实 验 报 告
课程名称：学生姓名：学生学号：学生专业：开课学期：供应链管理
物流工程(2)班 2017——2018第一学期
经济与贸易学院
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2017年11月
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华南理工大学
供应链管理实验课安全知识须知
1、 须知1不要触碰电源插座，防止触电；
2、 须知2进入实验室不得携带早餐、磁铁、有毒有害物质； 3、 须知3进出实验室不得拥挤打闹、防止意外事故； 4、 须知4实验应在任课老师或实验老师指导下进行，未经
培训，禁止擅自操作仪器设备。 上课学生签名： 实验教师签名：
2017年11月28日
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目 录
实验一 牛鞭效应实验 .................................... 1 实验二 多级库存实验 .................................... 2 实验三 配送管理实验 .................................... 3 实 验 四 物流网络博弈实验 ................................ 4
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实验一 牛鞭效应实验
地 点： B10 楼
306 房； 实验台号：
评 分： 实验教师：
实验日期与时间： 2017年11月28日星期二 预习检查纪录：
一、 对牛鞭效应的理解（30分）
由于供应链不同环节的目标互相冲突或者环节之间的信息传递发生延误和扭曲，因此供应链失调就出现了。如果供应链的 每个环节的所有者不同，那么不同环节的目标就可能发生冲突。因此，每个环节都企图让自身的利润最大化，从而导致一些通常降低供应链总利润的行为。
供应链失调的一个后果就是牛鞭效应，也就是订单的波动沿着供应链从零售商到批发商到制造商再到供应商不断加剧。牛鞭效应扭曲了供应链中的需求信息，每个环节对需求均有着不同的估计。
销售商面临的终端市场需求只有少许波动，批发商的需求是来自销售商的补货请求，需求的波动比终端市场需求的波动有了放大，生产商的需求是来自批发商的补货请求，需求的波动又有了放大，零部件供应商的需求是来自生产商的补货请求，需求的波动进一步放大。这种需求波动放大的现象如同一根甩起的长鞭，将处于下游的节点比作根部、上游的节点比作梢部，一旦根部抖动，传递到末梢端就会出现很大的波动，因此被形象地称为长鞭效应。
二、 供应链中各种库存的策略理解（20分）
在正常经营环境下，库存是企业为了弥补在生产和销售过程中已消耗完或待消耗完的产品，以便满足一定条件下的产品需求，保证生产和销售的连续而建立的。但控制库存不力，有可能导致库存的过剩或不足。库存不足将产生缺货成本；而库存过剩则要占用过多的资源，这些资源如果用在别处会产生更大的效益。尽管库存过剩看起来是这两种不良中危害较小的一个，如果过剩库存的情况较为严重，就会产生较高的库存成本，其成本是非常惊人的。
我们的实验是各个节点之间没有信息共享的，每个节点追求的只是自己利润的最大化，而不是整个供应链利润的最大化，所有直接与顾客了解的零售商要考
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虑缺货成本，再因为缺货成本远远高于库存成本，所以节点一可以大胆向上游订货，对于其他节点来说，其实没有过多的必要考虑缺货成本，只要维持低的库存就能保持盈利。
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所以可以尽量的向下游送货但尽量少的向上游订货以避免过高库存成本。 三、 各参数对库存策略的影响以及本实验所用到的库存策略（10分）
（1）参数解释及影响：
节点序号：3为制造商，上游节点4为供应商，下游节点2为分销商。制造商以原料或零组件，经过较为自动化的机器设备及生产工序，制成成品。
提前期：2。向上游节点4供应商发出订单，两天后才可以完成交货。在订货的时候考虑的提前期的存在才能将决策和实际完美结合起来。 进货价格：从上游供应商获得每单位原料的价格。 销售价格：销售给下游分销商每单位产品的价格。
单位库存成本：当自己的库存量大于下游节点的需求量时，剩余产品的存储就需要一定的成本。
单位缺货成本：当下游节点的需求量大于自己的供货品的能力时，从而会带来失去顾客带来的一部分成本。缺货成本对于最接近市场的零售商来说尤为重要，需要控制好库存量和向上游的订货量来避免这一损失。 （2）成本、收益、利润计算：
