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哈尔滨理t 大学t 学硕l j 学位论文 模糊环境下库存控制策略应用研究 摘要 库存管理模型在现实生活中有着广泛的应用，为决策者有效地确定最佳 生产或订购批量提供帮助。在传统的库存管理模型中，研究者大都假设库存 系统中所涉及的成本费用、需求量等关键因素为已知常数，然后根据要求确 定一类或多类产品的生产或订购批量。但在实际情况中，大量因素是不确定 的，例如，需求随市场变化而波动，成本受季节变化影响等，从而形成了库 存管理系统的不确定环境。在设计复杂的库存系统时，应该把这些不确定因 素考虑进去。 首先，本文研究了两类单品种库存管理模型，一类为需求连续模糊条件 下不考虑产品变质的库存管理模型。需求服从三角模糊分布，构建使得成本 最低的库存模型，利用积分排序法求解，得到最优订购批量，给出算例分析； 另一类为需求模糊的易变质性产品库存管理模型，采用三角模糊数表示需求 和产品变质率，建立使得平均净利润最大的模糊生产批萤模型。采用置信区 i h j 估计方法估算模糊参数的波动范围，利用符号距离法进行解模糊并优化， 得到满足条件的最优生产批量，最后给出算例分析。 其次，研究了费用模糊且库存容量有限条件下的多品种库存管理模型， 建立了模糊费用、模糊约束条件的期望值模型，为求解模型，讨论了模糊规 划技术，设计了基于模糊模拟、神经网络、遗传算法的混合智能算法及编码 方案、变异、选择、交叉等遗传操作，用仿真数据作为算例，经过混合智能 算法求解，验证了模型与算法的可行性和有效性。 最后，介绍了库存原型系统的开发，将理论研究结果应用其中，充分展 示模糊库存模型在实际生产中的可行性和应用价值。 关键词库存问题；不确定环境；模糊规划：混合智能算法 哈尔滨婵t 人学下学硕i j 学位论文 r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no f i n v e n t o r yc o n t r o l p o l i c yu n d e rf u z z ye n v i r o n m e n t a b s t r a c t i n v e n t o r ym a n a g e m e n tm o d e l sa r eu s e dw i d e l yi np r a c t i c a lw o r l da n dt h e y c a nh e l pt h ed e c i s i o n m a k e r st oo b t a i nt h eo p t i m a lp r o d u c t i o no ro r d e r i n gl o t s i z i n ge f f e c t i v e l y f o rt 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 tm o d e l s ，r e s e a r c h e r s a l w a y sa s s u m et h ek e yp a r a m e t e r si n v o l v e di ni n v e n t o r ym a n a g e m e n ts y s t e m s u c ha sc o s t sa n dd e m a n d sa r ea l lc o n s t a n tv a l u e s ，t h e nm a k ed e c i s i o nt oo b t a i n t h ep r o d u c t i o no ro r d e r i n gl o ts i z i n go fs i n g l e i t e mo rm u l t i i t e m s b u ti nf a c t ， m a n yf a c t o r sa r en o n d e t e r m i n i s t i c f o re x a m p l e ，t h ed e m a n df l u c t u a t e sa st h e m a r k e tc h a n g i n ga n dc o s ti sa f f e c t e db yt h es e a s o nc h a n g e ，w h i c hf o r mt h e u n c e r t a i n t ye n v i r o n m e n to fi n v e n t o r ym a n a g e m e n ts y s t e m t h e s eu n c e r t a i n f a c t o r ss h o u l db ec o n s i d e r e di ni n v e n t o r yp l a n n i n gc o n t r o ls y s t e m f i r s t l y , t w os i n g l e - i t e mi n v e n t o r ym a n a g e m e n tm o d e l sa r ec o n s i d e r e d o n e i