基于虚拟库存管理的航材备件库存共享优化研究

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学校代码：公开：密级硕士学位论文基于虚拟库存管理的航材备件库存共享优化研究作者姓名郑超学科专业运输与物流指导教师王喜富教授培养院系交通运输学二零一五年六月二：； 硕士学位论文拔丁虑拟丨牟介符的航材济件库存丼优化研究作者：郑超聊喜富北京交通人学年 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递戚务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）签字期：年签字円期：办上年厶月 中图分类号：卞校代码：密级：：公幵北京交通大学硕士学位论文基于虚拟库存管理的航材备件库存共享优化研究作者姓名：郑超学号：导师姓名：王喜富职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：运输与物流研究方向：货物物流化理论方法北京交通大学年月 致谢本论文的撰写是在我的导师王喜富教授的悉心指导下完成的，王喜富老师在论文全程细致耐心的指导中，在论文结构的逻辑性与算法严密性方面给予了我很大帮助，提出了许多宝贵的意见，在此衷心感谢王喜富老师对我的关心和指导。回首三年硕士学习生活，真可谓弹指一挥、白驹过隙！在师门这个温暖的大家庭中，我丰富了学识、增长了见识、锻炼了能力、收获了爱情，同时也认识到了自身不足，找到了今后的发展方向。特别感谢王喜富老师在学术研究中给我“提纲挈领，以诚以拙”的教诲，在生活与项目实践中教会我踏实肯干、以诚待人；感谢实验室所有兄弟姐们在合作项目、生活琐碎中的互帮互助，正是我们集体的凝聚力与感召力才使我的硕士生活充实而圆满；感谢我的女朋友在生活上的关怀以及困难时刻用乐观幵朗鼓舞我继续前行！此外，向在交大学习生活中给我以关怀与指导的李孟良师兄、杨子楠师兄以及舍友栾迪、宗高勤一并致以谢意。感谢评阅论文和出席硕士论文答辩的诸位专家、教授在百忙中给予的悉心指导！最后，感谢我的家人和朋友，他们的理解、支持、鼓励使我能够在学校专心完成我的学业。 北京交通人肀硕十予位论文摘要摘要随着经济全球化不断发展，我国航空客货运量大幅提升，国内航空运输企业之间的竞争、国内航空运输产业与国外航空运输业之间的竞争进一步加剧。这种竞争不仅体现在运营模式的创新上，也体现在运营成本的控制上。我国航空运输业依托巨大的市场体量，在市场化转型的过程中初步完成了航线网络布局，产业竞争机制及运营规范基本形成，但与国外同行相比仍存在较大差距。在保证航空运输服务质量与水平前提下，通过管理模式的创新与运营成本的优化來提升企业竞争力与盈利能力，已成为企业界与学术界研究探讨的热点问题。在航空运输业通过模式创新实现降本增效的探索中，控制库存成本与提升航材备件周转率成为行之有效的突破点。航空企业通过储备大量的航材备件以及修建维修机库，來实现飞机常规备件运维与故障件更换，但航材普遍存在需求随机不确定、库存网点分散且整体库存网络复杂的特性。虚拟库存管理是基于分布式库存共享优化而衍生的新理论，适合解决航材备件库存层级多、参与主体角多、备件需求类型多的库存共享优化问题，并且其扁平化的松散结构适合航材备件多主体的业务模式构建。本文将虚拟库存管理理论应用于航材备件库存管理优化，提出了基于虚拟库存管理的航材备件共享业务模式，设计了相应的业务流程，并分析了该模式的推广优势。随后，基于排队论及￡模型，构建了基于虚拟库存管理的航材备件库存共享的改进模型，该模型在不同系统服务水平下，以保障备件供应率为约束，建立备件库存网络总体成本最小为优化目标。最后，结合备件服务企业的案例，通过数值迭代计算出系统关键参数，通过算法与程序，计算出共享与不共享两种模型的系统总成本并进行对比分析，验证航材备件库存共享业务模式的有效性与成本控制的优势。关键词：航材备件管理；虚拟库存管理；库存共享优化；粒子群优化算法；航材共享模式；分类号： 北京交通人学硕学位论义：；；；；；： 北京交通人学硕十学位论文录目录引言选题的背景及意义选题的背景选题的意义国内外研究现状虚拟库存管理研究现状备件库存管理研究现状航材备件库存共享研究现状国内外文献总结研究内容及方法论文结构本章小结虚拟库存管理与航材备件库存共享理论研究虚拟库存管理理论研究虚拟库存管理内涵虚拟库存基本原理虚拟库存管理业务流程分析航材备件库存共享理论研究航材备件管理内涵传统航材备件库存管理航材备件库存共享管理航材备件库存共享优化内容及意义航材备件库存共享优化研究内容航材备件库存共享优化研究意义基于虚拟库存管理的航材备件库存共享模式设计虚拟库存备件共享运作模式虚拟库存共享模式业务流程 北京交通人学硕十学位论文录虚拟库存共享模式优势特点本章小结基于虚拟库存管理的航材备件库存共享优化模型构建问题描述及参数求解假设条件符号及变量说明关键参数航材备件库存共享的多级库存网络建模总部级建模虚拟协调中心建模机库群组建模基于虚拟库存的航材库存共享的模型构建航材备件不共享的多级库存控制模型构建模型层次构建模型总体构建本章小结航材备件库存共享优化模型算法设计模型求解算法分析粒子群优化算法概述算法思路关键参数求解思路航材备件库存共享模型设计思路航材备件库存不共享模型设计思路算法设计航材备件库存共享模型算法设计航材备件库存不共享模型算法设计航材备件库存共享优化模型算例分析算例背景分析库存网络节点分布库存模型参数设置计算结果与分析 北京交通人学硕士学位论文录安全库存与算法初始设定关键参数水平分析系统总成本分析本章小结结论与展望论文的主要工作与结论需要进一步研究的问题参考文献独创性声明学位论文数据集 北京交通人学硕士学位论文引言选题的背景及意义选题的背景受益于我国庞大的经济体量及蓬勃发展的客货运市场，就运输总量而言，中国己成为位居美国之后的世界第二大航空客货运市场。在过去年中，世界经济平均增速为，航空运输的周转量年均增速为，我国国民经济平均增速为航空运输与弹性系数为，高于其他流通对经济的促进力度。但形成鲜明对比的是，我国航空运输企业成本结构不合理，制约了盈利提高与发展提升，特别是航材备件库存管理的成本控制引起了越來越多人的研究，本论文选题背景具体如下：我国航空运输市场体量大，但航空企业盈利能力低、库存成本高。在航空企业运营成本构成中，国外企业备件库存仅占，而我国航空企业备件库存的资金占用率平均为。初步估计在年，我国超过亿的航材储备中，周转件占库存的，不少于亿，约占库存资金的，而国外的水平却是，不合理的库存成本构成已经影响了我国航空运输企业的正常发展。针对多级航材备件库存系统的成本控制缺乏相关理论研究。航材备件具有需求随机不确定、库存网点分散且整体库存网络复杂的特性，传统的航材备件库存管理模式多是采取高库存、经验订货的方式來保证航材备件供应率，但是伴随机种增多、机队规模扩大，缺乏一套系统化、科学合理的库存控制理论指导库存管理。虚拟库存理论具有库存结构松散扁平化、不受备件类型约束及网络化构建的优势，适合于解决多级航材备件库存系统的优化配置问题。航材备件中高价周转件库存成本优化效果显著且有实践案例可供研究。通过大量文献的阅读和国内航材库存业务分析，发现航材备件中的库存成本来自于周转件，而周转件储备量大、需求到达随机且周转率低。如果实现高价周转件的库存共享可优化库存结构，盘活企业流动资金，同时也疏散了库存缺货风险。国内三大航空公司与中航材公司等都于年起陆续开展“航材备件库存共享平台协议”的建设，为设计基于虚拟库存的航材备件共享业务运作模式提供可参考的实例与思路，侧面验证了该模式的有效性与可行性。‘ 北京交通大学硕士学位论文因此，论文选择运用虚拟库存管理理论解决航材备件库存共享与库存运营总成本的优化配置问题，不仅具有理论挑战性，还具有很强的现实意义。选题的意义航空客货运企业之前的的竞争焦点已由航线、客货规模的比拼转向运营成本控制与服务水平优劣的角逐。航材备件库存成本占库存资金的及企业流动资金的，航材备件库存的合理配置与成本优化已成为航空公司实现降本增效、增强竞争力的重要手段。运用虚拟库存管理理论，研究设计航材备件库存共享的业务模式及模型，可实现机库间航材备件库存信息的互联互通、备件的调拨共享，有效降低航材备件的缺货成本及库存运营成本，实现航材备件服务商与航空运输企业降低成本、提高效率的双赢目标。因此，基于虚拟库存管理的航材备件库存共享优化研究有非常重要的现实指导意义和理论意义：将虚拟库存管理理论应用于航材备件库存共享优化环节，可显著提高库存流转效率、降低企业库存管理与控制成本。通过虚拟库存动态配置技术、库存信息共享技术及协调调拨补货机制，有效提高航材备件的周转率，盘活航材备件库存降低航材库存占用资金，借助备件缺货损失的降低实现服务水平的提升，增强航空公司的竞争力。通过跨区域虚拟库存共享网络的建设整合备件釆购、运输、维修渠道资源，促进我国航次备件产业发展，增强我国航空运输企业同欧美航材备件供应商的集采索赔谈判筹码，促进航空运输业健康发展。改进模型可客观反映备件随机需求特性与机库同级转运行为，便于对备件库存成本控制及服务水平提升进行定量化计算。航材备件库存管理成本不可控的主要原因是各类备件需求随机不确定，特别是髙价周转件的需求产生随机性强。传统库存控制策略基于经验制定，直接导致库存控制成本构成失衡，缺货损失风险变高。本文构建的库存控制模型基于排队论、模型方法，较好的体现了库存需求的产生概率特性与转运行为规则，由此得到的库存控制与转运方案更符合航空公司的实际情况。通过航材备件共享模型与不共享模型计算结果分析，为共享模式提供有利的数据理论支撑与直观的优化验证。结合实际案例对航材备件共享与不共享两种模式进行总运营成本的求解，通过对运营成本及备件服务水平关键参数的分析，客观证明了航材备件不仅可以在一个公司体系内共享，在一个区域体系内共享更可以显著降低参与主体航空公司 北京交通人学硕士学位论文的运营成本，进一步扩大了规模经济效益。通过直观的理论数据分析，为管理决策者提供了理论数据支持。国内外研究现状伴随着供应链管理及库存优化理念由军事领域向现代制造、流通领域传播，国内外学者就库存管理中的虚拟库存管理、库存共享及优化技术展幵了大量理论研究与模式创新。在航材备件库存管理方面，运用多种理论优化库存结构、降低库存成本、提高备件保障率成为前沿与热门的研究方向。虚拟库存管理研究现状国外虚拟库存理论最早诞生于军事装备库存管理优化中，包括装备仓储、库存控制的理论研究。美国学者⑴首次提出了“虚拟仓储技术”的概念，并认为这种基于扁平化管理的库存思想是实现军事物资存储量最优化的一种库存架构。、、随后对虚拟库存管理中的虚拟供应链、仓储持有、库存优化行为等方面进行了定义，虚拟库存管理的概念应运而生。国外研究现状分布式库存管理是虚拟库存管理的基础理论与前身，一般的分布式仓储系统中，其调拨分配模型都假设每个子节点的库存均受中心的代理协调仓库控制，这就是虚拟库存管理中虚拟协调中心的由来。研究了军事物资仓库在不考虑备件的补货提前期及调拨支援情况下，多周期多库存节点的分布式仓储调拨模型，通过数理化方法证明此时策略是最优库存策略。研究了一个具备单个中心仓库，三个终端零售商组成的产品可完全共享的库存系统，运用排队论证明了库存完全共享条件下，两级分布式库存系统的调拨策略的选择不影响库存的服务水平及效能。识探讨了虚拟协调中心在虚拟库存的协同补货行为中的作用，并研究了在不同库存控制策略下，虚拟协调中心的补货提前期及需求满足率差异，并制定了多阶段的库存计划。以供应商联合管理库存的视角，通过采用现代化库存信息共享技术，提出了一个基于虚拟调拨中心的库存管理架构，制定了持续补货、收益分配的机制，使系统资源得到有效整合，总成本降低了。国内研究现状‘ 北交通人学硕十学位论文引言国内的虚拟库存理论体系主要是从军事仓库物资装备管理组织架构与业务流程研究开始，逐步转向现代制造业企业仓储管理，形成了一套由基础理论、库存结构到应用架构的理论体系。在基础理论及库存结构研究方面：刘利民构建了分布式虚拟库存系统模型，以改进的遗传智能化算法为工具，结合随机模拟方法对虚拟库存模型求解，得到了库存控制及调拨策略及各种策略下的最小总库存费用。黄海涛基于仓储节点间的信息通信共享，高度抽象并总结了不同时间、空间、货源、状态的情况下虚拟协调中心及库存控制系统的的有效调度过程。