马氏排队库存系统最优控制策略研究

发布时间：2020-04-26 13:27

【摘要】：随机库存系统的不确定性主要来自于需求和供给，相关的研究已颇为丰富。然而，实际中的库存决策还依赖于顾客排队行为。顾客排队与库存服务相结合形成的排队库存系统是现实中普遍存在的一类库存服务系统。但是，目前关于这方面的研究尚不多见。因此，研究排队库存系统有着重要的理论价值与现实意义。本文以具有马尔科夫结构的库存服务系统为对象，将需求成批量消耗库存等影响库存服务的重要因素纳入到库存控制的决策之中，研究马氏排队库存系统的库存控制策略，旨在建立分析马氏排队库存系统的理论方法，通过模型构建、模型分析与求解、库存控制成本函数构建、成本函数分析及优化算法设计以及数值仿真与管理启示揭示等过程，基本形成一种马氏排队库存系统控制策略的研究范式。首先，研究连续盘点的（s， S）补货随机库存系统。采用生灭过程理论推导出库存水平状态的稳态概率分布以及作为库存控制的系统性能指标。以库存成本最小化为目标，建立一个约束非线性的库存优化模型，提出一种适应整数型变量寻优的改进遗传算法(IGA)。数值仿真实验不仅表明所用的IGA有效性，还考察了系统参数的敏感性并揭示出一些重要的库存管理启示。接下来，研究具有可选服务优先权的排队库存系统最优控制策略。将可选服务机制引入到具有优先权的(s， Q)排队库存系统中，即当库存下降到安全库存水平时，到达的普通顾客将以概率p得到服务。首先，建立库存水平状态转移方程，采用递推法获得库存水平稳态概率分布，并得到系统的稳态性能指标。然后，构建库存成本函数，并基于库存成本函数性质设计优化算法。最后，通过数值仿真验证该算法的有效性，并获得相应的重要启示：在两类顾客缺货成本悬殊的情况下，通过采用可选服务机制实现降低库存成本的目的。但是，在两类顾客缺货损失成本相当的情况下，采用可选服务机制会导致库存成本增加。其次，研究批量需求模式下的排队库存系统控制策略。考虑一类具有（s， s+q）策略的批量需求排队-库存系统。需求的到达形成复合Poisson过程，当库存水平下降到s时管理员立即补货至最大仓储量（s+q）。通过构建库存和缺货状态下的状态转移方程，研究了库存和缺货的稳态概率分布特征；进一步，建立库存成本函数并设计了一种有效的算法，研究库存系统的最优控制策略并分析参数的敏感性。再次，研究一类服务水平约束的排队库存系统控制策略。在(s， Q)补货策略下，基于排队理论建立库存水平状态平衡方程，并推导出库存水平稳态概率分布以及作为库存控制的系统稳态性能指标。以库存成本最小化为目标，构建服务水平约束的库存控制模型。针对模型的非线性约束与整数型变量的特征，采用一种改进的遗传算法(IGA)用于决策变量的寻优。数值实验表明，当市场需求服务水平大于库存系统内生的服务水平时，实施服务水平约束能够降低库存控制成本。最后，研究面向两类顾客服务的易逝品排队库存系统控制策略。通过构建面向两类顾客服务的易逝品排队库存模型，并将库存物品的耗损纳入到模型中，提出基于排队分析技术的易逝品库存控制的研究方法，讨论易逝品库存最优控制策略并揭示出重要的管理启示。
【图文】：

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9图 1-1 学位论文研究的技术路线1.4 创新点本文通过构建一系列既有很好的继承拓展又有本质区别的排队库存模型，采用排队分析技术，建立了具有特色鲜明的马尔科夫排队库存系统研究的理论方法与

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文构建的排队库存系统模型体系中所讨论库存控制策略主要为( s)策略（有的文献将策略记为( R， r )策略或( r， R )策略）。这是因控制策略最常见于理论研究中，同时也是较好地描述了普遍存在。理论界业已形成了这两种库存控制策略的共识。 S )策略[18-28]：对实时库存进行连续检查，，一旦库存水平降低到订货，订货后使最大库存保持为常量S 。 Q )策略[29-39]：对实时库存进行连续检查，当库存水平降低到订购订货，订货批量为固定值Q。排队系统队系统又称为随机服务系统[40-41]，它是研究服务过程和拥挤现象要解决顾客排队等待时间与服务系统设施费用大小的难题。现实望尽快接受服务，为了减少顾客等待时间，需要提高服务水平，服务成本。因此，系统的优化目标就是使两者的费用最小。图 2-1 所示，排队系统主要由输入过程、排队规则以及服务机构所构
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：F253.4;F224

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