sr e s e a r c h e da st h ed e m a n di sc o n t i n u o u sf u z z yn u m b e rw i t h o u tc o n s i d e r i n g d e t e r i o r a t i o n am o d e li se s t a b l i s h e dt om i n i m i z et h ec o s ta n ds o l v e db yt h e m e t h o do fi n t e g r a ls o r t i n gt oo b t a i nt h eo p t i m a lo r d e r i n gl o ts i z i n g ，t h e na n u m e r i c a le x a m p l ei s p r o v i d e d t oi l l u s t r a t et h ep r o b l e m t h eo t h e ri st h e i n v e n t o r ym a n a g e m e n t m o d e lo n d e t e r i o r a t i n g i t e mt h a tt h ed e m a n di s n o n d e t e r m i n i s t i ca n dam o d e li se s t a b l i s h e dt om a x i m i z et h ea v e r a g en e tp r o f i t t h ef u z z y p a r a m e t e r sf l u c t u a t i o nr a n g ei se s t i m a t e db yt h em e t h o do fc o n f i d e n c e i n t e r v a l s ，t h e nt h em o d e li sd e f u z z i e db yt h em e t h o do fs i g n e dd i s t a n c ea n d o p t i m i z e dt or e c e i v et h ep r o d u c t i o nq u a n t i t ys a t i s f y i n gt h ec o n s t r a i n t s f i n a l l ya n u m e r i c a le x a m p l ei sa l s op r o v i d e dt oi l l u s t r a t et h ep r o b l e m s e c o n d l y , t h ei n v e n t o r ym a n a g e m e n tm o d e lo fm u l t i i t e m sw i t hf u z z yc o s t s a n di n v e n t o r yc a p a c i t yr e s t r i c t i o ni sc o n s i d e r e d a ne x p e c t e dv a l u em o d e li s e s t a b l i s h e db a s e do nf u z z yc o s t sa n df u z z yc o n s t r a i n t s f o rs e e k i n gt h es o l u t i o n o fu n c e r t a i nm o d e l ，t h i sd i s s e r t a t i o nd i s c u s s e st h et h e o r yo ff u z z yp r o g r a m m i n g i i - 哈尔滨理t 人学t 学硕i ：学位论文 a n dd e s i g n sah y b r i di n t e l l i g e n ta l g o r i t h mb a s e do nf u z z ys i m u l a t i o n ，n e u r a l n e t w o r k ，g e n e t i ca l g o r i t h m ，a n dt h eg e n e t i co p e r a t i o n ，s u c ha sc o d i n g ，m u t a t i o n ， s e l e c t i o na n dc r o s s o v e re t c l a s t l yt h ef e a s i b i l i t ya n dv a l i d i t yo ft h i sm o d e la n d a l g o r i t h mi si l l u s t r a t e db yu s i n gs i m u l a t i o nd a t aa n dh y b r i di n t e l l i g e n ta l g o r i t h m f i n a l l y , t h ed e v e l o p m e n to fai n v e n