供應鏈設計與管理第二章教材

1、第二章第二章引言為什么庫存管理非常重要？為什么庫存管理非常重要？ 庫存是主要的成本之一，在復雜的供應鏈中，庫存庫存是主要的成本之一，在復雜的供應鏈中，庫存管理本身就很困難，同時對顧客服務水平和供應鏈管理本身就很困難，同時對顧客服務水平和供應鏈成本系統(tǒng)也產生重大影響。成本系統(tǒng)也產生重大影響。 庫存在供應鏈中存在的幾種形式：庫存在供應鏈中存在的幾種形式： 原材料庫存原材料庫存 在制品庫存在制品庫存 成品庫存成品庫存成本高：成本高：1984年通用汽車（年通用汽車（GM）運輸成本約）運輸成本約41億美元，庫存價值億美元，庫存價值74億美元億美元 通過制定正確通過制定正確的庫存策略和運輸策略，成本每年可

2、降低的庫存策略和運輸策略，成本每年可降低26%引言為什么庫存管理非常重要為什么庫存管理非常重要？ 在正確的時間、地點持有準確數(shù)量的庫存是很困難的也就是在正確的時間、地點持有準確數(shù)量的庫存是很困難的也就是說庫存管理與預測需求之間的不一致。說庫存管理與預測需求之間的不一致。1993年戴爾實際需求遠遠低于預測需求導致其股票迅速下跌。年戴爾實際需求遠遠低于預測需求導致其股票迅速下跌。1993年由于預期的過剩庫存，麗詩加邦服飾公司收入出現(xiàn)意年由于預期的過剩庫存，麗詩加邦服飾公司收入出現(xiàn)意想不到的下降。想不到的下降。1994年低效的庫存管理使年低效的庫存管理使IBM掙扎于掙扎于thinkpad生產不足的困

3、境。生產不足的困境。2001年恩科公司由于銷售下降導致年恩科公司由于銷售下降導致22.5億美元的過剩庫存。億美元的過剩庫存。引言為什么要持有庫存為什么要持有庫存？1.意想不到的客戶需求變化。意想不到的客戶需求變化。 a.越來越多產品的生產周期縮短。越來越多產品的生產周期縮短。 b.市場上許多競爭性產品的出現(xiàn)。市場上許多競爭性產品的出現(xiàn)。2.許多情況下供應的數(shù)量和質量、供應成本和許多情況下供應的數(shù)量和質量、供應成本和交貨時間存在著顯著的不確定性。交貨時間存在著顯著的不確定性。3.提前期的存在。提前期的存在。4.運輸公司為實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟對企業(yè)運輸大批量運輸公司為實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟對企業(yè)運輸大批量產品的鼓勵

4、。產品的鼓勵。引言引言制定庫存策略要考慮哪些供應鏈的特性？制定庫存策略要考慮哪些供應鏈的特性？1.首先而且最重要的是客戶需求。首先而且最重要的是客戶需求。2.補貨提前期補貨提前期3.需要考慮的不同產品的數(shù)量。需要考慮的不同產品的數(shù)量。4.計劃期的長度。計劃期的長度。5.成本。包括訂貨成本和庫存持有成本成本。包括訂貨成本和庫存持有成本6.服務水平的要求。服務水平的要求。單單階階段段庫庫存存控控制制經(jīng)濟批量模型經(jīng)濟批量模型需求不確定性的影響需求不確定性的影響單期模型單期模型初始庫存的影響初始庫存的影響多次訂貨多次訂貨持續(xù)檢查策略持續(xù)檢查策略可變提前期可變提前期定期檢查策略定期檢查策略服務水平優(yōu)化服

5、務水平優(yōu)化2.2 2.2.1 經(jīng)濟訂貨批量經(jīng)濟訂貨批量說明了訂貨成本和儲存成本之間的權衡，考慮有一個倉庫面臨單一產品的穩(wěn)定需求。目標使在滿足需求的同時使平均采購和保管總成本最小。假設條件。 圖2-3 隨時間變化的庫存水平整個周期T內的庫存總成本為：平均庫存水平：Q/2訂單數(shù)量Q=TD T=Q/D 那么單位時間的總平均成本為：訂貨量：2hTQK2hQQKDhKDQ2*經(jīng)濟批量模型特點一：最優(yōu)策略平衡了單位時間庫存持有成本和單位時間準備成本。 圖24 經(jīng)濟批量模型：單位時間總成本 經(jīng)濟批量模型特點二：經(jīng)濟批量模型特點二：總庫存成本對于訂貨批量并不敏感。總庫存成本對于訂貨批量并不敏感。b0.50.8

