運作管理--庫存管理介紹

1、運作管理-庫存管理介紹1995年，在美國，庫存方面的投資占到了整個GNP的大約 2025（超過萬億美元）。美國經(jīng)濟中庫存方面總投資的比例分解圖（1995）（7.9%)$986億制造業(yè)（33.9%)$4,246 億庫存（23.2%)$2,904 億零售業(yè)（25.2%)$3,160 億其他（9.8%)$1,221 億總投資$12,517億庫存 x 周轉(zhuǎn)次數(shù) = 收入 庫存 = (1 /周轉(zhuǎn)次數(shù)) x 收入 盈利 =盈利率%（margin） x 收入 一個簡單的情景 :l盈利率= 7%l周轉(zhuǎn)次數(shù)= 10, 或 (1/周轉(zhuǎn)次數(shù)) = 10%l庫存成本率 = 30%l降低盈利率 3% (=30% /10

2、)減少庫存被管理者視為資本的潛在來源，這點是毋庸置疑的。庫存代表了公司某些很真實的機會成本,因為公司放棄了通過其它收益產(chǎn)生方式使用這些資金來獲得更好收益的機會。20世紀80年代以后，“零庫存”成了一個“時髦”的詞匯。盡管它是一種理想的目標，但是它代表了態(tài)度/觀念上的轉(zhuǎn)變。規(guī)模經(jīng)濟規(guī)模經(jīng)濟(Economies of scale) 在每一次生產(chǎn)運行中生產(chǎn)相對大數(shù)量的零件并存儲它們以備將來使用是經(jīng)濟的，它能夠?qū)映杀?setup cost)分攤到大量單位中。不確定性不確定性(Uncertainties) 激發(fā)企業(yè)存儲庫存的不確定性因素包括需求、交貨期(Lead time)、供應(yīng)、勞動力供給、資源的

3、價格和資本成本等。投機投機(Speculation)如果零件或者自然資源的價值預(yù)料要上升，那么以現(xiàn)在的價格購買大數(shù)量的物品并儲存它們以備將來使用比將來某一天支付更高的價格要更經(jīng)濟得多。交通運輸交通運輸(Transportation)運輸中(In-transit)或者輸送(pipeline)庫存是存在的，因為運輸時間是肯定的。當運輸時間很長時，如從中東到美國運輸原油的例子，在途庫存的投資是重大的。平滑運作過程平滑運作過程(Smoothing)產(chǎn)品需求方式的變化模式可能是確定的或者隨機的。在針對需求高峰期預(yù)先生產(chǎn)和存儲一定數(shù)量的產(chǎn)品能夠幫助減輕由于改變生產(chǎn)速度和勞動力水平而帶來的影響。后勤學后勤學

4、(Logistics)術(shù)語后勤學用于描述和上面列出不同的保持庫存的原因。在物品的采購、生產(chǎn)或者配送中會出現(xiàn)某種約束強制系統(tǒng)維持庫存?？刂瞥杀究刂瞥杀?Control costs)人們常常忽略的一個重要問題是維護庫存控制系統(tǒng)的成本。經(jīng)常在一個庫存系統(tǒng)中，增加庫存量引起的費用增加不是線性的。對于長期運行的企業(yè)來說，維持廉價物品的大庫存量比花費勞動時間去保持這些物品的詳細記錄要更合算的多。（作為緩沖器）使其免于遭受由于需求原材料交付的不可靠性和顧客需求的不確定性而帶來的損失?？赡艿脑?，通過大量采購或者在合適的時間采購來使得成本下降?？焖夙憫?yīng)顧客的需求。對這個關(guān)鍵問題作出答案可能是尋求在國際市場取得全

