閉環(huán)供應(yīng)鏈魯棒運作模型與仿真

前言

　　市場不確定性貫穿于供應(yīng)鏈運作的整個過程，如何去研究這些不確定性對供應(yīng)鏈運作性能的影響是供應(yīng)鏈管理中不可回避的問題。電子技術(shù)的進步和電子商務(wù)的進一步普及，使得傳統(tǒng)市場與電子市場并存的運作模式已經(jīng)成為一種全新的交易方式。如何在傳統(tǒng)市場與電子市場并存的環(huán)境中去研究不確定供應(yīng)鏈的運作管理問題同樣是一個不可回避的課題。經(jīng)濟全球化、信息化以及人類對生活環(huán)境的要求，國內(nèi)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的構(gòu)建，引起人們對逆向物流特別是基于再制造的閉環(huán)供應(yīng)鏈的關(guān)注。在閉環(huán)供應(yīng)鏈的實際運作中，各個節(jié)點企業(yè)都承擔著不同的逆向物流活動。與前向供應(yīng)鏈一樣，閉環(huán)供應(yīng)鏈運作過程中也存在著大量的不確定性。在市場不確定環(huán)境下，考慮閉環(huán)供應(yīng)鏈各節(jié)點企業(yè)所承擔的逆向物流活動也是近年來學術(shù)界研究的一個熱門課題。　　本書重點研究一類逆向物流環(huán)境下的制造-再制造系統(tǒng)和一類具有產(chǎn)品再制造的閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)在需求或逆向物流等不確定性因素作用下的運作，建立兩類系統(tǒng)分別在不同的不確定市場因素影響下的魯棒運作模型，并對所建模型進行仿真分析。同時，介紹線性模型中不確定性參數(shù)的處理方法，以及傳統(tǒng)供應(yīng)鏈、傳統(tǒng)市場與電子市場并存的供應(yīng)鏈在各種不確定性因素作用下的魯棒運作模型建模方法。

內(nèi)容概要

本書對供應(yīng)鏈不確定性管理問題、閉環(huán)供應(yīng)鏈管理問題和魯棒優(yōu)化方法及應(yīng)用等進行了比較全面的綜述，介紹了線性模型中的不確定性參數(shù)的處理方法以及傳統(tǒng)供應(yīng)鏈、傳統(tǒng)市場和電子市場并存的供應(yīng)鏈在各種不確定市場因寨作用下的魯棒運作模型建模方法。在此基礎(chǔ)之上。設(shè)計了一類制造一再制造系統(tǒng)和一類具有產(chǎn)品再制造的閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)，分別建立了這兩類系統(tǒng)在需求或逆向物流等不確定因素影響下的魯棒運作模型，并對所建的模型進行了仿真，仿真結(jié)果很好地驗證了建模方法的有效性和模型的適用性。

作者簡介

　  徐家旺，男，沈陽航空工業(yè)學院經(jīng)濟與管理學院副教授、博士。目前正在中國科學院沈陽自動化研究所從事博士后研究工作。主要研究方向為供應(yīng)鏈管理和電子商務(wù)等。曾主持或參與省部級以上縱向課題11項．完成橫向科研4項。近5年來，在運籌學、管理科學與工程等領(lǐng)域發(fā)表學術(shù)論文40余篇。其中SC1檢索1篇、El檢索16篇、ISTP檢索11篇，參與編著《供應(yīng)鏈運作——協(xié)調(diào)、優(yōu)化與控制》和《ERP理論與構(gòu)建》等物流與供應(yīng)鏈管理方面的專著2部，主編教材2部。