樊荣等研究了军事物资装备仓库的特征及库存要求特点，提出了基于最大程度利用现有资源，确保应急保障率的军事虚拟仓库模型，并探讨了这种虚拟库存的构建过程。姜大立以参与联合库存管理的众多供应链成员为研究对象，构建基于虚拟协调中心的多级库存组织结构，并从风险分担与均衡角度出发，提出了一种库存计划风险分担机制。张阐军等通过总结国内外研究综述，系统归纳了虚拟库存管理的特征与定义，构建了基于虚拟库存管理的般架构以及与之对应的供应链物流管理系统模型。李晓宇】（研究了基于第三方物流企业的虚拟库存仓储资源整合过程，阐述了构成虚拟库存联盟的成员企业如何通过第三方物流企业构建虚拟库存联盟。崔丽等【】通过研究虚拟库存整合商管理）对成员企业库存能力、服务水平及利益与风险分配机制的限定，建立了虚拟库存联盟中成员企业的选择与准入的模型，模型求解方法为混合聚类算法与遗传算法。备件库存管理研究现状备件库存管理是服务备件物流、研究中的核心及重点问题，面向备件种类多、需求到达随机、高库存的特点，主要解决的问题是备件在形成多级库存控制体系并实施库存共享后，备件需求在不同库存节点之间的调拨分配策略，以及在满足系统服务水平约束条件下库存持有成本、运输与调拨成本、订货成本等实现组合优化进而实现成本最低。国外研究现状国外对备件库存管理的研究主要集中在库存共享模式的模型化研究，以及为保障备件供应率在备件服务水平约束下进行的影响研究，力求通过量化思维解决定性问题。 北京交通人学硕士学位论文引言在备件库存共享模型研究方面：、”提出的模型是库存备件优化计量模型的经典模型，该模型以多级库存系统备件到达规律及排队论为基础，以库存成本投入为约束，以系统整体延迟订货期望最小为优化目标建立模型。提出的紧急水平补货）模型是备件库存共享模型的经典模型，通过定义的标准补货流程，构建￡模型计算五配送及直接配送的分配比率，通过评价得到该模式下系统总成本降低低于传统模式。叫系统讨论了多级库存网络的备件库存共享模型，并提出了基于该模型的库存分配方案，结合案例研究了多级节点多设施的库存共享方法。口提出了考虑到备件订购成本约束条件下的库存管理随机线性模型，并将种备件分成个小组进行系统总成本计算，通过结果验证网络库存成本节约的优越性。在服务水平约束研究方面：例分别提出了运用将和预防性水平补货）为一体的体系來备件服务水平，通过充分考虑服务水平，利用基于时间窗的服务水平限定，可以有效减少备件缺货风险的产生，并可合理预测缺货量。国内研究现状国内对备件库存管理的研究主要集中在备件库存水平优化模型与行业的应用。朱翠玲】从备件使用寿命视角出发，对慢速流动备件最优订货时间的概率分布以及批量进行了计算研究，建立了基于使用寿命的备件库存控制模型。张金隆通过研究高价值的维修备件库存管理过程，建立了二级库存供应链网络结构模型。针对备件的分类进行研究，采用分类法建立了库存控制的定量分析模型。戴更新【以武器装备维修保障两级库存结构为研究对象，分析了两级备件管理系统结构和业务流程，研究建立了两级备件库存优化仿真模型和算法，并采用可视化仿真环境进行了多级实验并分析结果。王正元通过对备件多级库存进行仿真，表明订购策略、库存管理方式及相关参数都会影响库存策略和系统成本，需要根据备件的需求到达率详细制定针对性的库存控制策略。航材备件库存共享研究现状国内外航材库存共享研究主要基于备件维修驗定理及模型展幵，设计对备件需求的预测、订货批量预测、航材备件库存调拨行为等进行研究。‘ 北京交通大学硕十学位论文国外研究现状国外的基于模型展开的主要包括对航材需求预测、库存分配与成本控制及航材备件共享前提下库存横向调拨策略的研究。和通过使用非稳态的复合泊松分布概率计算方法得到航材备件的初始供应方案，以此为基础并考虑多级库存系统并以系统可用度为目标，提出了；模型，较好的解决了航材备件供应预测问题。通过将航材备件按照价值进行分类，对于高价周转件提出了的库存策略，通过模型假设，证明了不同航材库之间的横向保障通常出现在多级库存网络中的同级站点之间。等人对多级可维修航材库存共享决策进行了研究，在考虑仓库维修能力约束及服务水平保障前提下，提出了由最小化停机损失成本与库存持有成本确定航材数量，运用博奔方法进行航材仓库间库存共享分配的策略。例实际调研了欧美数十家航空公司的备件仓库，体系化研究了成员之间共享航空备件库存带来的“规模经济效益”，并提出了几种航空公司航材备件共享的业务运作模式。国内研究现状孙江生等以军事航材库备件库存管理为研究对象，构建了基于模型的三级维修保障体系下高价备件库存模型，以备件订购费用为约束条件，备件缺货期望最小为目标进行不同维修等级下的库存策略优化。王宁，司书宾等针对航材备件多对单维修的协同库存控制系统，提出了基于服务水平约束的库存控制数学模型并进行求解，通过系统仿真验证了模型有效性，通过灵敏度分析论证了服务水平关键参数对系统成本的影响范围。李圆芳【通过考虑备件保障率、航空公司备件资金流转率，以航材总体占用成本最小为优化目标，建立了基于遗传算法的航材库存控制优化的标准模型及算法。国内外文献总结通过对国内外研究文献的分析总结，国内外文献在虚拟库存管理与航材备件库存管理方面研究较多，但是将虚拟库存管理理念用于航材备件的库存共享优化方面的理论、模式与模型极少。综合以上三部分文献综述研究，本文认为现有理论在应用结合方面主要存在以下几方面的不足：虚拟库存管理理论虽然在一些基本的概念内涵、理论模式方面有了一定发展，但是对于虚拟化仓储管理在实体仓库的网络系统应用方面还没有较为成熟 北京交通大学硕士学位论文的模型与案例，在实体化的库存网络中，作为核心节点的虚拟仓库不应该仅仅是库存管理信息的交换中心，更应该成为应急库存的调拨中心，目前国内外在这方面的研究较为匮乏。现有的航材库存管理理论多侧重备件需求量预测、经济订货批量计算以及两级库存控制网络的成本控制，对于三级航材备件库存网络的备件需求量预测、服务水平计算及航材备件的同级转运与调拨研究较少，且现有研究提出的模型限制条件过多，无法形成推广。现有基于模型与排队论的改进模型对库存网络的优化思路均是以最小化系统缺货损失期望与总成本求得初始安全库存，而后进行分配。这对于军事装备仓库管理较为适用，但是对于民用航空运输业以最小投入在服务水平约束下求得最大效益的理念相背离。在航材备件服务水平约束下，通过虚拟库存共享管理手段，实现库存系统总成本最低是一种可行的较为新颖的解决问题的思路。研究内容及方法基于虚拟库存管理、库存控制及共享、航材库存管理的基础理论，结合现代航空企业航材备件库存管理现状，以航材备件库存管理中高价周转件的库存成本控制为研究对象，以提高航材备件需求保障率、降低航空企业库存运营成本为研究目标，提出基于虚拟库存管理的航材备件库存共享模式，并建立模型对其成本控制进行深入分析研究。分析模型依据航材备件多级库存的网络结构及业务流程，综合考虑库存共享系统服务水平、航材备件需求满足率及库存控制系统各项成本构成，以库存控制系统总费用最小化为目标函数，基于航材备件库存共享模式建立库存共享模型，基于一般航材库存管理模式建立同级之间无转运的不共享模型，并选择粒子群优化算法求解以上模型。利用库存网络成熟、网点典型的航材备件管理企业公司为案例，利用求解模型，并验证模型和算法有效性。本论文的章节安排与具体的研究内容如下：介绍本文的选题背景及意义分析总结国内外学者对虚拟库存管理、航材备件库存管理及共享的研究现状，提出本文的研究内容、选题意义及研究方法。虚拟库存与航材库存管理理论阐述及库存共享模式提出有针对性的阐述虚拟库存管理理论、航材备件库存管理及共享的内涵、涉及的库存业务基本流程。结合国内航材备件管理的现状提出航材备件库存共享管理 北京交通人学硕士学位论文引言的研究要点与优化意义。依据虚拟库存管理的理论方法，提出基于虚拟库存管理的航材备件库存共享模式，设计各环节业务流程及分析模式优势及特点。基于虚拟库存管理的航材备件库存共享模型构建结合航材备件虚拟库存共享业务模型，在保障航材备件需求满足率的前提下，重点航材备件库存控制系统的成本构成与影响因素，以系统总体运作成本最小为优化目标，分别构建航材备件虚拟库存共享模式与传统的航材备件库存管理模型，为下文的案例分析及模式有效性与优越性验证提供模型基础。两种模式下的关键参数及模型求解思路与算法设计横向比较多种智能优化算法的使用特点，结合提出问题的特征选用粒子群优化算法，并阐述、设计关键参数、两种库存控制模型的算法设计思路。在算法思路形成与算法设计过程中，充分考虑粒子群生成及更新过程、初始解的产生、邻域的构建、评价函数的确定、邻域搜索准则等求解步骤，奠定算例分析应用的逻辑基础。典型案例应用求解与计算结果分析选择大型航材备件服务企业公司的三个典型区域库存控制系统为研究案例，通过数据统计与案例抽象，选取大域个机库组成多级库存网络，并进行两张备件库存管理模式下的系统总成本计算及服务水平关键参数求解，并进行结果分析，论证航材备件共享模式的成本节约型与模式优越性，为我国航空运输企业及航材备件服务提供商运营提供理论依据。论文结构本文从虚拟库存管理、航材备件库存管理及共享的研究现状出发，提出了基于虚拟库存管理的航材备件共享业务运作模式，并运用排队论、模型方法在考虑不同系统服务水平的约束下，以库存控制系统总成本最低为控制目标，构建了航材备件共享与不不共享两种模型。结合实例运用粒子群优化算法进行模型求解、对比分析，并验证了模型的有效性与模式的优势。结合研究内容及方法，本文的具体结构如图所示。‘ 北京交通大学硕士学位论文背景‘文选题的背景及意义内外研究现状研究内容与方法‘「航材备件库存管理理论研究理—分虚拟库存管理理论航材备件库存共享理析」一」与基虚拟库存管理的航材库存共享模式提￡出库存共享运作模式库存共享业务流程库存共享优势特点」基于虚拟库存管理的航材备件共享优化模型型——：问题描述及假设关键参数求解多及库存网络建模析与构丁基于虚拟库存管理的航材库存共享模麼航材备件不共孪的库存控制模型关键参数算法设计两种模型算法设计「」算例概括计算结果分析—结论结论与展图论文主耍结构本章小结本章首先介绍论文选题的背景及意义，结合虚拟库存管理及航材备件库存管理及共享的研究与发展现状，分析了研究航材备件库存管理成本控制对航空运输企业现代管理与降本增效的重要性，最后介绍本文的研究内容和方法以及论文结构。‘ 北京交通大学硕十学位论文虚拟序存管理航材备件阵存共享理论研究虚拟库存管理与航材备件库存共享理论研究本章主要对虚拟库存管理、航材备件库存共享管理的理论内涵及业务模式进行研究分析，结合我国航材备件库存管理现状，提出航材备件库存管理优化的具体内容与实施意义。利用虚拟库存管理的技术手段与方法，提出航材备件库存共享的运作模式与业务流程，为航材备件库存共享模型构建提供业务基础支持。虚拟库存管理理论研究虚拟库存管理在解决实体库存管理及优化方面具有侧重信息与物流协调统一、网络库存结构松散扁平化、可实施成本及服务水平多目标优化的特点，特别适用于解决航材备件需求到达率随机、库存网络层级多的库存优化问题。虚拟库存管理内涵虚拟库存概念虚拟库存管理的概念是在传统产业快速发展形成产业链条过程中，运用供应链管理理念在解决企业库存持有成本过高，产品流转效率较低时产生的一种动态化、网络化的库存控制策略。现代企业基于供应链管理理念产生的库存控制方法主要有供应商库存管理、联合库存管理以及协调计划预测补给等【】，但在解决诸如：节点库存缺乏协调性、生产及库存资源信息共享程度低、联盟企业之间各自为政缺乏沟通机制等问题较为乏力，虚拟库存管理概念应运而生。虚拟库存管理是指企业基于高效互联的通讯技术与供应链网络，通过一定的协议与供应链成员企业共享自身的库存或从外部得到其他成员企业共享的库存资源，进而达到优化库存配置、盘活上下游库存资源实现企业降本增效的目的。当企业将虚拟库存管理模式真正融入企业自身管理体系与管控理念内核，在同行业中成员企业将具有更为明显的资源优势、网络化管理优势、信息资源优势，从而更为快速、高效、合理的完成企业库存资源调拨、生产资源协调，以更为合理的方式实现企业生产规模扩大与网络优势扩张，传统库存管理在企业生产组织、运营管控层面的参与度与贡献率不及虚拟库存管理【。虚拟库存特点 北京交通人学硕士学位论文虚拟库存管理与航材备件库存共享理论研究现代企业运用较多的库存控制方法包括协调计划预测补给、供应商库存管理等方法，虚拟库存管理通过建立一个类似于信息交换处理中心的节点，通过控制上下游的生产、库存、运输及订单需求信息，全面实现了库存信息的收集统计、运输资源的调拨分配、货物状态的实时监管、库存控制与优化等功能，其与传统库存管理的区别主要如表所示。