U公司企业内部供应链库存分配方案设计与仿真

1、 U公司企业内部供应链库存分配方案设计与仿真摘要：本文以最低库存成本和最高订单满足率为目标，设计订货决策，运用Python构建三级供应链库存分配仿真模型，仿真模拟产品的发货、收货、分配订单的过程。在订货决策中引入了一种平移加权的计算方法，使得在库库存量更接近需求 预测量。仿真结果证明该设计方案对下级仓库的订单满足率有优化作用。关键词：库存分配，订货策略1、U公司企业内部供应链业务模式U公司为一家世界500强上市公司，主要经营范围为食品和洗涤用品等快消品。在U公司企业内部的供应链层级中，自上 游至下游分别为一个工厂、一个CDC（Central Distribution Center，上级中心仓库

2、）、5个RDC（Regional Distribution Centre，下级地域仓库）。工厂生产产品，CDC发出补货需求后，产品由工厂配送至CDC；RDC向CDC发出补货需求，产品由CDC配送至RDC，最终由RDC将产品销售给客户。库存的物理路径如图1所示。2、问题描述与基本假设2.1 问题描述CDC和RDC每次向其上级的订货量以及CDC和RDC的库存水位对整个供应链的库存量以及订单满足率起着决定性作用。发运 计划员每天根据RDC库存情况及未来的预测安排CDC至RDC的发运计划。RDC仓库员根据当日到货做系统入库，完成后再进行当 日的客户订单分配。RDC每天收到的订单只分配一次，分配后即关闭

3、。且由于地域限制，RDC之间不进行货品共享。每张订单 分配关闭后，记录当日未能满足的损失箱数。方案设计的目标是：在上述的业务模式中，通过确定各仓库合理的库存数量、订货策略，以最低的总库存成本（指工厂 至CDC、CDC至RDC的在途库存量以及CDC、RDC的在库库存量之和），实现最高的订单满足率。2.2 基本假设工厂的产出可靠率（v）为95%（如计划生产100箱，产出95箱，5箱生产损耗不可用）；工厂生产的每个SKU都有MOQ（Minimum order Quantity，最小订购量），且每次的产量只能为MOQ的整数倍；工厂于每周一安排生产，生产冷冻期为一周，下周一完成生产，于周三送达CDC；订

4、单的需求数量随机并服从正态分布；客户订单只能下在RDC，断货也只能发生 在RDC；不考虑订货成本和运输成本，且各线路运能无限制；仿真周期内的需求预测值已知，时间粒度为周；CDC和RDC无库 存容量限制；CDC和RDC的提前期已知且固定，具体数值如表1所示。3、方案设计与模型仿真3.1 库存分配方案设计（1） RDC订货决策当条件（1）满足时，RDC订货。I（t）+II（t）-F（t+LT）*LT<ss （1） （2）其中，I（t）为t时刻的实际库存量；II（t）为t时刻的实际在途库存量；LT为提前期，单位为天；F（t+LT）为订货 量O（t）到货后的那一周的预测量（当提前期LT小于7天时

5、），可理解为订货量O（t）将要满足的需求；ss为安全库存；z为 服务水平系数，在本研究中取1.28，即90%的订单满足率目标；为需求标准差，指依据未来一段时间内的需求预测数据计 算得出的标准差。订货量O（t）为：O（t）=ss+F（t+LT）*LT-I（t）-II（t） （3）当提前期LT大于7天时，会需要用到两周（甚至以上）的预测数据值，故引入一种平移加权的计算方法，以下以提前期 大于7天且小于14天为例，此时F（t+LT）的计算方法为：F（t+LT）=a*F1（t+LT）+（1-a）*F2（t+LT） （4） a=Mod（i+LT）/7/7 （5）其中，F1（t+LT）为t+LT时刻所在周

6、的需求预测量，F2（t+LT）为t+LT时刻所在周的下一周的需求预测量；a为加权系 数，表示前一周的预测值所占的比重大小；Mod为取余数函数；i表示t时刻是本周的第几天。（2） CDC订货决策当条件（6）满足时，RDC订货。I（t）+II（t）<F（t+LT1+LTi）*（LT1+R） （6）其中，I（t）为RDC在t时刻的实际库存量；II（t）为t时刻工厂至CDC的库存量；F（t+LT1+LTi）指各RDC在t+LT1+LTi时刻所在周的需求与测量之和；LT1为工厂至CDC的提前期；LTi为各RDC的提前期；i指第i个RDC；R为工厂 的生产安排周期，在本研究背景中为7天。订货量O（t

7、）为：O（t）=F（t+LT1+LTi）*（LT1+R）-I（t）-II（t） （7）当CDC向工厂发出订货量O（t）时，工厂在t时刻的下一个排产时间的产量P（t+R）为： P（t+R）=MOQ*RoundUp（O（t）/v）/MOQ （8）其中，MOQ为各SKU的最小订购量；Roundup为相上取整函数；v为工厂的产出可靠率，本研究背景中取95%，有效产出量 为P（t+R）*v。3.2 模型仿真确定各级仓库订货策略和工厂排产方式后，运用Python构建了一个由工厂、CDC、RDC组成的三级供应链，以订货决策作 为循环判断依据，模拟产品的发货、收货、分配订单的过程。仿真输入为：在途及各仓库的初始库存量、仿真周期内每周的 周预测、订单信息。仿真输出为：仿真周期结束时累计的订单损失和供应链总库存金额。仿真周期为8周，共62天，仿真步 长为1天。在途的初始库存均于仿真开始两天后入库。统计仿真周期内每天的累计订单损失率，如图2所示。可以看出，订单损失率收敛下降，仿真结果证明该库存分配设计 方案可行且对下级仓库的订单满足率有优化作用。参考文献：1