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庫存決策

2006-8-31 23:51:00 來源:物流天下 編輯:56885 關注度:
摘要:... ...
每個管理上的失誤最后都會變成庫存(邁克爾.C.伯杰拉克)
庫存成本占到價值的百分之20以上。
 庫存的功能
 庫存的種類
 庫存的風險和成本
 庫存的目標與庫存策略
 需求確定時的重復訂貨模型
 預測需求的庫存控制
 實用的庫存管理問題
 協作式庫存管理

 庫存的功能
改善客戶服務、降低成本
 用庫存滿足客戶需求,低成本、快捷、可靠
多級庫存;
為了降低庫存,汽車修理廠保存有常用的配件;二級庫存由汽車制造商保存在地區倉庫中,在緊急情況下,可空運到修理廠。
 規模效應、協調各方能力;
 應付不確定需求——正常波動、意外事件;
 儲備——低價時多買,高價時少買;

 對庫存的批評
 庫存是死錢,是一種浪費;
 庫存可能掩蓋質量問題,減低了對客戶要求有變化時的積極反應;
 鼓勵將各部門、各階段分開來考慮,自己管自己,降低了整體協調、計劃的必要性。


 庫存降低的四個條件
 信息化達到一定的水平;
 供應鏈上各成員充分協調;
 運輸高效、快捷;
 原料供應品市場足夠豐富。

 庫存的種類
 經常庫存(cycle stock)
企業在正常的經營環境下為滿足日常的需要而建立的庫存。控制庫存的方法是按一定的規則反復進行;
 生產加工和運輸過程中的庫存(in-process or in-transit stock)
 安全庫存(safety stock)
為不確定需求(突發性訂貨、交貨期延期等)而準備的緩沖庫存;
 季節性庫存(seasonal stock)
為了滿足特定季節中出現的需要或出產的原料建立的庫存;

 促銷庫存(promotional stock)
為了對應企業的促銷活動產生的預期銷售增加而建立的庫存。
 投機庫存(speculative stock)
為了避免因貨物價格上漲造成損失或者為了從價格上漲中獲利而建立的庫存。
 存淀或積壓庫存(dead stock)
因品質變壞不再有效用、或因沒有市場而不能銷售的商品庫存。

 庫存的風險與成本
處于供應鏈不同的位置,其庫存風險也不同。
 對生產商來說,庫存風險是長期的,從原材料、零部件、半成品到成品,都得保有庫存,因此庫存有長期性和一定的深度;
 批發商的作用是通過從各個生產廠家大批量購進產品,然后提供給零售商任意數量的產品組合。與生產商相比,它需要管理更廣的產品線,因此庫存的風險主要是廣度,但是近年來,零售商逐漸把庫存責任推卸給批發商和生產商,因此批發商風險的長度和深度也增加了;
 在零售商中,對超市和百貨點來說,庫存的風險在于廣度,要考慮大量商品品種、規格的存儲量、比例關系。對專賣零售店而言,經銷的商品種類較少,但在庫存存儲的深度和持續時間方面要比超市和百貨點承擔更多的風險。

 與庫存相關的成本
 進貨成本(procurement costs)
即每進一次貨所發生的成本,包括訂單處理、備貨、運輸、收貨點的搬運成本等。這是確定每次訂貨批量的重要因素;
 庫存持有成本(carrying costs)
空間成本(space costs):占用倉庫內空間所支付的費用;
資金成本(capital costs):庫存占用資金的成本。占到總庫存成本的80%。如何衡量庫存的資金成本:資金成本的平均值、企業投資的平均匯報率、最低資金匯報率。
庫存服務成本(inventory service costs)包括保險和稅收。

庫存風險成本(inventory risk costs):與產品變質、短小、破損或報廢、過時、貶值相關的費用。
 缺貨成本(out-of-stock costs):失銷成本(lost sales costs)和延期交貨成本(back order costs)。

