公斌

（西安廣播電視大學(xué) 財(cái)經(jīng)教學(xué)部，陜西 西安 710002）

多級供應(yīng)鏈庫存系統(tǒng)總量均衡決策的建模分析

公斌

（西安廣播電視大學(xué) 財(cái)經(jīng)教學(xué)部，陜西 西安 710002）

在保持總量均衡的前提下，如何將復(fù)雜的多級庫存系統(tǒng)決策進(jìn)行量化并總結(jié)成模型具有現(xiàn)實(shí)意義。以庫存控制系統(tǒng)的組成作為多級庫存控制系統(tǒng)決策的邏輯起點(diǎn),通過研究輸出、輸入和約束條件,找到了多級庫存控制系統(tǒng)決策的運(yùn)行機(jī)制,從而建立了多級庫存系統(tǒng)計(jì)劃層和執(zhí)行層決策模型。將復(fù)雜的多級庫存系統(tǒng)決策問題量化處理,對于提高多級庫存系統(tǒng)決策的效率有著重要意義。

多級庫存系統(tǒng)；供應(yīng)鏈；總量均衡;決策模型

1 引言

在供應(yīng)鏈管理中，多級庫存系統(tǒng)決策包括計(jì)劃層和執(zhí)行層決策兩個層面,這兩個層面的決策主體都是多級供應(yīng)鏈物流中心節(jié)點(diǎn)環(huán)節(jié)，由多級供應(yīng)鏈物流中心節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一實(shí)施。計(jì)劃層決策得到的中長期時段計(jì)劃是為了使總量在一個相對長的時間內(nèi)保持平衡，有益于決策變量的確定性；執(zhí)行層決策是因?yàn)橹虚L期的計(jì)劃不能夠指導(dǎo)日常運(yùn)營，需要拆分成可執(zhí)行的短期計(jì)劃才可以。因?yàn)槎嗉壒?yīng)鏈物流中心節(jié)點(diǎn)決策包括計(jì)劃層中長期決策和執(zhí)行層短期決策兩個層面，因?yàn)橛?jì)劃層決策是中長期決策,執(zhí)行層決策是短期決策，因而決策具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性，所以其決策面臨很大的困難。為了解決決策困難這個問題，研究計(jì)劃層中長期決策及執(zhí)行層短期決策的內(nèi)容，將復(fù)雜的多級庫存系統(tǒng)決策進(jìn)行量化并總結(jié)成多級供應(yīng)鏈庫存系統(tǒng)總量均衡決策模型,對于研究如何提高多級供應(yīng)鏈庫存系統(tǒng)的效率有重要意義。

2 文獻(xiàn)綜述

通過查閱文獻(xiàn)，得知有關(guān)多級庫存控制系統(tǒng)決策模型的研究成果如下：Cohen(1988)等建立了生產(chǎn)與庫存的聯(lián)合決策模型[1]。Blumenfelf等（1991）提出了基于經(jīng)濟(jì)訂貨批量的,物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決策模型[2]。邵舉平等（2008）提出了多級供應(yīng)鏈物流計(jì)劃模型[3]。Karakitsiou（2008）等提出了生產(chǎn)、運(yùn)輸與庫存三者集成優(yōu)化的聯(lián)合決策模型[4]。唐加福等（2005）概括了聯(lián)合決策過程可以看作是兩層決策[5]。Fumero等（1999）提出基于分解算法的物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決策模型[6]。孫曉旭等（2007）對一些主要庫存管理法和庫存控制模型進(jìn)行分析[7]。盡管以上學(xué)者對多級庫存系統(tǒng)決策進(jìn)行了研究，但上述文獻(xiàn)的研究都沒有涉及到在多級供應(yīng)鏈庫存總量保持均衡的情況下如何決策，而且也沒有研究多級庫存控制系統(tǒng)二層級決策的建模,基于這個原因，本文試圖研究多級供應(yīng)鏈庫存系統(tǒng)保持總量均衡的決策模型來加以彌補(bǔ)。由于多級庫存系統(tǒng)構(gòu)成比較復(fù)雜，而且多級庫存系統(tǒng)出庫和入庫決策又包括兩個層面，因而如何讓物流企業(yè)多級庫存總量保持均衡的決策就有一定的復(fù)雜性，如何將復(fù)雜的多級庫存系統(tǒng)決策問題量化處理，對于提高多級庫存系統(tǒng)決策的準(zhǔn)確性有著重要意義。

