邁創(chuàng)供應(yīng)鏈-基于預(yù)測(cè)、庫(kù)存、運(yùn)輸?shù)闹腔酃?yīng)鏈的研究

1、基于預(yù)測(cè)、庫(kù)存、運(yùn)輸?shù)闹腔酃?yīng)鏈的研究楊鵬飛 彭安 沈凌云 林勁（同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院，上海市 201804；同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院，上海市 201804；邁創(chuàng)智慧供應(yīng)鏈股份有限公司，上海市 200120；邁創(chuàng)智慧供應(yīng)鏈股份有限公司，上海市 200120）摘要：供應(yīng)鏈整體效率的高低不僅基于基礎(chǔ)設(shè)施的完善水平，還與整個(gè)供應(yīng)鏈上下游的銜接水平以及供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的信息化、智能化、協(xié)同化密不可分。本項(xiàng)目旨在通過(guò)對(duì)邁創(chuàng)智慧供應(yīng)鏈股份有限公司（Maitrox）實(shí)際業(yè)務(wù)中大量數(shù)據(jù)的整理和分析工作，深入挖掘供應(yīng)鏈中各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，聯(lián)動(dòng)管理，利用預(yù)測(cè)、倉(cāng)儲(chǔ)預(yù)警、運(yùn)輸?shù)饶Ｐ吞岣邔?shí)際業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)效率，以提高供

2、應(yīng)鏈的信息化和智能化水平，并最終提高日常業(yè)務(wù)管理的效率和便捷化程度。關(guān)鍵詞：智慧供應(yīng)鏈；預(yù)測(cè)；倉(cāng)儲(chǔ)；運(yùn)輸模型 1、 引言在如今互聯(lián)網(wǎng)高度發(fā)達(dá)、大數(shù)據(jù)日益膨脹的年代，隨著供應(yīng)鏈管理內(nèi)涵的拓展、過(guò)程的延伸、覆蓋面的擴(kuò)大以及管理的日益專業(yè)化、和標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效管理和有效挖掘已經(jīng)成為供應(yīng)鏈智能化管理的重要研究課題2。 根據(jù)Younjung Kim等關(guān)于供應(yīng)鏈管理（SCM）的調(diào)查，未來(lái)的供應(yīng)鏈研究方向集中在由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)主義向依托數(shù)據(jù)挖掘的智能化方向發(fā)展，通過(guò)倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)葍?yōu)化，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈智慧管理的目標(biāo)10。在庫(kù)存環(huán)節(jié)，劉學(xué)恒等研究和探討了不同庫(kù)存策略的優(yōu)化問(wèn)題，并以兩層級(jí)供應(yīng)點(diǎn)的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)作為研究對(duì)

3、象，應(yīng)用粒子群算法，建立和優(yōu)化相應(yīng)的庫(kù)存模型，解決就近供應(yīng)點(diǎn)選取和轉(zhuǎn)運(yùn)等庫(kù)存策略方面的問(wèn)題7。在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，李正艷基于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的概念和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)用于運(yùn)輸數(shù)據(jù)挖掘上，探討了物流配送路徑優(yōu)化問(wèn)題的遺傳算法和動(dòng)態(tài)規(guī)劃法在物流運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)運(yùn)輸路徑和多式聯(lián)運(yùn)等做了近一步的優(yōu)化6。本文針對(duì)邁創(chuàng)供應(yīng)鏈公司（Maitrox）供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)中物流、倉(cāng)儲(chǔ)等數(shù)據(jù)庫(kù)管理、流程規(guī)劃、倉(cāng)儲(chǔ)預(yù)警管理和運(yùn)輸管理等方面的業(yè)務(wù)需求，對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行全局規(guī)劃和關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)上的支持和創(chuàng)新研究。并探索性地在預(yù)測(cè)層面，使用貝葉斯預(yù)測(cè)模型在一定可信度下對(duì)配件損耗量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并產(chǎn)生訂貨提前期這一參數(shù)，通過(guò)引入倉(cāng)儲(chǔ)預(yù)警和運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)進(jìn)一步優(yōu)

