需求时序相关的库存系统建模与优化研究

With the trend of economy globalization and informationization, customers’ demands are increasingly correlated over different time periods. Under such a background, this project aims at dealing with modeling and optimization of generalized (s,S) inventory systems and dual sourcing inventory systems with correlated demands. Using the techniques of Maclaurin series and Pade approximation, as well as an infinite system of linear equations, we will first develop efficient algorithms to calculate and express the moments of the inventory level respectively for these two inventory systems, based on which various performance measures and bullwhip effect on their supply chains can also be evaluated, and we will also investigate the impact of demand correlations on the inventory level, performance measures, and the bullwhip effect. We will then improve the computational efficiency of the Particle Swarm Optimization algorithm by integrating the Multi-fidelity Optimization with Ordinal Transformation and Optimal Sampling method, and optimize parameters of the inventory control policies of the two inventory systems via this improved Particle Swarm Optimization algorithm. In this project, we expect to achieve high quality theoretical results, in collaboration with scholars in the field, and meanwhile, it also has important practical significance to help companies to solve their practical problems.

随着经济全球化和信息化的日益发展，消费者的需求也变得越来越具有时序相关性。在此背景下，本项目将研究一般化的需求时序相关的(s,S)库存系统以及双源采购环境下的库存系统的建模与优化问题。本项目先使用Maclaurin级数与Pade逼近，以及一个无穷维的线性方程组，设计有效的算法用以精确计算和表达上述两个系统的库存水平和库存成本，并量化计算其所处的供应链中的牛鞭效应，最后分析需求的时序相关性对库存水平、库存成本以及供应链牛鞭效应的影响。本项目再借由基于次序变换和优化抽样的多精度优化方法来提升粒子群优化算法的计算效率，并使用这种改进后的粒子群优化算法来优化上述两个系统的库存控制策略的参数。本项目在实施过程中将与国内外学者密切合作，力求取得高质量的理论成果，同时，这些成果对于解决企业的实际问题也具有重要的现实意义。

随着经济全球化的日益发展，消费者的需求变得越来越具有时序相关性，企业也越来越倾向于使用双源乃至多源采购来管理供应链；另一方面，政府行为、顾客行为以及战略库存策略对供应链管理也产生了巨大的影响。在此背景下，本项目主要研究需求时序相关的库存模型、双源采购的库存模型及相关算法，以及研究考虑政府行为、顾客转移、战略库存等因素的服务行业机构的博弈问题。主要研究内容与结果如下：（1）各类库存系统的建模、控制策略及算法研究，包括双源采购环境下的库存系统建模研究、基于Copulas的具有随机相关输入的随机离散事件系统（比如需求时序相关的库存系统）建模研究、需求时序相关的（s,S）库存控制策略参数优化研究、具有有限供货能力和折扣订货成本的定期控制库存系统的最优策略研究等研究内容；（2）考虑政府行为、顾客转移的服务行业机构的博弈问题研究，包括基于政府规制的航空公司收益管理博弈、竞争环境下针对双寡头回收处理商的政府激励机制设计、医院病床资源的共享策略研究等内容；（3）考虑零售商竞争的供应链采购与战略库存研究；（4）一类具有特殊形式的概率约束优化问题的增广Lagrangian分解方法研究；（5）供应链契约设计研究，包括面向服务水平敏感型消费者的供应链契约设计与协调机制研究、产出不确定环境下基于期权契约的供应链协调模型研究、产出不确定环境下基于承诺订购契约的供应链优化模型研究。项目取得了一系列具有创新价值和应用价值的研究成果，已有5篇论文被《Omega-The International Journal of Management Science》、《European Journal of Operational Research》、《International Journal of Production Economics》和《管理工程学报》等期刊发表或录用，有3篇论文已完成并投往《IEEE Transactions on Automatic Control》、《INFORMS Journal on Computing》、《Operations Research Letters》等期刊审稿中，另有3篇论文已基本完成准备投稿，还有数篇论文在撰写中。