《基于GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)庫存管理的理論基礎(chǔ)探析》3700字

基于GA_BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)庫存管理的理論基礎(chǔ)分析綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u29268基于GA_BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)庫存管理的理論基礎(chǔ)分析綜述 130081.1配送中心概述 1225491.1.1配送中心含義和作用 13811.1.2配送中心的分類 244781.2庫存管理概述 3221391.1.1庫存的含義和作用 370281.1.2庫存管理理論 4306991.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述 5273501.3.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理 566111.3.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 5213901.3.3BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)局限性 61.1配送中心概述1.1.1配送中心含義和作用社會對物流需求日益提升使企業(yè)零散的物流模式不再適應(yīng)市場要求，企業(yè)需要對物流系統(tǒng)進(jìn)行資源整合和建設(shè)，使之更好地滿足客戶的要求，成為企業(yè)新的競爭優(yōu)勢。配送中心就是在這樣的背景下在倉庫的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的，倉庫由以前單一的貨物存儲場所轉(zhuǎn)變?yōu)榧喾N功能于一體的配送中心，使企業(yè)能夠快速反應(yīng)客戶需求，同時有效控制成本、獲取經(jīng)濟(jì)利益[29]。配送中心(distributioncenter)是“從事配送業(yè)務(wù)且具有完善信息網(wǎng)絡(luò)的場所和組織”[25]。配送中心是一個提供多種服務(wù)的復(fù)雜組織，它需要完善的信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，以滿足客戶的個性化、多樣化、便利性的需求，保障配送活動的有序進(jìn)行。根據(jù)配送中心在物流系統(tǒng)中服務(wù)對象不同，配送中心具有不同的作用[30]。從社會物流系統(tǒng)角度來看，配送中心改變了供應(yīng)商分散配送的方式，構(gòu)建集中配送的物流體系，如圖2-1所示。通過比較兩種網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)集中配送的物流網(wǎng)絡(luò)更加有序，減少了社會物流成本。從企業(yè)物流系統(tǒng)角度來看，配送中心可以加快貨物流通速度，節(jié)約時間成本，提高客戶滿意度；有利于實(shí)現(xiàn)批量作業(yè)，取得規(guī)模效益；有助于減少物流系統(tǒng)的庫存量，加速資金周轉(zhuǎn)，提高企業(yè)的競爭力。供應(yīng)商供應(yīng)商銷售商(a)分散配送(b)集中配送ABCDabcdABCDabcd配送中心圖2-1配送中心在社會物流系統(tǒng)中的作用1.1.2配送中心的分類從不同角度出發(fā)，配送中心可以劃分為不同的類型[31-33]。從功能側(cè)重點(diǎn)的角度出發(fā)，配送中心可以分為儲存型、流通型、加工型和綜合型。①儲存型配送中心的儲存空間大、儲存能力強(qiáng)，比如覆蓋范圍廣的配送中心。該類型的配送中心對儲存環(huán)境相對要求較高，需要定期檢查儲存環(huán)境安全，做好除濕、防蟲鼠等工作。②流通型配送中心的主要目標(biāo)是加快商品流通，配送中心作為貨物中轉(zhuǎn)地提供配貨、送貨的功能，貨物停留時間不會太長，配送中心無須在倉儲環(huán)節(jié)安排過多的人力和物力。這類配送中心的一般情形是，大量商品進(jìn)入后，經(jīng)過暫存，然后中轉(zhuǎn)出貨；或者直接換裝出貨；或者經(jīng)過簡單分揀后，就配貨發(fā)貨。③加工型配送中心分擔(dān)了部分制造車間的功能，一些簡單的加工工作在配送中心完成更具有經(jīng)濟(jì)性。加工型配送中心能進(jìn)行小批量、針對性的加工工作，而制造車間通常都是大批量統(tǒng)一加工，忽視了不同客戶的需求。配送中心加工內(nèi)容包括分裝、包裝、組裝產(chǎn)品等，經(jīng)過加工后的貨物提高了附加值，滿足不同客戶的差異化需求，體現(xiàn)了該類型配送中心的主要作用。④綜合型配送中心功能齊全，作業(yè)能力強(qiáng)，通常由實(shí)力雄厚的大型企業(yè)建立。它們產(chǎn)品種類多，占領(lǐng)的市場份額大，銷售區(qū)域廣，對物流需求很大，需要配送中心分擔(dān)多個環(huán)節(jié)的功能，作業(yè)流程也更加復(fù)雜和專業(yè)化，通常借助先進(jìn)的機(jī)器和系統(tǒng)，如自動揀貨設(shè)備，自動化程度相對較高。從運(yùn)營主體角度出發(fā)，可以將配送中心劃分為生產(chǎn)企業(yè)的配送中心、商業(yè)企業(yè)的配送中心、第三方運(yùn)營的配送中心和共同配送中心。