（应用数学专业论文）一类两层供应链库存问题的研究.pdf

一类两层供应链库存问题的研究 摘要 本课题研究来源于国家自然科学基金项目( 项目号：7 0 4 7 1 0 4 5 ) ：基于随机 需求与不对称信息的供应链协调与量折扣研究。 供应链管理的重要内容之一是协调供应链中各个组成部分的库存管理问 题，因为供应链的各环节中都在不同程度上持有一定量的库存，在市场竞争日 益激烈的环境下，库存控制对于供应链各组成部分以及整个供应链的利润都有 重要的影响，对减少运作成本、提高经济效率起着重要的作用。库存控制作为 供应链稳固和运营的重要手段已经引起了学术界和企业界的广泛关注，对供应 链管理中的库存问题进行深入分析和综合研究具有重要的理论意义和现实意 义。 本文首先总结了国内外关于供应链库存管理方面问题的研究成果，在此基 础上引入本课题的出发点，进而提出研究的内容和结构，同时给出了本研究的 特点。在紧接着的第二部分中，我们介绍了供应链库存管理的理论基础、供应 链库存管理的产生和发展历程以及现代供应链库存管理中存在的问题和解决方 法，为接下来的课题提供了一定的研究基础和依据。 第三部分着重从供应链联合决策机制的角度来研究两层供应链的库存问 题。这种库存决策机制，强调用户和供应商的相互协调、同时参与，由双方共同制定 库存计划，使供应链上的每个库存管理者( 供应商、制造商、分销商) 都从相互之间 的协调性考虑，保持供应链相邻节点间对需求的一致性，体现了供应链管理的资源共 享和风险分担的原则。在此出发点上，本部分针对一个供应商和一个订货商，考虑 一种产品，结合前人的研究工作( 如文献【3 1 】、【3 8 1 等) ，考虑分散独立决策及 联合决策两种不同的供应链决策机制，引入通货膨胀等库存影响因素，建立相 应的库存模型。同时通过数值模拟，研究了两种供应链决策机制对供应链库存总 成本的影响，为今后研究供应链协调打下了理论基础。 第四部分在考虑通货膨胀和共同补货期的情形下，针对一个供应商和多个 订货商的库存系统，结合前人的研究工作( 如文献 3 6 、 3 8 、 4 7 等) ，对 实际运作过程中的通货膨胀、环境保护、次品现象加以考虑，使模型的构建更 加贴近实际。 最后，总结全文，指出研究中的不足和今后研究的方向。 关键词：供应链管理库存通货膨胀变质 a s t u d yo ni n v e n t o r yp r o b l e m so f at w o t i e rs u p p l yc h a i n a b s t r a c t t h er e s e a r c hi ss u p p o r t e db yt h en a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o n ：( g r a n t n u m b e r ：7 0 4 7 1 0 4 5 ) ：s u p p l yc h a i nc o o r d i n a t i o na n dq u a n t i t yd i s c o u n tr e s e a r c hb a s e do n s t o c h a s t i cd e m a n da n da s y m m e t r i ci n f o r m a t i o n o n eo fi m p o r t a n tc o n t e n t so ft h es u p p l yc h a i ni st oc o o r d i n a t em a n a g e m e n t q u e s t i o ni ne a c hm e m b e r si n v e n t o r y b e c a u s ev a r i o u sl i n k so fs u p p l yc h a i na l l h a v et h er a t i o ni n v e n t o r yi nc e r t a i nd e g r e e ，u n d e rt h em a r k e tc o m p e t i t i o n e n v i r o n m e n t i n t e n s e l yd a yb yd a y , t h ei n v e n t o r yc o n t r o l h a st h e i m p o r t a n t i n f l u e n c er e g a r d i n ge a c hm e m b e ro fs u p p l yc h a i na sw e l la st h ee n t i r es u p p l yc h a i n p r o f i t ，w h a t sm o r e ，w h i c hh a sv i t a lr o l et or e d u c e st h eo p e r a t i o nc o s t ，e n h a n c e st h e e c o n o m i ce f f i c i e n c yt o g e t h e r i th