供應(yīng)鏈環(huán)境下的多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化研究

吳占坤，趙英姝

（齊齊哈爾大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

供應(yīng)鏈環(huán)境下的多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化研究

吳占坤，趙英姝

（齊齊哈爾大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

制造企業(yè)供應(yīng)鏈的鏈接紐帶是庫(kù)存。在供應(yīng)鏈管理環(huán)境下，企業(yè)既要使自身的利益最大化，還得促使整個(gè)供應(yīng)鏈的利益的優(yōu)化，而多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化的目標(biāo)就是追求整個(gè)供應(yīng)鏈的利益最優(yōu)化。因此，供應(yīng)鏈的環(huán)境下的多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化，在實(shí)際工作中具有非常重要的意義。論文建立了制造商為核心，上游供應(yīng)商和下游分銷商組成的供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了多級(jí)庫(kù)存的庫(kù)存模型，最后用遺傳學(xué)算法進(jìn)行優(yōu)化。

供應(yīng)鏈；多級(jí)庫(kù)存；成本優(yōu)化；遺傳學(xué)算法

1　供應(yīng)鏈及庫(kù)存控制相關(guān)理論

1.1供應(yīng)鏈的定義及類型

供應(yīng)鏈?zhǔn)欠?wù)及消費(fèi)品經(jīng)過(guò)制造商，經(jīng)銷商，零售商，最終到達(dá)消費(fèi)者手中的過(guò)程。供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)以核心企業(yè)為中心由上游供應(yīng)商、核心企業(yè)、下游分銷商以及用戶組成的網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)［1］。供應(yīng)鏈主要有以下特征：復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性、交叉性、面向用戶需求。

根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，供應(yīng)鏈通常有以下幾種類型：①按照區(qū)分范圍不同：分為內(nèi)部供應(yīng)鏈和外部供應(yīng)鏈；②根據(jù)不同的穩(wěn)定性：分為穩(wěn)定的和動(dòng)態(tài)的供應(yīng)鏈；③針對(duì)不同尺寸的高度：分為平衡的供應(yīng)鏈和傾斜供應(yīng)鏈；④根據(jù)性能的不同：分為有效供應(yīng)鏈和反應(yīng)供應(yīng)鏈［2］。

1.2庫(kù)存控制理論

（1）庫(kù)存與庫(kù)存成本。在企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中，庫(kù)存管理是其中的一個(gè)重要組成部分，實(shí)現(xiàn)了價(jià)值鏈的估計(jì)值的過(guò)程的重要部分在這個(gè)環(huán)節(jié)中。庫(kù)存控制在供應(yīng)鏈體系中是供應(yīng)鏈管理的最大的阻礙，直接影響著節(jié)點(diǎn)企業(yè)的綜合成本的是庫(kù)存的持有量的高低，而且還會(huì)使整個(gè)供應(yīng)鏈的整體績(jī)效與性能受到牽制［3］。因此，想辦法怎么樣使庫(kù)存成本最低，從而達(dá)到最好的效益，是每個(gè)企業(yè)管理者在實(shí)施供應(yīng)鏈管理過(guò)程中必須要優(yōu)先考慮的問(wèn)題。建立一個(gè)針對(duì)市場(chǎng)變化相適應(yīng)的庫(kù)存也是一個(gè)企業(yè)建立供應(yīng)鏈必須優(yōu)先考慮的事情。

（2）庫(kù)存控制策略與方法。供應(yīng)鏈環(huán)境下的多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化研究的最終目標(biāo)是在整體的角度使各節(jié)點(diǎn)企業(yè)能夠更好地進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)［4］。從而降低庫(kù)存，獲得最大收益，并以盡可能低的庫(kù)存成本獲得盡可能高的客戶滿意度，在低成本與高收益、高客戶滿意度之間獲得平衡，達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

2　供應(yīng)鏈多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化與控制

2.1多級(jí)庫(kù)存控制優(yōu)化簡(jiǎn)介

多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化與控制是基于單級(jí)庫(kù)存控制建立的，基于多層次的階段庫(kù)存系統(tǒng)不同的配置，該系統(tǒng)具有串行，并行系統(tǒng)和總系統(tǒng)。多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化是全球供應(yīng)鏈庫(kù)存管理優(yōu)化模型。

