第十一章-存储论

存储论（1）存储问题及其基本概念（2）确定型存储模型（3）单周期的随机型存储模型本章主要内容：存储论一、问题的提出水库蓄水问题生产用料问题商店存货问题…………？？？存储是解决供需不协调的一种措施.存储论两方面的矛盾：短缺造成的损失和存储形成的费用作用：协调供需关系，平抑波动，保障供给问题：对于特定的需求模型，如何确定最佳补充周期和补充量。费用分析是基本的衡量标准1915年美国经济学家哈里斯(HarrisF.）对商业中的库存问题建立了一个简单模型，并求得了最优解，但未被人们注意。1918年威尔逊（WilsonR.H)建立确定性库存模型，并重新得出了哈里斯的公式，被称为威尔逊公式。二次大战后开始研究随机性库存模型。50年代美国的经济学家们研究了最优存储策略...二、发展概况存储论是研究最优存储策略的理论和方法。研究在不同需求、供货及到达等情况下，确定在什么时间点及一次提出多大批量的订货，使用于订购、存储和可能发生短缺的费用的总和为最少。存储论存储论三、存储问题及其基本概念存储系统是一个由补充、存储、需求三个环节紧密构成的运行系统。存储由于需求（输出）而减少，通过补充（输入）而增加，其中心可视为仓库。仓库(库存量)供给需求定购进货输出输入存储论需求:由于需求，从存储中取出一定数量的存货，使存储量减少，即存储的输出。需求类型：间断的,连续的;确定性的,随机性的连续需求QTWS间断需求QTWSt0存储论补充(订货和生产)：由需求存货减少，必须加以补充，这是存储的输入。拖后时间(订货时间):补充存储的时间或备货时间订货时间：可长，可短，确定性的,随机性的存储费用存储费：占用资金利息\货物损坏支出等订货费:生产费:生产准备费、材料费用与加工费缺货费：缺货损失固定费用:手续费\电信往来可变费用:货物本身价格,运费HowMuch?When?存储策略存储论存储论主要解决存储策略问题，即如下两个问题：1．补充存储物资时，每次补充数量(Q)是多少？2．应该间隔多长时间(T)来补充这些存储物资？存储策略存储论库存策略：库存策略是指决定在什么情况下对存储进行补充以及补充数量是多少。分类t－循环策略（t，S）策略（s，S）策略存储论t－循环策略：不论现在库存数量为多少，每隔一个固定时间补充一个固定的存储量Q。（t，S）策略：每隔一个固定的时间t补充一次，补充的数量以补足一个固定的贮存量S为准。（s，S）策略：库存余额为I，若I＞s，则不对库存进行补充；若I≤s，则对库存进行补充，数量Q＝s－I。存储论存储类型存储模型确定性存储模型随机性存储模型确定型存储摸型:如果存储模型被模型中的需求、补充等一些数据为确定的数值时，称为确定型存储摸型。随机型存储模型：如果含有随机变量，称为随机型存储模型。模型Ⅰ：不允许缺货，补充时间极短（经济订购批量orE.O.Q)假设：•需求是连续均匀的，即单位时间的需求量R为常数•补充可以瞬时实现，即补充时间近似为零•单位存储费C1，单位缺货费C2=∞，订购费用C3；货物单价K二、确定型存储模型存储论存储论主要参数有：需求率：R单位货物单位时间的存储费：c1每次订货费：c3每次订货量：Q这些量都是确定的、不变的数值。各参量之间的关系：订货量Q单位存储费c1每次订购费c3越小存储费用越小订货费用越大越大存储费用越大订货费用越小存储论研究目的：1．补充存储物资时，每次补充数量(Q)是多少？2．应该间隔多长时间(t)来补充这些存储物资？使得总费用最少时间t0tQ/2存储量Q存储状态图tt采用t-循环策略RCCt13*213**2CRCRtQRCCtCC31**2)(经济订货批量公式，简称EOQ存储论模型Ⅱ：允许缺货，补充时间较长•需求是连续均匀的，即单位时间的需求量R为常数。•补充需要一定时间。只考虑生产时间，生产连续均匀的，即生产速度P为常数。设P＞R•单位存储费C1，单位缺货费C2，订购费C3。不考虑货物价值。存储论模型Ⅱ的最优存储策略各参数值RPPCCCCRCRtQ12113**2RPPCCCRCCt22113*2最优存储周期经济生产批量*3*2tCC平均总费用存储论*211*2tCCCt*2*1tPRPt*2**3)1(tPRtPRt)(*3**ttRA*1*RtB缺货补足时间开始生产时间结束生产时间最大存储量最大缺货量模型Ⅱ的最优存储策略各参数值存储论)(213*RPRCPCt)(213**RPCRPCRtQ**3tPRt**3**)()(tPRPRttRA*3*2tCC最优存储周期经济生产批量结束生产时间最大存储量平均总费用模型Ⅲ：不允许缺货，补充时间较长存储论RCCCCCt21213*)(221213**)(2CCCCRCRtQ*211321*tCCCttttp最优存储周期经济生产批量生产时间模型Ⅳ：允许缺货，补充时间极短存储论)(221132*212*CCCRCCtCCRCA*211*tCCRCB*3*2tCC最大存储量最大缺货量平均总费用模型Ⅳ：允许缺货，补充时间极短存储论三、单周期的随机性存储模型存储论在前面讨论的模型中，我们把需求看成是固定不变的已知常量。但是，在现实世界中，更多的情况却是需求为一个随机变量。为此，在本节中我们将介绍需求是随机变量，特别是需求服从均匀分布和正态分布这两种简单情况的存储模型。典型的单周期存储模型是“报童问题”（NewsboyProblem），它是由报童卖报演变而来的，在存储论和供应链的研究中有广泛地应用。基本的订货策略按决定是否订货的条件划分：订购点订货法、定期订货法按订货量的决定方法划分：定量订货法、补充订货法存储论单周期的存储模型：周期中只能提出一次订货发生短缺时也不允许再提出订货周期结束后，剩余货可以处理存储策略的优劣，通常以赢利的期望值的大小作为衡量标准存储论例：某商店拟出售一批日历画片，每售出一千张可赢利700元。