节点成本 ＝ 进货价格×本期收到的货物＋固定订货成本＋单位持货成本 ×库存量（＋单位缺货成本×缺货数：只在节点1 处计算缺货成本） 节点收益 ＝ 出货价格×出货量 节点利润 ＝ 节点收益 - 节点成本
节点总利润 ＝ （3）库存策略：
节点利润
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从上图中看出库存成本小于缺货成本，所以要维持一定的安全库存，避免缺货带来的缺货成本。同时要使安全库存降到最低，避免下游节点的突然不订货带来库存成本的升高。
四、 实验结果分析和总结（30分）
本节点的需求标准差为：125.85。 本节点的需求平均值为：106.60。
3号节点需求在106上下范围内有很大的波动。
模拟牛鞭效应的实验中各个节点之间没有信息共享，每个节点追求的只是自己利润的最大化，从而降低了整条供应链的利润。
实验过程中，一段时间，下游库存积累严重，需求量减小，对上游的订货量长期为0，造成了上游库存成本的升高。还有一段时间每个节点都有了较高的库存，每个节点为了降低自己的库存，由接近市场的节点减缩库存，直至最上游节点的整个过程中，这就造成越上游节点支付的库存成本越高。
由于只是一条单链，所以2-5节点可以完全不考虑缺货成本，只要的存货水平较低就可以更大的获得利益。而节点1接近市场要考虑缺货成本。节点1为了减少缺货成本，向上游数量高，频率低的向上游订货，提前期的原因导致上游库存过剩，得支付过高的库存成本。
该实验假设下的库存管理的决策是为局部利益考虑的，易于导致需求波动随供应链的推进而放大，销售商面临的终端市场需求只有少许波动，批发商的需求是来自销售商的补货请求，需求的波动比终端市场需求的波动有了放大，生产商的需求是来自批发商的补货请求，需求的波动又有了放大，零部件供应商的需求是来自生产商的补货请求，需求的波动进一步放大，从而引发牛鞭效应，造成意想不到的整体损失，从而再影响到各节点的利益！
五、 数据记录（10分）
（1）3号节点实验最终效益：
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（2）3号节点过程数据：
（3）3号节点需求分布曲线图：
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（4）3号节点各期利润柱状图：
六、 教师评语
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实验二 多级库存实验
地 点： B10 楼 实验日期与时间： 预习检查纪录：
308 房； 实验台号：
评 分： 实验教师：
陈荣初
2017年12月5日
一、 对多级库存问题的理解（30分）
一个多级供应链有多个环节，并可能在每个环节有多个参与者。供应链各环节间在进行订货批量决策时缺乏协作会导致高成本和更大的周转库存。多级系统的目标是通过协调供应链各环节之间的订货行为降低总成本。
多级库存系统与单级库存系统既有了解又有区别，单级库存系统是构成多级库存系统的基础，许多对单级库存系统的分析方法也可用于多级系统，然而多级系统还具有单级系统不具备的问题。当多级系统中各成员只根据来自其相邻下级的信息进行决策时，供应链将产生需求波动放大现象，也就是牛鞭效应。为了消除或抑制这种现象，各个节点之间可以通过避免使用多种方法更新需求预测、打破批量订购、稳定价格、消除短缺情况下的博弈行为来改善整条供应链的运营状态。在多级供应链中，通过整数补货策略实现同步，可以降低周转库存和订货成本。通过整数补货策略实现同步化，能推动供应链中越库配送策略的应用。
二、 本实验中所使用的库存管理策略（20分）
在多级周转库存情况下，库存系统由每个节点的库存组成，同时各个节点之间需要信息共享，每个节点的目标是使整条链的利益最大化，而不是像实验一那样信息不共享，每个节点的目标是使自身利益最大化。当每个节点的运行目标都是使整条链的利益最大化时，供应链整体处在最优的运作状态。
供应链在信息共享的条件下，可清楚看到上下游节点以及整个链各个节点的库存信息还有缺货信息以及发出订单的数据，这给自己这一节点的向上订货数量和向下发货数量提供了很重要的决策依据。各个节点在信息共享条件下进行订货和给下游发货，信息透明时各个节点进行决策时会更加准确，更加接近使整条供应链利益最大化的目标。
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三、 实验结果分析和总结（20分）
（1）各节点需求折线图：
（2）链11各节点平均需求、需求标准差、需求方差：