t o r yp r o t o t y p es y s t e mi si n t r o d u c e d ，i n w h i c ht h er e s u l t so ft h er e s e a r c ha r ea p p l i e d t h ef e a s i b i l i t ya n da p p l i c a t i o nv a l u e o ff u z z yi n v e n t o r ym o d e l i sd i s p l a y e df u l l y k e y w o r d si n v e n t o r yp r o b l e m ，f u z z ye n v i r o n m e n t ，f u z z yp r o g r a m m i n g ，h y b r i d i n t e l l i g e n ta l g o r i t h m 1 i i - 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文模糊环境下库存控制策略应用 研究，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期问独立进行研 究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或 撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名： 舅玩 同期：驴锣年 明多 同 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 模糊环境下库存控制策略应用研究系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学 位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学 所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工 大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电 予版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印 或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用授权书。 ， 不保密圈。 ( 请在以上相应方框内打4 ) 作者签名： 导师签名： 丈纵 苍兹孕 日期： 卯年9 月歹1 7 1 同期：r ，年绢尸p l 哈尔滨理t 人学t 学硕i j 学位论文 第1 章绪论 1 1课题研究背景及意义 随着全球经济一体化进程不断加快，中国已经加入世界贸易组织，作为市 场经济的细胞一企业，迫切需要增强国际竞争力。企业面临的竞争，不再仅仅 是产品的竞争、营销的竞争、人才的竞争，而是企业面对不断变化的市场和新 经济时代的到来，围绕如何充分快速有效地利用企业内外部资源，以不断增强 市场竞争力为核心的新型市场竞争。 企业原有的管理体制，已不能适应市场的发展。通过单一环节或层次的管 理已不足以解决所面临的管理课题。整合和系统化的管理已成为具备一定管理 基础企业的普遍选择。而e r p l l l ( e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g ) 注重企业管理的全 面性、系统性，重视企q k 与外界的关系，支持全球化的经营，同时e r p 还能使 企业以更低成本为客户提供服务。基于这些原因，e r p 成了企业解决目自玎问题 的选择。 在美国、同本，9 0 以上的企业实现了信息化管理。国内，从1 9 8 1 年沈阳 第一机床厂从德圉- 1 ：程师协会引进了第一套m r p i i 软件，开创e r p 祚：我阔应用的 先河起，e r p 在我国的发展也已逾2 0 年。国家对该项目累计投资超过8 亿元。我 国目前拥有1 5 0 0 0 家大中型企业和1 0 0 0 力家中小型企业，中国的e r p 市场占用额 达到了4 2 亿元，由此不难看出企业信息化管理市场前景十分广阔，对此所作的 研究也意义非凡。 库存在制造业企业或经销商中占有重要的地位。传统意义下的库存是指存 放在仓库中的物品，而现代管理观点则认为，库存是指一切暂时闲置的，用于 未来目的的并且有经济价值的资源 2 1 。库存的存在既有利也有弊，一方面库存占 用大量资金，减少企业利润；另一方面它能防止短缺，有效缓解供需矛盾，使 生产或销售尽可能均衡地进行；库存有时还有居奇投机的功能为企业赢利。 对于经典的库存问题的研究主要分为确定型库存问题和随机型库存问题这 两类；其中确定型库存模型一般假设所有的变量都是实常数或实变量，而忽略 不确定因素的影响：但在现实的生产和生活中，由于存在种种不确定性的因素， 例如：供应链库存系统结构的复杂性、低效率的信息传递系统、牛鞭效应、供 应链系统中的不确定性和不可预测性、供应链中各级之间的信息不对称性，从 哈尔滨理t 人学t 学硕i j 学位论文 而使得采用经典库存方法来解决实际生产和生活中所遇到的许多库存问题变得 越来越不符合实际的要求，甚至有时所得到的结果与实际所需要的结果大相径 庭，这样久而久之，就会导致供应链系统的利润降低、误导产能计划、生产计 划失误等严重后果；一定时期内的商品需求也会因市场情况的变化会发生一定 的波动，从而存在着不确定性。