a sa l r e a d yc a u s e dt h ea c a d e m i cc i r c l e sa n dt h e b u s i n e s sc o m m u n i t yw i d e s p r e a da t t e n t i o na sa ni m p o r t a n tm e t h o dt om a k es u p p l y c h a i ns t a b l y t oi n v e n t o r yq u e s t i o nt oc a r r yo nt h et h o r o u g ha n a l y s i sa n dt h e s y n t h e t i cs t u d yh a st h ei m p o r t a n tt h e o r ys i g n i f i c a n c ea n dt h ep r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e ， t h i sa r t i c l ef i r s ts u m m a r i z e dd o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c hr e s u l t sa b o u tt h e s u p p l yc h a i ni n v e n t o r ym a n a g e m e n t ，i n t r o d u c e st h es t a r t i n gp o i n to ft h i st o p i ci n t h i s f o u n d a t i o n ，t h e np r o p o s e d t h er e s e a r c hc o n t e n ta n dt h e s t r u c t u r e ， s i m u l t a n e o u s l yh a sg i v e nt h i sr e s e a r c hi n n o v a t i o ns p o t i nt h ef o l l o w i n gs e c o n d p a r t ，w ei n t r o d u c e dt h es u p p l yc h a i ni n v e n t o r ym a n a g e m e n tr a t i o n a l e ，p r o d u c t i o n a n dt h ed e v e l o p m e n tc o u r s ea sw e l la st h eq u e s t i o n se x i s t e di nt h em o d e r ns u p p l y c h a i ni n v e n t o r ym a n a g e m e n ta n dt h es o l u t i o n ，f o rt h et o p i cw h i c hm e td o w nh a v e p r o v i d e dc e r t a i nr e s e a r c hf o u n d a t i o n t h et h i r dp a r te m p h a t i c a l l ys t u d i e si n v e n t o r ym a n a g e m e n tq u e s t i o n so ft h e t w o t i e rs u p p l yc h a i nf r o mt h ed e c i s i o nm e c h a n i s m s t h i sk i n do fi n v e n t o r yd e c i s i o n m e c h a n i s mi sa ni n v e n t o r ym a n a g e m e n tw a yw h i c hc o n s i d e r st w os i d eb e n e f i t s b o t ht h es u p p l i e ra n db u y e r , i td r a w su pt h ei n v e n t o r ys t r a t e g yt h r o u g ht h e c o m m u n i c a t i o na n dt h ec o o r d i n a t i o n ，r e d u c e st h es u p p l yc h a i ns y s t e mi n v e n t o r y t o t a lc o s t ，a c h i e v e st w ow i n sg o a lb o t ht h es u p p l i e ra n dd e m a n d e r t h em a s s i v e r e s e a r c h e si n d i c a t e dt h a t ，i t sw o