多級(jí)供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)總量均衡決策的建模分析

公斌

（西安廣播電視大學(xué) 財(cái)經(jīng)教學(xué)部，陜西 西安 710002）

多級(jí)供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)總量均衡決策的建模分析

公斌

（西安廣播電視大學(xué) 財(cái)經(jīng)教學(xué)部，陜西 西安 710002）

在保持總量均衡的前提下，如何將復(fù)雜的多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)決策進(jìn)行量化并總結(jié)成模型具有現(xiàn)實(shí)意義。以庫(kù)存控制系統(tǒng)的組成作為多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)決策的邏輯起點(diǎn),通過(guò)研究輸出、輸入和約束條件,找到了多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)決策的運(yùn)行機(jī)制,從而建立了多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)計(jì)劃層和執(zhí)行層決策模型。將復(fù)雜的多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)決策問(wèn)題量化處理,對(duì)于提高多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)決策的效率有著重要意義。

多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)；供應(yīng)鏈；總量均衡;決策模型

1 引言

在供應(yīng)鏈管理中，多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)決策包括計(jì)劃層和執(zhí)行層決策兩個(gè)層面,這兩個(gè)層面的決策主體都是多級(jí)供應(yīng)鏈物流中心節(jié)點(diǎn)環(huán)節(jié)，由多級(jí)供應(yīng)鏈物流中心節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一實(shí)施。計(jì)劃層決策得到的中長(zhǎng)期時(shí)段計(jì)劃是為了使總量在一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持平衡，有益于決策變量的確定性；執(zhí)行層決策是因?yàn)橹虚L(zhǎng)期的計(jì)劃不能夠指導(dǎo)日常運(yùn)營(yíng)，需要拆分成可執(zhí)行的短期計(jì)劃才可以。因?yàn)槎嗉?jí)供應(yīng)鏈物流中心節(jié)點(diǎn)決策包括計(jì)劃層中長(zhǎng)期決策和執(zhí)行層短期決策兩個(gè)層面，因?yàn)橛?jì)劃層決策是中長(zhǎng)期決策,執(zhí)行層決策是短期決策，因而決策具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性，所以其決策面臨很大的困難。為了解決決策困難這個(gè)問(wèn)題，研究計(jì)劃層中長(zhǎng)期決策及執(zhí)行層短期決策的內(nèi)容，將復(fù)雜的多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)決策進(jìn)行量化并總結(jié)成多級(jí)供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)總量均衡決策模型,對(duì)于研究如何提高多級(jí)供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)的效率有重要意義。

2 文獻(xiàn)綜述

通過(guò)查閱文獻(xiàn)，得知有關(guān)多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)決策模型的研究成果如下：Cohen(1988)等建立了生產(chǎn)與庫(kù)存的聯(lián)合決策模型[1]。Blumenfelf等（1991）提出了基于經(jīng)濟(jì)訂貨批量的,物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決策模型[2]。邵舉平等（2008）提出了多級(jí)供應(yīng)鏈物流計(jì)劃模型[3]。Karakitsiou（2008）等提出了生產(chǎn)、運(yùn)輸與庫(kù)存三者集成優(yōu)化的聯(lián)合決策模型[4]。唐加福等（2005）概括了聯(lián)合決策過(guò)程可以看作是兩層決策[5]。Fumero等（1999）提出基于分解算法的物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決策模型[6]。孫曉旭等（2007）對(duì)一些主要庫(kù)存管理法和庫(kù)存控制模型進(jìn)行分析[7]。盡管以上學(xué)者對(duì)多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)決策進(jìn)行了研究，但上述文獻(xiàn)的研究都沒(méi)有涉及到在多級(jí)供應(yīng)鏈庫(kù)存總量保持均衡的情況下如何決策，而且也沒(méi)有研究多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)二層級(jí)決策的建模,基于這個(gè)原因，本文試圖研究多級(jí)供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)保持總量均衡的決策模型來(lái)加以彌補(bǔ)。由于多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)構(gòu)成比較復(fù)雜，而且多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)出庫(kù)和入庫(kù)決策又包括兩個(gè)層面，因而如何讓物流企業(yè)多級(jí)庫(kù)存總量保持均衡的決策就有一定的復(fù)雜性，如何將復(fù)雜的多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)決策問(wèn)題量化處理，對(duì)于提高多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)決策的準(zhǔn)確性有著重要意義。

3 多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)決策的邏輯起點(diǎn)