对于经典的随机库存模型的研究，大多数都是 利用概率论的知识和方法，把随机变量看成服从某一概率分布来处理，但此方 法的前提是必须有充足而可信的历史数据作为保证。在很多情况下，能够 兑明 概率分布的数据是非常有限有时甚至是一无所知的，或者即使有历史数据但也 可能不完全可靠，此时再利用随机变量来描述就可能会出现偏差，从而导致生 产计划的安排失误。因此对经典的库存问题的研究已经不能满足现实的需要， 所以就引起了许多国内外学者对随机的、不确定的问题的研究，同时也就产生 了许多研究的方法和手段。处理不确定的库存问题的方法和手段有很多，由于 模糊的方法解决库存问题不像随机方法那样需要的大量的历史数据，所以比随 机方法更具有一定的适用性和可行性，所以本文用模糊的方法对库存问题进行 研究，将其中的不确定的决策变量看成是模糊数进行数学建模和分析，从算例 的分析中我们可以看出模糊情况下的库存问题的研究比经典库存问题研究更能 贴近实际生产和生活的需要，所以具有一定的研究意义和价值。 1 2国内外研究现状 1 2 1企业管理模式研究现状 1 2 1 1 国外研究现状第一阶段：基本m r p ( 物料需求计划) 。2 0 世纪6 0 年代初， i b m 公司的约瑟夫奥立佛博士提出了把对物料的需求分为独立需求与相关需 求。在此基础上，发展形成了基本的m r p ，其主要的功能是利用物料清单、库 存数据和主生产计划计算物料的需求。 第二阶段：闭环m r p 。闭环m r p 产生于2 0 世纪7 0 年代，在m r p 的基础之上， 考虑企业能力的约束，或者对能力提出需求计划，在满足能力需求前提下，保 证物料需求计划的执行和实现。这种思想要求下，企业必须对投入与产出进行 控制，也就是对企业的能力进行校验和执行控制。在m r p 的基础上，集成了粗 能力计划、能力需求计划、生产和采购等，形成反馈构成封闭的循环。 第三阶段：m r p i i t 3 j ( n 造资源计划) 。m r p i i 产生于2 0 世纪8 0 年代，由美国 著名的生产管理专家奥立佛一际特提出。它围绕企业的基本经营目标，以生产计 哈尔滨理下人学t 学硕i j 学位论文 划为主线，对企业制造的各种资源进行统一计划和控制。在闭环m r p 的基础上， 集成了财务、供销链管理和制造，构成了完整的企业管理流程。 第四阶段：e r p ( 企业资源计划) 。产生于2 0 世纪9 0 年代初，它以i t 技术为基 础，利用现代企业的先进管理思想，全面地集成了企业的所有资源并为企业提 供决策、计划、控制与经营业绩评估的全方位和系统化的管理平台，是一种理 论和管理思想，为企业制造产品或提供服务创造最优的解决方案，最终达到企 业的经营目标。支持按订单生产( e t o ) 、按库存生产( m t s ) 、按订单装i 配( a t o ) 等多种生产类型和混合生产类型。 e r p 融合和i 吸收了及时生产( j i t ) 、全面质量管理( t q c ) 、敏捷制造( a m s ) 、 精益生产( l p ) 、约束理论( t o c ) 等现代管理思想，综合提高企业竞争力，提高企 业效益。 在2 0 0 0 年，g a r t n e r 公司提出了一个全新的概念一e r p i i ，即通过支持和优化 企业内部和企业之间的协同运作和财务过程，以创造客户和股东价值的一种商 务战略和一套面向具体行业领域的应用系统。g a r t n e r 预言e r p i i 将取代e r p 而成 为企业信息化管理的发展趋势之一f 4 】。 。1 2 1 2 国内研究现状e r p 在国内的发展相对于国外起步较晚，1 9 8 1 年沈阳第一 机床厂从德国工程师协会引进了第一套m r p i i 软件，开创了e r p 在我国应用的先 河。加入w t o ，意味着中国完全进入伞球经济的竞争环境中。信息化的到来引 发传统管理模式的改变。越来越多的企业进行了管理模式改革。 从九十年代未进入全面市场经济时期的新管理时代。新管理时代的中国企 业管理是面向市场、基于现代企业制度，是中国模式、价值化、系统化、电脑 化、国际化和普遍化管理的时代。新管理时代的中国企业管理以建立竞争优势， 提高企业竞争力为核心。要提高企业的竞争力就必须整合企业经营，全面强化 企业管理，形成企业持久发展的内功。越来越多的质优企业舍得在管理系统上 投资的举动，足以说明这一趋势。在市场竞争日益激烈，用户需求不断趋向多 样化，企业间关联程度越来越密切的今天，要求企业行动必须快捷、灵敏，在 管理的思想观念、方式方法上不断创新。人力已经很难完全达到要求，必须借 助当代信息科技的最新成果，优化和加强企业的运营和管理。 e r p 更加适应中国企业的现实管理要求相对于传统的管理信息系统，e r p 更加注重管理的全面性、系统性，更刀重视企业与外界的关系( 供应链) ，更加支 持全球化经营等。这些新的发展正是当前中国企业普遍呈现的管理要求。