4、化傳統(tǒng)的S-t庫(kù)存管理策略和運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)有向圖最短路算法。2、商業(yè)背景本研究以邁創(chuàng)智慧供應(yīng)鏈股份有限公司的供應(yīng)鏈為背景，提出一整套構(gòu)建智慧供應(yīng)鏈的想法并在供應(yīng)鏈整體考慮的基礎(chǔ)上研究細(xì)節(jié)問(wèn)題具體的實(shí)現(xiàn)策略。邁創(chuàng)供應(yīng)鏈公司從2004年開(kāi)始，從事供應(yīng)鏈管理相關(guān)體系的業(yè)務(wù)。已經(jīng)構(gòu)建成一個(gè)完整的、鏈接上下游供應(yīng)商客戶的涵蓋計(jì)劃咨詢、備件采購(gòu)、備件墊資、物流、倉(cāng)儲(chǔ)、本地配送、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、高端維修、逆向物流全環(huán)節(jié)的供應(yīng)鏈管理服務(wù)全球生態(tài)體系。邁創(chuàng)供應(yīng)鏈公司在供應(yīng)鏈上下游的功能定位，對(duì)于國(guó)際業(yè)務(wù)而言，負(fù)責(zé)從香港等發(fā)貨點(diǎn)往東南亞，歐美等一些國(guó)家配送手機(jī)配件,工作流程如下：圖2. 1 運(yùn)輸路徑優(yōu)化采購(gòu)的零部件從國(guó)內(nèi)內(nèi)

5、地市場(chǎng)供應(yīng)商運(yùn)至發(fā)貨點(diǎn)倉(cāng)庫(kù)，然后發(fā)貨點(diǎn)再轉(zhuǎn)運(yùn)往國(guó)外服務(wù)商，并配送至各國(guó)家具體的維修點(diǎn)（簡(jiǎn)稱正向運(yùn)輸）。本課題項(xiàng)目在邁創(chuàng)供應(yīng)鏈公司實(shí)際供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)之上，通過(guò)分析業(yè)務(wù)需求，設(shè)計(jì)了配件損耗率預(yù)測(cè)、倉(cāng)儲(chǔ)預(yù)警、運(yùn)輸優(yōu)化、物流信息系統(tǒng)構(gòu)建等幾大系統(tǒng)對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行全局優(yōu)化。各系統(tǒng)在供應(yīng)鏈不同環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化服務(wù)，又密切協(xié)作，服務(wù)于供應(yīng)鏈整體。根據(jù)邁創(chuàng)實(shí)際業(yè)務(wù)，運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)內(nèi)相應(yīng)的倉(cāng)儲(chǔ)策略模型和運(yùn)輸優(yōu)化模型，對(duì)整體供應(yīng)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)加以優(yōu)化，旨在構(gòu)建一套根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的供應(yīng)鏈優(yōu)化系統(tǒng)，并最終通過(guò)地圖和業(yè)務(wù)流程等可視化技術(shù)加以呈現(xiàn)，為管理人員提供庫(kù)存預(yù)警、管理信息、以及運(yùn)輸優(yōu)化方案的決策支持服務(wù)。圖2. 2 智慧供應(yīng)鏈

6、該智慧供應(yīng)鏈服務(wù)的主要目的是減少人工干預(yù)，在節(jié)省人力成本的基礎(chǔ)之上，提高管理的規(guī)范化水平，提升供應(yīng)鏈的運(yùn)作效率，通過(guò)提供便捷化的供應(yīng)管理和可視化的運(yùn)輸策略，為決策提供參考支持。參照現(xiàn)代化供應(yīng)鏈主要組成部分的功能和邁創(chuàng)供應(yīng)鏈供應(yīng)鏈現(xiàn)階段主要的功能瓶頸我們將制定三個(gè)系統(tǒng)：預(yù)測(cè)系統(tǒng)，庫(kù)存系統(tǒng)，運(yùn)輸系統(tǒng)，分別對(duì)應(yīng)于預(yù)測(cè)模型，庫(kù)存模型，運(yùn)輸模型。3、解決方案首先我們對(duì)于供應(yīng)鏈中的組成部分, 即預(yù)測(cè)系統(tǒng)，庫(kù)存系統(tǒng)，運(yùn)輸系統(tǒng)的功能進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，接著詳述如何把三者有機(jī)融合, 以充分體現(xiàn)智慧供應(yīng)鏈的在提升供應(yīng)鏈效率中的作用。預(yù)測(cè)系統(tǒng)將歷史數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，建立預(yù)測(cè)系統(tǒng)，輸入某一類手機(jī)配件和時(shí)間參數(shù)，系統(tǒng)給出該手機(jī)

7、配件在某一時(shí)間段的需求量，并將預(yù)測(cè)結(jié)果傳遞給庫(kù)存系統(tǒng)。庫(kù)存系統(tǒng)根據(jù)物流以及庫(kù)存信息建立一套庫(kù)存模型。手機(jī)配件缺貨有單位損失費(fèi)，每次進(jìn)貨會(huì)有固定費(fèi)用，但一次進(jìn)貨太多則造成貨物積壓，又會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)費(fèi)上升。采用不同的存儲(chǔ)策略構(gòu)建不同的存儲(chǔ)模型都會(huì)對(duì)進(jìn)貨策略造成影響。庫(kù)存系統(tǒng)接收預(yù)測(cè)系統(tǒng)傳遞的預(yù)測(cè)結(jié)果，判斷某一種手機(jī)配件在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)是否缺貨，缺貨量為多少，并發(fā)出預(yù)警信息，并將預(yù)警信息傳遞給運(yùn)輸系統(tǒng)。預(yù)警信息包括在未來(lái)某段時(shí)間t和預(yù)計(jì)的缺貨量d。運(yùn)輸系統(tǒng)收集物流信息、配件成本費(fèi)，關(guān)稅等，并根據(jù)時(shí)間約束（預(yù)警信息中包含的時(shí)間段t）計(jì)算最優(yōu)路徑或者最優(yōu)的配送方案（快遞公司的選擇）。運(yùn)輸系統(tǒng)將計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行