 庫存目標與策略
目標:在達到一定的客戶服務水平的條件下使相關的成本達到最低。
 要分析各種不同的需求
 持久性需求(perpetual demand)
如牙膏、罐頭。
 季節性需求
 起伏性(lumpy)或不規則(erratic)需求
如建筑設備
 終止性需求
如軍用飛機的配件、注有有效期的藥品、計劃要修訂的教科書等。
 派生需求

 庫存管理思想
 當需求比較穩定時,庫存的主要目標是降低成本,“推”式庫存管理:
從供應鏈的上游開始,根據預期的下游需求、可用的存儲空間或其他一些標準分配補貨量。
 “拉”式庫存管理——通過滿足下游對庫存的需求來拉動產品,例如看板管理、快速反應管理等等。
 庫存管理的發展方向是利用信息技術,通過上下游協作來降低庫存,提高服務。

 庫存評價指標
 庫存周轉率,評價庫存管理水平最常用的指標,一般表示為,年銷售成本與平均庫存成本之比。它代表了庫存資金在一年內周轉的次數;也有一些公司使用公式“年銷售收入/以售價計算的平均庫存價值”或“年銷售數量/平均庫存數量”來計算。
 周期服務水平,指一個補貨周期內,能夠滿足客戶需求的百分比。也可理解為在所有補貨周期中,可以滿足客戶所有需求的周期所占的比率;

 產品滿足率,指客戶需求某種產品時,庫存系統中有現貨,能夠立即滿足客戶需求的百分率;
 訂單滿足率,客戶發出訂單需求時,庫存系統包含訂單中所有產品,能夠立即滿足客戶需求的百分率。
例如,WAFR(加權平均履行率)


設A、B、C的產品滿足率分別為0.95, 0.90和0.80,訂單上的產品組合的出現概率分別為,
p(A)= p(B)=0.17, p(A,C)= p(B,C)=0.15,
p(C)= p(A,B)= p(A,B,C)=0.12.
產品組合的滿足率為
SL(A,B)=0.95*0.90=0.855;
SL(B,C)=0.90*0.80=0.72;
SL(A,C)=0.95*0.80=0.76;
SL(A,B,C)=0.95*0.90*0.80=0.684;
于是,訂單的平均履行率為,
0.17*0.95+0.17*0.90+0.12*0.80+0.12*0.855+0.15*0.72+0.15*0.76+0.12*0.684=0.817.

 實際中,可以先設定WAFR,再來計算各產品的滿足率。

 推式庫存管理舉例
 確定需要存儲的量;
 找出每個存儲點現有的庫存量;
 設定每個存儲點的現貨供應率;
 計算每個存儲點的總需求;
 確定每個存儲點的凈需求;
 根據平均需求的大小分配超過總凈需求的部分;
 每個凈需求加上分攤到的超量部分即是該存儲點需存儲的量。

 例
工廠生產批量為125000磅,需要存儲到各存儲點。
三個倉庫的基本數據如下:


 庫存策略
決定什么時候對庫存進行檢查、補充,每次補充的數量。
 連續性檢查策略
 再訂貨點法
當存貨量降到一定水平(ROP——ReOrder Point)時,以一定的數量Q訂貨;
 最小-最大法(s,S)則是當庫存量qs時,發出訂貨S-q。
 定期盤點法
 盤點后的訂貨量是最大值與當前庫存量之差;
 定期盤點法的優點是可以同時考慮多種產品聯合訂貨帶來的優勢。

不同產品用不同的策略

 需求確定時的重復訂貨模型
每隔多少時間訂一次貨?訂多少?
 即時補貨的經濟訂貨批量(Economic Order Quantity, EOQ)
目標:總成本(采購成本+庫存持有成本)最小


TC=(D/Q)S+ICQ/2
TC:總成本;
D:年需求量;
Q:訂貨批量;
I:庫存持有成本占產品價值的比率;
S:采購成本;
C:每件產品的價值;
Q/2是平均庫存量。
對Q求導數后,可以得到經濟訂貨批量為
Q*=(2DS/IC)(1/2)
訂貨頻率為D/Q*,周期為Q*/D。