r k i n ge f f i c i e n c yi sh i g h e rt h a no t h e rm a n a g e m e n t p a t t e r n s ，m a yr e d u c et h ei n v e n t o r ya n dt h ec o s tl a r g e l yi np a r t i c u l a r , i so n e k i n do f g o o dm a n a g e m e n tp a t t e r n i nt h i ss t a r t i n gp o i n t ，t h i sa r t i c l et h i n ko fas u p p l i e ra n d ab u y e r , u n d e rt h e j o i n ts t r a t e g y , c o n s i d e r o n ep r o d u c t ，e s t a b l i s h e st h e c o r r e s p o n d i n gi n v e n t o r ym o d e l s i m u l t a n e o u s l yw es t u d i e dt w ok i n do fs u p p l y c h a i nd e c i s i o nm e c h a n i s mt oi n v e n t o r yt o t a lc o s tt h ei n f l u e n c eo ft h es u p p l yc h a i n n t h r o u g han u m e r i c a le x a m p l e ，w h i c hh a sf i n i s h e dp r e p a r a t i o nf o rt h en e x tr e s e a r c hs u p p l y c h a i nc o o r d i n a t i o n t h ef o u r t hp a r te m p h a t i c a l l ys t u d i e sas u p p l i e ra n dm o r eb u y e r su n d e ri n f l a t i o n a n dc o m m o nr e p l e n i s h m e n tc y c l e ，s h o r t a g ei sc o n s i d e r e dw i t hp a r t i a lb a c k l o g g i n gi nt h i s p a p e r a d du pt oo t h e r s r e s e a r c hw o r k s ( s u c h 懿p a p e r 3 6 】、【3 8 】、【4 7 】e t c ) ，w e c o n s i d e ri n f l a t i o n 、e n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n 、i n f e r i o re t c ，m a k eo u rm o d e lc l o s et o r e a l i t y an u m e r i c a le x a m p l ea n ds e n s i t i v i t ya l eg i v e nt oi l l u s t r a t ei n f l u e n c eo fs o m e p a r a m e t e r s t h et h e o r e t i c a le v i d e n c ei sp r o v i d e df o rt h ei n v e n t o r ys y s t e mt om a k e m a n a g e m e n td e c i s i o n f i n a l l y ，w es u mu po u rp a p e r ，p o i n to u td e f i c i e n c yi np a p e ra n dr e s e a r c h d i r e c t i o ni nt h ef u t u r e k e yw o r d s ：s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ；i n v e n t o r y ；i n f l a t i o n ；d e t e r i o r a t i o n h i 插图清单 图3 1 订货商库存随时间变化图1 4 图3 - 2 供应商库存随时间变化图 1 5 图3 3 订货商成本三维图 1 9 图3 - 4 订货商总成本随单位缺货成本变化图 2 0 图3 5 订货商总成本随变质率变化图 2 0 图3 - 6 订货商总成本随单位库存持有成本变化图 2 0 图3 7 系统总成本三维图2 0 图3 8 系统总成本随单位缺货成本变化图 2 1 图3 - 9 系统总成本随变质率变化图 