CN104463354A - 一种分布式库存调度的改进方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分布式库存调度的改进方法，属于计算机应用技术、ERP技术领域，其包括：1）虚拟总仓库对各仓库的信息优化和信息记录，2）库存能力估计和查找，3）成本计算使调度成本最优，生成调度方案。其中步骤1）是整个调度业务的核心，虚拟总仓库扮演调度中心的角色，当接到订货请求时，虚拟总仓库不进行处理，而是将订货量通知给各仓库，进行信息优化，生成需调拨、可调拨、需订货、可订货指令；仓库将上述指令返回给虚拟总仓库，下派相应操作，同时在实际过程中为了保证实时性，需要将仓库间调拨时间加入，完成信息记录。本发明可以大大降低库存成本，对于整合和优化企业分布式资源有明显的作用，可以满足多个行业的需求。

Description

一种分布式库存调度的改进方法

技术领域

本发明涉及计算机应用技术、企业资源计划（Enterprise Resources Planning，ERP）技术领域，具体地说是一种基于ERP系统的分布式库存调度的改进方法。 

背景技术

库存管理系统是企业资源计划中的一个重要组成部分，对企业的正常运作起着至关重要的作用。当市场机遇突然来临或者紧急情况出现的时候，一个良好的库存管理系统应当具有很强的适应能力。为了保证供应链高效、平稳、正常的运作，在分布式环境下，库存的调度问题显得非常重要。 

在传统系统的库存调度模型下，各个中心库独立决策，独立运作，并不是一个有机的整体。从总体来看，其结果就是库存成本上升，而服务水平下降。譬如，中心库A接到某物料申请却发生缺货，而此时中心库B尚有多余。首先，A这时并不了解B的库存情况。另外，B为了保证自己的服务水平，也不愿把该物料调剂给A。因此，A只能请求集团公司采购部尽快采购发货，制造企业要等待较长时间。如果该物料在A多次缺货，A就会调高这种物料的库存水平，从而提高库存成本。 

基于协调中心的分布式库存管理系统由多个仓库组成，各仓库在地理位置上可以位于同一个地点，也可以分布在不同地点，但大多将库存建立在地区市场附近，便于对市场需求变化做出快速反应。协调中心根据需求和各仓库库存情况，指定相应的仓库为其供货。 

在分布式库存管理系统的库存调度模型下，新建立了虚拟调度中心专门负责协调调拨业务，而各中心库只负责接受指令然后进行相应操作。该调度中心只是一个基于网络的信息系统，因此是虚拟的。如图1所示，供应链虚拟总库存扮演调度中心的角色，制造企业不再向中心库申请产品，而是改为直接向调度中心申请。当调度中心接到请求，就同时向4个中心库（A，B，C，D）进行查询并立刻得到所有仓库的实时库存信息，调度中心选择库存数量足够且离该缺货仓库最近的仓库，对其发出调拨指令。 

显然，基于供应链虚拟总库存的分布式库存管理系统解决了实时性问题，将分布式的库存连接成为一个有机的整体，进而在整体范围内进行全局优化。由于该系统是用一个虚拟总库存—调度中心，来代替传统系统中心库的决策规划功能，在这个系统中物流和信息流是分开的，决策和作业也是分开的，所以寻找到一些科学的决策规划工具是系统高效运转的保障。 

发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种响应快、成本低的分布式库存调度的改进方法。其针对分布式库存管理系统中的调度问题，提出了一种基于调度中心的调度模型，通过虚拟总仓库对各仓库的信息优化和信息记录，结合单源最短路径加上实时性选择成本最低的调拨路径，完成库存资源的调度。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分布式库存调度的改进方法，包括如下步骤： 

1）虚拟总仓库对各仓库的信息优化和信息记录；

2）库存能力估计和查找；

3）成本计算使调度成本最优，生成调度方案。

其中，步骤1）虚拟总仓库对各仓库的信息优化和信息记录 

虚拟总仓库扮演调度中心的角色，当接到订货请求时，虚拟总仓库不进行处理，而是将订货量通知给各仓库，进行信息优化，生成需调拨、可调拨、需订货、可订货指令；仓库将上述信息优化过程生成的指令返回给虚拟总仓库，虚拟总仓库根据得到的指令，下派相应操作，同时在实际过程中为了保证实时性，需要将仓库间调拨时间加入，完成信息流记录和流转，最终完成虚拟总仓库对各仓库的信息记录。

