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第 34卷 第 8期 控 制 与 决 策 Vol.34 No.8
2019年 8月 Control and Decision Aug. 2019
文章编号: 1001-0920(2019)08-1714-09 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2018.0003
联合补货策略下的供应商选择和订货量分配协同优化
曾宇容
1,2
, 万建超
3
, 吕盛祥
2†
, 王思睿
2
, 王 林
2
(1. 湖北经济学院 信息与通信工程学院,武汉 430205;2. 华中科技大学
管理学院,武汉 430074;3. 普天信息技术有限公司,北京 100080)
摘 要: 分析基于联合补货策略的供应商选择与商品订货量分配协同决策问题,设计一种有效的改进差分进化算
法 (Improved differential evolution, IDE) 进行求解. 在考虑商品异质性带来的分组约束基础上, 构建一种拓展的供
应商选择与订货量分配协同决策新模型. 对比算例分析表明, IDE 在求解此问题及其扩展问题时优于标准差分进
化算法和模拟退火算法,随机生成的大规模算例进一步验证了IDE求解此类复杂问题的优越性.
关键词: 供应商选择;订货量分配;联合补货;分组约束;差分进化算法;模拟退火算法
中图分类号: TP273 文献标志码: A
Collaborative optimization of suppliers selection and order quantity
allocation using joint replenishment policy
ZENG Yu-rong
1,2
, WAN Jian-chao
3
, LYU Sheng-xiang
2†
, WANG Si-rui
2
, WANG Lin
2
(1. School of Communication and Information Engineering,Hubei University of Economics,Wuhan 430205,China;
2. School of Management,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China;3. Potevio
Information Technology Co. Ltd., Beijing 100080,China)
Abstract: The problem of coordinated supplier selection and quantity allocation based on the joint replenishment policy
is studied, and an effective and improved differential evolution (IDE) algorithm is proposed to solve the problem. Then
a new coordinated supplier selection and order quantity allocation model considering grouping constraint caused by the
heterogeneity of items is developed. Results of contrastive numeric examples show that the IDE algorithm outperforms
the standard DE algorithm and the simulated annealing (SA) algorithm in solving this problem and its extension type.
The effectiveness of the IDE algorithm is further verified by randomly generated large-scale numerical examples.
Keywords: supplier selection;order quantity allocation;joint replenishment;grouping constraint;differential evolution
algorithm;simulated annealing
0 言
联合补货问题 (joint replenishment problem, JRP)
是指通过对不同种类的采购物品科学分组、同组物
品联合采购来分摊固定采购费用, 利用经济规模效
应降低采购总成本的一种协同策略. 作为经济全球
化和采购国际化背景下一种有效的采购策略,联合补
货策略正被许多国际大型企业使用. 2015 年,中国联
通与西班牙电信达成智能手机的联合采购合作协议,
两家电信运营商能够以很高的性价比采购手机,增强
了他们在中国、欧洲和拉丁美洲的市场竞争力; 世界
第二大零售商家乐福已在中国实施联合补货,其位于
天津武清开发区的华北物流中心整合华北地区超市
的采购需求, 向上游供应商联合补货, 并向下游超市
进行统一配送,家乐福籍此提高了与供应商的议价能
力, 降低了采购成本. 相关研究表明
[1-2]
, 联合补货可
帮助企业降低5 % ∼ 12 %的成本.
面对复杂的国内外采购环境,大型企业通常倾向
于优选供应商并合理分配采购量,以保证物资供应的
质量和可靠性. 以最具代表性的汽车行业为例, 上海
通用汽车从新品立项时就对潜在供应商进行评审选
择,并在整个产品生命周期内对供应商进行严格的质
量管理. 如“新君威”车型,上海通用全球优选92家供
应商并进行相关订单分配. Rezaei 等
[3]
的研究指出,
供应商选择与订货量分配是相互依存的两个决策过
程, 具有内在的紧密联系, 因此对供应商选择和订货
量分配进行协同研究很有必要.
收稿日期: 2018-01-01;修回日期: 2018-05-27.
基金项目: 湖北省教育厅重点科研项目 (D20152203).
责任编委: 王凌.
†
通讯作者. E-mail: shengxianglv@foxmail.com.
第8期 曾宇容 等: 联合补货策略下的供应商选择和订货量分配协同优化 1715
基于以上分析,结合联合补货策略的成本节约优
势和采购过程中不可避免的因商品“异质性”导致
的分组约束问题,本文研究基于联合补货策略的供应
商选择与订货量分配协同优化问题. 对比算例分析
表明, IDE在求解此问题及其扩展问题时优于标准差
分进化算法和模拟退火算法,随机生成的大规模算例
进一步验证了IDE求解此类复杂问题的优越性.
