单个供应商对多个零售商供应链中的供应商管理库存模式研究-.doc.ppt

M.A.DArwish,O.M.Odah单个供应商多个零售商供应链中的供应商管理库存模型研究21 12 23 3 目目 录录文章来源文章来源3 3文章摘要文章摘要正文介绍正文介绍收获与思考收获与思考31 文章来源文章来源出自期刊：欧洲运筹学杂志(2010年）M.A.DArwish,O.M.Odah.Vendor managed inventory model for single-vendor multi-retailer supply chainsJ.European Journal of Operational Research 204(2010),473487.42 文章摘要文章摘要 供应商管理库存是零售商和供应商协调的综合方法，根据该方法，供应商对适当的库存水平做出决定，这一水平是在供应商和零售商之间的合同协议商定范围内的。在这种合同中，供应商通常会因条款超出范围而带来违约费用。本文的目的是开发一种在VMI运营模式下单个供应商和多个零售商的供应链中的模型。该模型明确地包含了供应商和零售商之间的VMI合约。所开发的模型可以很容易地描述出通过选择高违约成本且受产能限制的供应链。定理的创建降低该模型的复杂性，使数学运算更简易。此外，一个有效算法已被设计出，以找到全局最优解。该算法明显减少了计算的工作量。此外，数值实验已验证了该模型的实用性。51.引言2.研究目的与意义3.文献综述4.符号说明5.问题陈述与假设l 正正 文文 介介 绍绍36.模型建立7.寻找求解算法8.算例验证9.灵敏度分析10.结论 1)1)引言引言过去十年人们对供应链管理（SCM）的相关研究有着浓厚兴趣是由于SCM有着提高运营效率和降低成本的潜力。在供应链中每一方都可以从其他各方密切合作和各种决策过程整合中受益（Ben-DAyA等人，2008）。最近，关于供应链的整合问题受到了从业者和研究人员的密切关注。整个供应链以和谐的方式来实现较低的总供应链成本，为最终客户提供较高的服务水平，这一想法很具吸引力。这种整合的结果不仅提高客户忠诚度和利润，同时也保证了公司和它的供应链合作伙伴在竞争日益激烈的市场的生存（Pohlen 和Goldspy,2003）。虽然整合方案将带来最佳的供应链（SC）效能，但它不一定给供应链上每方带来最佳效益。其结果是，独立的供应链组织而非整个系统，通常对优化它们各自的目标更感兴趣。因此，在供应链管理的关键在于如何鼓励供应链中的各方合作和协调它们的决策与活动，以优化整个系统的性能（Li和WAng,2007；SArmAh 2007等）。然而，经证实：实现多方之间的合作与协调的期望水平绝不简单。（Pohlen和Goldspy，2003）。3 正文介绍正文介绍1)1)引言引言供应商管理库存作为一种模式，已被公认为是优化供应链整合最成功的实践（Drew StAplon等2006；Dorling，2006，DAnese，2006；Pohlen和Goldspy，2003）。在VMI模式中，供应商在补货数量和时间决策上占有优势，并能获得零售商库存和需求数据。因此一方面供应方可以协调其长期计划，控制每日物资的流动；另一方面零售商不会产生订货费用，并受合同协议保护不用承担过多的库存。通常，这个合同包含对零售商库存水平的限制，这样当某项超出限制范围时，供应商会受违约成本（Fry等2001；DAnese，2006；ShAh和Goh，2006；Chen等2006）。因此，零售商的空间问题成为供应商的问题：供应商必须为违约支付违约成本。3 正文介绍正文介绍1)1)引言引言在本文中，考虑的是当合约协议被明确列入时，VMI模式下单个供应商和多个零售商的供应链运作。