2 1 图3 - 1 0 总成本随单位库存持有成本变化图 ”“”2 1 图3 - 1 1 系统总成本三维图2 5 图3 一1 2 系统成本随单位库存成本变化图 2 5 图3 - 1 3 缺货率随单位库存持有成本变化图 2 5 图3 - 1 4 订货周期随单位库存持有成本变化图 2 5 图3 - 1 5 系统总成本随拖后率变化图 2 6 图3 - 1 6 系统总成本随参数a 变化图 2 6 图4 - 1 订货商库存随时间变化图2 8 图4 - 2 供应商库存随时间变化图2 8 图4 3 订货商总成本随订货周期变化图 3 4 图4 4 订货商总成本随单位缺货成本变化图 3 4 图4 5 订货商总成本随拖后率变化图 3 4 图4 - 5 系统总成本随订货周期变化图 3 4 图4 7 系统总成本随单位缺货成本变化图 3 4 图4 8 系统总成本随拖后率变化图3 4 图4 - 9 系统总成本随订货周期变化图 3 7 图4 1 0 系统总成本随单位缺货成本变化图3 7 图4 - 1 1 系统总成本随拖后率变化图3 8 图4 1 2 系统总成本随参数a 变化图 3 8 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。据我所知，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 金蟹王些盘堂 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 学位论文作者签名：乃卑琊签字魄叩年月 学位论文版权使用授权书 日 本学位论文作者完全了解金胆王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权金壁王些盔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，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) 学位论文作者签名：楫叨犯 辩醐：冲6 月7 日 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 名：7 司彩尹 婵醐节细7 日 电话： 邮编： 致谢 在此论文完成之际，我的三年硕士研究生阶段也即将结束。在此，首先要 感谢我的导师周永务教授，在这三年的学习和研究过程中，正是在他严格的要 求和指导下，我才能顺利完成论文的选题、修改和最终的定稿工作。此外，周 老师对我的工作给予了理解和帮助，借此机会，在此向周老师表示感谢。 在三年研究生期间，我学习了由苏化明教授、周永务教授、惠军教授和凌 能祥教授所讲授的数学建模、决策理论与应用、存储论原理、随机过 程等专业课程，这些课程为我的研究工作和本论文打下了坚实的理论基础。 在此，对他们辛勤的工作表示真挚的谢意。 此外，感谢合肥工业大学理学院( 本人工作单位) 全体同仁和高等数学教 研室全体同事，正是他们的理解和支持，分担了我的大部分工作，我才有一个 安心学习的机会。同时，在我三年的学习过程中，我也得到了周江涛、倪金麟、 李琳、杨萍、汪磊、张洁等同学的大力帮助和支持，在此向他们表示衷心的感 谢。另外，也感谢我的家人，正是他们的理解和支持，我才能顺利完成学业。 最后，我还要由衷地感谢答辩委员会的全体老师以及答辩现场的各位老师 和同学，感谢大家在百忙之中抽出时间参加和指导我的毕业论文答辩工作。 i v 作者：李华冰 2 0 0 7 年4 月2 2 日 1 1 选题背景及意义 第一章引言 全球化的市场经济以及计算机与通信技术的发展，使企业面临新的机遇和 挑战。全球市场上的激烈竞争、产品寿命周期的缩短以及顾客期望的提高， 迫使学术界和企业界高度关注供应链。供应链是企业和商业实体在购、产、 销过程中相关实体和活动所形成的动态网络。供应链管理是对供应商、制造 商、分销商、最终用户之间的物流、信息流、资金流的有效控制与管理，主 要是通过控制和协调供应链中的各个实体及其行为，以达到降低系统成本、 提高产品质量、改善服务水平等目的，从而达到全面提高系统的综合竞争力。 目前供应链管理已经成为企业提高综合竞争力的核心，其所产生的社会和 经济效益以及由此获得的竞争优势已为世人所瞩目。同时学术界和企业界也 对其展开了广泛研究，但我国在供应链管理的理论研究与应用方面，均与国 外存在着较大的差异，尤其是我国加入w t o 后，将面临与全球企业竞争的严 峻形式。因此，如何建立高效的供应链管理系统，提高我国商业企业竞争力 成为迫切需要解决的问题。 供应链管理环境下的库存控制问题是供应链管理的重要内容之一。库存 就象是一把双刃剑，生产与商业活动缺不了它。可是一旦管理不善，它也会 让企业和商业的运营陷入困境。无论任何行业，都在不同程度上持有一定量 的库存。由于供应链中各节点企业都有对各自目标( 利益) 的评价标准，形 成各种矛盾与冲突，但既然能够形成一条供应链，我们就有必要协调供应链 中各节点企业，发挥供应链的优势，减少矛盾、冲突、内耗，使整个供应链 的整体利益大于各节点企业单独运作所获得的利益，达到互惠互利，实现共 赢。