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基于平衡记分卡和BP神经网络的供应链绩效评价

2008-3-2 1:15:00 来源:物流天下 编辑:56885 关注度:
摘要:... ...
   1引言 

  为能评价供应链的实施给企业群体带来的效益,方法之一就是对供应链进行绩效评价。其作用是:可以找出供应链运作方面的不足,并及时采取措施调整;考察供应链对各成员的激励,吸引企业加盟,剔除不良企业;评价供应链上下游节点企业之间合作关系的好坏以利改进;对企业起到激励作用。由于对供应链绩效进行评价本身就是非线性问题,并且其绩效评价指标体系的确立与单个企业评价指标体系的确立是不同的,而BP神经网络在解决非线性问题方面具有很好的表现,基本上可以模拟任意非线性问题;平衡计分卡法对从战略高度建立指标评价体系具有积极作用。因而本文拟用BP神经网络并结合平衡计分卡的方法建立模型和评价指标对供应链绩效进行综合评价,并通过MATLAB在计算机上实现。 

  2神经网络及BP网络模型简介 

  2.1神经网络模型 

  人工神经网络是从人脑的生理结构出发,模拟人脑信息处理的功能。是根植于神经科学、数学、统计学、物理学、计算机、科学及工程等学科的一种技术性科学。从网络结构和学习算法通常可分为前向神经网络、反馈神经网络和随机神经网络、竞争神经网络。 

  2.2三层BP神经网络模型 

  BPBackPropagation神经网络是目前应用最为广泛的一种神经网络,它是属于误差信号反向传播的多层前向神经网络,网络包括输入层、中间层隐含层和输出层,其中输入和输出都只有一层,隐含层可以有多层,其激励函数采用Sigmoid型函数。本文以三层BP神经网络模型为例介绍其算法,该模型包括输入层、隐含层、输出层三层,可以看成从输入到输出的高度非线性映射。 

  1从前往后计算输出值。由工作信号正向传播可得:设输入层为M,有M个输入信号;隐层为I,其中有I个神经元;输出层为P,有P个神经元。设样本集为X=X1X2X3…XN,对应任一训练样本XK=xK1xK2…xKMT,实际输出为YK=yK1yK2…yKpT,期望输出为dk=dk1dk2,…dkpTθi为阀值。由工作信号正向传播可得:uil=wmlxkm 

  中间层的输出值为vil=fwmlxkm+θi 

  upp=wipvil 

  输出层的输出值为:vpp=fupp+θi, 

  输出层第P个神经元的误差信号为ekp=dkp-ykpn 

  同时定义神经元p误差能量为ekp2n, 

  输出层所有神经元的误差能量总和为E(n)=ekp2n. 

  (2由误差信号从后向前传播,在返向传播过程中,逐层修改连接权值。隐层I与输出层P之间的权值修正量为: 

  其中η为学习步长,0<η<1;δppn为局部梯度 

  输出层P的权值调节公式为:wipn+1=wipn+△wipn 

  输入层M与隐层I之间的权值修正量:△wmin=ηδilnxkmn其中δiln=viln1-vilnδjJnwijn 

  隐层I的权值调节公式:wmin+1=wmin+△wmin 

  3基于平衡记分卡和BP神经网络的供应链绩效评价方法 

  3.1基于平衡记分法的评价指标体系的确立 

  为全面客观地评价供应链绩效,必须根据供应链自身的特点,建立一套科学合理的评价指标体系。平衡计分卡是使来源于各种衡量方法一体化的一种新的绩效评价框架,该方法从财务、业务流程、客户、学习与发展四个方面综合评价绩效,使得短期目标和长期目标、客观目标与主观目标、结果与结果的驱动因素之间一种新的平衡得以建立1。本文根据供应链绩效评价的特点和结合平衡计分卡绩效评价的思想,从供应链财务、供应链业务流程、供应链客户、供应链学习和发展四个方面建立供应链绩效评价指标体系。 

  1供应链业务流程绩效评价指标 

  这里所述供应链是指从供应商至零售商的整条供应链。综合考虑评价指标的客观性和可操作性之后提出产销率、平均产销绝对偏差、产需率、供应链产品产出周期、供应链总运营成本、供应链核心企业成本、供应链产品质量、时间、产品竞争力、信息系统覆盖率作为供应链业务流程评价指标。 

