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复杂供应链协调优化模型及算法研究

【摘要】:20世纪90年代以来,供应链管理作为一种能帮助企业提高竞争能力的战略思想,受到世界各地的普遍关注。学术界和业界对供应链管理进行了大量的研究和探讨,这些研究包括供应链的战略研究、供应链建模、供应链成员间合作关系研究、供应链的运作协调研究、供应链绩效评价等。随着经济全球化发展,供应链的级数及成员个数越来越多,使得供应链的复杂程度越来越大,而现有复杂供应链协调与优化理论还不够充分和完善,无法为业界的供应链管理提供更多、更全面的方法指导和理论依据。在取消了运输管制后,运输业得到了广泛且多样化的发展,出现了多种运输方式和计费方式,现有供应链协调优化模型无法很好的适应运输业发展的新形势。针对以上问题,本文从最小化成本的角度,利用博弈论、系统工程、最优化、算法设计、计算复杂性等理论和方法,研究面向动态需求的复杂供应链协调优化问题,目的是要建立能适应当前新形势的供应链协调优化模型及算法。 对动态需求下普通产品二级供应链的协调问题进行分析,构建包含运输决策的数学模型。从协调前二级供应链成员的策略制定中分析各成员的协调动机和倾向。构建信息共享协调下允许配送次数不同的二级供应链博弈模型,分析协调前后供应商和零售商的决策变化,并设计遗传算法进行求解。通过数值试验,证实了供应链中无论哪个成员处于强势,信息共享都能降低各成员的成本。随后对面向离散动态需求的二级供应链协调问题进行研究。以零售商的成本和供应商的利润为效用函数构建数量折扣协调后的博弈模型,分析协调后的策略组合成为纳什均衡策略组合的必要条件。揭示全单位数量折扣和增加数量折扣协调策略下各成员的决策变量、成本和利润与折扣率之间的关系。设计数值试验对两种数量折扣协调策略的协调效果进行比较。 将需求类型、供应链复杂程度、运输方式三个条件一起考虑,对离散动态需求下具有复杂结构的普通产品二级供应链系统优化问题进行研究,其中系统决策中增加了运输决策。对会聚型二级供应链,将生产费用与不同配送方式对应的配送费用相结合,分别构建系统优化模型,分析模型特点,设计求解算法。针对发散型二级供应链系统优化问题,采用一般增函数作为生产(包含运输)和存储费用的参数表示构建数学模型。利用增函数的性质,设计全多项式时间近似算法(FPTAS)。对混合型二级供应链系统,构建不同运输方式下系统的生产、运输、采购和存储策略的综合优化模型,分析最优策略的性质,设计最优算法求解。 对包含运输决策的易腐品二级供应链协调优化问题进行研究,其中需求率是具有普遍适用性的连续可微函数。为不完全信息下供应商的生产和零售商的采购策略构建博弈模型,其中不完全信息表现在:供应商分别基于订单和市场调查得到的需求预测。对实施信息共享协调后的供应链系统构建包含运输决策的数学模型,且模型中零售商的订购周期和供应商的生产周期、配送次数和配送量不固定。设计改进的遗传算法求解信息共享协调后的系统决策。考虑供应商和零售商最优决策之间的相互作用,放宽生产和采购周期固定的限制,构建二级供应链系统的生产和采购综合优化模型,证明了系统最优策略满足存在性和唯一性。 最后,研究了面向离散动态需求的三级供应链系统优化问题,其中系统决策中增加了运输决策。以多个供应商、一个配送中心和多个零售商组成的三级供应链系统为例,分别为采购运输方式和配送运输方式的不同组合构建系统总成本的多变量优化模型,设计算法求解采购时间、采购量、采购运输方式、配送时间、配送量、配送方式。

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