这个模式为供应商和零售商找到了以供应链总成本最低为目标的经营方针。必须表明：若出现因库存超出零售商上限带来较高违约成本这一情况，这个上限就作为容量约束。本文其余部分内容安排如下：下个章节介绍了本文的目的与意义。第三部分回顾了相关文献；第四部分对符号做了说明；第五部分进行问题陈述并提出了假设；第六部分建立模型；第七部分提供了一个算法来找到最优解；第八部分给出了例证；第九部分进行敏感性分析；最后总结全文。3 正文介绍正文介绍2)2)研究目的意义研究目的意义本文的主要意义主要体现在两个方面：一个，本文基于VMI运作模型开发了单个供应商和多个零售商供应链模型。在特定、VMI合作协议明确纳入模型，在这种类型的合同下，零售商库存水平超过上限则供应商要支付违约成本；第二，我们针对这个复杂模型开发了一种高效算法。一些已得出的定理能解决这个困难，简化数学问题。这些定理能降低模型复杂度，找到所有与成本函数相关的KKT点。值得指出的是，确定非线性程序中所有的KKT点一般是较难升值是不可能的。然而，若找到可能找到线性程序中的所有KKT点，那么就可以获得全局最优解。该算法大大减少了计算量。例如，当使用该算法时，只需要经过31迭代就能找到关于30个零售商的规模中问题的最优解。然而这样的例子不胜枚举，我们需要解决1,073,741,824非线性程序。3 正文介绍正文介绍2)2)研究目的意义研究目的意义VMI模式的益处在在第一个实例的应用中已经体现了。实际上，在沃尔玛和宝洁的成功合作后VMI模式得到推广，从那时起，其他公司如：壳牌化工、惠普、坎贝尔汤和强生公司都采用了同样的模式。实施VMI项目的优势非常显著，可以概括为：降低库存成本，更好响应市场变化，降低需求的不确定性，确保生产计划和分销的灵活性。尽管VMI合同是VMI项目中一个重要的组成部分，但除了文献本身，它并没有在相关文献提到的VMI分析模型中明确反映出来。正如我们将在文献综述部分看到的一样，关于合同下VMI模型的大部分研究考虑了单个零售商的情况。当然，单个供应商对单个零售商的情况确实存在，并且很重要。然而实际上，有很多大供应商和经销商同多个零售商交易的情况，在零售行业尤其如此。3 正文介绍正文介绍3)3)文献综述文献综述近年来关于VMI的研究，CinkAyA And Lee(2000)提出了一个VMI模式下库存协调和运输决策的模型。然而该模型中没有反映出合同协议，仅考虑了一个库存点。AxsAter(2001)开发了一个近似优化技术解决 CinkAyA And Lee(2000)提出的模型问题。AChAB等(2000)介绍了决策支持系统来处理VMI补货安排,指出存货投资名义上的增加能显著提高服务水平。Fry等(2001)在一个特定类型的合同协议中考虑了有限范围库存系统。在此协议中，若零售商库存水平不在一定范围内则供应商受违约成本。然而，他们考虑了单一供应商和单一零售商的情况。此外 Dong And Xu(2002)评估VMI模式在供应链上的短期和长期影响盈利能力。ShAh And Goh(2006)对单一零售商供应中心环境下的VMI问题建立了模型，在这一环境中合同时明确包括在内的。MishrA And RAghunAthAn(2004)提出了一个观点来正对一个VMI模式下零售商能获利，并指出VMI加剧了制造商之间的竞争。JAruphongsA 等(2004)提出了一个two-eCh-elon动态批量计划模型,在早晚支付违约成本的预先设定期间模型中一些要求必须满足。并且,JAruphongsA等(2004B)对先前模型进行了扩展，其中仓库容量受限。3 正文介绍正文介绍3)3)文献综述文献综述此外Moreover,Choi 等(2004)引入了一个分析模型来衡量VMI合同下供应商服务水平。