色蔬菜、血液、胶卷等常见的有一定保存期限但易腐坏的物晶， 及酒、汽油、放射性物质等几乎没有保存期限的易衰变物品【l4 】 1 9 5 7 年，w h i t i i l 【l5 l 首先开始了变质物品的库存管理研究，当时他考虑了一些流行时尚商品在 存储周期末发生变质的情况。1 9 6 3 年，g h a r e 和s c h r a d e t l l 6 】首先建立了变质性物品的无短缺库存 模型，他们观察到一定的商品随时间部分变质能够恰当地描述为时间的负指数函数。h o l l i e r 和 m a r k t l 7 l 于1 9 8 3 年最先研究了需求呈指数递减的易变质物品库存模型，分别得到了同定和可变补 货周期条件下的经济订购批量( e c o n o m i co r d e r i n gq u a n t i t y ，e o q ) 。1 9 9 2 年，b e n k h e r o u f 和 m a h m o u d t l 8 】最早提出了需求呈一般时变递增函数的易变质物品e o q 模型。1 9 9 4 年，h 撕g a 和 b 饥l d l 洲l 【1 9 】考虑了需求警指数递减和递增两种情况。1 9 9 5 年，w 甜2 0 l 研究了当需求在一个同定 计划期内呈指数递减、等周期补货且除第一个和最后一个周期外允许出现缺货的易变质物品库存 模型，并确定了最佳服务水平和补货频率。1 9 9 8 年，b 锄地锄u 【2 1 】证明w o e 2 0 所提出的模型的寻 优过程与需求率不相关。 关于物品变质率为时变函数的问题，g o s w a m i 和c h a u d h u r i 2 2 于1 9 9 2 年分析了固定时域内允 许出现缺货情况下，研究了不允许缺货和允许缺货且短缺量完全拖后的等周期补货策略。1 9 9 6 年，j a l a n 和c h a u d h u r i 硎采用两个参数的w e i b u l l 分布来表示产品变质率，建立了瞬时补货的库 存模型。2 0 0 2 年，k u n s h a nw u 2 4 】假设产品呈w e i b u l l 分布发生变质、需求和短缺量拖后率均为 时变函数，分析了相应的库存控制策略。2 0 0 4 年李锐娟瞄】在前人研究基础上，对易变质产品的 库存模型在允许缺货、有限生产能力、考虑通货膨胀和资金的时间价值方面进行了扩展。2 0 0 5 年，t e n g 和c h 觚酽q 对变质物品的价格和存货同时影响需求率的e p q 模型进行了分析，确定了 利润最大化的条件，并通过数值算例分析了参数变化对生产和定价策略的影响。 a b b o u n d ne 等【2 7 】考虑了在仓库缺货期间，顾客可能会在一个不太长的时期( 这一时期称为耐 烦期，并把超过耐烦期的缺货期称为不耐烦期) 乐意等待自己的需求得到满足，此时企业不必承担 任何额外费用。而如果缺货期过长，就会丢失一部分顾客，另一部分则需延期交货，企业须承担 定的损失费用。张小洪等【2 8 1 在a b b o u n d ne 的研究基础上，借助于泊松过程理论，建立了耐烦 周期恒定的单一变质性产品库存系统的最优控制模型。卢娜【2 9 】等修正了a b b o u n d ne 1 2 7 】和张小洪 等【2 明文章中的缺货量拖后成本，并在库存成本中加入变质成本，建立了相应的模型。 1 3 本文研究内容和研究思路 1 3 1 研究内容 以上库存模型研究中，对缺货期间耐烦期的假定都是通过固定的时间来表示，即确定了耐烦 期的长度。但现实中顾客愿意等待补货的耐心非常有限，如果需要等待的时间过长，那么愿意等 待补货的顾客的比例就会急剧下降划，罗兵【3 x l 等对耐烦期的简单设定已不能满足实际情况的需 要，因此本论文在第三章对耐烦期的假定进行改进，用曰( f ) 表示缺货期间顾客愿意等待的比例， 4 宁夏人学硕l j 学位论文 第一审f ；f 苦 考虑到顾客等待补货的耐心有限，采用随等待时间t 指数下降的比例函数，即b o ) = e 一，建立 易变质产品的i 模型。 本文首先就模型建立和求解的相关理论基础进行了介绍，然后针对易变质产品，假定允许缺 货且缺货期间顾客愿意等待的比例是其等待时间的指数下降函数，建立了包含一个供应商和多个 订货商的供应商管理库存( v m i ) 模型，用遗传算法进行求解，并用v c 进行仿真实验。最后，通 过采用j 2 e e 技术，针对易变质产品的包含一个供应商和多个零售商的基本v m i 模型，开发了库 存决策支持系统。 