表虚拟序存勾传统库存管理的别比较类型传统库存管理虚拟库存管理追求标经济效益相同点阵存控制点设置安全库存控制点仓阵控制策略考虑采购单、采购周期采购械与采购方式总体标不一致组织形式多极化扁平化组织机构静态、繁冗动态、精简服务范围福射周边仓序福射区域广泛信息交度关系积度低全部实现共享，程度高资源可视化立体可视从生产到消耗全局可视不同点资源存放方式集中、以单一品类存储分散、多地多形式存储牛鞭效应较弱仓库控制手段本地控制远程控制反应速度风险独承担，较髙共同承担，较低运营成本渔获益类型单体效益整体效益故由上表可知虚拟库存的几个主要特点如下：虚拟共享性在虚拟库存管理中，联盟中的协调中心存储控制的都是各个零售商企业的持有货物信息、物流企业的运输信息，并没有实体库存，或者仅留有极少部分高价值库存。其对库存的配置调节与调拨是通过上下游实体库存来实现的。基于库存分销网络的信息共享有利于最大程度的配置生产资源、库存资源及销售订单，完成联盟的运营目标。动态调节性 北京交通人学硕十学位论文虚拟序存管理航材备件浑存共享理论研究由于虚拟库存联盟的成员企业都是通过一定的协议和制度向彼此共享自己的库存，多节点之间、多层级之间数据的流动巨大且动态可变。当市场动态的变化以及成员局部利益与整体利益发生冲突时，处在虚拟库存节点上的零售商成员企业必须动态调节自身库存，响应系统及市场需求。网络复杂性虚拟库存控制网络是一个动态的多层级复杂网络，其复杂性主要体现在网络节点分布复杂、网络库存动态协调复杂、网络成本控制复杂以及网络风险控制复杂。联盟不仅要对网络节点库存进行调拨调控，还要对系统总体成本及成员之间经营利润进行分配，需要一套合理的协调控制模型与分配管理机制。虚拟库存优势实施虚拟库存管理可以使联盟中的各个企业成员在最短的时间内找到满足自身需求的合作企业，并用最短时间内以较低库存成本满足终端需求，在保证参与主体利益前提下使联盟效益最大化】。优势具体如下：总库存费用最小化以联合库存的管理思想为库存控制基本思想，结合信息化共享手段通过产品需求量预测预先配置库存，降低以后的潜在库存调拨成本，对现有库存结合周边库存需求信息进行动态调拨实现网络库存成本最小化，最后通过周期性、系统性的虚拟库存管理降低总库存费用，甚至实现“零库存”。总缺货期望最小化对于一个供应链联盟缺货造成的损失往往带有巨大的潜在营业收益损失与品牌损失，虚拟库存管理的一大特点就是可通过局部区域横向调拨解决节点的暂时性缺货。这样就保证末端销售商的库存能够在最短的时间内得到补货，使得系统的整体缺货期望或者缺货预期达到最小，最大限度地缩短销售商补货总周期。客户服务最优化客户服务与客户的购物或企业的采购供应体验直接相关，快捷的库存供应、敏捷的运输调拨以及极地的缺货概率，带来的是客户服务体验的提升与客户忠诚度的逐步积累，实施虚拟库存管理可有效提高系统服务水平，使联盟的终端用户的服务满意度最大化。借助虚拟库存网络的边际吸纳效应，可吸收更多相关节点企业加入联盟，实现企业服务价值最大化。总费用最低化在虚拟库存管理中，联盟的总体费用主要包括节点的库存持有成本、节点间的库存转运成本、末端企业缺货损失成本以及联盟在构建伊始协议而定的每笔采购业务、信息共享及其他业务的固定成本。在协调中心的协调下，生成包含各个成员企业在内的库存控制计划与运输计划，合理配置库存资源，高效实用运输资 北京交通人学硕士学位论文虚拟序存管理与航材备件阵存共享理论研究源，提高资金周转利用率，有效降低各项运营成本，极大缓解联盟在运营过程中产生的“牛鞭效应”。虚拟库存基本原理本节研究虚拟库存管理的基本业务模式，库存控制技术及库存管理应用实施条件，为构建分析虚拟库存管理业务的关键流程奠定理论接触与方法支撑。基本组织形态虚拟库存管理的益成熟与应用环节的不断推广与快速发展的通信技术息息相关，伴随着企业级的五管理系统、系统的成熟运用以及企业之间数据交换平台交换技术的出现，使企业级间的大量全天候数据交互成为可能，进一步影响了虚拟库存管理的组织形态。平行式组织形态平行式的组织形态是虚拟库存管理中出现较早的成熟组织结构。该形态一般由具备供应链整合能力的核心节点企业发起，联合其供应链上下游产品流有联系的节点成员企业组成，各成员企业有自己独立的库存管理系统并对联盟其他成员幵放数掘交互接口，但是这种形态没有固定的虚拟协调中心与独立的库存调拨控制设备，容易出现成员企业过分注重自身成本控制，系统库存协调不畅的情况，平行式组织形态如图所示。广￡供应商零售商、信息流、产品流供应商零售商图平行式组织结构分布式组织形态分布式的组织形态是在平行式的组织结构基础上形成的，在该形态中一般由处于供应链主导地位的核心企业发起组织，在有效整合整个供应链节点企业、吸纳外延企业的基础上，建立独立的虚拟库存协调中心，负责制定整体的资源生产计划以及统筹调拨系统库存。在这种形态中，各节点企业之间的库存不完全共享， 北京交通大学硕士学位论文虚拟库存管理与航材备件库存共享理论研究但生产、库存、运输及订車信息实现完全共享，利益与风险的分配分担机制也较为明确，极大地优化了系统整体库存配置。分布式形态结构如图所示。物流、供应商企零售商：表，中：‘信息流供应商一—零售商图分布式组织形态本文所研究的航材备件库存共享控制网络就是基于分布式的虚拟库存结构建立的模型，通过虚拟协调中心进行网络库存的整体优化配置与控制，进而实现系统总成本最小、备件缺货期望最小的优化标。虚拟库存联盟构建实施虚拟库存管理的主体主要包括处于相同供应链上的生产资源供应商、产品经销商、终端零售商与客户以及为整个供应链运营提供服务制成的物流商，他们基于共同的库存集约化控制与运营成本控制的目标，通过虚拟库存管理的技术手段组建虚拟库存管理联盟。通过分析虚拟库存组织形态之后，根据虚拟库存管理的核心理念，结合虚拟库存组织机构的形态特征，构建以虚拟协调中心为核心的虚拟库存联盟，主要是构建多级虚拟库存共享的网络库存控制体系。具体构建阶段可分为基础筹备期、机制制定期、运营实施期。基础筹备期主要是进行网络基础设施以及虚拟协调中心的筹建；机制制定期主要制定联盟成员准入准出机制、利益与风险分配分担机制、网络库存控制机制；运营实施期即联盟正式转入运营盈利的整体过程。虚拟库存管理应用条件虚拟库存管理作为一种“扁平化”高效科学的供应链库存管理手段，在应用于生产制造企业的供应链运营部门、商业运营企业流通管理部门时，需要具备一定的软硬件环境基础以及管理条件才能实现有效实施，具体应用条件如下具备企业多节点多层级的信息共享能力这是企业部门开展虚拟库存管理的必要基础条件。需要具备现代化的通信网络基础以及完善的企业内部与联盟企业之间的信息沟通共享机制，对管理中产生‘ 北京交通人学硕士学位论文虚拟库存管理与航材备件库存共享理论研究的生产资源信息、运输资源信仓储状态与订单状态信息的有效及时高效的共享。成员企业基于共同目标建立联盟并形成合理利益分配机制在虚拟库存管理中有生产供应商、供应链管理商、物流服务提供商及末端商贸分销商等几类角色，他们必须实现生产、库存、物流及部分销售需求信息的共享，整合业务环节以达到降本增效的共同目标，在利益分配中要既考虑自身盈亏也需考虑上下游企业的管理成本，最大程度激励成员企业的整合参与积极性。具备建立基于虚拟协调中心的，可快速响应客户需求的业务网络的能力虚拟库存管理其对于企业降本增效优势的发挥不仅体现在对现有库存配置优化方面，也体现在网络资源合理调拨条件下的网络运营成本集约化方面。成员企业通过综合分析现有运营网络库存重心，设计虚拟协调中心，有效联接上游供应商与下游物流与贸易商，通过便捷的信息通讯网络快速响应客户与成员企业仓储中心的需求。构建合理的供需协调机制与库存协调机制传统的库存管理模式中的各节点企业成员首先考虑的是自身的企业利益，无形中造成了联盟零售商总库存成本偏高的现象。从博弃的角度看基于联盟效益最优的共享机制，应该是各成员企业参与，及时互通库存、运输、订单需求等信息，及时调整上游生产资源供给、中游库存资源合理调拨、下游物流配送资源合理利用，从而减少联盟企业在投入产出方面存在的“牛鞭效应”的影响【】。虚拟库存管理业务流程分析在供应链管理联盟这个业务运作体系中，虚拟库存管理业务是最为核心的业务，联盟通过组建虚拟库存协调中心，对节点企业的库存与业务运营信息集中存储、快速处理，建立节点成员企业间的高效协调的运作机制，合理调拨联盟的运输资源、库存资源。同时，以联盟整体效益最大化为目标，制定库存成本控制策略及收益分配机制，有效提高联盟的整体竞争力。虚拟库存管理的业务流程如图所示。 北京交通人学硕十学位论文虚拟库存管理与航材备件序存共享理论研究於洗信息洗入确认收货—收货验收”“”—环—、：、—入库申请、入库理货入库信息统计□：、、补货计划、调言库存外■七一丨，中请出库信息统计黑库⋯、、确认库“““￠“图虚拟序存管理的业务流程虚拟库存管理的业务流程主要分为三个环节：入库环节联盟供应商首先共享自身的库存及其他资源数据，提交入库申请后完成入库理货及入库检测等环节，同时将入库信息统计传递给虚拟协调信息中心。库存管理环节库存管理环节的所有业务流程由虚拟协调中心的系统与系统，统一统筹协调运营，与业务运营的所有相关信息数据据需上传信息中心数据库。虚拟协调中心以数据库信息为依据，运用库存优化技术与基于物联网的感知技术，合理制定库存的补货、出库、调拨计划，同时通过云计算等技术进行市场预测，合理调整现有库存控制策略。出库环节出库环节的各项操作由虚拟协调中心统一调度完成，通过系统的联合控制调度，可极大减少缺货仓库的缺货损失成本，使联盟的整体经济效益达到最优化。航材备件库存共享理论研究结合航材备件库存管理的理论发展现状与业务开展情况，进行航材备件共享的内涵研究、传统航材备件管理模式的总结及一般航材备件共享模式的构建。 北京交通人硕士学位论文虚拟库存管理与航材备件库存共享理论研究航材备件管理内涵飞机是目前工业产品中结构最复杂的产品，航材种类繁多。据统计，空客、各的零部件种类可达万种之多，航材储备占用了航空公司左右的固定资产存货成本，左右的流动资金，但是机库备件中有近的备件是用不到的】。所以对航材备件进行科学集约化管理，通过库存控制优化成本意义重大。备件分类在工业生产中因零件故障而产生停机损失，或縮短零部件维修时间，对某些结构复杂、在生存或订购周期较长的高价值零部件，在仓库内预先储备一定的数量，这种零部件总称为备品配件，简称备件】。在航空产业中，航材备件主要指航空器上的机载设备、动力装置、零部件和其它航空材料等，为保证飞机安全、航班正常运行而进行维护、维修所需要更换的备件【。航材科学分类是航材管理的基础，科学的分类有助于针对性地管理航材，本文所研究的是航材库存中资金占比最高的高价周转件。目前航材主要有以下几类分类标准：按照维修性分类按照备件的设计目标与维修特性将航材分为周转件与可维修件。①周转件：航材备件中可维修、可重复使用的高价值备件的统称，该类备件有固定大修期，且库存量由消耗量与采购情况决定，一般没有报废率【。②消耗件：指发生故障或拆换后即报废的零部件，价格低消耗大，包括航材中的一次性元器件。此类备件维修后成本高于新采购价的，经济性差【⑷。按经济性分类国内航空公司传统的库存备件分类方法为按照备件的经济价值与数量占比分类。类通常是高价格的周转件，库存占比约，但其价值占总库存的类通常为价格较高或中等的周转件，库存占比约，价值约占类航材通常是价格较低的消耗件，库存占比约价值不到，具体如图。 北京交通人学硕十学位论文虚拟序存管理与航材备件库存共享理论研究库存占比（％类★资金占用率（％图经济性序存分类方法按照安全性分类一般按航材备件对于飞机行安全的影响安全等级分类，主要体现可靠性。件（不可放飞项）：飞机允许的最低设备清单（￡，表示该类航材缺少或故障情况下，航空器不适航，按照民航局的规定不能签派飞行。②件（条件放飞项）：示该类航材缺少或发生故障时，在某些条件下，如客人或货物減载及不影响飞行安全的情况下航空器仍“丨以行。③件（可放飞项）：略微影响或只影响旅客舒适性，与飞行安全无关，该类航材都不会影响飞机行。备件管理内容航材备件管理是我国通航企业业务管理中重要板块，同时也是机务规划与运营的主要管理内容。