具体的，虚拟总仓库对各仓库的信息优化是指通过建立数学模型，依据Matlab设计遗传算法程序实现，包括步骤如下： 

a、建立库存库调度的数学模型；

b、根据订货点和安全库存的计算方法，确定各个库存的订货点和安全库存；

c、确定供应链的订货点和供应链的期初库存；

d、虚拟总仓库得到订货量后通知给各仓库；

e、虚拟总仓库对库存状况进行判断，当订货量＞仓库库存－安全库存时，生成需订货、需调拨指令，否则生成可调拨、可发货指令；

f、虚拟总仓库根据得到的指令，根据遗传算法求解分布式库存调度最优解，输出优化结果，返回虚拟总库存，其包括步骤如下：

（a）优化准备

①采用实数编码；

②初始化参数；

③程序终止条件：最大进化代数；

（b）生成初始种群

（c）确定适应度函数

（d）选择复制

（e）算术交叉

（f）确定变异个体

（g）循环（d）至（f）直到满足终止条件，得到最优解。

具体的，虚拟总仓库对各仓库的信息记录包括库存订货点、安全库存、仓库间调拨时间和单位成本、仓库反馈的指令信息，其包括步骤如下： 

a、确定订货量；

b、虚拟总仓库根据地区转发订货量；

c、仓库根据信息优化生成的指令返回给虚拟总仓库；

d、虚拟总仓库对生成的指令进行判断，下派相应操作，当虚拟总仓库得到需调拨、可调拨指令时，虚拟总仓库会根据信息优化存储结构找出最低的调拨路径，否则指定仓库进行发货、订货处理，当虚拟总仓库得到需调拨指令时，虚拟总仓库根据单源最短路径加上实时性，选择成本最低的调拨路径；

e、虚拟总仓库根据所得下派指令，完成信息流记录和流转。

其中，步骤2）库存能力估计和查找 

按照能力-需求匹配原则，通过虚拟总仓库确定各仓库单项所能提供的库存能力的相互组合，使其相应的库存能力组合覆盖某一项库存子任务，从而实现一定程度上的能力补充，其包括步骤如下：

首先，定义集合R_B={r_b1，r_b2，…，r_bn}为库存任务需求单元集合，r_bi（i=l，2，…，n）表示库存任务需求单元。针对某一库存子任务R_t，用库存任务需求单元表示则为：R_t={r_t1，r_t2，…，r_tm}，并且R_t包含于R_B。然后定义集合C_B={C_b1，C_b2，…，C_bp}，引为仓库所能提供的库存能力单元集合，其中C_bi（i=l，2，…，p）表示仓库i所能提供的库存能力单元。针对具体的仓库i所能提供的库存能力集合C_i，用库存能力单元表示则为C_i={c_i1，，c_i2，…，c_iq}，并且C_i包含于C_B。

其次，需要按照能力需求匹配原则，建立R_B与C_B之间的一一对应的映射关系。针对某一库存子任务R_t，需要解决的问题就是如何按照能力需求匹配原则，确定各种仓库组合，使其相应的可调配资源能力组合覆盖某一库存子任务R_t。 

具体搜索算法包括步骤如下： 

a、根据级库存、级提前期、级消耗来计算库存任务需求；

b、遍历库存能力，设定最多参与的仓库组合数；

c、判断是否存在一个仓库，它所能提供的库存能力可以覆盖任务需求，如果有，则找出所有合格的仓库序号，并放入数组Q中，结束，否则，执行d；

d、判断是否存在两个仓库，它们的库存能力组合能够覆盖任务需求，如果有，将找出的仓库组合的序号放入数组Q中，当找出的仓库组合很多，超过用户设定的仓库组合数后，程序结束，否则执行e；

e、判断是否存在三个仓库，它们的库存能力组合能覆盖任务需求，直到仓库组合的个数达到用户设定的仓库组合数为止。

f、虚拟总库存将仓库序号集合保存，为后续成本计算提供依据。 

其中，步骤3）成本计算使调度成本最优，生成调度方案 

根据步骤2）的结果，按照最小化目标法对所有库存能力组合进行成本的平衡计算，检查并确定是否通过仓库间调度或者组织生产来完成任务。在做成本的平衡计算前，首先对计算中所用到的符号进行说明，具体如下：

a、仓库间运输成本C_ti；

b、生成成本C_mi；

c、生产企业运输成本C_tj；

d、缺货成本C_qk；

e、额外费用C_ei；

如果∑C_ti>∑C_mi+∑C_tj+∑C_qk+∑C_ei，则由虚拟总库存组织生产来满足，而此时其它仓库不用做任何操作；否则，根据步骤2）所述的搜索算法，由虚拟总仓库生成调拨单。

