基于商品性质的多级配送系统的库存结构优化设计研究

发布时间：2020-03-24 11:53

【摘要】： 本文从商品性质的角度出发,对多级配送系统库存结构的优化理论进行了研究。文章从对多级配送系统的服务能力和成本水平的研究入手,对现有多级配送系统库存结构在效率、成本以及可控性方面的劣势进行了总结和分析,指出不合理的库存结构不仅影响配送效率,也不能满足供应链在新的市场环境下对配送系统在价值实现能力和赢利能力方面提出的新要求。因此,有必要对如何进行配送系统的库存结构进行优化分析、优化设计以及如何对现有系统的库存结构进行改进的相关问题进行研究。论文首先对供应链以及配送系统优化的国内外文献进行了归纳和总结,并在此基础上,对多级配送系统库存优化控制的最新成果和研究进展进行了综述。通过综述发现,在目前的研究中,从商品性质角度出发进行的配送系统库存结构优化问题的研究比较少。而在管理实践中,随着经济环境的变化和科学技术的发展,对供应链及配送系统的管理要求也不断发生变化,以商品为载体的各项指标在衡量供应链和配送系统运行效率中起到了越来越重要的作用,如配送系统所能提供的商品种类、商品的个性化程度、系统所能提供的针对某类商品的增值服务,以及系统对客户个性化要求的反应时间等等,而与此相关的决策变量都是由如商品生命周期阶段、商品需求的时间特性,以及由商品本身特性所决定的商品在存储、运输方面要求等与商品性质直接相关的指标要素决定的,只有搞清这些指标要素与配送系统的运行效率指标之间存在的必然联系和影响机理,才能从商品性质入手对管理多种商品的多级配送系统实现更科学的管理。基于此,论文提出了从商品性质角度进行多级配送系统的库存结构优化理论研究的新思路,并结合现有的研究成果及研究方法确定了论文的主要研究思路、研究内容以及关键技术路线。并给出了论文的研究框架,确定了研究的三个层次:首先研究多级配送系统库存结构的纵向层级优化方法,以优化库存在多级配送系统中的主要存储层级;其次研究多级配送系统的横向节点优化方法,即研究主要存储层级如何根据相邻的下一层级中多个节点的不同特点进行横向的库存分配方法,以优化库存在多级配送系统中的分配;最后,在前两项研究的基础上,结合现有的多种库存结构模式,研究如何根据商品性质确定最优的库存结构模式,以优化不同商品在多级配送系统中的存储结构形式。具体的,全文的主要研究从以下五个方面展开: 一、确定了基于商品性质的多级配送系统的库存结构优化问题的主要研究内容。首先,明确了多级配送系统的库存结构优化与多级配送系统结构优化以及库存结构优化与库存优化之间的区别与联系,指出,多级配送系统的库存结构优化研究不涉及多级配送系统的节点选址、能力规划以及配送关系设计等多级配送系统的优化设计问题,研究的是由各层级、各节点所持有的库存组成的库存结构的管理优化问题,解决如何在多级配送系统的多个层级和多个节点间进行库存安排,在不改变多级配送系统的具体结构的前提下,通过对商品在多级配送系统中不同级层级、不同节点库存的管理,实现客户对该商品提出的成本及服务要求。在此目标的指引下,文章首先通过对与配送系统的成本和服务水平表现有关的商品性质要素进行分析,了解了可能会对多级配送系统库存结构产生影响的商品性质要素及二者之间的影响机理。同时,结合多级配送系统优化运营的成本和服务优化目标要求,确定了本研究所需要解决的几个问题:(1)研究如何根据商品性质,优化商品在多级配送系统中的纵向库存结构;(2)研究如何根据客户对商品的需求特点,优化商品在配送系统中的横向库存分配策略;(3)研究如何根据商品性质,确定能与所经营商品匹配的配送系统的库存结构模式。二、具体研究了如何在一个多级配送系统中根据商品性质进行纵向库存结构优化的理论方法。首先研究了商品的需求性质对纵向库存结构优化的影响。以一个由制造商层、配送中心层、零售商层和客户层组成的多级配送系统为研究对象,考察了商品的需求性质对商品在多级配送系统中最优纵向层级位置的影响。论文构建了以系统总成本最小为目标函数的优化模型,通过模型求解和数值仿真,研究了当反映商品性质的参数值变化时模型求解结果的变化情况,得到了部分商品性质,如需求量、需求波动等商品性质指标与商品在多级配送系统中的最优纵向存储层级之间的关系。其次,研究了商品的生命周期阶段对纵向库存结构优化的影响。