摘要
库存作为企业资产的重要组成部分，是衡量企业供应链表现的重要指标。电子商务的发展和营销活动的丰富使得需求波动频繁且难以预测。不确定需求已成为阻碍零售商有效库存管理的重要因素之一。在理论与实践中，衡量库存管理有效性的一个常用标准为服务水平，即不确定需求被库存满足的概率或比例。同时,在当今以客户为导向的商业环境中，较高的服务水平亦是企业竞相追逐的用以提高客户服务质量的关键因素。因此，现实中众多企业所面临的问题是，如何在不确定需求环境中制定能够以较高利润或较低成本实现一定服务水平的多周期库存决策。 不确定需求环境下和服务水平约束下的库存管理已分别成为供应链运作领域的热点话题，受到企业和学术界的高度关注，而不确定需求环境下带有服务水平约束的库存管理问题尚未得到深入探究。因此，本文将围绕这一问题展开研究，将该问题与现实中三个常见的、具有不同供应链结构的问题相结合。目的是为不确定需求环境中的企业决策者切实提供能够以较高利润或较低成本实现预期服务水平的多周期库存决策。 针对这一问题，本文采用可调节鲁棒优化方法进行建模。对于多周期库存管理问题，可调节鲁棒优化方法可以随着需求的不断发生，利用以往周期已实现的需求制定本期库存决策，从而实现对历史需求数据的充分利用并动态地调整各周期库存决策。模型利用不确定集合描述不确定需求，利用联合机会约束刻画多周期服务水平约束。通过建立恰当的决策规则和选择合适的不确定集合，最终将所建模型转换为高效可解的数学规划模型。然后，利用参数敏感度分析探究了重要参数对模型结果的影响。在此基础上，针对各个问题设计相应算法来提高模型的表现。最后，通过数值仿真实验和基于真实数据的数值案例分析验证所建模型与算法的有效性和实用性。 本文以服务水平约束下基于可调节鲁棒优化的多周期库存管理问题为核心，结合三种运营管理领域中常见的现实问题进行深入研究，完成了以下三方面工作: (1)在单级、单渠道供应链结构下和不确定需求环境下，研究了服务水平约束下考虑有限期折扣的多周期库存管理问题。有限期折扣是线上和线下零售商普遍采用的用以推广产品、保持品牌竞争力的营销策略。为充分实现折扣活动的价值，需要进行有效的库存管理以在不确定需求环境中于每周期满足更多的需求。因此，针对实施有限期折扣的零售商，建立带有折扣期服务水平约束的可调节鲁棒多周期库存决策模型。模型中引入价格折扣速度作为参数来描述不同的价格变化方式，并在不确定需求环境下探究了价格折扣速度对于利润的影响。 研究结果表明，所建模型与算法能够帮助零售商在合理的时间内以较高的利润实现折扣期预期服务水平，能够获得有效抵御需求分布不确定的库存决策方案。进一步，通过确定性需求环境下的特例研究发现，价格折扣速度对于利润的影响与需求的价格敏感度和价格波动的上下界之差等因素有关。研究亦发现，不确定需求环境下数值案例分析中关于价格折扣速度对于利润影响的结果与确定性需求环境下、相对应情形下的结果是一致的。 (2)在两级、单渠道供应链结构下和不确定需求环境下，研究了服务水平约束下考虑分销网络设计的多周期库存管理问题。现实中，供应商也面临着来自零售商的不确定需求。而对于供应商，不确定需求的影响范围更广，即对供应链分销网络的设计和多周期运营决策均有影响。同时，供应商对于零售商的服务水平也直接影响着零售商对于终端消费者的服务水平。基于上述考量，建立了服务水平约束下基于可调节鲁棒优化的供应链分销网络设计与多周期库存管理模型。 在所建模型中，运营开始前需要确定的单周期战略决策(分销中心选址和运输路径连接决策)和运营开始后需要确定的多周期运作决策(订货量和运输量决策)并非同一阶段的决策。然而，利用可调节鲁棒优化方法，实现了将两种决策在同一模型中求解，以使企业的战略决策与运作决策能够协调一致。其中，战略决策可在运营开始前进行决策，运作决策可在运营开始后每周期的期初根据以往周期已实现需求对本期进行决策。可见，基于可调节鲁棒优化方法的库存决策更加符合多周期库存运作的动态属性。 研究结果表明，所建模型与算法能够帮助供应商在不确定需求环境中以较低的成本实现预期服务水平;所建供应链分销网络具有灵活的动态性特征，即当供应商的预期服务水平发生变化时，由哪些分销中心向哪些零售商进行产品运输会有相应调整，以获得最低的供应链运营总成本。 (3)在单级、全渠道供应链结构下，研究了服务水平约束下考虑代发货的全渠道多周期库存管理问题。近年来，越来越多的零售商采用全渠道策略来整合销售渠道，为消费者提供无缝连接的购物体验。其中，由线下店铺履行线下和线上需求成为众多全渠道零售商普遍采用的一种订单履行方式。为满足更多不确定需求，零售商每周期与供应商签订代发货合同，令供应商直接履行本期内未被线下店铺满足的线上订单。然而，由于代发货策略存在的一些缺点，零售商希望尽量利用线下店铺库存满足需求。因此，零售商设置线下店铺的库存服务水平，保证线下店铺库存至少以一定的概率满足线上和线下总需求。针对此问题，在全渠道零售背景下建立了服务水平约束下考虑代发货的可调节鲁棒多周期库存管理模型。 研究结果表明，在不确定需求环境中考虑代发货策略能够有效降低全渠道运营成本并提高实际需求被满足的比例。并且，需求的不确定性越大，与不采用代发货策略相比，代发货策略下的成本优势越显著。同时，虽然所利用的需求信息有限，但所建模型与算法能够在不同的实际需求分布下获得表现良好的平均成本、标准差和实际服务水平，能够帮助全渠道零售商以较低的全渠道运营总成本实现预期的线下店铺库存服务水平。 在消费者需求更加难以预测和以客户服务为导向的现代商业，企业库存管理问题变得更为复杂。利用有限的需求信息制定能够抵御需求不确定性扰动和满足一定服务水平要求的多周期库存策略对于决策者至关重要。本文所建模型与算法具有一定的理论价值和应用价值，可帮助决策者切实解决不确定需求环境下带有服务水平约束的多周期库存管理问题。
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