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供应链库存控制系统模型研究及仿真


分类号…——



级 !Q151

单位代码

供应链库存控制系统模型研究及仿真

秦海燕

指导教师

梁平瑞

职称

副教授

学位授予单位

大连海事大学

巾清学位级别

工学硕士

学科与专业

交通运输规划与管理

论文完成日期

2007年2月

论文答辩日期

2007年3月

箐辩委员会主席

塑缝

中文摘耍

摘要
在供应链管理模式下,库存量的高低不仅影响着单一企业的综合成本,而且
也制约着整条供应链的性能。因此,库存量控制问题始终是国内外学者研究的热 点问题之一。 目前,团内外对库存量控制问题的研究主要分为两大类。一是基于单品种多 级库存柠制系统模型的研究;二是基于多品种单级库存控制系统模型的研究。然

而,实际的供应链库存系统不仅是多级的,而且每一级每一节点企业涉及的产品 种类也是多样化的。因此基于多品种多级的供应链库存控制系统模型研究更具有
实际意义。本文正是在此背景下,对多品种供应链库存控制系统模型进行初步的 探索研究。

本文的主要研究内容及结论:(1)系统地分析了国内外供应链库存控制系统研
究的现状,针对现有研究没有涉及多品种多级库存控制系统的问题,提出基于多 品种多级供应链库存系统模型的研究。(2)对有关供应链管理、库存控制的基本理

沦、经典的库存控制模型及典型的库存控制策略作了简单的总结。(3)通过对经典 的库存控制模型进行分析研究,结合概率分布、多元线性规划等数学方法,分析

了供应链上各节点企业涉及的各种产品发生的订货费、存储费、缺货费以及运输
费。铂:似定需求量随机提前期随机的前提下,研究了在保证一定顾客服务水平的 条件下,以整个供应链库存控制系统的库存总成本最小为目标,分别建立了单点 多品种席:存控制系统、基于一种核心产品的多级库存控制系统以及多品种多级供
碰链库存控制系统的模型,并纠对该模型可能产生的需求放大效应作了定量与定 性的分析。(4)通过采用excel并结合VBA编程语言对具体的实例进行仿真求解,

在以整个供应链库存成本最小为目标的前提下,确定了具体的库存控制策略。(5) 最后刘本文的研究局限性及未来的研究方向作了总结。

关键词:供应链管理;多级库存;库存控制;系统仿真

墨茎塑矍

Model and Simulation of Inventory Control System
Based
on

Supply Chain

Abstract

Under the supply chain management pattern,the inventory not only affects the enterprise’s comprehensive cost,but also restricts the performance of the entire supply chain.Therefore,the question of inventory domestic and foreign scholars study. At present,the research to the inventory control mainly divides into two kinds. Firstly,the research is based Secondly,the research is the
on

bontrol

is throl】Ighout

one

of hot topics the

the single variety and multi—echelon system based
on

control

system.

control

multi—varieties and single echelon.

1towever,the actual supply chain system is multi—echelon,moreover each pitch point enterprise of each level involves many supply products.Therefore chain control system the has study the
Oll

the

multi—?varieties and

multi??echelon

practical

significance.The article is precisely under

tfiis background,conducting

the preliminary

research to the multi—varieties supply chain stock control system. This paper’s main

content

and conclusion is

as

follows:

(1)The

present research

oil

the inventory control system of the supply chain has

been analyzed systematically,the system based on the multi。varieties and multi—echelon

supply chain is proposed according the question is not involved in the existing research.

(2)The

article has made

the systematical

introduction

of the supply

chain

management,the inventory model and strategy.

control

elementary theory,the classic inventory

control

(3)Through

the

research

on

the

classic

inventory

control

model,using
as

mathematics method,analyzing the storage cost,the order cost,the lack cost
the transportation

well

as

cost

on

the various enterprise involved and premising the stochastic

of ahead period and demand quantity,the models have been made about the system based
on

control

multi—varieties and single echelon,the single variety and multi—echelon

control

system,and the multi—varieties supply chain stock control system,taking the

英文摘要

minimal cost

of the entire supply

chain

as

the goal.The demand

scale—up effect

produced possibly in the model has been made the quota and the qualitative analysis.

(4)Using

excel and VBA carry

on

the si,nulation and get solutions to the

concrete

examples.Taking the minimal

cost

of the entire supply chain as the goal,the inventory

control

has been determined. last,made the summary of this research limitation and future.

(5)At

Key

Words:Supply

Chain

Management;Multi-echelon

Inventory;Inventory

Control;System Simulation

大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明

原创性声明
本人郑重声明:本论文是在导帅的指导下,独立进行研究工作所取得的成果, 撰写成坝士学位论文



堡应鲢痊盘丝生4丞筮搓型丛筮丛笾真

:。除论文

巾已经江明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文 中以明确方式杯明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公 丌发表或未公丌发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名毒蕊乓刎年弓月≥/R
学位论文版权使用授权书

本学位论文作者及指导教师完全了解“人连海事大学研究生学位论文提交、
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保密口,在——年解密后适用本授权书。
本学位论文属于: 保密口

不保密时7(请在以上方框内打“√”)

论文作者签名彦i莅
F1期:

供J如链竹俐空制系统模qu研究及仿真

第1章绪论
1.1研究的背景
20砒纪90年代以来,随着现代计算机、信息网络技术的突飞猛进和企业管理
理论的小断发展与创新,物流作为“第三利润源”拥有广阔的升值空问,已成为

影响企业经营活动中效益和效率的关键因素,被越来越多的政府、企业所重视,
允分挖掘物流潜力是物流业发展的必然趋势。与此同时,经济全球化、一体化进

一步加强,市场竞争闩益激烈,顾客需求多样化、个性化曰益明显。面对如此严 峻的形势,企业依靠传统的经营管理模式,已经远远不能适应顾客不确定性的需
求,无法达到快速响应的要求。在此背景下,供应链管理模式应运而生。 供应链管理足在全球制造(Global Manufacturing)出现以后,在企业经营集园化

和国际化的趋势下提出并形成的,首先在制造业管理中得到普遍的应用,成为一 种新的管删模式…。这种管理模式从本质上讲,就是将某种商品涉及到的各环节的 上下游企业(如原材料供应商、零部件供应商、生产商、分销商、物流供应商、零 售商等)为满足消费者的需求进行企业之间业务上的联合,它以供应链的整体利益
出发,合理管理供应链上的每个企业。通过这种对企业联盟进行一体化的管理, 从而能够实现企业问的信息共享,达到快速响应市场需求的目标,/j’能最大程度 满足顾客对产品多样化、个性化的需求以及对服务高标准、高质量的要求。

在企业生产经营过程中库存控制始终是不可缺少的重要组成部分,是实现价
值链增值的重要环节。在供应链管理模式下,库存是供应链管理的最大障碍,库 存量的高低不仅影响着单~企业的综合成本,而且也制约着整条供应链的性能。
因此,库存控制问题始终是固内外物流界学者研究的热点问题之一。

1.2研究的意义
库存控制足企业加强管理的重要内容。据Ballou估计,库存费用占企业总费

用的2(1卜40%,库存控制研究也因此受到专家学者的重视。随着生产经营环境的
变化及管理科学技术的发展,库存控制的方法也在不断地变化和创新,供应链管

第1章绪论

理环境下的库存控制研究便是人们关注的一个新课题。有资料表明,通过供应链

上企业之间的合作可以使库存水平降低25%左右。 企业要改善服务,加快交货时间,库存有其存在的必要性。但是如果库存量过
高,不仅占用企业大量的周转资金,而且造成仓储保管等相关成本的增加,加重 企业负担;相反,如果库存量过低,则可能会产生缺货现象,造成仑业生产中断

或者缺货费用增加,甚至丧失销售机会。因此,如何建立适当的库存量,既减少 库存成本,又不影响正常的产品生产和对客户的服务,已经成为企业管理者实施
供应链管理过程中必须考虑的首要问题;如何建立与市场不确定性需求相对应的

库存,也是企业管理者改善和优化供应链时必须考虑的重要问题。
目前关于库存控制系统的研究大部分都集中在基于一种核心产品的多级库存

控制系统和基于多品种的单级库存控制系统的模型研究上,而在实际情况中,一
个生产企业往往同时生产多种产品,并需要多种原材料、零部件等,因此一条供

应链就会包含多家企业,同时也将涉及多种产品或者原材料,由此可见,供应链 库存系统实际上是一个基于多品种的多级库存系统。本文正是对这样的系统进行
模型的初步探索,研究具有更广泛的实际意义。

1.3国内外研究现状
近年来,随着现代制造系统的日趋完善,计算机技术在生产管理中的广泛应用, 多级库存控制理论和实践得到了较深入的发展,并且不断提出基于各种假设条件

下的库存控制模型。下面本文将分别介绍有关供应链库存控制系统目前围内和国
外的研究现状和进展情况。 1.3.1国内研究现状 目前国内对供应链库存控制问题的研究内容很广泛,大多集中在影响多级库 存控制策略制定的供应链结构、市场需求、订货提前期、服务水甲、运输囚素等 方面,并取得了一些成果。

徐贤浩、马士华【21提出了供应链网络结构模型,引入供应率利需求串两个变量, 建立了供应链网络结构模型的多级库存控制模型,根据经济批量原理,求出了最

供应链J辛存控制系统模l!研究及仿真

佳订货批量年【l最佳订货批量周期。陷明刚,魏巍【3J对供应链库存成本研究的发展、 现状及其发展趋势进行了总结,将供应链库存成本系统分为生产/库存系统,库 存/配送系统,生产/库存/配送系统,并对各个系统的研究方法进行了总结。
黄培清【4J提出了改善供血链库存控制的几项措施:为供应链库存控制而设计;保证 在供心链集成管理中的有效信息传递;克服组织障碍,重新设计组织激励,研究 希l建立供应链性能量度;加强理解不确定性等。

在两级供应链库存控制系统方面,邵晓峰【5】等(2001)分析了一个供应商、一个 销售商组成的两级供应链库存系统,分别建立了非合作时各自成本最优和合作时

供应链整体最优的库存模型。牛海军、孙树栋【6l(2001)在需求随机、提fji『期随机的
情况下,首先分析了一个阶段的情况,然后以此类推到多个阶段。它是以年度费
用最少作为目标函数,考虑了缺货,但没有考虑缺货水平。马士华、林勇【71(2002) 首先根据需求确定、提前期随机的情况建立库存优化模型,然后将其拓展到需求

随机、捉丽期随机的情况,建立了最优库存模型。在这篇文章中,虽然没有考虑
运输费用及顾客服务水平,但它给研究需求和提前期随机的库存问题提供了一种 思路。 1.3.2国外研究现状

国外供应链库存控制的研究,始于对多阶段库存的研究,clark和scarfl8j在1960
年对多阶段的库存控制问题进{?Tgf究,揭开了国外学者研究多阶段库存的序幕, 供应链的概念出现了之后,供应链库存控制一直是国外学者研究的重点。 著名的供应链库存控制专家,斯坦福大学教授Hau.Lee[9J在1992年提出了供 应链库存控制所面临的14种问题,于1997年还对长鞭效应的表现、来源、解决
方式进行了研究110’1”。
Ravi Anvpindi,Yehuda