（1）供應(yīng)鏈庫(kù)存成本的結(jié)構(gòu)。①維持庫(kù)存成本Ch；②交易成本Ct；③缺貨損失成本Cs。

（2）供應(yīng)鏈庫(kù)存模型。在日常生活中我們都可以看到供應(yīng)鏈的無(wú)限層次，那么相對(duì)應(yīng)的供應(yīng)商、分銷商都有無(wú)限的層級(jí)，最后到客戶。下面從三級(jí)供應(yīng)鏈的庫(kù)存優(yōu)化為基礎(chǔ)進(jìn)行研究。

Dit獨(dú)立為每個(gè)節(jié)點(diǎn)的零售商的需求；Qit是根據(jù)變化需求的訂貨量，零售企業(yè)傳遞訂貨信息流到分銷商，分銷商給制造商傳遞訂單信息，制造商進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)，上游企業(yè)為其提供一定的物料。這三個(gè)地方都會(huì)產(chǎn)生一定的庫(kù)存，所謂的三級(jí)庫(kù)存系統(tǒng)就產(chǎn)生了。我們來(lái)假設(shè)每個(gè)零售商有自己的獨(dú)立需求，客戶的需求、訂貨提前期都是隨機(jī)變量，并且銷售一種產(chǎn)品，就產(chǎn)生了單一產(chǎn)品的供應(yīng)鏈。多級(jí)供應(yīng)鏈就是在他們之間的橫向和縱向的交叉混合而成的，有如下模型：

其中：Cmfg是制造商庫(kù)存成本，Ccd是銷售商庫(kù)存成本，Crd是零售商庫(kù)存成本。

我們對(duì)供應(yīng)鏈的庫(kù)存成本做了個(gè)簡(jiǎn)單的分析，下面就是系統(tǒng)的分析其成本，有交易費(fèi)用、存儲(chǔ)費(fèi)用和缺貨損失。總的可以分為訂貨費(fèi)與調(diào)撥費(fèi)。庫(kù)房 k 的訂貨費(fèi)用有每次的交易費(fèi)用（包括交易費(fèi)用、購(gòu)貨費(fèi)用、人工費(fèi)用與運(yùn)輸費(fèi)用）存儲(chǔ)費(fèi)用還有缺貨損失費(fèi)。

因此，庫(kù)房 k 的總訂貨費(fèi)用為：

同樣我們可以得到庫(kù)房k的調(diào)撥總費(fèi)用的構(gòu)成跟其訂貨費(fèi)一樣但是應(yīng)除去購(gòu)貨費(fèi)，因?yàn)橘?gòu)貨費(fèi)是供應(yīng)鏈的內(nèi)部費(fèi)用，按照上面討論的，則不計(jì)入。具體計(jì)算如下：

交易費(fèi)用：

根據(jù)庫(kù)存控制模型的目的，確定如下：

2.2供應(yīng)鏈環(huán)境下多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)

研究證明，遺傳學(xué)算法在處理這方面的問(wèn)題都好過(guò)其他的算法，下面就是具體介紹以遺傳學(xué)優(yōu)化模型具體的步驟，從而得到最優(yōu)的解決方法。

（1）對(duì)倉(cāng)庫(kù)訂貨點(diǎn)與安全庫(kù)存的確定。在以往和當(dāng)前的實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，考慮庫(kù)存滿足率和交貨時(shí)間，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)的訂貨點(diǎn)和安全庫(kù)存的確定SK 、SSK，通常可以用以下公式來(lái)確定。

式中：μ為提前期內(nèi)的需求的均值，p是客戶滿足率，Lk是平均訂貨周期。

（2）判斷供應(yīng)鏈庫(kù)存狀況。定期檢查各倉(cāng)庫(kù)的實(shí)際庫(kù)存，使：

（3）優(yōu)化多級(jí)供應(yīng)鏈訂貨。①初始種群的生成。依據(jù)上述可行域，隨機(jī)生成一個(gè)個(gè)體，驗(yàn)證其是否滿足，這樣反復(fù)隨機(jī)產(chǎn)生POPSIZE個(gè)個(gè)體，初始種群（POP1，POP2，…，POPPOPSIZE）就形成了。②選擇復(fù)制。在上面我已經(jīng)獲得了每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度，并根據(jù)POPSIZE賭輪選擇，復(fù)POPSIZE個(gè)人等待交叉匹配操作在游泳池；③交叉運(yùn)算。一般選用的是交叉運(yùn)算，父代可行那么子代就可行，若得不出最優(yōu)解就需要進(jìn)行變異運(yùn)算；④變異操作。隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)變異方向 d=｛d1，d2，…dN｝，dk和Qk其中是的允許變化量。通過(guò)變異，就可以得出子代種群，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)不通過(guò)的則必須重新進(jìn)行；⑤循環(huán)計(jì)算。反復(fù)操作（3）～（5）的程序，直到滿足終止的前提，得到最優(yōu)解POP0。