例如,某種零件的年需求為750個,生產啟動成本為50美圓,庫存持有成本為25%,每個零件的價值為35美圓。
則經濟訂貨批量為
Q*=(2DS/IC)(1/2) =(2*750*50/0.25*35)(1/2)93
訂貨周期為Q*/D=0.12344年,即6.4周。


 當訂貨有提前期時


 非即刻補貨(Noninstantaneous )
假設進貨也是連續的。當存貨為0時,以速率p進貨,庫存量以p-d上升,到進貨量為Qp后,以速率d下降。

 預測需求的庫存控制
 一次性訂貨量
銷售不完就產生損失,如新鮮水果,為棒球比賽準備的新鮮面包,為政治活動準備的海報等。
 報童問題:設報童售出一份報可獲利p,如不能售出,則每份損失l。已知售出報紙數r的概率為p(r), 應如何確定訂報數?
我們可以將總成本定義為:
過剩成本——不能售出引起的損失;
和缺貨成本——本來可以獲取的利潤;

設訂報量為Q,則rQ 時損失期望為

當需求量是連續變量時,即訂貨量Q要滿足:
P(需求量Q)= CPn=邊際利潤/(邊際利潤+邊際損失)
 例,某雜貨店預計下月需求某產品100件,需求服從標準差為20的正態分布,商店的銷售價格為5.99美圓,原料成本為3.49美圓,所有未售出的產品均捐給慈善機構。
計算CPn=邊際利潤/(邊際利潤+邊際損失)
 =(5.99-3.49)/((5.99-3.49)+3.49)=0.417
因此訂貨量應該是這樣的Q: “需求量小于Q的概率為41.7%”。
查表,得到z(0.417)=-z(0.583)=-0.21

因此,最佳訂貨量為
Q*=100-0.21*20=95.8.
 可以看出,當邊際利潤大于邊際損失時,訂貨量應該大于預測需求平均值;當邊際利潤小于邊際損失時,訂貨量應該小于預測需求平均值。

 重復訂貨時的再訂貨點模型
訂貨批量與再訂貨點的確定
 訂貨提前期確定時
如果已知平均需求速度和標準差,可以計算在訂貨提前期內需求(Demand During Lead Time,DDLT)的均值X與標準差s’d

 某服裝零售商銷售一款服裝,每天平均需求量為100件,標準差為20件,訂貨提前期為3天。若該零售希望達到98%的周期服務水平,則應如何確定安全庫存和再訂貨點?
 首先計算訂貨提前期內的標準差20*1.732=34.64;
 查正態分布表得z(0.98)=2.05
 因此安全庫存2.05*34.64=71件;
 再訂貨點100*3+71=371件。
訂貨批量可由一般經濟訂貨批量確定。

 再訂貨點法時的平均庫存水平(Average Inventory Level)
AIL=經常性庫存+安全庫存=Q*/2+z*s’d
 總成本
包括訂貨成本,庫存持有成本,和缺貨成本。
缺貨成本為(D/Q)*k*s’d*E(z)。
其中k是每缺貨一個單位的損失(Stock-out Cost Per Unit);s’d*E(z)是一個訂貨周期內缺貨數的期望值,

這樣得到總成本

 用每年缺貨水平表示的實際服務水平

 缺貨成本已知時的方法
初步確定訂貨批量;
根據需求量、訂貨批量、庫存持有成本、缺貨成本計算訂貨提前期內應有的現貨率;
根據訂貨周期內缺貨成本計算訂貨批量;
…..



