基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法及系统，其方法包括：步骤S1：获取库存系统初始状态，将顾客的需求和库存管道内的库存分解为独立单位，将它们配对组合为供需对，据此建立单产品

【技术实现步骤摘要】
基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及库存管理领域，具体涉及一种基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法及系统。

技术介绍

[0002]当需求信息完备时，动态规划算法是一种在库存领域得到广泛使用的方法，它通过递归地遍历所有的决策空间和状态空间得到最优解。近年来，仍有许多学者在采取动态规划算法求解采购问题：例如，Shenet al.(2022)研究了有限范围内多级供应链中的最优库存订购、催交和分配决策，并使用动态规划来描述最优策略形式；Li et al.(2022a)提出了一种动态规划模型，用于联合优化血液成分的制备和库存管理，以更好地满足需求。虽然动态规划算法在库存问题的求解中十分常见，但它也存在一些缺点：首先，状态空间往往会非常庞大，因为它需要枚举所有可能的状态，这在时间和空间上都是不可行的。其次，由于动态规划算法是递归求解的，因此通常需要进行大量的计算才能得到解决方案，这可能导致算法的运行时间变得非常长，甚至无法使用。最后，动态规划算法通常需要满足一些特定的限制，例如最优子结构和无后效性，如果问题不满足这些限制，动态规划算法可能无法使用或不会产生最优解。由此可见，到目前为止仍然没有十分有效的最优算法能够替代动态规划算法对库存管理中的优化问题进行求解。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法及系统。
[0004]本专利技术技术解决方案为：一种基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法，包括：
[0005]步骤S1：获取库存系统初始状态，将顾客的需求和库存管道内的库存分解为独立单位，将它们配对组合为供需对，据此建立单产品
‑
单需求动态系统模型；
[0006]步骤S2：构建所述供需对的期望总成本，并使其最小化；
[0007]步骤S3：根据所述期望总成本，求解所述供需对的最优采购时间；
[0008]步骤S4：根据所述最优采购时间计算最优采购数量，从而得到最优库存控制策略。
[0009]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
[0010]本专利技术公开了一种基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法，通过将顾客的需求和管道内的库存分解为独立的个体，然后将它们两两配对组成一组“单需求
‑
单产品”的供需对，评估每组供需对会对库存系统产生的期望成本，并决定何时满足这一对供需对，以最小化总期望成本。相比于动态规划算法，本专利技术不需要枚举所有可能的状态，因此状态空间不会过大；同时，它的计算量也相对较小，因为只需要对每对供需对进行评估，并决定何时满足即可，因此，本专利技术能够更加高效地解决采购决策问题。除此之外，本专利技术提供的库存优化方法具有从前之后求解的性质，易于理解，使得决策者能够简单地上手使用，辅助
决策采购产品的数量，合理优化库存水平。
附图说明
[0011]图1为本专利技术实施例中一种基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法的流程图；
[0012]图2A为本专利技术实施例中单产品
‑
单需求动态系统模型的初始状态示意图；
[0013]图2B为本专利技术实施例中单产品
‑
单需求动态系统模型的有两单位在库产品和一单位在途产品的状态示意图；
[0014]图2C为本专利技术实施例中单产品
‑
单需求动态系统模型的收到在途产品后状态的示意图；
[0015]图2D为本专利技术实施例中单产品
‑
单需求动态系统模型的下两单位采购订单后的状态示意图；
[0016]图2E为本专利技术实施例中单产品
‑
单需求动态系统模型的观测到顾客需求后的状态示意图；
[0017]图2F为本专利技术实施例中单产品
‑
单需求动态系统模型的已到达的需求被在库产品满足后的示意图；
[0018]图3为本专利技术实施例中求解最优采购量的算法流程图；
[0019]图4为本专利技术实施例中一种基于分解的多阶段需求供应配对库存优化系统的结构框图。
具体实施方式
[0020]本专利技术提供了一种基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法能够更加高效地解决采购决策问题。
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，以下通过具体实施，并结合附图，对本专利技术进一步详细说明。
[0022]实施例一
[0023]如图1所示，本专利技术实施例提供的一种基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法，包括下述步骤：
[0024]步骤S1：获取库存系统初始状态，将顾客的需求和库存管道内的库存分解为独立单位，将它们配对组合为供需对，据此建立单产品
‑
单需求动态系统模型；
[0025]步骤S2：构建供需对的期望总成本，并使其最小化；
