RFID 技術(shù)在服裝庫(kù)存管理模型中的研究

管亞風(fēng) （重慶電子工程職業(yè)學(xué)院 管理學(xué)院，重慶401331）

GUAN Ya-feng (School of Management, Chongqing College of Electronic Engineering, Chongqing 401331, China)

0 引 言

近年來，國(guó)內(nèi)服裝業(yè)快速發(fā)展，與此同時(shí)電子商務(wù)的快速發(fā)展對(duì)服裝企業(yè)的供應(yīng)鏈管理提出了新要求和挑戰(zhàn)。因此服裝企業(yè)的物流管理受到越來越多的關(guān)注。據(jù)了解，隨著消費(fèi)者的生活質(zhì)量提高，對(duì)服裝要求也越來越高，作為易逝品的服裝生命周期越來越短，賣不出去或者過時(shí)的產(chǎn)品只能以成本價(jià)或虧本出售。經(jīng)濟(jì)學(xué)家研究表明一款服裝平均每天貶值0.7%，若提前10天賣出，則會(huì)減少貶值7%，毛利率也隨之增加13%。因此如何加快物流速度，減少產(chǎn)品庫(kù)存是服裝企業(yè)面臨的迫切需要解決的問題。

RFID，即Radio Frequency Identification，是20 世紀(jì)90 年代開始大規(guī)模興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是利用射頻信號(hào)及其空間藕合實(shí)現(xiàn)和傳輸特征實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止或移動(dòng)物體的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換，在易逝品的供應(yīng)鏈管理中有不同的應(yīng)用環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)包括最初的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原材料采購(gòu)，到中間環(huán)節(jié)的生產(chǎn)制造、存儲(chǔ)、配送、運(yùn)輸，再到下游環(huán)節(jié)分銷與零售，一直到最終的售后服務(wù)環(huán)節(jié)。

目前在國(guó)外，作為“快時(shí)尚”的服裝行業(yè)，RFID 技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于原料收集、設(shè)計(jì)加工、物流配送和市場(chǎng)銷售過程，它可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行單品管理，有利于加快物流作業(yè)流程，確保產(chǎn)品質(zhì)量，并且在保證不缺貨的同時(shí)減少庫(kù)存，降低庫(kù)存成本[1]。國(guó)外已有學(xué)者采用RFID 技術(shù)研究供應(yīng)鏈中庫(kù)存問題，如Sahin 等針對(duì)單季節(jié)銷售的產(chǎn)品，考慮了庫(kù)存不準(zhǔn)確時(shí)，供應(yīng)鏈中存在懲罰成本的報(bào)童模型，定量分析了庫(kù)存水平不準(zhǔn)確給供應(yīng)商帶來的不利影響，并且采用RFID 技術(shù)來減少這種不利影響[2]；Heese 指出在分散供應(yīng)鏈中不準(zhǔn)確的庫(kù)存會(huì)加劇供應(yīng)商與零售商的雙邊際效應(yīng)對(duì)供應(yīng)鏈效率的影響，并利用RFID 技術(shù)實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商與零售商信息共享達(dá)到供應(yīng)鏈成員收益最大化[3]。國(guó)內(nèi)也有將RFID 技術(shù)應(yīng)用于供應(yīng)鏈的研究，如李敏波等針對(duì)快速消費(fèi)品的原材料采購(gòu)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售、回收等全過程的物品跟蹤和追溯需求，提出了采用RFID 技術(shù)跟蹤產(chǎn)品動(dòng)態(tài)[4]；佟斌等針對(duì)零售業(yè)商品擺放錯(cuò)位現(xiàn)象，分析了其不利影響，通過RFID 來解決這種現(xiàn)象，對(duì)比采用RFID 前后利潤(rùn)，計(jì)算出了可以承擔(dān)的最大RFID 標(biāo)簽成本[5]。顏波（2008） 在基于RFID 的服裝供應(yīng)鏈管理應(yīng)用研究中，分析了RFID 在服裝行業(yè)應(yīng)用的商業(yè)價(jià)值，提出了將RFID 技術(shù)，引入服裝供應(yīng)管理過程中；通過建立基于RFID 的服裝供應(yīng)鏈物流信息環(huán)境，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈物流信息自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化、準(zhǔn)確化采集和供應(yīng)鏈物流的全面跟蹤管理與追蹤[6]。但斌文針對(duì)在易逝品供應(yīng)鏈中供應(yīng)商與零售商實(shí)際庫(kù)存與系統(tǒng)庫(kù)存不一致（賬實(shí)不符） 的情況，考慮采用RFID 技術(shù)準(zhǔn)確監(jiān)控庫(kù)存，擬建立供應(yīng)鏈庫(kù)存優(yōu)化模型與協(xié)調(diào)模型，對(duì)RFID技術(shù)在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用及供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)策略進(jìn)行分析[7]。

