供应链设计与管理第二章

第二章引言为什么库存管理非常重要？库存是主要的成本之一，在复杂的供应链中，库存管理本身就很困难，同时对顾客服务水平和供应链成本系统也产生重大影响。库存在供应链中存在的几种形式：原材料库存在制品库存成品库存成本高：1984年通用汽车（GM）运输成本约41亿美元，库存价值74亿美元通过制定正确的库存策略和运输策略，成本每年可降低26%引言为什么库存管理非常重要？在正确的时间、地点持有准确数量的库存是很困难的也就是说库存管理与预测需求之间的不一致。1993年戴尔实际需求远远低于预测需求导致其股票迅速下跌。1993年由于预期的过剩库存，丽诗加邦服饰公司收入出现意想不到的下降。1994年低效的库存管理使IBM挣扎于thinkpad生产不足的困境。2001年恩科公司由于销售下降导致22.5亿美元的过剩库存。引言为什么要持有库存？1.意想不到的客户需求变化。a.越来越多产品的生产周期缩短。b.市场上许多竞争性产品的出现。2.许多情况下供应的数量和质量、供应成本和交货时间存在着显著的不确定性。3.提前期的存在。4.运输公司为实现规模经济对企业运输大批量产品的鼓励。引言制定库存策略要考虑哪些供应链的特性？1.首先而且最重要的是客户需求。2.补货提前期3.需要考虑的不同产品的数量。4.计划期的长度。5.成本。包括订货成本和库存持有成本6.服务水平的要求。单阶段库存控制经济批量模型需求不确定性的影响单期模型初始库存的影响多次订货持续检查策略可变提前期定期检查策略服务水平优化2.22.2.1经济订货批量说明了订货成本和储存成本之间的权衡，考虑有一个仓库面临单一产品的稳定需求。目标使在满足需求的同时使平均采购和保管总成本最小。假设条件。图2-3随时间变化的库存水平整个周期T内的库存总成本为：平均库存水平：Q/2订单数量Q=TDT=Q/D那么单位时间的总平均成本为：订货量：2hTQK2hQQKDhKDQ2*经济批量模型特点一：最优策略平衡了单位时间库存持有成本和单位时间准备成本。图2—4经济批量模型：单位时间总成本经济批量模型特点二：总库存成本对于订货批量并不敏感。b0.50.80.911.11.21.52Increaseincost25%2.5%0.5%00.4%1.6%8.9%25%表2—1灵敏度分析实际订货批量：Q等于最优订货批量Q*乘以系数b给定一个bQ=bQ*2.2.2需求不确定性的影响1.预测总是不准确的。意味着供应和需求很难匹配。2.预测的期限越长，预测的误差越大。意味着顾客的长期需求更难预测。3.综合预测更准确。很难预测顾客对单品库存单位（SKU）的需求容易预测一个产品系列内所有SKU单位的总需求。2.2.3单期模型生命周期非常短的产品一次的订货机会在需求产生之前，必须决定库存量订购数量需求=多于的库存订购数量需求=利益受损单期模型1.依据历史数据。确定各种的需求情况和每种情况可能发生的机会或概率。2.遵循特定的库存策略。估计每种需求情况相关的利润，给定一个订货批量对每种情况下的利润可能发生的概率加权计算出特定订货量下的平均或期望利润。3.采用平均利润最大化的订货量。单期模型实例2-3图2-5概率预测相关条件固定生产成本：10万美元可变生产成本每件：80美元夏季每件售价：125美元夏季未售出的以20美元的价格出售，称此价值为残值。假设供应商生产10000件，需求最终是12000件，则利润等于销售收入减去可变生产成本和固定生产成本。即利润=125（10000）-80（10000）-100000=350000（美元）如果公司生产10000件，需求8000件，利润等于销售收入加上残值减去可变生产成本和固定生产成本。利润=125（8000）[phone]（10000）-100000=140000（美元）需求为8000件的概率为11%，因此生产10000件产生140000美元利润的概率为11%。需求为12000件的概率27%，则产生350000美元利润的概率为27%。