因此，对供应链库存管理的研究具有理论和现实两方面的意义。 对供应链库存管理的进一步研究是对供应链管理理论的必要补充和完 善。供应链库存管理问题普遍存在于供应链的各个节点企业以及整个供应链 系统。从国内外的一些调查报告中显示，供应链成本在企业的运行费用中占 很高的比例，在某些特殊的行业，该比例甚至达到相当高的程度。供应链成 本主要包括财务成本、信息系统建立和运行成本、制定计划的成本、库存成 本、材料购置成本和订货成本。其中库存成本是供应链成本的最重要组成部 分之一，通常在总成本中占相当的比例。库存量要适当，库存量过多或过少 都会造成经济损失，库存量过大将产生下列问题： ( 1 ) 由于不必要的库存，增加了库存保管费，从而降低了产品价值。 ( 2 ) 不必要的库存量占用了资金，使所占用资金发生冻结。 ( 3 ) 过量库存降低了材料或产品的质量，材料或产品陈旧、损坏甚至变质。 反之，当库存量过少时，又将产生下列问题： ( 1 ) 因缺货失去顾客和销售机会，由于不能即时满足顾客需求而失去信誉， 从而减少或失去利润。 ( 2 ) 由于缺货往往需要或增加附加的人力或费用。 ( 3 ) 由于频繁地定货以补充短缺费用，将使补充库存物质的年度费用增加。 ( 4 ) 由于原材料不足，制造厂要停工待料，甚至被迫停产。 需求可以由库存的输出来供应和满足，库存也由输入来维持和补充，库 存起到调节供应与需求、生产与消费之间不协调的作用。那么，库存管理就 显得十分重要。因此，供应链库存问题的进一步研究将有助于完善供应链管 理理论体系，对企业和商业的运营有着一定的指导作用。 供应链库存控制的基础是建立相应的供应链库存模型，但很多理论问题 的研究、数学建模的方法以及在实际中的应用都才刚刚开始，而且很多都是 在绝对理想化的情况下进行建模的，许多实际存在的问题没有完全地考虑到 模型中去，从而理论研究无法应用到实践中，很难转化为生产力。本文从已 有的供应链库存问题研究成果出发，在原来的研究基础上考虑一些较为复杂 和实际的情况来进一步研究供应链的库存问题，同时在研究过程中寻找和发 现一些有用的实际问题，并且对以后进一步的研究提供一些理论依据和参考。 因此，本课题的研究对丰富供应链库存理论研究和实现供应链库存管理方法 的应用有一定的作用。 1 2 研究现状 近年来，供应链管理作为一种全新的管理理念受到学术界和企业界的广泛 重视。所谓供应链管理就是通过当前的信息流和反馈的物料流及信息流，将供 应商、制造商、分销商、零售商，直到最终用户连成一个整体的管理模式。供 应链管理是一种集成的管理方式，它从全局的角度对供应链上的物流、信息流 以及资金流进行控制和调度。而库存管理则是供应链管理的重要组成部分。由 于企业组织与管理模式的变化，它同传统的库存管理相比有许多新的特点和要 求，在供应链管理环境下，传统的各自为政的库存控制方式与供应链管理的理 念格格不入，无法满足供应链管理的需要，因此必须整和库存管理职能，使供 应链的整体库存水平达到最优化。 通过国内外文献实践研究发现，供应链库存管理主要分以下两大类问题： ( 1 ) 单系统的库存问题 从目前的文献来看，有许多学者研究了时变需求环境下单个企业的库存决 策问题。在2 0 世纪7 0 年代，有些学者就开始致力于此类问题研究。文献【1 1 是第一个通过解析模型求解线性趋势需求的e o q 模型，该文得到了补货量和补 2 货时间最优化的解析模型，但模型求解十分复杂。文献【2 】提出了另一种模型求 解方法一一两方程法。文献【3 1 在需求与时间成比例、瞬时补货、不允许缺货假 设条件下开发了易耗品的库存模型文献【4 】考虑了相等和不相等的补货周期两 种情形，并假设需求呈现指数下降趋势上述文献的一个很大的缺陷是不允许 缺货。然而，缺货在实务中经常存在的，并且缺货有时可能对企业有利，如易 耗品库存系统，允许一段时间缺货能降低仓储成本和损耗成本，而这两部分成 本之和有时会大于缺货惩罚成本。文献【5 】是第一个将时变需求的库存问题推 广到允许缺货的学者，他们假设需求呈线性增加趋势，允许缺货，然后基于这 些假设构建了批量优化的库存模型。文献【6 】在线性时变需求和存在缺货的假设 下对易耗品的库存问题做了研究。文献【7 】探讨了一般时变需求函数情形下易耗 品库存批量的优化问题。他们假设需求量是一个连续的对数凹函数。缺货成本 是有限的。文献【8 】在线性趋势需求易耗品库存模型中考虑了货币时间价值，库 存成本包括采购成本、订货成本、仓储成本和缺货成本和损耗成本。文献【9 】 在时变需求和通货膨胀的情形下研究了易耗品的库存优化问题。文献【1 0 】考虑 需求的时变性，研究了生产配送系统的库存优化问题。文献【1 2 】在需求分布随 时何变化的假设条件下研究了有能力约束的库存与能力决策问题，通过模型分 析，他们得到了时间依存的最优库存水平和生产能力。 ( 2 1 多系统库存问题 近二三十年来，国内外学者对各种库存控制系统进行了广泛研究，其中一 个仓库( 或中心仓库) ，多个零售商的情况受到了特别关注( 文献 1 5 】等) 。假设 仓库采用常规的点库存批量订货策略，同质的零售商采用联合补充策略，其成 本较高。