本文研究了基于傳統(tǒng)庫(kù)存模型Q,（）R上，利用RFID 技術(shù)及時(shí)采集數(shù)據(jù)后的庫(kù)存優(yōu)化模型，通過重慶A 服裝公司的算例分析，得到利用RFID 及時(shí)收集數(shù)據(jù)后的數(shù)據(jù)，通過兩個(gè)模型對(duì)比，說明了RFID 技術(shù)應(yīng)用于服裝行業(yè)物流管理的必要性。

1 傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)訂貨批量模型（Q, R）

經(jīng)濟(jì)訂貨批量是固定訂貨批量模型的一種，可以用來確定企業(yè)一次訂貨（外購(gòu)或自制） 的數(shù)量。當(dāng)企業(yè)按照經(jīng)濟(jì)訂貨批量來訂貨時(shí)，可實(shí)現(xiàn)訂貨成本、儲(chǔ)存成本與缺貨成本之和最小化，其基本思想是：它是連續(xù)性的檢查固定訂貨量和固定訂貨點(diǎn)，當(dāng)庫(kù)存低于訂貨點(diǎn)水平R時(shí)，發(fā)出一次訂貨，訂貨量為Q。假設(shè)所有超過需求的訂單都可以延遲。

符號(hào)說明：

Q：經(jīng)濟(jì)訂貨批量；S：每次訂貨成本；H：?jiǎn)挝簧唐繁９苜M(fèi)用；B：?jiǎn)挝蝗必洺杀?；fLT（x） ：提前期內(nèi)需求概率密度函數(shù)；FLT（x） ：提前期內(nèi)需求累計(jì)分布函數(shù)；λ：需求的期望值，任意固定的時(shí)間間隔內(nèi)需求是隨機(jī)的靜態(tài)的；τ：存在固定的訂貨提前期，滿足τ＞0；C（Q,R）：期望總成本，且期望總成本可以表示如下：

公式（1） 中，隨著訂貨量的增加，庫(kù)存上升使得庫(kù)存保管費(fèi)用必然增加，然而因?yàn)榇笈坎少?gòu)，企業(yè)具備了討價(jià)還價(jià)能力，因此減少了訂購(gòu)成本，同時(shí)也降低了缺貨率，從而節(jié)省了追加訂貨的費(fèi)用，提高了客戶服務(wù)水平。在上述3 種成本間相互沖突，是物流成本符合二律背反學(xué)說的表現(xiàn)。所以企業(yè)應(yīng)該以總成本最低為目標(biāo)，確定合適的訂購(gòu)量來補(bǔ)充產(chǎn)品的庫(kù)存。

2 基于RFID 的復(fù)合（Q, R）庫(kù)存模型

傳統(tǒng)的庫(kù)存模型不能準(zhǔn)確地把握動(dòng)態(tài)的庫(kù)存信息，而RFID 技術(shù)能有效地用于產(chǎn)品追溯、檢查庫(kù)存以實(shí)現(xiàn)庫(kù)存信息的準(zhǔn)確性，以便及時(shí)修正訂購(gòu)策略，為此本文在原有經(jīng)典模型的基礎(chǔ)上考慮了一個(gè)服裝零售商的另一種可能選擇：緊急訂購(gòu)策略（模型中，訂購(gòu)成本為K（l）），而（Q,R）則用來處理正常的訂購(gòu)模型。