（4）對(duì)供應(yīng)鏈環(huán)境下的多級(jí)庫(kù)存調(diào)撥優(yōu)化過(guò)程。這里選用的是矩陣形式的實(shí)數(shù)編碼。所以對(duì)應(yīng)的種群表示為以下所示。

式中的行是倉(cāng)庫(kù)，列是這個(gè)倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存調(diào)動(dòng)量，入為正，出則為負(fù)。根據(jù)約束條件可行域?yàn)椋?/p>

2.3結(jié)果與分析

在這里為了更好地研究多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化調(diào)度，模擬一個(gè)多級(jí)庫(kù)存進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)1P、2P、3P、4P、5P、6P、7P七個(gè)地方都有一個(gè)自己的庫(kù)房，每個(gè)庫(kù)房都存放同一樣的產(chǎn)品紙箱。6P地的某個(gè)分銷商需要該種型號(hào)的紙箱200個(gè)，而在6P地的倉(cāng)庫(kù)中，該種型號(hào)的 紙箱只有 80個(gè)，其他六地共有該種型號(hào)的紙箱400 個(gè)。那么如何調(diào)配各倉(cāng)庫(kù)間的庫(kù)存來(lái)滿足6P地的需求，才能使總成本最小。假設(shè)倉(cāng)庫(kù)6P在這種情況下的需求率為40%，Lc為供應(yīng)商到配送中心的運(yùn)輸時(shí)間，客戶滿足率 p 是90%。各個(gè)倉(cāng)庫(kù)的進(jìn)貨量不得大于倉(cāng)庫(kù)的最大倉(cāng)庫(kù)容量的105%，假設(shè) POPSIZE=10，Pc=0.5，Pm1=0.09，Pm2=0.06。

當(dāng)不考慮缺貨時(shí)間 QC和缺貨次數(shù) NC，而只考慮成本 TC時(shí)，設(shè)置 P1=160，P2=P3=0，可計(jì)得出一個(gè)最優(yōu)解；若把POP0代入?yún)?shù)P1=160，P2=130，P3=100 的公式中，就可以算出綜合庫(kù)存成本 Z ，就是POP0的情況下的真實(shí)的總庫(kù)存成本；當(dāng)把缺貨時(shí)間 QC與缺貨次數(shù) NC列入考慮時(shí)，使 P1=160，P2=130，P3=100，就可以得到另外的POPo*最優(yōu)解。參照表1。

表1　兩種模型結(jié)果比較

表1中顯示，假如把缺貨次數(shù)與缺貨時(shí)間放入考慮的話，算出的值估計(jì)會(huì)大一些，但是綜合成本Z值是最小的，再加上考慮了m1，m2這兩個(gè)安全因子，所以說(shuō)POP0*的解可以更好的提高供應(yīng)鏈下的多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化。

3　結(jié)束語(yǔ)

本文是供應(yīng)鏈環(huán)境下的多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化研究，同時(shí)也是供應(yīng)鏈分析，系統(tǒng)多級(jí)庫(kù)存，戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)分析模型常用的庫(kù)存分析方法，根據(jù)分銷商和制造商建立了最大限度地降低庫(kù)存和減少庫(kù)存模型的存貨周轉(zhuǎn)時(shí)間多目標(biāo)的成本，建立多目標(biāo)函數(shù)。供應(yīng)鏈環(huán)境下的多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化研究在實(shí)際工作中有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，因此很多學(xué)者都一直很努力的再這一領(lǐng)域內(nèi)做研究。并且隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)供應(yīng)鏈的要求越來(lái)越高，供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)也在不斷變化，這決定了多級(jí)庫(kù)存控制策略與方法也在不斷地提高與改善。

［1］ 馬士華，林勇.供應(yīng)鏈管理［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［2］ 葉懷珍.現(xiàn)代物流學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2013.

［3］ 隋明剛，魏嶷.綜述：供應(yīng)鏈庫(kù)存成本研究的現(xiàn)狀及其發(fā)展數(shù)據(jù)［J］.物流技術(shù)，2010，（5）：28-32.

［4］ BaIIou R.H.Business Logistics Management［M］.3rded. Prentice-HaII， EngIewood CIiffs，NJ，2012.

F27

A

1671-3818（2016）09-0204-02

吳占坤（977-），男，碩士、副教授，研究方向：企業(yè)物流管理。