5、球競爭優(yōu)勢地位的生產(chǎn)系統(tǒng)所面臨的最重要問題之一。通過強調(diào)庫存已經(jīng)成為公司（和管理者）濫用來掩飾無效管理的某些方法，可以得到對這個問題答案有意義的理解。避免濫用庫存是準時化（JIT）和全面質(zhì)量管理（TQM）背后的基本原則。n什么時候應(yīng)該下訂單？n訂貨量應(yīng)該是多少？其它問題還包括：從哪里?放置于哪里？怎么運送？。需求需求l常量和變量常量和變量 最簡單的庫存模型假設(shè)需求率是一個常量。l已知的和隨機的已知的和隨機的 實際上，所有的隨機需求模型都假設(shè)平均需求率是常量。隨機需求模型通常比確定性模型更符合實際也更復(fù)雜。交貨期交貨期(Lead time) 交貨期(Lead time)定義為從訂單下達的點到交付

6、的點所經(jīng)過的時間。檢查時間檢查時間(Review time)l檢查時間(Review time)被定義為是監(jiān)控庫存水平的兩個連續(xù)時間點間的時間間隔。用于監(jiān)控庫存水平的兩個通用方法是定期檢查和連續(xù)檢查。l對于定期檢查，對庫存的觀測發(fā)生在每個周期的終端。連續(xù)檢查系統(tǒng)要求對庫存位置做持續(xù)監(jiān)控。超額需求超額需求(Excess demand)另外一個重要特征是系統(tǒng)如何應(yīng)對超額需求（也就是，需求不能立即從庫存得到滿足）。庫存品的變化庫存品的變化(Changing inventory)一些物品的保存期限是有限的，例如食物，另外一些可能會作廢，例如汽車備用零件。相關(guān)需求相關(guān)需求(Dependent deman

7、d) 當需求是依賴于某種由你控制的或者是你所了解的計劃和安排時。獨立需求獨立需求(Independent demand) 獨立需求(Independent demand)典型地是成品或者需求與其余由公司生產(chǎn)或銷售的產(chǎn)品無關(guān)的物品。這一區(qū)分是很有用的，因為相關(guān)需求(Dependent demand)是由他們的最終產(chǎn)品自然而然知道的這里不存在不確定性，而獨立需求(Independent demand)關(guān)于需求數(shù)量和時間充滿了不確定性，這就表明需要庫存管理的不同方法。這里，我們將討論有關(guān)獨立需求(Independent demand)庫存的方法。后 (1)女式自行車獨 立 需 求 非 獨 立 需 求

8、 車輪前由于我們的興趣在于庫存系統(tǒng)的最優(yōu)化，因此 必須確定恰當?shù)淖顑?yōu)化或者性能標準。所有的庫 存模型將成本最小化作為最優(yōu)化標準。盡管不同的系統(tǒng)有不同的特征，所有的庫存成本都能歸入下面三個類別之一：l保持庫存的成本，l獲得庫存的成本l缺乏足夠庫存的成本 保持庫存的成本保持庫存的成本 存儲成本(holding cost)，也叫做儲存成本(carrying cost) 或者存貨成本(inventory cost)，是所有與任何時間點上實際存在的庫存數(shù)量成比例的成本總和。 存儲成本(holding cost)包括多種看起來不相關(guān)的項目：l備選投資的機會成本備選投資的機會成本(opportunity c

9、ost) 這是將公司的資本轉(zhuǎn)用于投資庫存而不是投資于其它產(chǎn)生收益的工作而引起的成本。在大多數(shù)實際應(yīng)用中計算儲備成本(holding cost)時，它被證實是最重要的。l存儲存儲(storage)和處理和處理(handling)的成本的成本入庫、處理、計算和保持庫存記錄的成本。l保險保險(insurance)和稅款和稅款(taxes)的成本的成本 標準的和所有類型庫存相關(guān)的現(xiàn)金支付的成本（out-of-pocket costs） 。l報廢報廢(obsolescence)和損耗和損耗( shrinkage)的成本的成本應(yīng)該估算入庫存的成本，因為，典型地，并不是所有進入庫存的物品當需要時都能夠拿出來