Lee And Chu(2005)提供了一个数学模型来研究VMI配置对“报童”环境的影响。YAo等(2005)开发了一个分析模型，研究了供应链的影响参数对推广VMI的成本节约。ViswAnAthAn和PiplAni(2001)研究了单个供应商多个零售商的供应链，并指出了供应商由指定共同补给期的策略。同时,Cheung 和Lee(2002)研究了供应商在不同的努力下服务多个零售商的问题。此外,SiAjAdi 等(2006)针对单供应商多零售商问题提出了一个新的方法来获得共同经济批量。将发货给买家的产品以这样的方式安排生产能顺序完成。NAChiAppAn和JAwAhAr(2006)提出了一个两级单个供应商多个零售商VMI模式操作下的模型。他们提出了一个基于启发通过遗传算法找到接近最优解。此外,ZhAngA 等(2007)开发了针对单个供应商和多个买方的集成VMI模型。然而,VMI合同没有明确包括在模型中。3 正文介绍正文介绍4)4)符号说明符号说明3 正文介绍正文介绍5)5)问题陈述与假设问题陈述与假设考虑供应商的从外部有无限制股票的供应商处得到一个订单项目，导致大量供应商单位订货成本AV。在VMI合作伙伴关系下,供应商要分散他的订购和持有成本,分摊给其零售商。然而,有文献曾提到过在零售商的角度处理存货的所有权的两种方法。在第一种情况下,供应商不支付项目,直到它被出售。因此,零售商没有资金绑在库存上。这种方法被称为供应商管理库存(有时称为VMI寄售)(WilliAms,2000;VAlentini和ZAvAnellA,2003;WAng 等,2004)。然而,在第二个方法中,零售商收到货物就会立马支付项目,因此,零售商是库存额的所有者，且会发生持有成本。即为文献中常说的VMI(Fry et等,2001;PiplAni和 ViswAnAthAn,2003;Lee 和 Chu,2005)。在VMI环境下,供应商通过将大量库存转移给下游来减少其持有成本和配送成本，从中获利。为了避免这种趋势,VMI项目通常包括供应商和零售商之间的合同。本合同涉及对零售商j的库存水平的约束，如供应商会因超出范围而受罚。(Fry等,2001;ShAh 和 Goh,2006)。这种违约成本是由于额外的存储或额外的运输成本项目超过上限造成的。通常,零售商的库存上限和惩罚费用是通过供应商和零售商之间通过谈判确定。假设供应商的持有成本是低于零售商。这是因为供应商物理存储的单位成本几乎肯定会比任何零售商低。3 正文介绍正文介绍5)5)问题陈述与假设问题陈述与假设还假定同时供应商给零售商补货,Ti=Tj=TR，在VMI环境下这是一个合理的假设,因为供应商会根据补货时间和数量做出决策。如图1中所示,供应商提供很Q批量（产品）给m个零售商,零售商j接收n次发货量每次数量为qj。使用图1,交付给零售商i和j的货物间关系表示如下：（1）并且，供应商配送每TR周期配送数量q，其中，通过方程式（1）简化为：（2）其中q1为分配给零售商1的数量，D为所有零售商的需求总和,同时，供应商每T周期订货一批Q=nq,或 （3）3 正文介绍正文介绍6)6)模型建立模型建立在本节中,我们开发一个VMI供应链模型,我们寻求系统单位时间平均总成本TC最小化。在这个模型中涉及的费用是供应商和零售商的订货成本、持有成本和违约成本。图1所示,释放对零售商每周期单位发货后,供应商的库存水平下降了q。因此,每个周期的供应商的库存成本是：因此，供应商的承担的总违约成本成本如下：系统中每单位时间平均总成本TC即为供应商总成本TCv和零售商总成本TCR的总和。因此每单位时间的平均总成本课表示如下：约束条件：3 正文介绍正文介绍2)2)研究目的意义研究目的意义本文的主要意义主要体现在两个方面：一个，本文基于VMI运作模型开发了单个供应商和多个零售商供应链模型。