文献 1 6 1 采用仿真方法研究了分层分布式动态库存管理调度问题，并 引入了紧急补充概念；文献1 1 7 针对供应商管理库存系统提出一个整合的库存补 充和交货计划模型，供应商用( s ，s ) 策略补充其库存，以及基于时间的运输联 合策略发送订货”。文献【1 8 】用离散化问题的状态和决策空间，建立半马尔科夫 决策模型，提出用强化学习的方法解决下库存决策问题，从而更好地进行库存 成本控制。文献 1 9 1 提出了包含一个供应商和多个订货商，订货商需求率和供 应商生产率皆为常数，仓库缺货时短缺量完全拖后的供应商管理库存模型。文 献【2 0 】在文献 1 9 】基础上，研究了产品变质但订货商不允许缺货的库存问题。在 实际供应商管理库存系统中，订货商面临的需求通常不是常数，而是时间的线 性函数( 文献【2 l 】，【2 2 】) 、指数函数( 文献【2 3 】，【2 4 】) 或更为复杂形式的函数( 文 献 2 5 1 ，【2 6 】) ；仓库在出空期闯，短缺量也不总是完全拖后的，经常会出现部 分拖后的情况。表现为短缺量拖后率是拥有现货阶段需求率的一个固定比例( 文 献 2 7 】，【2 8 】) ，或者是顾客等待时间的函数( 文献 2 9 】，【3 0 】) 。文献【3 l 】在文献【1 9 】， 文献【2 0 】研究的基础上，考虑订货商在有限计划期内面临线性时变需求，仓库 在出空期间出现短缺量部分拖后现象，且缺货期间的需求率是拥有现货阶段需 求率的一个固定分数，建立了相应的库存模型，使其应用范围更加广泛。 1 9 9 2 年文献【3 2 考虑了一个供应商管理库存系统，在这个系统中供应商帮 助所有的订货商管理库存，制定相应的库存补给策略，并使得整个库存系统得 到了改善。文献 3 3 】给出了一个同时考虑库存和运输调度的v m i 系统的集成模 型，并且给出了这个模型的近似解，在考虑市场定价方面，文献【3 4 】把市场策 略和单产品，单个企业的库存控制相结合，讨论了无限时域内企业的市场定价 对经济订货批量e o q ( e c o n o m i co r d e rq u a n t i t y ) 的显著影响。文献 3 5 】研究了市 场定价变化对单位时间内需求量的影响，进而对e o q 的影响，文献【3 6 】研究了 在供应商管理库存系统中同时考虑市场定价、生产能力和原材料采购的系统集 成模型。文献【3 7 】研究多个制造商与多个分销商构成的分销系统，综合考虑了 持有成本、订货成本、缺货成本和运输成本。 本文着重从供应链管理机制的角度来研究两层供应链的库存问题。针对一 个供应商和一个订货商，考虑一种产品，在文献 3 1 】、【3 8 1 、【4 7 等基础上，引 入通货膨胀、次品现象、环境保护等因素，同时考虑因通货膨胀带来的订购及 运送费用的变化，给出了分散独立决策及联合决策两种不同的供应链管理机制 下的库存模型。通过数值模拟方法分析，并给出了两种机制在一定范围的优越 性。同时将模型推广到一个供应商和多个订货商的情形，并通过数值算例，给 出了一定范围内系统的最优解。 1 3 本文的主要内容及结构安排 本论文题目为一类两层供应链库存问题的研究，旨在研究以供应商一一 订货商合作为背景的供应链库存问题。本文的研究主要限于在联合决策模式下 考虑通货膨胀合并短缺的变质性物品的库存问题。 本文的研究内容有； ( 1 ) 对供应链库存问题研究的现状进行分析，这是提出本文研究背景和意 义以及确定研究方向的前提和基础，分析供应链库存问题研究中存在的问题， 指出了研究的方向。 ( 2 ) 介绍供应链库存管理产生的背景和发展过程以及供应链管理的基础理 论，明确供应链库存控制的目的及供应链库存管理中存在的问题，进一步明 确本文研究的方向。 ( 3 ) 首先考虑一对一的供应商订货商的库存问题，改变传统的各自独立决 策的库存方式，在文献f 3 l 】，【3 s 等研究基础上，考虑通货膨胀、次品现象、环 保因素( 变质品和次品的处理) ，在引入联合决策的背景下，实现双方的合作， 达到“双赢”。 ( 4 ) 着重从联合决策机制的角度来研究两层供应链的联合库存问题。在分 散独立决策及联合决策两种不同的供应链管理机制下，结合文献【1 l 】、【3 1 【3 8 】 等研究，引入通货膨胀、次品、环保等因素，同时注意到因通货膨胀所带来的 某些费用的变化，建立模型。通过数值模拟方法分析，给出了两种机制在一定 范围的优越性。 ( 5 ) 对建立的模型进行推广，结合文献1 1 1 】、【3 l 】、【3 8 、 4 7 1 等的研究基 础，将一供应商对一个订货商的库存问题推广至一个供应商对多个订货商的情 形。 ( 6 ) 全文总结，指出研究工作的主要内容和不足，对进一步的研究提出一 个方向。 本文共分五章，结构安排如下： 第一章：引出本文要研究的问题，介绍研究的目的和意义，给出供应链库 存问题的研究现状及论文的主要内容和结构。 第二章：主要介绍了本文用到的一些基础知识，如供应链管理、库存问题 的理论基础。 第三章：针对一个供应商和一个订货商，考虑一种产品，在分散独立决策 及联合决策两种不同的供应链管理机制下，结合前人( 如文献【3 1 】、【3 8 、【4 7 】 等) 的研究工作，同时考虑通货膨胀等现象，研究了两种供应链管理机制对供 应链库存总成本的影响。