单一 环节或层次的管理已不足以解决企业面临的复杂管理课题，整合和系统化的管 理已成为具备一定管理基础企业的普遍选择。不同于生产管理时代，全面走向 哈尔滨理t 人学t 学硕l ：学位论文 市场的中国企业，其管理的范围从内部走向了外部，必须在市场的大坏境中求 生存求发展。经济的全球化和中国本土市场的国际化，使中国企业经营导向国 际化，由此带来的国际化运作管理问题也需要借助管理系统解决。 2 0 0 3 年，国家科技部为进一步落实“信息化带动工业化”的发展战略，确 定了8 6 3 计划“新一代e r p ”软件研究开发与应用课题，重点扶持具有自主知识 产权的“新一代e r p ”( 简称n e r p ) 软件产品的研发和应用。目前已有越来越多 的企业投入至i j e r p 研究和应用上来。2 0 0 0 年1 0 月，海尔正式全面启动e r p 管理模 式，实现了企业零库存( j i t 采购、j i t 配送、j i t 物资分流) 目标。其企业的生产类 型由过去的m t s 改为m t o 。企业在网上接受订单，并通过网上查询计划与库1 字， 及时补货，实现j i t 采购；货物入库后，物流部门可根据次同的生产计划利用e r p 信息系统进行配料，同时送料到工位，实现j i t 配送；通过企业的配送网络，将 产品送到用户手中。成功实现了从业务流程再造，到管理模式再造。另外典型 的管理模式就是邯钢管理模式。2 0 0 5 年1 2 月3 l 同，邯钢e r p 系统成功上线。邯 钢充分利用e r p 这个现代化的物流信息平台，促进了路运原燃料的进厂、卸车 管理。随着e r p 系统的同渐完善，邯钢原料同均卸车数不断攀升，由原来的r 均卸车4 0 0 辆提高到5 0 0 辆，2 0 0 6 年8 月份以来，同均卸车已突破了7 0 0 辆，经济 效益十分显著。 综卜，随着仓业经济环境的不断发展，对e r p 系统的要求越来越高，必须 刁i 断发展和完善e r p 系统，彳能保证企业全面信息化的成功实现。 1 2 2库存管理优化模型研究现状 1 2 2 1 国外研究现状确定型库存模型：确定型库存模型假设所有经济要素都是 实常数或实变量，而忽略不确定因素的影响。f w h a r r i s 于1 9 1 5 年提出基本经 济批量模型( e o q ) 。基本经济批量订货问题是库存系统中最简单但是最重要的一 个内容，它揭示了许多库存决策方面的本质。w - w 算法、s i l v e rm e a l a l g o r i t h m ( s m ) 、l e a s t - u n i t c o s t ( l u c ) 都是在假设物品变质率以及需求固定且瞬 时补货的条件下研究出的确定环境下变质性物品库存模型f 5 ，6 1 。 随机库存模型：经济环境经常存在很多不确定性，比如一定时期内商品需 求因市场情况的变化会发生一定的波动，从而存在着不确定性，在概率论的基 础上，经典的随机库存模型把这种不确定量看成服从某一概率分布的随机变量 来处理。主要集中在物品市场需求、价格折扣、提前期、允许缺货等方面进行 探讨。z a i d b a l k h i t 7 1 和f r a n c e s c o l 8 】等研究库存量依赖时问变化并服从指数分布和 哈尔滨理t 人学t 学硕i ：学位论文 均匀分布的库存模型。m i n g - j o n g i 9 l 研究基于遗传算法的经济批量订货模型。会 时值考虑在内，建立了相应的库存模型。i l k y e o n gm o o n o l 和y i h s ul i n n 等分别 建立了考虑通货膨胀和资金时值，并且线性需求下的库存模型，y a y o n gt a n g 1 2 1 又将允许短缺考虑在内，并用一种动态规划的方法，拓展了上述模型。k u o l u n g h o u 就短缺量完全拖后和无端缺量拖后两种情形用贴现值方法研究了有限时域 变质性物品的最优订货刻1 3 1 4 1 。j i n n t s a i rt e n g t l 5 】等考虑到现实中，有些物品的 数量和价值等会随着时间的增长而递增，这与变质的特性是截然相反的，如酒、 家禽等，因此在他们的研究中，他们将这两种不同的特性合并到一起进行研究， 建立了一种通货膨胀影响下的库存模型1 1 6 1 7 1 。 模糊库存模型：在很多情况下，能够说明概率分布的数据是非常有限，或 者即使能说明也不完全可靠，此时再利用随机变量来描述就可能会出现偏差。 1 9 6 5 年，z a d e h 第一次提出了模糊集的概念，并把这种非随机的不确定性称为模 糊性。在模糊经济订购模型( f u z z y - e o q 模型) 方面，l e ehm 与y a ojs 【l8 1 9 】分别 讨论了订购量是三角型和梯型模糊数的e o q 模型。a r i f 与z a h i d 给出了需求量、 订购量和拖后量以及所有相关成本都是梯型模糊数下的模型1 2 0 1 。在模糊随机库 存模型方面，m a n a sk u m a rm a i t i 等【2 研究了需求是离散型随机变量的报章问题； j u i t ew a n g t 2 2 j 贝0 研究了库存成本和短缺成本均是三角型模糊数下的报章问题。