航材备件管理已经成为航空公司压缩成本的主要领域，航材备件管理主要包括：采购租赁管理航空公司成立之初会获得设备商提供的初始备件清单，备件管理部门依据该清单幵展航材的采购与租赁管理。航材釆购部门在综合评估备件的质量、价格、供货提丨丨期、租赁担保以及供应商的可靠性的基础上，进行备件的订单生成、供应商评估、谈判采购等环节。通过合理的采购租赁计划制定，合理降低控制库存成本。并根据在备件需求预测，对关键备件的采购、租赁或建立备件共享库进行分析决策。航材计划管理航材备件的管理是复杂的多系统、多主体协调运作的系统工程，确保这个庞大体系有效运行的基础就是进行详细的事前计划与事中控制，这都依赖完备科学的航材管理计划制定。航材计划管理主要包括航材备件采购租赁计划、库存计划、 北京交通人学硕十学位论文虚拟库存管理勾航材备件库存共享理论研究维修计划以及风险控制计划等内容。备件库存管理航材备件的库存管理是运用现代化的仓储设备技术与运营控制策略，以保障航班正点率为目标，尽量压缩库存持有成本，优化库存配置结构的管理行为。传统的航材管理模式注重大而全，甚至为了单方面保障备件供应率而大幅增加库存量，造成运营成本升高，资金周转效率低下。通过实施集约化的库存优化，建设备件共享库，可有效降低备件库存、分摊备件缺货风险。备件清关与索赔目前，国内的航材备件主要供应商分布于美国、欧洲，国内航空公司一般与中航材、汉莎等专业备件服务公司合作完成备件的采购谈判、清关运输、维修更换等业务。目前备件的清关周期为个月，较长的周期增加了航线备件缺货风险，而有效缩短清关周期可降低备件占用流动资金比例；备件的索赔主要是对于不符合规定的备件及逾期交付的备件进行损失理赔的过程。传统航材备件库存管理在我国航空公司运营成本中，航材备件库存费用约占总体运营计划中的库存资金与的流动资金，结合我国目前多线路低票价的市场竞争准则，通过改革备件库存管理模式而实现企业运营成本结构优化、提高效益的有效途径。传统航材备件库存管理现状截止年，全行业通航企业家，运输飞机期末在册架数为架，航材备件产业规模达亿元，并且目前我国新机采购以的速度攀升【】，航材备件产业必将得到更大的发展。与快速发展的市场节奏形成对比的是我国航材备件管理在方法与成效方面有较大差距。国内外航空企业运营数据比较如表所示。表国内外航空企业运营数据比较燃油成本飞机及航材折旧维修及备件机队平均飞备件周转天管理费用（％机数（架）数（天）国内航空企业欧美航空企业由表可知，我国航空公司在备件（高价周转件）折旧、维修机库存成本比国外航空企业相比高出与备件平均周转天数低约天，反映出我国 北京交通大学硕士学位论文虚拟库存管理与航材备件萍存共享理论研究传统航材备件管理方面的有很大提升空间。在航空经济学中，存在这样的“航材规模经济效应”：一定保障率下，单架次飞机的供应备件库存投资和机队规模的大小成反比，与机队对应机库的库存持有成正比；备件保障率越高，投入的库存成本越大，缺货停机成本越小，成本变化对机队规模不敏感。航材规模效应具体如图所示。个单位备件个左太供应成本肖械丨■机见航材保障率一—图航材规模经济效益示意对比我国航材管理，机队规模在上升，但受制于传统的备件管理制度，相应的投资成本却并没有下降，传统备件库存管理主要有以下几种模式：自主管理模式与国际主要航材供应商谈判，结合身航线布局密集程度，建立多个备件仓库中心，自主采购、自主管理航材备件，各库备件类型齐全，占用资金多。中航、东航、南航等大型航空公司采用这种模式。航材租赁模式规模中型的航空公司，储备有一定量航材，并与上级或区域大型航空公司签订合同租赁应急备件，出现紧急情况可调度应急配件。翡翠航空、吉样航空等采用这种模式。航材外包模式与汉莎、新加坡航空等国际航空备件企业谈判并外包备件业务，基于以上企业在中国的维修及服务中心，开展备件的各项管理工作。运用该模式的多为小型的航空货运、通用航空公司。传统航材备件库存管理模式劣势伴随着我国航空货运及部分客运市场的逐步对外开发，本土航空运输企业在与国际航空激烈竞争过程中，成本控制劣势逐步体现，其中航材备件的优化管理与成本控制短板明显，传统航材管理模式主要的劣势与不足如下：缺乏统一的航材共享与协调机制，无法发挥备件的规模效益 北京交通人学硕士学位论文虚拟库存管理与航材备件库存共享理论研究我国航材备件的产业市场基数庞大，但由于运营主体多为国营航空，都想做大而全的企业自建备件库，上万种备件堆积于仓库中而不与其他企业共享，造成高价周转件占用了大量资金，无法发挥规模效益，体系太过于固步自封。企业间库存管理信息互通不充分，运营风险高传统的备件管理体系大多是垂直体系，只以航材保障率为目标对上负责，缺少横向之间信息流通共享，甚至一个公司下属多个机库之间也缺乏信息共享，进而造成备件的重复采购与长期积压，客观上垂直的管理体系不利于信息互通与运营风险分担。信息共享不充分导致企业运营计划制定不科学，提高了潜在运营成本传统备件管理无法进行准确的备件需求了预测与维修计划制定，无法为企业总体的航材运营计划提供策略支持。目前国内备件采购绝大多数需要经由专业化公司在欧美地区备件供应商处完成，组团采购可有效提高自身谈判筹码、建设供应商体系与固定渠道，降低采购理赔风险与潜在运营成本。航材备件库存共享管理截止年，世界知名航空公司美联航采用先进的流转与控制方法，以亿美元的库存资金支持了架飞机的运营，航材保障率高达以上，平均每架飞机库存资金为万美元。而我国平均每架飞机达到相同的航材保障率，每年的库存资金约为万美元，美联航的倍左右【。航材备件的成本控制已经严重制约了航空公司效益提升，航材备件库存共享管理业务应运而生。航材备件库存共享管理现状通过前文对航材库存及共享理论的文献综述可知，现代航材库存共享理论是伴随航空公司业务运营理念不断发展变化而来的，基于航空公司对备件管理“高效的供应率和经济的可得性”的目标，运用多种信息交互技术与库存共享理论，有效满足备件保障率的要求与实现备件库存的共享与成本控制，进一步通过成本的系统化节约提高航空公司运营效益。“航材共享”备件共享理论产生于年，由诸如波音、汉莎等欧美大型航空公司提出并实践的航材管理模式】。该理论提出以具备强大维修能力、拥有至少一个规模经济航材库，且库存管理体系完备的航空公司（或备件供应商）为发起者，以联盟协议方式，在合同服务周期（至少年）内向成员企业航空公司）提供航材共享服务，成员企业通过备件计费方式承担管理成本。航材备件库存共享的基本业务模式如图所示 北京交通大学硕十学位论文虚拟库存管理与航材备件库存共享理论研究細義商細维驗业狼柳働共身成灵企业枕并集者材需缺飞机丨——丨机库丨区丄航村返件材维丨去丨串缺件飞机；攻享瓶‘聽‘難■备件运输舍司腿航材备丨序存共享管理模式外方面，航材共享在欧美国家已经十分普遍，目前航材共享模式运作最成功为美国公司，其在年月联合德国汉莎技术、加拿大讽叶航空公司创建，目前已有多名成员企业。此外，波音公司、新加坡宇航与法航等也在拓展该项业务，其运作方式业务较为多样，有分别以航空公司、航材维修企业、商等为管理者的航材共享模式】。国内方面，年始中国航空器材集团公司（下文简称中航材与美国公司共同开发了“富余航材共享平台”，吸纳包括东航、南航等国内大型航空公司参加，并签署“中国民航航材共享平台框架协议”，并先后两次得到国家发展改革委员会的专项资金项目支持，目前在起落架、发动机和反推等高价保险航材租赁与共享方面已经取得了良好进展。航材备件库存共享控制策略目前航材备件的库存控制策略根据器件性质与对飞机飞行安全影响的重要性程度，分为包括，、，的三种备件控制策略，三种备件库存控制策略的横向比较具体如表所示。 北京交通人学硕士位论文基丁虚拟库存管理的航材备件库存共享优化模观构建表二种库存控制策略比较控制策略再订货点再订货最策略内容适用范围备件举例、不定期不定最检杏备件重耍程度高、机载系统元‘序存水平、与到达订货点，阵存山用资金较器件、航电系位补货至高，存是有限统设备配件萍存水平、定量不定期检齊重耍程度一般，可机体铆钉，机位、序存订货为储最人興耗材序存较少消耗一个补充一个，价值高、重要程度发动之配件、个不能出现取货高，缺货成本人起落架等由于本文的研究对象主要是航材高价周转件，由经济批量订货模式模型可知，对于这类型的高价值备件，最优订货批量接近于，所以对于高价值的航材周转件采用一，的库存控制策略。航材备件库存共享优化内容及意义基于航材备件共享的传统业务模式与一般库存库存共享模式，分析航材备件共享优化内容及进行备件库存共享优化的意义研究。航材备件库存共享优化研究内容通过前几小节对航材备件管理及共享机制的研究，结合我国航材备件库存的现状，以保障备件满足率时间降本增效为前提，进行航材备件库存共享研究，为基于虚拟库存管理的航材备件库存共享模式设计奠定理论基础。决策目标在研究航材备件库存共享优化时首先要确定优化的目标。决策必须以保障航材备件满足率、系统备件缺货期望最小为前提，以库存控制系统总成本最低为优化目的。在决策时要着重考虑备件库存共享与调拨决策、运输成本与路线等问题。研究对象研究对象是航空公司（联盟管理者）区域备件仓库、虚拟协调中心及维修机库中储存的高价周转件组成的，基于虚拟库存管理的三级库存网络控制模型，以及不包含协调中心的备件不共享的两级备件库存控制模型。 北京交通人学硕十学位论文基于虚拟库存管理的航材备件库存共享优化模型构建需求特性高价周转件价值高、储量小，采用，的调拨补货策略。飞机部件的故障发生率，即机库群组对周转件备件的需求是随机过程，不同型号备件之间独立不相关，且服从泊松分布；备件维修时间服从指数分布。费用因素航材备件管理库存优化的目标是系统总成本最小，这里的系统总成本包括：系统备件库存持有成本、备件调拨及出入口操作业务固定成本、备件运输与调拨成本、备件缺货订购成本等。限制因素限制因素以具体问题为例具体设定，模型构建时的限制因素为备件维修能力、总部供货能力、备件运输距离及缺货成本等。航材备件库存共享优化研究意义通过航材备件相关数据测算，我国航材库存的规模在亿元人民币以上；其中周转件占总库存的不少于亿：年不流转周转件，按抽样统计，占总库存，为亿；消耗件约占亿可见航材备件管理库存优化配置的空间较大，航材备件库存共享优化有较高的研究意义。通过构建航材备件管理联盟，形成规范化体系化的航材备件共享机制，有利于航空企业备件标准化管理与分担备件缺货等风险，有效提高我国航空运输业的客户满意率，缩减企业运营成本，客观上提高航空业经济效益。通过航材备件库存管理提高航空企业备件管理效率，节约企业备件采购、管理、维修成本，提高企业在与国外备件供应商在备件采购、索赔等方面的谈判筹码。通过备件仓库间的调拨与优化，结合信息化、网络化的运用，实现库存、运输、订单管理的各环节信息的透明共享，使企业备件管理过程得以优化和完善。基于虚拟库存管理的航材备件库存共享模式设计以虚拟库存理论的管理控制方法为理论基础，结合我国航材备件管理及库存共享业务发展现状，进行基于虚拟库存管理的航材备件共享模式设计，分别设计其运作模式与业务具体流程，为接下来的模型构建与库存优化配置提供模式依据。虚拟库存备件共享运作模式 北京交通人学硕士学位论文基于虚拟库存管理的航材备件序存共车优化模观构建基于虚拟库存管理的航材备件共享模式的适用范围是由总部仓库、虚拟协调中心以及机场机库组成的，针对航材备件中可维修的高价周转件而建立的库存控制体系。运作模式的设计目标是通过虚拟库存中心进行总体库存的信息统计分析、库存优化配置与缺件同级转运，以提高航材备件的周转利用率，降低运营成本，其业务运营模式具体如图所示。⋯“一一备件采总部威讀“—“紧急支一⋯一—件索《—“拟一到―丁細拨—丁，辦—二⋯：同级转运；：、—维―；‘―维》图虚拟序存航材备件共享运作模式本业务模式主要分为三个业务层级：维修机库层本层由故障或待换件飞机与维修机库组成，该层主要是进行飞机备件的故障维修与故障件更换，对于基地无法维修的故障件进行更换，无库存的向虚拟协调中心发出调拨申请，并共享机库各种库存业务数据。虚拟库存协调中心层本层由以数据信息收集、分析设备为主建立的虚拟库存协调中心与区域备件仓库组成，虚拟中心统计分析整个库存控制网络库存信息，对备件缺件机库进行备件调拨支援与最优调拨路径计算，同时将统计分析结果反馈回总部。 北京交通人学硕十学位论文基丁虚拟序存管理的航材备件序存共享优化模喂构建总部仓库层本层主要负责总体库存控制网络的库存备件供应与成本控制，并代表各成员企业与国际大型航材对口备件支援供应商进行备件采购谈判、备件通关物流及大型备件集中返修与备件索赔业务。