计算出每种给定状况下生产10000件的利润，就能确定生产10000件的期望利润。期望利润就是所有状况下的利润根据其发生的概率加权。期望利润最大时的生产产量图2—6作为产量函数的平均利润最优订货量和平均需求的关系边际利润=销售价格---可变成本边际成本=可变生产成本—残值如果边际利润边际成本=》最优订货量平均需求如果边际利润边际成本=》最优订货量平均需求实例2--5图2—7利润的频率直方图总结1.最优订货批量不一定等于预测需求或平均需求。2.平均利润一般会随订货量的增加而增加，直到产量达到一个特定值，之后再继续增加会导致平均利润开始下降。3.当增加产量时，风险也会增加，同时获得较大利润的概率也在增加，即风险和回报之间的权衡。2.2.4初始库存的影响考虑的是公司已经拥有库存的情况，如果下订单就必须支付固定费用。需要权衡的问题是要么避免支付固定费用只拥有少量的存货，要么支付固定费用有更多的存货。图2-8利润和初始库存的影响如果什么也不生产平均利润为：225000+5000（80）=625000（美元）如果决定生产，则库存由5000件上升到12000件，平均利润为：371000+5000（80）=771000（美元）由于增加库存到12000件的平均利润大于不生产时的利润，最优策略是再生产7000件。2.2.5多次订货分销商持有库存的原因：1.为了满足提前期内发生的需求。2.为了防止需求的不确定性。3.平衡年库存持有成本和年订货固定成本。两个策略：持续检查策略：库存每天检查，当库存达到特定水平或订货点就下达订单。适用于计算机化的库存系统。定期检查策略：每过一段固定的时间间隔就检查库存水平一次，每次检查后确定合适的订购数量。2.2.6持续检查策略先做一些假设并需要以下信息：AVG=分销商的平均日需求STD=分销商日需求的标准差L=从供应商到分销商的补货提前期（天数）h=分销商持有单位库存一天的成本a=服务水平，即缺货的概率为1—a对于持续检查模型采用（Q，R）策略—无论何时库存降到订货点R，订购Q单位产品。订货点R由两部分组成一部分是提前期内的平均库存水平，是日平均需求与提前期的乘积L×AVG第二部分代表安全库存Z×STD×√L因此订货点R=经济订货批量LSTDzAVGLhAVGKQ2库存水平随时间的变化图2-9在（Q，R）策略中随时间变化的库存水平收到订货前安全库存为：z×STD×√L订货到达后库存水平为：Q+z×STD×√L因此平均库存水平为：Q/2+z×STD×√L例题2-8一个电视机分销商考虑从一个工厂订货出售给零售商，分销商要对仓库的某型号电视机制定库存策略。每发出一次订单，需要支付一笔订货固定成本4500美元，此成本与订货量无关。分销商购买每台电视机成本为250美元。平均库存年持有成本是产品成本的18%补货提前期是两个星期。分销商希望保证97%的服务水平。问题？订货点和订货量应该为多少从历史数据中可得出平均月需求=191.17月需求的标准差=66.53由于提前期按星期计，将平均需求的标准差转化为周平均需求和周标准差。周平均需求=月平均需求/4.3=44.58周标准差=平均月需求标准差/√4.3=32.08月份910111212345678销售量20015210022128717615119824630998156图2-3前12个月的销售数据参数平均周需求周需求标准差提前期内的平均需求安全库存重新订货点值44.5832.0889.1686.20176表2-4库存分析平均每周每台电视机的库存持有成本：（美元）订货量平均库存水平679/2+86.20=42687.05225018.067987.58.44500,42Q02.2.7可变提前期平均提前期为：AVGL标准差为：STDL订货点：安全库存为：订货批量：222STDLAVGSTDAVGLzAVGLAVGR222STDLAVGSTDAVGLzhAVGKQ22.2.8定期检查策略库存水平的检查是周期性的，间隔期是固定的，每次检查后都要订购适当的数量。