8、整理展示，為決策者提供參考。圖3. 1 三個(gè)系統(tǒng)的銜接由上圖可以看出，模式的發(fā)起點(diǎn)在于預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)的有效性與準(zhǔn)確性直接影響智慧供應(yīng)鏈的功能。預(yù)測(cè)之所以如此重要的原因在于：（1）、缺貨時(shí)不能保證有某個(gè)倉(cāng)庫(kù)一定有缺少的手機(jī)配件。一種保證不缺貨的方案是，盡可能多的儲(chǔ)備貨物。但這會(huì)造成倉(cāng)促費(fèi)激增，資金積壓。因此，預(yù)測(cè)某段時(shí)間某種手機(jī)配件會(huì)缺貨，倉(cāng)庫(kù)提前備貨。（2）、訂貨提前期。并不是有了需求預(yù)測(cè)后，缺貨的情況就不會(huì)發(fā)生，因?yàn)樨浳飶牟杉袌?chǎng)運(yùn)往倉(cāng)庫(kù)還需要時(shí)間。例如，預(yù)測(cè)系統(tǒng)告知倉(cāng)庫(kù)，5天后電池可能會(huì)缺貨，這時(shí)，物流人員去采購(gòu)卻發(fā)現(xiàn)電池最快只能在7天后送達(dá)。訂貨提前期的存在要求我們?cè)谧鲱A(yù)測(cè)時(shí)必須將訂貨準(zhǔn)備時(shí)

9、間和運(yùn)輸時(shí)間添加到預(yù)測(cè)時(shí)間段內(nèi)。接下來(lái)分別介紹這三個(gè)子系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)和實(shí)現(xiàn)方案。3.1 預(yù)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)研究手機(jī)配件故障率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，目的在于預(yù)測(cè)原有機(jī)型未來(lái)可能發(fā)生的故障數(shù)和在保修期間每個(gè)月可能需要更換的配件以及配件數(shù)量，并且可以根據(jù)相似類型配件預(yù)測(cè)新配件的損耗率，從而可以提前做好供貨準(zhǔn)備，提高企業(yè)的售后服務(wù)質(zhì)量?；趯?shí)際運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，我們建立了預(yù)測(cè)模型，使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，并用測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算錯(cuò)誤率。基于錯(cuò)誤率，我們就可以在一定可靠性要求下，對(duì)現(xiàn)實(shí)的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)了。下圖展示了我們建立預(yù)測(cè)模型的過(guò)程。該過(guò)程也是是數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)的一般化步驟。圖3. 2 建立預(yù)測(cè)模型的過(guò)程常見(jiàn)的預(yù)測(cè)模型有貝葉斯預(yù)測(cè)模型

10、、平均值模型、回歸模型、時(shí)間序列法、灰色預(yù)測(cè)模型等。具體到實(shí)際的手機(jī)配件運(yùn)輸項(xiàng)目上，我們選用了貝葉斯預(yù)測(cè)模型和時(shí)間序列法，給定時(shí)間參數(shù)和配件參數(shù)就能得到預(yù)測(cè)的需求。要將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)有效應(yīng)用于配件失效率預(yù)測(cè)，首先需要細(xì)致分析影響配件失效的因素并理清各因素與事件之間的關(guān)系，然后通過(guò)計(jì)算得出的事件發(fā)生的概率信息為預(yù)測(cè)提供依據(jù)。將訓(xùn)練數(shù)據(jù)輸入預(yù)測(cè)模型，并通過(guò)后續(xù)的模型驗(yàn)證和修正等工作我們得到了具有實(shí)際預(yù)測(cè)功能的模型。3.1.1 基于貝葉斯的網(wǎng)絡(luò)模型我們選取實(shí)際中部分配件數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析，驗(yàn)證基于歷史數(shù)據(jù)計(jì)算出的手機(jī)配件的平均故障率和出現(xiàn)故障率的最大概率值作為模型參數(shù)使用是可行的。通過(guò)多種配件類型的計(jì)算分析