虚拟库存共享模式业务流程基于虚拟库存备件共享业务模式的业务运作方法，结合工作流构建的研究理论与方法，进行库存共享业务流程的设计，实现库存控制系统的流程联动化、扁平化与高效化，虚拟库存共享模式的业务流程具体如图所示。其他主体总部仓库虚拟协调中心支援机库维修机库待件飞机区城需求播觸、该堆区屬《达《：货成、备件集采接受：电发出区域订等，备件维修备件是与▲略香损坏备件调拨■！备件接收备件接味‘——‘入库成机“入岸装机故障分析‘机故‘■厂供件‘；十鄉贼申澳：賊贱▼丨供货‘■‘▼■▼■‘堆庚氧‘“■！图虚拟序存航材备件共享业务流程‘ 北京交通人学硕士学位论文基于虚拟库存管理的航材备件库存共享优化模项构建在业务流程的设计过程中，要注重流程的扁平化设计原则，使维修机库的备件更换与申请、虚拟协调中心的备件调拨申请、总部的备件支援供应与调拨申请等流程尽可能简化，同时要完成以上各流程之间的协调联动性控制设计。虚拟库存共享模式优势特点与传统的航材备件库存管理模式相比，基于虚拟库存管理的航材备件库存管理模式具有成本控制集约化、组织结构柔性化、库存管理联动化的特征，其优势特点主要体现在以下几个方面：有效降低备件缺货期望，保证了机队飞机的正点起飞率由于系统维修机库之间可以通过虚拟协调中心进行紧急备件同级转运支援，极大降低了航班由于缺件而无法起飞造成的缺货损失，有效减少飞机情况发生，提高了库存的备件流动比例。可为航空企业节省大量的库存持有成本、采购成本及潜在运营成本通过提高备件库存周转率、供应商集中大批量采购的谈判以及库存网络的需求率的有效预测，可显著节省航空企业的业务管理成本、航材购置资金，而且通过集约化的管理可获得大型备件管理公司的专业化管理服务，降低潜在业务运营成本。通过制定合理的利益分配机制来分摊业务的运营风险现在航空企业面临的一大块资金投入就是业务运营的风险控制成本。在合理的利益分配机制设定后，依据分配机制中的权责分配比例，将运营过程中的风险控制资金投入与业务联盟内的其他成员企业进行分摊，降低企业在风险控制方面的资金投入。同时，在这样的利益与分析机制广泛应用后，有利于航材备件的行业统一化管理。本章小结本章重点阐述虚拟库存管理的理论、航材备件管理现状以及构建了基于虚拟库存管理的备件共享的业务运作模式。首先梳理了虚拟库存的概念、虚拟联盟组成及应用条件，为接下来的应用铺塑。然后结合我国航材备件管理实际情况，分别总结了备件库存共享及优化的概念、内容及一般业务模式。最后通过虚拟库存理论与备件共享库存的业务相结合，设计了相关的业务运作模式业务流程，并阐明了意义，为本文后续写作提供坚实的理论基础。 北京交通人学硕士学位论文基丁虚拟库存管理的航材备件序存共享优化模耶构建基于虚拟库存管理的航材备件库存共享优化模型构建结合我国现有航空公司的库存管理模式及基于虚拟库存管理的航材库存共享模式，以航材高价周转件是否在库存控制系统中共享为划分标准，以满足备件保障率为约束，以模型系统总成本最小为优化目标，构建基于虚拟库存管理的航材库存共享控制模型与不共享的三级备件库存模型。为下文的算例分析以及系统效能评价提供坚实的理论基础。问题描述及参数求解综合分析我国国内航空公司库存管理现状，研究航材备件虚拟库存共享业务环节的主要流程，结合基于虚拟库存管理的航材备件库存共享模式的管理体系，突出航材备件库存共享的系统优化目标，简化备件共享业务的次要环节，结合虚拟库存管理理论、排队论及￡模型等构违基于虚拟库存管理的航材备件库存共享优化模型，本共亨库存控制系统模型具体如图所示。总部级总部仓库？丨件并事汰（哀奋件於遂调技沈▼▲虚拟》■二、、〗兴奋件‘存备件缺货‘屮心级虚拟中丨成拟中心卓本“—丨：：—‘机库机库机库机库，机库机——今；⋯、、‘■、、當协调中心，仆协，心协调中级‘‘‘‘‘、、、分⋯★於⋯⋯”⋯“图基丁虚拟序存管理的航材备件库存共享优化模气本模型为分布式三级库存网络控制模型，库存控制层级分别为：总部级、虚拟中心级、机库群组级。由于模型研究对象为高价可维修且库存相对较小的周转件，依据最优经济订货批量公司可知，周转备件的订货量接近即周转件不能批景送修，从机组更换下一件补充一件），调拨补货策略为在库存共享控制模型中，库存流转调拨服从以下规则： 北交通人学硕士学位论文基于虚拟库存管理的航材备件挥存共享优化模带构建若备件发生故障，机场机库有对应备件直接更换以满足需求；若班机故障发生，机场机库对应备件库存不足，依据“最近邻居”，优先补货原则，按照与附近“邻居”机场由近及远的线性关系，通过虚拟协调中心发出备件补货订单，直至备件订单得到满足，否则计为系统缺货，飞机停飞等待备件且造成航班延误；若备件故障可在机库排除，则忽略维修时间，计入库存；若需返回总部主机厂修理，修理后可直接返回原机库（无共享），或者转运至时刻有备件订单需求的基地机库（有共享。假设条件机库群组对周转件备件的需求是随机过程，不同型号备件之间独立不相关，且服从泊松分布；对于库存控制系统各个层级，备件需求来源无限；备件维修时间服从指数分布，总部修理能力充足，且不会拖延维修；飞机设备故障发生时，若临近基地机库有同型号备件库存，可以通过同级转运获得备件，补货提前期远大于同级转运的运输时间，通过同级转运支援其他缺件机库的机库在补货时只从总部补货；备件运输普遍采用搭乘顺路（过路）航班空运，故各基地间备件订货提前期设为固定值，约等于两基地间的运输时间；为合理应用虚拟库存理论，将虚拟协调中心现实库存计入总部仓库中心库存，只保留汇集仓库现状与调度信息及备件订货等功能，此假设不影响模型有效性；若某机库发生缺货，且不能通过与各个机库群共享组实现备件转运供应，总部也无对应备件可供应，则计为该备件系统缺货，产生缺货成本；系统的服务水平为当机库有备件需求时能被库存控制系统立即满足的概率，由于系统通过虚拟备件中心实现了备件完全共享，单个机库的服务水平等于系统整体的服务水平。‘ 北京交通人学硕士位论文基于虚拟库存管理的航材备件序存共享优化模别构建符号及变量说明基于虚拟库存管理的航材备件库存共享优化模型中的具体参数定义如下：—库存模型中机库群组数量；—机库群组内的机库数量；—机库群组中机库的航材备件需求率（，，⋯—机库群组中备件总需求率，；—总部库存中心备件总需求率，；—机库群组中机库同级转运给机库的备件需求率（，，；—虚拟协调中心中机库的库存量；；—虚拟协调中心的总库存量，；二；—总部库存中心备件库存量；—总部运送备件到虚拟协调中心所需时间；；—各机库维修备件所需时间；—总部仓库的备件平均修理时间，包括从各虚拟协调中心调运所需时间；—机库群组内各机库的缺货申请补货的平均提前期；一总部仓库备件平均缺货期望五；—虚拟协调中心现有库存量为的稳态分布概率；—虚拟协调中心对应的机库的现有库存为的稳态分布概率；—虚拟协调中心对应的机库的需求由同级转运实现的概率；—虚拟协调中心对应的机库的需求即刻实现的概率；—虚拟协调中心对应的机库发生缺货的概率；—虚拟协调中心对应的机库有备件库存情况下的备件需求率；—虚拟协调中心对应的机库无备件库存情况下的备件需求率；‘ 北京交通人学硕士学位论文基于虚拟库存管理的航材备件阵存共享优化模艰构建—系统服务水平参数；—虚拟协调中心中机库的备件库存持有成本；—总部备件库存持有成本；—航材备件单位时间内同级转运成本；—航材备件单位时间内由总部调拨组机库机库的转运成本；—航材备件缺货损失成本；—备件流转业务环节出入库等联盟协议业务处理固定成本；—虚拟协调中心单次订货成本。关键参数本节主要计算在航材备件库存共享的多级库存网络模型构建中，涉及的机库备件在同级共享转运、上下级调拨及缺货等情况下备件的需求率参数，同级转运行为涉及的排队论系统参数，以及用来评价构建模型系统效能相关的服务水平参数。总部仓库备件平均缺货期望￡由于航材备件发生故障是发生概率一定且独立同分布的事件，依据帕尔姆定理：若一个航材备件的需求量服从泊松分布曲线，其年均需求量，并且满足每个故障件的维修时间是独立且同分布的，其中，备件的平均维修时间为年，那么修理件数的稳态概率分布服从均值为的泊松分布】。故对于本模型，总部库存中心备件总需求量为々，总部仓库的备件平均修理时间为！，其中，设库存系统整体的供应渠道的备件维修件数量为则：总部航材备件修理件数的服从均值为的稳态概率分布，故总部仓库备件平均缺货期望：免一‘ 北京交通人学硕士学位论文基丁虚拟库存管理的航材备件序存共享优化模彳构建虚拟协调中心的机库的备件需求率参数丨、通过参数和的迭代计算可求得；与的关系，简化计算。本节以虚拟协调中心内有个机库和个机库为例，求解和的表达式，当机库数量增加，可按照推导公式依次叠加获得。假设、、已知，则对于机库有，其中机库在某时刻没有库存概率为七；，且有；虚拟协调中心内有个机库时机库有备件库存时候，同级转运给机库的需求率为，则机库此时：有库存时的备件需求率为：贫丨々务（机库无库存时，从机库转运來的航材备件的需求率为，所以：；‘‘；同理可得：‘々务虚拟协调中心内有个机库时在标号为、、三个机库中研究机库，同级转运给机库的需求率取决于转运成本，假设则当机库发生缺货时，先由机库转运供应，而后再由机库转运供应。设；某时刻内机库向机库供应的备件数量，；可以用机库没有库存而机库有库存的概率来近似表达，即；尸卜，】；则同时，由提出的近似算法可将；等价表示为‘ 北京交通人硕十学位论文基虚拟挥存管理的航材备件序存共享优化模印构建则有户，卜：反之，若只有机库没有库存，机库才会向机库提供转运备件尸因此扭卜」统计分析以上各个机库的转运情况，假设同级机库间转运成本根据公式（经过等价代换有：：—：“—“：——■：？■”对。“）当机库无备件可供应时，从其他机库同级转运来的备件需求率的和为々，则根据以及（相似推理过程可得：；‘、备件服务水平评价参数、、；对于虚拟协调中心组机库始终存在的定量关系，优先进行；的求解。对于虚拟协调中心组，其备件的平均补货提前期中包括总部备件的维修运输用时与总部备件的缺货等待用时，即丄，。在虚拟中心组中备件的消耗量本组库存减去现有备件量丨，根据帕尔姆定理与公式（可知：‘ 北京交通大学硕士癸位论文基丁虚拟序存管理的航材备件序存共享优化模带构建对于虚拟协调中心组來说，当且经当时发生，所以有，则存在定量关系丨。基于关于库存策略的分析，本模型由于采用（■，的库存策略，且备件库存状态的变化时连续的，其时间分布是离散的，可近似的看为马尔科夫过程。又已知系统补货提前期服从指数分布，服务率为，且其需求率符合泊松分布，以此为基础建立基于备件库存状态转移的过程状态方程，具体如图所示。机序的状态转移方程示意由图求得机库的状态转移方程为：切：乂桃通过递推求解可得：，”士各个转移过程其宗的概率和为，求得：■ 北东交通人学硕士学位论文基丁虚拟库存管理的航材备件序存共享优化模耶构建丄对見￡对■因此，机库需求能被立刻实现的概率为：而由于之前存在等量关系丨，且乂设为己知，则有：。办‘航材备件库存共享的多级库存网络建模航空运输经济学研究表明，航空公司的运营成本主要包括：航油消耗、航路费用、航材成本、人员和其它办公费用。其中，航材成本是所占比例较大、管理最为复杂、可压缩空间最大的一项成本，约占。对于航空公司而言，如何有效压缩规范航材备件库存成本，通过减少备件缺货率而提高航线荷载率，是其最关注的管理环节。结合基于虚拟库存管理的航材备件共享库存控制模型层级划分，考虑航材库存管理的备件流转与业务其他环节情况，基于控制库存控制系统整体备件业务运营成本的角度，进行航材备件库存共享的多级库存网络建模。模型构建过程中，基于总部级、虚拟协调中心级、机库群组级三个层级的层次划分，研究备件流转业务各环节的库存持有成本、运输成本、缺货成本及业务运作成本等的模型参数构建，通过设定系统航材备件保障率目标，寻求最优化的库存控制策略使得系统整体成本最小，依次为优化目标构建基于虚拟库存的航材库存共享的模型，航材备件库存共享的多级库存网络成本构成如图所示。 北京交通大学硕士学位论文基丁虚拟库存管理的航材备件库存共享优化模耶构建业务其他环节备件流转环节八中、翼■、條、？