在特定、VMI合作协议明确纳入模型，在这种类型的合同下，零售商库存水平超过上限则供应商要支付违约成本；第二，我们针对这个复杂模型开发了一种高效算法。一些已得出的定理能解决这个困难，简化数学问题。这些定理能降低模型复杂度，找到所有与成本函数相关的KKT点。值得指出的是，确定非线性程序中所有的KKT点一般是较难升值是不可能的。然而，若找到可能找到线性程序中的所有KKT点，那么就可以获得全局最优解。该算法大大减少了计算量。例如，当使用该算法时，只需要经过31迭代就能找到关于30个零售商的规模中问题的最优解。然而这样的例子不胜枚举，我们需要解决1,073,741,824非线性程序。3 正文介绍正文介绍6)6)模型建立模型建立定理1 给定集合S，方程式（6）给出模型约束条件减少到下面两个：定理2 若零售商被分配如 那么S的集合可以是如下：根据定理1、2模型简化为：约束条件：3 正文介绍正文介绍7）寻寻找找求解算法求解算法 定理3 相关模型的KKT点如下：根据定理3找到一个算法来解决全局最优问题。S依次从取空集到取所有集，根据定理3中A、B、C我们可以确定的值。根据相应的可行性条件验证,如果给定的解决方案是可行的,那么这个点是一个候选的最佳解决方案。在所有候选解决方案,选择最佳的解决方案。在接下来的迭代中,零售商1添加到进来进行相同重复的步骤操作。3 正文介绍正文介绍7）寻寻找找求解算法求解算法 首先根据比率U/D以升序的方式订购零售商；然后在步骤2和3中进行参数初始化设置。在步骤4、5和6中,我们分别使用定理3中A,B和C三部分确定出货数量n,派往第一零售商数量q1和总成本TC。具体来说,在步骤4（i）、5（i）和6（i）中对n向上向下取整来确定n的值；在步骤4(ii和iii)、5(ii和iii)和6(ii和iii)验证解决方案的可行性，并确定总成本；在步骤6(iv)和6(v)中选择出最优方案；在步骤7中,我们将第k个零售商添加到集S中，如果所有零售商已经包含在S中,算法在步骤8终止和步骤9确定全局最优解。值得注意的是,该算法收敛于全局最优解,因为它发现所有KKT点与模型是相关联的。3 正文介绍正文介绍步骤图8)8)例证例证该算法是用来解决两个算例,第一个作为灵敏度分析部分的基础，第二个用于基于独立模型(该模型无VMI)比较本文提到的VMI模型。例例1 1 有五个零售商,供应商订货和持有成本分别是是300和0.75。其余的模型参数如表给出。首先,根据比U/D订购零售商,结果如表2所示。通过算法得到最佳候选方案，在表3中给出。最优解对应于S=1,2,3，因为此处得到最低总成本，如表3所示。也就是说,当供应商分派给零售商R1,R2,R5的数量超过上限时,零售商R3和R4上限不受侵害，这样是最优的。必须表明,相应的零售商R2发货批量q1=90.6，排名第一。使用方程式(1)R1、R3、R4和R5的最优批量就能计算出来。例例2 2 目的在于比较本文提到的VMI模型与独立模型(该模型没有VMI)，独立模型中供应商和零售商使用古典经济订购量模式来确定其最优决策(YAo等,2005)。因此独立模型中供应链上的总成本是供应商和零售商的成本总和 。必须强调,这个独立的模型可能会导致不可行解,因为供应商的经济订购量可能不同于零售商的经济订购量总和。然而,这里仅是比较目的,因为如果供应链上的成员行为独立，它给出了供应链上最佳成本。3 正文介绍正文介绍9)9)灵敏度分析灵敏度分析 在本节中,我们进行灵敏度分析，研究关键参数对最优解决方案产生影响:(1)供应商订购成本AV,(2)供应商持有成本hv,(3)超出库存限制Uj,(4)违约成本。除非特别说明,则模型参数如示例1。