6、0.911.11.21.52Increase in cost25%2.5%0.5%00.4%1.6%8.9%25%表21 靈敏度分析實際訂貨批量：Q等于最優(yōu)訂貨批量Q*乘以系數(shù)b給定一個b Q=bQ*2.2.2需求不確定性的影響需求不確定性的影響1.預測總是不準確的。預測總是不準確的。 意味著供應和需求很難匹配。2.預測的期限越長，預測的誤差越大。預測的期限越長，預測的誤差越大。 意味著顧客的長期需求更難預測。3.綜合預測更準確。綜合預測更準確。 很難預測顧客對單品庫存單位（SKU）的需求 容易預測一個產品系列內所有SKU單位的總需求。2.2.3 單期模型單期模型生命周期非常短的產品 一次的訂

7、貨機會 在需求產生之前，必須決定庫存量訂購數(shù)量需求=多于的庫存訂購數(shù)量利益受損單期模型單期模型1.依據(jù)歷史數(shù)據(jù)。依據(jù)歷史數(shù)據(jù)。 確定各種的需求情況和每種情況可能發(fā)生的機會或概率。2.遵循特定的庫存策略。遵循特定的庫存策略。估計每種需求情況相關的利潤，給定一個訂貨批量對每種情況下的利潤可能發(fā)生的概率加權計算出特定訂貨量下的平均或期望利潤。3.采用平均利潤最大化的訂貨量。采用平均利潤最大化的訂貨量。 單期模型實例單期模型實例2-3 圖2-5 概率預測相關條件相關條件固定生產成本：10萬美元可變生產成本每件：80美元夏季每件售價：125美元夏季未售出的以20美元的價格出售，稱此價值為殘值。假設供應商

8、生產10000件，需求最終是12000件，則利潤等于銷售收入減去可變生產成本和固定生產成本。即利潤=125（10 000）-80（10 000）-100 000=350 000（美元）如果公司生產10000件，需求8000件，利潤等于銷售收入加上殘值減去可變生產成本和固定生產成本。利潤=125（8000）+20（2000）-80（10 000）-100 000=140 000（美元）需求為8000件的概率為11%，因此生產10 000件產生140 000美元利潤的概率為11%。需求為12000件的概率27%，則產生350 000美元利潤的概率為27%。計算出每種給定狀況下生產10 000件的利

9、潤，就能確定生產10 000件的期望利潤。期望利潤就是所有狀況下的利潤根據(jù)其發(fā)生的概率加權。期望利潤最大時的生產產量期望利潤最大時的生產產量圖26 作為產量函數(shù)的平均利潤最優(yōu)訂貨量和平均需求的關系最優(yōu)訂貨量和平均需求的關系邊際利潤=銷售價格-可變成本邊際成本=可變生產成本殘值如果邊際利潤邊際成本=最優(yōu)訂貨量平均需求如果邊際利潤邊際成本=最優(yōu)訂貨量平均需求實例實例2-5 圖27 利潤的頻率直方圖總結總結1.最優(yōu)訂貨批量不一定等于預測需求或平均需求。2.平均利潤一般會隨訂貨量的增加而增加，直到產量達到一個特定值，之后再繼續(xù)增加會導致平均利潤開始下降。3.當增加產量時，風險也會增加，同時獲得較大利潤

10、的概率也在增加，即風險和回報之間的權衡。2.2.4初始庫存的影響初始庫存的影響考慮的是公司已經(jīng)擁有庫存的情況，如果下訂單就必須支付固定費用。需要權衡的問題是要么避免支付固定費用只擁有少量的存貨，要么支付固定費用有更多的存貨。圖2-8利潤和初始庫存的影響如果什么也不生產平均利潤為： 225 000+5000（80）=625 000（美元）如果決定生產，則庫存由5000件上升到12000件，平均利潤為： 371 000+5000（80）=771000（美元）由于增加庫存到12000件的平均利潤大于不生產時的利潤，最優(yōu)策略是再生產7000件。2.2.5多次訂貨多次訂貨分銷商持有庫存的原因分銷商持有庫

11、存的原因：1.為了滿足提前期內發(fā)生的需求。2.為了防止需求的不確定性。3.平衡年庫存持有成本和年訂貨固定成本。兩個策略兩個策略：持續(xù)檢查策略持續(xù)檢查策略：庫存每天檢查，當庫存達到特定水平或訂貨點就下達訂單。適用于計 算機化的庫存系統(tǒng)。定期檢查策略定期檢查策略：每過一段固定的時間間隔就檢查庫存水平一次， 每次檢查后確定合適的訂購數(shù)量。2.2.6持續(xù)檢查策略持續(xù)檢查策略先做一些假設并需要以下信息：AVG=分銷商的平均日需求STD=分銷商日需求的標準差L=從供應商到分銷商的補貨提前期（天數(shù)）h=分銷商持有單位庫存一天的成本a=服務水平，即缺貨的概率為1a對于持續(xù)檢查模型采用（Q，R）策略無論何時庫存