義陶：：图航材备件存共享的多级网络序存成本构成总部级建模对于总部级的仓库中心而言，作为航线机库的后方备件支援中心，储备有各种型号的备件航材，此时产生总部库存持有成本备件的持有成本一般以其自身价值的计算）；同时，作为备件虚拟库存共享系统的总体协调中心及航空公司、航材供应商联盟的组织管理者，实际承担系统各虚拟协调中心的业务运作成本、每次航材同级转运业务发生的操作费用及备件流转业务环节出入库等联盟协议的固定成本，统计为；总部中心通过对外集中谈判、采购、报关集运备件以供应系统，进而使成员单位（航空公司）停机损失降到最低，此时产生停机缺货成本，总部级系统成本构成具体如图所示。待修换及备件⋯。。⑷土‘总部级系统成本——丨图总部级系统成本构成 北京交通大学硕士学位论文基丁虚拟库存管理的航材备件库存共享优化模别构建故由上知，总部的系统成本为：。。左￡虚拟协调中心建模对于库存控制系统的虚拟中心级而言，其机库缺件补货策略如下：当虚拟协调中心中机库中备件不足，机库先自査库存以便及时供应，同时将故障件拆换下维修；若自身缺件则将信息上报协调中心组织，中心迅速搜索机库周边有该型配件库存的机库并比较同级转运订购与运输成本与上级订购运输成本当时，实施同级转运产生同级调拨成本出入库与运输成本）；当时，产生上下调拨成本（出入库与运输成本）此外，对于机库群组还产生系统订货成本由于备件价值较高且一般订购为分期付款，订货成本以备件实际价值的计算），虚拟协调中心级系统成本构成具体如图所示。系统所需备件共享备件信息一。〃了叫永丨■‘虚拟中心级系统成本一丨图虚拟协调中心级系统成本构成对于虚拟中心订货成本为单次订货的成本乘以本组需求被满足的次数，即故由上知，虚拟中心级系统成本为： 北京交通人学硕士学位论文基于虚拟库存管理的航材备件序存共享优化模型构建〉：机库群组建模对于机库群组级而言，机库群组间的转运成本与出入库成本在上一级虚拟中心组中已经计算得出，本级的系统成本主要包括自身的库存持有成本；以及其自身的订货成本，且有，机库群组级系统成本构成具体如图所示。库存与转运备件广、、卜一一、二乞乞⋯—机库级系统成本丨机序群組级系统成本构成故由上知，机库群组级系统成本为：乂基于虚拟库存的航材库存共享的模型构建基于虚拟库存管理的航材共享的多级库存控制模型以保障航材备件供给满足率为前提，以的调拨补货策略为基础，以航材高价库存较少的周转件为研究对象，其中库存运行状态丨、《、乂为控制变量，每个虚拟中心对应的虚拟库存量为决策变量，以库存控制系统的总成本最小化为优化目标。在满足约束条件的情况下有效控制系统持有成本、订货成本、调拨转运及缺货损失成本，实现优‘ 北；交通人硕位论文基虚拟序存管理的航材备件序存共争优化模別构建化标，本模型具体如二；；±约束条件：⋯也）、本模型的决策变量与参数均为数，其中，费用参数，是在库存共享联盟建立伊始协议确定的费用，不随市场备件价格变化而变化；库存系统同级转运运输费率费率，与各机库间的航线运输距离成正比，结合航线货运费率，相距较远的供应机库与缺货机库费率较高，这样就约束了成本过高的远距离备件转运情况的发生；处于库存共享控制系统控制层的总部费率，随市场备件的价格与供求关系决定；备件需求满足率与缺货率参数可由实际给出的参数依据公式（求出。航材备件不共享的多级库存控制模型构建■ 北京交通人学硕十学位论文基丁虚拟阵存管理的航材备件序存共享优化模耶构建模型层次构建为了与传统航材备件管理模式进行对比研究，证明基于虚拟库存的航材库存共享的多级库存控制模型在虚拟协调中心的库存集中调度策略下具备更高的备件保障率与较低系统总成本，设计备件不共享的多级库存控制模型，模型结构具体如图所示。本模型与备件共享模型主要区别在于用区域库存中心代替虚拟协调中心，其只具备通过自身组库存协调机库组的每个机库的库存，并进行部分备件的修理，无同级转运协调能力。机库组发生备件故障优先通过自身库存满足，其次，向区域仓库申请，若无法满足计为缺货一次，产生缺货损失。▲总部级总部仓库。备件样运调拔中心级区域中心区域中心■机库机库机库机库机⋯库群机库‘一机库机库十机库组级⋯机库」机库机库机库航材备件不共享的多级序存控制模巧“本模型的研究对象为航材中高价值且库存量较少的周转件，库存控制策略为其他假设背景与参数设置完全采用可共享模型的假设条件设定，依旧以满足备件供应率为约束条件，以系统总成本最小化为优化：彳标进行模型构建，此外由于区域中心及库存具备了一定仓储与维修能力需要追加设计参数，具体如下。—区域中心级仓库的备件年均需求；区域中心级仓库对机库的渠道供应量。总部仓库级系统成本总部仓库级系统的成本包括总部库存持有成本，同时，作为库存控制体系的组织管理者，实际承担系统中心的业务运作成本、及备件流转业务环节出入库等 北京交通人硕士学位论文基丁虚拟库存管理的航材备件序存共享优化模耶构建的固定成本，统计为；总部中心通过对外集中谈判、采购、报关集运备件以供应系统，进而使成员单位航空公司）停机损失降到最低，此时包括停机缺货成本，具体成本构成如下：￡￡“区域中心级系统成本对于区域中心级而言，由于本级仓库具备了一定的备件修复能力，机库无法修复故障的备件要送入本中心级仓库进行维修，维修备件的到达是一个泊松过程，设区域中心级仓库的备件年均需求；，其对备件的维修时间独立同分布，平均维修时间为则依据帕尔姆定律，本级中心维修间的件数：服从分布为’的”泊松分布，由于泊松分布的和也服从泊松分布规律，则有区域中心无法修复备件之和（也是基地待补充备件的和）：对于区域中心中对应于机库的不可维修备件数，也即组备件平均需求数为：①—份尤区域中心级仓库的渠道供应量主要包括对机库的订购备件供应量与预期备件修理量，由式（与（可知：丨丨丨丄义丄五万丨—份丄丈历⑴」仏所以，区域中心级系统成本主要包括对于机库无法满足的维修备件的运输成本，本级库存的上级订购成本，成本具体构成如：‘ 北京交通人学硕十学位论文莲丁虚拟阵存管理的航材备件存共享优化模艰构建”机库群组级系统成本本级库存相对简单，无法维修的备件发运至上一级，在上一级运输成本中已经计算，本级只需考虑库存持有成本与向上一级的订货成本，具体成本表达式如下所示：模型总体构建综上所述，基于改进型模型的航材备件不共享的多级库存控制模型以满足备件供给率为前提，以的调拨补货策略为基础，以航材高价库存较少的周转件为研究对象，其中库存运行状态；；为控制变量，以库存控制系统的总成本最小化为优化目标，本模型具体如下：”左￡⑷左丈；约束条件：；⑴“，左、广’ 北京交通人学硕十学位论文基丁虚拟库存管理的航材备件序存共享优化模型构建本模型的决策变量与参数均为正数，其中，费用参数等参数的设定与模型（类似；备件需求满足率与缺货率参数；，；可由实际给出的参数依据公式（求出。本章小结本章通过重点分析现有航空公司的库存管理模式及基于虚拟库存管理的航材库存共享模式，以航材高价周转件是否在机场机库间流转为划分依据，构建了基于虚拟库存管理的航材库存共享控制模型与不共享的三级备件库存模型。首先结合实际情况，忽略次要影响因素，合理假设模型的构建背景与运作基础，并运用模型与排队论基本理论，求解模型的相关参数与备件服务水平参数，为模型求解以及算例的分析奠定数据基础，而后通过简化模型以确保备件保障率为约束条件，分别分析模型系统成本构成，并以模型系统总成本最小为优化目标构建模型，为下文章节的算例分析以及系统效能评价提供理论基础。‘ 北京交人学硕位论文航材备件库存共享优化模细算法设计航材备件库存共享优化模型算法设计本文所涉及的航材备件共享库存成本优化问题为整数约束下的线性规划优化问题，参数维度高且可行解的迭代规则严格，如果采用传统的精确算法求解，存在运算量大易求得局部最优解的局限，因此，需选用智能优化算法进行求解。结合模型求解算法分析，本文最终选择粒子群智能优化算法求解模型，并通过编程实现。模型求解算法分析在现实问题模型化解决过程中，伴随着问题求解难度增大与参数维度升高，通过借鉴自然界中的一些自然现象或自然机理演，而形成的仿生优化算法以其独有的演算逻辑与收敛规则，在模型问题的近似求解与快速求解方面得到了良好应用效果并得到推广。在求解库存成本优化这一条件约束下的线性规划最优问题方面，主要包含确定性算法与随机搜索算法两类，各优化算法的具体特点如表所示。表优化算法特点算法分类算法名称算法特点从一个初始解出发，通过不断改变一个变量的两种状分支定界法九占沾松、态，进行分支定界，最终求出最优解确定性昇法枚举法将问题可能的解，全部列出一一求解，找出最优解基于个体粒子的协作和竞争来搜索复杂空间中最优粒子群算法解，收敛快、简单、鲁棒性好、并行处理等特点通过近似算法求得初始温度解通过迭代规则调整温随机性算法模拟退火度参数，最后可求得问题的近似最优解采用概率化的寻优方法能动寻求优化解集的搜索遗传算法空间，寻找问题的近似的最优解由于本论文要解决的是航材库存共享的系统成本优化问题，其决策变量集合是存在函数关系的整数集合，优化目标为线性函数求邻域内最小值，故是一个整数约束条件下线性最优化问题。一般可采用枚举法的确定类算法及智能优化的随 北京交通大学硕十学位论文航材备件库存共享优化模型算法设计机性算法求解。单本问题涉及决策变量维数高，枚举法计算量巨大。在随机性算法中，模拟退火算法要取得较快的收敛速度和高性能必须设计较多初始值，一般的算法收敛的速度不快；遗传算法没有设置近似解集的搜索规则，难以表达共享机库间转运策略，且容易产生局部最优解。与以上算法相比，算法初始参数设定简单，自适应的算法简单易实现，同时，其基于种群的全局搜索的动态搜索与跟踪，能最大程度避免局部最优解的出现。粒子采用的“位置一速度”位移搜索法则可较快的接近近似最优解，减少了算法的计算次数，收敛速度快，可以通过较少的演化群体得到目标函数的最优解，所以本论文选用粒子群优化算法求解模型。粒子群优化算法概述粒子群优化算法（是一种仿生学演化算法，由与于年提出，该算法的设计理念来源于同时代人们对于鸟群捕食的行为研究，在研究中发现，通常单个生物体仅具备单体低级智能的，但是就整体族群而言却能表现出高度协同的群体高级智能，这种现状在蚁群、蜂群及鸟群中尤为突出，被称为群体智能现象。伴随着解析数学及模糊数学的成熟，仿生学智能算法被应用到实际中多目标、多维度的连续优化问题处理中。跟其他演化算法类似，算法能用于系统设计、多目标优化、分类、模式识别等问题中，因为其对参数限定、问题维度及求解手段限制不多，求解过程灵活，应用广泛。算法思路如图所示，算法首先根据实际问题进行初始解、种群规模、维度等基本参数设定并求自适应函数。在可行解空间中，极值优化问题的潜在最优解在一群粒子中产生，这些粒子象征初始解。初始解具有的各种性质由粒子的适应度值、速度、位置表示。适应度值的值随着粒子位置的更新而变化，粒子的优劣通过粒子适应度函数值的好坏来表示。在粒子运动后比较新粒子的适应度值和个体极值、群体极值的适应度值更新个体的群体极值，直到无法找到新的可行粒子比当前最优粒子使得值得到更新，则停止计算。 北京交通人学硕士学位论文航材备件库存共享优化模型舞法设计；柳職傲取聊舰「■不▲福璧键”粒子速度位更新粒通度位累！“「不礙体极值的更新：—飞—一找不到优于当前、林值的可；輯：「——！粒适应度值计算粒子群优化算法思路流粒子群优化算法所涉及的参数作为智能的启发式算法，粒子群优化算法也在计算前要进行初始参数设定，其所涉及的参数主要包括初始解、适应度函数、领域、候选解、惯性权重、速度因子和终止准则，参数的具体含义如下。初始解一群随机初始化的粒子作为粒子群优化算法的初始解，这些粒子的数量称为算法维度在维度内粒子包含的初始解的信息用向量的位置与速度进行表示，，速度为，，，，可行解的迭代通过向量速度与位置更新实现，其方程为：、丨、丨—人工在服务水平厂的约束条件下求得初始的总库存后，运用如下公式求解系统的初始库存分配：设《中为其整数部分，力为其小数部分’即广“ 北京交通人爹硕士学位论文航材备件库存共享优化模殖算法设计由式（求得各机库的初始最低安全库存，再将的整数部分分别分配给组作为初始库存，而后将剩余库存。丨按照各组力值的大小排序进行化零为整再分配，得到的初始解。可行解在整数约束下通过（实现粒子的速度与位置更新。加速系数式（中为加速系数，用来调整粒子在空间运动寻优时，自身经验与群体经验在粒子位置更新决策中所占权重，即表示将每个例子依据和值统计加速项的权重。惯性权重惯性权重用于控制粒子历史速度对当前速度的影响，即表征最近历史粒子具备速度在当前粒子速度中所占比例，与在年代提出了基于惯性权重的算法，并证明加速系数，，时，算法能实现更快收敛。种群规模粒子群的数量规模也是粒子群优化算法的重要参数之一，粒子数量太少难以得出最终最优解，但是当粒子数量增加到一定数量后，算法的计算性能并不会得到更大提升，还会增加算法的时间复杂性，对于本算例，粒子种群数量采用来进行迭代计算。