10、使用。獲得庫存的成本獲得庫存的成本l訂購成本訂購成本(Order cost) 和從外部銷售商訂購原材料相聯(lián)系的成本。在大多數(shù)實際應(yīng)用中，訂購成本(Order cost)包括兩部分：固定的和可變的部分。固定成本(fixed cost) ，Cs，是只要訂單不為零就存在的和 訂購量無關(guān)的成本?？勺兂杀?variable cost) ，Cu，是以每單位為基準而產(chǎn)生的成 本。如果一些物品是由公司內(nèi)部保證的，我們也將Cs稱為準備成本(setup cost)而將Cu稱為成比例訂購成本(Order cost)。將C(x)定義為訂購（或者生產(chǎn)）x單位的成本， 可得，0 *0 0)( xx Cs+Cu x=xCl

11、跟蹤成本跟蹤成本tracking costs和確定什么時候應(yīng)該訂購或者生產(chǎn)相聯(lián)系的成本。l數(shù)量折扣數(shù)量折扣(volume discounts)大量購買（或者生產(chǎn)）物品常常能夠得到相當數(shù)量的節(jié)省。沒有足夠庫存的成本沒有足夠庫存的成本l懲罰成本(penalty cost )，也叫作短缺成本(shortage cost)或者缺貨成本(stock-out cost) ，是當需求發(fā)生時手頭沒有足夠庫存的成本。l如果顧客愿意等待物品物品將會延期交貨那么很可能有 為了追蹤訂單：迅速處理、專門運送和貨品計價而帶來的附 加成本。如果顧客不愿意等待物品并估計可能去其它地方購 買物品或者替代品，那么公司將失去可能從

12、銷售中得到的利潤。該模型是所有庫存模型中最古老、最簡單和最基本的，是由Harris(1913)開發(fā)的。它假設(shè)對庫存位置的連續(xù)檢查和不變的平均需求率。決策變量是Q(訂貨的數(shù)量)和R(記錄水平)。庫存控制是通過在任何庫存位置低于R個單位的時候下達Q大小的訂單來進行的。這產(chǎn)生了圖111中的鋸齒圖案。圖 11-1斜率 庫存 時間基本模型基本模型假設(shè)：需求率是已知、固定的，每單位時間D單位短缺是不允許的不存在訂單交付時間(Lead time)成本包括 準備成本(setup cost) 成比例的訂購成本(Order cost) 儲備成本(holding cost)，* 所有涉及到的變量都是以相同的單位時間

13、表示的。不失一般性，我們假設(shè)時間零點的現(xiàn)有庫存是零，這就意味著，我們必須在時間零點下達訂單。訂貨量的大小是Q,那么現(xiàn)有的庫存水平在時間t = 0立即從零上升到Q。假設(shè)R = 0 ，那么我們在庫存水平下降到零時我們下達訂單。當現(xiàn)有庫存水平等于零的瞬間，情況看起來和 t = 0點是類似的。當每一個周期Q單位的物品是以D速率而消耗的，那么周期長度為T=Q/D。每單位時間的訂貨成本將是每一個周期的總訂貨成本C(Q)除以周期長度T，也就是 (Cs + Cu*x)*D/Q。由于庫存水平線性的從Q下降到0，在一個周期內(nèi)的平均庫存水平是Q/2?？偝杀緸椋? 注意成比例的訂貨成本部分，Cu，沒有明確的出現(xiàn)在Q的

14、 表達式中。這是由于出現(xiàn)在TC(Q)定義中的D*Cu是和Q獨立 的。由于所有的可行策略都要根據(jù)需求率來補充庫存，每單 位時間發(fā)生的成比例庫存成本是和Q相獨立的D*Cu。由于 D*Cu是常量，我們在計算總的準備和存儲成本(TVC)時通 常忽略了它?？杀硎緸椋?hCsDQ2*2/*/*)(QhDQQCuCsQTCEOQ 模型模型(6)2/*/)(QhDQCsQTVC11- 4圖 11-2圖 11-2 TVC相對于最優(yōu)值的偏差表示Q相對于Q*的偏差 TVC相對于最優(yōu)值的增長一位時間管理教授在上課。他從包里取出一個大口瓶，又取出一包小石頭，然后將石頭放進瓶里，不斷搖動，至止瓶滿。教授問學員“ 瓶子是不

