生產、庫存、配送一體化系統研究

摘要：本文主要研究生產、庫存、配送一體化復雜系統（Integrated Production Inventory Distribution System， PID），系統中存在一個供應商和多個下游廠商，供應商生產若干種不同類型的產品，并通過第三方物流（3PL）對下游廠商進行配送。研究的目的在于決定供應商的生產計劃以及配送計劃，從而使得系統總費用最低。借助于禁忌搜索法，本文提出了求解問題的算法，并且給出了PID與按照訂單生產模式的仿真結果的對比，從結果可以看出，PID在一定程度上確實能夠降低系統總費用。

關鍵詞：生產、庫存、配送一體化；禁忌搜索法；離散式單級批量計劃問題

中圖分類號：F273文獻標識碼：A

文章編號：1002-3100(2007)07-0005-04

Abstract: In this paper we consider a complex production-inventory-distribution system， where a supplier produces several items which are distributed to a set of retailers by 3PL. We consider Vendor-Managed Inventory（VMI）policies. In VMI， distortion of demand information（known as bullwhip effect）transfering from the downstream supply-chain member to the upstream member is minimized. The purpose of this paper is to decide the scheduling of production and transportation. The result shows that the system cost definitely decreases.

Key words: production-inventory-distribution; tabu search; discrete lot-sizing problem

生產、庫存、配送一體化系統是同時考慮到供應鏈上游供應商生產費用、庫存費用、配送費用以及下游供應商的庫存費用的綜合性問題。VMI模式下，下游廠商信息的共享，使得上游供應商能夠根據這些共享的信息優化自身的生產計劃以及配送計劃，提高服務水平。

生產、庫存、配送一體化問題在過去很長一段時間內都是研究的熱點問題[1-2]，不過大量的學者都將研究的重點放在面向最終消費者或者零售商集貨運輸上[3-4]，所以生產計劃的優化方面考慮得較少，沒有考慮上游供應商進行不同類型產品生產通常都會出現的生產準備時間和費用。

本文研究的生產、庫存、配送一體化問題上游供應商面對的不是零售商，也不是最終客戶，而是對零部件進行組裝或者再加工的生產型企業。一般情況下，生產型企業的短期生產計劃都不會發生變化，在VMI模式下，下游廠商將由生產計劃分解出的需求計劃共享，上游供應商根據這些需求信息對生產計劃以及配送計劃進行周期性的優化，這是本文不同于以往研究成果之處。另外在配送方式的選擇上，本文采取物流外包的方式，利用3PL對下游廠商進行配送，3PL根據不同運輸量提供不同的運輸價格折扣，使得供應商能夠充分利用3PL零擔運輸費用較低的特點，增加生產計劃以及配送計劃的靈活性，進一步降低系統總費用，這也是本文不同于以往研究成果之處。

1PID模型描述

考慮到生產計劃、配送計劃以及下游廠商的需求所用的時隙可能并不一致，為了更好地統一度量，本文以離散式單級批量計劃問題（discrete lot-sizing problem，DLSP）作為基礎進行建模[5-6]。

1.1基本假設

2算法設計

由于DLSP問題已被證明是一個NP-hard問題，因此可簡單認為PID問題至少也是一個NP-hard。采用傳統的求解方法已經不能對該類問題進行有效求解，對于此類問題，目前最為有效的求解方法就是通過元啟發式算法進行求解，元啟發式算法目前有禁忌搜索法、遺傳算法、退火算法以及蟻群算法等。本文采用禁忌搜索法對PID問題進行求解，算法的求解過程如圖1所示。

2.1構建初始解

構建初始解唯一要求是：初始解中各產品的生產量都能夠滿足下游廠商的在本期周期內的需求量。因此在構建初始解的過程中并不需要考慮初始解是否為可行解，初始解的構建過程如下：

2.3選擇最佳待評估操作

選擇最佳待評估操作是對2.1小節所產生的待評估操作依次進行評估，并選擇最佳操作，設第一期的前一期生產設備處于空閑狀態，評估過程如下：

4結論

對比表1和表2，不難看出，MTO能夠顯著降低供應商的庫存費用，生產準備費用，優化供應商的生產計劃。仿真模型嵌入PID算法以后，配送費用相對增加，這是因為供應商采取3PL的零擔運輸所致。雖然配送費用增加，卻使得生產計劃更為靈活，總費用得到較為顯著的下降，所有算例的所有費用之和相對于MTO模式下降19.47%。

參考文獻：

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