闭环供应链系统的网络均衡分析与鲁棒控制

分类号密级UDC学位论文闭环供应链系统的网络均衡分析与鲁棒H∞控制作者姓名：刘秀英指导教师：张雪峰副教授东北大学理学院申请学位级别：硕士学科类别：理科学科专业名称：运筹学与控制论论文提交日期：2011年6月论文答辩日期：2011年6月学位授予日期：2011年7月答辩委员会主席：评阅人：东北大学2011年06月AThesisinOperationalResearchandCyberneticsStudyonClosed-loopSupplyChainSystemNetworkEquilibriumandRobustH∞ControlByLiuXiuyingSupervisor:AssociateProfessorZhangXuefengNortheasternUniversityJune2011-I-独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北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、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年□一年□一年半□两年□学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：东北大学硕士学位论文摘要-III-闭环供应链系统的网络均衡分析及其鲁棒H∞控制摘要经济全球化、信息化以及人类对生活环境的要求，特别是国内资源节约型、环境友好型社会的构建引起了人们对基于再制造的闭环供应链的关注。闭环供应链作为一个系统，主要的问题是协调系统各成员之间的关系，使各自利益均能得到保证，实现共赢，闭环供应链网络均衡模型有效地实现了这一目标；随着竞争的加剧，企业必须对顾客的复杂多变做出快速响应，时间因素日益成为企业获得竞争优势的来源，这使得供应链系统动态特性的研究变的非常重要，考虑到多种不确定因素，研究了鲁棒H∞控制策略，实现了闭环供应链动态系统的稳定运行。本文在分析和总结国内外已有研究的基础上，对闭环供应链系统的网络均衡问题和鲁棒H∞控制策略展开研究。主要研究工作如下：第一，研究由供应商、制造商、分销商、零售商、需求市场及回收商组成的闭环供应链网络均衡问题。一方面考虑到需求市场需求的随机性以及政府的回收政策，对闭环供应链上各层决策者的独立决策行为及其相互作用进行了分析，利用变分不等式，得到了随机需求下的闭环供应链网络均衡模型。并通过修正投影迭代算法求解数值算例，分析了政府的补贴、旧材料的转化率对闭环供应链网络均衡结果的影响；另一方面考虑了电子商务及风险的影响，对闭环供应链上各层决策者的独立决策行为及其相互作用进行了分析，建立了相应的有限维变分不等式模型，得到了随机需求下的双渠道多目标闭环供应链网络均衡模型。通过修正投影迭代算法求解数值算例，分析了旧材料的转化率、风险权重系数对闭环供应链网络均衡结果的影响，以及求解得到的均衡价格、交易量等对供应链上企业的经营具有指导意义。第二，研究了多种不确定因素下的闭环供应链动态运作与控制。一方面考虑到电子商务的影响以及再制造时滞、再制造率参数、外部需求等不确定因素，研究了基于电子商务的闭环供应链的动态运作问题，应用鲁棒H∞控制方法给出了理想的控制策略，实现闭环供应链动态系统的鲁棒性运行。另一方面考虑到再制造时滞、生产及订货时滞、外部需求及回收等不确定因素，建立了回收不确定的双渠道闭环供应链动态模型，分析了闭环供应链的鲁棒运作，给出了解决回收不确定的双渠道闭环供应链动态系统的鲁棒H∞控制策略和线性矩阵不等式算法。鲁棒H∞控制策略能够有效的抑制闭环供应链运作东北大学硕士学位论文摘要-IV-过程中不确定因素的影响，使闭环供应链运作达到理想状态。关键词：闭环供应链；电子商务；网络均衡；变分不等式；鲁棒H∞控制；线性矩阵不等式东北大学硕士学位论文Abstract-V-StudyonClosed-loopSupplyChainSystemNetworkEquilibriumandRobustH∞ControlAbstractEconomicglobalization,informationandtherequirementsofhumanfortheenvironment,especiallyinthestructureofthedomesticresource-conservingandenvironment-friendlysocietywhichmakepeoplepaymuchattentiontoclosed-loopsupplychain.Asasystem,theroleofclosed-loopsupplychainistocoordinatetherelationshipamongdifferentmembersandinordertoachievetheequilibriumstate.Theclosed-loopsupplychainnetworkequilibriummodeleffectivelyachievesthisgoal.Asthecompetitionbecomesincreasinglyfierce,enterprisesmustmakequickresponsetothecomplicationandchangesofcustomerdemands.Therefore,timeisbecomingasourceofcompetitiveadvantage,whichmakesthestudyondynamiccharacteristicsofsupplychainbecomeamoreimportantissue.Withtheconsiderationofmulti-uncertainty,robustH∞controlstrategiesarestudiedinordertoachievedynamicclosed-loopsupplychainsystem’sstability.Basedonanalyzingtheexistingstudyoftheabovetopic,thisthesisfocusesonthecoordinationofclosed-loopsupplychaindynamicsystem’snetworkequilibriumproblemandtherobustH∞controlstrategies.Themaincontributionsofthisthesisinclude:First,wedevelopaclosed-loopsupplychainnetworkequilibriummodel,whichconsistsofsupplier,manufacturer,distributor,retailer,demandmarketandcollector.Ononehand,Wedevelopaclosed-loopsupplychainnetworkmodelinwhichboththedemandsassociatedwiththeretailoutletsarerandomandtheallowancepolicytocollectorsbythegovernmentisconsiderintheformulation.Wemodeltheoptimizingbehaviorofthevariousdecision-makers,derivetheequilibriumconditions,andestablishthefinite-dimensionalvariationalinequalityformulation.Amodifiedprojectionmethodforvariationalinequalityisusedtosolvenumericalexamples.Itdemonstratestheinfluenceofthechangingofparametersfortheclosed-loopsupplychainequilibriumresult;Ontheotherhand,wedevelopaclosed-loopsupplychainnetworkmodelinwhichbothphysicalandelectronictransactionsareallowedandsupplysideriskaswellasdemandsideriskandrandomdemandsareincludedintheformulation.Wemodeltheoptimizingbehaviorofthevariousdecision-makers,derivethe东北大学硕士学位论文Abstract-VI-equilibriumconditions,andestablishthefinite-dimensionalvariationalinequalityformulation.Aclosed-loopsupplychainnetworkequilibriummodelwithtwo-channelandmulti-objectiveisobtainedandamodifiedprojectionmethodforvariationalinequalityisusedtosolvenumericalexample.Theequilibriumpricesandproduceshipmentswillbehelpfulforenterprises.Second，thedynamicoperationandcontrolofclosed-loopsupplychainundermulti-uncertaintyarestudied.Ononehand,withtheuncertainfactorsofremanufacturingrateparameter,remanufacturingtime-delaysandcustomerdemand,thedynamicmodelofclosed-loopsupplychainbasedonelectroniccommerceisestablished.ArobustH∞controlisusedtopresentoptimalcontrolstrategywhichguaranteestheclosed-loopsupplychaindynamicsystem’sstability;Ontheotherhand,thedynamicoperationandcontrolofclosed-loopsupplychainundermulti-uncertaintyarestudied．Someuncertainfactorssuchasremanufacturingtime-delay,productiontime-delay,ordertime-delay,demandandrecyclingareconsidered.Operationrobustnessofclosed—loopsupplychainisanalyzed,aswellastherobustH∞controlstrategyofclosed-loopsupplychainandlinearmatrixinequalityarithmeticisproposed.ArobustH∞controlisusedtopresentoptimalcontrolstrategywhichguaranteestheclosed-loopsu