Bassok[121研究了一个制造商、两个零售商的模型,并

对零售商单独持有存货和有一个中心存货进行了对比,得出多个零售商的库存物 理。}l心化可以降低总成本,增加收益。
Gerand

P.Cachon[13崃用博弈论的方法对一个两级供应链的合作和竞争政策进

行了分析。Ram Ganeshanll41建立了一个包括多个零售商,多个供应商和一个仓库

第1章绪论

的模型。Gerand

P.Cachon[1 5】研究了一个供应商、多个零售商模型下的信息共享作

用。YossiAvjvll61对供应商管理库存模式进行了详细研究。

文献117J也研究了随机需求的两级分布式库存结构,实行周期性检查,采用(t,
R,S)库存控制策略。在该模型中订货提前期为常数,考虑了零售商不同的运输

周转率和中心仓库对零售商不同的配给比例,给出了相应的订货策略,指出进一
步研究应考虑提前期的随机性。 以上研究表明,目前对于供应链库存系统的研究大部分是基于一个供应商、 多个零售商模型下的两级分销库存系统;在产品种类方面,都是针对单一产品展

丌研究的;而对于基于供应商、生产商及零售商这样的三级供应链库存控制系统 尤其是对于多品种的库存控制系统的研究很少。

1.4本文的主要研究内容
1.4.1本文的主要工作

针对目前的研究情况,本文主要研究的是基于一个核心生产企业的多品种的
供应链库存控制系统,这是一个复杂的多级库存控制问题,通过一定的假设条件,

建立数学模型,并就实例对其作仿真求解。
具体来讲,本文的工作主要有以下几个方面: (1)本文首先分析目前国内外有关供应链库存控制系统的研究现状,然后对供

应链管理、库存控制等基本理论进行介绍,并对经典的库存控制模型以及典型的 库存控制策略作了详细的研究和总结。 (2)通过上述分析研究,结合概率分布、多元线性规划等数学方法,分析供应 链上各节点企业涉及的各种产品发生的订货费、存储费、缺货费以及运输费,在 假定需求量随机提前期随机的前提下,研究了在保证一定顾客服务水平的条件下,

以整个供应链库存系统的库存总成本最小为目标,对本文的主要研究对象——基
于一个核心生产企业的多品种多级供应链库存控制系统进行模型初步探索研究, 针对该模型可能产生的需求放大效应作了定量与定性的分析,并提H{了解决措施。

供府链库存控制系统模,掣研究及仿真

(3)列系统仍真作了简单的介绍,并通过excel结合VBA编程语言就实例实现
仿真求解,并对仿真结果作了分析。 1.4.2论文的结构 本论文的结构安排主要足围绕以上几个方面的工作展开的,具体的结构框架 如下: (1)第一章陈述了本文研究的背景、目的及研究意义,对库存控制系统目前国 内外的研究现状进行了分析总结。

(2)在第二章中主要对供应链、供应链管理及库存控制的概念及相关的基本理
论作了系统的介绍。 (3)第三章对于经典的库存控制模型、典型的库存控制策略及应用进行了总

结,并作了详细的分析研究。以分析基于单品种的单一节点企业的库存控制系统
模型为基础,对单点多品种的供应链库存控制系统模型、基于一种产品的多级库

存控制系统的模型以及基于一个核心生产企业多级多品种供应链库存控制系统的 模型进行了初步的探索研究,分别建立了数学模型,并对模型作了需求放大效应
分析。

(5)在第丘章中,介绍了系统仿真的概念及进行物流系统仿真的意义,采用
excel并结合VBA编程语占对所研究的系统模型进行仿真求解,并针对实例作了 分析。

(6)第六章为结束语,对本文的研究结果及研究局限性作了总结,并对未来的 研究方向作了展望。

第2章席存控制基本理论

第2章库存控制基本理论
2.1供应链概述
所谓供应链,是指相关企业之间、企业与客户l之间的供需关系,它反映了企
业内部不同部门、企业间合作、产业关联关系。供应链经营主体间的相互关系是 由供需关系链接的网链结构,由于供应链上的每一个环节都含有“供”与“需” 两方面的含义,故也有称其为供需链(Demand/Supply Chain)。对于供应链术语的表 述种类很多,其中较为典型的表述有:


美国学者蒙兹卡(Inonczka)认为:“供应链(supply chain)就是包括信息流在内
的从原材料阶段直到最终用户的商品流通和递送的所有活动。物料和信息贯穿于

供应链始终。供应链包括管理系统、操作和组装、采购、生产计划、订单加工、 库存控制、运输、仓储、和客户服务。供应链是链接供应商和客户的基础。每个
客户依次是其下游企业的供应者,直到最终产品到达”118l。

哈里森(Harrison)认为:“供应链是执行采购原材料,将它们转换为中|.日J产品 和成品,并且将成品销售到用户的功能网链”。 我国的马士华教授对供应链的定义是“围绕核心企业,通过对信息流、物流、 资会流的控制,从采购原材料开始,制成中间产品以及最终产品,最后由销售网
络把产品送到消费者手中的将供应商、制造商、分销商、零售商、直到最终用户 连成一个整体的功能网链结构模式”f19l。它是一个范围更广的企业结构模式,它 包含所有加盟的节点企业,从原材料的供应丌始,经过链中不同企业的制造加工、

组装、分销等过程寓到最终用户。它不仅是一条联接供应商到用户的物料链、信
息链、资金链,而且是一条增值链,物料在供应链上因加工、包装、运输等过程 而增加其价值,给相关企业都带来收益。供应链涉及了生产与交付最终用户产品

和服务的一切努力,从供应商的供应商到客户的客户.它的基本模型如2.1图所示 ㈣:

供麻链库存控制系统模,W研究及仿真

图2.J供应链库存系统的基本模型
Fig.2.1 basic model of supply chain inventory system

2.2供应链管理
2.2.1供应链管理概述 供应链管理(supply
chain

I}Ianagement)是通过完善供应链联系将所有活动整合

的过程,以此取得稳定的竞争优终。它涉及到四个主要领域:供应(Supply)、生产
计划(Schedule plan)、物’bg(Logistics)、需求(Demand)。供应链管理足以同步化、集 成化生产计划为指导,以各种技术为支持,尤其以IntemetfIntranet为依托,围绕 供应、生产作业、物流(主要指制造过程)、满足需求来实施的。供应链管理主要包

括计划、合作、控制从供应商到用户的物料(零部件和成品等)和信息。供应链管理
的目标在于提高用户服务水平和降低总的交易成本,并且在寻求两个目标之I'日j的 平衡12lJ。

影【应链管理作为~种新的管理理念,从建立合作制造或战略伙伴关系的新思 维出发,从供应链全局和整体的角度考虑产品的竞争力,体现了整体化、系统化 的思想。其主要内容是以整个供应链上的企业为优化对象,从最初供应商到最终

第2章库存控制基本理论

用户的物料和信息流动的整个过程中,确定整个供应链的最佳订货方式、订货时
间,最优库存数量,货物的运输和配送方式等,其目标在于跨越企业边界,提高 用户服务水平和降低总的交易成本,从而提升企业的竞争力。 供应链管理是一种集成化、系统化的管理思想和方法,它注重的是整体性原 则,因此,供应链内部的各企业要实现信息共享,加强各节点企业的信息交流, 并确保信息传递的及时性、有效性,这对供应链企业减少库存、降低成本、缩短 物流周期有着十分重要的作用。

2.2.2供应链管理的基本思想
供应链管理的基本思想包括如下几个方面l冽: 1.系统思想

不再封闭孤立的看待企业内部的采购、生产和销售等经营活动,而是突破企 业界限束缚,将中心企业的上下游,产、供、销与其他市场经济实体建立外部联 系,形成链条网络。将供应商、生产商、分销商以及消费者等经济主体视作一个
有机联系的整体,通过相互连接、依存、渗透和互动形成合作式网络系统,通过 集体目标统一协调所有节点成员的信息流、物流和资金流,在跨组织的整体运作 中实现褴条供应链所有企业成员“多赢”的目标。 2.合作思想 供应链管理在本质上是建立在合作和共赢的理念上的。它认为,建立在相互

信任、互利及长期发展基础上的信息共享和合作行动,将最终消费者的需求转化
为所有参与者的集体行动。每一个经济生体都从事产品制造和提供过程所必须的 一部分活动,不但可以在相互支持、配合和协调中实现整体利益最大化,也会使

每一个参与者从中获益。因此在供应链中,经济主体之间合作化的伙伴关系替代
了传统的孤立追求单方效益最大化的竞争性关系,参与各方的决策偏好和行动目 标不是完全集中在价格等短缺目标,而足集中在同步化,维系灵活性和整体竞争 力等方面的团结合作与共同利益因素,提高整体效率,为消费者提供更好的产品 和更好的服务。

供心链库存拧制系统模犁删f究及仿真

3,集优性思想 供应链管理足链中上下游具有一定专长和市场竞争力的企业之问的一种合作

性安排。供应链系统的各个节点选择是遵循强强联合的原则,集聚最具市场竞争
力的经济资源,共同协作,整合资源,发挥整体效能,将单一企业的核心竞争力 融合为整体竞争力,极大提商了市场竞争优势。

2.3库存控制理论
2,3.1库存的定义及分类
2.3.1.1库存的定义111

从客观上来晚,库存是指一个组织机构用于今后销售或使用的任何需要而持 有的所有物品和材料(包括原材料、半成品、成品等不同形态)。
关于库存有几种不同的理解: 1、“蓄水池”

对于库存的理解,我们习惯认为它是资源的储备或暂时性的闲置,因此,长 期以来对库存作用的理解就针对库存是因“储备”而存在。库存就像“蓄水池” 一样发挥着它的作用。持库存是储备的观点,认为库存是维持正常生产、保持连
续、应付不测需求所必需的。
2、“闲置”

另一种观点认为库存是“闲置”,是一种浪费,它掩盖管理中的问题,因此

主张消除库存。通过无库存生产方式不断地降低库存水平,暴露管理问题,然后 解决问题,使管理_[作得到改进,达到一个新的水平。这是一个循环往复、不断 改进的过程,JIT思想集中体现了这种理念。
3、“无缝连接” 库存处于供需之问,这~观点表示了库存是“持续流动”或是“批量或排队”。

库存一般应该按其使用的概率来确定,如一个时期的需求时常会超过可用的生产 能力,这时就有必要持有库存。日益发展的供应链正在通过基于根据客户实际销 售数量进行生产和销售的方式寻求‘‘拉式”库存,即用客户的需求来拉动库存。

第2章库存控制基本理论

从深层次的研究发现,库存并不是简单的资源储备或闲胃的问题,而是一种 组织行为问题。这是关于库存控制新的理解Ⅲ:“库存是企业之间或部门之『自J没有 实现无缝连接的结果,因此,库存控制的真正本质不是针对物料的物流管理,而 是针对企业业务过程的工作流程管理”。通过整合工作流程来实现“拉式”库存,
可以最大限度地降低库存量。 2.3.I.2库存的分类 库存有不同的形式,从不同的角度可以对库存进行多种不同的分类:

(1)按其在生产过程和配送过程中所处的状态进行分类,可以分为原材料库
存、在制品库存、维修库存和产成品库存。

(2)按库存的作用分,可分为周转库存、安全库存、调节库存和在途库存。
(3)按用户对库存的需求特性分,库存可分为独立需求库存与相关需求库存。 2.3.1.3库存的目标

如果对库存不进行控制,可能会产生既满足不了经营的需要,同时还可能造
成大量的存货积压,占用大量的库存资金的现象。库存控制涉及到库存各个方面 的管理,它的目标是以最合理的成本为用户提供所期望水平的服务。

库存的全部成本不仅包括直接成本,如保管、保险、税费等,还包括库存占 用的资金成本。因为席存占用资金,所以良好的库存控制应该提高客户服务水平, 提高销售比率、利润和流动资金利用率。那么,最好的库存控制就足平衡库存成 本与库存收益的关系,决定一个合适的库存水平,使库存占用的资金比投入其他
领域的收益更高。 要实现库存的目标,必须对库存成本进行详细的分析,使我们确定的库存水

平既能满足经营的需要,又能使库存成本最小化。
2.3.2库存控制理论的发展阶段 库存控制的发展大致分为以下三个阶段: 1、独立需求库存阶段。独立需求是指那些随机的、企业自身不能控制而是由 市场所决定的需求。独立需求库存是指用户对某种库存物品的需求与其他种类的

供J母链库存控制系统模11研究及仿真

库存无_芙,表现在这种库存需求的独立性。其基本模型足经济订货批量EOQ模型
和经济订货周期EOI模型。

2、MRP和MRPlI阶段。相关需求是指与其他需求有内在相关性的需求,根
据这种相关性,企业可以精确地计算出它的需求量和需求时间,这是一种确定性 需求。MRP方式就是采取此种原理。80年代,在MRP的基础上发展起来了MRP
II。MRP

1I从市场预测、生产计划、物料需求、库存控制、车间控制延伸到产品

销售的整个生产经营过程,以及与之有关的所有财务活动中。MRP II把企业的各 个子系统有机结合起来,形成一个面向整个企业的一体化系统。这些系统在统一 的数掘环境下工作,从而使企业能够进行迅速、准确、高效的管理。为了适应现
代人需求的个性化以及市场竞争的需求,越来越多的制造业采用了MRP II。

3、JlT阶段。JIT系统是20世纪70年代日本创造的一种库存管理和控制的现 代方法。这种方法首先在口本丰田得到广泛实施,并取得巨大的成效。JIT生产的 基本思想是适时地将生产需要的物料正确地运达生产场地【231,是一种需求拉动产
品的生产,它要求企业以订单的要求为出发点,由后向前全面安排生产,后一道 生产程序决定前一道生产程序的内容。JIT系统要求企业的供、产、销各环节紧密 配合,人人降低了库存,从而降低了库存成本,提高了生产的效率和企业的效益。 理想的JIT系统中,不存在提fi{『进行存货的情况,因而库存费为零。但在现实中, 生产商为了以防万一,~般还是拥有少量的库存。

2.3.3库存的作用
1、库存的积极作用 (1)预防不确定性、随机性的需求变动。如果销售需求增大,而又不能及时增

加生产量适应这个变化时,库存可以提高用户服务水平,即持有一定量的库存有 利于调节供需之间的不平衡,保证企业按时交货和快速交货,能够避免或减少由 于缺货或供货延迟带来的损失:这些对于企业改善顾客服务质量都具有重要的作
用。

第2章库存控制基本理论

(2)缩短订货提前期,加快市场反映速度。当企业维持一定量的成品库存时,
一旦客户需要就可以迅速供货,缩短客户的订货提前期,增强企业对客户需求的 快速响应能力。 (3)缓冲不确定因素的影响。在企业生产经营过程中,由于某些主观或客观的

因素(如预测、计划不准确、生产事故等),出现作业失误。此时企业保有一定 的库存,就可以缓冲作业带来的失误,保证生产经营按预定的要求继续进行。
2、持有库存的消极作用 (1)占有大量资金,不利于企业资金的周转。

(∞发生库存成本。持有库存需要花费的成本包括:保管费、库存物品价值损
失费、保险费、工作人员的工资等等,因此增加了企业的成本。 (3)带来~些管理上的问题。 由上述分析可见,维持适当的库存,对于企业生产经营活动的正常进行,获

得较好的经济效益,是十分必要的。但是反之,持有库存发生一定的费用,不仅
占用了企业的资金,而且还会增加企业的成本。因此,需要对库存进行控制,这

也是库存控制理论中所研究和要解决的问题。

供应链库存控制系统模型研究及仿真

第3章供应链环境下的库存控制
3.1供应链环境下的库存控制
3.1.1库存控制
库存控制,是制造业或服务业生产、经营全过程的各种原材料、半成品、产

成品以及其他资源进行管理和决策,使其储备保持在经济合理的水平上。库存控 制总日标就足以合理的库存成本达到满意的用户服务水平。
供应链管理环境下的库存控制是供应链管理的重要内容之一。对供应链上大

多数供应商、制造商、分销商和零售商来说,即便是运营良好的公司,存货也是
资产负债表中最大的一个项目,一般占流动资产的50%以上,而且库存持有成本

一般还褶当于库存本身价值的25%~40%f241。 供应链管理中的库存控制与传统的库存控制有着明显区别:(1)前者追求供应 链成本最低,后者则是追求单个企业的库存成本最低;(2)前者强调协作和信息共

享,后者强调单个企业的利益最大化;(3)前者比后者更复杂,必须考虑企业|-日J利
益再分配。

库存成本是库存控制策略优劣的主要评价指标。库存成本主要由以下几个部
分组成: (1)订购成本:该部分成本包含两项费用,一是货物的成本费用,指购买或生

产物料所支出的费用,通常与物品的数量成正比。在购买的情况下,即是物品货 款总值,供应商提供批量折扣或考虑资金时间价值时,货款有不同的表达形式。 在生产过程中,即是生产成本,包括直接人工费、直接材料费、工厂管理费等。 二足用于.对外订货(固定费用),针对原材料与外购件而言,指每次订货或采购所 发生的全部费用,与订购次数有关,而与所订购物品的数量无关,包括寻找合适 物品、入库验Il殳、跟踪订货以及必要的通讯、交通等各种费用。如货物单价为K
元,固定汀9匈费用为C元,引货数量为Q,则订购成本为:C+KQ;

第3章供府链环境F的库存控制

(2)保管成本:包括物料从入库到出序期间发生的一切费用。如:资金占用成
本、能源消耗、仓库折旧或租赁费、仓库工作人员工资、保险费、货物损耗(过期、 变质、人为损坏等);

(3)缺货成本:是指由于外部和内部终端在生产、经营过程中因库存供应不足 所产生的损失,一般包括失去销售机会的损失、生产受影响(停工待料、重新开始 生产的准备费用、使用代用品等)而造成的损失费、紧急加班或订货而支付的额外
费用以及因商誉降低而造成的未来利润损失等等; (4)运输成本:指由物品从生产企业到分销中心再到最终用户所消耗的费用,

一般在供应链库存控制系统中考虑这部分费用,而在单级库存控制中,则不考虑 该项成本。此项成本包括运输费、搬运装卸费、仓库内部搬运费等。
这些库存成本对库存决策起到重要作用,但这些成本之间经常相互冲突,就

需对其相关费用进行权衡,以达到整体最优化。 3.1.2库存控制相关概念
本节主要介绍库存控制策略几个相关的概念:

(1)订货提前期,又称为前置时间,是指从提出:i丁货申请直至收到订货的期问;
或者从另一个角度看,为了自某一时刻能补充存储,必需提前订货,这段时问也
称之为订货提前期; (2)安全库存量是指为了防止临时用量增加或交货误期等特殊原因而预汁的保 险储备量: (3)订货策略125J

n)僻,Q)策略:对库存进行连续检耷,当库存降低到订货点水平尺时,即进行
一次订货,每次订货的数量保持不变,都为固定值Q。该策略适用于需求量大、 缺货费用较高,需求波动很大的情形。
b)僻,回策略:该策略是针对连续性检查类型而占,也就是要随时检查库存状

态,当发现库存降低到订货点水平R时,开始订货,订货后保持最大库存不变,
即为常量5。

供应链库存控制系统模19研究及仿真

c)(f,S)策略:每隔一定时期检查一次库存,并发出一次订货,把现有库存水 平补给到最大库存水平S,如果检查时的库存量为,,则订货量为S一,。如此周期 性检查库存,不断补给。

d)(f,R,S)策略:该策略是(R,¥策略和O,¥策略的综合,有一个固定的检爸
周期t.最大库存量S,周定订货点水平R。当经过一定的检查周期t后,若库存量 低于订货点尺,则发出订货,订货量的大小等于最大库存量S减去检查时的库存量 ,,否则,不汀货。

(4)顾客服务水平表示用存货满足顾客需求的能力。如果顾客户总是在需要的时
候就得到他们所需要的物品,则服务水平为100%,否则服务水平就低于100%, 服务水平与缺货水平之和为100%。

3.2经典的库存控制模型
3.2.1固定订货薰系统一经济订购批量(EOO)模型

3.2.1.1固定订货量系统的运行机制 固定讪货量系统是应用较为广泛的一类库存控制系统,其运行机制可叙述如
下:每当库存余额小于订货点时,就发出固定批量的订货。库存余额可以用下式 {I算: 库存余额=现有库存量+已订未到量一欠付量 固定订货量系统又称为连续系统,因为在这种系统中,要随时将库存余额与 订货点做比较,决定是否发出订货。 3.2.1.2经济订货量的确定【18l

计算经济订货批量的目的是为了平衡订货成本和持有成本之『日J的关系,使得 库存总成本最小。使库存总成本最小的订货批量称为经济订货量。为了确定经济
订货量,先做如下~些假设:

(1)每次订货的订货费相同,与订货批量的大小无关; (2)单位物品在单位时间内的储存费与物品的购入单价成正比; (3)单位时1.uj内的需求量不变;

第3章供应链环境下的库存控制

(4)i,Y货提前期固定; (5)物品的购入单价为常数,且不允许缺货 如果物品到货后的入库时间很短,则可以将全部物品看成是同一时间入库。
由于订货提前期固定,所以可以取订货点为订货提前期内的需求量。刚入库时,

库存数量为Q单位。由于需求速率固定,随后库存数量以固定的速率降低。当库 存量降低到订货点时,就按Q单位发出一批新的订货。经过一个固定的提前期后, 物品到达并入库,物品即将入库时的库存数量为零。该模型库存量与时间的关系
如图3.1所示。





图3.1典型的库存模型
Fig.3.1 the classic inventory model

图3.1中Q为订货批量,Q/2为平均库存量,L为订货点,口c(=ce)为订货间隔

期,ab(=cd=e1)为订货提前期。 图3.2表示了库存成本(存储成本以及订购成本)随订货量大小变化的情况。

供应链库存控制系统模型研究及仿真





订购量

图3.2订购量与成本之I’日J的关系
Fig.3.2 the relation

betweell order quantities

and cost

在年总需求量一定的情况下,订货批量越小,平均库存量就越小,但发生的 订货次数越多。如果能大幅度降低订货费用,就可以大大降低订货批量,加快库
存资金周转,有利于提高企业效益。

在不允朗?缺货的情况下,该系统年总库存成本可分析如下:
年总库存成本=年购入成本+年定购成本+年存储成本

c_缸+DC02+l
式t阜伊~年需求量;



(3.,)

9一订货批量:
co广一每次订货的订购成本;

co厂物品的购入成本;

c^——每单位物品每年的存储成本
为了确定经济订货批量,求年总成本对订购批量的一阶导数并令其为零,得:

筹;导+等 加


Q2

(3.2)
、一7

.17.