15、是滿了？”經(jīng)理們異口同聲回答道：“ 滿了”.教授不動聲色，又從包里取出一袋沙子往瓶里倒，邊倒邊搖，沙子全進去了。這時教授又問“ 瓶子滿了嗎？”有幾個經(jīng)理小聲回答：“ 滿了?！薄?很好”，專家又取出一杯啤酒，倒進瓶子。教授最后停手，問大家，“ 這個演示說明了什么？”有經(jīng)理舉手解釋：“ 它說明不管我們有多忙，如果真的擠一擠總是可以擠出一些時間喝杯啤酒?！?如果真的擠一擠總是可以擠出一些時間做別的事情?！苯淌谘劬吡艘幌抡n堂，堅定地回答“ 不是這個意思?！薄?這個演示說明的是，你之所以能放進這么多石頭，沙子和水，是因為你先放石頭后放沙子。如果順序顛倒就不行了”。 如果采購比EOQ數(shù)量更大的物品提供更

16、低價格的話,那么將要簡單分析決定是否值得大量訂購。通過系統(tǒng)計算由于在每個價格范圍內(nèi)訂購最小成本的數(shù)量和由于折扣的原因為年度節(jié)約而調(diào)整所帶來的TVC的增加，我們可以確定訂購的最優(yōu)數(shù)量。有兩個看起來最常用的方法：全單位(all-units) 和增量(incremental)。在每種情況中，我們假設(shè)有一個或者更多的定義單位成本變化的斷點。全單位(all-units) ：在這種情況中，折扣適用于所有的訂購單位。增量(incremental)：在這種情況中，折扣只適用于超過斷點的額外單位。圖 11-4 和 圖 11-5 分別說明了這兩種情況圖 11-4圖 11-5所以，在全單位(all-units) 折

17、扣計劃下計算最優(yōu)訂貨量的方法可以總結(jié)如下：確定最大的可行EOQ值。最有效地方法是首先計算最低價格的EOQ，然后繼續(xù)用下一個更高的價格計算。當?shù)谝粋€可行的（也就是，在正確的區(qū)間內(nèi)） EOQ值出現(xiàn)時停止計算。比較在最大可行EOQ處的年總成本值和所有比最大可行EOQ大的價格斷點處的值。最優(yōu)Q是年總成本最小的點。增量(incremental)數(shù)量模型的解決方法歸納：(1)在每一個價格區(qū)間內(nèi)確定C(Q)相應(yīng)的代數(shù)表達式。(2) 將C(Q)的表達式代入TC(Q)的定義方程式中。對于每一個價格區(qū)間分別計算Q的相應(yīng)最小值。(3) 確定在（2）中計算所得的那個最小值是可行的。比較可行EOQ值的平均年成本值并且選

18、出最小的。庫存分類的A-B-C系統(tǒng)（有時候稱作Pareto分析）是一個有用的概念并廣泛應(yīng)用于將物品分為不同控制的分組。在多品種庫存系統(tǒng)中，并不是所有的產(chǎn)品都是同樣有盈利的。將有利的和無利的物品加以區(qū)分是重要的。為了實現(xiàn)這一目的，我們從經(jīng)濟學中借入了一個概念。經(jīng)濟學家Vilfredo Pareto，他研究了20世紀財富的分布狀況，指出大部分的財富被小部分的人所掌握。這一Pareto法則也同樣適用于庫存系統(tǒng)：大部分銷售所得的總貨幣量(dollar volume) 是由一小部分數(shù)量的庫存物品產(chǎn)生的。假設(shè)物品是按照年銷售貨幣量(dollar volume) 的遞減順序排列的，那么銷售累積值通?？傻玫饺?/p>