  2供应链财务评价指标 

  供应    3)供应链客户角度评价指标 

  供应链中的企业为了获得长远的绩效,就必须创造出让客户满意的产品和服务,供应链客户角度评价指标即在客户所期望达到的绩效而采用的评价指标。具体指标3。 

  4供应链学习、发展评价指标 

  某条供应链要想取得长期的绩效,就要加强对基础设施和经营过程的投资2。 

  3.2BP神经网络评价供应链绩效的算法和步骤 

  由于三层BP神经网络可以模拟任意的非线性系统,可以逼近任意连续函数。因而根据三层BP神经网络模型及其优化算法,并结合供应链绩效评价指标体系,应用神经网络评价供应链绩效可以概括为以下9个步骤: 

  (1)初始化。赋给wmi、wip及其阀值θi、γp各一个较小的随机非零值(可采用-1,1之间的随机非零值)。 

  (2)输入随机样本、样本数据标准化。对于定量指标采用现行比例变换法对原始数据进行标准化处理:对于正向指标有xki=xki-xkimax;对于逆向指标有xki=xkimax-xki。对于定性指标可利用模糊综合评判的方法将其转化为介于(0,1)之间的数值4。 

  (3)选取具有代表性的训练样本输入BP网络,其中输入样本为Xk=xk1xk2…xk28T,实际输出为Ykn=yk1nyk2n…ykpn,期望输出为dk=dk1dk2…dkp 

  (4)对于输入样本Xk前向计算神经网络中隐层和输出层神经元的输入信号和输出信号。 

  (5)由输出层的期望输出dk和实际输出Ykn计算误差En,其中En=2kp2n。若不超出给定的误差允许范围,则输入下一训练样本;若超出误差允许范围,则转至下步。 

  (6)判断n+1是否大于最大迭代次数(一般取1000次进行训练),若大于则转至第八步;若不大于,对输入样本xk,反向计算每层神经元的局部梯度: 

  (7)根据校正误差返向传播,逐层修改权值,其权值修正量为: 

  △wmi=ηδilnxkmn,wmin+1=wmin+△wmin;m=12…,28;i=12…5,η为学习速率 

  △wip=ηδppnriln,wipn+1=wipn+△wipni=12…5p=1η为为学习速率。 

  (8)判断是否学习完所有训练样本,是则结束训练,转下一步,否则转第二步。 

  (9)BP网络训练完成,得到训练好的BP网络,便可用于目标供应链的绩效评价。设定评语集(优、良、中、差),输入目标供应链的具体绩效评价指标,经过网络运算后便可得该条供应链的绩优度。 

  4编程计算与应用实例 

  在MATLAB的神经网络工具箱中,能够对BP网络进行很好的实现,大大减少人工计算的繁杂度并提高运算的精确程度。其实现步骤如下5: 

  1网络模型的建立。利用newff函数建立BP神经网络模型。其语法为:net=newffPR2851tansigtansigtansigtrainlmlearngdmmse。 

  2网络模型初始化。利用init函数初始化网络,对权值w及阀值θi、γp进行初始化。 

  3网络训练。利用函数train进行网络训练。train函数是按设置的net.trainfcn和net.trainPAaram参数来训练,采用批处理的方式对权值和阀值进行修改。 

  4网络仿真。用sim函数来实现该网络对某一目标供应链的仿真。 

  5供应链绩效评价应用举例 

  A公司与B公司是以生产化妆品为主的新型企业,它们都有相对固定的供应商和销售商,因此也有两条以A和B公司为核心企业的供应链,分别以A和B表示。其供应链绩效评价指标体系如表6所示(定量指标采用标准化处理,定性指标采用专家打分的模糊综合评判的方法确定)。 

  建立评价模型,选取过去5年内对A、B企业供应链绩效进行评价的历史指标作为训练样本输入该神经网络模型进行网络训练,并利用MATLAB对该模型进行模拟仿真,待网络训练好后,输入A、B两企业现阶段的供应链评价指标,并建立评语集(优、良、中、差),并设定各等级所对应的输出结果范围为:优(0.81)、良(0.7,0.8)、中(0.6,0.7)、差(0,0.6)。省略神经网络的具体训练过程,最后可得评价结果:A企业评价结果为0.837,等级为优;B企业评价结果为0.737,等级为良。 

  6结束语 

  建立一种对供应链绩效进行评价的方法,对于度量供应量绩效找出其中问题具有重要意义。本文所论述的应用BP神经网络的方法对供应链绩效进行评价的方法,具有很强的现实意义,发挥人工智能的学习功能,解决了常用方法难以克服的实时性、敏捷性差的弱点,并能在计算机上利用MATLAB进行学习训练,大大减少了计算的繁杂程度,并提高了运算的精确度。同时该方法还可用于其他问题的综合评价。 
链财务方面包括整个供应链运作的经济结果。
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