1 3 2 研究思路 第一章首先介绍了选题的背景和意义，阐述了供应商管理库存和易变质产品的相关理论和国 内外研究现状，并对全文的结构做一整体介绍。 第二章为全文的理论基础，首先介绍了v m i 的产生动因、系统概念和基本思想等，其次介 绍了遗传算法，具体到发展历程、定义流程、遗传算子等，最后介绍了j 2 e e 技术，涉及到j 2 e e 规范、组件层次等。 第三章在第二章介绍的v m i 和遗传算法理论基础上建立易变质产品的库存成本优化模型， 并通过遗传算法求解得出最优解。 第四章利用第二章中提到的j 2 e e 技术，针对基本的库存模型构建一个库存决策支持系统， 是一种考虑v m i 合作性策略下的以系统的、集成的思想进行的库存决策，以期对决策人员提供 辅助决策支持。 1 4 本章小结 本章首先阐述了论文的研究背景、研究意义及供应商管理库存和易变质产品的国内外研究现 状，针对以往库存决策模型所存在的不足，结合研究现状引出论文的研究对象和研究方法，最后 介绍论文的主要内容。 5 宁夏大学硕f j 学位论文第：章相关理论堆础 曼曼曼曼曼舅曼i i i_iii ii i i , , 曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼皇曼曼 第二章相关理论基础 2 1 供应商管理库存( v m i ) 2 1 1v m i 的产生动因 在传统的库存管理模式下，基于交易关系的各个环节的企业都是在管理自己的库存。每个企 业都有自己的库存控制目标和相应的库存控制策略，各节点企业为了应付需求的突发性变化和保 护自己的利益，往往通过扩大库存水平以备不虞之需，供求双方的合作仅仅是短时间的合作，双 方为了各自的短时间利益人为的增加了企业之间的信息壁垒和沟通的障碍，造成供应商和分销商 或制造商之间信息共享的不畅，产生了“信息孤岛”现纠3 2 】，由此带来的需求信息的扭曲，使供 应链库存成本居高不下。同时，供应链中的各节点企业只根据来自相邻的下级企业的需求信息来 进行生产或供应决策时，需求信息的不真实性会沿着供应链逆流而上，产生逐级放火的现象，使 得供应商获得的需求信息和实际市场中顾客需求信息发生了很大偏差，进而导致上游供应商的库 存量激增，产生所谓的“牛鞭现象引。 供应商在供应链中的地位决定了供应商有必要对库存管理职能加以整合。从整个供应链来 看，作为上游企业的供应商，既是物流的始发点，又是资金流的开端，同时还是信息流的端点， 任何一个最终用户的需求信息都要最终归结为采购信息，而需求的满足程度则要最终追溯剑供应 商对订单的实现程度。为了使供应商快速的响应客户需求，提高客户的服务水平，并减少由于需 求不确定性而带来的高库存，同时优化供应链的整体库存水平，v m i 模式应运而生。 2 1 2v m i 系统概念和基本思想 供应商管理库存( v e n d o rm a n a g e di n v e n t o r y 简称v m i ) 是以供应链“双赢”的基本思想为出发 点，以供应商和用户都获得最低成本为目标，由供需双方共同建立v m i 执行协议框架和运作规 程的m l 。v m i 是一种以用户和供应商双方都获得最低成本为目的，在一个共同的协议下由供应商 管理库存，并不断监督协议执行情况和修正协议内容，使库存管理得到持续地改进的合作性策略。 它同零售商和分销商管理库存相比，在形式上有了很大的不同 3 5 , 3 6 1 ，要求供应商对下游企业库 存策略、订货策略以及配送策略进行计划和管理。 v m i 就是以供应链“双赢”的基本思想为出发点【，丌，以供应商和用户都获得最低成本为目标， 由供需双方共同建立v m i 执行协议框架和运作规程，致力于提高整体竞争优势 3 s , 3 9 , 4 0 l 。供应商在 用户的允许下设立库存，零售商商品数据的任何变化随时传递给供应商，供应商根据这些数据决 定未来的货物需求数量、库存水平和补给策略，拥有库存控制权，通过销售资料得到消费需求信 息，供货商可以更有效的计划、更快速的反应市场变化和消费者的需求，从而建立起更为合理有 效的v m i 模式和方法。 同传统的库存控制方法相比，v m i 通过集成供应商和客户的库存控制职能，减少库存环节， 达到降低整体库存的目的。v m i 将传统供应模式产生订单进行补货，改变成以实际的或预测的消 6 宁夏大学硕f ：学位论文第二市相关理论肇础 皇曼寰曼舅曼! 