基于供應(yīng)鏈的庫存管理優(yōu)化模型設(shè)計

吳尚遠 范鵬展 吳小勇 付鑫

摘 要：隨著供應(yīng)鏈理論研究的興起，供應(yīng)鏈環(huán)境下的企業(yè)庫存管理優(yōu)化受到了廣泛關(guān)注，而供應(yīng)鏈管理的核心問題即是與供應(yīng)商的有效信息共享。本文基于支持向量機模型和庫存信息預(yù)測采購訂貨數(shù)量，以電能計量裝置的庫存管理和采購為實例，通過合理的采購數(shù)量提升庫存管理效率，從源頭來降低整體庫存，實現(xiàn)企業(yè)利益的最大化。

關(guān)鍵詞：供應(yīng)鏈 庫存管理優(yōu)化 支持向量機模型

一、引言

隨著供應(yīng)鏈的不斷發(fā)展，基于供應(yīng)鏈環(huán)境下對庫存優(yōu)化成為了一個新的課題。供應(yīng)鏈管理的目的是為了使全部參與者形成互惠互利的共生依賴關(guān)系，并針對如何管理、分配、傳遞信息進行統(tǒng)一規(guī)劃。相較于傳統(tǒng)庫存的單級管理方式，供應(yīng)鏈環(huán)境下的庫存管理更加突顯整體性，以實現(xiàn)整體鏈條上的庫存最小為基本目標，合作進行信息共享，執(zhí)行協(xié)調(diào)性的庫存策略，通過優(yōu)化各個環(huán)節(jié)，促進產(chǎn)品的流通，消除庫存冗余，確保企業(yè)庫存具備應(yīng)對市場變化的能力，且使得多個參與者均能夠從聯(lián)合的信息共享和庫存管理策略中實現(xiàn)獲利。目前，處于上下游的企業(yè)之間缺乏信息溝通，處于各環(huán)節(jié)的參與者在信息不對稱的情況下為了保證供應(yīng)速度，逐步放大物資庫存需求，最終導(dǎo)致因庫存冗余、成本過高削弱企業(yè)整體競爭實力的結(jié)果。目前，我國大部分企業(yè)在供應(yīng)、生產(chǎn)和銷售等環(huán)節(jié)沒有形成鏈條，庫存控制是單級靜態(tài)的，上下游企業(yè)資源利用效率較低，上下游企業(yè)之間的協(xié)調(diào)性較差，信息交換不及時。在激烈的市場競爭環(huán)境下，企業(yè)需要改變傳統(tǒng)的庫存管理思想，通過上下游相關(guān)企業(yè)整合物資供應(yīng)及管理，爭取與供應(yīng)商、銷售商和終端用戶之間建立緊密的配合關(guān)系。

二、庫存優(yōu)化模型設(shè)計

以電能計量裝置為例，國家電網(wǎng)公司通過實施“省級集中”管理模式，針對電能計量裝置進行全壽命周期業(yè)務(wù)管理。電能計量裝置的供應(yīng)鏈流程是屬地公司按照以往經(jīng)驗編制需求計劃，上報后統(tǒng)一以協(xié)議庫存的方式進行采購，到貨后統(tǒng)一安排檢定，進入省公司一級庫，后期按照屬地公司的需求，統(tǒng)一配送至屬地公司入二級庫，隨后計量裝置進入運行維護階段。此種簡單的供應(yīng)鏈流程單一、跨度大、周期長，屬地公司為正常開展業(yè)務(wù)勢必儲存大量存貨，增大需求的上報，出現(xiàn)需求變異放大現(xiàn)象，導(dǎo)致整個計量裝置供應(yīng)鏈上的供應(yīng)商無法了解真實的庫存信息，導(dǎo)致供應(yīng)商生產(chǎn)的冗余、供電公司庫存儲備的冗余，從采購的不準確開始影響庫存管理的優(yōu)化。此外，按照經(jīng)驗編制采購需求，則需要多次采購滿足不同區(qū)段的電能計量裝置需求，但是此種采購方式導(dǎo)致到貨無規(guī)律，庫存管理環(huán)節(jié)中的到貨檢驗、入庫和盤點等工作均受到這種無規(guī)律的影響，導(dǎo)致庫存管理效率較低。因為采購訂貨計劃不科學，在需求冗余的情況下，由于供應(yīng)鏈上供應(yīng)商信息不確定，造成供應(yīng)周期不能滿足屬地公司實際需求，進而導(dǎo)致屬地公司安全庫存以及庫存周轉(zhuǎn)控制不到位，嚴重影響庫存管理秩序，并導(dǎo)致電能計量裝置的庫存管理成本居高不下。為了從源頭解決過度采購等問題，制定新的庫存管理工作流程，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計線下預(yù)測模型，支持操作員進行補貨確定和制定采購計劃。預(yù)測模型需要利用系統(tǒng)積累的數(shù)據(jù)，但是只要在系統(tǒng)外進行計算即可，操作員只需要讀取預(yù)測結(jié)果，以輔助器在線上制定補貨策略，并與供應(yīng)商共享補貨信息，實現(xiàn)供應(yīng)鏈庫存管理。具體工作流程如下圖所示。