本发明的一种分布式库存调度的改进方法与现有技术相比，所产生的有益效果是：本发明可以大大降低库存成本，对于整合和优化企业分布式资源有明显的作用，其仓库信息优化和信息记录，是整个调度业务的核心，分布式库存调拨算法中加入实时性，对成本也进行计算得到最优方法，利用遗传算法的原理实现了分布式库存调拨方法，可以满足多个行业的需求。 

附图说明

附图1为本发明分布式库存管理系统的库存调度模型。 

附图2为本发明虚拟总仓库对各仓库的信息优化流程图。 

附图3为本发明虚拟总仓库对各仓库的信息记录流程图。 

附图4为本发明库存能力估计和查找流程图。 

附图5为本发明分布式库存调度的改进方法流程图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种分布式库存调度的改进方法作以下详细地说明。 

实施例1 

本发明的一种分布式库存调度的改进方法，包括如下步骤：

1、虚拟总仓库对各仓库的信息优化和信息记录

其中，虚拟总仓库扮演调度中心的角色，当接到订货请求时，虚拟总仓库不进行处理，而是将订货量通知给各仓库，进行信息优化，生成调拨指令（需调拨、可调拨）和订货指令（需订货、可订货）；仓库将上述信息优化过程生成的指令返回给虚拟总仓库，虚拟总仓库根据得到的指令，下派相应操作，同时在实际过程中为了保证实时性，需要将仓库间调拨时间加入，完成信息流记录和流转，最终完成虚拟总仓库对各仓库的信息记录。

如附图2所示，虚拟总仓库对各仓库的信息优化是指通过建立数学模型，依据Matlab设计遗传算法程序实现，包括步骤如下： 

a、建立库存库调度的数学模型；

b、根据订货点和安全库存的计算方法，确定各个库存的订货点和安全库存；

c、确定供应链的订货点和供应链的期初库存；

d、虚拟总仓库得到订货量后通知给各仓库；

e、虚拟总仓库对库存状况进行判断，当订货量＞仓库库存－安全库存时，生成需订货、需调拨指令，否则生成可调拨、可发货指令；

f、虚拟总仓库根据得到的指令，根据遗传算法求解分布式库存调度最优解，输出优化结果，返回虚拟总库存，其包括步骤如下：

（a）优化准备

①采用实数编码；

②初始化参数；

③程序终止条件：最大进化代数；

（b）生成初始种群

（c）确定适应度函数

（d）选择复制

（e）算术交叉

（f）确定变异个体

（g）循环（d）至（f）直到满足终止条件，得到最优解。

如附图3所示，虚拟总仓库对各仓库的信息记录包括库存订货点、安全库存、仓库间调拨时间和单位成本、仓库反馈的指令信息，其包括步骤如下： 

a、确定订货量；

b、虚拟总仓库根据地区转发订货量；

c、仓库根据信息优化生成的指令返回给虚拟总仓库；

d、虚拟总仓库对生成的指令进行判断，下派相应操作，当虚拟总仓库得到调拨指令时，虚拟总仓库会根据信息优化存储结构找出最低的调拨路径，否则指定仓库进行发货、订货处理，当虚拟总仓库得到需调拨指令时，虚拟总仓库根据单源最短路径加上实时性，选择成本最低的调拨路径；

e、虚拟总仓库根据所得下派指令，完成信息流记录和流转。

2、库存能力估计和查找

按照能力-需求匹配原则，通过虚拟总仓库确定各仓库单项所能提供的库存能力的相互组合，使其相应的库存能力组合覆盖某一项库存子任务，从而实现一定程度上的能力补充，其包括步骤如下：

首先，定义集合R_B={r_b1，r_b2，…，r_bn}为库存任务需求单元集合，r_bi（i=l，2，…，n）表示库存任务需求单元。针对某一库存子任务R_t，用库存任务需求单元表示则为：R_t={r_t1，r_t2，…，r_tm}，并且R_t包含于R_B。然后定义集合C_B={C_b1，C_b2，…，C_bp}，引为仓库所能提供的库存能力单元集合，其中C_bi（i=l，2，…，p）表示仓库i所能提供的库存能力单元。针对具体的仓库i所能提供的库存能力集合C_i，用库存能力单元表示则为C_i={c_i1，，c_i2，…，c_iq}，并且C_i包含于C_B。

其次，需要按照能力需求匹配原则，建立R_B与C_B之间的一一对应的映射关系。针对某一库存子任务R_t，需要解决的问题就是如何按照能力需求匹配原则，确定各种仓库组合，使其相应的可调配资源能力组合覆盖某一库存子任务R_t。 