11、，這里我們選取較大數(shù)據(jù)量的手機(jī)機(jī)型“A60+_ID_BLACK”，在印度尼西亞于2012-09-06上市的主板為例。 通過(guò)分析計(jì)算得出，手機(jī)機(jī)型是“A60+_ID_BLACK”，在印度尼西亞于2012-09-06上市的主板，損耗率隨上市時(shí)間走勢(shì)預(yù)測(cè)值和真實(shí)值對(duì)比如圖3.3所示： 圖3.3 損耗率隨上市時(shí)間走勢(shì)預(yù)測(cè)值和真實(shí)值對(duì)比從圖上可以看出，手機(jī)配件實(shí)際損耗率的走勢(shì)和基于歷史數(shù)據(jù)算出的故障率的平均值以及基于歷史數(shù)據(jù)的故障率的最大概率值相同。但是實(shí)際值在開(kāi)始幾個(gè)月和最大概率值接近，之后卻更加接近故障率的平均值。所以以基于歷史數(shù)據(jù)計(jì)算出的手機(jī)配件的平均故障率和出現(xiàn)故障率的最大概率值，作為參考是可行

12、的，雖然有誤差。在實(shí)際應(yīng)用中將會(huì)考慮到這些誤差。而根據(jù)公式算出的損耗率（后驗(yàn)概率）與故障數(shù)與實(shí)際值（先驗(yàn)概率）對(duì)比，手機(jī)機(jī)型為A60+_ID_BLACK主板在印尼地區(qū)2013年9月的損耗率，如圖3.4所示；圖3.4 預(yù)測(cè)的損耗率和故障數(shù)與實(shí)際值對(duì)比圖分析：對(duì)比如圖所示，選取的數(shù)據(jù)為隨機(jī)選取。使用預(yù)測(cè)模型的誤差在可接受的范圍內(nèi)，但是仍然需要在計(jì)算公式的過(guò)程中進(jìn)行優(yōu)化，或者對(duì)在保量分類的過(guò)程中進(jìn)一步優(yōu)化，使誤差更小。然而，使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型來(lái)預(yù)測(cè)手機(jī)配件損耗率是可行的。3.2 庫(kù)存系統(tǒng)庫(kù)存系統(tǒng)的核心是庫(kù)存模型。為了使庫(kù)存系統(tǒng)新增預(yù)警功能，我們必須設(shè)定貨物的存儲(chǔ)策略。不同的存儲(chǔ)策略適用于不同的配

13、件類型。因此，我們首先應(yīng)該對(duì)于配件進(jìn)行分類。3.2.1 配件分類分類的主要目的是通過(guò)對(duì)品種，規(guī)格極為繁多的庫(kù)存物資進(jìn)行分類，使得企業(yè)管理人員把主要注意力集中在金額較大，最需要加以重視的產(chǎn)品上，達(dá)到節(jié)約資金的目的。傳統(tǒng)的分類或者稱之為管理方法有ABC庫(kù)存分類法，如下所示：A類物資占總品種的10%以下，年金額占全部庫(kù)存物資年金額的60%到70%。特點(diǎn)是品種數(shù)量不多，但價(jià)格高，需求不穩(wěn)定。B類物資占全部庫(kù)存物資總品種的20%到30%，年金額占全部庫(kù)存物資年金額的20%左右，需求量一般。C類物資占全部庫(kù)存物資總品種的60%到70%，年金額占全部庫(kù)存物資年金額的10%到20%。特點(diǎn)是品種數(shù)量多，單價(jià)低，

14、需求量大、穩(wěn)定。除傳統(tǒng)的ABC庫(kù)存分類法，我們也可以使用數(shù)據(jù)挖掘中的k均值（k-Means）算法對(duì)貨物進(jìn)行聚類，進(jìn)而分出類別。K均值聚類用于n維連續(xù)空間中的對(duì)象。為了簡(jiǎn)便，我們假設(shè)對(duì)貨物分類時(shí)只考慮兩個(gè)屬性：貨物的種類和單價(jià)。基于這兩個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)配件的模擬分類結(jié)果如下：圖3. 5 貨物分類結(jié)果如圖3.5所展示的，紅色點(diǎn)分布趨向于種類少而單價(jià)貴，因此為A類，綠色點(diǎn)分布趨向于種類偏多而單價(jià)偏貴，符合B類，藍(lán)色點(diǎn)分布趨向于種類多而單價(jià)低，符合C類。3.2.2 存儲(chǔ)策略分類后，我們對(duì)不同類型的手機(jī)配件應(yīng)用不同的存儲(chǔ)策略。通常存儲(chǔ)策略分為以下三類：S,s策略略S,s,t策略t循環(huán)策略圖3.6 三種存儲(chǔ)策略