如圖1所示,一個(gè)庫(kù)存控制系統(tǒng)由輸入、輸出、約束條件和運(yùn)行機(jī)制4部分構(gòu)成。相應(yīng)的多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)的計(jì)劃層和執(zhí)行層決策，輸入部分為入庫(kù)計(jì)劃量、輸出部分為出庫(kù)計(jì)劃量、約束條件包括庫(kù)存資金的約束、空間約束等。運(yùn)行機(jī)制包括控制哪些參數(shù)以及如何控制[8]。

圖1 多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制

研究庫(kù)存控制系統(tǒng)的組成,通過(guò)對(duì)輸入、輸出、約束條件和運(yùn)行機(jī)制的研究,可以找到多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)決策的依據(jù),以此作為多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)決策的邏輯起點(diǎn)。

4 多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)計(jì)劃層決策模型

多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)計(jì)劃層決策屬于中長(zhǎng)期的決策計(jì)劃，中長(zhǎng)期決策耗時(shí)長(zhǎng),存在不確定性,多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)計(jì)劃層決策的根本目的是要解決物流中長(zhǎng)期決策中的不確定性問(wèn)題,計(jì)劃層決策實(shí)際決策過(guò)程是按季或月來(lái)衡量時(shí)間的。

多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)計(jì)劃層決策主要包含物流入庫(kù)計(jì)劃量和出庫(kù)計(jì)劃量。由于短期時(shí)段內(nèi)不確定性顯得波動(dòng)很大，但放在中長(zhǎng)期時(shí)段內(nèi)波動(dòng)就不是很大了。因此，作為計(jì)劃層決策，入庫(kù)計(jì)劃量和出庫(kù)計(jì)劃量就能在這段時(shí)期內(nèi)保持一個(gè)總體平衡，使原來(lái)不確定性較大轉(zhuǎn)化為確定性較大的決策問(wèn)題。解決該決策問(wèn)題的基本方法是建立數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，其目標(biāo)有兩個(gè)：一是盡可能滿(mǎn)足緊鄰層級(jí)物流節(jié)點(diǎn)的需求計(jì)劃，二是使總的調(diào)運(yùn)成本最小化。因此，通過(guò)建立中長(zhǎng)期時(shí)間段內(nèi)出庫(kù)計(jì)劃量和入庫(kù)計(jì)劃量總量平衡的數(shù)學(xué)模型，使得計(jì)劃層決策出庫(kù)計(jì)劃量和入庫(kù)計(jì)劃量能在中長(zhǎng)期時(shí)間段保持總量平衡，那么計(jì)劃層決策的確定性就得以保障。

4.1 多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)計(jì)劃層決策的輸出、輸入

（1）多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)計(jì)劃層決策的輸出部分。多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)計(jì)劃層的輸出部分就是計(jì)劃層決策出庫(kù)計(jì)劃的制定。多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)計(jì)劃層決策出庫(kù)計(jì)劃制定的內(nèi)容就是編制出庫(kù)計(jì)劃單，其核心方法是決策最優(yōu)化方法（也稱(chēng)做運(yùn)籌學(xué)方法）。該方法必須有相應(yīng)變量，具體包括物料出庫(kù)計(jì)劃、末級(jí)倉(cāng)庫(kù)的需求計(jì)劃、調(diào)運(yùn)運(yùn)輸費(fèi)率、中心倉(cāng)庫(kù)的出庫(kù)量、各運(yùn)輸路線相應(yīng)的物流總量。

（2）多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)計(jì)劃層決策的輸入部分。多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)計(jì)劃層的輸入部分就是計(jì)劃層決策入庫(kù)計(jì)劃的制定。入庫(kù)計(jì)劃制定是以出庫(kù)計(jì)劃為基礎(chǔ)的。因?yàn)橹贫ǔ鰩?kù)計(jì)劃主要是編制出庫(kù)計(jì)劃單，因而制定入庫(kù)計(jì)劃就是編制入庫(kù)計(jì)劃單。

應(yīng)用心理學(xué)專(zhuān)業(yè)就業(yè)“亮紅牌”的辦學(xué)原因分析與對(duì)策研究…………………………………………馬利軍，關(guān)舒婷（94）

4.2 多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)計(jì)劃層決策的約束條件

條件1：多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)量的最高上限值應(yīng)超過(guò)其向各末級(jí)倉(cāng)庫(kù)的最優(yōu)化出庫(kù)量之和。

