需求确定的制造与翻新混合系统库存决策模型研究

摘要

由于资源、能源的短缺和人力成本的上升，因此将集物料、能量和劳动附加值循环利用于一体的产品翻新方式引入传统生产系统将是大势所趋，这已成为企业提升竞争优势、降低生产成本和培育新的利润增长点的重要手段。鉴于混合系统库存管理固有的复杂性、运作的独特性，以致客观上要求对传统的库存管理理论和方法进行修正。库存管理是混合系统生产运作管理的重要组成部分，其关键在于库存决策。在生产与销售阶段，论文针对混合系统中存在旧产品处置、制造与翻新的外部影响、翻新能力有限、期初有大量旧产品、修复时间不为零和产品贬值等现象和问题分别构建库存决策模型，并遵循问题提出-模型构建-模型求解-举例验证的研究思路展开，主要工作和创新如下： (1)对混合系统的定义、混合系统与其他库存系统的区别与联系以及混合系统的分类分别进行研究，并对需求确定的混合系统库存决策的研究现状进行了评述和总结。 (2)针对现有研究假定旧产品全部返回和全部翻新或者部分返回和全部翻新、没有考虑延迟交货策略的影响等局限，论文假定旧产品部分返回和部分翻新，存在旧产品处置且允许延迟交货。根据旧产品处置的原因和延迟交货策略的影响，应用(1，R)与(P，1)策略分别构建了非质量因素引起旧产品处置且无服务水平约束的库存决策模型和质量因素引起旧产品处置且有服务水平约束的库存决策模型，并把第二类模型细分为旧产品累积到一定数量开始翻新的库存决策模型和旧产品累积到一定时间成批翻新的库存决策模型。应用消元思想和差分函数的性质，当制造与翻新准备次数为正整数时，分别提出了确定最优的制造与翻新准备次数、制造与翻新批量、制造周期与翻新周期最大缺货量等求解算法。分析发现，当其他参数恒定时，翻新比率决定最优策略的类型；选取适当的服务水平有利于降低成本。与相关的研究比较，本研究构建的模型更加普遍。 (3)针对现有研究在供应链库存决策方面主要局限于正向供应链、在混合系统制造与翻新业务协调方面主要集中在企业内部的偏向，论文分别将(1，R)与(P，1)策略应用到闭环供应链系统制造商的库存决策中，并推导出更加普遍的零售商、制造商、供应商和回收商的成本和利润函数。当制造与翻新准备次数为正整数时，分别给出了完全分散决策情形在(1，R)与(P，1)策略下系统最优策略的求解算法，并在此算法的基础上，给出了完全集中决策情形和部分集中决策情形系统最优策略的求解算法。分析发现，完全集中决策情形的系统最优利润比其他决策结构的高，系统利润提高的关键在于制造商与零售商之间的决策协调，成员决策协调的关键在于建立合理的利润增量分享机制，旧产品返回率的变化将引起最优策略类型的改变。与相关的研究比较，本研究构建的模型更加普遍，研究的决策结构与现实情况更加接近。 (4)针对现有研究假定旧产品全部返回、不能用于翻新的旧产品以恒定速率处置以及没有考虑翻新准备次数为正整数等局限，论文假定旧产品部分返回且都满足翻新要求，不能用于翻新的旧产品在模型周期的前面时段集中处置。应用(1，R)与(P，1)策略分别构建了库存决策模型，提出了确定各产品翻新顺序和翻新比率的算法。当制造与翻新准备次数为正整数时，分别给出了各产品最优的制造和翻新批量、最小总成本等求解算法。与相关的研究比较，本研究改变了旧产品的处置方式，为多产品翻新提供了另一种策略选择，提高了库存决策的可操作性。 (5)针对现有研究假定制造与翻新准备次数已知、无法保证最优策略对应的总成本最低的局限，论文假定制造与翻新准备次数未知，构建了未翻新旧产品保存到期末和未翻新旧产品期初进行处置的两类库存决策模型，推导出不同转换期对应的最小总成本函数和最优转换期的存在范围，并提出了确定计划期间最优策略的算法。分析发现，当转换期一定，两类模型的最优策略相同。但是，旧产品处置成本、制造与翻新变动成本的引入将改变计划期间最优策略。与相关的研究比较，本研究得到的最优策略对应的总成本最低，所用方法较为直观，便于企业使用。 (6)针对现有研究在退货批量翻新时没有考虑修复时间、在短生命周期产品库存决策方面主要集中于正向供应链的局限，对于长生命周期产品，论文从成本角度构建了考虑修复时间退货的定期与定量翻新库存决策模型；对于短生命周期产品，论文从利润角度构建了考虑产品贬值退货的定期与定量翻新库存决策模型；给出了期望平均成本函数取最小值与期望平均利润函数取最大值的充分条件，提出了确定最优订货与翻新策略的求解算法。分析发现，对于长生命周期产品，定期翻新方式较佳，适当延长修复时间，有助于降低成本；对于短生命周期产品，定期翻新与定量翻新都不占据绝对优势，但产品贬值率增加将引起销售周期缩短、订货量和期望平均利润下降。与相关的研究比较，本研究构建的模型更加普遍，得到的订货与翻新策略较佳。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2混合系统的基本概念

