商业公司的订货问题(ZYN).doc

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商业公司的订货问题

摘要

本文主要研究商业公司在订购方案上的优化问题,通过建立经济订购批量存贮EOQ模型和非线性整数规划模型,找出商品的订货最优方案,使得该过程中支出费用最少。

对于问题一,首先,根据一年各分店对物资的总需求量一定的情况,本文通过假设物资的需求量是均匀,连续的,来简化模型。从一年内订货次数的角度考虑,忽略与存储费无直接制约关系的运输方案,即假定工厂、仓库、分店位于同一位置,结合存贮论中经典的经济订购批量存贮模型(EOQ)理论,本文建立了两个EOQ模型:其中,模型一为不允许缺货,瞬间到货的情况下的EOQ模型;模型二为允许缺货,瞬间到货的情况下的EOQ模型。利用Lingo软件进行模型的求解,可以得到两种情况下,公司一年的最优订货次数分别为15,12,以及对应此时的订货费与存储费的总和的最小订货费分别为292507元和238755元。

其次,从物资运输方案的角度考虑,以各工厂的生产能力,各仓库的最大库容量,运输费用以及工厂、仓库和分店之间的匹配关系为约束条件,将运输过程中存在的购货费,运输费放在一起,建立非线性整数规划的目标规划。利用Lingo软件进行模型的求解,可以得到运输方案中的最小总费用为1109.8万元。结合EOQ模型和非线性整数规划模型的结论,可以得到在不允许缺货和允许缺货两种情况下订购方案的总费用分别为1139.1万元和1132.7万元以及最优的运输路线。

对于问题二,由于提出了一个工厂对订购有优惠活动,即该厂的物资单价将是一个由订货量决定的分段函数,故需要在问题一的非线性整数规划模型的目标函数中引入因订价优惠而节省的费用。利用Lingo软件进行模型求解,可以得出在A1厂实施订购优惠之后,在不允许缺货和允许缺货两种情况下订购方案的总费用为1117.3万元和1112.1万元,节省大约21.8万元。

最后本文对模型的优缺点进行了剖析,并对模型给出了适当的推广。

关键词:订货问题 EOQ模型 Lingo软件 非线性整数规划

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一、问题重述

随着科技技术的进步,经济市场的日益开放,商业公司在订购物资时有多种选择与安排。选择某种商品由哪家公司生产多少,生产的商品又运到哪个仓库,在商家应许缺货的情况下,应从哪个仓库运输多少物资等一系列问题都成为商业公司考虑的主要因素。

某个商业公司管理着5个仓库(B1—B5)和8个分店(C1—C8),主要经营10种物资,而这些物资全部向3个工厂(A1—A3)进货。公司的工作流程是根据8个分店的销售需要,先向工厂订货,然后将各种物资运送到仓库,再由仓库运送到分店进行销售。分店只消耗物资,不储存物资。

公司每次订货都会有其它的各种花费,不妨称为订货费,设公司每次的订货费为1万元,另外,一次订货可使用的流动资金上限为100万元,如果进行销售时允许缺货,但是缺货的损失费是存储费的2倍,请问:

(1)公司一年之中应该怎样组织订货(各种物资的订货次数与订货量以及运输方案)使得总的花费最少?

(2)如果A1工厂有订购优惠活动,物资订购量每增加30件订购单价就会降低5元,最多优惠15元,公司又应该怎样组织订货?

二、问题分析

题目要求根据该公司在整个订购货物中的影响因素,建立模型求解确定最优的订购方案,并考虑所构建的订货方案在工厂存在订货优惠时的费用情况。题目比较开放,需要对问题进行适当的假设,并且根据表中数据的意义,建立一个适当的模型,找出最优的贮存运输方案,使总花费最小。

问题一中,涉及的变量比较多,包含十种物资,三个工厂,五个仓库和八个分店以及他们之间错综复杂的关系,我们考虑到存储方案和运输方案无直接制约关系,因此考虑到将问题分层次计算,经过分析,每一个过程中都有涉及订购次数,一旦确定了订购次数,其他的问题就迎刃而解了。

在考虑订货次数时,需要权衡库存费与订货费总和的最优解。

对于问题一,可以根据各分店的年需求量之和与五个仓库的容量来大体确定订货次数,再根据存储费和订货费之和最小可以确定相对比较准确的订购次数。在求出订购次数以后,接着求解每次订货时的购货和运输方案,即从哪个工厂向哪个仓库运输哪种货物以及其数量 ,再从相应的仓库调出需求的物资到相应的分店,建立目标函数。

此时需要考虑不同工厂的物资单价、厂家到仓库的运输单价和仓库到各个分店的运输单价,同时还需要满足物资经厂家到仓库再到分店的制约关系。利用这些制约关系建立约束条件,运用Lingo软件,对规划模型 进行最优求解。

对于问题二,同样是物资的优化配置问题,存在和问题一相同的约束条件,可以在问题一的模型上做进一步的改进。目标函数依然是最小总费用,但是除了原来的三项费用相加之外,还要减去因为优惠节省下来的优惠费用。

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三、模型假设

1. 假设公司八个分店的需求率恒定,仓库的货物减少率恒定,每个固定的周期就到仓库提货;

2. 假设任何一种物资都可以放在任何一个仓库里;