19、果116所示的曲線。圖11-6庫存產(chǎn)品的比例庫存價值的累積百分數(shù)典型地，存儲的物品的前20產(chǎn)生了80的年銷售貨幣量(dollar volume) ，其次的30產(chǎn)生15，剩下的50產(chǎn)生5的貨幣量。有時候，Pareto法則稱為8020法則。這些數(shù)字僅僅是近似的，從一個系統(tǒng)到另一個系統(tǒng)將會發(fā)生輕微的變化。這三個不同的物品組分別標為A、B和C。當需要更精確的區(qū)分時，可以使用四組或者五組的分組。質(zhì)量管理 - 少數(shù)導(dǎo)致多數(shù) l即80質(zhì)量問題來自20的機器，工序，材料，操作員， 。 集中力量于 20% 項目，因素, 或領(lǐng)域 u稱為 80-20 規(guī)則 或 ABC 規(guī)則u對A供應(yīng)商 u“ 盯緊”A 類存貨 u花

20、大力氣預(yù)測 A 類存貨 投入投入 產(chǎn)出產(chǎn)出 因素因素后果后果 力氣力氣 結(jié)果結(jié)果 65/35, 75/25, 80/20, 90/10, 95/5, 85/10 80/20 規(guī)則： 少數(shù)的因素, 投入或少量力氣常常帶來 主要的結(jié)果, 產(chǎn)出或業(yè)績銷售: 20% 產(chǎn)品/客戶 - 80% 收入社會：20% 罪犯 - 80% 價值; 20% 人 - 80% 財富家庭：20% 衣服 - 80% 時間穿 IBM 發(fā)現(xiàn)80%計算機時間化在執(zhí)行20% 的程序段 幸運獎: % 幸運者 - 75% 以上賭金 工作：20 時間 80任務(wù)；20人80事 “ 50/50 陷阱” 力量和結(jié)果常常不成比例 資源要有選擇地使

21、用 l 庫存： ABC 項目l 產(chǎn)品： 20 占 80 l 客戶： 20 占 80 由于A組產(chǎn)生了大部分的年收益分額，在A組中的物品應(yīng)該受到最仔細的關(guān)注，也就是，A組中的物品庫存水平應(yīng)該連續(xù)監(jiān)控。而且應(yīng)該使用更復(fù)雜的預(yù)測程序，在對計算運作策略時所要求的不同成本參數(shù)進行估算時應(yīng)該更精確一些。對于B組中的零件可以定期監(jiān)控，按組訂貨而不是單獨訂貨，使用稍微比較簡單的預(yù)測方法。對于C組的物品可以應(yīng)用最低成本的控制水平。對于這一組中需求水平中等、非常廉價的物品，推薦使用大批量訂貨以使得這些物品的訂貨頻率最小化。對于C組中需求很小而又昂貴的物品來說，最好的策略通常是不保存任何庫存。當需要時可以去訂購它們。

22、在任何公司的成功中，不確定性的管理都發(fā)揮著重要的作用。什么是影響公司不確定性的來源？市場中顧客的偏好和傾向勞動力與資源的有效性和成本供應(yīng)商再供應(yīng)(re-supply)時間天氣以及它對運作、后勤的影響諸如股票價格和利率的金融變量產(chǎn)品和服務(wù)的需求EOQ模型在變化的情況中是很有用的。但是，它沒有討論缺貨的情況。為了處理這一問題，設(shè)置安全庫存(Safety Stock) 是一個有效的方法。對于安全庫存(Safety Stock) 來說，有兩個很困難的方面。安全保護的最優(yōu)水平是多少？為了達到這一理論上的最優(yōu)安全保護，我們的再訂貨水平(reorder level) 應(yīng)該設(shè)置為多少？準則：可接受的每年平均缺

23、貨數(shù)量（SQ/yr），而這常常是由管理的直覺確定的。目標是為了找到合適的再訂貨水平(reorder level) R，實現(xiàn)SO/yr的目標值。交貨期(Lead time)在這里很重要。交貨期的不確定性對安全庫存影響很大。假設(shè)供應(yīng)商X和Y，他們兩個的交貨期平均都是5周。假設(shè)X常常是以正好5周的時間交付的，而Y的交貨期則是從4周到6周隨機變化的。為了避免短缺，當我們給Y下訂單時，我們手頭至少需要6周的供應(yīng)量，然而，當訂貨到達時，我們手頭可能仍有1到2周供應(yīng)量的庫存。如果X是我們的供應(yīng)商，庫存能夠平均減少一周的供應(yīng)量。當交貨期不變時，由于供給品的使用率是波動的，安全庫存(Safety Stock)