3 多級庫存控制系統(tǒng)決策的邏輯起點(diǎn)

如圖1所示,一個庫存控制系統(tǒng)由輸入、輸出、約束條件和運(yùn)行機(jī)制4部分構(gòu)成。相應(yīng)的多級庫存系統(tǒng)的計(jì)劃層和執(zhí)行層決策，輸入部分為入庫計(jì)劃量、輸出部分為出庫計(jì)劃量、約束條件包括庫存資金的約束、空間約束等。運(yùn)行機(jī)制包括控制哪些參數(shù)以及如何控制[8]。

圖1 多級庫存控制系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制

研究庫存控制系統(tǒng)的組成,通過對輸入、輸出、約束條件和運(yùn)行機(jī)制的研究,可以找到多級庫存控制系統(tǒng)決策的依據(jù),以此作為多級庫存控制系統(tǒng)決策的邏輯起點(diǎn)。

4 多級庫存系統(tǒng)計(jì)劃層決策模型

多級庫存系統(tǒng)計(jì)劃層決策屬于中長期的決策計(jì)劃，中長期決策耗時長,存在不確定性,多級庫存系統(tǒng)計(jì)劃層決策的根本目的是要解決物流中長期決策中的不確定性問題,計(jì)劃層決策實(shí)際決策過程是按季或月來衡量時間的。

多級庫存系統(tǒng)計(jì)劃層決策主要包含物流入庫計(jì)劃量和出庫計(jì)劃量。由于短期時段內(nèi)不確定性顯得波動很大，但放在中長期時段內(nèi)波動就不是很大了。因此，作為計(jì)劃層決策，入庫計(jì)劃量和出庫計(jì)劃量就能在這段時期內(nèi)保持一個總體平衡，使原來不確定性較大轉(zhuǎn)化為確定性較大的決策問題。解決該決策問題的基本方法是建立數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，其目標(biāo)有兩個：一是盡可能滿足緊鄰層級物流節(jié)點(diǎn)的需求計(jì)劃，二是使總的調(diào)運(yùn)成本最小化。因此，通過建立中長期時間段內(nèi)出庫計(jì)劃量和入庫計(jì)劃量總量平衡的數(shù)學(xué)模型，使得計(jì)劃層決策出庫計(jì)劃量和入庫計(jì)劃量能在中長期時間段保持總量平衡，那么計(jì)劃層決策的確定性就得以保障。

4.1 多級庫存系統(tǒng)計(jì)劃層決策的輸出、輸入

（1）多級庫存系統(tǒng)計(jì)劃層決策的輸出部分。多級庫存系統(tǒng)計(jì)劃層的輸出部分就是計(jì)劃層決策出庫計(jì)劃的制定。多級庫存系統(tǒng)計(jì)劃層決策出庫計(jì)劃制定的內(nèi)容就是編制出庫計(jì)劃單，其核心方法是決策最優(yōu)化方法（也稱做運(yùn)籌學(xué)方法）。該方法必須有相應(yīng)變量，具體包括物料出庫計(jì)劃、末級倉庫的需求計(jì)劃、調(diào)運(yùn)運(yùn)輸費(fèi)率、中心倉庫的出庫量、各運(yùn)輸路線相應(yīng)的物流總量。

（2）多級庫存控制系統(tǒng)計(jì)劃層決策的輸入部分。多級庫存控制系統(tǒng)計(jì)劃層的輸入部分就是計(jì)劃層決策入庫計(jì)劃的制定。入庫計(jì)劃制定是以出庫計(jì)劃為基礎(chǔ)的。因?yàn)橹贫ǔ鰩煊?jì)劃主要是編制出庫計(jì)劃單，因而制定入庫計(jì)劃就是編制入庫計(jì)劃單。

應(yīng)用心理學(xué)專業(yè)就業(yè)“亮紅牌”的辦學(xué)原因分析與對策研究…………………………………………馬利軍，關(guān)舒婷（94）