假設(shè)條件：

（1） 一個(gè)提前期內(nèi)只能訂貨一次，即不發(fā)生合同交叉的問題；

（2） 連續(xù)的隨機(jī)提前期是相互獨(dú)立的，訂貨合同之間不發(fā)生交叉；

（3） 將提前期分為n個(gè)階段（n=1,2,…,i），RFID 閱讀器置于n＞1，訂單從階段i到i+1 的時(shí)間服從指數(shù)分布；在第z階段中，零售商可能選擇緊急訂購(gòu)策略的概率為：pz（l）=Pr｛Xz＜l｝，xz是正常訂購(gòu)提前期內(nèi)的隨機(jī)變量，它的概率密度函數(shù)是gxz提前期內(nèi)的需求為Z（t,t+Xz），它的概率密度函數(shù)是

在一個(gè)庫(kù)存周期中，零售商沒有選擇緊急訂購(gòu)，正常采購(gòu)的期望成本可表示為：

在第z階段，零售商選擇緊急訂購(gòu)策略的期望成本：

令：

即在階段z當(dāng)庫(kù)存量時(shí)，零售商選擇緊急訂購(gòu)，訂購(gòu)量為αQ；反之選擇正常訂購(gòu)。下面對(duì)（3） 式求偏導(dǎo)：

由上式可知，F(xiàn)（x）為單調(diào)遞增函數(shù)，假如K（l）增加，必然導(dǎo)致零售商緊急訂貨策略的成本C1（·）增加，因此D（y,z,l）增加下降。這說明緊急訂購(gòu)策略中再訂購(gòu)點(diǎn)R*必然小于等于（Q,R）中的R。在總成本公式中，當(dāng)緊急訂購(gòu)時(shí)，持有成本和缺貨成本（H,B）保持不變，由于K＞S，則緊急訂購(gòu)降低了缺貨概率，為了使缺貨概率達(dá)到最優(yōu)水平，必然有

3 仿真優(yōu)化

對(duì)于庫(kù)存系統(tǒng)的隨機(jī)性，變量的隨機(jī)性和變量之間復(fù)雜的非線性關(guān)系，需要做大量假設(shè)加大了用解析方法求解的難度，因此本文采用遺傳算法計(jì)算RFID 技術(shù)應(yīng)用下的庫(kù)存模型最優(yōu)解，它不受隨機(jī)變量的影響，而且可以更自然地描述系統(tǒng)變量之間的非線性關(guān)系。遺傳算法是一種全局優(yōu)化自適應(yīng)概率搜索的仿生算法，它借鑒生物的自然選擇和遺傳進(jìn)化進(jìn)制，逐代演化產(chǎn)生出越來越好的近似解，在每一代，根據(jù)問題域中個(gè)體的適應(yīng)度大小選擇個(gè)體，并借助于自然遺傳學(xué)的遺傳算子進(jìn)行組合交叉和變異，產(chǎn)生出代表新的解集的種群。這個(gè)過程將導(dǎo)致種群像自然進(jìn)化一樣的后生代種群比前代更加適應(yīng)于環(huán)境，末代種群中的最優(yōu)個(gè)體經(jīng)過解碼，可以作為問題近似最優(yōu)解。

基本運(yùn)算過程如下：

（1） 初始化：選擇一個(gè)群體即問題假設(shè)解的集合，問題的最優(yōu)解將通過這些初始假設(shè)解進(jìn)化而求出。

（3） 選擇運(yùn)算：把當(dāng)前群體中適應(yīng)度較高的個(gè)體按某種規(guī)則或模型遺傳到下一代群體中。

（4） 交叉運(yùn)算：將交叉算子作用于群體。先對(duì)群體進(jìn)行隨機(jī)配對(duì)；其次隨機(jī)設(shè)置交叉點(diǎn)位置；最后再相互交換對(duì)染色體之間的部分基因。

（5） 變異運(yùn)算：將變異算子作用于群體。是對(duì)個(gè)體的某一個(gè)或某一些基因座上的基因值按某一較小的概率進(jìn)行改變，產(chǎn)生新個(gè)體。即對(duì)群體F（x）經(jīng)過選擇、交叉、變異運(yùn)算之后得到新一代群體F（x+ 1）。