①生產(chǎn)企業(yè)的配送中心主要由實(shí)力雄厚的大型生產(chǎn)制造企業(yè)為配合企業(yè)的產(chǎn)銷需求而投資建立并運(yùn)營，對儲存、加工、配送等的需求都比較大。配送中心的功能整合對于生產(chǎn)企業(yè)精簡流程、提高效率具有重要意義。②商業(yè)企業(yè)的配送中心是指以往將配送中心功能外包或沒有專業(yè)配送中心的商業(yè)企業(yè)，由于企業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)良好的前景，市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，原有的配送中心業(yè)務(wù)外包或缺乏限制了企業(yè)經(jīng)營利潤的增長、不符合企業(yè)目前的發(fā)展戰(zhàn)略，從而自建配送中心。③第三方運(yùn)營的配送中心。第三方運(yùn)營的配送中心也叫做社會物流配送中心，是由生產(chǎn)商、批發(fā)商、零售商以外的第三方物流企業(yè)提供物流配送服務(wù)。這類配送中心幫助中小企業(yè)克服了自建配送中心的高成本問題。④共同配送中心。由于資金要求，中小企業(yè)沒有能力去獨(dú)自建立一個配送中心，配送中心租賃、外包等壓縮了中小企業(yè)在這一方面的經(jīng)營利潤。因此，多個中小型企業(yè)集體出資或者其他可以以資金計(jì)量的勞動力、土地、技術(shù)等資源合作建立配送中心，達(dá)到依靠較少的出資獲得配送中心永久使用權(quán)的目的。企業(yè)可以共享倉儲空間，在配送時可以分區(qū)域合作，以提高配送車輛的利用率、減少不必要的迂回配送，有利于企業(yè)及時、快速地響應(yīng)客戶的需求、控制運(yùn)輸成本，但這也提高了管理的難度。1.2庫存管理概述1.1.1庫存的含義和作用庫存是為了滿足未來需求而暫時閑置的有價值的資源。庫存的作用體現(xiàn)在[35]：①獲取規(guī)模效益。企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品前需要完成購買設(shè)備、調(diào)試系統(tǒng)等工作，無論后期產(chǎn)量多少，企業(yè)準(zhǔn)備工作所投入的成本是不變的，固定成本不變的情況下，提高產(chǎn)量會讓單位產(chǎn)品的邊際成本下降，單位產(chǎn)品的平均成本也隨之下降，從而獲得規(guī)模效益。②穩(wěn)定生產(chǎn)過程。特定時期的產(chǎn)品需求可能迅速達(dá)到峰值，企業(yè)生產(chǎn)速度無法滿足突然增加的需求，如果企業(yè)不持有庫存就會錯過盈利的機(jī)會、丟失市場份額。另外，特定時期的產(chǎn)品原材料供給迅速減少或供給價格迅速升高，如果沒有庫存，即使產(chǎn)品需求穩(wěn)定，也不能保證穩(wěn)定的產(chǎn)品供給、導(dǎo)致缺貨損失或者產(chǎn)品制造成本大幅度增加，企業(yè)利潤減少。③應(yīng)對不確定因素。企業(yè)經(jīng)營處于動態(tài)變化的環(huán)境中，如市場需求的變化、供應(yīng)商交貨期的不確定性等，當(dāng)市場產(chǎn)生了需求而企業(yè)庫存不足，可能會導(dǎo)致訂單批量的損失。因此，為了減少缺貨帶來的風(fēng)險，企業(yè)通常以預(yù)備一定量的庫存來應(yīng)對這些不確定性因素。1.1.2庫存管理理論庫存管理的目標(biāo)就是把庫存系統(tǒng)的運(yùn)行成本盡可能降到最低。通過確定最優(yōu)的補(bǔ)貨時機(jī)和最優(yōu)的補(bǔ)貨批量，使庫存系統(tǒng)的運(yùn)行成本達(dá)到最小。庫存管理理論發(fā)展至今可以歸納為單節(jié)點(diǎn)庫存管理理論和多節(jié)點(diǎn)庫存管理理論。（1）單節(jié)點(diǎn)庫存系統(tǒng)管理理論[36-38]經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貨批量模型假設(shè)系統(tǒng)運(yùn)行無限期間，市場需求恒定，在不允許缺貨的條件下求解最優(yōu)補(bǔ)貨批量，并由此研究出一些不同條件下的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貨批量模型。當(dāng)市場需求是不確定的，單期隨機(jī)庫存模型通過庫存成本最小得到最優(yōu)補(bǔ)貨批量。在此基礎(chǔ)上，把單期擴(kuò)展到有限期甚至是無限期，可以建立不同的數(shù)學(xué)模型并求解。（2）多級庫存系統(tǒng)管理理論[39]從供應(yīng)鏈角度來看，貨物生產(chǎn)、加工、分銷、零售等環(huán)節(jié)被視為相互獨(dú)立的環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都有庫存需求，因此，從原材料到產(chǎn)成品整條供應(yīng)鏈可以模擬成一個多級庫存系統(tǒng)。只有當(dāng)多級庫存系統(tǒng)限定于一個企業(yè)內(nèi)部時，才能夠在集中決策方式下確定多級庫存系統(tǒng)的最優(yōu)管理策略。當(dāng)多級庫存系統(tǒng)由多個上下游企業(yè)構(gòu)成時，每個企業(yè)各自決策。在分散決策的方式下，各節(jié)點(diǎn)在考慮自身利益的同時，也能增強(qiáng)供應(yīng)鏈整體實(shí)力。1.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述1.3.