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基于电子产品易逝性的逆向物流库存控制仿真研究
［摘 要］ 在逆向物流中，电子产品的库存控制系统具有十分重要的地位。电子产品的价值易逝性，也就是较短的生命周期和快速减少的价值，使得这些产品只有有限的时间来售卖。所以必须减少库存中这些过期未付的产品。在这个模型中，为了更接近现实，应该加上减少速率和价格下降速率。那么通过使用EOQ（经济订货批量）可疑得到工厂最佳产量和最佳再制造数量。再者，建立一个在仿真软件ARENA的基础上和通过OptQuest优化的仿真模型。这个仿真模型能够提供库存策略和生产计划，来指导现场生产和库存控制。
［关键词］ 库存控制; 电子产品易逝性; 逆向物流; 建模仿真；arena
1 引 言
最近以来，电子产品的需求量增长很快，并且电子产业拥有一个巨大的市场和一个乐观的前景。然而，对于生产者和售卖者来说，频繁升级的电子产品的库存控制是一个困难的问题。怎样在逆向物流的基础上处理废弃产品和控制易逝的电子产品的库存成为一个令人感兴趣的问题。
易逝品意味着电子产品有一个有限的售卖时间。如果这些产品超出了特定销售时间，它们会失去关于特定时间和特别市场的价值。随着科技的快速发展，越来越多的高科技电子产品可以再生,并且它们显而易见的属性就是生命周期急剧缩短和价格严重下降，比如芯片，手机和电脑。
不管是从技术角度或者市场因素，特别是对于高科技产品，人们经常把电子产品储存在仓库，然而这个储存时间是非常有限的。然而，之前的研究并没能深深地完全挖出关于逆向物流中库存控制的内涵条件。在研究电子产品的库存控制时，抓住电子产品的易逝性作为一个切入点是非常有意义的。
2 电子易逝品销售商库存控制模型描述
2.1 问题描述
电子产品经过市场流向顾客。在一个时期后，因为拥有更强功能性的新产品的出现，原来老旧的产品会退出市场，然后进入逆向物流。这些老旧产品在经过一系列检测后，它们会被更新和重新修复。之后，经过修复后的产品进入可服务产品库存，并再次流向市场。在这可服务产品库存里面包含有新生产的产品，也有经过修复后的产品。每种产品会被贴上年龄标签，这些过期的产品会减少。
下面表1显示了制造企业的储存系统。库存的增长包含了生产数量P和再制造的数量R，然而顾客的需求大小和减少过期产品的数量使得库存减少。
表1 制造企业的储存系统
2.2 模型假设
1）在一个完整周期里，库存系统只有一个的修复产品时间，但是有几个生产时间。首先启动修复过程，并且直到回流产品库存下降为0。
2）、需求稳定且连续，需求率是一个常数，被记为d。回流率和修复率也稳定和连续，分别为lambda;和r。
3）为了处理紧急情况，避免缺货，设置最小库存水平Q0。假设当再制造周期结束时，如果需求率变为原来的两倍，修复产品数量和最小库存水平Q0可以满足顾客需求。
4）电子产品生命周期记为L。在这个周期L中，所有产品会一直处于检测中。并且会从库存中剔除已过期的产品，这个剔除率z。当然，这个剔除过期产品需要花费一定成本。
5）生产容量和修复容量都是常数，订单花费和维持花费也是常数。这个产品的市场价格随时间线性降低。生产容量和需求率都比回复率大（rgt;lambda;,dgt;lambda;），生产容量和修复容量都大于需求率加上剔除率（pgt;d z,rgt;d z）。
6）所有回流产品可用于再制造并且之后会被送到可服务产品库存。它们的质量和价格于新产品没有不同。当然，新生产的产品也被储存在这可服务产品库存里面。
2.3模型参数和可变因素说明
表2注明了这个模型参数和可变说明。表格左边的是模型中相关的符号，右边是符号对应的意义。它们会在后面所建的数学模型中的公式里出现。
2.4建立和解决模型
在实际生产中，可修复的数量很小。所以首先修复这些可修复产品，之后当修复产品不能满足市场需求时，然后生产新产品。这页图1解释了储存水平的变化过程，图1中包含了回流产品库存和可服务产品库存。
表2 模型参数和可变因素说明
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参数 |
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P0 |
最开始每一周期的价格 |
alpha; |
每一单位时间价格下降率 |
d |
需求率 |
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lambda; |
回流率 |
P |
生产率 |
r |
修复率 |
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Z |
剔除率 |
Cp |
生产订单成本 |
CR |
修复订单成本 |
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HP |
维持有用物品成本 |
HR |
回流产品维护成本 |
AR |
每件产品平均利润 |
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CZ |
剔除成本 |
Q0 |
最低储存水平 |
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可变因素 |
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QP |
生产数量 |
QR |
修复数量 |
T |
循环周期 |
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TP |
生产时期 |
TR |
修复时期 |
PT |
每个周期的最终价格 |
1）图1每一时期代表意义的说明