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平均需求、需求标准差折线图：
需求方差折线图：
分析：
从每个节点的需求折线图看来，本次实验做的还不够成功，牛鞭效应还很严重。然后仔细对每个节点的平均需求还有需求方差对比发现，每个节点的需求大概在95单位。但是越远离市场的节点波动越大，靠近市场的节点的需求比较稳定。没有更好的体现出信息共享给供应链带来的影响。但这次实验每个节点都没有出现亏损现象，相对于上一次实验有所改进。
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这次实验失败的主要原因是节点1最初进行几次批量订货，节点2未能满足节点1的需求，随机发出几次批量较高的订单，当上游发的货逐渐交付下游时，造成了节点2的库存过剩，于是带来了几次无订货，当节点2的库存减到正常水平后，整个供应链良好运行一段时间后再次出现了同样的问题。最根本的原因是各节点之间对其他节点的数据不够关心，不够敏感，还是如同上次实验一样只考虑自己节点的最大利润。信息共享但没有做到对共享信息的使用，造成了实验的失败。
四、 实验结论（20分）
多级节点的库存组成的库存系统中，各节点之间信息共享的条件下，每个节点决策的目标是使整体的利益达到最优，此时系统整体处在最优的运作状态。各个节点在信息共享条件下进行订货和给下游发货，在每个节点的订货发货信息透明时各个节点进行决策时会更加准确，更加接近使整条供应链利益最大化的目标。
供应链上各节点拥有和掌握的信息越多，并用所掌握的信息做出决策越，这样的决策就会越科学，对整条供应链、对自身越有利。节点能够准确并且及时地知道上下游的库存，从而更好的安排自己的订货与发货，调整自己节点可库存计划，增加或减少本节点的库存，避免产品的库存过剩或者库存短缺。
在多级库存实验中各节点共同分担库存量；根据各节点的需求调整经济订货批量；在订货批量发生错误时，应该尽快进行调整，并保持整条供应链的价值最大化；各节点之间应该共同制定订货策略，并且统一作出决策。只有这样才能将牛鞭效应带来的影响降到最低，从而使整条供应链利益的最大化。
五、 数据记录（10分）
（1）11号链各节点最后总利润与总成本：
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（2）11号链各节点固有参数：
（3）11号链节点3的50期数据：
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（4）多级库存实验第11供应链节点3号每期利润柱状图：
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（5）多级库存实验第11供应链节点3号需求分布曲线图：
六、 教师评语
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实验三 物流网络博弈实验
地 点： B12 楼 实验日期与时间： 预习检查纪录：
306 房； 实验台号：
评 分： 实验教师：
陈荣初
一、 物流网络博弈问题（30分）
博弈论研究的是决策主体行为发生直接相互作用时候的决策以及这种决策的均衡问题。一个主体做出决策之后的效果不仅仅依赖于自己的选择，还依赖于其他主体的选择。而供应链中不同成员之间恰恰存在着很多相互冲突的目标，这是就用到了物流中的博弈。博弈论主要用于解决供应链管理中的库存决策、产量/价格博弈、多决策分析及供应链网络的管理。
本实验在随机性需求下，研究一类包括单一制造商与多零售商的分销系统的协调问题，多零售商代理制造商的单一产品，制造商和多零售商以长期合作为目标，而各零售商要最大化自己每期的利润，彼此之间又会存在一个竞争问题。比如，有时候，所有零售商向供应商订货时，供应商并不能完全满足他们的需求，只能按照某一种分配策略来给各零售商发货，这时候，零售商就有可能得不到他所下订单的货物数，导致缺货，这种情况下，零售商彼此之间就存在一个博弈问题，当供应商的库存量下降到一定的程度后，需要适当地虚报订单量才能得到自己所需求的货物，而这个虚报尺度应该如何去掌握，这就是我们所提到的物流网络博弈。
二、 物流网络博弈决策优化（30分）
（1）当分销商的库存量大于各个零售商的总订货量，也就是分销商库存充足时，零售商可按照自己的需求来发出订单，发出订单量主要由市场需求量决定。当分销商库存不足时，或者各个零售商库存较低，在下次订货时，分销商不足以满足零售商的需求时，零售商考虑到发出的订单不一定会被满足，这时就需要适当地虚报订单量才能得到自己所需求的货物，从而降低缺货率，提高利润。