4.2 多級庫存系統(tǒng)計(jì)劃層決策的約束條件

條件1：多級庫存控制系統(tǒng)倉庫出庫量的最高上限值應(yīng)超過其向各末級倉庫的最優(yōu)化出庫量之和。

用Ui表示多級庫存控制系統(tǒng)i個倉庫出庫量的最高上限值分別表示多級庫存控制系統(tǒng)i個倉庫向 j個末級倉庫采用水路、鐵路運(yùn)輸方式的最優(yōu)化出庫量，m,n分別表示多級庫存系統(tǒng)倉庫、末級倉庫的數(shù)目，表示如下：

條件2：多級庫存控制系統(tǒng)倉庫出庫量的最低下限值應(yīng)低于其向各末級倉庫的最優(yōu)出庫量之和。

用Li表示多級庫存控制系統(tǒng)i個倉庫出庫量的最低下限值，表示如下：

條件3：多級庫存控制系統(tǒng)倉庫向各末級倉庫的最優(yōu)化出庫量應(yīng)高于其向各末級倉庫調(diào)運(yùn)量的下限值并低于其上限值。

條件4：各末級倉庫的調(diào)運(yùn)出庫量上限值應(yīng)低于其接收到的倉庫向其調(diào)運(yùn)的最優(yōu)量之和。

4.3 多級庫存系統(tǒng)計(jì)劃層決策的運(yùn)行機(jī)制

由于庫存控制系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制主要研究控制哪些參數(shù)以及如何控制，構(gòu)建由參數(shù)構(gòu)成的多級庫存系統(tǒng)計(jì)劃層決策的優(yōu)化模型來體現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)行機(jī)制,該模型應(yīng)滿足兩個條件：出庫計(jì)劃量和入庫計(jì)劃量總成本最低；盡量滿足相鄰各級庫存系統(tǒng)的決策出庫計(jì)劃量和入庫計(jì)劃量。

條件1:出庫計(jì)劃量和入庫計(jì)劃量總成本最低。

出庫計(jì)劃量和入庫計(jì)劃量總成本包括存儲費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)用及其它費(fèi)用。

條件2:盡量滿足相鄰各級庫存系統(tǒng)的決策出庫計(jì)劃量和入庫計(jì)劃量。

用D表示多級庫存系統(tǒng)倉庫向各末級倉庫以不同運(yùn)輸方式的出庫量分別表示多級庫存系統(tǒng)i個倉庫向末級j個倉庫以水路、鐵路運(yùn)輸方式的初始(出、入庫)計(jì)劃量，表示如下：

5 多級庫存系統(tǒng)執(zhí)行層決策模型

為了將計(jì)劃層決策得到的中長期計(jì)劃拆分成可執(zhí)行的短期計(jì)劃，將計(jì)劃層決策得到的總量轉(zhuǎn)化為日?？蓤?zhí)行的具體數(shù)量，提出了執(zhí)行層決策，該決策是一個短期的決策，短期動態(tài)計(jì)劃也是一個多目標(biāo)數(shù)學(xué)規(guī)劃模型。執(zhí)行層決策用以指導(dǎo)日常運(yùn)營，是短期決策。由于執(zhí)行層決策過程耗時較短，與計(jì)劃層決策相比，執(zhí)行層決策確定性較大。

5.1 多級庫存系統(tǒng)執(zhí)行層決策的輸出、輸入

與計(jì)劃層決策內(nèi)容相同，執(zhí)行層決策包括出庫計(jì)劃和入庫計(jì)劃的制定。執(zhí)行層決策的內(nèi)容包括多級庫存控制系統(tǒng)短期出庫和入庫計(jì)劃的制定，這與計(jì)劃層決策內(nèi)容相對應(yīng)。

（1）執(zhí)行層決策出庫計(jì)劃的制定。執(zhí)行層決策出庫計(jì)劃制定的內(nèi)容就是編制出庫計(jì)劃單,這也是裝卸準(zhǔn)備工作、調(diào)運(yùn)車船的依據(jù)。依照總調(diào)運(yùn)費(fèi)用最低為原則，來確定多級庫存系統(tǒng)執(zhí)行層的調(diào)運(yùn)出庫量。與計(jì)劃層編制出庫計(jì)劃單相同也要有相應(yīng)變量,具體包括多級庫存系統(tǒng)倉庫出庫計(jì)劃、中心倉庫的歷史出庫量、各末級倉庫出庫計(jì)劃、各末級倉庫庫存量、多級庫存系統(tǒng)倉庫的調(diào)運(yùn)出庫量、各運(yùn)輸路線相應(yīng)的物流總量。

