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复杂物流系统库存控制的仿真优化

作　者: 肖志贤
导　师: 孙俊清
学　校: 天津理工大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: Arena 仿真优化二级库存系统随机需求随机提前期遗传算法
分类号: O224
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着经济全球化的迅速发展，供应链与现代物流系统越来越呈现出随机、复杂、动态、多级和网络化的特性，供应链中各个企业为了降低经营成本、提高运作效率、降低客户需求响应时间以提升企业和整个供应链的竞争力，越来越关注多级库存的协调优化问题，该问题已经成为业界和相关科研工作者所关注的热点问题之一。因此，本文利用仿真优化方法研究了随机需求和随机提前期的二级库存系统的优化问题，具体研究内容如下：讨论了由一个供应商和多个经销商组成的二级库存优化问题,该系统中每个经销商的客户需求以及供应商和经销商的订货提前期都是随机的，供应商和每个经销商都采用周期性盘点的(T, s, S)混合策略进行库存管理。首先建立了该二级库存系统优化问题的数学模型，其目标是确定供应商和每个经销商的安全库存s和最大库存S，使得整个二级库存系统单位时间的平均库存费用最小。然后设计了解决该问题的仿真流程并基于仿真软件Arena建立了仿真模型，根据系统参数的特点利用Monte Carlo方法随机选出多组数据对由一个供应商和三个经销商所组成的二级库存系统进行了仿真，对比分析仿真结果得出该系统的近似最优解。针对Monte Carlo方法寻优效率低这一缺点，本文应用仿真软件Arena内嵌的VBA研究设计一个基于遗传算法的上层优化器，通过优化器与仿真器进行交互、将二级库存系统的系统参数赋给仿真器，分析比较仿真模型（仿真器）的仿真结果来优化二级库存系统。首先根据二级库存系统的特点设计了优化器的寻优算法遗传算法，将仿真器的仿真结果作为算法的适应度，进行了算法的染色体编码、交叉算子、变异算子和选择算子的设计，并用Visual Basic编程语言对算法进行了程序实现。通过Arena内置的VBA事件，结合Arena内部控制和外部控制两种方法对仿真模型进行控制，内部控制能够对仿真运行参数和变量进行控制，外部控制是对重复仿真过程进行控制。结合这两种方法既提高了二级库存系统仿真运行效率又实现了对重复仿真的控制。实验结果表明，采用基于遗传算法的上级优化器来控制仿真寻优过程，所得的系统近似最优解比Monte Carlo方法得到的近似最优解更好。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-17
  1.1 本文的研究背景和意义  11
  1.2 物流概述  11-12
    1.2.1 物流的概念  11-12
    1.2.2 物流的发展  12
  1.3 库存概述  12-14
    1.3.1 库存的基本概念  12
    1.3.2 库存的分类和作用  12-14
  1.4 国内外研究现状及问题  14-16
    1.4.1 库存控制理论的研究与发展  14
    1.4.2 库存仿真理论的研究与发展  14-15
    1.4.3 库存仿真优化的研究与发展  15
    1.4.4 国内外研究存在的问题  15-16
  1.5 本文的研究内容和创新之处  16-17
第二章基于物流的库存控制理论与仿真理论  17-23
  2.1 引言  17
  2.2 仿真的基本理论  17-19
    2.2.1 仿真综述  17-18
    2.2.2 仿真流程  18-19
  2.3 解析方法与仿真方法在库存系统研究中的比较  19-20
  2.4 几种常用物流仿真软件的比较  20-22
    2.4.1 几种常用物流仿真软件的介绍  20
    2.4.2 Arena 软件的介绍  20-21
    2.4.3 Arena 和其他几种仿真软件的比较  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章复杂物流系统二级库存控制仿真与优化  23-41
  3.1 引言  23
  3.2 问题描述及数学模型的建立  23-27
    3.2.1 问题描述  23-24
    3.2.2 符号说明  24-26
    3.2.3 数学模型的建立  26-27
  3.3 仿真模型的建立  27-31
    3.3.1 仿真流程图设计  27-29
    3.3.2 仿真模型的建立  29-31
  3.4 仿真试验及其结果的分析  31-39
    3.4.1 Monte Carlo 方法介绍  31
    3.4.2 仿真目的  31
    3.4.3 仿真实验  31-32
    3.4.4 仿真统计量设定  32-34
    3.4.5 仿真结果分析  34-39
  3.5 本章小结  39-41
第四章基于 VBA 的二级库存系统上层优化器的设计与实现  41-53
  4.1 引言  41-42
  4.2 遗传算法的编码与实现  42-46
    4.2.1 遗传算法的编码设计  42-43
    4.2.2 选择算子的设计  43-44
    4.2.3 基于三位基因的交叉操作  44-45
    4.2.4 基于三位基因的变异操作  45
    4.2.5 遗传算法流程图设计  45-46
  4.3 用 VBA 实现对 Arena 仿真模型的控制  46-49
    4.3.1 利用 Arena 内嵌的 VBA 接口从内部控制 Arena 模型  47-48
    4.3.2 VB 程序从外部获取 Arena 仿真模型并控制仿真模型的运行  48-49
  4.4 利用遗传算法与 Arena 仿真方法结合进行优化的整体架构  49-51
    4.4.1 基于 VBA 的遗传算法框架  49-50
    4.4.2 基于 VBA 的遗传算法的代码实现  50-51
    4.4.3 两种优化方法的比较  51
  4.5 本章小结  51-53
第五章总结与展望  53-55
  6.1 全文总结  53
  6.2 进一步的研究方向  53-55
参考文献  55-58
发表论文和科研情况说明  58-59
致谢  59-60

复杂物流系统库存控制的仿真优化

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