用Ui表示多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)i個(gè)倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)量的最高上限值分別表示多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)i個(gè)倉(cāng)庫(kù)向 j個(gè)末級(jí)倉(cāng)庫(kù)采用水路、鐵路運(yùn)輸方式的最優(yōu)化出庫(kù)量，m,n分別表示多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)、末級(jí)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)目，表示如下：

條件2：多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)量的最低下限值應(yīng)低于其向各末級(jí)倉(cāng)庫(kù)的最優(yōu)出庫(kù)量之和。

用Li表示多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)i個(gè)倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)量的最低下限值，表示如下：

條件3：多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)向各末級(jí)倉(cāng)庫(kù)的最優(yōu)化出庫(kù)量應(yīng)高于其向各末級(jí)倉(cāng)庫(kù)調(diào)運(yùn)量的下限值并低于其上限值。

條件4：各末級(jí)倉(cāng)庫(kù)的調(diào)運(yùn)出庫(kù)量上限值應(yīng)低于其接收到的倉(cāng)庫(kù)向其調(diào)運(yùn)的最優(yōu)量之和。

4.3 多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)計(jì)劃層決策的運(yùn)行機(jī)制

由于庫(kù)存控制系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制主要研究控制哪些參數(shù)以及如何控制，構(gòu)建由參數(shù)構(gòu)成的多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)計(jì)劃層決策的優(yōu)化模型來(lái)體現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)行機(jī)制,該模型應(yīng)滿(mǎn)足兩個(gè)條件：出庫(kù)計(jì)劃量和入庫(kù)計(jì)劃量總成本最低；盡量滿(mǎn)足相鄰各級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)的決策出庫(kù)計(jì)劃量和入庫(kù)計(jì)劃量。

條件1:出庫(kù)計(jì)劃量和入庫(kù)計(jì)劃量總成本最低。

出庫(kù)計(jì)劃量和入庫(kù)計(jì)劃量總成本包括存儲(chǔ)費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)用及其它費(fèi)用。

條件2:盡量滿(mǎn)足相鄰各級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)的決策出庫(kù)計(jì)劃量和入庫(kù)計(jì)劃量。

用D表示多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)向各末級(jí)倉(cāng)庫(kù)以不同運(yùn)輸方式的出庫(kù)量分別表示多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)i個(gè)倉(cāng)庫(kù)向末級(jí)j個(gè)倉(cāng)庫(kù)以水路、鐵路運(yùn)輸方式的初始(出、入庫(kù))計(jì)劃量，表示如下：

5 多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)執(zhí)行層決策模型

為了將計(jì)劃層決策得到的中長(zhǎng)期計(jì)劃拆分成可執(zhí)行的短期計(jì)劃，將計(jì)劃層決策得到的總量轉(zhuǎn)化為日?？蓤?zhí)行的具體數(shù)量，提出了執(zhí)行層決策，該決策是一個(gè)短期的決策，短期動(dòng)態(tài)計(jì)劃也是一個(gè)多目標(biāo)數(shù)學(xué)規(guī)劃模型。執(zhí)行層決策用以指導(dǎo)日常運(yùn)營(yíng)，是短期決策。由于執(zhí)行層決策過(guò)程耗時(shí)較短，與計(jì)劃層決策相比，執(zhí)行層決策確定性較大。

5.1 多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)執(zhí)行層決策的輸出、輸入

與計(jì)劃層決策內(nèi)容相同，執(zhí)行層決策包括出庫(kù)計(jì)劃和入庫(kù)計(jì)劃的制定。執(zhí)行層決策的內(nèi)容包括多級(jí)庫(kù)存控制系統(tǒng)短期出庫(kù)和入庫(kù)計(jì)劃的制定，這與計(jì)劃層決策內(nèi)容相對(duì)應(yīng)。

（1）執(zhí)行層決策出庫(kù)計(jì)劃的制定。執(zhí)行層決策出庫(kù)計(jì)劃制定的內(nèi)容就是編制出庫(kù)計(jì)劃單,這也是裝卸準(zhǔn)備工作、調(diào)運(yùn)車(chē)船的依據(jù)。依照總調(diào)運(yùn)費(fèi)用最低為原則，來(lái)確定多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)執(zhí)行層的調(diào)運(yùn)出庫(kù)量。與計(jì)劃層編制出庫(kù)計(jì)劃單相同也要有相應(yīng)變量,具體包括多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)計(jì)劃、中心倉(cāng)庫(kù)的歷史出庫(kù)量、各末級(jí)倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)計(jì)劃、各末級(jí)倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存量、多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)的調(diào)運(yùn)出庫(kù)量、各運(yùn)輸路線相應(yīng)的物流總量。