1 相关研究评
1.1 联合补货问题相关研究进展
JRP 及 其 拓 展 问 题 一 直 受 到 众 多 学 者 的 重
视
[4-5]
. 目前的 JRP 研究流派主要分为两类:第 1 类研
究考虑 JRP的直接现实应用,这类研究通常会在传统
的JRP模型中考虑商品性质、供应条件、需求特性等
现实因素, 并在模型中增加相应的约束. 如 Paul 等
[6]
研究了有缺陷产品的 JRP; Zhang 等
[7]
建立了考虑完
全缺货和需求相关条件下的 JRP 模型; Ongkunaruk
等
[8]
同样研究了有缺陷产品的 JRP,并在其模型中考
虑了预算和运输能力约束等; Braglia 等
[9]
首次研究
了结合缺货成本和可控提前期的随机 JRP,该 JRP基
于定期检查策略. 第 2类研究主要聚焦于 JRP在供应
链上的纵向扩展,即将JRP与供应链上的其他环节进
行集成研究, 如上游供应商选择和下游运输配送. 相
关文献包括: Wang等
[10]
研究了随机需求下的联合补
货与配送协同决策问题; Qu 等
[11]
研究了基于联合补
货策略的随机需求下选择-库存问题; Cui 等
[12]
研究
了 RFID 投资决策对联合补货与配送协同策略的影
响. 目前来看,两种 JRP的研究派别均在快速发展. 学
者们一方面试图通过在 JRP 中考虑贴近现实的管理
情形, 放松假设, 将 JRP 从传统的偏理论模型转向更
实用的可执行策略; 另一方面通过将联合补货和协
同决策的思想扩展至供应链管理的其他环节,以求在
整个供应链的层面上降低成本. 但是, 这种扩展往往
是向下游扩展, 实际情形中, 采购过程中需面对的供
应商选择问题JRP研究却很少考虑到.
JRP 及其扩展问题属于 NP-hard 问题
[1, 7]
, 因此
启发式算法或通用的智能优化算法是求解此类问
题最常用的手段. 经典的求解 JRP 相关问题的算法
包括 RAND 算法
[1]
、 遗传算法 (genetic algorithm,
GA)
[13]
、差分进化算法(differential evolution algorithm,
DE)
[10]
、 模拟退火 (simulated annealing, SA) 算法
[14]
等. 这些算法通常能在给定的时间内给出质量较好
的解, 并且在处理具体问题时, 学者们通常会设计特
殊的求解技巧以提升求解效率.
另外, 实施联合补货策略时,由于商品间的“异
质性”导致的配送分组约束不可避免. 在生鲜和化
工等领域, 经常会遇见一些种类的商品不允许共同
配送的情形 (如香蕉和梨不能一起运输,汽油和橡胶
等化工原料不能一同储运等),若放置在一起则会由
于化学反应降低商品品质甚至导致报废,称为商品间
的“异质性”. 因此,在实施联合补货时,应考虑商品
异质性带来的分组约束: 即一些商品禁止被分在同
组采购,或者若某些商品被分在同组采购会带来采购
交付过程中运输成本的上升. 一些学者已在JRP的研
究中考虑到了这种情形, 如 Olsen
[15]
在 JRP 中考虑了
商品间的“异质性”,并以惩罚费用的形式将商品异
质性对采购成本的影响反映在目标函数中. Qu等
[16]
在其联合补货与运输协同问题中同样考虑了商品的
分组约束条件. 然而,有关分组约束的研究目前仅在
JRP中有所涉及.
1.2 供应商选择与订货量分配相关研究进展
相关研究可分为供应商选择和订货量分配的两
阶段决策和联合决策两个方向. 两阶段决策指供应
商选择和订货量分配独立决策,不考虑其协同管理,
如 Çebi 等
[17]
使用了一种两阶段模糊方法求解供应
商选择和订货量分配问题. 有关两阶段决策的研究
较少, 更多学者倾向于联合决策的研究, 并认为供应
商选择和订货量分配的联合决策能获得较独立决策
更低的系统成本. Pazhani等
[18]
指出当前供应链体系
下,企业不仅需要决定最优的生产、分销和库存策略,
还需要对上游供应商的选择和订货量的分配进行决
策. Purohit等
[19]
、Guo等
[20]
在其研究中也将供应商选
择和订货量分配进行联合决策. 相比两阶段独立决
策, 科学合理的供应商选择与联合决策能够避免产
生系统局部最优的决策,因此得到了更多研究者的青
睐.
在问题扩展方面,相关研究多集中在考虑使供应
情景更具现实意义, 如 Meena等
[21]
研究了具有价格
折扣和因突发事件导致供应中断风险情况下的供应
商选择和需求分配协同决策问题,并在模型中考虑了
不同的供应中断概率分布. Rezaei等
[3]
分别在允许缺
货和不允许缺货情况下建立了多供应商下的多目标
订货模型,在选择供应商时考虑成本、质量和服务水
平; 类似地, Azadnia 等
[22]
在供应商选择标准中考虑
了社会效应、环境效应、经济效应,采用多目标规划
建立相应的供应商选择和订货量分配模型. 但这些
研究没有考虑采取先进的库存和补货策略对整体决
策的影响.
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