曼曼量曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼： i m ： _i i iii_ 舅量 费者需求作补货【4 1 1 ，供货商透过沮掌握库存与补货信息、增加库存回转率、产生准确预测及 生产时程等以提升供应链客户服务满意度。由v m i 引导出的需求预测与自动补货在竞争激烈的 消费市场显出其重要性，v m i 管理机制对供应链的整体效益贡献： 建立上下游厂商紧密的合伙关系，提升企业供应链的竞争力。 有效运用信息科技技术整合企业内部与外部信息流的活动，可发挥供应链之效率。 供应链成员共同承担风险、成本、分享利益，可维系双方合作关系。 可改善预测、需求计划的相关技术，可促进供应链整体运作之绩效。 通过设定适合v m i 管理机制的绩效衡量指针，可以帮助企业检核实施成效与改进方向。 2 1 3v m i 管理的特点 随着计算机网络技术的迅速发展，许多现代信息技术得以在物流中应用。v m i 管理策略打破 了传统的各自为政的库存管理模式，体现了供应链的集成化管理思想。 v m i 模式具有以下几个特点 4 2 1 ： ( 1 ) 合作性。v m i 模式的成功实施，客观上需要供应链上各企业在相互信任的基础上密切合作。 其中，信任是基础，合作是保证。 ( 2 ) 互利性。v m i 追求双赢的实现，即v m i 主要考虑的是如何降低双方的库存成本，而不是 考虑如果就双方的成本负担进行分配的问题。 ( 3 ) 互动性。v m i 要求企业在合作时采取积极响应的态度，以实现反应快速化，努力降低因 信息不畅而引起的库存费用过高的状况。 ( 4 ) 协议性。v m i 的实施，要求企业在观念上达到目标一致，并明确各自的责任和义务。具 体的合作事项都通过框架协议明确规定，以提高操作的可行性。 2 1 4v m i 的实施方法 实施供应商管理用户库存策略时，需要改变传统的订单处理方式，建立基于标准的托付订单 处理方式。也即由供应商和批发商一起确定供应商的订单业务处理过程所需要的信息和库存控制 参数，建立一种订单的处理标准模式，如电子数据交换( e d i ) 标准报文，最后把订货、交货和 票据处理各个业务功能集成在供应商一边。 v m i 系统实际上是供应商通过建立顾客需求预测，并通过与分销商建立合作协议，将配送活 动及订单处理整合于持续补货循环，其流程如图2 1 所示。 7 宁夏大学帧f j 学位论文第一：章相关理论桀础 确认订单 图二lv m i 概念性运作构架 f j g 啦2 - it h eo p e r a t i o n a ln 吼 eo f v v d 供应商管理库存的系统的实施需要以下几个步骤： 需求预测计划。使用统计工具的设定来确认来自顾客的实际需求，目的要协助供货商能够 掌握需求变化的有关情况，确定销售商品种类、销售对象、销售价格、销售时间等。 建立销售网络管理系统。目的在于保证自己的产品需求信息和物流畅通，有效的管理库存 水平，通过建立统一的网络管理系统，实现数据的共享以及供应链合作伙伴之问的信息交互，从 而减少库存信息的不确定性，为企业领导者的决策服务m 建立供应商与分销商的合作框架协议。主要是确定处理订单的业务流程以及相关库存控制 参数如再订货点、最低库存水平、库存信息传递方式等。目的是通过实时库存的配置和需求计划， 指派可利用的成品库存以平衡顾客服务需求，改善顾客服务，并降低库存水准及运输成本。 2 2 遗传算法研究 2 2 1 遗传算法概述 遗传算法是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型，是 一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法，它的主要特点是利用模拟自然界生物从简单( 低 级) 到复杂( 高级) 的进化过程，来解决现实生活中一些较为复杂问题的一种很好的求解方法， 它不必非常明确的描述问题的全部特征，只需要根据自然法则来产生新的更好的解。遗传算法本 质是一种求解问题的并行全局搜索方法，它能在搜索过程中自动获取和积累有关搜索空间的知 识，并自适应的控制搜索过程以求得最优解。 遗传算法最初是由美国m i c h i g a n 大学j h o l l a n d 教授于1 9 7 5 年提出来的，并出版了颇有影响 8 宁夏大学硕 j 学位论文第- 二幸相关理论基础 的专著 a d a p t a t i o ni nn a t u r a la n d a r t i f i c i a ls y s t e m s ，1 9 8 9 年美国伊利诺大学的g o l d b e r g 对于遗 传算法理论及其在多领域的应用展开了较为全面的分析和例证，形成了遗传算法的基本框架】。 