3. 假设任何仓库都没有某物资时,才认为是该物资缺货情况;

4. 假设瞬时供货,即不会因为运货车在路途上的耗时带来缺货现象

5. 假设当允许缺货时,缺货在下次进货后立即补充,不交库存费,但需交缺货费;

6. 假设不同的物资可以混放在一个仓库里,且填充仓库可达到不留空隙。

7. 假设公司每次的订货物资量相同,且运输方式不变;

8. 假设工厂A1采取的优惠活动,视为物资订购量每超过30件订购单价降低5元,最多降低15元。

四、符号说明

使用符号 含义说明

kD 第k种物品的总年需求量

DC 实施一次订货的订货费

PkC 第k种物品的单位存贮费

kV 第k种物品所占的体积

kw 第k种物品的单位库存占用

kN 第k种物品的订货次数

SC 缺货损失的单价

kQ 第k种物品的每次订货的批量

ikM 第i个工厂的第k种物品的出厂单价

TW 仓库的最大库存总容量

kp 第k种物品的库存费

jO 第j个仓库的库容量

jsu 第j个仓库到第s个分店的运输单价

ijC 第i个工厂的第j个仓库的运输单价

skD 第s个分店对于第k种物资的年需求量

ika 第i个工厂生产第k种物资的年产量

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jskT 第j个仓库运到第s个分店的第k种物资的年需求量

ijkX 从第j个仓库运到第s个分店的第k种物资的年进货量

五、模型的建立与求解

5.1不允许缺货的经济订购批量存贮模型(EOQ)

所谓存储实质上是将供应与需求两个环节以存储为中心联结起来,起到协调与缓和供需之间矛盾的作用。存储模型的基本形式如图所示

若直接考虑多种货物的订购问题,相对比较困难,为了简单起见,先从单个物品开始,考虑单个物品的订购方案,再在单个物品的模型中将单个物品的变量适当的变换成多个物品的变量,适当调整之后就得出了多个物品的订购方案。首先来考虑单个物品的订购方案。

5.1.1模型的建立

5.1.1.1单种物品订购方案

所谓经济订购批量存储模型是指不允许缺货、货物生产的时间很短的模型。

该模型需要在原模型的基础上进行如下假设:

1. 缺货费为无穷;

2. 当存储降到零后,可以立即得到补充;

3. 每次的订货量不变,订购费不变;

4. 单位存贮费不变。

Q12Q1TTT0时间EOQ图模型的贮存量曲线 输入供应 存储 输出需求

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在一个周期内,物资最大的存贮量为Q,最小的存贮量为0,且需求是连续均匀的,且其下降速率为D。因此在一个周期内,对该种货物的平均存贮量为/2Q,存贮费用为/2PCQ。

考虑到一次订货费为DC,则在一个周期T内的平均订货费为/DCT。在最初时刻,订货量为Q,在 T时刻,存贮量为0,而且需求量为D且连续均匀变化的。因此,订货量Q,需求量D和订货周期T之间的关系为: /TQD

故一个周期内的总费用(一个单位时间内 (如一年)的平均总费用)

12DPCDTCCQQ (1)

对(1)式求导数,并令其为0,即

2102DPCDdTCCdQQ

得到费用最小的订货量

2DPCDQC

2DPTCCCD

5.1.1.2多种物品订购方案

对于多物品订购的问题,我们首先想到的是每种物资的订购次数相同的情形。这样每次订货的所定物资和数量都是固定的。主要由于仓库储存空间的限制。

其次如果考虑到每种物品订货次数不同的情况,那么每种物品都有自己独立的订货次数,因为具有相同的订货次数是不同订货次数的一种特殊情况,因此,下面我们先分析不同的订货次数的情况。

由单种物品购货方案的分析可以得到:

对于第k(1,2,,)km种物品,当每次订货的订货量为kQ时,年平均费用为

6 12DkkPkkkCDTCCQQ

考虑到仓库总库容量的限制,由于第k种物品的单位库占位的大小是kw,则kkwQ是第k种物品的总的库占位,则具有库容约束的EOQ模型是:

min

11()2mDPkkkCDCQ

..st

1mkkkwQW

/kkkNDQ,(1,2,,)km

0,01,2,,kkQNm且取整数,k

5.1.2模型的求解

利用Lingo软件求解,可得表5.1.1的结果如下

表5.1.1 在不允许缺货情况下所得每种物资的订货次数和订货量

物资k 订货次数 订货量

1 12

316.6667

2 10 359.9998

3 12 303.3333

4 13 250.0000

5 11 285.4545

6 8 417.4999

7 12 261.6667

8 13 248.4615

9 11 340.0000

10 8 487.2908

从表5.1.1的结果可以得出:

在不允许缺货的情况下,先假设每种货物一年内的订货次数不同,可求得最大的订货次数为13,为了使最大订货次数所对应的订货量都满足八个分店对各种物资的需求,推测出订货次数应大于等于13,为了简化模型求解,我们在订货次数大于等于13的范围内,根据该模型库存费和订货费的总和最小的优化目标,运用Lingo软件得出如表5.1.2所示,最优订货次数在N=15时,目标费用达到最小值为292507元

表5.1.2

订货次数 13 14 15 16 17 18 19 20