三、采購訂貨預(yù)測實現(xiàn)

以上工作流程中，重點是基于支持向量機預(yù)測模型對采購訂貨數(shù)量進行預(yù)測。因此，首先描述數(shù)據(jù)的特性，確定訓(xùn)練集的樣本容量，并保證訓(xùn)練集的數(shù)據(jù)質(zhì)量，接著引入徑向基核函數(shù)泛化支持向量機對輸入變量的接受能力，檢驗?zāi)Ｐ皖A(yù)測效果，并最終進行實證分析。

1.確定訓(xùn)練集。本文選擇國網(wǎng)公司2003年1月至2014年12月的月度庫存管理數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)，按照電能計量設(shè)備的物料小類分別進行預(yù)測，輸出變量為采購訂貨數(shù)量，輸入變量為當月的領(lǐng)用出庫數(shù)量、庫存數(shù)量、設(shè)備應(yīng)用項目類型、項目預(yù)算金額以及設(shè)備用途。為了確定良好的訓(xùn)練集，要識別變量特征，依次觀察各月度庫存數(shù)量、出庫數(shù)量與采購訂貨數(shù)量之間的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在非線性相關(guān)關(guān)系，出庫數(shù)量和庫存數(shù)量作為輸入指標可以反映輸出變量的樣本特性，在建模時需要采用非線性核函數(shù)進行模型泛化，增加不敏感損失函數(shù)區(qū)間。將2003年1月至2014年12月的月度采購訂貨數(shù)據(jù)進行直方圖描述，發(fā)現(xiàn)存在訂貨數(shù)量分布概率過低和過高的觀測值，視為異常值，剔除后構(gòu)建訓(xùn)練集。

2.模型求解。以2003年1月至2014年12月的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，以2014年6月至2015年6月的數(shù)據(jù)作為測試集，引入徑向基核函數(shù)計算發(fā)現(xiàn)當訓(xùn)練集和測試集的標準均方差較為穩(wěn)定，不容易受不敏感損失參數(shù)的影響，然而支持向量的數(shù)據(jù)卻隨著的不敏感損失參數(shù)增加而減少，同時延長了模型計算時間，考慮到后期編程的便捷性和錯誤易查性，采用網(wǎng)格搜索法對核函數(shù)中的進行尋優(yōu)。在對核函數(shù)中的進行尋優(yōu)之前，預(yù)測模型的誤差較大，大部分在9%左右，進行參數(shù)尋優(yōu)之后，相對誤差在3%至6%，模型精度有所提高。經(jīng)測試，加入網(wǎng)格搜索法的參數(shù)尋優(yōu)計算能顯著提升模型計算精度，因此以徑向基核函數(shù)為線性規(guī)劃問題，輸入近3-5年的月度數(shù)據(jù)和物資品類小工具線下運行訓(xùn)練集識別、異常值剔除、模型構(gòu)建及參數(shù)尋優(yōu)工作，并給出當前采購訂貨數(shù)量建議值，輔助操作員執(zhí)行采購訂貨工作或制定計劃。

四、結(jié)語

基于供應(yīng)鏈環(huán)境下的庫存管理優(yōu)化重點在于各級企業(yè)之間的信息交叉及其信息的可靠性。通過預(yù)測的結(jié)果可以及時調(diào)節(jié)原材料的庫存量或者企業(yè)產(chǎn)品的存貨量，提供企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)所需的完備的原料、節(jié)約流動資金，以便保障較高的運營效率。經(jīng)過以上研究，以歷史庫存數(shù)據(jù)為樣本，建立未來采購計劃預(yù)測模型，對于庫存管理優(yōu)化是可行策略。對于未來采購計劃有一個精確地估計可以和供應(yīng)商有一個很好的信息交互，實現(xiàn)對庫存前后端的管理，從全流程的角度降低整體庫存，提高調(diào)配工作效率。

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