第3章供』茚链环境F的库存控制

从而求得最佳经济订货批量为:
Q0=



(3.3)

则最佳年订货次数,l和两次订货间的平均时间r可如下确定:

凡。=旦 凡。2一Qo
平均订货间隔期为:

(3?4) (3.4)

r=三=堕
甩D

(3.5)
、 ’

在不考虑安全库存的情况下,再订货点可用下式计算:
R=订货提前期内的平均需求=DXL

R.一再订货点;
三——订货提前期,以年计
将经济订货量代入年总成本的表达式,得到最小年库存总成本的公式: co=DC02+Ch(20 3.2.2固定订货间隔期系统一经济订货间隔期模型(E01) (3.6)

固定订货间隔期系统是以时间为基础的系统,其运行机制可叙述如下:每隔
固定的时间周期r就检查库存,确定库存余额并发出订货,订货批量等于最高库 存数量与库存余额的差。这种系统由订货间隔期和最高库存数量这两个变量所完

全确定。与固定订货量系统相比,固定订货间隔期系统不要求连续的库存记录。
在该模型中,假设物品的需求率是连续均匀的,补充供应的订货提前期也是

固定的。则该系统的基本问题是确定订货间隔期r和最高库存数量£。对于基本经
济订货间隔期模型而言,其假设和基本经济订货量模型的假设相同。午库存总成 本可分析计算如下: 年总成本=年购入成本+年订货成本+年存储成本

c=mcDl+D%+罢哇鱼 Am

=i丁co一+。%+等笋
其中

(3.7)

m=;——每年订货或检查次数;
旦;丝——平均库存量; 2m 2
T=土——订货间隔期,以年计


令年总成本对订货间隔期r的一阶导数等于零,得出经济订货间隔期为:
To=

(3.8)

最优年检查次数为:

小。2丢
因为这时两种系统有相同的订货间隔期和订货批量,即

(3.,)

在确定性的情况下,固定订货fuJ隔期系统与固定订货量系统之间没有区别,

Q栅如跞=_\『_12CqolD:
量由下式给出: E=R(r+L)

(3.10)

设检查期的库存余额为,,订货批量Q=E--I,从而E=Q+I。在确定性情况

下,订货提Iiif朗内物品消耗量为,.订货间隔期内物品消耗量为Q,故最高库存数

(3.1 1)

当订货间隔期和订货提前期均以日给出且一年内有Ⅳ个作业日时,可用下武
计算最高库存数量:

E=R(r+L)/Ⅳ 经济订货间隔期而代入年总成本表达式,得最低年总成本公式如下:
Co=DC02+DChTo

(3.12)

(3.13)

第3章供应链环境下的库存控制

3.3典型的库存控制策略
从供应链的定义看,供应链是一种围绕核心企业建立的网链关系。因此,供 应链环境下的库存控制也必须围绕核心企业建立和运行。但是,不同性质的核心
企业应采取不同的库存控制技术和方法,才能达到预期效果。这些方法主要有:

围绕制造商(或分销商)建立节点间的供应商管理库存控制系统(VMI)、围绕地区分
销商(或起核心作用的大型企业)建立的联合库存控制系统、围绕大规模生产组装型

制造商建立的多级库存控制系统以及可适用于围绕各类核,tL,企业建立的协同式库 存控制系统(CPFR)。 3.3.1供应商管理库存(VMI)
3.3.1.1

VMI的基本思想

VMI的主要思想【261是指在用户和供应商相互合作的基础上,基于双方成本最 优化的原则,由供应商管理用户的库存,确定库存水平和补给策略,拥有库存控 制权。这种管理是在双方协调的基础上经常被修正和改进的。 传统的库存控制是由库存拥有者管理的。因为无法确切知道用户(这单指的是 分销商或批发商)需求与供应的匹配状态,所以需要库存,以应付不稳定的内部需
求或供应链的不确定性。由于供应链的各个不同组织根据自己的需要独立运作,

导致重复建立库存,因而无法达到供应链全局成本的最优,并且整个供应链系统
的库存会随着供应链长度的增加而发生需求扭曲。 VMI是以系统的、集成的管理思想进行库存控制,从而使供应链系统能够获

得同步的运作。它把用户的库存决策权代理给供应商,由供应商代理分销商或批 发商行使库存决策的权力。它的主要思想是供应商在用户的允许下设立库存,确 定库存水平和补给策略,拥有库存控制权。其基本原则体现在以下几个方面:
(1)合作性原则。在实施该策略时,l相互信任与信息透明是很重要的,供应商

和用户都要有较好的合作精神,才能够相互保持较好的合作。 (2)互惠原则。VMI不是关于成本由谁来分配或由谁来支付的问题,而是关于
减少成本的问题。通过该策略使双方的成本都获得减少。

供麻链库存控制系统模J料研究及仿真

(31目标一致性原则。双方都明白各自的责任,观念上达成一致的目标。如库 存放在那里,什么时候支付,是否需要管理费,要花费多少等都要回答,并且体
现在框架协议中。 (4)连续改进原则。使供需双方能共享利益和消除浪费。
3.3.1.2

VMI的特点

VMI作为一种供应链管理下的库存控制方法,具有使供应商和销售商实现双 赢的优点。VMI将给供应商带来的利益有:~方面,VMI允许供应商获得下游企 业的必要经营数据,直接接触真正的需求信息。这些信息将帮助供应商消除预期
之外的短期产品需求所导致的额外成本。同时,企业对单个库存的需求也将大大 降低。另一方面,VMI还可以大大缩短供需双方的交易时间,使供应商更好地控

制其生产经营活动,提高整个供应链的柔性。VMI也将给销售商带来一系列的好 处。首先,VMl可以克服销售商自身技术和信息系统的局限。随着供应链上各环 节企业核心业务的发展,供应商对销售商的后勤管理(包括库存控制)也提出了更离 的要求。实施VMI后,销售商可以放手进行核心业务的开发。其次,VMI还可以
满足销售商降低成本和提高服务质量的需要。与销售商自己管理库存相比,供应 商在对自己的产品管理方面更有经验,更专业化。同时,供应商可以提供包括软

件、专业失|J识、后勤设备和人员培训等一系列服务。这样,供应链中企业的服务
水平会凼为VMI而提升,库存控制成本则会降低,下游企业的存货资金占用也会 大幅度减少1261。

VMI的不足之处表现在:(1)供应商需要lT系统和基础设施来有效地管理用 户库存。(2)供应商全体员工必须理解和接受VMI管理。(3)如果VMI伙伴数量
较多,需要处理许多信息。 3.3.2联合库存控制

联合库存控制f域27】是一种风险分担的库存K;¥fJ模式,强调用户和供应商的相 互协调、同列参与。由双方共同制订库存计划,以保持供应链相邻节点问对需求 的一致性,消除需求变异放大现象。不同日=VMl集成化运作的决策代理模式,它 强调双方共同参与,共同制定库存计划,使供应过程中的每个库存管理者相互协

第3章供应链环境下的库存控制

调,并使供应链相邻节点间的需求预期保持一致,从而削弱了需求放大现象对供
应链库存的影响。 联合库存控制的思想可以从分销中心的联合库存的功能谈起,地区分销中心

体现了简单的联合库存控制思想。传统的分销模式是分销商根据市场需求向供应
商订货,而所订的货要经过一段时间才能得到,顾客不想等待,所以各个分销商

为了不失去销售机会,不得不进行库存备货,但是大库存又使分销商难以承受。 而采用地区分销中心就可以大大缓解库存浪费的现象。在采用分销巾心的销售方
式下,各个销售商只需要少量的库存,其他大量的库存由地区分销中心储备,也

就是各个销售商把其库存的大部分交给地区分销中心负责,从而减轻了各个销售
商的库存压力,分销中心就起到了联合库存控制的功能。

传统的库存控制,把库存分为独立需求和相关需求两种模式。相关需求库存 问题采用MRP(Material
Requirements

Planning,物料需求计划1处理,独立需求问题

采用订货点办法处理。产成品库存管理为独立需求库存问题,而在制品、零部件 及原材料的库存管理问题为相关需求库存问题。如图3.3所示为传统的供应链模式, 在整个供应链中,从供应商、制造商到分销商,各个节点企业都有自己的库存。 供应商作为独立的企业,其库存为独立需求库存;制造商的材料、半成品库存为 相关需求库存;分销商为了应付顾客需求的不确定性也需要库存,其库存也属于 独立需求库存。

供应链库存控制系统模型研究及仿真

翻虚卣

宇一i>7。。~一
原材科库存
供应曲库存 <,

,,,‘一,
,夕



?,/。、i二/

,一—~卜…一譬


分销商

原材:错co夕觥存弋一名高。.-譬 成品库存——4分销掰库存’.-髯
图3.3传纠的供应链模式
Fig.3.3 the traditional supply chain pattern

在基于协涮中心联合库存控制下,供应链活动的过程如图3.4所示。在联合库

存控制模式下,库存控制成为了供需连接的纽带和协调管理中心,供需双方共享 需求信息,只同制定库存计划,提高了供应链的运作稳定性,并降低了供应链的
成本。联合库存控制强调双方的互利合作关系,属于战略供应商联盟的新型企业 合作。
供应商 翻造荫
分销由



/7

,.,一~卜一一:-一譬

产销联合库存一一

原材料联合库存 供戍商库存

一乒.



、。,、、。_
半J擅晶库存

弋一j~一j。7鐾

图3.4供应链活动的过程
Fig.3.4 the process of the supply chain activities

联合库存控制系统把供应链系统管理进一步集成为上游和下游两个协调管理 中心,从而部分地消除了由于供应链环节之间的不确定性和需求信息扭曲现象导

第3章供应链环境下的库存控制

致的供应链的库存波动。通过协调管理中心,供需双方共享信息,因而起到了提 高供应链的运作稳定性的作用。 3.3.3多级库存控制 供应商管理库存和联合库存控制是对供应链的局部优化控制,是对供应链库
存控制简单的、单级的优化控制。而多级库存优化与控制是在单级库存控制的基 础上形成的,它是对供应链库存进行全局性资源优化。多级库存控制较适用于大

规模生产组装型企业,其下游有多个分销商、上游有多个供应商,原材料和产成 品等物流量较一般企业更大,将其作为核心企业实施多级库存优化与控制。该库

存控制模式是本文研究的重点,将在第四章第一节作详细介绍。
3.3.4协同式库存控制(OPFR)
20世纪90年代末出现了一种新的供应链管理技术CPFR(Collaborativc Planning,Forecasting&Replenishment,简称CPFR)IIp协同规划、预测与补给技术。

CPFR是一种协同式的供应链库存控制技术,提供一整套工作流程,该流程以提高 消费者价值为共同目标,通过供应链上企业的相互协作、共享标准化的信息,制
定有的放矢的计划,开展精确的市场预测,有效的管理库存,并能根掘需求动态 及时补货,以提高整个供应链的业绩和效率。通过整合供应链上需求和供应商两

方面的信息,由生产商、零售商等彼此共享,为供应链上各个企业降低库存量及
库存成本、减少运营费用、最大程度地满足消费者的需求、形成多方共赢的环境

等方面提供工作指南。其模型如图3.5所示:

.24.

