需求突变下供应链多级库存管理的自抗扰控制研究

As an important part of supply chain management, multi-echelon inventory control affects not only the comprehensive inventory costs but also the performance of the entire supply chain along with the enterprises from upstream to downstream. The external environment of the supply chain has become more and more complicated, unpredictable demand disruptions often cause a great impact on multi-echelon inventory system. This study will analyze the formation mechanism, process, duration and the convergence of the demand disruption in order to identify its main parameters and establish its state space model. In the meanwhile, its impacts on inventory on hand, stockout, bullwhip effect and the stability of the multi-echelon inventory will be studied based on the inventory feedback control model. The tracking differentiator, extended state observer and nonlinear state error feedback mechanism will be carried out to track, suppress and weaken the demand disruption and its impacts on multi-echelon inventory. This study will simulate and contrast the effectiveness of the proposed model, more importantly, it will provide the enterprises with research and decision supports to enhance the stabilty of the multi-echelon inventory system and lower the inventory costs.

多级库存管理作为供应链管理中的重要组成部分，不仅影响着各结点企业的库存成本，还制约着上、下游企业乃至整条供应链的稳定运营。随着供应链外部需求环境越来越复杂，需求突变由于其难以预测性和无规律性，往往对供应链多级库存管理造成较大冲击。本研究通过对需求突变的形成机理、发生过程、收敛特点等进行分析，识别其主要参数，对其建立状态空间模型。除此之外，在对多级库存反馈控制建模的基础上，讨论需求突变对多级库存管理中持有库存、缺货率、牛鞭效应及稳定性等参数的影响。针对该问题，应用自抗扰控制中扩张状态观测算法和跟踪微分算法对需求突变进行观测和跟踪，并利用非线性状态误差反馈算法抑制、削弱需求突变对多级库存管理的影响。本项目拟建立一个抗扰的、高效的、稳定的供应链多级库存管理系统，并对该系统进行数值仿真和对比研究，为提高需求突变下多级库存管理的稳定性，降低供应链多级库存成本提供研究支撑和决策支持。

随着供应链外部环境日益复杂，需求突变由于其事先难以预测性和自身无规律性，往往对供应链管理造成较大冲击。多级库存管理作为供应链管理中的重要组成部分，不仅影响企业库存成本，还制约上、下游企业乃至整条供应链的稳定。因此，本项目重点从以下三个方面着手开展研究：需求突变对供应链运营的影响、需求突变下供应链企业多级库存建模与控制，以及针对多级库存系统优化的自抗扰控制算法设计。首先，分别从纵向与横向角度分析需求突变的形成机理、动态交互过程和收敛特点对供应链运营造成的影响。其次，基于APIOBPCS策略分别建立供应链单级、多级库存系统控制模型。此外，基于Lyapunov渐进稳定性定理，构建考虑交货延迟影响的自适应控制多级库存模型，动态削弱交货延迟对多级库存的影响，提升供应链运营效率。最后，我们设计了具有良好抗干扰能力的自抗扰控制系统和自适应控制系统，通过估计补偿随机扰动对库存系统的影响，缓解多变的市场环境对库存系统造成的扰动和冲击，有效减小库存积压，削弱供应链中牛鞭效应,实现多级库存系统的控制与优化。除此之外，本项目还从舆情与需求突变、系统稳定性、资源配置，零售网络与运输优化等多角度开展研究,为提升供应链总体运营效率提供支持。本研究最终为学界和业界提供了一个抗干扰的、稳定性强的供应链多级库存管理系统，解决了企业在需求不确定以及需求突变下的库存管理问题。在项目执行期内，共发表第一标注论文9篇，其中有5篇SCI/SSCI论文，1篇CSSCI论文，3篇CSCD论文，分别发表在《Journal of the Operational Research Society》，《Transport Policy》，《IEEE Transactions on Reliability》，《中国管理科学》等知名学术期刊；完成了《库存系统控制与优化》专著的撰写工作并已提交出版，本项目顺利完成了预期目标。