 確定訂貨提前期內現貨率
原理:首先確定ROP的一個值R,例如就為DDLT的均值X,然后不斷地考慮是否值得增加一個單位。
因為ROP=X+安全庫存,因此R上增加一個單位的邊際成本近似為IC;
邊際利潤是如果不增加R但“增加的那個單位是需要的”所失去的成本,即k*(D/Q)*P(DDLT>R)
設F(x)=P(DDLTx)
則R應有下式確定:
IC=(1-F(R))k(D/Q)
即,F(R)=1-QIC/(Dk)

 例,一零售店出售輪胎,年平均銷售量為3000單位,標準差為500;一張訂單的固定成本是300美圓,每個輪胎年庫存成本是5美圓;訂單提前期為2周,如果客戶來買貨,但是沒貨,那么到貨后,馬上給他送貨,產生成本50美圓/單位。那么再訂貨點和訂貨批量為多少?
Q=(2*300*3000/5)1/2=600;
在訂貨提前期內缺貨的概率=600*5/(3000*50)=0.02;


 服務水平,還是缺貨成本?
缺貨成本有時很難確定;
服務水平更好嗎?
假設對每個零件都設置98%的服務水平。現有兩種零件,需求速率、標準差等參數完全一樣,但是一個單位價值為10,另一個單位價值為1000,安全庫存應該相同;
為降低庫存投資,價值為10的零件應多儲存一些——缺貨成本模型可以符合這個結果。

 提前期也不確定時的再訂貨點法
當需求與提前期獨立時,提前期內需求的標準差可用如下公式

思考題:
當需求與提前期獨立時,有人根據公式

例,

用再訂貨點法。
平均提前期:
LT=1+4+2=7
提前期方差:s’LT=0.1+1.0+0.25=1.35
因此提前期內需求量的標準差為:


可見安全庫存與提前期的穩定性有著很大關系(雖然在需求與提前期不獨立時,上述公式將夸大安全庫存),為了有效降低庫存,不僅要縮短訂貨提前期,更要減少訂貨提前期的不穩定性。
 福特與UPS聯盟后,UPS通過重組福特的運輸網絡,使得從福特裝配點到銷售點的過程更快、更準確,UPS的貨物追蹤系統還能讓代理商和最終顧客能看到貨物的行蹤,從而可以大幅下降庫存。

 定期盤點法
(T,M),以周期T核查庫存,訂貨量為M-q。
 單一產品時
近似方法:
可以根據經濟批量模型可以得到盤點周期:
T=Q*/D
目標庫存:使得在訂貨間隔加上補貨提前期中缺貨概率在一定的目標內
M=d(T*+LT)+z*s’d,其中
s’d=sd *(T*+LT)1/2;

 某玩具銷售商銷售一種玩具,用定期盤點的方法補充庫存。預計平均每周銷售400個,標準差為100個。訂貨提前期為2周,盤點周期為4周,應如何設置最大庫存,才能達到97%的周期服務水平?
盤點周期和訂貨提前期內的平均需求為(2+4)*400=2400個;
標準差為100*61/2=245;
因此最大庫存應設置成,2400+1.88*245=2861個。

 聯合訂貨
對多種產品設立相同的盤點時間有很多好處。
聯合訂貨的盤點周期:

 實用的庫存管理問題
 DRP(Distribution Requirement Planning)
 用產品的明細表,記錄每個存儲點每個庫存單位的預計需求、在途數量、計劃訂貨等信息,由配送中心的明細表匯總得到地區倉庫的需求明細表,再由地區倉庫明細表匯總得到中央倉庫的需求明細表,最后可以得到工廠的產品需求計劃。
 是MRP的延伸


 某地區倉庫的DRP明細表

 另一地區倉庫的DRP明細表

 得到中央倉庫的DRP明細表

 多級庫存
在一個系統中,系統每一階段或層次的級庫存等于該級現有庫存加上所有下游庫存。

 IBM的多級庫存系統
零售企業常常將所有周轉較慢的產品存放在一個大的中央配送中心,選擇一些放在離市場較近的小型配送中心;
存放種類與數量的決策依據是ABC分類法、季節因素或促銷效果;
IBM的零件庫存管理系統,Optimizer為我們提供了一個多級庫存網絡的成功例子。
IBM的NSD(National Service Division)負責對政府、商業、和內部客戶的售后服務,一些第三方服務公司與它競爭。
NSD雇傭了10000多CE(Customer Engineer)來維修各種系統;