如果在新年期间不能售出，必须削价处理。由于削价，一定可以售完，此时每千张赔损400元。根据以往经验，市场需求的概率见表：每年只能订货一次，问应订购日历画片几千张才能使获利的期望值最大？存储论需求量(千张)012345概率P(r)0.050.10.250.350.150.1解：如果该店订货4千张，可能获利的数值存储论市场需求(千张)获利(元)0(-400)×4=-16001(-400)×3+700=-5002(-400)×2+700×2=6003(-400)×1+700×3=17004(-400)×0+700×4=28005(-400)×0+700×4=2800订购量为4千张时获利的期望值E［C(4)］=(-16)×0.05+(-5)×0.10+6×0.25+17×0.35+28×0.15+28×0.10=13.15（元）存储论012345获利期望值000000001-4007007007007007006452-800300140014001400140011803-1200-10010002100210021001440*4-1600-50060017002800280013155-2000-9002001300240035001025需求量获利订货量存储论该店订购3千张日历画片获利期望值最大本例也可从相反的角度考虑求解，即计算损失期望值最小的办法求解当订货量为Q时，可能发生•滞销赔损（供大于求）•缺货损失（供小于求）因缺货而失去销售机会的损失存储论当该店订购量为2千张时，损失的可能值供货大于需求时滞销损失市场需求量为0时滞销损失(-400)×2=-800(元)市场需求量为1时滞销损失(-400)×1=-400(元)市场需求量为2时滞销损失0(元)供货小于需求时缺货损失市场需求量为3时缺货损失(-700)×1=-700(元)市场需求量为4时缺货损失(-700)×2=-1400(元)市场需求量为5时缺货损失(-700)×3=-2100(元)存储论当订购量为2千张时，滞销和缺货两种损失之和的期望值E［C(2)］=(-800)×0.05+(-400)×0.10+0×0.25+(-700)×0.35+(-1400)×0.15+(-2100)×0.10=-745（元）存储论订货量（千张）012345损失的期望值-1925-1280-745-485*-610-900该店订购3千张可使损失的期望值最小。结论同前说明对同一问题可从两个不同的角度考虑：获利最大、损失最小存储论典型例—报童问题：报童每天售出的报纸份数r是一个离散随机变量，•每天售出r份报纸的概率为P(r)(根据经验已知)，且p(r)=1；•每售出一份报纸能赚K元；•如售剩报纸，每剩一份赔h元。问报童每天应准备多少份报纸？模型Ⅵ：需求是离散随机变量存储论设报童每天准备Q份报纸。采用损失期望值最小准则确定QQrrPrQh0)()(10)()()()()(QrQrrPQrkrPrQhQC1)()(QrrPQrk•供过于求(r≤Q),因售剩而遭到的损失期望值•供不应求(r＞Q),因失去销售机会而少赚钱的损失期望值•总的损失期望值存储论边际分析法（略）QrQrrPhkkrP010)()(＜QrrPQF0)()(hkkN记N称为损益转折概率如采用获利期望值最大准则，确定最佳订购量Q*，结果同上。（略）最佳订购量Q*的确定：存储论利用公式解上例637.0,400,700hkkhk35.0=)3(,25.0=)2(,10.0=)1(,05.0=)0(PPPP75.0=)(637.04.0=)(∑∑30=20=rrrPrP＜＜应订购日历画片3千张存储论一般情况下有P(rQ*)≤k/(k+h)≤P(r≤Q*)可以推出：P(r≤Q*)＝k/(k+h)均匀分布U[a,b]情况:P(r≤Q*)=(Q*-a)/(b-a)=k/(k+h)正态分布N()情况：P(r≤Q*)=Q*=k/(k+h)存储论例：某种报纸出售：k=15元／百张，未售赔付：h=20元／百张，销售概率：问题：每日订购多少张报纸可使赚钱的期望值最高？55.0)(4286.035.0)(8070rrrPrP＜最优订货量Q*=8百张，赚钱的期望值最大。存储论销售量(r)567891011概率P(r)0.050.100.200.200.250.150.05解：k/(k+h)=15/(15+20)=0.4286，Q=8时例：新年挂历，出售赢利：k=20／本，年前未售出赔付：h=16元／本，市场需求近似服从均匀分布U[550,1100]。问：该书店应订购多少本新年挂历，可使损失期望值最小？存储论解：均匀分布U[a,b]情况:P(r≤Q*)=(Q*-a)/(b-a)=(Q*-550)/550=k/(k+h)=20/(20+16)所以，Q*=856(本)，且挂历有剩余的概率为5／9，挂历脱销的概率为4／9。例液体化工产品，需求近似服从正态分布N(1000,1002)。有关数据如下：售价20元／kg，生产成本15元／kg；需求不足时高价购买19元／kg；多余处理价5元／kg。问生产量为多少时，可使获利期望值最大？解k=(20-15)-(20-19)=4元/kg(需求不足时损失）h=15-5=10元／kg(生产过剩时的损失)存储论正态分布N()情况：P(d≤Q*)=Q*=k/(k+h)=0.286查表得(Q*-1000)/100=-0.56所以，Q*=944(kg)，且产品有剩余的概率为0.286，缺货的概率为0.714。存储论