在 模糊混合型库存模型方而，h u n g - c h ic h a n g 等【2 州利用最大一最小算予将库存模 型转化为模糊非线性规划和模糊儿何规划，研究了口j 支配的总成本和总庠容都 是右半梯型模糊集的经济订购批量和最优需求的联合确定问题。n i r m a lk u m a r m a n d a l a 2 4 】等研究了梯型模糊需求下的模型；k a oc 掣2 5 l 贝0 讨论了产品具有模糊 损耗率的e o q 模型；在模型求解的方法上，o u y a n gly 1 2 6 l 第一次引入遗传算法 来解决多产品带有模糊约束条件的e o q 模型等。 1 2 2 2 国内研究现状国内对于库存理论的研究起步相对较晚，但也取得了丰富 的成果。 随机库存模型研究：国内随机库存的研究集中在变质性物品库存研究方面。 励凌峰1 2 7 i 等利用三参数的w e i b u l l 函数来描述易腐物品的变质特性，建立了在有 限时域内研究无限订货次数情况下的最优订购策略。朱广萍网等研究了需求率 是时间的二次函数并且不允许缺货的模型。周永务和刘汉城例讨论了同时考虑 资金时值和允许短缺的情形下，含有价格折扣的库存模型。另外，吕大昭1 3 0 1 等 将订货的提前时间作为研究对象，研究了相应的库存模型。罗毅平1 3 1 i 等认为鲜 花，水果等进入库存系统后要经过一段时间力会发生变质，他们将这类变质物 品称为时滞变质性物品，建立了时滞变质性物品库存模型。 哈尔滨理t 人学t 学硕l j 学位论文 模糊库存模型研究：模糊库存就是将模糊理论应用于库存模型研究中。赵 明、周永务【3 2 1 研究了带有短缺的模糊生产一库存模型；张群、李群霞f 3 3 】研究了 考虑缺货时多模糊参数的库存优化模型求解问题，采用梯形模糊数对库存问题 进行了描述；戴颖、马祖军、武振业【3 4 】用模糊数表示需求的不确定性，提出了 一种采用连续盘点( q ，r ) 库存控制策略的模糊库存模型。 综上，库存模型的研究大多集中于随机库存，对模糊库存模型以及随机模 糊库存模型的研究相对较少。 1 2 3库存系统软件开发应用现状 由于e r p 代表了当代的先进企业管理模式与技术，并能够解决企业提高整 体管理效率和市场竞争力问题，近年来e r p 系统在国内外得到了广泛推广应用。 随着信息技术、先进制造技术的不断发展，企业对于e r p 的需求同益增加，进 一步促进了e r p 技术向新一代e r p 或后e r p 的发展。推动e r p 发展存在多种因 素：全球化市场的发展与多企业合作经营生产方式的出现使得e r p 将支持异地 企业运营、异种语言操作和异种货币交易；企业过程重组及协作方式的变化使 得e r p 支持基于全球范围的可重构过程的供应链及供应网络结构；制造商需要 应对新生产与经营方式的灵活性与敏捷性使得e r p 也越来越灵活的适应多种生 产制造方式的管理模式；越来越多的流稃一f q k 氽, i k 应用也从另一个方而健进了 e r p 的发展。计算机新技术的不断出现将会为e r p 提供越来越灵活与强功能的软 硬件平台，多层分布式结构、面向对象技术、i n t e m e t 的发展会使e r p 的功能与 性能迅速提高。e r p 市场的巨大需求大大刺激e r p 软件业的快速发展。 目前国内外较著名的e r p 供应商如：s a p 、o r a c l e 、用友，金蝶、神州数码 等公司都已经改变它们的e r p 体系结构，采用j a v a 技术在w e b 平台上开发功能更 加齐全、结构更加开放，既能满足企业内部垂直功能管理需求，又能支持企业 业务重组、内外部业务协同的新一代e r p 软件产品。近年来微软和s u n 提出n e t 发展战略和o n e 体系结构，同时出现了s a p 、w e bs e r v i c e s 、w s d l 、u d d i 等一 系列新技术，为全面解决基于i n t e m e t 的软件系统之间的异构平台集成性问题奠 定了技术基础。 e r p 软件的开发已经取得了丰硕的成果，但伴随着企业的不断发展，信息 技术的不断更新，要求在软件开发上要不断进展，才能适应企业需求。 哈尔演理t 人学t 学硕i j 学位论文 1 3 课题主要研究内容 基于模糊库存问题的研究在实际生活中的研究价值，本文在前人的研究和 上述研究现状的分析的基础上，对常见的模糊环境下的库存问题研究进行推广 和引申研究，具体工作如下： 首先，研究了两类单品种库存管理模型，一类为需求连续模糊条件下不考 虑产品变质的库存管理模型，需求服从三角模糊分布，构建使得成本最低的库 存模型，利用模糊数排序法求解，得到最优生产批鼍，给出算例分析；另一类 为需求模糊的易变质性产品库存管理模型，采用三角模糊数表示需求和产品变 质率，建立使得平均净利润最大的模糊生产批量模型。采用置信区间估计方法 估算模糊参数的波动范围，并利用符号距离的方法进行解模糊并优化求解，得 到满足条件的最优生产批量，给出算例分析。 其次，研究了费用模糊且库存容量有限条件下的多品种库存管理模型，在 以往研究模璎的基础上，建立了基于费用模糊的期单值模型，为求解模型，讨 论了模糊模拟技术，提出了用模糊模拟处理模型中的模糊参数的方法，设计了 基于模糊模拟、神经网络、遗传算法的混合智能算法及编码方案、变异、选择、 交叉等遗传操作。