供应链协调与分布优化决策

营销
库存控制；生产计划 与调度；运输路线等。
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1.2 供应链管理及其决策
供应链管理的主要问题：
网络结构设计与选址 (S) 库存控制 (S/T) 生产计划与调度(S/T/O) 运输与物流管理(T/O) 供应链联盟与合作关系(S) 信息价值 (S) 产品设计 (S)
S－战略决策 T－战术决策 O－作业决策
确定性模型
线性规划 非线性规划 目标规划 网络流 博弈论 确定性动态规划
随机性模型
随机动态规划 随机库存控制 排队优化 Markov决策
启发式方法
禁忌搜索 模拟退火 遗传算法 Lagrangian松弛 约束理论 多Agent技术 (DAI)
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2.5 供应链协调问题 鞭子效应 (Bullwhip Effect)
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1.1 供应链的产生背景和概念
产生背景：
经济环境：全球化，竞争加剧，客户需求 信息技术：EDI，Internet，eCommerce 管理理念：MRP/MRPII、JIT、TQM、ERP等
供应链定义：
1. 供应链是由一些负责产品采购、生产和分销等活动的自主或半 自主业务实体组成的网络。
2. 供应链是经由物流、信息流和资金流连接起来的两个或两个以 上的实体网络。
组织形式 契约
SCM
团队
MRP
集权
OR
操作
功能
组织
协调类型
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2.2 市场协调机制
市场协调机制：基于价格的资源分配机制
1）一般均衡理论 2）拍卖 3）谈判
拍卖协议：
1）英式拍卖(Pareto) 2）一级价格密封拍卖(Pareto) 3）荷式拍卖(Pareto) 4）Vickrey拍卖(Pareto，诚实性)
∵ w>c
∴ p(qo ) − w + qo p' (qo ) < 0 q∗ < qo
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2.5 供应链协调问题
供应链协调问题：
目标冲突 ⇐ 分布决策结构：不一致决策激励 信息扭曲 ⇐ 非对称信息结构：不完全信息
运筹学
供应链管理
经济学
分布 人工智能
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2 供应链协调机制
3.1 协调理论 3.2 供应链协调机制 3.3 市场协调机制
s.t. ConsA = {A's costraints}
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1.1 供应链的产生背景和概念
供应链概念模型：
计划决策
生产 分销 采购 生产 分销
采购
生产
分销
供应商的 供应商
供应商
计划调度
过程控制
采购 生产 分销 采购 生产
客户
客户的 客户
生产过程
企业
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1.2 供应链管理及其决策
供应链管理：
供应链管理是在满足服务水平需要的同时，为了使得系统成本最小 而采用的把供应商、制造商、零售商有效地整合为一体来生产产品， 并把正确数量的产品在正确的时间配送到正确地点的策略和方法。
需求
零售商 分销商
制造商
供应商
鞭子效应的主要原因：
（1）需求预测：预测技术、库存策略 (s)、提前期，阶段 （2）配给竞争：供不应求（多个下游） （3）批量订货：规模效益 （4）价格波动：避免风险
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2.5 供应链协调问题 双重边际效应 (Double Marginalization)
c
w
p(q)
制造商
零售商
集成系统
Π I (q) = q( p(q) − c)
Π
' I
(q o
)
=
0
⇒
p(qo ) − c + qo p' (qo ) = 0
分布系统 （Stackelberg 博弈）
ΠR
(q)
=
q(
p(q)
−
w)
Π M (w) = q(w − c)
Π
' R
(q ∗ )
=
0
⇒
p(q∗ ) − w + q∗ p' (q∗ ) = 0
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3.1 基于Lagrangian松弛的分解算法
基于Lagrangian松弛的协调
min π A (xA ) + π B (xB )
s.t. xA = xB ConsA = {A's costraints} ConsB = {B's costraints}
min π A (xA ) + π B (xB ) − λ(xA − xB )
2) 稳定性 a) 平衡点 Nash, Stackelberg b) 个体理性 π i (xi ,θi | Ω) ≥ ∆i
3) 诚实性 4) 公平性
π1 π3
π2
π1 π3
π2
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3 基于市场机制的分布优化决策
4.1 基于Lagrangian松弛的分解算法 4.2 拍卖机制协调原理 4.3 一个供应链库存控制实例
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2.3 供应链协调机制
供应链协调的两个层面：
1）内部供应链的功能整合，如“生产-库存-配送” 2）供应链实体（成员）间的决策协调
供应链中的依赖关系：
时序依赖关系：活动在时间上的顺序约束 资源依赖关系：有限资源共享约束 物流依赖关系：物料平衡
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2.3 供应链协调机制
供应链协调机制性质：
1) Pareto最优性
供应链管理目标：
成本、服务、利润 定性指标：客户满意程度、柔性、产品质量等 定量指标：库存成本、服务水平、运输成本、利润等
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1.2 供应链管理及其决策
供应链管理的三个层面：
战略管理 战术管理 作业管理 采购 生产 配送
工厂和仓库等生产资源的数量、 布局和能力；产品设计；市场开 发等。
采购和生产决策；库存策 略；运输与配送策略；联 盟关系等。
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2.1 协调理论
协调：管理活动间的依赖关系。广义上，控制、调度、计划都是一种
协调过程。
依赖关系：
资源依赖关系 生产/消费依赖关系 同步依赖关系 任务/子任务依赖关系
协调结构：层次结构、网状结构ห้องสมุดไป่ตู้混合结构
人类的杰作： －社会：最复杂的协调结构 －市场：最有效率的协调结构和机制
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2.1 协调理论
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1.2 供应链管理及其决策 供应链管理的主要困难：
复杂且庞大的网络和过程结构 复杂的产品结构 分布的管理和组织结构 动态系统，存在多种不确定因素
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1.3 供应链管理理论和技术 供应链管理
概念/定性模型方法
定量模型方法
面向实例的经验方法
分析模型和方法
优化模型和方法
仿真 Petri网
排队网络 扰动分析 (PA) Markov链
供应链协调与分布优化决策
赵天智
清华大学自动化系 2001年10月20日
1. 供应链与供应链管理 2. 供应链协调机制 3. 基于市场机制的分布优化决策 4. 基于多主体(Agent)的供应链建模与实现
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1 供应链与供应链管理
1.1 供应链的产生背景和概念 1.2 供应链管理及其决策 1.3 供应链管理理论和技术 1.4 供应链协调问题