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基于RFID數(shù)據(jù)采集的(Q,R)模型在零售庫存管理中的應(yīng)用研究

作者:佚名
來源:RFID世界網(wǎng)
日期:2018-01-24 17:33:39
摘要:(Q,R)模型是庫存管理中的重要控制模型,但它缺乏利用供應(yīng)鏈中豐富的商品流通信息,所以(Q,R)模型不能動(dòng)態(tài)地及時(shí)調(diào)整訂購策略。為此,我們?cè)冢≦,R)模型的基礎(chǔ)上利用RFID信息采集的優(yōu)勢構(gòu)建了復(fù)合的(Q,R)模型,研究在對(duì)商業(yè)零售庫存數(shù)據(jù)及時(shí)采集情況下的庫存管理問題,并應(yīng)用在紅河(軟甲)香煙庫存管理分析中,采用遺傳算法進(jìn)行仿真優(yōu)化求解,得出與傳統(tǒng)的(Q,R)庫存控制模型相比能夠降低庫存水平、更好地節(jié)約庫存成本和滿足顧客需求,庫存管理控制效果更優(yōu)。

0 引言

在日益激烈的全球化競爭中,技術(shù)革新的加速、產(chǎn)品生命周期的縮短,都需要供應(yīng)鏈敏捷快速的反應(yīng)能力。然而供應(yīng)鏈管理中卻長期存在著信息不明、滯后、失真等問題,這大大降低了供應(yīng)鏈管理的效果和效率。如何保證產(chǎn)品信息在供應(yīng)鏈中流通的及時(shí)性、準(zhǔn)確性從而增強(qiáng)供應(yīng)鏈的快速反應(yīng)能力,成為供應(yīng)鏈管理的難點(diǎn)。而RFID技術(shù)為這一難題提供了新的解決手段和思路。

RFID(無線射頻,Radio Frequency Identification),是一種利用無線射頻通信方式實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。與常見的其他信息采集技術(shù)相比,RFID技術(shù)優(yōu)勢主要有兩大類:速度優(yōu)勢和可見性優(yōu)勢。由于這兩種優(yōu)勢,供應(yīng)鏈上的相關(guān)企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)RFID在“供應(yīng)鏈到存儲(chǔ)倉庫”的應(yīng)用,通過帶有電子標(biāo)簽的貨盤、紙箱以及可重復(fù)利用的集裝箱來追蹤整個(gè)分銷系統(tǒng)商品的流動(dòng)情況,從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)掌握物品流動(dòng)信息,有效削弱“牛鞭效應(yīng)”,為企業(yè)的決策提供最真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)。

目前,針對(duì)RFID技術(shù)在供應(yīng)鏈中的研究已經(jīng)很多,但基于RFID在供應(yīng)鏈中優(yōu)化庫存控制模型上的應(yīng)用還很少。郭龍巖[1]等在對(duì)一般性供應(yīng)鏈信息模型的基礎(chǔ)上,提出了概念化的基于RFID的供應(yīng)鏈信息模型。為此,本文將在經(jīng)典的(Q,R)庫存優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上,利用RFID信息采集的優(yōu)勢構(gòu)建復(fù)合的(Q,R)庫存優(yōu)化模型,并應(yīng)用在品名為紅河(軟甲)香煙庫存控制管理的實(shí)際營銷數(shù)據(jù)仿真分析中,得到在嵌入RFID敏感數(shù)據(jù)采集后的庫存狀況優(yōu)化效果。

1.庫存管理應(yīng)用RFID技術(shù)回顧

通俗地說,庫存管理的目標(biāo)是在正確的時(shí)間,正確的地點(diǎn)能夠提供正確數(shù)量的商品。實(shí)際上,因?yàn)樯唐返亩鄻有院托畔⒌臏笮?,這個(gè)目標(biāo)是不可能完全達(dá)到的本科畢業(yè)論文格式,但是我們可以提高時(shí)間和空間的效率,改善庫存狀況。解決商品多樣性通常是按照“關(guān)鍵少數(shù)、次要多數(shù)”的原則,而RFID技術(shù)的敏感數(shù)據(jù)采集正好克服信息滯后問題,二者相結(jié)合構(gòu)成庫存管理中的優(yōu)化方案。

RFID作為物資的識(shí)別手段,除了存儲(chǔ)唯一標(biāo)識(shí)號(hào)之外,還可以存儲(chǔ)大量和物資相關(guān)的有用信息,并且通過無線方式安全傳輸。RFID標(biāo)簽將被封裝在物資的表面,其中包含的各種信息被存儲(chǔ)在標(biāo)簽中央的芯片中,并且可以被與之配合工作的讀卡器在可控范圍內(nèi)讀取并更新。RFID讀卡器可以有多種接口和方式與后臺(tái)的軟件系統(tǒng)連接,進(jìn)行更為復(fù)雜的邏輯處理。RFID技術(shù)與現(xiàn)在常見的條碼技術(shù)不同,RFID標(biāo)簽?zāi)軌驍y帶的信息量更大,能夠通訊的距離更長,使用方式靈活。其基本原理如圖1所示。[2]

