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库存是一把双刃剑,在稳定物资供应、防止短缺的同时也占用着企业的流动资金并产生库存成本。因此,对库存进行有效的控制是很有必要的。库存控制是实现供应链中价值链增值的重要环节。
库存控制的关键是制定库存控制策略。传统的库存控制策略有很多,比如(Q,R)、(t,s,S)等。当确定了库存策略后,关键是确定库存控制参数的取值。对于传统库存管理问题,我们应用确定型库存模型,比如经济订货批量模型,就可以解决问题。但供应链环境下的库存系统含有众多不确定因素,比如需求量、订货提前期等。这些不确定因素给物流管理者的库存管理工作带来很大的困难。
为了解决不确定环境下的库存控制问题,传统的方法是使用解析模型或者优化算法求解,但随着不确定因素的增多,库存系统结构的复杂化,传统方法容易陷入困境,经常会出现因模型过于复杂而找不到解析解或最优解。兴起于上世纪末的系统仿真技术为我们开辟了新的道路,系统仿真方法面向实际系统问题,将不确定性作为随机变量纳入系统来处理,建立系统仿真模型,通过计算机仿真实验求解,避免了求解复杂数学模型的困难。仿真模型的一次运行是对系统的一次抽样的模拟,这并不能得到最优的结果,但反复调整参数,运行实验,对各次实验的结果进行比较分析,同样可以达到优化的目的。用系统仿真方法可以有效的解决不确定环境下的库存控制问题。
煤炭企业物资消耗受多种因素的影响,比如实际生产进尺、挖掘层面的地质状况、预防性维修及检修活动等。这些因素对生产过程中所需物资的实际需求影响复杂,使物资需求具有高度的随机性,难以通过确定型模型预测。比如,我们在不明确挖掘层面的地质状况之前,我们并不能确定需要使用多少的炸药,同时也很难确定当天能挖掘多少米,这样也就更难预测需要多少的支护钢材;还有一些挖掘设备,我们并不能预测它什么时候会损坏而需要更换,所以说煤矿对物资的需求是不确定的,这种不确定性直接导致库存控制策略的难以制定。
本文以郑煤集团为背景,研究煤炭企业物资库存控制问题,在模拟需求的基础上,使用系统仿真方法寻求最优的库存控制参数,以确保在不缺货或少缺货的前提下,库存费用尽可能降到最低。
本文首先说明了选题背景、目的和意义,归纳了研究的目标、内容和技术路线。同时,本文在这一章回顾了库存控制、库存系统仿真的国内外研究现状。
其次,分析了物资需求的不确定性以及对库存的影响,并进一步将重要物资按需求特征分为三类:平稳类、趋势类、随机类,探讨了三类物资的库存控制策略及仿真研究方法。
第三,研究了平稳需求类物资的库存系统仿真。首先对平稳需求进行抽样分布(正态分布)模拟,然后建立基于Petri Net的库存系统模型,并选取Matlab/Simulink仿真平台进行仿真实验,最后以郑煤集团支护钢材为例,研究其库存系统仿真。
第四,研究了趋势需求类物资的库存系统仿真。首先对趋势需求进行小波分析,提取趋势,然后建立时间函数模型拟合需求,在模拟需求函数基础上,应用仿真方法优化库存控制策略,最后以郑煤集团胶质线为例,研究其库存系统仿真。
第五,研究了随机需求类物资的库存系统仿真。首先对随机需求进行蒙特卡洛模拟,然后建立基于Excel/Crystal Ball的库存仿真模型,并使用优化工具OptQuest优化决策变量,实现服务水平约束下库存总费用最低,最后以郑煤集团轻轨为例,研究其库存系统仿真。
最后,对全文内容及研究结论进行了总结,并对文中有待进一步深入研究的地方提出了日后研究的改进和展望。