（2）執(zhí)行層決策入庫計(jì)劃的制定。執(zhí)行層決策入庫計(jì)劃的制定也是以出庫計(jì)劃為基礎(chǔ)的,具體就是編制入庫計(jì)劃單并對庫存狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控報告情況。由于在多級庫存系統(tǒng)中，隨著出庫情況和入庫狀況隨時變化導(dǎo)致的庫存狀態(tài)改變，執(zhí)行層決策入庫計(jì)劃所針對的監(jiān)控情況報告尤其顯得必要,通過報告可以了解執(zhí)行層決策入庫計(jì)劃的進(jìn)展情況。

5.2 多級庫存系統(tǒng)執(zhí)行層決策的約束條件

約束條件1、2、3同式（1）、（2）、（3）。

條件4：末級倉庫出庫量的上限值應(yīng)超過其向最終用戶的最優(yōu)化出庫量之和，該結(jié)果可表示如下：

條件5：末級倉庫出庫量的下限值應(yīng)低于其向最終用戶的最優(yōu)化出庫量之和，該結(jié)果可表示如下：

5.3 多級庫存系統(tǒng)執(zhí)行層決策的運(yùn)行機(jī)制

與計(jì)劃層決策內(nèi)容相同，多級庫存系統(tǒng)執(zhí)行層決策的運(yùn)行機(jī)制也是通過優(yōu)化模型來加以體現(xiàn)的。同樣的，該優(yōu)化模型也應(yīng)滿足出庫計(jì)劃量和入庫計(jì)劃量總成本最低、盡量滿足多級庫存系統(tǒng)執(zhí)行層的調(diào)運(yùn)出庫條件這兩個條件,同式（5）、（6）。

6 結(jié)語

采用長期計(jì)劃和短期計(jì)劃相結(jié)合的方式，實(shí)際中能夠較好地適應(yīng)多級供應(yīng)鏈物流中心節(jié)點(diǎn)的物流運(yùn)營需要。位于中游的多級供應(yīng)鏈物流中心節(jié)點(diǎn)承擔(dān)著庫存調(diào)節(jié)的職能，在產(chǎn)品物流過程中起著承上啟下的重要作用。以多級供應(yīng)鏈物流中心節(jié)點(diǎn)為決策中心節(jié)點(diǎn)，讓它發(fā)揮承上啟下物流集成作用，信息得以充分共享，資源得以有效配置。根據(jù)多級庫存系統(tǒng)決策時間段的不同,分為中長期計(jì)劃的計(jì)劃層決策和短期計(jì)劃的執(zhí)行層決策。

多級庫存系統(tǒng)因?yàn)槠涮幱诓煌瑫r段而導(dǎo)致決策過程的不確定性,這也是多級庫存系統(tǒng)多目標(biāo)決策復(fù)雜性的原因,多級庫存系統(tǒng)多目標(biāo)決策模型解決了決策困難的弊端。本文總結(jié)出計(jì)劃層決策模型和執(zhí)行層決策模型并加以優(yōu)化,最終將多級庫存系統(tǒng)多目標(biāo)決策歸納成計(jì)劃層和執(zhí)行層決策的優(yōu)化模型,做到了復(fù)雜問題的量化處理,這對于提高多級庫存系統(tǒng)決策過程的準(zhǔn)確性有著重要意義。

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Modeling and Analysis of Total Volume Balancing Decision-making of Inventory System of Multi-echelon Supply Chains

Gong Bin
(Finance&Economics Teaching Department,Xi'an Radio&TV University,Xi'an 710002,China)

In this paper,taking the composition of the inventory control system as the logic starting point of the multi-echelon inventory control system decision-making process,we studied the corresponding input,output and constraint,identified the operational mechanism of the process,and built the decision-making model of the planning layer and the execution layer of the multi-echelon inventory system so as to quantify the complex decision-making problem of the multi-echelon inventory system.

multi-echelon inventory system;supply chain;total volume balancing;decision-making model

F715.6；O141.4

A

1005-152X(2015)11-0179-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2015.11.048

2015-08-16

公斌（1970-），男，河北樂亭人，碩士，副教授，研究方向：生產(chǎn)與運(yùn)營管理、物流與供應(yīng)鏈管理。