此后经过几年的发展取得了丰硕的应用成果和理论研究的进展，特别是近年来人工生命研究的兴 起，遗传算法的应用范围不断扩展，且逐渐成熟。由于它在处理非线性问题方面所表现出的稳定 性、高效性和适应领域广的特点，正受到越来越多的研究和应用。德国d o r t m u n d 大学2 0 世纪 9 0 年代的一份研究报告表明，据不完全统计，遗传算法已经应用于1 6 个大领域、2 5 0 多个小领 域，它在机器学习、进程控制、经济预测、工程优化等领域取得的成功，已引起了数学、物理学、 化学、生物学、计算机科学、社会科学、经济科学和工程应用等领域的广泛关注。 2 2 2 遗传算法定义 遗传算法( g e n e t i ca l g o r i t h m sg a ) 是模拟生物在自然环境中优胜劣汰、适者生存的遗传和进化 过程而形成的一种具有自适应能力的、全局性的概率搜索算法f 4 5 】它是从代表问题可能潜在的解 集的一个种群( p o p u l a t i o n ) 开始的，而一个种群则由经过基因( g e n e ) 编码的一定数目的个体 ( i n d i v i d u a l ) 组成。每个个体实际上是染色体( c h r o m o s o m e ) 带有特征的实体。染色体作为遗传物质 的主要载体，即多个基因的集合，其内部表现( 即基因型) 是某种基冈组合，它决定了个体的形 状的外部表现，如黑头发的特征是由染色体中控制这一特征的某种基冈组合决定的。因此，在遗 传操作一开始，需要实现从表现型到基因型的映射即编码工作。由于仿照基因编码的工作很复杂， 我们往往进行简化，如二进制编码，初代种群产生之后，按照适者生存和优胜劣汰的原理，逐代 ( g e n e r a t i o n ) 演化产生出越来越好的近似解，在每一代，根据问题域中个体的适应度( f i t n e s s ) 大小选择( s e l e c t i o n ) 个体，并借助于自然遗传学的遗传算子( g e n e t i co p e r a t o r s ) 进行组合交叉 ( o i 0 8 s o v e i ) 和变异( h u t a t i o n ) ，产生出代表新的解集的种群。这个过程将导致种群像自然进 化一样的后生代种群比前代更加适应于环境，末代种群中的最优个体经过解码( d e c o d i n g ) ，可 以作为问题近似最优解。 基于对自然界生物进化原理的模仿，针对不同问题，学者们设计了不同的编码方法来表示问 题的可行解，开发出了许多不同的遗传算予来模仿不同环境下的生物遗传特性，因此，由不同的 编码方法和不同的遗传算子就构成了各种不同的遗传算法，但这些遗传算法都有共同的特点，即 是通过对生物遗传和进化过程中选择、交叉、变异原理的模仿，来完成对问题最优解的自适应搜 索过程。由此，所有的遗传算法的基本组成要素都可以通过下面的形式化定义来描述( 删： s g a = ( c ，e ，p o ，m ，中，r ，甲，乃 ( 2 1 ) 其中c ：个体的编码方法 e ：个体适应度评价函数 只：初始群体 m ：群体大小 ：选择算子 f ：交叉算子 、壬，：变异算子 r ：遗传算法终止条件 9 宁夏人学硕卜学位论史 第二帝相关理论筚础 曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼量曼曼皇曼曼! i i i ii。；i ii ii 一 。； 一。i i i i i l l i i 曼曼皇曼 遗传算法本质上是一种利用随机搜索技术进行有指导的、具有自适应能力的、全局性的概率 搜索算法。它对参数空间编码，用随机选择作为工具对群体个体施加遗传操作，并以适应度函数 为依据引导搜索过程向更高效的方向发展。 图2 - 2 遗传算法流程图 f i g 噼2 - 2t kf l o wc l 忸a to f o a 遗传算法的一般流程如图2 - 2 所示1 4 刀。 第一步：对代表问题的可行解进行编码； 第二步：初始化，产生初始种群： 第三步：个体评价，即计算种群中每个个体的适应度； 第四步：判断是否符合优化准则，若符合，输出最优个体及其代表的最优解，并结束计算； 否则转向下一步； 第五步：根据适应度选择个体，从当前种群中选择部分个体进入下一代种群；： 第六步：按照一定的交叉概率和交叉方法，产生新的个体： 第七步：按照一定的变异概率产生新一代的种群，返回到第三步。 