供应商订货成本的影响：随着Av增加,供应商往往给零售商补货更频繁;；订购成本直接关系供应商的成本,这将导致供应商更高的总成本。供应商持有成本的影响：当hv增加,为减少供应商的成本，供应商的批量q会降低；当供应商的hv增加,发货数量减少。超库存限额的影响：增加零售商R1的上限会吸引R1的供应商分配更多的存货；零售商R1的排名随UR1增加而变化。违约成本的影响：当违约成本非常高,其充当一个容量上限约束；如果协议库存上限趋于无限大，则可能可超出上限而不引起违约成本。3 正文介绍正文介绍10)10)结论结论本文中,我们开发了一个模型,明确多零售商的供应链下合并VMI合同协议。在这种类型的合同,零售商们免除订货费用。同时,他们受最大库存水平上限保护,这样供应商为超额库存支付违约成本。乍看,似乎该模型难以解决,但是经过仔细成本函数的检验和定理建立解决了这个困难。特别是开发模型中的约束条件的数量,等于零售商m的数量,使其减少到只有两个约束。然而,即使有两个约束条件,确定零售商m的最佳解决方案需求解两个非线性程式。因为模型的设定,所以基于开发的高效算法找到所有KKT点，寻找全局最优解是可能的。该算法使所需的迭代次数有2m减少到（m+1）。本文通过灵敏度分析，研究了供应商订购、持有成本、超库存限额和违约成本的影响。结果表明,随着供应商订货费用增加,供应商往往更频繁地给零售商补货。此外,随着供应商的持有成本增加,货物数量先增加,然后开始减少。值得指出的是，上限通常是由供应商和零售商协商确定。然而,灵敏度分析结果可能帮助确定其价值。并且通过选择高违约成本，本模型中的上限可作为容量约束条件。我们发现给定零售商的需求上限比率在决定最优的库存储存位置上起着重要作用。3 正文介绍正文介绍10)10)结论结论进一步研究方向：进一步研究方向：本文还有许多进一步研究扩展的地方。例如,确定性需求假设推导模型。一个明显的延伸方面将随机性引入需求模式。此外,运输成本作为订货费用的一部分未被重视。然而,突出所包含的运输成本，调查对其库存决策的影响实非常有意义的。最后,该模型是基于库存上限是外生的假设。将上限作为决策变量纳入考虑也可作为未来进一步研究的方向。3 正文介绍正文介绍25我的收获我的收获与思考与思考4 收获与思考收获与思考研究方法上：如何利用数学建模解决问题的流程。研究内容上；关于供应商管理库存模式的进一步研究方向。4 收获与思考收获与思考研究方法利用数学建模解决问题的流程如下：问题重述与分析符号说明模型假设（对建模对象的特征与存在条件进行简化）模型建立（选择一个合理的数学形式，将会死机问题中的要素与关系用数学语言表达出来）(模型改进）模型求解（应用数学方法或其他方法求解）求解结果解释（将模型中求解的答案转化为口头语言，说明实际问题的解决方案）模型分析与验证（对模型的假设条件、算法的可靠性等方面进行分析与检验。)得出结论方法与结论评价应用推广4 收获与思考收获与思考 研究内容 关于供应商管理库存（VMI）模式研究的思考：学者们采用了案例研究、数学建模、仿真分析等方法和博弈思想对VMI模式进行了大量研究。但是这些研究仍存在一定的不足，还有许多问题需要进一步研究。国内关于VMI研究多侧重实证研究和模型分析，理论研究较少。国内在提出问题进行建模求解时，多是从宏观层面进行探索，提出假设和约束条件后利用迭代、遗传等算法求解，研究的问题比较抽象，在验证过程中提出的也多为假设的数据，而非具体现实问题。目前研究中目标函数的约束条件和因素影响程度可能发 生变化，一些首要考虑因素，随着未来市场预期和消费 者偏好的变化，可能对需求和利润的影响程度减弱，在进一步研究中，可以将这些要素变化情况考 虑进去。ppt汇报汇报人：人：曹江琴曹江琴 谢 谢