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不确定性对生产库存系统运营策略和绩效的影响分析

作　者: 高春燕
导　师: 沈厚才；郑大昭
学　校: 南京大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 不确定性生产库存系统最优策略结构性质绩效分析
分类号: F224
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文主要研究不确定性对生产库存系统运营策略和绩效指标的影响。主要考虑两方面的不确定性：供应不确定性(再制造系统中再制造品的数量受到到回收品库存水平的限制)和生成过程不确定性(设备故障引起的生产过程不确定性)。利用马尔科夫决策过程和排队论知识,建立各类系统的分析模型,进而得到不确定性环境下最优策略的结构性质和绩效分析指标。研究结论表明不确定性使得库存管理更加复杂,同时极大的增加了系统的运营成本。论文的第一部分主要研究再制造系统中回收品供应不确定性对系统运营策略的影响,其中运营策略包括回收品库存策略、制造与制造策略。考虑了两类制造系统：拉动系统和推动系统。假设再制造产品和新制造产品对顾客而言并无差异,可以完全相互替代。利用马尔科夫决策过程,得到了系统最优策略的结构性质。不同于周期性盘存系统的最优策略,在本文连续性盘存系统中,最优回收库存策略是阈值水平随终端产品库存水平非增的阈值策略；最优再制造策略是基库存水平随回收产品库存水平非减的基库存策略；最优制造策略是基库存水平随产成品库存水平非增的基库存策略。由于最优策略的结构复杂,提出了两类简单的启发式策略：基于本地库存水平策略和基于库存位势策略。论文的第二部分主要研究设备故障导致的生产过程不确定性对基库存系统和按单装配系统运营策略和绩效的影响。随着生产设备的使用和老化,设备故障时有发生,因此增加了生产过程的不确定性。为了应对不确定性对系统的影响,对顾客需求进行细分,对不同类型的顾客提供差异化服务。第3章研究多类顾客、设备多状态的生产系统的生产速率和库存分配联合决策问题。利用马尔科夫决策过程,得到最优生产速率策略是依赖于设备状态的阈值策略,即当库存水平降至该阈值水平之下时,以允许的最大生产速率生产,否则不生产。生产阈值水平是设备状态的非增函数。最优库存分配策略也是依赖于设备状态的阈值策略,其中阈值水平是设备状态的非增函数。缺货成本大的顾客具有较低的分配阈值,而且只要库存水平非零,缺货成本最大的顾客需求就必须被满足。随后第4章研究了单产品按单装配系统的生产和库存分配问题。研究发现组件的生产设备的状态不仅影响自身的分配策略,还影响其它组件的生产策略和库存分配策略。组件的最优生产策略是基库存策略,其中库存水平是其它组件库存水平和其他设备状态的非减函数。组件的最优策略策略是阈值策略,其中阈值水平是其它组件库存水平和设备状态的非增函数。考虑到最优策略的复杂结构,同时提出了两类启发式策略：平均值近似策略和方差近似策略。对于复杂的多组件、多类产品的按单装配系统,最优策略肯定更加复杂,而且难以分析得到其结构性质,因此第5章建立了系统在给定库存分配策略下的绩效分析模型,利用排队论知识,得到了两类系统基于需求和基于组件的服务水平和满足率的表达式。并利用数值实例说明了各个参数的敏感度分析,同时说明考虑设备故障因素的重要性和必要性。

全文目录

摘要  3-7
图目录  7-9
表目录  9-10
第1章绪论  10-16
  1.1 研究背景与研究意义  10-12
  1.2 研究方法和技术路线  12-13
  1.3 本文的创新点  13-14
  1.4 全文结构  14-16
第2章供应不确定性:再制造系统中回收品进入许可、制造和再制造联合决策  16-31
  2.1 引言  16
  2.2 模型的建立  16-23
    2.2.1 基本假设  16-17
    2.2.2 拉动系统  17-21
    2.2.3 推动系统  21-22
    2.2.4 拉动系统和推动系统的比较  22-23
  2.3 平均成本  23
  2.4 启发式策略  23-29
    2.4.1 基于本地库存水平策略  23-26
    2.4.2 基于库存位势策略  26-29
  2.5 数值实例  29
  2.6 小结  29-31
第3章生产过程不确定性:设备多状态生产库存系统的生产速率和库存分配策略研究  31-43
  3.1 引言  31
  3.2 模型描述  31-36
  3.3 平均成本准则  36-37
  3.4 数值试验  37-41
  3.5 小结  41-43
第4章生产过程不确定性:设备易故障按单装配系统的生产与库存分配策略研究  43-66
  4.1 引言  43
  4.2 模型描述  43-44
  4.3 最优策略的结构性质  44-57
  4.4 Backorders模型  57-58
  4.5 启发式策略  58-59
  4.6 数值实例  59-65
  4.7 小结  65-66
第5章生产过程不确定性:设备易故障按单装配系统的绩效分析  66-77
  5.1 引言  66
  5.2 模型描述  66-67
  5.3 TOS的绩效分析  67-71
    5.3.1 平稳分布  67-70
    5.3.2 TOS模型中基于需求的绩效指标  70-71
    5.3.3 TOS模型下基于组件的绩效分析  71
  5.4 POS的绩效分析  71-73
    5.4.1 基于组件的绩效分析  71-72
    5.4.2 POS模型下基于组件的绩效分析  72-73
  5.5 数值实例  73-76
  5.6 小结  76-77
第6章结论与未来研究展望  77-79
  6.1 结论与贡献  77
  6.2 未来研究展望  77-79
在读期间发表论文情况  79-80

不确定性对生产库存系统运营策略和绩效的影响分析

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