适应度函数适应度函数是粒子群优化算法判断粒子在位置更新后产生当前最优解的计算函数，根据求解问题的需要，适应度函数以提高算法求解效率和便于问题搜索为主要的选取原则。本算法以库存控制系统总成本最小作为适应度函数。邻域邻域是粒子群优化算法对问题粒子位置寻找时，主要的搜索对象集合。它主要通过当前粒子的移动产生的，根据实际问题的不同，当前解的移动方式不同，所产生的邻域也不相同。邻域构成和初始解的产生对算法的收敛速度有很大影响。邻域搜索 北京交通人学硕十学位论文航材备件库存共享优化模型算法设计考虑到本模型的决策变量要服从整数约束的条件，故需在控制变量粒子群进行位置与速度更新的规则中，加入邻域搜索准则，以加快粒子群在可行解集邻域内位置搜索及更新的速度，提高算法有效性。规定的邻域搜索准则为：以初始可行解丨，，：为基准，在库存策略下每次搜索相邻机库、并同级转运个库存给该机库，直到所有机库都向相邻机库转运过库存，则停止；而后对增加数量为的库存扰动，重复上述搜索步骤次后停止；由此搜索规则得到的个库存策略构成了粒子群的可行解集终止准则终止准则是粒子群优化算法的终止规则，若满足终止规则，结束问题的搜索，若不满足终止规则，则算法继续搜索。在解决实际问题时，本问题的终止准则为在可行解集合空间内再也找不到新粒子比当前最优粒子达到的最优自适应值更低的应变量值，则终止本算法，并判定当前最优值为算法最优值。算法思路关键参数求解思路在进行基于虚拟库存管理的航材备件共享模型与库存不共享模型的求解前，需要在服务水平广的约束下，求解备件服务水平评价参数、、；的值，通过观察以上三值在具体问题中较为容易通过数值迭代求得，所以对评价参数采用数值迭代算法进行近似求解。己知，；《《设初始值为，由办广，求得初始；将（中求得的、、；的值带入及式分别求出与的值； 北京交通大学硕学位论文航材备件库存共享优化模报算法设计将（中求得的、、、；、《、丨分别代入式（、及求得；根据式（，求出，由式（再求出若、；；的值均趋于稳定的值，则终止以上过程的迭代；否则，重新返回步骤（，进行下一轮的迭代计算，计算、的值，多次迭代直到最后所有参数都趋近于稳定值，具体算法思路如图所示。设初始并求通过式⋯求得系力卜将已知参数带入式（及（求得根据式（〉，求出由式（再求出丨判断；是否趋于稳定值？输出结果阁参数求解算法思路流航材备件库存共享模型设计思路结合基于惯性权重的粒子群优化算法的初始条件设计，依据航材备件虚拟库存共享业务的作业流程，充分考模型求解过程中控制变量的赋值、运算不走的先后顺序，进行航材备件库存共享模型的算法思路设计。本节只介绍算法思路，对于粒子群优化算法的初始变量设定、自适应函数及惯性系数的赋值等在下一节有详细介绍，具体求解思路如图所示。。依据系统库存控制策略，，设算法的控制变量为，状态变量为 北京交通大学硕士学位论文航材备件阵存共享优化模型算法设计⋯⋯，统计变量为各级库存持有成本、运输成本、订货成本及缺货成本；在机库组中各机库的库存水平下，盘点现有库存记录持有库存，盘点订货次数记录订货库存记录总部缺货期望损失成本盘点完成，判断是否周边机库发出转运申请，并依据转运成本最低判定是否为该机库实施转运；若实施转运记转运成本，并计算当前系统总成本重复步骤当状态变量邻域搜索完成，即当前系统总成本最小值为系统最优解，并记录对应的控制变量；为最有可行解；幵始士‘‘中心点库存，持有成本」十是纖〉士总部盘点累计订货成本丨‘厂一累计缺货成本亏新：向上级以转运成本爱低位—■申读补货为埃脚转运点—各、丨发出转运播令》—：糾持躺本；；；‘糾嫩本—：—结来记当前解是诚寒繊襞优觯阁航材备件共享模别算法思路流程 北京交通人学硕十学位论文航材备件序存共享优化模取算法设计航材备件库存不共享模型设计思路对于航材备件库存不共享的三级库存模型，结合中对于库存控制模型的层次划分，以区域仓库中心为主分析该模型的系统成本构成与模型参数求解步骤。需要注意的是在改模型中没有机库间备件的同级转运，机库缺件只能通过向上级仓库申请获得，具体求解思路如图所示。依据系统库存控制策略，设算法的控制变量为状态变量为⋯⋯，统计变量为各级库存持有成本、运输成本、订货成本及缺货成本；在机库组中各机库的库存水平下，盘点现有库存记录持有库存，盘点订货次数记录订货库存，录总部缺货期望损失成本盘点完成，并计算当前系统总成本重贫步骤，当状态变量邻域搜索完成，即当前系统总成本最小值为系统最优解，并己录对应的控制变量：为最有可行解。幵始￡中心盘点库存是否缺货‘累汁缺货成本计持有成本弓新气存，丨申请朴货■事计运输成本豸”一‘‘时賊计系总并优解」结来解航材备件不共享模印算法思路 北京交通人学硕十学位论文航材备件萍存共享优化模斯算法设计算法设计结合基于虚拟库存管理的航材库存共享及一般的库存管理模型的结构特征及算法思路设计，小节中给出了在应用粒子群算法进行初始运算的条件设定，本节将具体阐述两种模型的诈细算法设计。航材备件库存共享模型算法设计前文已经对粒子群算法的基本参数如维度、初始解、可行解集及粒子位置与速度更新状态方程进行了设定求解，结合以上设定算法步骤如下：在库存系统备件保障率要求下，系统服务水平服从式的约束条件：人己知虚拟协调中心系统服务水平尸可求得备件最低库存水平为《，依据粒子的群解的初始化得到初始解■在求得初始解后，依据邻域搜索准则，求得—个库存策略构成了粒子群的可行解集在可行解集内，设定初始位置为初始速度为粒子位置设为函数的控制变量，通过自适应函数求得的值设为初始当前最优值；将每个粒子的当前最优值与历史最优值比较，若好于历史最优值，则计为、，，⋯，；各个粒子的位置更新依据公式（实现，加速系数与惯性权重系数的设定参考，设定，由于粒子需服从整数约束，依据搜索准则设计粒子位置更新公式，设粒子当前位置为■，义， 北京交通人学硕十哭位论文航材备件库存共享优化模耶算法设计乂少少少，少——其中，彳‘。若新位置在可行解集内，则继少一：续进行迭代，否则停止；通过评价自身自适应函数值确定粒子位置更新终止，若满足终止法则，转到否则转入继续运算；输出最优的办对值，以及其对应的控制变量等关键参数的值。航材备件库存不共享模型算法设计航材备件不共享模型不存在备件的同级转运，其他设定与共享模型相同，具体步骤如下：依据系统库存控制策略设算法的控制变量为，状态变量为依据；，】求出机库组的最小安全库存；在机库组中各机库‘的库存水平带入式（，盘点现有库存记录持有库存，盘点订货次数记录订货库存：，记录总部缺货期望损失成本盘点完成，并计算当前系统总成本重复步骤，当状态变量邻域搜索完成，即当前系统总成本最小值为系统最优解，并记录对应的控制变量；为最有可行解；输出系统总成本最小值，以及对应的库存策略集合。 北京交通人学硕士学位论文航材备件库存共享优化模项算法设计本章小结本章重点介绍基于虚拟库存管理的航材共享模型的算法设计，首先阐述结合本模型及库存共享问题的特征进行模型求解算法的分析，决定选用粒子群优化算法、、进行模型的求解。而后对粒子群优化算法进行了算法原理的介绍，并结合算法对库存共享问题涉及的关键参数进行了定义求解。然后就关键参数求解、航材库存共享模型、库存不共享模型分别分析了求解的逻辑步骤与算法思路设计。最后，结合粒子群优化算法以及结合实际问题提出了邻域搜索准则，分别设计了两种库存模型的算法求解过程，为接下来的提出的公司航材共享库存优化案例提供计算方法与结构分析指导。 北京交通大学硕十学位论文航材备件序存共享优化模型算例分析航材备件库存共享优化模型算例分析本章在前面章节的基础上，通过调查国内己幵展航材库存共享管理业务的备件服务公司业务运行状况，设计简化算例对本文所研究的基于虚拟库存管理的航材备件共享模型进行实际测算及结果分析，并验证航材备件共享业务模式的先进性与模型的有效性。算例背景分析航材备件库存共享业务的幵展可有效整合航空备件产业渠道与资源、提升与国外备件厂商的谈判能力、促进我国航空运输产业的升级发展。国外知名航空企业如波音、空客、汉莎技术等在这一项业务已经积累了将近十五年的运营经验。国内大型航空运输企业如国航、东航及南航也积极开展建设“航材共享平台”的业务模式，主动开拓布局自身航材备件服务网络，节约成本重构市场格局，保证国有资产的稳定升值。公司是国资委管辖下民航系统的国有企业，也是国内规模最大的专业航材备件供应商，在年即联合三大航空公司幵展航材备件共享业务，现在己经实现了起落架、旋翼轴等多类航材的共享。本文以公司航材备件管理共享管理体系及业务运营网络为研究对象，通过合理假设与简化其业务网络，进行航材备件库存共享优化模型有效性及合理性的验证。库存网络节点分布通过数据统计，公司目前在全国范围内同东航、南航及中国航空等大型航空运输企业广泛开展航材备件共享平台的框架建设，目前已经签订多项航材备件的共享协议。同时，广泛吸引中小型航空运输企业加入该航材共享计划，本文选取公司运营较为成熟的西南、西北及东北三大区域为研究区域，通过对三大区域航材备件备件成本及系统服务水平的数据变化检验共享模式的合理性与优越性，三大区域内（机场）机库位置分布如图所示。‘ 北京交通大学硕学位论文航材备件库存共享优化模别算例分析广广▲、‘“、区域虚拟协调中心■东北区域机库群西北区域机库群七一■■西南区域机库群图三人区域内（机场）机序位：分布与图相对应，各区域下辖机库序号如表所示。表各区域下辖机序序号序号两南区域机序成都广元吕於州万州绵九寨序号北区域机序西安汉中延安银川兰州两十敦煌序号东北区域机库沈人连丹东：春哈尔滨佳木斯黑河库存模型参数设置基于算例的典型性计算维度考虑，本部分选取三大区域内序号排名前的机库作为研究对象集合，且每个区域分别设置一个区域虚拟协调中心，并设西南区域为、西北区域为、东北区域为。在三大区域中，西南区域虚拟协调中心设在成都、西北区域虚拟协调中心设西安、东北区域虚拟协调中心设 北京交通大学硕士学位论文航材备件库存共享优化模彳算例分析在沈阳，各组内机库间同级转运成本与距离成正比，各机库间转运距离、高价周转件需求率及补货提前期参数具体如表所示。表系统求解参数域机库需求率同组机序间运输距离（补货提序号序号（件天）前期一本算例高价周转件以机轮轴为研究对象，该备件在区域中心维修时间为天，通过同级转运满足最久需天。在各大区域的订购成本、备件同级转运成本、上下调拨成本、库存持有成本缺货损失成本及固定业务运营成本如表所示。表航材库存网络成本参数万元次）（元公里）（元公里）（元件天）（万元件）（万元）成本参数计算结果与分析本节内容主要是对系统关键参数及基于粒子群优化算法的模型进行求解，并对计算结果进行对比分析，通过计算数据及参数变化趋势反应库存控制系统的备件 北京交通人硕十学位论文航材备件序存共享优化模別算例分析调拨、订购及补货等行为，验证模型与算法的合理性与有效性，进一步论证基于虚拟库存管理的航材备件共享模式的成本节约化与模式优越性。安全库存与算法初始设定航材备件库存控制系统的服务水平以及备件的保障率参数，需在不同的库存管理策略及资金投入下决定。系统的服务水平决定了最低安全库存量；而安全库存又决定了系统的备件保障率及其关键参数。运用式子（到（可求得不同服务水平下最低安全库存决策及相应的库存分配策略如式所示。利用编程工具与粒子群优化算法标准化程序对两种模型进行总成本求解，需要对模型的初始参数进行设定，结合中对初始解、维度、粒子更新方程、惯性权重参数、自适应函数及邻域搜索规则等设计编写程序，程序的部分运行结果如图所示—，；▲⋯⋯⋯【⋯》图服务水平为时系统最优值求解结果‘ 北京交通人学硕：：学位论文航材备件库存共享优化模型算例分析关键参数水平分析通过。可分别求得系统的、；三个参数的对应大小。对于虚拟中心对应机库，以上三个参数分别表征了机库的需求由同级转运实现的概率、需求由自身库存满足的概率以及发生缺货的概率。￡则表示了虚拟中心组的备件期望缺货量，以上四个参数可以反映机库组的库存服务水平，也是评价备件库存共享效能的重要指标。在不同服务水平下机库各参数计算值如表所示，为便于分析，取每个虚拟组中前两个机库研究。不同约束条件下关键参数的求解结果丨；；￡丨依据本论文节提出的关键参数求解算法思路，通过运用程序进行算法的迭代，求得各区域机库的备件需求率及系统备件短缺期望随系统服务水平递 北交通人学硕十学位论文航材各件序存共享优化模印算例分析变化的变化趋势图，本节选取、、机库为研究对象，其他机库参数变化趋势与之类似，关键参数、、、；；及五变化具体如图、、、所示。