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NeuralNetwork），是由大量、簡單的處理單元，即神經(jīng)元，按照某種方式相互連接而成的復(fù)雜計(jì)算系統(tǒng)[40]，是以大腦的生理研究成果為基礎(chǔ)模擬生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息處理的一種數(shù)學(xué)模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是模仿人腦的功能，通過一系列的模型和控制，完成從輸入到輸出的轉(zhuǎn)變。人工神經(jīng)元的模型如圖2-2所示。網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)輸入X輸入層n個神經(jīng)元隱含層p個神經(jīng)元輸出層m個神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)輸出y權(quán)值W權(quán)值V閾值θ閾值γ圖2-2三層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BP(Back-Propagation)算法使用的誤差反向傳播。BP算法首先用最終輸出誤差估計(jì)前一層輸出誤差，然后層層推導(dǎo)，得到每層的誤差估計(jì)。這樣的過程就是誤差反向傳播學(xué)習(xí)算法，用此算法訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)稱為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。基于BP算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過程分為信息的前饋和反向訓(xùn)練兩個階段[41]：1.3.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)該算法結(jié)構(gòu)分為三層網(wǎng)絡(luò)：輸入層、隱含層和輸出層，每層都是由可以貯存信息并單獨(dú)執(zhí)行運(yùn)算的神經(jīng)元組成。（1）網(wǎng)絡(luò)層數(shù)的確定一個BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一定具有一個輸入層和一個輸出層，在隱含層層數(shù)的研究中，Htcht-Nielsen證明當(dāng)各節(jié)點(diǎn)具有不同閾值時，對于任何閉區(qū)域的一個連續(xù)函數(shù)都可以用一個隱含層的網(wǎng)絡(luò)來逼近[42]，但這并不意味著一個隱含層是最合理的。（2）輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定輸入層接收外部的輸入數(shù)據(jù)，其節(jié)點(diǎn)數(shù)取決于初始數(shù)據(jù)的維數(shù)和輸入特征向量的維數(shù)[61]。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時，當(dāng)所選擇的特征向量能有效描述事物本質(zhì)特征時，網(wǎng)絡(luò)輸出和實(shí)際就越吻合。（3）隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定針對不同問題，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，因此沒有一個確切的最優(yōu)隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)。根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)，可以參照以下隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式[40]：其中，n為隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)，ni為輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)；n0為輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)；1.3.3BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)局限性BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仍處于發(fā)展和完善的過程中，目前為止，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在以下局限性[43]：（1）學(xué)習(xí)收斂速度太慢梯度算法進(jìn)行穩(wěn)定學(xué)習(xí)所要求的學(xué)習(xí)率較小，在這一條件下，權(quán)值和閾值的更新速度會受到影響，需要的迭代次數(shù)增加，這就使學(xué)習(xí)過程的收斂速度很慢，表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時間過長。（2）局部極小點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時，如果誤差函數(shù)是嚴(yán)格凸函數(shù)，就會存在唯一的極小點(diǎn)，使得局部極小點(diǎn)成為全局最