用仿真数据作为算例，经过混合智能算法求解，验证了模型 与算法的可行件和有效件。 最后，应用d e l p h i 7 0 开了一个库存管理原型系统，该系统的批量决策部分 应用了研究的需求模糊的单品种库存模型，并进行了初步验证。 1 4论文结构 全文共分四章，具体结构安排如下： 第l 章，介绍课题的研究背景及发展现状，明确研究的目的和意义，对本 文的主要工作进行简要的介绍，并给出全文的整体结构。 第2 章，研究两类单品种库存管理模型，建立模糊需求不考虑变质的库存 模型以及模糊需求考虑变质的库存模型，给出模型求解及算例分析。 第3 章，研究物品单位成本和库存持有成本均模糊的多品种库存管理模型， 建立模糊期望值模型，采用混合智能算法求解，得到各类产品的最优生产批量。 给出算例分析。 第4 章，介绍了库存原型系统的设计和实现，将理论研究结果应用于其中， 充分展示模糊库存模型在实际生产中的可行性和应用价值。 哈尔滨理t 人学t 学硕i j 学位论文 第2 章模糊需求的单品种库存问题 需求是库存系统中涉及的重要参数之一，企业生产要以满足市场需求为前 提，受市场因素的影响，需求具有明显的不确定性，比如新产品上市，企业往 往无历史数据可以考察，从而不能确定需求服从的概率分布，此时随机方法便 不再适合。而将历史数据不充足情况下的需求处理为模糊数，就产生了模糊需 求的库存问题。模糊需求的库存问题在实际应用中非常常见，合理建立该情况 下库存模型，能为企业决策者准确制定生产订购计划提供有力依据。 2 1连续模糊需求的库存问题 2 1 1问题提出 需求受市场因素的影响，具有明显的不确定性，传统的需求不确定问题的 研究，一般是在某个时期内，已知需求的概率分布，通过确定最优的生产批量 使得总的期望成本达到最小。在该问题中需求的概率分布足从历史数据中得到， 一旦历史数据缺乏，决策者就只能依据自己的主观经验来估计，往往存在很大 的系统误差。采用模糊知谚 术进 r 处雕较符合客脱实翰：。证实阮搿；求l j ，产凸厶 存在连续需求和离散需求两类，本文假设需求连续模糊。由于实际需求往往是 在一定的范围内以某个峰值为中心，以一定隶属度左右波动，因此我们采用三 角模糊函数来进行研究，其模糊分倒3 5 l 如图2 1 所示。 d l 0 dd所d詹d 图2 - 1 不确定需求的模糊分布图 f i g 2 - 1g r a p ho f f 也z yd i s t r i b u t i o no f n o n d e t e r m i n i s t i cd e m a n d 哈尔演理t 人学丁学硕l j 学化论文 三角模糊数的隶属函数如公式( 2 - 1 ) 所示。 一( x ) = a x - a - b ax 一s d 一口 c - x 6 x c c b 0 ，其他 ( 2 - 1 ) 其中口，b ，c 为参数，且口 0 ，由衄庀) 有极小值， 以令警- c - s + i ( 煳= 。j 地) = 等从而得 q _ 巩等) ，其中。百2 ( s - c ) s ljm 0 ，l s f i t ；t i ( 庀撒帕。 令等- c + j i l 一三1m 坝幽) = 0 刈妒等，矧最优牖 咖( 等) ，其中。 等 l c + 综上所述，得到最优生产批犀为： f 1 2 ( s - c ) - ) r - l 2 t c + h ) ) s c c + h s c = c + h s c c + h 因为文中使用的是三角隶属函数，其口截集的模糊数为 【f 1 位) ，r 1 似) 】- 【l + o t ( m - t ) ，r - a ( r - m ) ，由此得到最优订购批量： + ( 等sh 卜d l + 、 r + ( 等sh 卜聊， l + 、 。 - 1 3 - s c c + h s - c = c + h ( 2 - 8 ) s c c + h 哈尔滨理t 人学t 学硕l j 学位论文 2 1 4算例分析 采用文献 3 9 中所用算例数据，考虑一个需求服从三角模糊需求 6 = f 6 ，1 0 ，1 4 ，其中单位产品的购买成本、存储费用以及销售费用分别为c = 3 ， h = 1 和s ：4 。由于s c = l ，而c + h ：4 ，所以公式( 2 8 ) 中的第一个等式我们可 以得到最优经济批量q = 7 6 ；如果单位成本降至c = i 5 而其它变量不变，我们 可知s c = 2 5 ，由于c + h = 2 5 ，由公式( 2 8 ) 中的第二个等式q + = 1 0 ；如果成本 费用降至c = l ，其他变量不变，则有s c = 3 ，而c + h _ 2 ，由公式( 2 8 ) 中的第 三个等式，可以得到最优经济批量q = 1 0 8 。 直观看来，当销售单位商品所获得的利润小于没有销售所带来的损失，则 订购量会比较小，其目的是为了减少产品的剩余；相反，当销售单位商品所获 得的利润大于没有销售所带来的损失，则订购量会加大，其目的是为了满足顾 客的需求；当销售单位商品所获得的利润等于没有销售所带来的损失时，则订 购量的多少将没有什么差别。在研究中，发现较小的订购批量与模糊需求的隶 属函数图象的左边区域相吻合；较大的订购批龟与模糊需求的隶属函数图象的 右边区域相吻合；没有数量差别的部分与隶属函数图象中隶属度为l 的部分吻 2 2模糊需求的易变质性产品库存问题 2 2 1问题提出 变质是现实生活中常见的自然现象。