机库备件由同级转运满足的概率的变化！—繁。丄⋯▲丄》乘“；々卜■★’▼冬薄；、‘；」系统服务水机序备件同级转运概率参数变化趋势由图可知，随着机库群组对应的区域虚拟协调中心服务水平；的培高，茶件山同级转运满足的概率随之升高，即表明机库群组叫转运行为明品培多；当备件服务水平达到的较高水平，转运满足率丨站著下降，此时系统库存。由急剧增加到大部分备件山自身机库满足。机库备件即刻被满足的概率的变化由图可知，随着机库群组对应的区域虚拟协调中心服务水平；的增高，备件即刻被满足的概率；随之先由稳态而后升高，表明在服务水平较低的情况下，系统库存有一件调一件，当服务水平较高的时候，系统库存增多，通过自身库存满足备件需求成本花费较小，选择机库满足渠道的次数增多。：：—■—抗摩。；■：“‘‘——：々；走文■—系统服务水平机序备件即刻被满足的概率参数变化趋势 北交通人学硕十学位论文航材备件萍存共享优化模耶算例分析机库备件缺货的概率的变化由图可知，随着机库群组对应的区域虚拟协调中心服务水平厂的增高，备件缺件的概率进一步减小，且在服务水平为的时候进一步降低，呈现出了与前述关键参数变化较高的相关性，一般认为备件缺货率在以下是可接受的缺货水平，故的服务水平及相应的备件缺货率水平，可以作为一个机库维修能力及备件保障能力的重要评价指标。！！！：窗丨丨：⋯■⋯机电、嘗■⋯▲⋯机电丄；■■■■：：丨霞：；；⋯：⋯系统服务水平机序备件缺货的概率参数变化趋势系统备件缺货期望￡的变化由图可知，随着机库群组对应的区域虚拟协调中心服务水平巧的增高，系统备件缺件量期望逐渐减小，且在服务水平在到的区问内呈现较快速的下降，同时观察相应区间的成本变化曲线并没有较快下降，即为应对缺货的单位投资变下，航材备件库存共享管理的“规模经济效益”在这个服务水平下幵始体现。！！§■⋯备件缺货缰■‘■：■：、丨丨：；、、、：丨；⋯、‘、、：￠士⋯丨：、、；老：丨丨、媒十，■系统服务水平图系统备件缺货总期望￡变化趋势‘ 北京交通大学硕士学位论文航材备件序存共享优化模带算例分析系统总成本分析按照关键参数的求解思路运用数值迭代方法求得机库对应的备件服务水平评价参数、、尤，利用服务水平求得机库组的最低安全库存；，以及系统的备件缺货期望￡后，具备了对航材备件共享模型以及不共享模型进行求解的基础。将上述参数迭代入式（、（，利用基于粒子群优化的算法设计思路，分别对基于虚拟库存管理的航材备件共享模型及航材备件不共享模型进行求解。为更加鲜明的体现备件库存共享模式的成本节约优势，以下计算没有考虑两种库存控制系统的固定业务成本，最优函数值与迭代曲线如下所示。情况下的系统成本当系统服务水平为，共享模型迭代次后达到最优值元，不共享模型系统总成本为元，最优值与迭代关系如图所示。服务水平为迭代次数图服务水平为时航材共享模彳标函数优值迭代曲线情况下的系统成本当系统服务水平为；，共享模型迭代次后达到最优值元，不共享模型系统总成本为元，最优值与迭代关系如图所示。 北京交人学硕十学位论文航材备件库存共享优化模彻算例分析服务水平为栽“坻？迭代次数图服务水平为航材共享模甩标函数最优值迭代曲线；情况下的系统成本当系统服务水平为，共享模型迭代次后达到最优值元，不共享模型系统总成本为元，最优值与迭代关系如图所示。服务水頦龙琪迭代次数图服务水平为航材共享模喂标函数最优值迭代曲线‘ 北京交通大学硕士学位论文航材备件库存共享优化模型算例分析巧情况下的系统成本当系统服务水平为，共享模型迭代次后达到最优值元，不共享模型系统总成本为元，最优值与迭代关系如图所示。服务水十迭代次数图服务水平为航材共享模印标函数最优值迭代曲线依据基于粒子群优化算法的思路设计，将维修机库的安全库存作为模型的初始可行解进行库存分配，而后通过粒子寻优迭代得到最优自适应函数值，具体计算结果如表所示。 北京交通人学硕十学位论文航材备件痄存共享优化模碉算例分析表不同服务水平卜两种模式序存成本计算结果总成本成本共享不共享共享不共享共享不共享“―共享不共享将率总成本成本不共享共享不共享共享不共享“―共享不共享口锊率、总成本成本共享不共享共享不共享共享不享“―共享不共享宵率—总成本成本共享不共享：不共享李：不共李“―共享不共享々竹率结果分析通过分析表种系统总成本及区域虚拟协调中心对应的成本可知，基于虚拟库存管理的航材备件共享模式在维持系统运转的总成本要低于备件不共享模式的总成本，成本的节约率达。结合航材共享模式中备件满足的关键参数、的变化趋势分析系统成本构成的变化态势。当航材备件库存系统的服务水平由较低水平升高时，航材备件的服务率参数提高，对应系统总成本提高，且通过同级转运实现系统成本节约的比率较大；当库存服务水平进一步提高至后，共享库存系统的成本节约优势最为明显；当服务水平继续提升，系统安全库存水平急剧提升，式参数升高而《降低，表明系统转运行为减少，备件基本可以通过高库存实现备件及时供应，此时系统的总成本呈现出与备件不共享模式总成本接近的趋势，即系统同级转运行为减少，同‘ 北京交通人学硕十学位论文航材备件厍存共享优化模型算例分析级转运带来的缺货成本减少被系统由充足库存带來的及时补货效应收益抵消，从另外一方面证明了航材备件管理中的“规模效益”，同时验证了本模型的有效性。本章小结本节选取了航材备件共享管理公司的跨区域库存控制网络为典型案例，运用粒子群优化算法及程序对航材备件共享与不共享两种模型进行了求解。求解部分包括了不同服务水平下航材共享系统关键参数值，系统总运营成本及与之相对应航材备件不共享模型的系统总成本。通过分析库存系统关键参数变化趋势分析转运行为对系统效率的影响；通过分析共享模式与不共享模式的系统运行成本差异，验证与证明航材备件库存共享模式的优越性，为航空运输企业及航材备件服务商提供共享模式的优势论证依据。 北京交通人学硕十学位论文结论勾展望结论与展望论文的主要工作与结论本论文结合我国航材备件库存管理现状，将虚拟库存管理理论与方法应用于航材备件库存的共享与优化配置问题的分析解决中，系统归纳总结了传统航材备件管理模式与一般的备件共享业务模式，提出了基于虚拟协调中心的多级航材备件共享业务模式。同时，运用粒子群优化算法对两种业务模型进行算法设计，并结合公司案例进行了结果分析，具体完成工作如下：通过大量检索阅读国内外航材备件库存管理与发展的文献资料，了解该领域主要理论分支、行业应用成果、航空企业发展现状与核心研究问题，并确定基于航材备件保障服务水平约束下进行库存控制系统总成本优化的思路。通过研究虚拟库存管理理论在库存共享优化问题中的解决方法，将其应用于航材备件的库存优化问题中，总结归纳了传统航材备件管理业务模式以及一般的备件共享业务流程，提出了基于虚拟协调中心的航材备件库存共享业务模式，并阐明其主要业务流程、该模式应用优势与特点。结合传统与航材备件库存共享业务模式，运用排队论与模型构建基于备件保障服务水平约束下航材备件库存共享与不共享模型，通过求解两种模式下多级备件库存控制系统的总成本变化，验证备件共享业务模式对成本构成与降低有优化效果。通过分析比较传统的精确算法和智能随机性算法，将粒子群优化算法应用到基于虚拟库存管理的航材备件库存共享优化成本求解的问题中，并根据实际模型，设计了关键参数及与两种模型相对应的算法。此外，结合本问题的库存可行解集中元素之间的联系与粒子群可行解的自动寻优过程，设计了库存解的迭代方程，为库存优化算法的解生成提供了一种新的思路。通过结果分析发现：在备件服务水平约束下，航材备件共享模式与不共享模式的系统成本相比，成本节约率达随着系统服务水平提高，系统总体备件缺货期望降低，备件通过自身机库及同级转运得到满足的概率升高；当系统服务水平达到较髙的以上，系统成本急剧增加，通过同级转运满足的概率减小，系统达到库存不完全共享状态。 北京交通大学硕士学位论文结论与展望需要进一步研究旳问题但是由于本文作者学术能力有限，对部分邻域的研究不够深入透彻，因此本文仍然存在一些需要进一步改进和研究的地方，主要体现在如下几个方面：对于由多个航空公司、航材供应商及航材运输商组成的多级备件管理网络，出于简化次要因素突出主要矛盾的考虑，本论文的航材共享模式对于备件维修时间、补货提前期假设为一固定值，与实际情况有差别；实际中，维修返回原机库的备件可直接调拨往缺件机库，这也是今后可改进的一个方面。航材备件库存共享模型主要考虑了高价周转件在服从泊松分布情况下的库存分配与成本控制问题，但是航空公司数量较多是可维修件备件，且其需求到达随机分布，今后可针对不同属性的航材备件进行联合建模优化。航材备件库存共享的业务模式中，共享只发生在区域虚拟中心级，对于机库群组级认为航材不共享，但实际情况中，相距较近的机库（不属于同一虚拟协调中心）间也可共享，今后可在不同组别机库间共享方面展幵建模研究。 北京交通人予硕十宁位论文参考文献参考文献，，刘利，柴跃廷分布式序存系统优化控制的一种改进遗传算法计算机集成制造系统黄海涛军枣虚拟仓痄的构建与管理武汉人宁博十论文，樊荣，周庆忠，刘云军爭油料虚拟仓痄的构建中国储运，姜人立，陈杨虚拟物流联合痄存管理商品储运与养护张阐军，杨明忠，郭顺生，刘雪红基虚拟序存的企业供应链物流管理模式】武汉理丨：人〒：屮报，信息与管理丨：积版，，丨李晓宁基丁虚拟痄存管理的企业仓储资源整合研究】内南交通人学，崔丽，张国威，杨沽雄库存管理中虚拟物流联盟成员的筛选模耶研究物流技，，朱翠玲，企业备件管理若干管理模及其应研究，合肥中国科技人予，张金隆，陈涛壬林基丁备件需求优先级的随机库存控制模荆研究中国管理科戴更新，张辉，资金约柬下多品种服务备件的痄存控制策略靑岛人学学报丄程技术版‘ 北京交通人学硕十学位论文参考文献，孙江生李苏剑武器贵重备件二级库存模耶仿真研究兵丨：宁报，，々赵方庚，孙江生武器装备贵重备件保陪模耶研究兵宁报，，丨宾，贾人鹏孙树栋匁服务水平约柬卜的多单维修备件协同痄存控制模型及其仿真研究中国机械丨：程，，李圆芳基丁遗传算法的航材库存控制优化的标准模增及算法计算机技术与发展，常俊红基丁第二方物流的虚拟库存管理模式研究技术勾应，商志宏物流配送在供应链中的核心作用研究哈尔滨理人予李彦平仓储和配送管理】北京：屯业出版社，占两睿一类装备维修备件虚拟仓库物流技术杨楠基丁虚拟痄存管理的痄存与运输集成优化研究北京：北京交通人刘建涛导入过程中的研究与应用山东：山汆人学黄机庆物流与供应链中的二人问题研究北京：中国物资出版社，孙安琪面向网络化制造的物流信息共享研究哈尔滨丨：业人学侯甲凯我国航材管理现状及发展趋势研究现代商贸业，郁君平备件管理北京：机械丄业出版社但亚松服务备件物流的厍存控制研究上海：上海交通人学，孙玛丽，左洪福民用飞机初始库存莆的预测模增及优化方法研究机设计，陈侠，王拓通用机航材需求预测方法分析研究沈阳航空航大人学学报，林焕裕航空公司航材采购模式的建立上海：上海交通人学，民航总局年民航行业发展统计公报，吴亮德，朱新字航材管理现状及我国的对策科技经济市场唐可心，左洪福，孙蕾航材共享的关键技术研究科技信息施氏芬，魏法杰中国勾欧洲低成本航空公司成本结构比较研究中国航学院学报常玉，同姗姗航材管理发展方向研究航空制造技术朱芮瑶民机主制造商备件库存配置优化技术研究南京：南京航空航大人学王军航中联航航材管理体系与对策研究兰州人学孙江生武器贵重备件二级库存模型仿真研究兵丄学报， 北京交通大学硕士学位论文独创性声明独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月曰 北京交通人硕十位论文〒：位论文数据集学位论文数据集表数据集页乂键词密级中图分类号论文资助航材备件管理；公幵虚拟痄存管理；痄存共享优化；粒子群优化算法；肮材共享模式宁位授予单位名称宁位授予筚位代予位类别卞位级别北京交通人卞硕十论文题名并列题名论文语种基丁虚拟痄存管理的航材备件痄存汉语共享优化研究作者姓名郑超号培养争位名称培养单位代码培养单位地址邮编北京交通人卞北京丨丨海淀冈两訌外上闶村巧卞科专业研究方向予制，位授予年运输与物流货物物流化理论两年、丨年论文提交日期年月导师姓名干喜富职称教授评阅人答辩委员会土席谷辩委员会成员电版论文提交格式文本（）图像（）视频（）音频（）多媒体（）其他（）推荐格式：；屯版论文出版（发布）者屯子版论文出版（发布）地权限卢明论文总页数共项，其中带为必填数据，为项。