通过数值模拟方法分析，并给出了两种机制在一定范 围的优越性，这将有助于决策者选择合适的供应链管理机制，并为今后进行供 应链协调方面的研究打下了理论基础。 第四章：在考虑通货膨胀和共同补货期的情形下，建立了一个供应商和多 个订货商，允许订货商缺货且缺货量部分拖后的易变质产品的库存模型。且针 对实际运作过程中的次品现象加以考虑，使模型的构建更加贴近实际。 第五章：总结本文所做的工作，指出研究中的不足之处和将来的研究方向。 1 4 本文的特点 本文研究具有以下几个方面的特点：( 1 ) 考虑分散独立决策及联合决策两 种不同的供应链管理机制，研究了两种供应链管理机制对供应链库存总成本的 影响。( 2 ) 供需决策的相互影响。传统的库存管理文献不考虑供需双方决策的 相互影响，静态研究单个企业的库存决策问题。这种研究模式一般对企业的外 部环境( 供应和需求环境) 作一定的假设，而且所假设的外部环境不受企业决 策的影响。然而，供需双方的决策是相互影响的，每一个企业的库存状况与供 应链物流是否畅通密切相关，所以企业在库存决策时必须考虑供需之间的关系 以及决策的互动性。( 3 ) 供需双方决策整体性。传统的库存决策仅考虑自身的 库存成本，不顾及供应链成本绩效。在这种局部优化的决策模式下，由于供需 双方利益相互抵触，库存决策局部优化不能使整个供应链库存成本最小化、供 应链成本绩效不佳。( 4 ) 适当考虑实际情况。早期的库存模型中，不允许发生 短缺，即认为库存系统有足够的补给( 供货) 能力。但实际问题中，短缺现象 是经常出现的。所以，为了使所建立的模型更加贴近实际生活，必须在库存模 型的建立过程中考虑短缺现象。结合到实际情况，当发生短缺现象时，不是所 有的顾客都愿意等待订货。那就意味着有部分顾客可能不愿意等待订货，而向 其它商家购买商品或替代产品。那么商家就有一部分利润损失掉了，从而使总 利润减少了愿意等待订货的这部分，那么对库存系统来说，就要考虑延迟订 货；损失利润的这部分，对库存系统而言，就要考虑损失销售。传统的库存模 型的研究中，只考虑非变质性物品的存储。然而，在实际环境中，多数库存物 品在存储过程中会发生变质现象，那么在库存决策中就要考虑产品变质带来的 影响。在多数库存模型中，都是假设通货膨胀可以忽略，不考虑通货膨胀带来 的影响，但实际上很多国家近几年中都遭遇过动荡的通货膨胀率，蒙受了巨大 的经济损失，这说明在库存模型中也有必要研究通货膨胀等经济因素对库存( 供 应链) 带来的影响。本文对供应链实际运作过程中的一些情况加以考虑( 变质、 短缺、短缺拖后、通货膨胀、次品等等) ，引入这些影响因素，建立库存模型。 1 5 本章小结 本章总结了供应链库存问题的研究现状，从中分析了供应链库存问题研究的方 向，给出了本文的主要内容及结构安排，为接下来的研究奠定了基础。 6 第二章供应链库存管理基础理论 2 1 库存问题的提出 跨入新世纪以来，全球经济一体化进程的不断加快，市场竞争也日趋残酷， 达尔文的自然选择理论也在当今社会表现的淋漓尽致，企业为求生存和发展被 迫不断寻求提高本企业市场竞争力的方法，在此背景下，产生了供应链管理的 思想。供应链管理的思路是在相关业务合作的上下游企业之间建立长期合作的 战略伙伴关系，通过共享市场信息，团结合作，发挥各自企业的长处，改善供 应链的效率，提高供应链上下游企业在市场中的竞争力。供应链的出现，将过 去单个企业间的竞争转变为由多个成员构成的供应链之间的竞争，供应链竞争 力的强弱直接关系着各成员企业的根本利益。对供应链进行优化实现供应链整 体运作成本最小是提高供应链竞争力的一个重要措施，为获得最低的供应链运 作成本，一个重要的方面就是供应链上各成员企业必须有效地实施供应链的库 存管理。 库存( i n v e n t o r y ) 是指处于存储状态的物品或商品( 美国生产与库存管理协 会词汇中对库存的定义是：以支持生产、维护、操作和客户服务为目的而存储 的各种物料，包括原材料和在制品、维修件和生产消耗、成品和备件等) ，库存 以原材料、在制品、半成品、成品的形式存在于供应链的各个环节。库存具有 整和需求和供给，维持各项活动顺畅进行的功能。当顾客定货后要求收到货物 的时间( 交货周期) 小于企业从采购材料、生产加工、到运送货物至顾客的时 间( 供应链周期) 的情况下，为了填补这个时间差，就必须预先存储一定数量 的物品。一般来说，企业在销售阶段，为了能及时满足顾客需求，避免发生缺 货或延迟交货现象，需要有一定的成品库存。在采购生产阶段，为了保证生产 过程的连续性，需要有一定数量的原材料、零部件的库存。可以看出，对企业 而言，库存相当于一个减震器，可以吸收由于市场需求量的不稳定而带来的波 动，同时库存又是一个稳定器，可以控制企业生产的节奏，从而使企业保持正 常的生产效率，并且批量的库存还可以使企业以较少的生产调整，使得设备利 用率大副度的提高。而库存品需要占用资金，发生库存维持费用，并存在由库 存积压造成损失的可能，因此，既要防止缺货，避免库存不足；又要防止库存 过量，避免发生大量不必要的库存费用。