间隔期短的情况：采用（s，S）策略，如果库存下降到s以下，就订购足够多的产品使库存量达到S。间隔期比较长的情况：库存策略由一个参数——基本库存水平来刻画。在每次检查库存后，订购足够的货物使库存状况升到基本库存水平。怎么计算基本库存水平？令r为检查周期的长度——假定每隔长度为r的时间发出一次订货。L为提前期。AVG为仓库的平均日需求。STD为日需求的标准差。基本库存水平包含两个部分：一是r+L天内的平均需求：另一个是安全库存：AVGLr)(LrSTDz图2-10定期检查策略下随时间变化的库存水平收到货时的期望库存水平为：r×AVG+z×STD×√r+L临收货前的期望库存水平就是安全库存为：z×STD×√r+L平均库存水平就是两个水平的平均值：（r×AVG）/2+z×STD×√r+L2.2.9服务水平的优化假设库存优化的目标是基于特定服务水平来决定最优库存策略。问题是如何决定适当的服务水平？1.有时候服务水平由下游客户决定。2.业务单位拥有一定的灵活性选择适当的服务水平。图2-11作为提前期的函数的服务水平与库存水平的关系由上图得出以下结论：1.其他都相同的情况下，服务水平越高，库存水平就越高。2相同的库存水平下，一个业务单位供货的提前期越长，所提供的服务水平就越低。3.服务水平的边际影响随着库存水平而降低，也就是说，库存水平越低，每单位库存对服务水平的影响就越大。因此我们决策每一单品库存单位的服务水平，使期望利润最大化。图2-12不同单品库存单位的服务水平优化其他情况都相同时，具有以下特性的产品服务水平比较高：高边际利润高产量低变动性较短的提前期2.3风险分担风险分担意味着如果汇集各地的需求，需求的变动性将减少。某一客户的高需求更可能被另一客户的低需求所抵消。变动的降低能允许安全库存的减少，从而减少平均库存。标准差和变异系数：标准差是用来衡量需求偏离平均需求的大小，衡量顾客需求变动的绝对值。变异系数衡量顾客需求相对平均需求的变动，是标准差和平均需求的比率。变异系数=标准差/平均需求风险分担案例ACME是美国东北部一家制造和分销电子设备的公司。有两个仓库，一个在新泽西，一个在马萨诸塞交货到每个仓库提前期为一个星期，提供97%的服务水平将两个仓库替换成成一个仓库，维持97%的服务水平。分析两种具体产品A和B证明风险分担能使相同的服务水平下，库存降低A和B的历史销售数据产品A的历史数据周12345678马萨诸塞3345373855301858新泽西4635414026481855合计79807878817836113产品B的历史数据周12345678马萨诸塞03300130新泽西24303100合计26303230表2-7历史数据概括统计量产品平均需求需求标准差变异系数马萨诸塞A39.313.20.34马萨诸塞B1.1251.361.21新泽西A38.612.00.31新泽西B1.251.581.26合计A77.920.710.27合计B2.3751.90.81表2-8库存水平产品提前期内平均需求安全库存订货点Q马萨诸塞A39.325.0865132马萨诸塞B1.1252.58425新泽西A38.622.86231新泽西B1.253524合计A77.939.35118186合计B2.3753.61633风险分担总结1.集中化库存同时减少了系统的安全库存和平均库存。2.变异系数越大，从集中化系统中获得的好处越多即从风险分担中得到的利益越多。3.从风险分担中得到的利益依赖于一个市场对另一个市场的需求方式。2.4集中化与分散化系统集中化配送系统与分散化配送系统，需要权衡的是：1.安全库存。从分散化向集中化转变时，安全库存会减少。2.服务水平。分散化和集中化系统有相同的库存时，集中化系统服务水平较高。3.管理费用。分散化系统中管理费用较高。4.顾客提前期。分散化系统中响应时间更短。5.运输成本。增加仓库数量