NSD的一個配送處負責供應、存放、分發各種部件;
在實施Optimizer系統以前,備件網絡包括4個層次:
 兩個中央倉庫
 24個地區配送中心(FDC)
 64個零件站(PS)
 15000個外部點(OL)
兩個中央倉庫從IBM生產廠或供應商處取得零件,分發到其它地方;對24個FDC補貨;
FDC負責對其地區的緊急供貨;對有關PS和OL補貨;
PS只負責因系統或零件故障而產生的緊急訂單;
OL存儲了零件、CE工具等。


實施Optimizer后,在網絡每一層次的每一地方都實行最小-最大庫存管理;
模型的目標是期望庫存成本最小;在考慮需要滿足的服務水平時,考慮到了每個零件的優先級與重要程度。
對零件的需求有三類:
 自己范圍內客戶機器中零件故障;
 低層次庫存的緊急需求;
 低層次庫存的補貨需求;

多級庫存優化程序

Optimizer系統中包括了4個主要模塊:
 預測模塊:預測零件的故障率;
 數據獲取模塊;
 模型系統:優化;
 界面:與模型輸出的交互等。
實施系統后,安全庫存下降了 20-25%,相當于5億美圓,NSD決定用省下來的一部分錢來提高服務。
不久,又決定減少地區配送中心數,增加PS數,增加PS和OL處的訂單完成率。

 庫存的ABC分類
不僅需要考慮占用資金、銷售數量,還要根據其他因素確定重要程度(CVA-Critical Value Analysis)
 存儲點的數量和庫存量
 平方根法則
如果多個存儲點保有相同庫存,用EOQ原則控制庫存,則將多個庫存點合并后的庫存量IT與原來各點的庫存量Ii有以下關系:

例,某公司經營著21個地區性倉庫,每個倉庫持有庫存16萬元,若所有庫存都集中到一個倉庫,庫存應為多少?如果平均集中分配在三個倉庫,每個倉庫的庫存又是多少?
一個倉庫,16*(21)1/2=73.32萬元;
三個倉庫, 16*(21)1/2/ (3)1/2=42.33萬元,共127萬元;
原來共16*21=336萬元;

 一般情況下,平均庫存I與年吞吐量D不是精確的平方根關系。
當樣本數據比較充分時,可用I=D(兩邊取對數得到線性模型)來擬合。
例,P.286。

 需求服從另外分布時的庫存管理
例如,某企業用定期盤點法管理庫存,已知兩種產品的年需求量分別為5200和10400,盤點周期是4周,補貨提前期為2周,盤點期加提前期內需求服從Poisson分布,要求盤點期加提前期內現貨比率為95%,問庫存應為多少?
解:對于服從Poisson分布的隨機變量,其方差與期望值相同,因此對第一種產品,在盤點期加提前期內
 s’d=(100*(4+2))1/2=24.5
根據p.287,均值為600時95%的現貨率對應的z=1.6。
因此,第一種產品的平均庫存為
AIL1=d*T/2+z*s’d=100*4/2+1.6*24.5=239
同理可得第二種產品AIL2=455.

 總投資限額
企業往往希望總的庫存占用資金不能超過某個限度L。
當使用經濟批量Qi,年庫存占用資金超額時。


 協作式庫存管理
(CR,Continuous Replenishment)(VMI,Vendor-Managed Inventory)  (CPFR,Collaborative Planning, Forecasting and Replenishment)。

 CPFR需要參與各方進行更深入、更廣泛的協作。因為,雖然大家都知道合作的重要,但由于多種原因,即使在美國,也有一半以上的零售商不允許別人訪問他們的詳細銷售數據。要想聯合成功,必須在更深層次上結成戰略伙伴。
 CPFR的協作計劃包括了銷售什么產品、怎樣銷售、在哪個市場區域哪個時間段促銷與銷售等;在信息共享、協作計劃的基礎上,制定出統一的銷售預測;在這個銷售預測的基礎上,根據實時信息、例外情況、生產能力等實施補貨。
CPFR超越了單純的自動補貨策略,取得的效果也更加深遠。

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