書籍目錄

1　緒論  1.1　研究的背景  1.2　問題的提出  1.3　主要研究內(nèi)容2　供應(yīng)鏈不確定性管理問題  2.1　供應(yīng)鏈運作管理  2.2　供應(yīng)鏈管理的研究內(nèi)容  2.3　供應(yīng)鏈管理建模及優(yōu)化研究  2.4　對不確定性的定義  2.5　供應(yīng)鏈不確定性的產(chǎn)生機理  2.6　供應(yīng)鏈不確定性的控制機制  2.7　供應(yīng)鏈不確定性管理的研究3　閉環(huán)供應(yīng)鏈管理問題  3.1　逆向物流與閉環(huán)供應(yīng)鏈  3.2　逆向物流的回收與重新利用問題  3.3　閉環(huán)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計問題  3.4　閉環(huán)供應(yīng)鏈運作問題  3.5　閉環(huán)供應(yīng)鏈契約協(xié)調(diào)問題  3.6　閉環(huán)供應(yīng)鏈不確定性問題4　魯棒優(yōu)化方法及應(yīng)用　4.1　魯棒優(yōu)化方法的框架和機理　4.2　魯棒優(yōu)化的主要方法　4.3　魯棒優(yōu)化方法的應(yīng)用5　線性模型中不確定性參數(shù)的處理方法　5.1　基于區(qū)間分析的魯棒線性優(yōu)化方法　5.2　基于情景分析的魯棒線性優(yōu)化方法　5.3　求解不確定型二層線性規(guī)劃模型的悲觀決策方法6　不確定性因素影響下供應(yīng)鏈系統(tǒng)魯棒運作模型的建模方法  6.1  市場不確定環(huán)境下供應(yīng)鏈魯棒運作模型的建模方法  6.2　電子市場環(huán)境下需求不確定供應(yīng)鏈魯棒運作模型的建模方法  6.3　本章小結(jié)7　逆向物流環(huán)境下制造一再制造系統(tǒng)魯棒運作模型與仿真  7.1　問題描述  7.2　逆向物流環(huán)境下系統(tǒng)的運作模型與仿真  7.3　不確定逆向物流環(huán)境下系統(tǒng)的魯棒運作模型與仿真  7.4　本章小結(jié)8　具有產(chǎn)品再制造的閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)魯棒運作模型與仿真  8.1  問題描述　　一類具有產(chǎn)品再制造的閉環(huán)供應(yīng)鏈動態(tài)運作模型與仿真  8.3　需求不確定環(huán)境下閉環(huán)供應(yīng)鏈魯棒動態(tài)運作模型與仿真  8.4　逆向物流流量不確定閉環(huán)供應(yīng)鏈魯棒運作模型與仿真  8.5　本章小結(jié)9　結(jié)論與展望  9.1　主要成果和結(jié)論  9.2　進一步研究的工作附錄A　優(yōu)化建模語言——LINGO軟件使用基礎(chǔ).　A.1  UNG0快速入門　A.2  LING0中的集　A.3　模型的數(shù)據(jù)部分和初始部分　A.4　UNG0函數(shù)　A.5  UNGO WINDOWS命令　A.6　LING0的命令行命令參考文獻后記