供应链库存控制系统模犁研究及仿真

图3.5CPFR运作模型
Fig.3.5 the operation pattern of CPFR

CPFR既是一种理念,又是一系列活动和流程,它帮助合作伙伴建立准确的预
测和高效的补货计划,使得在高水平的服务上扩大销售并降低库存。通过一系列 合作伙伴认同的交流与沟通,合作修改销售计划和补给计划,从而提高计划的};i『

瞻性和准确性,有效地减少事后性带来的高成本。CPFR最大的优势在于能及时准 确地预测由各项促销措施或异常变化带来的销售波动,从而使销售商和供应商都 能做好充分的准备,赢得主动。同时它采取了“双赢”原则,始终从全局的观点 出发,制定统一的管理目标以及方案实施办法,以库存控制为核心,兼顾供应链
上其他方面的管理。

第3章供应链环境下的库存控制

CPFR主要体现了以下思想【28l:

(1)合作伙伴构成的框架及其运行原则主要是基于消费者的需求和整个价值
链的增值。由于供应链上各企业的运作过程、竞争能力、信息来源等不一致,在 CPFR中就设计了若干运作方案供合作方选择,一个企业可选择多个方案,各方案 都确定了核心企业来承担产品的主要生产任务。 (2)供应链上企业的生产计划基于同一销售预测报告。销售商和制造商对市场 有不同的认识。销售商直接和最终用户见面,可根据POS数据来推测消费者的需 求;同时销售商也和若干制造商有联系,并可了解其市场销售计划;制造商和若 干销售商联系,并了解他们的商业计划。根据这些不同,在没有泄漏各自商业机

密的前提下,销售商和制造商可交换他们的信息和数据,来改善他们的市场预测 能力,使最终的预测报告更为准确、可信。供应链上各公司则根据这个预测报告
束制定各自的生产计划,从而使供应链的管理得到集成。 (3)消除供应过程的约束限制。这个限制主要就是企业的生产柔性不够。一般

来说,销售商的订单所规定的交货日期比制造商生产这些产品的时间短。在这种
情况下,制造商不得不保持一定的产品库存,但是如果延长订单周期,使之与制

造商的生产周期一致,那么生产商就可以真工F做到按订单生产及零库存控制。这
样制造商就可减少甚至去掉库存,大大提高企业的经济效益。另一个有望解决的 限制是贯穿于产品制造、运输及分销等过程的企业间资源的优化调度问题。

CPFR在具体实施过程中,为了满足用户的需求,企业有必要成立一些交叉小
组,共同研究企业的生产计划及资源调度等问题。f与供应商之间的关系要建立在 “双赢”的基础上;对客户则必须承担不断变化的责任和义务;企业自身则要以 供应链的顺利运作为首要目标,自觉抵制其它诱惑,遵守行业标准。企业的绩效 评价准则和奖励机制也要以上述变化为根据作相应调整。CPFR的建立和运作离不

开现代信息技术的支持。CPFR信息应用系统的形式有多种,但设计时应尽量维持
现行的信息标准不变;信息系统尽可能做到具有可缩放性、开放性、安全性、易 管理和维护、容错性等特点。其实施流程步骤见表3.1。

供应链库存控制系统模J姓聊}究及伤真

.27,

笙!里堡堕篁!至堡丝鱼!墨竺堡型婴塞 第4章供应链库存控制系统模型研究
4.1供应链库存控制系统优化与控制
供应链库存控制系统是一种多级库存控制系统。多级库存的优化与控制是一

种对供应链库存资源进行全局性优化的库存控制模式,一般至少包括供应一生产
一分销三个层次。其主要包括两种控制策略:中心化(集中式)策略和非中心化(分
布式)策略。中心化策略是指由核心企业制订整个供应链的库存计划,即所有库存

点的控制参数是同时决定的,在协调各个库存点相互关系的基础上,较伞而地把 握整个供应链系统的运行,从而获得库存的整体优化。但是,中心化策略在管理 上的协调难度比较大,特别是供应链的层次比较多时,协调问题更为突出。非中 心化策略通常是把供应链库存控制分为三个成本中心,即制造商成本中心、分销
商成本中心和零售商成本中心,各个库存中心根据各自的库存成本独立地采取库

存策略,这种策略在管理上比较简单,能够使企业独立自主、机动灵活地根据自 己的实际情况做出快速决策。但如果信息的共享度低,多数情况下就会产生次优 的结果。因此,非中心化策略需要更多的信息共享。围绕大规模生产组装型企业
建立多级库存优化系统的方法,就是采用集中式策略将核心企业作为供应链上库 存管理的数据中心,担负数据集成和协调功能。

实施多级库存控制系统优化的首要任务是明确库存控制的目标,使供应链库
存成本最小,即在使存储成本、订货成本、缺货成本以及运输成本之和达到最小

的基础上,协调供应链上各节点企业的库存。在激烈的市场竞争环境下,供应链
库存控制更强调敏捷制造和基于时间的竞争。但是,无论是基于成本的控制还是

基于时间的控制,都要体现集成的、多级库存控制的思想,特别要注意的足在输
入库存信息时,要采用新的“级库存”的概念。即在供应链环境下,各节点企业 的库存应等于某一库存节点现有库存加上转移到或者正在转移给后续节点的库

存。这样检查库存状态则不但要检查本库存节点的库存数据,而且还要检查下游
需求方的库存数据,因此可以避免信息扭曲现象。库存优化的目标包括库存成本 和库存周转时间的最优化。

供应链库存控制系统模型研究及仿真

4.1.1基于成本优化的多级库存控制

供应链的库存成本结构包括:维持库存成本(Holding Cost)、交易成本
(Transaction

Cos0、缺货损失成本(Shortage Cost)以及运输成本(Transportation Cost)。

总库存成本为l二述四者库存成本之和。多级库存控制的目标就是优化总库存成本, 使其达到最小。供应链的库存控制方法包括中心化库存控制和非中心化库存控制。 中心化库存优化控制是将控制中心放在核心企业上,由核心企业对供应链系统的
库存进行控制,协调“上游”与“下游”企业的库存活动。这样核心企业也就成 了供应链一卜的数据中心(数据仓库),担负着数据的集成、协调功能。中心化库存优

化控制的臼标,是使供应链上总的库存成本最低。非中心化的库存控制是把供应
链的库存控制分为制造商成本中心,分销f菏成本中心和零售商成本中心,各自根

据自己的库存成本,采用优化的控制策略。非中心化的库存控制要取得整体的供 应链优化效果,既要保证供应链的信息共享,又要保证供应链的协调配合。
4.1.2基于时间优化的多级库存控制

目前,在相当的范围内,市场竞争已从传统的、简单的成本优先的竞争模式 转为时fuJ优先的竞争模式。这就是敏捷制造的思想。因此,供应链的库存优化不 能简单地仅优化成本。在供应链管理环境‘F,库存优化还应该考虑对时I'日J的优化, 比如库存周转率的优化、订货提前期的优化、平均上市时间的优化等。库存时I.Hj 过长对于产品的竞争力不利,商缩短库存时间,既有利于减少库存,又有利于控 制库存。因此,供应链库存控制系统应从提高用户响应速度的角度,来提高供应 链的库存控制水平。。
4.1.3基于流程优化的多级库存控制

基于流程优化的库存控制策略是从供应链流程再造出发,结合全面质量管理、 工作流技术、物流技术等的集成,实现供应链流程的库存控制方式。由于库存的
产生往往是企业间、部门间没有实现无缝连接的结果,供应链流程的库存控制能

够解决传统库存方法无法解决、无力解决的库存协调问题,特别是多级库存控制

.29.

第4章供麻链库存控制系统模型研究

问题。由于基于流程优化的库存控制策略把供应链集成推到一个新的战略高度一
企业间的协作与合作,所以也称战略库存控制f”。

4.2单点单品种库存控制模型
要建立库存控制模型,首先需要将实际问题抽象为数学模型。在形成模型的
过程中,在不改变问题本质的条件下,必须对一些复杂的条件加以简化。对于该 模型,做如下基本假设【30J:

(1)本文研究的模型涉及到的产品类型皆为电子类产品,即不存在产品过期腐
烂变质的现象,且假定产品在运输、仓储过程中,不会被损毁;

(2)在每一阶段顾客对库存中各种产品的需求量,是随机离散的,其概率舻。(,)
已知,单位时间内的平均需求为“也是已知的;

(3)订货提前期L也是随机离散的,其概率P倒已知,均值为,;
(4)系统查库策略采用定量订货即∞,Q)策略;一

(5)允许缺货,缺货处理为缺货等待;
(6)满足一定的顾客服务水平P;

(7)假设各级厂商的资金是无限的,即不存在资会短缺这个限制条件。 由于该系统中需求和订货提前期都是随机的,则需要有安全库存量,以减少 发生缺货现象。那么,本系统的目标就是如何确定订货点R,订货批量Q0以及安
全库存量曰使得系统总库存费用最小。

对于这种类型问题的解法:先按确定性模型求出E.O.Q,及最佳订货批次,lo。
Qo=E.O.Q=




(4.I)

伽2西
符号说明:

(4.∞

c^——单位货物的年存储费用; C1——每次订购费用;

供,萄链库存拧制系统模型研究及仿真

cr—一单化货物的缺货费;

伊一年平均需求
订货点R的确定除了要满足订货提前.期£内的需求仇外,还要维持安全库存
量B。则


月=Q‘+占=∥1+8

(4.3)

当库存量降至R时订货,由于订货提前期延长,或需求增加而引起缺货的概

率记作靠,则有:

烈2∑P(工)吒@)

(4.4)

其中,眦卜订货提Iji『期为工天的概率;
凡例——订货点为R而在L天内需求现>R概率,则

删2弘慨)


(4.5)

玮的汁算很繁琐,为了简化记缺货费的期望值为CIPR,栉。次缺货费的期望值

Q=noCtPR
每年的存储成本为:

(4.6)

白=(:1 Q0+B)G
每年的订购成本为:
Co:noCol+DC02

(4.7)

其中,C厂物品的购入费用(单价);
决策名的日标要保证一定的顾客服务水平,即要满足 如>1一p
那么,i幺模型的目标函数可表示为:
rainC—CH+CD+C£
sj.