如附图4所示，其具体搜索算法包括步骤如下： 

a、根据级库存、级提前期、级消耗来计算库存任务需求；

b、遍历库存能力，设定最多参与的仓库组合数；

c、判断是否存在一个仓库，它所能提供的库存能力可以覆盖任务需求，如果有，则找出所有合格的仓库序号，并放入数组Q中，结束，否则，执行d；

d、判断是否存在两个仓库，它们的库存能力组合能够覆盖任务需求，如果有，将找出的仓库组合的序号放入数组Q中，当找出的仓库组合很多，超过用户设定的仓库组合数后，程序结束，否则执行e；

e、判断是否存在三个仓库，它们的库存能力组合能覆盖任务需求，直到仓库组合的个数达到用户设定的仓库组合数为止。

f、虚拟总库存将仓库序号集合保存，为后续成本计算提供依据。 

3、成本计算使调度成本最优，生成调度方案

根据步骤2）的结果，按照最小化目标法对所有库存能力组合进行成本的平衡计算，检查并确定是否通过仓库间调度或者组织生产来完成任务。在做成本的平衡计算前，首先对计算中所用到的符号进行说明，具体如下：

a、仓库间运输成本C_ti；

b、生成成本C_mi；

c、生产企业运输成本C_tj；

d、缺货成本C_qk；

e、额外费用C_ei；

如果∑C_ti>∑C_mi+∑C_tj+∑C_qk+∑C_ei，则由虚拟总库存组织生产来满足，而此时其它仓库不用做任何操作；否则，根据步骤2）所述的搜索算法，由虚拟总仓库生成调拨单。

如附图5所示，是将以上三个步骤结合起来的流程，即分布式库存调度的改进方法流程图。  

Claims (3)

1.一种分布式库存调度的改进方法，包括如下步骤：1）虚拟总仓库对各仓库的信息优化和信息记录，2）库存能力估计和查找，3）成本计算使调度成本最优，生成调度方案，其特征在于，

步骤1）中虚拟总仓库扮演调度中心的角色，当接到订货请求时，虚拟总仓库不进行处理，而是将订货量通知给各仓库，进行信息优化，生成需调拨、可调拨、需订货、可订货指令；仓库将上述信息优化过程生成的指令返回给虚拟总仓库，虚拟总仓库根据得到的指令，下派相应操作，同时在实际过程中为了保证实时性，需要将仓库间调拨时间加入，完成信息记录；

步骤2）中按照能力-需求匹配原则，通过虚拟总仓库确定各仓库单项所能提供的库存能力的相互组合，使其相应的库存能力组合覆盖某一项库存子任务，从而实现一定程度上的能力补充；

步骤3）中按照最小化目标法对步骤2）各仓库单项所能提供的库存能力的相互组合进行成本的平衡计算，检查并确定是否通过仓库间调度或者组织生产来完成任务。

2.根据权利要求1所述的一种分布式库存调度的改进方法，其特征在于，步骤1）中虚拟总仓库对各仓库的信息优化是指通过建立数学模型，依据Matlab设计遗传算法程序实现，包括步骤如下：

a、建立库存库调度的数学模型；

b、根据订货点和安全库存的计算方法，确定各个库存的订货点和安全库存；

c、确定供应链的订货点和供应链的期初库存；

d、虚拟总仓库得到订货量后通知给各仓库；

e、虚拟总仓库对库存状况进行判断，当订货量＞仓库库存－安全库存时，生成需订货、需调拨指令，否则生成可调拨、可发货指令；

f、虚拟总仓库根据得到的指令，根据遗传算法求解分布式库存调度最优解，输出优化结果，返回虚拟总库存。

3.根据权利要求1或2所述的一种分布式库存调度的改进方法，其特征在于，步骤1）中虚拟总仓库对各仓库的信息记录包括库存订货点、安全库存、仓库间调拨时间和单位成本、仓库反馈的指令信息，其包括步骤如下：

a、确定订货量；

b、虚拟总仓库根据地区转发订货量；

c、仓库根据信息优化生成的指令返回给虚拟总仓库；

d、虚拟总仓库对生成的指令进行判断，下派相应操作，当虚拟总仓库得到需调拨、可调拨指令时，虚拟总仓库会根据信息优化存储结构找出最低的调拨路径，否则指定仓库进行发货、订货处理，当虚拟总仓库得到需调拨指令时，虚拟总仓库根据单源最短路径加上实时性，选择成本最低的调拨路径；

e、虚拟总仓库根据所得下派指令，完成信息流记录和流转。