在原有模型的基础上,构建了描述商品在不同生命周期阶段的服务敏感特性的描述模型,并将之代入原有的成本最小化模型中,通过调整商品的服务敏感特性值表征商品的不同生命周期阶段,得到了商品的生命周期阶段与纵向库存结构优化间的关系,并据此给出了在商品生命周期的不同阶段如何选择最佳库存策略的方法和建议。三、研究了如何根据商品的需求性质和服务要求进行多级配送系统横向库存结构优化的问题,并分别考察了当上级库存充足和不足两种情况下的多级库存分配策略。首先,构建了上级库存充足时的各级节点的成本最优化模型,利用仿真工具和数值分析法,分析了部分需求性质对多级配送系统运营总成本的影响,得到了二者之间的影响关系。其次,用模糊数学的方法研究了当上级库存不足时的横向库存分配问题。论文首先构建了以节点的优先级系统为决策变量的模糊数学模型,通过调整成本要素和服务要素对最终结果的影响权重,找出了成本要素和服务要素对最终优化结果的影响关系,得到了当商品的需求性质和服务要求发生变化时调整横向库存分配策略的理论依据和具体方法,并通过相应的算例,验证了模型的有效性和结果的准确性。四、研究了如何根据商品性质确定商品在多级配送系统中的最优库存结构模式。在对纵向库存结构优化和横向库存结构优化方法进行理论研究的基础上,结合现实中不同商品配送系统的库存结构形式,找出了商品的各项性质指标与多级配送系统的库存结构、运营绩效之间的存在的定性关系,得到了如何根据商品性质进行多级配送系统库存结构模式选择的框架模型,并给出了模型的使用方法和步骤。通过该模型可以进行配送系统结构的优化设计、优化改进,还可以指导决策者所经营的商品发生变化时,如新商品进入市场时进行最优库存结构模式的选择。五、对论文研究的内容进行了案例分析。论文分别以医药批发行业配送系统的优化设计和烟草销售行业的配送系统优化改进为例,对基于商品性质的配送系统库存结构的优化研究进行了案例检验。案例分析及具体的实践结果表明,在该方法指导下,能够指导决策者进行多级配送系统结构的选择、构建以及改造和现有系统的优化运营,验证了本研究的有效性、实用性和经济性。较之前人的研究,本文将库存结构的优化研究与现有的库存控制优化研究和多级配送系统的结构研究区分开来,并创新性的从商品性质角度对多级配送系统的库存结构优化问题进行了系统的研究,提出了多级配送系统优化研究的新角度和思考方法。在本文研究的基础上,后续的研究可以从以下几方面展开:(1)增加影响多级配送系统库存结构的商品性质指标的数量,并尝试采用更为量化的描述方式以扩展本研究的理论基础;(2)扩展纵向库存结构的层级优化和横向库存结构的节点库存分配策略优化研究中系统的层级数和节点,使之更具一般性和可移植性;(3)扩展模糊数学在横向多节点库存分配研究中的应用,将与商品性质相关的除成本和服务水平之外的其他影响因素也纳入考察之中。
【图文】：

成本变化,权重,成本,服务水平

(2) 对于单位库存成本最低、平均需求量最少的 1 点来说，随着成本权重的增加，其分配优先级指标升高，更多的库存被分配到点 1，但由于点 1 的需求量最低，容易达到较高的服务水平，所以由成本权重上升带来的更多的库存并没有给系统的总体服务水平做出明显贡献。同时，如果在仿真过程中去除最大库存水平的限制，当库存成本权重达到 0.8 以上时，系统的总体库存成本不降反升，就是由于过多的库存流向了单位存储成本较低的库存点造成的，这样反而不能达到系统优化的目的，因此，在对系统进行优化时需要设置必要的阈值，以保证仿真结果落在可行的范围内。(3) 对于单位库存成本中等，平均需求量最大的 2 点来说，随着服务水平权重的降低，库存点 2 的分配优先级系数减小，，因此，分配到点 2 的库存量呈下降趋势，库存成本逐渐降低，但其服务水平大幅下降，造成系统总体服务水平降低。对于此图 4.8(a) 成本权重增加的成本变化Fig.4.8(a) change of cost when cost weight increased图 4.8(b) 成本权重增加的服务水平变化Fig.4.8(b) change of SL when cost weight increased
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：F253.4;F224

【参考文献】