15、t-循環(huán)策略：每隔時(shí)間t補(bǔ)充存儲(chǔ)量Q。適用于需求穩(wěn)定的C類貨物。S,s策略：當(dāng)前庫(kù)存量q > s時(shí)不補(bǔ)充，q <= s時(shí)，立刻補(bǔ)充存貨。補(bǔ)貨量Q = Sq。適用于需求隨機(jī)、不穩(wěn)定的系統(tǒng)。S,s,t策略：每隔時(shí)間t檢查一次，當(dāng)存量q > s時(shí)不補(bǔ)充，當(dāng)存量q <= s時(shí)，補(bǔ)充量Q = Sq。適合需求隨機(jī)的系統(tǒng)。三種存儲(chǔ)策略各有優(yōu)劣，我們根據(jù)各策略特征，采取如下處理方案：C類貨物采取t循環(huán)策略，B類貨物采取S,s,t策略，A類貨物采取S,s策略。實(shí)際中考慮到系統(tǒng)資源的開(kāi)銷和效率，我們假設(shè)業(yè)務(wù)人員每天在固定的時(shí)刻統(tǒng)一對(duì)所有缺少的貨物進(jìn)行配送。在該時(shí)刻過(guò)后新產(chǎn)生的缺貨預(yù)警則留到

16、第二天處理。庫(kù)存系統(tǒng)每天只需要定時(shí)對(duì)所有貨物進(jìn)行檢查一次。如圖3.7所示：圖3. 7 系統(tǒng)每天檢查一次是否缺貨考慮到公司的業(yè)務(wù)和實(shí)際應(yīng)用情形，我們建議采取S,s,t策略來(lái)管理預(yù)警貨物。因?yàn)樵搸?kù)存策略最能適應(yīng)公司紛繁復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求。同理對(duì)于存儲(chǔ)策略，也不僅僅局限于以上三種，需要明確的是建立存儲(chǔ)策略的根本目的是建立預(yù)警機(jī)制,在下一節(jié)我們將詳細(xì)討論有關(guān)的預(yù)警機(jī)制。3.2.3 預(yù)警機(jī)制按照前文介紹，并不是任何時(shí)候都可以進(jìn)貨，貨物的配送需要時(shí)間（訂貨提前期），這使得我們需要提醒計(jì)劃人員何時(shí)進(jìn)貨以及進(jìn)貨量。預(yù)警的真正目的是：在合適的時(shí)間將預(yù)測(cè)需求反饋給計(jì)劃人員。計(jì)算合適的預(yù)警的時(shí)間，我們需要訂貨提前期 t

17、。此時(shí)我們需要預(yù)測(cè)系統(tǒng)的協(xié)助。我們將訂貨提前期t輸入預(yù)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)計(jì)算未來(lái)t天的需求量Qt，若當(dāng)前庫(kù)存Q-Qts，那么根據(jù)預(yù)測(cè)，我們會(huì)得出結(jié)論：t天后，庫(kù)存將降低至安全庫(kù)存s以下。我們只需要根據(jù)當(dāng)前庫(kù)存量來(lái)判斷是否進(jìn)貨：當(dāng)前庫(kù)存Qs+Qt時(shí)進(jìn)貨，否則不進(jìn)貨。如圖3.8. 預(yù)警系統(tǒng)的建立將改善系統(tǒng)的合理決策，因?yàn)槠髽I(yè)不必每次等到庫(kù)存降至0時(shí)才去進(jìn)貨。且不用面臨缺貨損失費(fèi)。比如，我們假設(shè)單位缺貨損失費(fèi)為2， 圖3. 8 預(yù)警指示圖單位庫(kù)存為1，每天的需求為10，運(yùn)輸時(shí)間為10。那么當(dāng)庫(kù)存為100時(shí)，就發(fā)出進(jìn)貨預(yù)警并即刻進(jìn)貨。10天后，貨物送達(dá)，庫(kù)存剛好降至為0。在此期間，總的損失費(fèi)為：庫(kù)存量&#

18、215;單位庫(kù)存費(fèi)×存儲(chǔ)時(shí)間=1×100÷2×10=500但若當(dāng)庫(kù)存降至0時(shí)才開(kāi)始進(jìn)貨，則不僅存在庫(kù)存費(fèi)，還將面臨缺貨損失費(fèi)：庫(kù)存費(fèi)+缺貨損失費(fèi)=500+10×10×2=700.當(dāng)然損失的不僅僅是費(fèi)用，還有客戶的信賴和期望。3.3 運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸系統(tǒng)的核心是運(yùn)輸模型。串聯(lián)庫(kù)存模型和運(yùn)輸模型的是訂貨提前期。對(duì)于運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，得到的訂貨提前期就是時(shí)間限制，即運(yùn)輸系統(tǒng)計(jì)算出的最優(yōu)路徑（可能不止一條）其運(yùn)輸時(shí)間必須小于等于訂貨提前期，否則倉(cāng)庫(kù)會(huì)面臨缺貨的風(fēng)險(xiǎn)。因此，運(yùn)輸系統(tǒng)的任務(wù)就是計(jì)算出一條運(yùn)輸時(shí)間小于等于訂貨提前期且運(yùn)輸費(fèi)用最少的線路，我們