12、降到訂貨點R，訂購Q單位產品。訂貨點R由兩部分組成一部分是提前期內的平均庫存水平，是日平均需求與提前期的乘積 L AVG第二部分代表安全庫存 Z STD L因此訂貨點R=經(jīng)濟訂貨批量 LSTDzAVGLhAVGKQ2庫存水平隨時間的變化庫存水平隨時間的變化圖2-9在（Q，R）策略中隨時間變化的庫存水平收到訂貨前安全庫存為：z STD L訂貨到達后庫存水平為：Q+z STD L因此平均庫存水平為：Q/2+ z STD L例題例題2-8 一個電視機分銷商考慮從一個工廠訂貨出售給零售商，分銷商要對倉庫的某型號電視機制定庫存策略。 每發(fā)出一次訂單，需要支付一筆訂貨固定成本4500美元，此成本與訂貨量無

13、關。 分銷商購買每臺電視機成本為250美元。 平均庫存年持有成本是產品成本的18% 補貨提前期是兩個星期。 分銷商希望保證97%的服務水平。 問題？訂貨點和訂貨量應該為多少從歷史數(shù)據(jù)中可得出平均月需求=191.17 月需求的標準差=66.53由于提前期按星期計，將平均需求的標準差轉化為周平均需求和周標準差。 周平均需求=月平均需求/4.3=44.58 周標準差=平均月需求標準差/4.3=32.08月份月份910 1112 12 3 4 5 6 7 8銷售銷售量量 200 152 100 221 287 176 151 198 246 309 98 156圖2-3 前12個月的銷售數(shù)據(jù)參數(shù)參數(shù)平

14、均周需求平均周需求周需求標準周需求標準差差提前期內提前期內的平均需的平均需求求安全庫安全庫存存重新訂重新訂貨點貨點值值44.5832.0889.1686.20176表2-4 庫存分析平均每周每臺電視機的庫存持有成本： （美元） 訂貨量 平均庫存水平679/2+86.20=426 87. 05225018. 067987.58.44500, 42Q02.2.7可變提前期可變提前期平均提前期為：AVGL標準差為：STDL訂貨點：安全庫存為：訂貨批量：222STDLAVGSTDAVGLzAVGLAVGR222STDLAVGSTDAVGLzhAVGKQ22.2.8定期檢查策略定期檢查策略庫存水平的檢查

15、是周期性的，間隔期是固定的，每次檢查后都要訂購適當?shù)臄?shù)量。間隔期短的情況：采用（s，S）策略，如果庫存下降到s以下，就訂購足夠多的產品使庫存量達到S。間隔期比較長的情況：庫存策略由一個參數(shù)基本庫存水平來刻畫。在每次檢查庫存后，訂購足夠的貨物使庫存狀況升到基本庫存水平。怎么計算基本庫存水平？怎么計算基本庫存水平？ 令r為檢查周期的長度假定每隔長度為r的時間發(fā)出一次訂貨。 L為提前期。 AVG為倉庫的平均日需求。 STD為日需求的標準差。 基本庫存水平包含兩個部分： 一是r+L天內的平均需求： 另一個是安全庫存：AVGLr)(LrSTDz圖2-10 定期檢查策略下隨時間變化的庫存水平收到貨時的期望

16、庫存水平為： r AVG+zSTD r+L臨收貨前的期望庫存水平就是安全庫存為： z STD r+L平均庫存水平就是兩個水平的平均值： （r AVG）/2+z STD r+L2.2.9服務水平的優(yōu)化服務水平的優(yōu)化假設庫存優(yōu)化的目標是基于特定服務水平來決定最優(yōu)庫存策略。問題是如何決定適當?shù)姆账剑?.有時候服務水平由下游客戶決定。2.業(yè)務單位擁有一定的靈活性選擇適當?shù)姆账?。圖2-11 作為提前期的函數(shù)的服務水平與庫存水平的關系由上圖得出以下結論：由上圖得出以下結論：1.其他都相同的情況下，服務水平越高，庫存水平就越高。2相同的庫存水平下，一個業(yè)務單位供貨的提前期越長，所提供的服務水平就越低