w e d 4 0 1 给出了变质的定义：变质是指腐 烂、受损坏、利用价值降低及边际价值损失等使物品固有价值降低的现象，按 照这个定义，水果、蔬菜的腐烂，肉类、食品、血液变质，香水、酒精、汽油 的挥发，放射形物质的衰减，胶片、电子元器件的性能衰减等都属于变质现象。 由此可以看出，绝大多数情况下物品变质是不可避免的，而且就变质本身而言 也是一种比较复杂的现象。有的物品虽然发生了变质，但可能只是失去了部分 的功效，在一定程度上仍然可以使用，如水果蔬菜的变质，汽油的挥发等。而 对于某些物品如药品，啤酒等一旦发生变质就会完全失去利用价值。此外，各 种物品发生变质的时间，变质的速度等也可能不同。这就决定了变质现象的存 在必然会影响物品的订货策略。 现代化经营活动中，由于存货品种繁多而且占用了大量的流动资金，因而 呛尔滨理t 人学t 学硕i j 学位论文 对企业而言，对于容易发生变质的物品，要尽可能采用更加合理的库存管理方 案，以降低变质造成的损失，达到库存成本和效益之问的最优结合。所以研究 变质性物品库存管理问题，建立更接近于实际情况的库存最优控制模型是十分 必要的。 在难以得到可靠的历史数据验证需求和变质率服从概率分布的情况下，采 用传统的随机方法会出现偏差，而模糊方法正是在数据不充足的情况下解决问 题，因此采用模糊方法解决问题更具实际性。目前对于需求、变质率同为模糊 变量的批量问题关注还很少。 基于经典的批量问题研究，将市场需求以及产品变质率处理为模糊三角函 数，建立使得平均利润最大的模糊生产批量模型，并给出模型的优化及最优解。 2 2 2模糊需求的变质性产品库存问题数学模型 一 参考经典生产批量模型做如下假设，保证产品可以及时生产、满足市场需 求：生产提前期已知；不允许缺货；不考虑仓库容帚限制。在前面符号定义的 基础上，相关符号定义如下： c ，：生产准备费用； p ：生产率： 0 ：变质率： 基于上述假设和符号约定，平均库存为里竺导，周期为( 望与竽) ，则确 定环境下的平均净利润模型为 艘m 伊c ) 一志】- ( 1 一d 半 ( 2 - 9 ) 公式( 2 - 8 ) 分别对q 求一阶导数和二阶导数： d ( q ) = 西c 而, d 一( 1 7 d ，t h ( 1 - o ) ( 2 一l o ) d ( q ) = 一瓦灭c , f d 丽 。，所以( 2 - 9 ) 式有最大解，令公式( 2 9 ) 为零，解得确定环 境下满足平均净利润最大的生产批量为： ，、 1 q 2 而 ( 2 - 1 1 ) 哈尔滨理t 人学t 学硕i j 学位论文 下面考虑在变质率和市场需求均为模糊数的情况下，如何确定生产批量使 得平均净利润最大。模糊参数是对现实的一种推测，采用不同的隶属函数和模 糊集范围以及解模糊方法，得出的结果会有所不同，所以要科学合理地确定未 知参数的隶属函数和模糊集范围。本文采用三角模糊数，记为：a = ( 口，b ，c ) ， 其中a ，b ，c 为参数，且a b c ，其等价的语义描述就是：未知量大约为b ， 变化范围在a ，c 之间。反映在对需求及变质率的建模上，管理者只需估计相应 变量的取值范围同时估计其最可能取值。 为计算方便，本文采用a = ( 6 一a ，b ，b 一，) 的方式描述。记1 伊= ，同时 将和d 分别表示成= ( - a 。，+ 2 ) 及d = ( d - a ，d ，d + 。) ，其中， 0 a 。 ，0 a ， 1 一矽= 0 ，0 ， 0 ，将上述模糊数代入( 2 1 1 ) 式得到模糊环境下平均净利润表达式： p f ( q ) = d ( s - c ) c 可1d 丝2 酵h q 西方 ( 2 - 1 2 ) 2 2 3模型求解算法 的序有碱集确定梭糊变辞 孑原点的距离，足将模糊模，鹌逆模糊为确定模型的有 效方法。 对方采用符号距离法进行逆模糊化，方到6 。得符号距离为： d ( 翩圳嘶p c ) 一吾d ( 挚一等撕) + 而h o 撕d ) ( 2 - 1 3 ) 由文献 4 1 1 ，得 d ( p ，o i ) 2 言 ( 一- ) + 2 , a + ( + a 2 ) 】= + 言( 2 一1 ) = d l ( 2 - 1 4 ) 一 1l记为 d ( d ，o i ) 2 云 ( d a 3 ) + 2 d + ( d + 4 ) 】= d + 言( 4 一a 3 ) = 畋 ( 2 1 5 ) i e 1l为 d c 詈，面，= 三芳 。c 口，+ 芳 詹c 口，d c 口，2 哈尔滨理t 人学t 学顾i j 学位论文 矩学 - n 矗一舍+ 学 - n 学一守吃陋峋 d ( 西力，威) = 圭鼻 。】c ( 口) + 【。】足( 口) p ( 口) 2 d + l ( a - a 3 ) + i ( a ：- a 1 ) 。+ 扣3 + 2 。) 鲨以( 2 - 1 7 ) 将公式( 2 1 4 ) ，( 2 1 5 ) ，( 2 1 6 ) ，( 2 1 7 ) 代a , 公x - t ：( 2 1 3 ) 得， 办d ( 方，油嘶伊c ) - 鲁皆i ) _ 等撕) + 否h q 砸o p ，晦 姒) - c 。id ，一等妒等以 ( 2 p