19、稱之為最優(yōu)路線。3.3.1 最優(yōu)訂購(gòu)時(shí)間優(yōu)先考慮倉(cāng)庫(kù)費(fèi)用，我們可以采取迭代的思想。庫(kù)存系統(tǒng)首先假設(shè)訂貨提前期為t，此時(shí)通過(guò)運(yùn)輸模型計(jì)算出在滿足運(yùn)輸時(shí)間小于等于訂貨提前期t的所有線路中，運(yùn)輸費(fèi)用最小的運(yùn)輸線路所需的運(yùn)輸時(shí)間是否等于t。若是，則發(fā)出預(yù)警。否則不發(fā)出預(yù)警，因?yàn)槲覀冇欣碛烧J(rèn)為，當(dāng)前并不是訂貨的最佳時(shí)機(jī)，而應(yīng)該經(jīng)過(guò)一段時(shí)間再選用該最優(yōu)的運(yùn)輸線路。然而，采取以上策略面臨該最優(yōu)線路可能不存在的風(fēng)險(xiǎn)。如下圖3.9：圖3. 9 選擇合適的送貨時(shí)機(jī)庫(kù)存模型預(yù)計(jì)，t1時(shí)刻經(jīng)過(guò)訂貨提前期t后（到達(dá)t4時(shí)刻）庫(kù)存將剛好降低至安全庫(kù)存線下。因此將需求信息發(fā)送給運(yùn)輸系統(tǒng)。運(yùn)輸系統(tǒng)計(jì)算的最優(yōu)路徑其運(yùn)輸時(shí)間小于

20、t，為t，如上圖，易得，t2= t1+t-t。因此，采取在t2時(shí)刻發(fā)貨，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后貨物剛好在t4時(shí)送達(dá)。但問(wèn)題是，我們無(wú)法保證在t2時(shí)刻原來(lái)的最優(yōu)線路還存在，因?yàn)樵瓉?lái)的最優(yōu)線路是在t1時(shí)刻計(jì)算出來(lái)的，比如該路徑的發(fā)貨點(diǎn)在今天被調(diào)出了一批貨物而存儲(chǔ)不足，則該最優(yōu)路線改變。具體應(yīng)用中，我們不必具體到每分每秒，庫(kù)存系統(tǒng)每天檢查一次倉(cāng)庫(kù)，基于此，我們?cè)O(shè)定運(yùn)輸系統(tǒng)每天也只檢查一次，查看最優(yōu)路徑是否發(fā)生變化，算法流程圖如下所示：圖3. 10 迭代計(jì)算最優(yōu)線路其中，訂貨提前期的計(jì)算是為了和庫(kù)存系統(tǒng)形成對(duì)接，上文的討論無(wú)形中對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)的功能提出了要求根據(jù)時(shí)間約束計(jì)算出最優(yōu)路徑。3.3.2 模型構(gòu)建首先明確運(yùn)

21、輸系統(tǒng)的作用根據(jù)時(shí)間約束計(jì)算最優(yōu)路徑。在所要求解的運(yùn)輸問(wèn)題中, 除了要考慮費(fèi)用因素外，還需要考慮運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)會(huì)成本、人工成本等。實(shí)際中，最直接的優(yōu)劣判斷就是運(yùn)輸帶來(lái)的費(fèi)用，這可能包括：運(yùn)輸費(fèi)、海關(guān)費(fèi)、裝卸費(fèi)等。這些費(fèi)用都是由于運(yùn)輸產(chǎn)生的，我們可以將其合并為運(yùn)輸費(fèi)。除了費(fèi)用，還需要考慮運(yùn)輸時(shí)間，即整條線路上的運(yùn)輸時(shí)間和必須小于時(shí)間約束。因此，線路規(guī)劃的目標(biāo)就是：找出滿足時(shí)間約束條件的費(fèi)用最小的線路?；诖私⑵鸬倪\(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的模型為一個(gè)有向圖，每條邊上有兩個(gè)權(quán)值。因此，運(yùn)輸系統(tǒng)的任務(wù)就簡(jiǎn)化成從多個(gè)已知（哪些倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)該種配件顯然已知）起點(diǎn)中計(jì)算出到終點(diǎn)的最優(yōu)線路。不失一般性，我們只需要遍歷計(jì)算從特定起