（2）執(zhí)行層決策入庫(kù)計(jì)劃的制定。執(zhí)行層決策入庫(kù)計(jì)劃的制定也是以出庫(kù)計(jì)劃為基礎(chǔ)的,具體就是編制入庫(kù)計(jì)劃單并對(duì)庫(kù)存狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控報(bào)告情況。由于在多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)中，隨著出庫(kù)情況和入庫(kù)狀況隨時(shí)變化導(dǎo)致的庫(kù)存狀態(tài)改變，執(zhí)行層決策入庫(kù)計(jì)劃所針對(duì)的監(jiān)控情況報(bào)告尤其顯得必要,通過(guò)報(bào)告可以了解執(zhí)行層決策入庫(kù)計(jì)劃的進(jìn)展情況。

5.2 多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)執(zhí)行層決策的約束條件

約束條件1、2、3同式（1）、（2）、（3）。

條件4：末級(jí)倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)量的上限值應(yīng)超過(guò)其向最終用戶(hù)的最優(yōu)化出庫(kù)量之和，該結(jié)果可表示如下：

條件5：末級(jí)倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)量的下限值應(yīng)低于其向最終用戶(hù)的最優(yōu)化出庫(kù)量之和，該結(jié)果可表示如下：

5.3 多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)執(zhí)行層決策的運(yùn)行機(jī)制

與計(jì)劃層決策內(nèi)容相同，多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)執(zhí)行層決策的運(yùn)行機(jī)制也是通過(guò)優(yōu)化模型來(lái)加以體現(xiàn)的。同樣的，該優(yōu)化模型也應(yīng)滿(mǎn)足出庫(kù)計(jì)劃量和入庫(kù)計(jì)劃量總成本最低、盡量滿(mǎn)足多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)執(zhí)行層的調(diào)運(yùn)出庫(kù)條件這兩個(gè)條件,同式（5）、（6）。

6 結(jié)語(yǔ)

采用長(zhǎng)期計(jì)劃和短期計(jì)劃相結(jié)合的方式，實(shí)際中能夠較好地適應(yīng)多級(jí)供應(yīng)鏈物流中心節(jié)點(diǎn)的物流運(yùn)營(yíng)需要。位于中游的多級(jí)供應(yīng)鏈物流中心節(jié)點(diǎn)承擔(dān)著庫(kù)存調(diào)節(jié)的職能，在產(chǎn)品物流過(guò)程中起著承上啟下的重要作用。以多級(jí)供應(yīng)鏈物流中心節(jié)點(diǎn)為決策中心節(jié)點(diǎn)，讓它發(fā)揮承上啟下物流集成作用，信息得以充分共享，資源得以有效配置。根據(jù)多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)決策時(shí)間段的不同,分為中長(zhǎng)期計(jì)劃的計(jì)劃層決策和短期計(jì)劃的執(zhí)行層決策。

多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)因?yàn)槠涮幱诓煌瑫r(shí)段而導(dǎo)致決策過(guò)程的不確定性,這也是多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)多目標(biāo)決策復(fù)雜性的原因,多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)多目標(biāo)決策模型解決了決策困難的弊端。本文總結(jié)出計(jì)劃層決策模型和執(zhí)行層決策模型并加以?xún)?yōu)化,最終將多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)多目標(biāo)決策歸納成計(jì)劃層和執(zhí)行層決策的優(yōu)化模型,做到了復(fù)雜問(wèn)題的量化處理,這對(duì)于提高多級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)決策過(guò)程的準(zhǔn)確性有著重要意義。

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Modeling and Analysis of Total Volume Balancing Decision-making of Inventory System of Multi-echelon Supply Chains

Gong Bin
(Finance&Economics Teaching Department,Xi'an Radio&TV University,Xi'an 710002,China)

In this paper,taking the composition of the inventory control system as the logic starting point of the multi-echelon inventory control system decision-making process,we studied the corresponding input,output and constraint,identified the operational mechanism of the process,and built the decision-making model of the planning layer and the execution layer of the multi-echelon inventory system so as to quantify the complex decision-making problem of the multi-echelon inventory system.

multi-echelon inventory system;supply chain;total volume balancing;decision-making model

F715.6；O141.4

A

1005-152X(2015)11-0179-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2015.11.048

2015-08-16

公斌（1970-），男，河北樂(lè)亭人，碩士，副教授，研究方向：生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)管理、物流與供應(yīng)鏈管理。