(4.8)

(4.9)

(4.10)

晶苫1一P

第4章供应链库存控制系统模l!研究

4.3单点多种产品的库存控制系统模型研究
在实际的供应链系统中,通常每个供应厂家提供多种产品,而每个生产企业 生产的产品种类也是多样化的,因此研究多品种的库存系统具有一定的实际意义。
本节主要研究单一企业涉及多种产品的库存控制系统模型。其基本假设如下: (1)库存中有m种产品,且各种产品相互独立;

(2)顾客对产品i的需求量,l为随机离散变量,其概率妒;(,,)已知,单位时间
内的平均需求为Ⅳ,已知; (3)产品i的订货提前期厶也为随机离散变量,其概率尸纪∥已知,均值为厶: (4)满足一定的顾客服务水平n;

(5)其他假设条件同4.2节模型的基本假设。
当对多品种库存都采用固定订货量系统控制并用EOO模型确定它们的经济批 量时,最优库存控制策略就是各项物品最优库存控制策略的总和。经济订货帚的

确定是以库存物品的无关性为基础的。分别独立地确定每项物品的经济批量,就
得到整个库存量的最优库存控制策略131。 该模型的目标是确定各种产品的订货点R。,订货批量Oo,以及安全库存量噩

使得系统总库存费用最小。 首先根据确定性模型求出E.O.Q,及最佳批次n讲。
Q0f=E D.Q= (4.11)

m2菇
Rl=Qh+8i=p fli+Bl

(4.12) f4.13)

符号说明:

c^。——第i种产品的单位货物年存储费用:

C。1f_一每次与第f种产品相关的订购费用;
a——第i种产品每单位的缺货费;

供应链,牟存控制系统模型Ⅳf究及仿真

D卜第i种产品的年平均需求量; Q广第i种产品在订货提前期L。内的需求量
下面分析该模型的总库存成本。
(1)第f种产品的年订购成本
Co,=no,colj+DiCo.7.i

(4.14)

其中,c口2广第i种产品的购入费用(单价)
(21第i种产品的年存储费

%=(=1 Q0。+E)以
(3)第i种产品的年缺货成本
缺货概率:

(4.15)

如2∑P犯.)气(墨)
其巾,P(fI卜一第i种产品的订货提前期为Lf天的概率;
凡。限,——订货点为足而在厶天内需求QH>R,概率,则

(4.16)

FLtlRt)2溉舷1 口执
记缺货费的期望值为QPR,则no次缺货费的期望值为
CL|。n0IClr戳

(4.17)

(4.t8)

该系统的年库存总成本函数可确定为:

m‘nc。荟(cm+c西+c“)
sj.

(4.19)
只。≥1一Pi

第4章供应链库存控制系统模14研究

4.4基于一种产品的多级库存控制系统模型研究
4.4.1系统结构

供应链在传统上可以分为生产、分配和代理三个阶段,每一阶段还可以由多 个不同企业组成,如图4.1所示是一个供应链网状结构示意图【33l。存此网状结构
中,不同层次的供应商、生产企业、分销商、零售商和用户之间的物料用有向线

段表示,箭头方向表示物料流向。在该结构模型中,一个第k层供鹿商可以向七+
1层的多个供应商提供货物(或零配件)。但是同层次供应商之间一般没有物料流, 从低层次供应商到高层次供应商方向没有物料流。系统的目标即为每个节点企业

寻找最佳订货批量和最优订货点,使得整个系统每年的总库存费用最小。

图4.1

供应链网状结构图

Fig.4.1 the net structure of the supply chain

4.4.2模型研究 4,4.2.1假设条件的设定

在多级供应链库存控制系统中,总库存费用除了订货费、保管费、缺货费以
外,还应该考虑各节点企业之间的运输费。对于该系统模型做如下基本假设条件: (1)一条供应链中只有一种核心产品:

(2)供应链有弗级,且第k级供应链有n1个供应商; (3)每个阶段内各节点的需求量,随机,其概率妒。(,)已知,均值为肛: (4)各节点的订货提前期£随机,均值为,;

供应链库存撺制系统模型研究及仿真

(5)各节点均采用定量订货法,即恹,Q)策略:
(6)每次运输的运输量不受限制; (7)其它假发条件同4.2节模型的假设条件。 4.4.2.2费用函数的建立

(1)第k级供应商a向第k--1级供应商b的年订购成本c乞: c乞=,lok。L。kk+D。kL。k2。
(4.20)

c乞——第k级供应商a每次向第k--1级供应商b订货时发生的订购费: c::。——产品的购入费用(单价); n缸——订货批次; D:——供应商a的年需求量 (2)第k级供应商a的年存储成本c乞 c乞=(二1蟛。k。+彰)c乞 Q盆——订货批量; 彰——安全库存量; c乞——单位产品的年存储费 (3)第k级供应商a的年缺货成本c乞
缺货概率:

(4.21)

呓=∑尸(Lk…。k(群) _ 屹∽)=∑苑(眈)
《宠

(4.22) (4.23)

记缺货成本的期望值为c乞屹,则年缺货成本的期望值: c乞=砣c乞呓
(4.24)

P(£:卜第k级供应商a的订货提前期为E天的概率;
呓忸:)——订货点为R:而在E天内需求Q乞>尺:概率;

第4章供应链序存控制系统模碍!研究

Q乞——第k级供应商a在订货提前期E内的需求量; c:——第k级供应商n每单位产品的缺货费 (4)第k级供应商a的年运输成本c乞 C‰=D:f: r——第k级供应商a运输单位产品发生的运输费
(5)系统的年库存总成本为:
(4.25)

幽c-蠢薹坛+c乞+吒蛾)
Sj.

呓≥1一p:
R:一Q乙+B:一“:l:+B:

(4.26)

小篆
其中,R:——第k级供应商a的再订货点; 肛:——第k级供应商a每个阶段需求量的均值; C——第k级供应商a订货提前期的均值:
其它符号意义同上。

4.5基于多品种的供应链库存控制系统模型研究
4.5,1系统描述及假设条件

供应链库存控制系统是指由组成供应链的各节点企业设置的荐库存节点构成

的库存节点网络系统、库存控制合作方式、库存控制策略,以及与库存密切相关
的生产、保管、订购、运输等环节的衔接形成的结构和策略的统一体f川。一个以 生产商为核心构成的一般供应链库存控制系统结构不仅包含了多种供需关系单 元,也包含了不同原材料、零部件以及多种产品。因此,供应链库存系统的控{l;I} 是在供应链网状结构和供应链库存网络结构的描述的基础上,分析多层结构的相

供府链库存控制系统模掣研究及仿真

邻节点之蚓每种产品的t|{=需关系,最终确定每个节点涉及的每种产品的最佳订货 点或者最佳订货时『日j和最优订货批量,以达到最小化库存年总成本的目的。

对于该库存控制系统模型我们做如下假设: (1)一条供应链中涉及多种产品,但只基于一个核心生产企业; (2)供应链仃,l级,且第t级供应链有帆个供应商: (3)每个阶段内各节点的需求量,随机,其概率妒。(,)己知,均值为Ⅳ;

(4)各节点的订货提前期£随机,均值为,;
(5)各节点各品种均采用定量订货法,即僻,Q)策略;
(6)每次运输的运输量不受限制:

(7)其它假.发条件同4.2节模型的假设条件。
4.5.2系统模型的建立 在.卜述假设条件的前提下,首先以第七级供应商口为例,分别分析其年U购

成本、年存储成本、年缺货成本以及年运输成本。

(1)第七级供应商4向第k--1级供应商6订购产品f发生的年订购成本c暂’ c兽’=月磐’c黝’+D}。’c毙’

《k券
费;



础:’——第k级供应商a每次向第k--1级供应商b订购产品f时发生的订购

c毙’——产晶i的购入费用(或单价);
n嚣’——产品i订货批次;

D,L一供应商口对产品i的年需求量;
Q嚣’——产品i订货批量 (2)第t级供应商4关于产品f的年存储成本c岔’

c舻=(去姚力+彰力)诺。’

(4.28)

第4章供府链序存控制系统模型研究

口∥’——产品f的安全库存量; c∥’——单位产品i的年存储费 (3)第七级供应商a关于产品i的年缺货成本c竺。’
缺货概率:

磷D 2磊尸雠。’)硭。(R∥)

(4?29)

硭D孵订)_罗妒芝门(1笼D)
皑农≈”

(4.30)

简记缺货成本的期望值为c£”.p。(k”,则年缺货成本的期望值:

c£以=H£D conE£D

(4.31)

尸(£竽D广第七级供应商口的订货提前期为一L(。kj)天的概率; 础。’(R,’卜订货点为R。(ka)而在球。’天内需求Q三。’>R}。’概率;
Q一(ka)——第t级供应商a对产品i在订货提前期£乎n内的需求景: c0D——第七级供应商口关于每单位产品i的缺货费 (4)第女级供应商n关于产品i的年运输成本c£”

c£4’=DP一“’
,d(“’——第七级供应商口运输每单位产品f发生的运输费
根据上述分析,则供应链库存控制系统的年库存总成本模型可确立为:

(4.32)

minc。艺艺耋(c搿,+c岔,+c芝力+c芝。) minc。荟薹荟(c搿’+c岔1+c芝力+c芝D)
sJ?

(4.33)

磷D 21一∥D

砖b’一咙D+碰幻’一∥。蛩舯+碰‘1)
其中,尺,’——第&级供应商口对于产品i的坷订货点; pr’’——第.i}级供应商a每个阶段对产品i的需求量的均值 一l。(k,O——第t级供应商口关于产品i的订货提前期的均值:

供府链库存控制系统模Jp研究及仿真

其它符号意义同上。

埘f该模型,由于产品的独立性,系统的最优库存控制策略就是各项物品最 优库存控制策略的总和,所以只要分别独立地确定每种产品的经济批量,就得到
整个库存量的最优库存控制策略。而在求解过程中由于最佳订货批量Qo是根据存 储费和订购费用权衡后得出的最佳值,因此只需要考虑维持安全库存量的存储费 刚以及缺货费用期望值两者之和最小就可以确定R,然后由尺与曰的关系式就可 以确定口。

4.6需求放大效应分析
4.6,1需求放大效应的现象 在供应链的运作过程中,有些商品的需求较稳定,变动不大,但是上游供应

商往往比下游供应商维持更高的库存水平。这种现象是由宝洁公司在调查其产品
“尿不湿”的汀货情况时发现的。该产品的零售数量较稳定,波动不大,而分销

商向宝洁公刊订‘货时,其订单的波动程度比零售数量的波动要大得多,宝沽公司 向其供应商订货时,订单的变化量就更大了。这种越往供应链上游走,需求波动
程度越大的现象,称为“需求放大效应”psi。 一条典型的供应链由单个零售商、单个批发商、单个分销商和单个工厂组成。 零售商观察顾客需求,然后向批发商订货;批发商接受零售商的订单,并向其供