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（2）当其他的零售商的库存较少而自己持有较多的库存的时候，其余零售商的库存可能不能完全满足市场需求，这时就可以考虑适当提高产品的价格，从而获取更高的利润。但是要适当提高销售价格，而不能使销售价格过高，那样的话，市场的需求量会降低。当市场上的零售商的持有库存足以满足市场需求的时候，可以适当降低自己产品销售价格，从而获得较大的市场份额，来赚取更高的利润。 （3）在本实验中，当分销商的库存不足时，分销商会提高对零售商产品的销售价格，这事零售商就要权衡自己的库存成本和订货成本，是提前大批量订货来避免库存短缺和订货成本较高的同时出现，还是选择较高的订货的成本来避免高成本的持有库存和缺货风险。
三、 实验过程分析总结（30分）
取本实验小组最终结果后净收入最高（零售商4）作对比。 （1）零售商3各期期初库存折线图：
最初刚开始实验，对实验的数据变化，影响还不是特别敏感，造成了前几次库存持有较高。中间一次突然大批量订货的原因是想尝试一下一次大批量订货然后在接下里的几期里不订货，并且降低销售价格，观察是否对销售有利。结果高的库存持有成本还有低的销售价格造成了利润一定程度的下降。最后回归正常订货，维持较低的持有库存。
零售商（3）： 平均期初库存 = 53.14
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期初库存标准差 = 25.13
零售商（4）： 平均期初库存 = 38.98 期初库存标准差 = 18.69
对比看出零售商4的平均期初持有库存要低于零售商3，并且零售商4较零售商3的持有库存的标准差更低，更加平稳。由此可知零售商4利润之所以高于零售商3的原因之一是零售商3持有库存太高，造成了持有成本过高，从而造成了总利润的下降。
（2）零售商3各期发送订单量折线图：
可看出折线图呈现锯齿形形状，主要原因是在订货成本较低的时候订购较多的货物，以获得批量规模经济，在订货成本高的时候，不订购或者订购少量的货物，这样既节约了固定成本，也降低了订货成本。
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零售商（3）： 平均发送订单量 = 26.30 发送订单量标准差 = 27.31
零售商（4）： 平均发送订单量 = 26.21 发送订单量标准差 = 17.02
对比得知，零售商3和零售商4的平均订货量基本相等，但零售商4订货量的波动要低于零售商3，并且零售商4较零售商3订货批量较低，订货频率较高，由此不会造成高的库存持有，从而降低了成本。零售商4在大概40期左右便开始连续两次订货，第三期由于分销商成本较高而选择不订货的订货策略。而零售商3在最初的策略是一次订货，连续两次不订货，相对于前者，虽然订货固定成本较低，但库存持有成本过高，从而造成绩效不如零售商4。 （3）零售商3各期初库存、销售价格、收到订单量折线图：
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在持有库存较高的时候以较低价格出售，获得较大的市场份额，提高自己的利润。持有库存较低时可以适当提高价格，来赚取利润。同时低的价格，带来了销量的提升，高的价格销量降低。从而出现了图中期初库存和收到订单量与销售价格成相反趋势变化的现象。（图中的一次大波动是因为输入数据错误导致）
四、 数据记录（10分）
（1）物流网络博弈实验—零售商3各期数据：
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（2）零售商3的总资产走势图：
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（3）零售商3各期净收益图：
五、 教师评语
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实验四 配送管理实验
地 点： B12 楼 实验日期与时间： 预习检查纪录：
306 房；
实验台号： 评 分： 实验教师：
陈荣初
一、 运输配送问题（30分）
在配送网络规划中，运输决策涉及到运输路径规划，车辆调度，运输配载等方面，配送成本一般由运输成本和缺货成本两部分组成。 运输路径规划的目的是为了在完成运输任务的前提下，使得运输时间或者运输距离最小化，运输路径是否合理将影响运输服务水平和运输成本。
车辆调度问题主要是从实践要求，车辆数目等方面考虑，一方面是必须结合实际的路径规划问题，另一方面是为了提高车辆设备的利用率。
货物配载主要考虑运输商品装车的搭配和顺序，从而提高车辆空间利用率，另外也便于在配送点的装卸操作。