[0026]步骤S3：根据期望总成本，求解供需对的最优采购时间；
[0027]步骤S4：根据最优采购时间计算最优采购数量，从而得到最优库存控制策略。
[0028]在一个实施例中，上述步骤S1：获取库存系统初始状态，将顾客的需求和库存管道内的库存分解为独立单位，将它们配对组合为供需对，据此建立单产品
‑
单需求动态系统模型，具体包括：
[0029]步骤S11：获取库存系统初始状态：m、n和n
′
，其中，m表示库存系统初始状态时已等待的顾客需求，m>0表示发生缺货；n表示库存系统初始状态时的库存水平，n>0时，一定有m＝0；n
′
表示库存系统初始状态时的在途库存数量；
[0030]步骤S12：构建单产品
‑
单需求动态系统模型用于表示在一个决策周期内库存状态随时间变化的逻辑，其中，单产品
‑
单需求动态系统模型：
[0031]在单产品
‑
单需求动态系统模型中，使用圆柱体表示一单位的顾客需求，其中黑色圆柱体表示已到达且需要尽快满足的需求，虚线圆柱体表示可能在未来到达的需求；使用正方体表示一单位的存货，其中黑色正方体表示已经到达仓库且可以立即使用的产品，白色正方体表示在途库存，即已支付采购费用但还未到达仓库的产品，虚线正方体表示可能会在未来被采购的产品。中线的左侧表示需求队列，按从右至左的顺序先后被满足，中线的右侧表示库存管道，按从左至右的顺序先后被使用。体内的序号表示释放到队列中的先后顺序，取值范围为1到n。如图2A所示为初始状态下的动态系统模型，此时m＝0,n＝0,n'＝0，即没有缺货发生，也没有过量的库存。
[0032]一个决策期t开始时，库存系统中已有m个等待被满足的需求，有n个已在仓库中可以使用的库存产品，有n'还未送达的在途库存，
[0033]则该库存系统状态在决策期t的变化顺序依此为：
[0034](1)将需求队列中的需求与库存管道中的产品视为单个单位，包括还未到达库存系统中的产品，并为其编号，号码本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法，其特征在于，包括：步骤S1：获取库存系统初始状态，将顾客的需求和库存管道内的库存分解为独立单位，将它们配对组合为供需对，据此建立单产品
‑
单需求动态系统模型；步骤S2：构建所述供需对的期望总成本，并使其最小化；步骤S3：根据所述期望总成本，求解所述供需对的最优采购时间；步骤S4：根据所述最优采购时间计算最优采购数量，从而得到最优库存控制策略。2.根据权利要求1所述的基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法，其特征在于，所述步骤S1：获取库存系统初始状态，将顾客的需求和库存管道内的库存分解为独立单位，将它们配对组合为供需对，据此建立单产品
‑
单需求动态系统模型，具体包括：步骤S11：获取库存系统初始状态：m、n和n
′
，其中，m表示库存系统初始状态时已等待的顾客需求，m>0表示发生缺货；n表示库存系统初始状态时的库存水平，n>0时，一定有m＝0；n
′
表示库存系统初始状态时的在途库存数量；步骤S12：构建单产品
‑
单需求动态系统模型用于表示在一个决策周期内库存状态随时间变化的逻辑，其中，所述单产品
‑
单需求动态系统模型：一个决策期开始时，所述库存系统中已有m个等待被满足的需求，有n个已在仓库中可以使用的库存产品，有n
′
还未送达的在途库存，则该库存系统状态变化的顺序依此为：(1)将需求队列中的需求与库存管道中的产品视为单个单位，包括还未到达所述库存系统中的产品，并为其编号，号码的取值范围为1，2，...，p，...，N，N为一个极大的常量，编号相同的需求与产品组成一组供需对，即供需对p中对应的产品为产品p，对应的需求为需求p；(2)零售商收到n
′
个之前订购的产品，因此库存管道中有n+n
′
个在库库存；(3)零售商根据每一对供需对p(p＝1，2，...，N)可能产生的期望成本来决策是否要采购产品p，直到某一产品不采购为止，据此零售商下数量为q的补货订单，对应的产品被从上游释放到库存管道中，此时库存管道中有q个单位的在途库存；(4)零售商观测到有d个需求到达；(5)零售商使用已经在仓库中的单位产品来满足编号相同且已经到达的单位需求，被满足的供需对在库存系统中消去，并对库存系统中剩余的产品和需求重新编号；(6)更新库存系统状态，当n+n
′
>d时，更新n＝n+n
′‑
d，m＝0；当n+n
′
≤d时，更新m＝d
‑
n
‑
n
′
，n＝0；此外，更新n
′
＝q。3.根据权利要求2所述的基于分解的多阶段需求供应配对库存优化方法，其特征在于，所述步骤S2：构建所述供需对的期望总成本，并使其最小化，具体包括：步骤S21：定义决策变量在每个时期t，t＝1，...，T，其中T为整个决策周期的长度，决策者需要决定对于每一个未在库存管道中的产品是否订购，即上游供应商是否要释放一单位产品，直到某一个产品不订购为止；决策变量为0
‑
1变量，表示为下述公式(1)：其中，表示在t时期对产品p的采购决策，其中p>n+n
′
，表示初始状态时产品p的编号
排在已有库存产品的总数之后；步骤S22：定义决策目标，以使得所述库存系统产生的期望成本最小，包括采购成本、持有成本和缺货成本；令采购产品p产生的期望总成本为该期望总成本与何时采购产品p有关；当t
′
+L&...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晓蓓，周悦，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：