R)庫存模型圖1 RFID標(biāo)簽工作原理示意圖

RFID作為一項(xiàng)識(shí)別技術(shù),在軍事上已經(jīng)應(yīng)用了20多年,最初是用來尋找和識(shí)別軍用罐頭[3]。在商用物流供應(yīng)鏈管理上的應(yīng)用開始于2001年的休閑時(shí)裝巨頭GAP公司采用RFID追蹤管理服飾,獲得了99.9%的庫存準(zhǔn)確率和使其銷售收入增加了2~7%[4]。零售商巨頭沃爾瑪從2003年起在其物流倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)使用RFID技術(shù),并要求它的前100名主要供應(yīng)商在2005年前使用電子標(biāo)簽[5]。RFID在國內(nèi)同樣得到了廣泛應(yīng)用,白沙集團(tuán)在其卷煙物流中巧妙地將RFID技術(shù)運(yùn)用到收貨、揀貨、盤點(diǎn)、移庫、調(diào)整等倉儲(chǔ)管理環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破[6]。上海石化把RFID與BPM(Business Process Management ,交易流程管理)相融合建成物流信息系統(tǒng)管理平臺(tái),擴(kuò)展了信息系統(tǒng)的應(yīng)用層面和管理幅度[7]。

Brewer[8] 從供應(yīng)鏈的視角對(duì)RFID的應(yīng)用進(jìn)行了解釋,他認(rèn)為RFID與GPS等技術(shù)的使用能夠提供商品更加及時(shí)準(zhǔn)確的信息。Moran[9] 等通過仔細(xì)觀察零售企業(yè)使用RFID后的庫存狀況進(jìn)行了詳細(xì)的描述。他們的研究結(jié)論是由于RFID在商品過程的操作、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換等過程信息的采集,涉及到商品的訂購、內(nèi)部單據(jù)、盤點(diǎn)、補(bǔ)貨、逆向物流等信息收集,從而能夠提升生產(chǎn)效率、降低成本、改善服務(wù)。Moran[9]等還指出,RFID的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)庫存可視化,倉容設(shè)施更加有效利用,從而確保訂貨又能減低庫存量,加快商品周轉(zhuǎn),讓“信息”成為“庫存”(即不需有實(shí)物庫存卻能通過信息及時(shí)獲取商品)論文怎么寫。Garcia[10]還提出了通過RFID技術(shù),能夠?qū)ι唐返淖詣?dòng)分類,提高工作效率等。

基于射頻識(shí)別技術(shù),根據(jù)倉儲(chǔ)管理中的實(shí)際情況和需求,將電子標(biāo)簽封成卡狀,貼在每個(gè)貨物的包裝上或托盤上,在標(biāo)簽中寫入貨物的具體資料、存放位置等信息。同時(shí)在貨物進(jìn)出倉庫時(shí)可寫入送達(dá)方的詳細(xì)資料,在倉庫和各經(jīng)銷管道設(shè)置固定式或手持式閱讀機(jī),以辨識(shí)、偵測貨物流通。這是RFID在物流倉儲(chǔ)系統(tǒng)中應(yīng)用的基本思路。

2 庫存控制模型

庫存管理是物流過程中的核心內(nèi)容,在庫存決策中,有三大類成本起到非常重要的作用:

(1)訂購成本:指補(bǔ)貨時(shí)采購商品的相關(guān)成本。

(2)庫存持有成本:該成本是因一段時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)或持有商品而導(dǎo)致的,一般與所持有的平均庫存量成正比。

(3)缺貨成本:當(dāng)客戶下達(dá)訂單但所訂購的貨物無法由平常所指定的倉庫供貨時(shí),就產(chǎn)生了缺貨成本。

這三種成本之間相互沖突或存在悖反關(guān)系。要確定訂購量補(bǔ)足某種產(chǎn)品的庫存,就需要對(duì)其成本關(guān)系進(jìn)行權(quán)衡。通常這三種成本的關(guān)系可以用圖2表示:

R)庫存模型

2.1 傳統(tǒng)庫存控制(Q,R)模型

庫存控制常用的模型主要是定量訂貨模型(Q,R),它是基于連續(xù)性檢查的固定訂貨量、固定訂貨點(diǎn)的策略,其基本思想是:對(duì)庫存進(jìn)行連續(xù)盤點(diǎn),當(dāng)庫存低于訂貨點(diǎn)水平R時(shí),發(fā)出一次訂貨,訂貨量為Q。如果用C(Q,R)表示每年庫存持有、訂貨及缺貨的期望平均成本,且假設(shè)所有超過需求的訂單都可以延遲本科畢業(yè)論文格式,則有:

(1)

其中A:每次訂貨的固定成本;Q:經(jīng)濟(jì)訂貨批量;H:單位庫存持有成本;B:單位缺貨成本;:提前期內(nèi)需求概率密度函數(shù);:提前期內(nèi)需求累計(jì)分布函數(shù);:需求是隨機(jī)的靜態(tài)的,任意固定的時(shí)間間隔內(nèi)需求的期望值;:存在一個(gè)正的、固定的訂貨提前期。

2.2 基于RFID的復(fù)合(Q,R)庫存模型

由于RFID技術(shù),我們可以實(shí)時(shí)的了解到訂單在提前期內(nèi)的狀態(tài)和位置,而傳統(tǒng)的(Q,R)庫存策略并沒有利用到這些豐富的供應(yīng)鏈信息,(Q,R)模型不能動(dòng)態(tài)的及時(shí)的調(diào)整訂購策略,為此我們?cè)冢≦,R)的基礎(chǔ)上定義一個(gè)零售商可選擇的緊急訂購策略,經(jīng)濟(jì)訂購量,成本為,而(Q,R)則用來處理正常的訂購。

假定1 在一個(gè)提前期內(nèi),只會(huì)有一個(gè)訂貨,即不發(fā)生合同交叉的問題;

假定2 連續(xù)的隨機(jī)提前期是相互獨(dú)立的,訂貨合同之間不發(fā)生交叉;

假定3 將提前期分為N個(gè)階段,RFID閱讀器置于N>1,訂單從階段i到i+1的時(shí)間服從指數(shù)分布;

零售商在階段b中選擇緊急訂購策略的概率為:,是正常訂購提前期內(nèi)的隨機(jī)變量。提前期內(nèi)的需求,它的概率密度函數(shù):,的概率密度函數(shù)。

 考慮在一個(gè)庫存周期中,零售商沒有選擇緊急訂購策略的期望成本:

(2)

零售商在階段b中選擇緊急訂購策略的期望成本:

(3)

其中:滿足,即緊急訂購提前期越短,訂購成本越高。

令: (4)

即:在階段b庫存量時(shí),零售商選擇緊急訂購,訂購量為;反之選擇正常訂購。下面我們對(duì)(3)式求偏導(dǎo):

可知F(x)為單增函數(shù),如果K(l)增加, y都有增加,因此增加,由定義知必然下降。

如果Q是常數(shù),緊急訂購策略下的訂購點(diǎn)必然小于等于(Q,R)中的,因?yàn)樵诰o急訂購策略中,持有成本和缺貨成本(H,B)等于(Q,R)模型中的相應(yīng)成本。由于K>A,則緊急訂購降低了缺貨成本,為了使缺貨概率達(dá)到最優(yōu)水平,必然。

3 仿真優(yōu)化

對(duì)于隨機(jī)性庫存系統(tǒng),因?yàn)樽兞康碾S機(jī)性以及系統(tǒng)變量之間存在的復(fù)雜非線性關(guān)系,用解析方法求解不但需要作一些假設(shè),而且公式復(fù)雜求解困難。啟發(fā)式算法則不受隨機(jī)變量的影響,而且可以更自然地描述系統(tǒng)變量之間的非線性關(guān)系。因此本文采用遺傳算法計(jì)算復(fù)合(Q,R)模型最優(yōu)解。

3.1 遺傳算法

遺傳算法是一種全局優(yōu)化自適應(yīng)概率搜索的仿生算法,它借鑒生物的自然選擇和遺傳進(jìn)化進(jìn)制,使用群體搜索技術(shù),通過對(duì)當(dāng)前群體施加選擇、交叉、變異等一系列遺傳操作,從而產(chǎn)生出新一代的群體,并逐步使群體進(jìn)化到包含或接近最優(yōu)解的狀態(tài)。仿真算法的優(yōu)化步驟如下:

(1)針對(duì)復(fù)合(Q,R)庫存模型的特點(diǎn),采用實(shí)數(shù)隊(duì)作為編碼,將作為庫存模型仿真優(yōu)化的染色體;

(2)根據(jù)編碼方案產(chǎn)生初始種群;

(3)在遺傳算法終止前循環(huán)執(zhí)行(4)—(6);

(4)計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)值:,將個(gè)體的適應(yīng)度由大到小進(jìn)行排序;

(5)選擇算子:采用最優(yōu)保存策略,具體操作過程是:

(a)找出當(dāng)前群體中適應(yīng)度最高的個(gè)體和適應(yīng)度最低的個(gè)體;

(b)若當(dāng)前群體中最佳個(gè)體的適應(yīng)度比總的迄今為止的最好個(gè)體的適應(yīng)度還要高,則以當(dāng)前群體中的最佳個(gè)體作為新的迄今為止的最好個(gè)體。

(6)交叉算子:在相互配對(duì)的兩個(gè)個(gè)體編碼串中隨機(jī)設(shè)置兩個(gè)交叉點(diǎn),交換兩個(gè)個(gè)體在所設(shè)定的兩個(gè)交叉點(diǎn)之間的部分染色體;

(7)變異算子:均勻變異,具體操作過程是:

(a)依次指定個(gè)體編碼串中的每個(gè)基因座為變異點(diǎn);

(b)對(duì)每一個(gè)變異點(diǎn),以變異概率從對(duì)應(yīng)基因的取值范圍內(nèi)取一隨機(jī)數(shù)來替代原有的基因值。

4 案例分析

由RFID跟蹤的銷售記錄本科畢業(yè)論文格式,某卷煙商業(yè)企業(yè)品名為紅河(軟甲)某月份日銷售記錄如表1所示,提前期分布如表二所示:

表一 某月份紅河(軟甲)日銷售記錄

1

2

3

4

5

6

7

8

9

………

127

115

78

136

91

102

109

75

86

………

表二 提前期分布

提前期/天

2

3

4

概率(%)

65

30

5

通過RFID跟蹤獲得的數(shù)據(jù)可以及時(shí)、準(zhǔn)確地得到所需參數(shù):

日需求均值:日需求標(biāo)準(zhǔn)差:

持有成本:H=4400缺貨成本:B=530

正常訂購成本:A=120 緊急訂購成本:K=[130,220]

緊急訂購提前期:=2天

現(xiàn)將正常訂購提前期分為三個(gè)階段b=1,2,3,,Q=[400,700],R=[250,450]

由前述遺傳算法可得到傳統(tǒng)的(Q,R)模型中的最優(yōu)解Q=486;R=372;K=130;=0.85,在服務(wù)水平為95%時(shí)可節(jié)約成本為4.4%,降低缺貨成本81.2%,如下表三:

表三 傳統(tǒng)(Q,R)模型與復(fù)合(Q,R)模型比較結(jié)果

K

130

145

160

175

190

205

220

0.85

0.9

0.75

0.6

0.5

0.4

0.3

2

2

2

2

2

2

2

Q

486

486

486

486

486

486

486

R

372

372

372

372

372

372

372

6325

6325

6325

6325

6325

6325

6325

417

417

417

417

417

417

417

6044

6056

6087

6121

6154

6103

6093

78

83

87

84

95

90

87

4.4%

4.2%

3.8%

3.2%

2.7%

3.5%

3.7%

81.2%

80.1%

79.1%

79.8%

77.2%

78.4%

79.1%

以一個(gè)周期內(nèi)的庫存成本作為目標(biāo)函數(shù),采用遺傳算法的尋優(yōu)過程(通過MATLAB7.0編程實(shí)現(xiàn))如圖3所示:

圖3 遺傳算法尋優(yōu)迭代過程

(Q,R)模型中當(dāng)庫存位置到達(dá)訂購點(diǎn)R=372時(shí),則訂購批量Q=486,為了盡可能的避免缺貨的發(fā)生,當(dāng)庫存位置到達(dá)Yb=315時(shí),則采用復(fù)合(Q,R)模型中的緊急訂購策略,訂購批量為aQ=413,傳統(tǒng)的(Q,R)模型與復(fù)合(Q,R)模型的比較如圖4所示:

圖4 傳統(tǒng)(Q,R)模型與復(fù)合(Q,R)模型

4 結(jié)語

本文利用RFID信息采集的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性,在傳統(tǒng)的(Q,R)庫存控制模型的基礎(chǔ)上定義了復(fù)合的(Q,R)模型,由于模型的非線性給模型的精確求解帶來了困難,本文采用啟發(fā)式算法中的遺傳算法尋優(yōu)求解,并結(jié)合紅河香煙的庫存管理實(shí)際案例分析比較了傳統(tǒng)的(Q,R)模型與復(fù)合模型,采用復(fù)合模型可以降低庫存成本3%—4%,降低缺貨成本78%—81%,可見復(fù)合的(Q,R)庫存控制模型具有更明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

由于RFID讀取率還不能達(dá)到100%,從而難免會(huì)有數(shù)據(jù)缺失,因此在數(shù)據(jù)缺失的情況下庫存控制模型需要做怎樣的改動(dòng)本文沒有作進(jìn)一步的探索。