1.2.1混合系统的定义

1.2.2混合系统与其他库存系统的区别与联系

1.2.3混合系统的分类

1.3国内外相关研究评述

1.3.1连续盘点混合系统库存决策模型

1.3.2周期盘点混合系统库存决策模型

1.3.3国内外相关研究总结及进一步研究的问题

1.4研究思路和研究内容

第二章 存在旧产品处置和延迟交货的库存决策模型

2.1引言

2.2基本假设与符号定义

2.3非质量因素引起旧产品处置且无服务水平约束的库存决策模型

2.4质量因素引起旧产品处置且有服务水平约束的库存决策模型

2.4.1旧产品积累到一定数量开始翻新的库存决策模型

2.4.2旧产品积累到一定时间成批翻新的库存决策模型

2.5算例分析

2.6本章小结

第三章考虑制造与翻新外部影响的库存决策模型

3.1引言

3.2基本假设与符号定义

3.3考虑制造与翻新外部影响的库存决策模型构建

3.4考虑制造与翻新外部影响的库存决策模型求解

3.4.1完全分散决策情形

3.4.2完全集中决策情形

3.4.3部分集中决策情形

3.5算例分析

3.6本章小结

第四章翻新能力有限的库存决策模型

4.1引言

4.2基本假设与符号定义

4.3翻新能力有限的库存决策模型构建

4.4翻新能力有限的库存决策模型求解

4.5算例分析

4.4本章小结

第五章期初有大量旧产品的库存决策模型

5.1引言

5.2基本假设与符号定义

5.3期初有大量旧产品的库存决策模型构建

5.3.1未翻新旧产品保存到期末的库存决策模型

5.3.2未翻新旧产品期初进行处置的库存决策模型

5.4最小总成本函数的导出

5.4.1未翻新旧产品保存到期术的最小总成本函数

5.4.2未翻新旧产品期初进行处置的最小总成本函数

5.5期初有大量旧产品的库存决策模型求解

5.6算例分析

5.7本章小结

第六章考虑修复时间与产品贬值的库存决策模型

6.1引言

6.2基本假设和符号定义

6.3考虑修复时间与产品贬值的库存决策模型构建与求解

6.3.1考虑修复时间的库存决策模型

6.3.2考虑产品贬值的库存决策模型

6.4算例分析

6.5本章小结

第七章论文总结与研究展望

7.1论文总结

7.1.1主要工作及结论

7.1.2主要创新点

7.2研究展望

参考文献

附录

致谢

攻读博士学位期间科研论文及获奖情况