面向重大工程的大宗材料库存管理研究

发布时间：2020-06-22 09:24

【摘要】：大宗材料在工程建设中的需求量大,相关费用占工程总投资的比例高。按时、保质、按量、经济合理地组织大宗材料供应管理对于工程建设的整体绩效非常重要。在一些重大工程中,集中供应模式已经证明是一种有效的大宗材料供应管理模式。在该供应模式下,材料库存通常也是采用集中的方式进行管理与控制。集中库存管理可以有效地降低周转库存与安全库存,节约库存成本。然而,在材料供应不确定性与需求非平稳性等因素的影响下,集中库存系统还存在一些关键问题有待解决。本文旨在从项目实践中发现的问题出发,以仿真优化算法以及机制设计等方法与技术为基础,研究大宗材料的安全库存设置、库存分拨策略以及激励机制等问题,其中主要工作及贡献分为以下几个方面:首先,考虑供应不确定性与需求非平稳性,研究单位盘点周期基本库存策略与非单位盘点周期基本库存策略下大宗材料的安全库存设置方法。该安全库存设置方法主要包括推导库存平衡式、提出覆盖型随机变量、构建安全库存水平的非线性方程以及采用不动点迭代法进行求解等关键步骤。该安全库存设置方法考虑了在途订单的完备信息,所计算得到的安全库存水平更加精准。算例显示,无论是在单位盘点周期基本库存策略与非单位盘点周期基本库存策略下,相比于工程实践中广泛应用的供应天数(Days-of-Supply,DOS)策略,该安全库存设置方法能够显著地降低库存水平,兼顾保障工期和节约成本两个目标。其次,对大宗材料的库存分拨策略展开研究。本文将统筹考虑大宗材料的库存设置与分拨决策问题,构建了库存管理决策的集成模型,并从施工活动的进度、成本以及需求三个方面的属性出发,设计了五个简单易行的库存分拨策略,分别为进度分拨策略、成本分拨策略、需求分拨策略、进度-成本分拨策略以及进度-需求分拨策略。与此同时,提出了工程进度网络的定量化描述指标,即路径偏差。在此基础上,通过算例分析来为不同特征的工程进度网络寻找最适用的库存分拨策略。然后,研究供应不确定与需求非平稳下的项目调度与材料供应集成优化问题。该模型考虑了供应不确定性与需求非平稳性,以项目总工期的提前/延迟奖惩、施工活动开始时间的偏离惩罚以及材料的库存持有成本之和最小化作为目标,对项目调度与材料供应进行集成优化。其中,材料供应主要是指安全库存设置与库存分拨决策两个方面。该集成优化模型形式复杂,决策变量维度高,采用传统仿真优化方法进行求解时的计算成本较大。为此,设计了基于代理模型的优化方法来求解该模型,其核心是采用代理模型来近似刻画决策变量与优化目标的函数关系,以减少仿真评估的计算成本。通过算例分析,一方面验证了该求解方法的有效性,另一方面显示项目调度与材料供应集成优化相比于独立决策可以节约成本。最后,研究需求信息不对称下面向大宗材料库存分拨的激励机制设计问题。该激励机制设计问题考虑了有先验信息和无先验信息两种情形。在有先验信息的情形下,设计了一个格罗夫斯激励机制。该激励机制在优先级分拨策略和比例分拨策略下均为真实、有效以及可参与的。在没有先验信息的情形下,设计了两个计分规则激励机制。第一计分规则激励机制在有优先级分拨策略下为真实、有效以及可参与的,而第二计分规则激励机制在优先级分拨策略和比例分拨策略下均为真实、有效以及可参与的。研究结果还表明,先验信息不是解决信息不对称问题时所必须的条件,并且无法改善系统整体绩效。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：F274
【图文】：

策略,库存水平,最优基,总成本

49图 3.5 5 个分拨策略下的最优基本库存水平与总成本本章节提出的 5 个分拨策略都属于贪婪分拨策略。在贪婪分拨策略中，向缺货本最大的需求者赋予最低的优先级次序会导致非常高的库存水平与总成本。对于1 组工程进度网络，相对较小的路径偏差（3.3%）意味着关键路径与最长非关键路的长度非常接近。这两条路径上的施工活动发生相对较短时间的停工时，都可能会致工程总工期的延迟。如果给这两条路径上的施工活动赋予较低的优先级次序，那可能导致非常高的库存水平与总成本。而进度分拨策略始终可以避免发生该情况

【参考文献】