运输成本包含固定成本和变动成本，其中固定成本和具体的运输任务无关，包括车辆设备的购置费，维护费用，管理费等，运输的变动成本和具体的运输任务有关，包括燃料费，装卸成本，司机出勤费等。
一般来说，成本的计算要根据实际情况确定。 在进行配送运输方案决策时，有些外部因素是不断变化的，比如，新的法律法规，道路施工，市场需求变化，技术投入对成本因子的影响等。有些外部因素是随机的，在决策时，只能知道一个概率分布规律，而不知道具体的情况，比如天气变化，交通路况，事故意外等。这两方面的因素对配送成本都会产生影响。
二、 实验中所用算法（30分）
常用的启发式算法有扫描法（The Sweep Method）和节省法（The Saving Method）等。
扫描法（The Sweep Method）：
将所有的节点位置画在地图上，通过仓库位置放置一直尺，直尺的指向可
以为任何方向，顺时针或者逆时针转动直尺，直到直尺与节点相交。确定车辆的运载能力能否为这个节点配送货物，若不可以则代表新增一辆车，继续转动直尺
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模拟扫描过程。直到扫描完所有节点。优化每条运行路线的节点配送顺序，求得每条路线配送距离最小。
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节约法（The Saving Method）：
节约里程法的基本原理是几何学中的一遍之长必定小于另外两边之和，核
心思想史依次将运输问题中的两个贿赂合并为一个回路，每次使用合并后的总运输距离减少的幅度最大，直到达到一辆车的满载限制时，在进行下一辆车的优化。车辆运送完成后都会再回到配送中心。那么单到一个配送中心，如到销售点a所需要走的路程为2Da，再到销售点b所需要走的路程为2Db，如果去了a再去b再返回配送中心的话，就能节省s=2Da+2Db-(Da+Db+ab)＝Da+Db-ab的路程。于是通过不断的配送点的合并最后能得到一个最优的配送计划。
三、 实验分析总结（30分）
1、实验中选择的配送路径：
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路线： DC-S1(1)-S3(4)-S5(5)-S42(2)-S33(4)-DC
DC-S35(4)-S41(5)-S8(6)-DC
DC-S25(2)-S23(2)-S45(4)-S19(3)-S14(2)-S30(4)-DC
配送费用：209.91 缺货惩罚：14 总费用：223.91
2、扫描法求得的配送路径：
路线： DC-S1(1)-S3(4)-S5(5)-S8(6)-S42(2)-DC
DC-S33(4)-S35(4)-S41(5)-S30(4)-S10(2)-DC DC-S25(2)-S23(2)-S45(4)-S19(3)-S14(2)-DC
求解得：路程 = 4822.
配送费用：4822.4/50*2.5 = 241.12 缺货惩罚：0 总费用：241.12
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3、节约法求得的配送路径：
各节点之间的节约表：
路线： DC-S35(4)-S41(5)-S30(4)-S19(3)-S14(2)-S10(2)-DC
DC-S23(2)-S45(4)-S42(5)-S8(6)-S5(5)-DC DC-S25(2)-S33(4)-S3(4)-S1(1) -DC
求解得：路程 = 4472.5
配送费用：4472.5/50*2.5 = 223.625
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缺货惩罚：0 总费用：223.625
对比得，节约法要优于扫描法，扫描法只是部分节点之间的距离优化权衡，而节约法要考虑整个问题中所有节点间的距离。节约法的目标是所有车辆行驶总里程最短，并且为所有站点提供服务的车辆最少。
在配送管理实验中，实验环境有随机的因素，也有动态的因素，每期的配送任务由系统自动生成，配送任务包括15 个需求销售店及其需求量，其中，有一个销售店向其他销售店配送的时间花费是与该销售点和其出发时刻相关的动态值，之后将称这个销售店为动态销售店，这个动态值称为放大系数。如图中动态销售店，对于这样的节点，在同一条线路上可以安排首先满足他的需求，避免动态因子过高。
四、 数据记录（10分）
1、各节点在地图上的位置分布：
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2、各节点之间的距离矩阵：
五、 教师评语
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