供应链环境下的多级库存优化与控制研究

云南财经大学 宋志兰  于皎 刘丽 徐黎明 王华

摘要：本文首先从相关的理论研究入手，同时应用运筹学建模的方法，来对供应链管理环境下的多级库存进行系统研究。本文把多级库存成本优化作为建模切入点并结合钢铁分厂的案例对模型进行验证，通过将单级库存控制计算结果和多级库存控制计算结果进行比较，论证了多级库存控制方法更优。

关键词：供应链；多级库存 ；数学建模 ；库存成本

0  引言

伴随着社会经济和信息技术的发展，企业面临的竞争环境已发生变化 ，而且伴随着顾客需求的个性化、产品周期的缩短等特征出现，致使企业面临着前所未有的挑战。这就需要越来越多的企业同上下游企业建立合作伙伴关系，逐渐形成集供应商、制造商、分销商以及零售商为一体的联盟，即形成供应链一体化体系。适量的库存能有效应应对外界各种偶然的、无律的需求变化，减少生产资金的占用，降低库存存储成本等相关费用，最终使得企业总运作成本降低，进而增加企业的总利润。

Clark 和Scarf 是最早提出 “级库存”概念的：供应链的级库存等于某一库存节点现有的库存加上转移或正在转移给后续节点的库存。他们同时指出，在一条完整的供应链条上，本级库存状态不仅要包括本库存节点的库存数据，还要包括其下游需求方的库存数据^[1]。Clark和Scarf 提出"级库存"的概念之后引起了国内外学者的关注：马东怡^[2]利用级库存理论，建立一个受库存水平影响的需求率，然后在遗传算法中加入行化操作，进而对模型求解，得出模型的有效性。李翀^[3] 等通过构建多级供应链系统成本随机网络分析模型，得出了成本分布特征的解析算法。然后从系统成本类型和系统对企业成本波动的灵敏度两个方面研究成本问题。论证了多级供应链网络系统成本分析模型的有效性和实用性。师利君^[4]从单极和多级库存控制策略两个方面入手，论述了VMI、JMI、CPFR等库存控制方法，从时间和成本两层面研究了多级库存优化控制问题，从而寻求一种解决供应链环境下库存控制的方法。郑志宽^[5]通过将传统的库存管理运作模式与现代库存管理模式进行比较，研究多级库存优化调度问题。指出在多级库存控制管理中，除了要考虑库存成本控制，还要考虑缺货时间和缺货次数，将库存成本优化问题转变为一个多目标优化问题。白少布^[6]等假定供应链结构是稳定的，通过分析整个供应链网络各节点的特征，得出了在订货提前期是随机情况时的最低库存费用，并利用在各节点服务水平约束下的临界值和库存费用凸函数的特性确定出供应链的运作策略。金海和^[7]等在研究中引入效供应量的概念，建立了在顾客需求、低层节点缺货量都是随机的模型，并以供应链总利润最大为目标函数。同时对处于特殊情况下模型进行优化和分析，最终得出低层节点缺货量会影响模型的最优解。钱燕云^[8]等对一个动态、多级的供应链库存系统，采用系统动力学的方法，建立供应链(c，C)库存策略下的成本模型，分析出供应链库存系统中各节点间库存供需变动情况受库存策略变动的影响程度，提出了(c，C)库存策略下供应链库存系统管理方法。Ganeshan^[9]研究了由多家零售商、多家供应商和一家分销中心组成的多级供应链，并建立了基于连续盘点库存订货策略的供应链库存控制模型。马士华^[10]通过模型对两阶段供应链的库存协调及价值进行了深入探讨，引入有效库存水平的概念，构造了在定期检查补货模式下的供需双方库存模型，通过对安全因子的整体优化来降低供应链库存成本，提出了安全因子整体优化的实现机制。也从物流运作能力角度研究了产品供应链系统成本受流通量的影响程度。贾春兰^[11]分析了供应链多级库存的内部结构以及多级库存结构成本的影响因素，建立了集供产销为一体的供应链多级库存模型，采用免疫遗传算法对供应链多级库存模型进行求解，最终验证了建立的供应链多级库存成本优化模型的有效性和合理性。丛建春^[12]通过建立一个由核心制造商、多个供应商和多个分销商组成的需求是满足正态分布和各级库存提前期是随机的模型，目标函数是计划周期内系统运行期望总成本，最终得到最优的订货策略。Ilaria Giannoccaro^[13]等采用整体管理的思想对供应链多级库存进行管理，假设顾客需求是恒定不变的和库存持有成本是常数，运用模糊集理论建立需求与成本之间的不确定库存模型。此外，各种研究方法也被用于供应链成本分析中，例如Farahan等^[14]提出的混合非占优排序遗传算法，分散启发式算法，博弈论，以及数据包络分析方法等。