22、點(diǎn)到指定終點(diǎn)（缺貨倉(cāng)庫(kù)）的最優(yōu)路徑，再比較這些最優(yōu)路徑，從中選擇一條最優(yōu)路徑即可。因此，運(yùn)輸系統(tǒng)的任務(wù)可以簡(jiǎn)化為：求解帶時(shí)間約束的最短路徑問(wèn)題。運(yùn)輸系統(tǒng)的任務(wù)圖3. 11 運(yùn)輸系統(tǒng)的任務(wù)圖3.11中，運(yùn)輸系統(tǒng)首先生成左圖的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)圖，并指定起終點(diǎn)。運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)圖中包含運(yùn)輸線路的時(shí)間和費(fèi)用。時(shí)間和費(fèi)用分別是該路段的運(yùn)輸時(shí)間和運(yùn)輸費(fèi)用。右圖是運(yùn)輸模型計(jì)算得出的最優(yōu)的運(yùn)輸線路及其運(yùn)輸方式（藍(lán)色線條表示）。對(duì)于帶時(shí)間約束的最短路徑問(wèn)題，有許多不同的解法，最簡(jiǎn)單的蠻力法首先計(jì)算兩點(diǎn)間的所有路徑，這可以通過(guò)深度優(yōu)先遍歷來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后計(jì)算每條路徑的總時(shí)間和總費(fèi)用并比較得出最優(yōu)路徑。該算法的時(shí)間復(fù)雜度是O(n2)，

23、算法優(yōu)化可以考慮動(dòng)態(tài)規(guī)劃、剪枝等策略。本研究中我們將運(yùn)輸模型中的核心算法做成一個(gè)模塊，以便隨時(shí)切換算法，使用不同的算法來(lái)比較運(yùn)算時(shí)間。3.3.3 實(shí)例計(jì)算為了能更深刻地說(shuō)明問(wèn)題，我們舉一個(gè)例子實(shí)際計(jì)算實(shí)例來(lái)展示運(yùn)輸系統(tǒng)的作用。如圖3.11所示，圖中每個(gè)圓表示貨運(yùn)點(diǎn)，圓之間的連線表示路徑，路徑上標(biāo)有運(yùn)輸方式（sea，海運(yùn)，air，航空，highway,公路，train,鐵路）。每種運(yùn)輸方式后面帶有兩個(gè)數(shù)字表示該邊上該運(yùn)輸方式的權(quán)值：時(shí)間和費(fèi)用；需求的目標(biāo)是：將貨物從HK(Hong Kong)運(yùn)到UK(United Kingdom)，使得總運(yùn)輸費(fèi)用最少。在傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈中，一般是到了庫(kù)存降低到一定程

24、度（這個(gè)一定程度是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷的）后才進(jìn)貨的，比如目前只剩100件，預(yù)估3天后消耗完。則必須在3天內(nèi)將貨物送到，最優(yōu)方案：第一種方案（時(shí)間：2<3，費(fèi)用：6）。需求：香港到英國(guó)時(shí)間：3天6天時(shí)間：2 費(fèi)用：6時(shí)間：5 費(fèi)用：5時(shí)間：3 費(fèi)用：8時(shí)間：5 費(fèi)用：4（最優(yōu)）最優(yōu)方案：第四種方案。時(shí)間：5（<6）費(fèi)用：4（最?。﹫D3. 12 智慧供應(yīng)鏈輔助決策在智慧供應(yīng)鏈中，進(jìn)貨時(shí)間會(huì)由預(yù)警系統(tǒng)告知，假設(shè)預(yù)測(cè)模型和預(yù)警模型得出最低庫(kù)存是300件，且在6天內(nèi)消耗完，則可選的運(yùn)輸方式組合會(huì)有很多，這時(shí)滿足時(shí)間限制（Timelimit）為6的最少運(yùn)輸費(fèi)用為方案四（總時(shí)間為5<6，費(fèi)用為4

25、）。企業(yè)實(shí)際進(jìn)貨通常為定期檢測(cè)不同配件的庫(kù)存量，并根據(jù)該配件的歷史需求量按經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)貨，因此進(jìn)貨日期和進(jìn)貨量的會(huì)出現(xiàn)一定偏差，為了保證服務(wù)質(zhì)量往往采取提前采購(gòu)、多進(jìn)貨的方案，但是這卻增加了庫(kù)存和運(yùn)輸成本。通過(guò)運(yùn)輸模型的計(jì)算結(jié)果和目前企業(yè)的進(jìn)貨方案相比，本文所提出的供應(yīng)鏈解決方案在實(shí)際應(yīng)用中的巨大潛力。正如上文所說(shuō)，預(yù)測(cè)起到了關(guān)鍵性的作用，預(yù)測(cè)最根本的改善在于我們知道庫(kù)存降到多少時(shí)最適合進(jìn)貨（比如提前到6天），此時(shí)可選的路徑運(yùn)輸方案很多，包括海運(yùn)和鐵路，因此費(fèi)用較低。如果沒(méi)有相應(yīng)的輔助決策，只能憑經(jīng)驗(yàn)判斷進(jìn)貨時(shí)機(jī)，而一般情況是到了庫(kù)存見(jiàn)底后，才開(kāi)始進(jìn)貨，而這時(shí)的進(jìn)貨時(shí)間（3天）更短，可選線路不多