l o 宁夏人学硕 j 学位论文第_ 二帝相关理论幕础 2 2 3 遗传操作 遗传算法不对所求解问题的实际决策变量直接进行操作，而是通过对表示可行解的个体编码 进行选择、交叉、变异等运算，不断搜索出适应度较高的个体，并在群体中逐渐增加其数量，最 终寻求出问题的最优解或近似最优解。 ( 1 ) 编码 编码就是将问题的解用一种码表示。通常称一个解的编码为一个染色体，组成编码的元素称 为基因。编码形式在很大程度上依赖于问题的性质，并将影响遗传操作的设计。编码的选择是影 响算法性能与效率的重要因素。迄今为止，人们已经提出了许多种不同的编码方法，如二进制编 码方法，格雷码编码方法，浮点数编码方法和符号编码方法等。 ( 2 ) 初始群体 初始群体是从解中随机选择出来的，将这些解比喻为染色体或基因，该群体被称为第 一代，这个初始的群体也就是问题假设解的集合。问题的最优解将通过这些初始假设解进化而求 出。 ( 3 ) 适应度函数 遗传算法寻优的本质是以群体中各个体的适应度为依据，通过选择、交叉等操作反复迭代， 不断搜索出适应度较好的个体，最终得到问题的最优解。适应度函数是评价群体中个体好坏的标 准，是模拟自然选择的唯一依据。适应度函数选取的优劣将直接影响剑遗传算法的收敛速度以及 能否找到最优解。 ( 4 ) 选择 遗传算法使用选择算子来对群体中的个体进行优胜劣汰操作，以适应度为选择原则，适应度 较高的个体被遗传到下一代中的概率较大；适应度较低的个体被遗传到下一代群体中的概率较 小。常用的选择方法有比例选择、最优保存策略、期望值方法、排序选择、联赛选择方法等。 ( 5 ) 交叉 交叉运算是指对两个相互配对的染色体按某种方式相互交换其部分基因，从而形成两个新的 个体。交叉运算在遗传算法中起着关键作用，是产生新个体的主要方法。交叉算子的设计和实现 与所研究的问题密切相关，一般要求它既不要太多地破坏个体编码串中表示优良性状的优良模 式，又要能够有效地产生出一些较好的新个体模式。交叉时，可实行单点交叉、多点交叉或算术 交叉。 ( 6 ) 变异 变异运算是将个体染色体编码串中的某些基因座上的基因值用该基因座的其它等位基因来 替换，从而形成一个新的个体。变异运算决定了遗传算法的局部搜索能力，它与变异运算相互配 合，共同完成对搜索空间的全局搜索和局部搜索，从而使得遗传算法能够以昆好的搜索性能完成 最优问题的寻优过程。 宁夏大学硕十学位论文第二章相天理论基础 曼i i i i l i ,i l l = i l l , i i i 葛 2 3j 2 e e 技术 2 3 ij 2 e e 规范 j 2 e ej a v a 2 平台企业版( j a v a2p l a t f o r m ，e n t e r p r i s ee d i t i o n ) 是s u n 公司定义的一个开发分布 式企业级应用的规范。它是一套完全不同于传统应用开发的技术架构，包含许多组件，主要是可 简化且规范应用系统的开发与部署，进而提高可移植性、安全与再用价值。核心是一组技术规范 与指南，其中所包含的各类组件、服务架构及技术层次，均有共通的标准及规格，让各种依循j 2 e e 架构的不同平台之间，存在良好的兼容性，解决过去企业后端使用的信息产品彼此之间无法兼容， 导致企业内部或外部难以互通的窘境。 2 3 2j 2 e e 组件层次 j 2 e e 组件和层次如图2 - 3 所示。 客户层w e b 层企业信息系统层 图2 3 j 2 e e 组件 f g , m2 3j 2 e ee o m p o m n t s j 2 e e 规范定义了以下四个层次： 1 客户端层( c l i e n tt i e r ) 客户端层用来实现企业级应用系统的操作界面和显示层。另外，某些客户端程序也可实现业 1 2 宁夏大学硕卜学位论文 第：章相关理论皋础 务逻辑。可分为基于w e b 的和非基于w e b 的客户端两种情况。基于w e b 的情况下主要作为企业 w e b 服务器的浏览器。非基于w e b 的客户层则是独立的应用程序，可以完成瘦客户机无法完成 的任务。 2 w e b 层 为企业提供w e b 服务( 如企业信息发布等) 。j 2 e ew e b 层组件可以是j s p 页面或s e r v l e t