（6） 終止條件判斷：以進(jìn)化過程中所得到的具有最大適應(yīng)度個(gè)體作為最優(yōu)解輸出，終止計(jì)算。

4 算例分析

通過調(diào)研統(tǒng)計(jì)得到重慶A 服裝公司利用RFID 跟蹤得到的4 月的日銷售數(shù)據(jù)，如表1 所示。

表1 某服裝公司4 月份銷售記錄

提前期在2 天，3 天，4 天時(shí)的分布概率分別為0.65，0.3，0.05。

通過表1 可以計(jì)算出以下參數(shù)： 每日需求均值：μ=105；每日需求標(biāo)準(zhǔn)差：σ=17；正常訂購(gòu)成本：S=120；持有成本：H=4 400；缺貨成本：B=530；緊急訂購(gòu)成本：K= [130,220 ]；緊急訂購(gòu)提前期：l=2 天。

現(xiàn)取值n=3 個(gè)階段，即z= 1，2，3，α∈[0,1]，Q= [400,700 ],R∈[250,450]

表2 傳統(tǒng)庫(kù)存模型數(shù)值分析

通過遺傳算法得到傳統(tǒng)模型中的數(shù)值分析，顯示于表2，當(dāng)Q=486，R=372，K=130，α=0.85 時(shí)，服務(wù)水平達(dá)到95%時(shí)可為服裝零售商節(jié)約成本4.4%，降低缺貨成本81.2%，此時(shí)傳統(tǒng)模型達(dá)到最優(yōu)。

以一個(gè)周期內(nèi)的庫(kù)存成本作為目標(biāo)函數(shù)，采用遺傳算法通過MATLAB7.0 編程實(shí)現(xiàn)求出傳統(tǒng)的,（QR） 模型中的最優(yōu)解：Q=486，訂貨點(diǎn)R=372，復(fù)合模型中最優(yōu)解為：Sq=413，訂貨點(diǎn)R*=315，算例顯示R*＜R，與上述結(jié)論相符。

傳統(tǒng)的（Q,R）模型與復(fù)合（Q,R）模型的比較如圖1 所示。

5 結(jié)束語

本文在傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)訂貨批量模型的基礎(chǔ)上定義了基于RFID 的復(fù)合模型，并采用了啟發(fā)式算法中的遺傳算法尋優(yōu)求解，結(jié)合重慶A 服裝公司庫(kù)存管理案例，利用RFID 技術(shù)準(zhǔn)確及時(shí)的收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行算例分析，將傳統(tǒng)的庫(kù)存控制模型與復(fù)合模型相比較，利用RFID 技術(shù)管理庫(kù)存降低了缺貨成本，也大大降低了庫(kù)存總成本，可見復(fù)合的庫(kù)存控制模型具有更明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 傳統(tǒng)庫(kù)存模型與復(fù)合庫(kù)存模型仿真比較結(jié)果圖

本文沒有考慮使用RFID 的標(biāo)簽成本，可作為進(jìn)一步研究的方向。

[1] 趙皎云. 服裝物流新技術(shù)新機(jī)遇新挑戰(zhàn)[J]. 物流技術(shù)與應(yīng)用，2011(8):28.

[2] SAHIN E, DALLERY Y. Assessing the impact of inventory inaccuracies within a newsvendor framework[J]. International Journal of Production Research, 2009,197:1108-1118.

[3] HEESE H. Inventory record inaccuracy, double marginalization, and RFID adoption[J]. Production and Operations Management,2007,16(5):542-553.

[4] 李敏波，金祖旭，陳晨. 射頻識(shí)別在物品跟蹤與追溯系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2010,16(1):202-208.

[5] 佟斌，楊德禮，潘新. 零售業(yè)供應(yīng)鏈企業(yè)RFID 技術(shù)應(yīng)用決策研究[J]. 管理學(xué)報(bào)，2010,7(6):874-878.

[6] 顏波,等. 基于RFID 的服裝供應(yīng)鏈管理應(yīng)用研究[C]//第27 屆中國(guó)控制會(huì)議論文集，2008.

[7] 但斌,等. 基于RFID 技術(shù)的易逝品供應(yīng)鏈庫(kù)存協(xié)調(diào)[J]. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2012(10):2280-2286.