应商——分销商订货,为了确定U单的订货量,批发商必须预测零售商的需求, 如果批发商不能准确获知市场的需求数量,则必须利用订单来进行预测;同样, 分销商也利用批发商已发出的订单预测顾客的需求量,再向制造工厂订货;工厂 利用分销商的订单预测顾客需求量,然后组织生产。这样,由于供应链上各节点 企业都只根据来自相邻的下游企业的需求信息进行生产或供应决策,各企业之间
缺少有效的信息沟通和集成,造成需求信息的失真,而且,需求信息的不真实性

沿着供应链逆流而上,产生逐级放大的现象,达到供应链的源头——制造商时,
其预测的需求信息和实际消费市场中的顾客需求信息发生了很大的偏差,这就是 需求放大效应(又称牛鞭效应)。I-J:游供应商订单的变动性明显大于下游供应商需求

第4章供应链库存控制系统模型研究

的变动性,为了满足需求,上游供应商往往维持比下游供应商更高的库存水平, 从而产生更高的成本。 4.6.2需求放大效应产生的原因及解决措施 4.6.2.1需求放大效应的定量分析 对需求放大效应进行定量分析可以更好地理解和控制需求放大效应。这不仅

有助于证明供应链的需求放大效应.而且有助于分析预测技术、提前期与需求放
大效应之间的关系。

在本文建立的多级库存模型中,以一个简单的两级供应链为例分析其需求放 大效应。销售商观察顾客的需求,并向生产商订货。在模型中,各节点企业均采 用僻,Q)库存策略。订货点的确定如下}
R=QL+曰=“f+口
(4.34)

B----pa以 上式中,Ⅳ和盯分别为顾客需求的平均值和标准差; z为订货提前期的均值;
P为顾客服务水平; B为安全库存量。

(4.35)

销售商是根据观察到的顾客需求数据预测需求的平均值和标准差。随着平均

需求与标准差预测值的变化,订货点也会发生变化。假设销售商使用最简巾的移 动平移法预测技术。在每期内销售商估计平均需求为前Ⅳ次需求的平均值,以同 样的方式估计需求的标准差。D,表示t时期的顾客需求,则:

盯:.∑丝二丛

鸬一.

(4.36)

供应链库存控制系统模型研究及仿真

然后;I算,上J2商遇到的需求变动性,。并把这个值与销售商遇到的需求的,叟动
性进行比较。假设销售商观察到的顾客需求方差为口(D),则该销售商向生产商发

出的订单需求方差盯(Q)相对于盯∞)满足如下关系式1271;

船小万2/D
口I





+等
Ⅳ‘

(4 37)

从上式中可以看出,当Ⅳ很大,f很短时,由预测误差所引起的需求放大效应 可忽略小汁。反之,需求放大效应将扩大。

结合上述的定量分析及需求放大效应的产生机理分析出导致供应链产生需求
放大效应的主要原因有以下几个方面136j7】: (1)需求预测和库存控制方法 供应链中的每个企业都在做产品的需求预测,以便在此基础上安排生产调度,

协调生产能力,控制库存和生产资源。而预测往往是建立在直接顾客历史上购买 产品的订单数据的基础上的,一个业务经理往往采用简单的预测方法来预测向供 应商订货的数量,其预测的结果往往比实际的顾客需求有很人的偏差。
另外,在供应链上各节点企业均采用俾,Q)库存控制策略,订货点按R=QL

+B=芦H一口确定。由于平均需求的预测值,具有波动性,而订货点和安全库存都
取决于这些仙计值,使用者被迫变化了订货数量,因此增大了需求的变动性。 (2)订货提前期L

若订货提前期较长,则需要增加常规库存。库存量多,则整个供应链面对需 求波动的应变能力较弱。在较长的订货提前期内,一旦发生市场需求波动,还需 要相应重新f^计和调整需求期望值、安全库存、订货点和订货量等,增加了整个
系统的不确定性。 (3)批量订货

在模型中,采用了批量订货法,这样可以减少订货次数与订货成本,同时,
也可以获得批量运输的费用折扣。然而,若下游企业孤立开展库存控制决策和批 量订货,上游企业实际面对的是问歇的批量订货。因而,上游企业得到的是扭曲 和振荡波动的批量型需求,而不是最终需求的实际状况。

.41.

第4章供席链库存控制系统模型研究

4.6.2.2需求放大效应的解决措施 基于以上对需求放大效应产生的原因进行分析,可以得到减少需求放大效应
或消除影响的措施主要有:

(1)在供应链上建立集中化的信息系统。通过集中信息处理,为供应链上每一
级企业提供完全的及时的最终需求信息,有助于减轻需求放大效应。通过需求信 息的集中,可以构造出信息强化的供应链,从而实现对市场信息的加深理解,减

少信息的不确定性,减少获得信息的时间延迟和保持信息的价值。
(2)设法减小最终需求的变异性。减小最终需求的变异性,有助于降低整个供

应链系统的不确定性。通过减少顾客需求过程内在的变化性,可以缩小需求放大 效应。如果能够减小零售商所观察到的顾客需求的变化性,那么即使需求放大效 应出现,批发商所观察到的需求的变化性也会减小。
(3)开展敏捷管理,缩短交货周期。在供应链中,既要注意在供廊链上减少中 |’日J环节,又要积极开展敏捷管理,缩短订货提前期。一方面采用货物交互式驳运

的方法,可以显著减少到货和交货时间,另一方面,若进一步采用ED]电子数掘
交换技术,则可以大大减少订货时间。

(4)建立企业战略联盟。企业战略联盟的建立,不仅有助于从组织上促进企业 问的信息共享,而且能从大系统角度,开展信息、库存和物流等方而管理。
(5)改变企业经济效益测评方法。企业采用单体经济效益测评方法,很容易将 人们引向局部和孤立的评价,而忽视系统的反应和结果。要减轻供应链整个系统

的不确定性,还应进一步提供系统分析和系统测评的方法,用于分析某项策略与 措施对单体的作用,以及对整个系统的作用和影响。

4.7本章小结
~个实际的供应链系统往往是由供应商、生产商、销售商以及最终用户组成

的多级多层次的复杂的网络体系,其中每一级又包含了多个节点企业,构成了复 杂的供需关系,而每一节点企业都将涉及不同的原材料、零部件以及多种产品。 而目前关于供应链库存控制系统的研究,主要集中在对单点多品种库存控制系统

供应链库存控制系统模,p研究及仿真

以及塾F革。品种的多级库存控制系统的模型研究上,且多数研究都假定了一个 树形的供应链结构,即每个企业只有一个供应源,但同时有多个下级企业,然而
普遍认为使用多个供应源,能降低总的库存成本。另外,现有研究多数是在假定

需求函数和订货提前期为确定裂或者是连续分布函数的前提下,所以其实用性不
强。因此,对多级多品种的供应链库存控制系统进行研究,具有更广泛的实际意 义。奉卓的土要研究成果就是从对单点单品种库存控制模型的研究出发,对多级 多品种供应链库存系统作了初步的探索研究,并建立了数学模型。其次,大多数 库存控制系统在建立数学模型的过程中,往往忽略了生产和运输费用也会影响供

应链库存成本,所以在多级库存策略中应该考虑生产和运输的因素,而在本文的 研究中,把整个供应链库存控制系统的库存总成本定义为订货费、存储费、缺货
费以及运输费四者之和。第三,本文是在假定需求量和订货提前期皆为随机分布

的前提下,研究了在保证一定顾客服务水平的条件下,通过对供应链结构的研究, 以组织生产核心产品的生产企业为中心,从第一层供应商(即原材料供应商)丌始, 层层相扣,直到产品到达用户手中的一条完整供应链为研究范围,分析了供应链
上各节点企业涉及的各种产品发生的订货费、存储费、缺货费以及运输费,以整 个供应链库存控制系统的年库存总成本最小为目标,确定最佳订货批量和订货点 的方法。第四,针对该模型可能产生的需求放大效应作了定量与定性的分析,同 时提出了解决措腌。

第5章供鹿链库存控制系统仿真及应用

第5章供应链库存控制系统仿真及应用
5.1系统仿真的意义
系统是相互联系又相互作用的对象的有机组合。系统模型是反映系统内部要 素的关系,反映系统某些方面本质特征,以及内部要素与外界环境关系的系统的 抽象。模型主要分为两大类,一是形象模型,一种是抽象模型。形象模型足将系 统的物理或几何特征提取出来建立的模型,可以是比例的,也可以是,实物的。抽 象模型包括概念模型、模拟模型、图表模型和数学模型等f381。

建立系统模型,在模型上对系统进行试验研究的方法称为系统仿真方法。系 统、模型,仿真三者之间有着密切的关系。系统是研究的对象,模型是系统的抽
象,仿真是通过对模型的实验以达到研究系统的目的。而所谓物流系统仿真是指

针对现实物流系统建立模型,然后在模型上进行试验,用模型代替真实系统,从
而研究物流系统性能的方法。通过仿真,可以仿效实际物流系统的各种动态活动 并把系统动态过程的瞬间状态记录下来,最终得到用户所关心的系统性能的分析

数据。近年来,随着计算机技术的发展,仿真技术被同益广泛地应用于机械、电 力、管理等各个方面,在物流研究领域中,仿真技术的应用也引起众多学者的关
注。企业库存控制是物流管理的重要组成部分,如何利用仿真技术来优化库存控 制,从而有效地节约成本是摆在我们面前亟待解决的问题。

采用仿真模拟的方法进行求解,其优势在于:1)它可以使人们能对现有的系
统在重新设计的工作条件下的工作成果做出分析判断;2)它能帮助企业的管理者 选择最优的系统设计方案。 供应链库存控制系统仿真是仿真在物流领域中应用的一个重要方面,其重要 意义在于从库存控制的角度,将供应链的生产、存储、供应、运输等物流环节集

成起来,优化整个供应链的物流运作,从而降低包括生产、库存、运输等在内的
总成本,提高整个供应链的服务水平和响应能力。 通过仿真方法对供应链库存系统的控制策略进行优化求解,从而确定整个供应

链库存拧制系统的规划方案、各节点库存控制策略和各种库存品种的策略类型以

供戊链库存挡制系统模犁研究及仿真

及参数等战略战术与运作层的策略和策略参数,以达到降低成本、加快周转提高
供应链响应能力和服务水平的目的,为企业提高库存控制水平提供有效的依据。

供应链库存系统仿真的实现一般有三种方式【39l:一是采用通用或者仿真语吉编 程建模运行实现;二是采用通用或者专用的离散系统仿真软件直接建模运行:三 是随着所研究的供应链库存系统的规模与复杂程度的日益增大,结合其他更强大 的建模方法完成对系统的建模与仿真运行,.i幺方式也是当前的一个重要趋势。 本文将采用excel结合VBA编程语言实现仿真。VBA是Visual
Basic for

Application的简称,它集成于office软件中,本身具备了VB和office的舣重功能,

操作灵活、简便,非常适合于调试仿真过程。本文的模型正是在Excel中用VBA
进行仿真模拟的。

5.2实例应用
本节就杲企业涉及的几种产品及其历史数据进行仿真求解。 以产品1为例,做详细的求解过程。假设产品1在t时间内需求量的概率妒。(,) 服从泊松分卸:

妒;(,):!:!!!鲤!
,!