章節(jié)摘錄

　　1緒論　　1.1 研究的背景　　20世紀90年代以來，由于科學技術(shù)的不斷進步和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，全球化信息網(wǎng)絡(luò)和全球化市場形成及技術(shù)變革的加速，圍繞產(chǎn)品創(chuàng)新的市場競爭日趨激烈。信息技術(shù)的高速發(fā)展，全球經(jīng)濟的一體化和知識經(jīng)濟的興起，給變革中的中國企業(yè)帶來了全新的挑戰(zhàn)，其市場環(huán)境和經(jīng)營特征發(fā)生了根本性的變化，具體表現(xiàn)在：　?。?）產(chǎn)品的生命周期越來越短。以往某種產(chǎn)品的生命周期可能有1～2年，而現(xiàn)在產(chǎn)品的生命周期大都不超過幾個月，在不久的將來，產(chǎn)品的平均生命周期還將進一步縮短，企業(yè)“銷售一代、生產(chǎn)一代：研究一代、構(gòu)思一代”的產(chǎn)品開發(fā)模式已遠遠趕不上需求的變化，企業(yè)越來越依賴基于時間的競爭，在最短的時間內(nèi)將最新的產(chǎn)品推向市場，以最快的速度、最準確的時間將產(chǎn)品和服務(wù)送到客戶指定的地點?！　。?）產(chǎn)品品種數(shù)目飛速膨脹，消費者的需求變化越來越快。因消費者需求的多樣化越來越突出，廠家為了更好地滿足其需求，便不斷推出新的品種。這樣一來，引起了一輪又一輪的產(chǎn)品開發(fā)競爭，使得產(chǎn)品種類增長的速度遠大于產(chǎn)品需求總量增長的速度，這給企業(yè)在營銷、生產(chǎn)、產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計等方面帶來了巨大的壓力與挑戰(zhàn)，企業(yè)必須依靠新的思維方式來進行管理?！　。?）對訂單響應(yīng)速度越來越快。激烈的市場競爭要求企業(yè)對不斷變化的市場做出快速反應(yīng)，不斷地開發(fā)出滿足用戶需求的定制化產(chǎn)品去占領(lǐng)市場以贏得競爭。誰能對市場的變化做出快速反應(yīng)，迅速將新產(chǎn)品推向市場，以最快的速度滿足顧客的需求，誰就能在市場中獲得競爭優(yōu)勢。因此，各國企業(yè)紛紛將制定競爭戰(zhàn)略基點建立在時間基礎(chǔ)之上，出現(xiàn)了基于時間競爭的思想。實施基于時間的競爭戰(zhàn)略就是要改善企業(yè)的各種與時間有關(guān)的績效指標。　?。?）對產(chǎn)品和服務(wù)的期望越來越高。用戶已不滿足于從市場上買到標準化生產(chǎn)的產(chǎn)品，他們希望得到按照自身要求定制的產(chǎn)品或服務(wù)。這些變化導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)方式革命性的變化。企業(yè)為了能在新的環(huán)境下繼續(xù)保持發(fā)展，紛紛轉(zhuǎn)變生產(chǎn)管理模式，采取措施從大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)向定制化大量生產(chǎn)。不過，應(yīng)該看到，雖然個性化定制生產(chǎn)能夠高質(zhì)量低成本快速響應(yīng)客戶需求，但對企業(yè)的運作模式提出了更高的要求。　　由此可見，企業(yè)面臨外部環(huán)境變化帶來的不確定性，包括市場因素（顧客對產(chǎn)品、產(chǎn)量、質(zhì)量、交貨期的需求和供應(yīng)等方面）和企業(yè)經(jīng)營目標（新產(chǎn)品、市場擴展等）的變化等。這些變化增加了企業(yè)管理的復(fù)雜性。　　需求的快速變化與技術(shù)的迅速發(fā)展使企業(yè)所處的環(huán)境極不穩(wěn)定，企業(yè)面臨的是動態(tài)的需求、動態(tài)的組織和動態(tài)的管理。與此同時，各種先進生產(chǎn)技術(shù)與管理模式在企業(yè)中不斷應(yīng)用，企業(yè)生產(chǎn)率已被提高到了相當高的程度，生產(chǎn)加工過程本身的技術(shù)手段對提高整個產(chǎn)品競爭力的潛力開始變小。