26、，基本都是空運(yùn)，因此運(yùn)輸費(fèi)用也更高。4、總結(jié)本文主要目的是參考實(shí)際的手機(jī)配件配送商業(yè)案例，構(gòu)建具有實(shí)際可操作性的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，并針對(duì)供應(yīng)鏈的低效環(huán)節(jié)加以優(yōu)化以提高整個(gè)供應(yīng)鏈的的效率。對(duì)于對(duì)此，我們構(gòu)建了三個(gè)子系統(tǒng)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，庫(kù)存系統(tǒng)，運(yùn)輸系統(tǒng)。三個(gè)子系統(tǒng)具有高內(nèi)聚低耦合的特性，內(nèi)部通過(guò)預(yù)測(cè)需求和訂貨提前期串接起來(lái)。預(yù)測(cè)作為庫(kù)存方案和運(yùn)輸選擇的依據(jù)，它的存在為合理有效的管理配件提供了基礎(chǔ)。運(yùn)輸系統(tǒng)和庫(kù)存系統(tǒng)相互交換數(shù)據(jù)，相互支持，致力于達(dá)到運(yùn)輸和庫(kù)存的平衡高效。通過(guò)預(yù)測(cè)、庫(kù)存、運(yùn)輸系統(tǒng)的協(xié)作，以及正向物流和逆向物流的結(jié)合，我們可以實(shí)現(xiàn)一種動(dòng)態(tài)平衡的智能化的供應(yīng)鏈運(yùn)行模式。三個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)不一定與本

27、文相同，但都需要用到統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘、線路優(yōu)化等相關(guān)的知識(shí)，對(duì)此本文也做出了相應(yīng)的討論。本文所描述的方案距離全面高效運(yùn)行的供應(yīng)鏈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)還有一段路要走，但對(duì)于供應(yīng)鏈研究和其實(shí)際應(yīng)用而言，本文研究具有較好的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 附：參考文獻(xiàn)1 傅家良. 運(yùn)籌學(xué)方法與模型M. 復(fù)旦大學(xué)出版社,2005,09:96-116.2 中國(guó)產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)（）2015年中國(guó)物流現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展趨勢(shì)走勢(shì)分析報(bào)告.3 何榮宣. 傳統(tǒng)物流向現(xiàn)代供應(yīng)鏈管理轉(zhuǎn)變的策略J. 企業(yè)經(jīng)濟(jì),2011,09:41-43.4 朱清華. 基于供應(yīng)鏈的管理信息系統(tǒng)構(gòu)建D.西南大學(xué),2007.5 許會(huì)元. 企業(yè)物流的數(shù)據(jù)挖掘與智能管控D.浙江

28、理工大學(xué),2015.6 李正艷. 基于數(shù)據(jù)挖掘的物流運(yùn)輸系統(tǒng)研究D.重慶大學(xué),2010.7 劉學(xué)恒,汪傳旭,許長(zhǎng)延.帶有時(shí)限的多點(diǎn)應(yīng)急系統(tǒng)庫(kù)存策略優(yōu)化研究J.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2012,07:212-216+230. 8 Pang-Ning T, Michael S, Vipin K. Introduction to Data Mining M. 人民郵電出版社, 2011 :310320.9 Jun-Yeon Lee, Richard K. Cho, Seung-Kuk Paik, Supply chain coordination in vendor-managed inventory s

29、ystems with stockout-cost sharing under limited storage capacity, European Journal of Operational Research, Volume 248, Issue 1, 1 January 2016, Pages 95-106, ISSN 0377-2217.10 Younjung Kim, Youngho Lee, Kyung-Yong Chung, Kang-Dae Lee, An investigation on the information systems research in supply c

30、hain management: an analysis of research topic and methodology, October 2015, Volume 74, Issue 20, pp 8849-8860.11 Maria Boile, Hyangsook Lee, Sotirios Theofanis, Hierarchical Interactions between Shippers and Carriers in International Maritime Freight Transportation Networks, Procedia - Social and Behavioral Sciences, Volume 48, 2012, Pages 3651-3660, ISSN 1877-0428.The Research of Smart Supply Chain based on Prediction, Inventory and TransportationYang Pengfei, Peng An, Shen Lingyun, Lin Jin（School of Software Engineering of T