考虑需求优先级和可提前交货的备件库存控制策略研究

Multiple demand classes and lead time with expediting are two common scenarios in spare parts management. With multiple demand classes, managers usually set a static rationing level and fill low-priority demand only if on hand inventory is higher than the rationing level. We investigate dynamic rationing policies which incorporate inventory level in transit. When parts can be disassembled from low priority equipments, we study the structure of optimal inventory control policy. When lead time can be expedited, managers often stipulate the supplier to deliver orders in advance whenever on hand inventory is at a dangerous low level. Viewing the order delivery as a process, we first consider in which stage of the process expediting lead time brings a larger value. Delivering orders in advance accompanies an expediting cost. We also study how to explore the option of expediting lead time to minimize the buyer's inventory costs. Our study not only contributes to inventory control theory of spare parts management but also provides analytical tools for practitioners.

本项目针对两种常见备件库存管理情境：重要性不同的多种设备共用一种备件、供应商可响应采购方要求提前交货，研究贴合企业实践的库存控制策略。前一种情境下，管理人员往往混同使用库存并设置静态配给阈值，当库存水平降至配给阈值时，剩余库存仅用于满足重要设备需求。本项目结合在途订单信息，设计动态调整配给阈值的控制策略；当允许拆解非重要设备保障重要设备运行时，分析最优库存控制策略结构。后一种情境下，管理人员常常在备件缺货时要求供应商提前交货。供应商交货过程一般包括生产准备、投入生产、物流运输等多个阶段，本项目考虑提前交货能力应该预设在交货过程的哪一个阶段；采购方要求供应商提前交货需要支付加急费用，本项目研究利用供应商提前交货能力降低备件总库存成本的控制策略。本项目研究成果不仅能够丰富备件库存控制理论，而且能够为我国企业备件库存管理实践提供指导。

本项目研究多优先级需求和可提前交货两种常见情境下的备件库存控制策略，为我国企业备件库存管理实践提供指导。对于存在多优先级需求的备件库存系统，结合下期到达订单信息，本项目设计了两种动态配给策略，预期配给策略和近视配给策略；基于企业实际数据的算例测试发现两种动态配给策略相比传统静态配给策略能够节省库存成本高达2%~10%；在计算效率上，近视配给策略的表现尤为突出，便于实践应用。当允许拆解非重要设备保障重要设备运行时，本项目发现了一种特殊拆解策略下的最优库存控制策略，并给出了高效的参数优化算法；由于其库存系统绩效与不允许拆解的库存系统绩效高度近似，实践中还可指导后者的库存决策。对于供应商可响应采购方要求提前交货的备件库存系统，本项目刻画了提前交货能力的柔性价值和提前交货能力的设置原则，证明了允许提前交货的库存系统期望成本一定不高于与之相对应的两个刚性提前期库存系统的期望成本，但是库存系统成本随可提前交货阶段数量增长不一定按照边际递减规律下降。提前交货能力的设置原则与订单是否允许拆分关系密切，对于订单可拆分的库存系统，提前交货能力设置越靠后，库存系统成本越低；对于订单不可拆的库存系统，将提前交货能力设置在中间位置，才能最小化库存系统成本。本项目还设计了一种便于实践应用的双指标库存控制策略，给出了参数优化算法，基于已有文献的算例测试发现合理利用订单加速能力能够有效减少库存成本，提高顾客需求即时满足率。此外，项目组成员还对再制造生产系统、海运集装箱物流、软件产品交易模式、供应链产品定制方选择和快递物流配送服务中存在的管理问题进行了研究，部分研究成果已经发表在European Journal of Operational Research、Computers & Industrial Engineering等国内外期刊，其他研究成果汇总中或投稿至IIE Transactions、Transportation Research Part B-Methodological等国内外期刊。