因此，傳統(tǒng)的只重視企業(yè)內(nèi)部資源開發(fā)、利用的方法已不能適應(yīng)新的商業(yè)環(huán)境，企業(yè)需要通過從外部資源的提供商那里獲得競爭優(yōu)勢，從而獲得更大的生存空間。如何管理與控制供應(yīng)者與需求者之間的物流、資金流和信息流，降低庫存水平，加速物流及相關(guān)資金流的周轉(zhuǎn)，提高企業(yè)生產(chǎn)及商品流通的效率，成為迫切需要解決的問題，于是，人們開始對供應(yīng)鏈問題進行研究?！　」?yīng)鏈是為顧客提供產(chǎn)品或服務(wù)的供應(yīng)商、制造商、分銷商、零售商以及顧客之間相互聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)。在常規(guī)的供應(yīng)鏈中，信息流_由消費者通過分銷商和制造商傳遞給供應(yīng)商，而物流的方向則相反：從原材料供應(yīng)商沿供應(yīng)鏈向后傳遞給消費者。一般來說，管理和控制供應(yīng)鏈的挑戰(zhàn)性來源于供應(yīng)鏈固有的復(fù)雜性。產(chǎn)生此復(fù)雜性的原因很多：第一，供應(yīng)鏈中的物流和信息流可以形成一個多供應(yīng)商、多制造商和多分銷商相互之間互聯(lián)活動的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；第二，供應(yīng)鏈的每個成員可能也與多個其他的供應(yīng)鏈相牽連，每個成員都有自己的需求；第三，供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)具有不確定性的動態(tài)性質(zhì)，如客戶需求、原材料供應(yīng)、生產(chǎn)能力、運輸時間、制造時間、成本、質(zhì)量、支付日期（限定付款時間）、優(yōu)先權(quán)、丟失信息、模糊信息和牛鞭效應(yīng)等，這些不確定性參數(shù)可以通過供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)傳送；第四，每一個參與到供應(yīng)鏈中的眾多組織都有自己的目標，通常與其他組織的目標相沖突，結(jié)果使得整個供應(yīng)鏈缺乏一個統(tǒng)一的計劃?！　υS多供應(yīng)鏈而言，管理和控制供應(yīng)鏈的困難在于對供應(yīng)鏈其他部分的可見性的缺乏，這意味著各成員僅從他們的下游成員出發(fā)來處理數(shù)據(jù)，因為這可能是可供使用的最好數(shù)據(jù)。結(jié)果，許多供應(yīng)鏈的運作靠各層獨立地行動并孤立地試圖最優(yōu)化他們的運作，這樣的局部最優(yōu)并不能帶來整體最優(yōu)。因此，提高供應(yīng)鏈集成存在著相當大的壓力?！　纳厦娴恼撌隹梢钥闯?，考慮到供應(yīng)鏈本身的不確定性特點及內(nèi)外部不確定性因素間的相互作用，研究工作相當困難。要實現(xiàn)有效地管理與控制這些不確定性因素，系統(tǒng)地分析與解決這些不確定性對供應(yīng)鏈運作的影響就顯得非常重要?！　?.2 問題的提出　　典型的供應(yīng)鏈以其復(fù)雜性和在運作過程中固有的不確定性為特征，給這樣的供應(yīng)鏈建立模型是件很困難并富有挑戰(zhàn)性的研究工作。目前，有許多文獻對不確定環(huán)境下供應(yīng)鏈運作與管理問題進行了研究，但這些研究所考慮的不確定環(huán)境大都僅為需求或價格等單個因素是隨機的或不確定的?！　〗陙?，隨著處理數(shù)據(jù)不確定性的魯棒優(yōu)化（RobustOptimization）方法的進一步發(fā)展，其在自然科學、工程技術(shù)、經(jīng)濟管理等各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，有越來越多的研究人員用魯棒優(yōu)化方法研究供應(yīng)鏈管理中的不確定性問題，但將魯棒優(yōu)化方法與不確定環(huán)境下供應(yīng)鏈整體的運作問題聯(lián)系在一起的研究文獻卻不多見?！　‰S著信息技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，電子市場已經(jīng)成為一種以低成本高效益方式連接銷售商和顧客的重要機制，為供應(yīng)鏈企業(yè)實時地反映動態(tài)變化的市場需求提供了可能?