所以，一方面，为了防止缺货需要库 存，另一方面，持有存货既有成本又有库存积压造成损失风险。因此，库存是 必要的，也是有用的，但库存过多却是有害的。随着社会的发展，库存成本也 越发惊人，库存费用占库存物品的价值越来越大，因此供应链中的库存控制显 得尤为重要。 本文所涉及的库存管理问题是供应链管理的一项优化内容，主要针对一个 供应商和一个订货商及一个供应商和多个订货商的库存系统做了研究。在分散 独立决策及联合决策两种不同的供应链管理机制下，结合前人( 文献 3 h 、【3 8 】、 【4 7 等) 的研究工作，同时考虑通货膨胀、次品、环保等影响因素，研究了两 种供应链管理机制下供应链库存闯题，使建立的模型更加贴近实际。同时通过 数值模拟方法，给出了两种机制在一定范围的优越性。这将有助于决策者选择 合适的供应链管理机制，并为今后进行供应链协调方面的研究打下了理论基础。 随着经济快速发展，大规模生产、大量消费使得库存规模日趋庞大和复杂，研 究库存管理，优化供应链的库存管理，对提高供应链的竞争力发挥着直接作用。 2 2 库存理论的产生与发展 物料的存储现象由来已久，但是把库存问题作为门学科来研究，还是2 0 世纪以来的事情。早在1 9 1 5 年哈里斯就提出了“经济批量”问题，他研究如何 从经济学的角度确定最佳的库存数量。“经济批量”的提出，从根本上改变了人 们对库存问题的传统认识。“经济批量”模型是库存理论研究的一个重大突破， 是现代库存理论的奠基石。 第二次世界大战后，由于运筹学、数理统计等理论与方法的广泛应用，特 别是2 0 世纪5 0 年代以来，人们开始应用系统工程理论来研究和解决库存问题， 从而逐步形成了系统的库存理论，亦称“存储论”。电子计算机的问世和应用， 又进一步提高了库存控制的工作效率，促使库存理论成为一门新兴的并具有远 大前景的科学。 由于多方面的原因，企业库存的数量经常是变动的，为了使库存保持在合 理的水平上，就要进行合理的科学的库存管理。当库存物料的储备数量过少时， 则不能满足企业生产或经营的需要；而储备数量过多时，不仅要占用大量资金， 影响流动资金的周转，而且还要占用大量的生产场地和仓库容积；还可能由于 长期积压而发生存货变质的现象，造成浪费。因此，需要加强库存控制，搞好 库存物品的科学管理，从而在保证企业生产经营活动能够正常进行的前提下， 使库存量维持在合理的水平上，降低库存成本，提高企业的经济效益。 2 3 库存的分类 在企业生产经营活动中，企业保持不同的库存形式，从不同的角度可以对 库存进行多种不同的分类。 按其在企业物流过程中所处的状态分类，库存可分为原材料库存、在制品 库存、维护维修库存和成品库存。 ( 1 ) 原材料库存。原材料库存是指企业通过采购和其他方式取得用于制造 产品并构成产品实体的物品，以及供应生产消耗但不构成产品实体的 辅助材料、修理用备件、燃料及外购半成品等的库存，是用于支持企 业内部制造或装配过程的库存。这部分库存是符合生产者自己标准的 特殊产品，它存在于企业的供应链物流阶段中。 ( 2 ) 在制品库存。在制品库存是指已经过一定生产过程，但尚未全部完工， 在销售以前还要进一步加工的中间产品和正在加工中的产品的库存， 包括在产品生产的不同阶段的半成品库存，它存在于企业的生产物流 阶段中。 ( 3 ) 维护维修库存。维护，维修库存是指用于维修与养护所需要的经常耗费 的物品或部件的库存，如石油润滑油和机器零件的库存。它不包括成 产品的维护活动所用的物品或部件的库存，它也存在于企业的物流阶 段中。 ( 4 ) 成品库存。成品库存是指准备运送给消费者的完整或最终产品的库存。 这种库存通常由不同于原材料库存的职能部门控制，如销售部门或物 流部门。它存在于企业的销售物流阶段中。 按库存的目的分类，库存可分为经常库存、安全库存、在途库存和季节性 库存。 ( 1 ) 经常库存。经常库存是指企业正常的经营环境下满足日常需要而建立 的库存这种库存随着每日的需求而不断减少，当库存降到最低订货点 时，就要订货来补充库存。这种库存补充是按照一定的规律反复进行的。 ( 2 ) 安全库存。安全库存是指为了应对不确定因素而准备的缓冲库存。不 确定因素有：大量突发性订货、交货期突然提前、生产周期或供应周 期等可能发生的不测变化及一些不可抗力因素等。如供应商没能按约 定时间供货、生产过程中发生意外的设备故障导致停工等。 ( 3 ) 在途库存。在途库存是指正处于运输或停放在相邻两个组织之间的库 存。这种库存是一种客观存在，而不是有意设置的。在途库存的大小 取决于运输时间及该期间内的平均需求。 ( 4 ) 季节性库存。季节性库存是指为了满足特定季节出现的特定需求( 如 夏天对空调的需要) 而建立的库存，或是季节性出产的原材料( 如大 米、棉花、水果等农产品) 在出产的季节大量收购而建立的库存。 2 4 与库存相关的基本概念 ( 1 ) 输出( 即需求) 。对存储来说，由于需求，从存储中取出一定的数量， 使存储量减少，即为输出。有的需求是间断式的，有的需求是连续均匀的，有 的需求是确定性的，有的需求是随机性的。 9 ( 2 ) 输入( 即补充) 。由于需求使得库存量不断减少，库存必须加以补充， 否则最终将无法满足需求补充就是存贮的输入补充的方式