要求顾客服务水平大于95%。产品l涉及的其他参数及仿真运行结果见图5.1。
由图5.1中可知,当订货点R=25,安全库存量B=10时,库存费用最小, 且顾客服务水平达到了99%,满足大于95%的条件,即找到了该模型的一个满意 解,从而可以确定该产品的存储策略。 另外,产品2与产品3的需求量、提d口期及其相应的概率分布表见表5.1。同 理,对其进行仿真求解,运行结果见总图5.2,也分别找到了其满意解,因此可以 确定各自的库存控制策略。

.45.

第5章供应链库存控制系统仿真及应用

图5.1产品1的仿真结果
Fig 5.1 the simulation result of product No.1

表5.1产品2与产品3需求量、提前期及相应的概率分布表
Tab.5.1 the probabilities of the demands and lead—time about product No.2 and No.3

产品1 需求量 相应概 率分布
1 2 3 4 5 O.15 O.3 0.4 O.1 O.05 1 2 3 4

产品2 相应概 率分布
O.3 O.3 0.25 O.15 0 2


提前期

需求量

相应概 率分布
O.05 0.15 0.35 0.25 0.2

提前期

相应概 率分布

1 2 3 4

0.5 O.2 O.2 O.1

6 8

.46.

供应链阼存控制系统模犁彬f究及仿真

图5.2产品2与产?锗3的仿真结果
Fig.5.2 the simulation results of product No.2 and No.3

.47.

第6章结论

第6章结论
6.1本文的研究结果
在供应链管理模式下,库存量的高低不仅影响着单一企业的综合成本,而且制
约着整条供应链的性能。通过研究供应链环境下的库存控制问题,控制供应链上 各节点企业之间由高库存引起的高库存成本,最终达到供应链的整体优化。因此,

对供应链环境下多级库存控制系统的研究具有重要的理论和现实意义。
本文是从多品种多级库存系统的角度对库存控制问题进行了系统研究。从库 存控制理论和供应链管理理论入手,提出和论证了以下问题: 1在库存控制相关理论基础上,对供应链环境下库存控制的内涵作了总结。并

针对两种经典的库存控制模型进行了分析,提出了需求随机、提前期随机的多级
库存控制系统思想。 2阐述了供应链的基本思想及供应链环境下的库存优化控制要求,找出了传统 库存控制方法在供应链管理中存在的问题,深入分析了供应链中的需求的不确定

性对供应链库存的影响,并用安全库存来解决需求不确定性对供应链库存的影响。 3依次对于三种现有供应链库存控制的模型进行新的研究。一是基于单品种单 节点供应链库存控制系统模型研究。二是摹于单品种多级供应链库存系统模型研
究。三足基于多品种单级供应链库存系统模型研究。

4建立基于多品种多级供应链库存控制系统模型。根据供应链系统对库存优化
拧制的要求及供应链中的需求不确定性现象对供应链中库存的影响,参照单点多

品种库存控制模型和单品种多级库存控制模型的构建思路,同时结合概率分布、 多元线性规划等数学方法,以整个供应链库存总成木最小为目标,建立了基于多
品种多级库存控制模型。对多品种多级库存控制系统优化库存量的问题进行了初 步的探索与研究。 5通过采用Excel并结合VBA编程语言对所研究的系统模型进行仿真求解,

在使整个供应链库存成本最小的情况下。,达到了优化库存量的目的。为企业与供

供施链库存拧制系统模即研究及仿真

应链整体的协.调提供了参考,进一步证明了多品种多级供应链库存控制系统优化
协调的可行性,最后用实例进行了验证。

6.2研究的局限性及后续的研究工作
山于作者能力有限,以及时间和条件的限制,本文尚存在着许多不足之处, 有待进一步的研究与改进。 1供应键库存控制与管理是一个重大的研究课题。本文对多品种多级供应链库
存控制系统模型的构建及优化作了初步的研究,其模型的完善和战略性问题有待 进一步研究。 2本文研究了基于多品种多级供应链的库存控制存储策略模型,并考虑了节点

企业的顾客服务水平及运输费,但多产品之间的相关性、产品与节点之删的相关 性以及各节点之间的相关性足多品种多级供应链库存控制的难点。在多品种多级
供应链库存控制系统中,应如何处理这几种相关性,以保持整体供应链上各节点

企业的最合理库存,真正达到整个供应链的最小库存成本的目标,对此本文并未
给予考虑。

3本文在建立模型的过程中,并未考虑批量订货产生的价格折扣以及批量运 输的运输折扣问题,也未考虑实际情况中企业的资金限制,仓库的容量限制等问 题,在今后的研究中,应逐步考虑这些条件,以更贴近实际情况,使模型更实用。 4供应链『车存控制模型进一步优化,将信息流、物流相关决策变量融入到供应 链库存控制模型中,从而使得决策更加合理可行。
5供应链管理下库存优化的发展方向将是与计算机集成化、网络化相结合。信

息共享将是库存优化研究的重要内容,围绕信息共享的多品神多缴库存优化也将
是库存优化控制的重要方向。

6由于编程经验的不足,系统只实现了部分功能,系统规则的详细定制和整个
系统的实现还需进一步完善和改进。

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【41]John Walkenbach[美]著,盏江南,王勇等译.Excel 2003高级VBA编程宝典.北京:电 子r业出版丰j,2006.

.51,

攻读学位lI}3问公开发表论文

攻读学位期间公开发表论文
[1]秦海燕,王芳新,赵明雷.整合资源,提升3PL的核心竞争力.船山学刊,
2006年(总第67期)165-166

[2]王芳新,秦海燕,张春生.信息技术在现代物流中的应用.中国水运(学术
版)2006年第8期147—148

致谢





在本文完成的过程中,得到了很多人无私的帮助。在此之际,由衷地表达我 对他们深深的谢意: 首先,我要感酣我的导师梁乎瑞老师。梁老师渊博的学识、严谨的治学念度 以及豁达的生活态度使我在研究生生活和学习过程中受益匪浅。在论文的写作过 程中,梁老师从文章的选题、结构、措辞甚至标点符号都进行严格把关,提出了 很多宝贵的意见。曾一段时间,由于找工作和论文双重的压力,极大地增加了我

的心理负担,正是我的导师给了我极大的安慰和鼓励。 另外,本文的完成还得到了本学院其他老师的帮助。我的同学钱翔、王芳新 等在学习和生活中都给予了我火力的支持和帮助。
最后,还要特别感谢我的家人,一直以来正是他们对我的关心和支持,才使 我顺利完成了学业。

在此,我对所有关心和帮助我的老师、同学和家人致以最诚挚的谢意。

硎。究生疆历

研究生履历





秦海燕







出生日期

1981年9月12 fj

获学士学位专业及门类

工学

获学士学位单位

大连海事大学

获硕士学位专业及门类

工学

获硕=b学位单位

大连海事大学

通信地址

辽宁省大连市凌海路1号

邮政编码

116026

电子邮箱

供应链库存控制系统模型研究及仿真
作者: 学位授予单位: 秦海燕 大连海事大学

参考文献(41条) 1.赵启兰.刘宏志 生产计划与供应链中的库存管理 2003 2.徐贤浩.马士华 供应链网络状结构模型中多级库存控制模型[期刊论文]-华中理工大学学报(自然科学版) 1998(7) 3.隋明刚.魏巍 供应链库存成本研究的现状及其发展趋势 2000(05) 4.黄培清.揭晖 供应链库存控制的几项措施 1998(05) 5.邵晓峰.黄培清.季建华 供应链中供需双方合作批量模型的研究[期刊论文]-管理工程学报 2001(2) 6.牛海军.孙树栋 多阶段生产/库存系统随机需求的整体库存模型[期刊论文]-西安电子科技大学学报(自然科学版) 2001(5) 7.马士华.林勇 基于随机提前期的(Q,r)库存模型[期刊论文]-计算机集成制造系统 2002(5) 8.唐纳德 J 鲍尔索克斯.戴维J 克劳斯.林国龙 物流管理--供应链过程一体化 1999 9.Hau Lee.Cory Billington Managing supply,chain inventories:pitfalls and opportunities 1992(01) 10.Hau Lee.Padmanabhan V.Whang S Information distortion in supply chain:thebullwhip effect 1997(04) 11.Hau Lee The bullwhip effect in supply chains 1997(01) 12.Ravi Anvpindi.Yehuda Bassok Centralization of stocks:retails and manufactures 1999(02) 13.Gerand P Cachon Competive and cooperative inventory policies in a two-stage supply chain 1999(07) 14.Ram Ganeshan Managing supply chain inventories:a multiple retailer,one warehouse,multiple supplier model 1999(59) 15.Gerand P Cachon.Marshall Fisher Supply chain inventory management and value of shared information 2000(08) 16.Yossi Aviv The operational benefits of information sharing and VMI programs 1998 17.F Y Chen.Y Feng.O Simchi-Levi Evaluating the supplier's performance in a multiple retailer system with interdependent demands 1998 18.陈荣秋.马十华 生产与运作管理 1999 19.马士华.林勇.陈志祥 供应链管理 2000 20.赵延庆 基于供应链的库存管理研究——徐工集团营销公司备件管理与控制[学位论文]硕士 2005 21.赵念 供应链管理理论在电力设备供应市场中的应用[学位论文]硕士 2001 22.Ram Ganeshan Managing supply chain inventories:a multiple retailer,one warehouse,multiple supplier model 1999 23.王焰 一体化的供应链 2002 24.黄培清.揭晖 供应链库存控制的几项措施 1998(05) 25.刘丽文 生产与运作管理 1998 26.陈尔锋.梁海旋 供应商管理库存技术VMI的实施 2003(02) 27.孙元欣 供应链管理原理 2003 28.但斌.张旭梅.刘飞.王逢春.黄河 基于CPFR的供应链体系结构和运作研究[期刊论文]-计算机集成制造系统

2000(4) 29.周荷芳.李宗平.杜文 多级库存系统中安全库存与配送结构的关系分析[期刊论文]-西南交通大学学报 2001(5) 30.《运筹学》教材编写组 运筹学 2001 31.钱颂迪 运筹学 1990 32.张贺.赵刚 单点多种产品库存控制仿真[期刊论文]-工业工程 2005(6) 33.彭禄斌.赵林度 供应链网状结构中多级库存控制模型[期刊论文]-东南大学学报(自然科学版) 2002(2) 34.吴涛 供应链管理下的库存控制研究[学位论文]硕士 2004 35.马新安.张列平 长鞭效应的实质与弱化措施 2000(11) 36.傅华.郑绍濂 供应链中的"牛鞭效应"--成因及对策分析 2002(01) 37.龚本刚.程幼明 供应链中"牛鞭效应"的成因及弱化[期刊论文]-运筹与管理 2002(5) 38.张晓萍.颜永年.吴耀华 现代生产物流及仿真 1998 39.张晓萍.刘玉坤.石伟 物流系统仿真原理与应川 2005 40.Reed Jacobson.安娜泽 跟我学用 VBA开发Excel 2002应刚 2002 41.John Walkenbach.盖江南.王勇 Excel 2003高级VBA编程宝典 2006

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