，F(xiàn)有關(guān)于電子市場環(huán)境下供應(yīng)鏈管理問題的研究文獻通常從戰(zhàn)略上研究電子市場給參與者所帶來的利益，關(guān)于如何實際運作基于電子市場的供應(yīng)鏈的理論研究很少，而將不確定性引入到基于電子市場的供應(yīng)鏈運作研究中來的就更少了。　　經(jīng)濟全球化、信息化以及人類對生活環(huán)境的要求，特別是國內(nèi)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的構(gòu)建引起人們對于逆向物流特別是基于再制造的閉環(huán)供應(yīng)鏈的關(guān)注。企業(yè)要獲得以環(huán)境友好作為新的競爭要素的競爭優(yōu)勢，需要實現(xiàn)從資源的開發(fā)、生產(chǎn)、分銷、使用及回收到廢棄物管理等活動的環(huán)境友好，而閉環(huán)供應(yīng)鏈管理是實現(xiàn)這一目標的重要工具。產(chǎn)品再造（將使用過的產(chǎn)品通過更新、修理、升級等方法轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎卯a(chǎn)品的過程）在大量產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售過程中扮演著一個重要角色。許多公司都自覺地回收使用過的舊產(chǎn)品來恢復(fù)產(chǎn)品的剩余價值，甚至設(shè)計它們的產(chǎn)品來最大化這個剩余價值。但舊產(chǎn)品回收和循環(huán)，再造的活動致使企業(yè)的制造和銷售運作變得更加復(fù)雜。關(guān)于閉環(huán)供應(yīng)鏈的理論研究大多是應(yīng)用微觀經(jīng)濟學和對策論等方法來構(gòu)建并考察逆向物流中的決策問題，主要是從競爭、信息共享、職能整合與激勵四個方面進行研究的。對于具有產(chǎn)品再制造的閉環(huán)供應(yīng)鏈，目前的研究大多是獨立地考慮逆向物流中的再利用、再制造、再分銷及其他環(huán)節(jié)。但在閉環(huán)供應(yīng)鏈的實際運作中，各個節(jié)點企業(yè)都承擔著不同的逆向物流活動。同時，與前向供應(yīng)鏈一樣，閉環(huán)供應(yīng)鏈運作過程中也存在著大量的不確定性。因此，在市場不確定環(huán)境下，考慮閉環(huán)供應(yīng)鏈各節(jié)點企業(yè)所承擔的逆向物流活動也是近年來學術(shù)界研究的一個熱門。　　1.3 主要研究內(nèi)容　　本書的研究正是基于以上背景和問題，把研究的重點放在了用魯棒優(yōu)化方法來管理與控制市場不確定環(huán)境下的供應(yīng)鏈運作問題上，尤其是不確定市場環(huán)境下的制造-再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的運作管理問題，從整體最優(yōu)的角度消除或減少不確定性對供應(yīng)鏈系統(tǒng)運作性能的影響并獲得最優(yōu)的運作策略。主要研究內(nèi)容包括以下八個部分：　?。?）供應(yīng)鏈不確定性管理問題。給出供應(yīng)鏈運作管理等的基本概念，對供應(yīng)鏈管理研究的內(nèi)容及供應(yīng)鏈管理建模及優(yōu)化研究現(xiàn)狀進行簡單介紹。在對供應(yīng)鏈管理中存在的不確定性進行描述的基礎(chǔ)上，介紹供應(yīng)鏈不確定性的產(chǎn)生機理和控制機制以及供應(yīng)鏈不確定性管理問題的研究現(xiàn)狀?！　。?）閉環(huán)供應(yīng)鏈管理問題。在分析驅(qū)動逆向物流和閉環(huán)供應(yīng)鏈產(chǎn)生的原因基礎(chǔ)之上，就閉環(huán)供應(yīng)鏈管理中的逆向物流回收與重新利用、閉環(huán)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計、閉環(huán)供應(yīng)鏈運作、契約協(xié)調(diào)和閉環(huán)供應(yīng)鏈不確定性等問題的研究現(xiàn)狀進行綜述，并對閉環(huán)供應(yīng)鏈管理問題的未來研究方向進行展望。

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