T1：修复过程。全部修复数量是QR。除此之外，回流品库存以r-lambda;的速率减少，而可服务产品库存却以r-d-z的速率增加。当修复过程结束时，回流品库存是0且有用库存熟练是T1(r-d-z) Q0。而且,我们可以推出T1=QR/r。
T2：可服务产品库存以d z的速率减少，并且再T2时期的末尾变为Q0。当修复时期结束时，如果需求率变为原来的2倍，这个库存能够满足市场需求，则（2d z）TR= QR Q0。由它可以推出Q0=d*QR/(d z)。
T3：生产过程。在每个周期里，生产数量是Qp，并且可服务产品库存以p-d-z的速率增加。所以可以达到T3=Qp/P。在T3的结尾，库存数量是T3（p-d-z） Q0。
T4：生产库存以d z的速率增减少。当T4末尾时，库存减少至Q0。
图1 库存水平的变化过程
2）建立模型
修复周期：TR=T1 T2=QR/(d z) ；
生产周期：Tp = T3 T4=Qp/(d z)；
在每一周期，修复所有回流产品，所以能够得到方程一：lambda;T=QR。
每一个周期所有产品都被用来满足需求和剔除数量，所以能够得到方程二： （d z）T=nQp QR。
结合方程一和方程二，可以得到这个生产周期的数量：n=(d z-lambda;)QR/(lambda;Qp)。
因为：Tlambda;=T2 nTp=T-T1= (QR/lambda;)-(QR/r)；
所以回流品库存为：AR=0.5lambda;Tlambda;T=0.5(1/lambda;-1/r)QR2；
可服务产品库存为：；
总成本： 。
因为这个电子产品得易逝性，价格最后从P0降到P1=P0-alpha;T。
所以总利润为：；
平均利润为：；
使这个平均利润最大化：。
3）解决这个条件限制的最优化问题
这个模型是凸出的，它的目标功能也是凸出的，库恩-塔克条件是这个模型现存的最优点足够条件。所以，我们能够通过库恩-塔克点寻找得到最优解决方案。
使U1=U2=0来得到最优解。
因为最小库存水平是：；
所以。
2.5模型分析
这个最优解QR*和Qp*表明：这个最优修复数量是受回流率、修复率、需求率、剔除率和价格下降率的影响。然而生产数量是与生产率、需求率和剔除率相关的。随着价格下降率的增大，最少修复品数量和最小库存数量都减少至某种程度，这就避免了产品周期太长和最小库存水平太高，从而导致电子产品的价值剧烈地下降。
同时，因为可剔除率的存在，在每一周期中，生产数量和修复品数量都有所提高。从中，我们可以看出电子产品的易逝性对电子产品库存的影响。
减少起因于储存时间太长，并且削减库存是减少可修复率的一种很好的方式。如何在库存和提高客服水平两者之间寻找平衡是一个问题，并且这个问题需要继续研究。
这个模型中，根据假设所有的参数有着固定点价值。然而，现实中有很多不确定因素，比如：需求的波动和生产过程中的不平衡。所以，运用仿真软件模拟和分析现实的案例是很有必要的。这样可以使这个过程最优来达到最优目标。
3基于Arena软件的库存控制系统仿真
3.1 仿真软件 Arena 介绍
Arena是由美国的Rockwell软件公司开发的一款被广泛应用的可视化交互集成式商业化仿真软件。它提供了13种不同的建立模型的模块模板，其中很多模块是建模需要的，并且每个模块模板种均有分析功能。结合Arena的图形建模与分析模块，，可以很容易就建立各种各样不同的仿真模型，例如生产系统和服务系统。并可以根据实际需要设定仿真参数进行动态系统模拟，从而对实际的复杂系统进行有效分析和处理。
Arena被人们广泛使用，它能够覆盖所有地可见的模仿真领域。在物流领域，Arena被应用到从供应商到顾客的整个供应链上，包括供应商管理、库存管理、生产过程、分销物流、商务过程及客户服务等等。
3.2 仿真模型需要解决的问题
一些关于需求和生产的信息是从一个特定的电子产品生产商的以往的历史数据种获取的。在这个实际的制造企业中，所有的需求大小、可修复数量的大小和生产的型号均分配给随机可变的函数。这些函数并不固定，并且它们可以由Arena模拟出来。
在这部分中，目标是在上一部分的数学模型的基础上建立库存仿真模型和通过优化生产数量和修复产品数量，得到最小平均成本。在这个模型中，所有的成本花费包含库存维护成本、前期准备成本和剔除成本。如果在每个周期中，生产数量和修复产品数量都很小，那么这将会带来很高的前期准备成本，这是因为它需要大量的时间来进行准备。当然，这样能够降低库存维护成本和剔除成本。所以通过使用这个软件来寻求在库存维护成本和前期准备成本之间的平衡是一件很重要的事情，并通过 OptQuest 优化工具改进系统性能， 实现整个系统最小平均成本的目标。
3.3仿真流程图设计
Arena是一个基于实体驱动过程的仿真软件。在建立这个仿真软件之前，设计一个关于实体驱动的流程图来模型化整个过程对我们来说将是很有帮助的。流程图如图2。
图2 仿真流程图
3.4 仿真模型设计
根据EOQ模型和仿真流程图，在随机需求情况下，我们可以建立生产库存控制仿真模型。图3显示了这个包括了回流产品库存和可服务产品库存的仿真模型。
这个模型基于随机分配功能，模拟了回流产品库存水平、可服务产品库存水平的改变和计算所有成本及平均成本。
图3仿真模型
表3和表4展示了在这个模型里，所有的可变参数和常量的符号、它们所代表的意义及分布范围。
表3 可变参数设置
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符号 |
意义lt; 全文共6524字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料 资料编号：[14694]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word |
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