生鲜农产品库存、价格及质量综合控制与优化

In China, much loss of fresh produce exists in its stock, transportation, and sale. In this project, the model of the dynamics of a two-tier fresh produce supply chains composed of distribution centers and retailers is constructed, in which some fundamental characteristics, namely, the decay of the states (e.g., the degradation of freshness), the inaccuracy of the observation of states (e.g., inventory level or freshness), and the inaccuracy of the execution of decisions (e.g., decisions on ordering, pricing, delivery, freshness-keeping, and warehouse and shelf scheduling), are captured, as well as the mechanism of the operation of the radio frequency identification and time-temperature indicator (RFID/TTI) systems. Furthermore, we develop the model of the integrated control and optimization problem of the inventory, price, and quality of fresh produce. To solve this problem, a hierarchical architecture of methodology is proposed. On the bottom level of this architecture, a dynamic programming algorithm with the state of probability distribution and a gaming mechanism is employed to solve the problem of ordering, pricing and freshness-keeping in the warehouse, and a robust genetic algorithm is employed to solve the problem of delivery and freshness-keeping on the road. On the top level of the architecture, a robust collaborative optimization algorithm with the variance regulation mechanism for inaccuracy is employed to solve the integrated application problem of the inventory, price and quality control policy and the RFID/TTI technology. This research will make new contribution to the theory of the operations management of perishable products supply chain; furthermore, it can be extensively applied to the practice of supply chain operations management of fresh produce and other perishable products, and improve its performances.

本项目针对我国生鲜农产品在存储、运输、销售中损耗高的情况，建立了由分销中心和零售商构成的两级供应链的动力学模型，其中刻画了系统状态衰变(新鲜度下降)、状态(库存量及新鲜度)观测存在误差、决策(订货、定价、配送、保鲜)执行存在误差等基本特征，以及射频识别/时间-温度指示器(RFID/TTI)系统的工作机制；进一步建立了其库存、价格及质量综合控制与优化问题的数学模型。提出了解此问题的递阶结构方法体系：在底层，用含博弈机制的以概率分布为状态的动态规划算法解决分销中心及零售商的订货、定价与库存保鲜问题，用鲁棒遗传算法解决配送与运输保鲜问题；在顶层，用鲁棒协同优化算法及误差的方差调节机制解决库存、价格与质量控制策略与RFID/TTI技术的综合应用问题。本课题的研究成果对易腐产品供应链运作管理理论与方法有新的贡献，同时可以广泛应用于生鲜农产品及其他易腐产品供应链的运作管理实践中，改善其性能。

本项目研究了生鲜易腐产品的订货、定价及保鲜综合优化问题，获得了综合优化策略。本项目的主要研究成果包括：..1. 研究了生鲜易腐产品零售商端的定价与库存控制综合优化问题。首先针对单周期确定性情形，获得了具有较短固定寿命的生鲜产品补货与折价策略；进一步地，应用策略迭代方法，获得了无限时域、随机需求情形下的补货与折价策略；最后，针对寿命不固定的生鲜产品，研究了考虑库存损失的联合订货定价策略，并对其进行了敏感性分析。..2. 研究了易腐产品零售商端的订货、定价与保鲜综合优化问题。首先针对单周期确定性情形，获得了联合补货、保鲜和定价策略；进一步地，基于马尔可夫决策过程模型，获得无限时域随机需求情形下的联合补货、保鲜和定价策略；最后，针对新旧产品需求竞争的情形，在单阶段问题解析解的基础上，应用强化学习技术，获得了联合补货、保鲜和降价策略。..3. 研究了易腐产品供应商与零售商的订货、定价与保鲜协同优化问题。首先，针对两级易腐产品供应链，建立了协同订货、定价及保鲜问题的随机斯坦伯格博弈模型，并获得了协同保鲜、定价及订货策略；其次，针对易腐产品供应链网络，考虑保鲜投入和随机配送时间，应用近似动态规划方法，获得了车辆路径规划策略。最后，研究了多销售渠道下的最优定价及库存管理问题，获得了多销售渠道下的订货定价策略。..4. 研究了易腐产品库存记录的不精确性对其订货、定价策略的影响。首先，建立了考虑不可见库存损失和不精确库存记录的易腐产品库存控制的马尔科夫决策过程模型，并在此基础上用两阶段策略迭代方法获得了近似最优补货策略；进一步地，考虑由易腐产品质量衰减所形成的多个质量等级以及各质量等级上的库存不精确性，构造了基于概率的易腐产品的联合补货与定价策略；最后，用新鲜度转移函数刻画部署了RFID/TTI设备时易腐产品质量变化情况，并应用Q-learning算法获得了最优定价策略。..本项目的研究工作对易腐产品库存、价格与质量管理理论有新的贡献，对提高生鲜产品零售商的利润和服务水平有重要的意义。