24、也是很重要的。假設(shè)某種零件的使用率是每個工作日60到80單位之間，平均70單位。那么，如果我們以X為供應(yīng)商，交貨期是5周，平均交付時間(Lead time)內(nèi)使用率 (E(U) = E(d*LT) 是 E(U)=(5周)*(5工作日/周)*70單位/天 = 1750單位為了防止在交付時間(Lead time)內(nèi)高使用率的天數(shù)多于低使用率的天數(shù),所以我們必須增加安全庫存(Safety Stock) 。為了解決由于不確定性而引起的短缺，再訂貨點(reorder point)（R）應(yīng)該加以修正，增加安全庫存(Safety Stock) （SS）：R = d*LT + SS = U + SS11-9這

25、里，d是每天需求量* 交付時間(Lead time)必須是以天來度量的，d和LT也必須是按照相同的時間單位來度量。圖117指出了一些細節(jié)問題。U是交付時間(Lead time)內(nèi)庫存的平均消耗量。 U1、U2 和U3代表三個交付時間(Lead time)內(nèi)庫存的實際消耗量。安全庫存(Safety Stock) 是增加到R上的一個附加量，以防止沒有預(yù)期到的過長交付時間(Lead time)所引起的更多庫存消耗和沒有預(yù)期到的更高庫存使用率。圖11-7U訂單1下達再訂貨 水平( R )現(xiàn)有庫存數(shù)量安全庫存(Safety Stock) (SS)第一交付時間(Lead time)(LT1)訂貨量Q訂單3

26、下達訂單2 下達在第一個 交付時間(Lead time) 內(nèi)的消耗量時間接收到 貨物1接收到 貨物2接收到 貨物3平均交付時間(Lead time)內(nèi)消耗量)(U報童問題的本質(zhì)是這樣一種情形，決策制定者必須決定他將在一個特定商業(yè)周期內(nèi)訂購的易損耗商品的數(shù)量。如果決策制定者在商業(yè)周期內(nèi)訂購的數(shù)量超過了實際的需求, 那么在某種意義上可以認為商品損耗了。超過的這部分是浪費的，因此沒有廢品剩余值(scrap value)或者折舊值 (salvage value)。例如，食物產(chǎn)品是很容易變質(zhì)的，報紙的有效生命周期很短。為了選擇合適的產(chǎn)品數(shù)量，應(yīng)該考慮的重要信息是：1) 預(yù)期的需求2) 生產(chǎn)過多或者過少的

27、成本為了合乎邏輯地考慮這些，我們引入了下列符號：C0= 在周期結(jié)束階段正的剩余庫存的每單位成本 （所謂的超額成本(overage cost)）Cu= 不滿足需求的每單位成本它可以認為是負的期末 庫存的每單位成本（所謂的短缺 成本(underage cost)）在模型的推導(dǎo)中，我們假設(shè)需求D是密度函數(shù)f(x)和累積分布函數(shù)F(x)的非負連續(xù)變量。決策變量Q是需求開始時購買的產(chǎn)品數(shù)量。我們的目的是確定Q以使在周期結(jié)束階段產(chǎn)生的期望成本最小。首先，當開始階段的訂貨量為Q，需求是D時，我們定義TC(Q, D)為在周期結(jié)束階段產(chǎn)生的總超額成本(overage cost)和短缺成本(underage cost)。DQDQDQDQ if 0 if 0 ,maxDQ 如果我們購買Q單位,而需求是D單位， 只要 ，在周期結(jié)束階段Q D就是有剩余的。如果Q D ，那么 Q D是負的，在周期結(jié)束時手頭的剩余庫存為零。超額的數(shù)量為：使用同樣的方法， max D - Q, 0 代表超過供應(yīng)的超額需求，或者是在周期結(jié)束階段沒有滿足的需求。對于任何其它隨機變量D的取值，這兩個條件的任何一個都將是零。因此，我們有：), 0max(), 0max(),(0QDcDQc