17、。3.服務水平的邊際影響隨著庫存水平而降低，也就是說，庫存水平越低，每單位庫存對服務水平的影響就越大。因此我們決策每一單品庫存單位的服務水平，使期望利潤最大化。圖圖2-12不同單品庫存單位的服務水平優(yōu)化不同單品庫存單位的服務水平優(yōu)化其他情況都相同時，具有以下特性的產品服務水平比較高： 高邊際利潤 高產量 低變動性 較短的提前期2.3風險分擔風險分擔 風險分擔意味著如果匯集各地的需求，需求的變動性將減少。 某一客戶的高需求更可能被另一客戶的低需求所抵消。 變動的降低能允許安全庫存的減少，從而減少平均庫存。標準差和變異系數(shù)： 標準差是用來衡量需求偏離平均需求的大小，衡量顧客需求變動的絕對值。 變異

18、系數(shù)衡量顧客需求相對平均需求的變動，是標準差和平均需求的比率。 變異系數(shù)=標準差/平均需求風險分擔案例風險分擔案例ACME是美國東北部一家制造和分銷電子設備的公司。有兩個倉庫，一個在新澤西，一個在馬薩諸塞交貨到每個倉庫提前期為一個星期，提供97%的服務水平將兩個倉庫替換成成一個倉庫，維持97%的服務水平。分析兩種具體產品A和B證明風險分擔能使相同的服務水平下，庫存降低A和和B的歷史銷售數(shù)據(jù)的歷史銷售數(shù)據(jù)產品產品A的歷史數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)周周12345678馬薩諸塞3345373855301858新澤西4635414026481855合計合計79807878817836113產品產品B的歷史數(shù)據(jù)的歷

19、史數(shù)據(jù)周周12345678馬薩諸塞03300130新澤西24303100合計合計26303230表表2-7歷史數(shù)據(jù)概括歷史數(shù)據(jù)概括統(tǒng)計量統(tǒng)計量產品產品平均需求平均需求需求標準差需求標準差變異系數(shù)變異系數(shù) 馬薩諸塞馬薩諸塞A39.313.20.34馬薩諸塞馬薩諸塞B1.1251.361.21新澤西新澤西A38.612.00.31新澤西新澤西B1.251.581.26合計合計A77.920.710.27合計合計B2.3751.90.81表表2-8庫存水平庫存水平產品產品提前期內提前期內平均需求平均需求安全庫存安全庫存訂貨點訂貨點Q馬薩諸塞馬薩諸塞A39.325.0865132馬薩諸塞馬薩諸塞B1.

20、1252.58425新澤西新澤西A38.622.86231新澤西新澤西B1.253524合計合計A77.939.35118186合計合計B2.3753.61633風險分擔總結風險分擔總結1.集中化庫存同時減少了系統(tǒng)的安全庫存和平均庫存。2.變異系數(shù)越大，從集中化系統(tǒng)中獲得的好處越多即從風險分擔中得到的利益越多。3.從風險分擔中得到的利益依賴于一個市場對另一個市場的需求方式。2.4集中化與分散化系統(tǒng)集中化與分散化系統(tǒng)集中化配送系統(tǒng)與分散化配送系統(tǒng)，需要權衡的是：1.安全庫存。從分散化向集中化轉變時，安全庫存會減少。2.服務水平。分散化和集中化系統(tǒng)有相同的庫存時，集中化系統(tǒng)服務水平較高。3.管理費

21、用。分散化系統(tǒng)中管理費用較高。4.顧客提前期。分散化系統(tǒng)中響應時間更短。5.運輸成本。增加倉庫數(shù)量時，出庫的運輸成本會減少，入庫的成本增加，對總運輸成本的影響無法直接判斷。2.5供應鏈環(huán)境下的庫存管理供應鏈環(huán)境下的庫存管理 串行供應鏈由一系列環(huán)節(jié)組成，每一環(huán)節(jié)僅供貨給單一下游，直到最終環(huán)節(jié)滿足最終客戶需求。公司的目標是管理庫存以減少系統(tǒng)成本。我們假設我們假設： 1.庫存決策由一個決策者制定，其目標是使系統(tǒng)成本最小。 2.決策者能了解到每個零售商和倉庫的庫存信息。在這種假設下，系統(tǒng)管理的有效途徑是級庫存的庫存策略。 什么是級庫存？什么是級庫存？ 在一個配送系統(tǒng)中，每一階段或每一層次被稱為一級。在系統(tǒng)任何階段或層次的級庫存等于該級的現(xiàn)有庫存加上所有下游庫存。圖圖2-12 串行供應鏈串行供應鏈零售商的庫存采用（Q，R）策略。 分銷商的訂貨點R和訂貨量Q也同零售商一樣計算，此時訂貨點為：Le=級提前期，定義為，零售商和分銷商之間的提前期加上分銷商和他的供應商，即批發(fā)商之間的提前期。AVG=零售商的平均需求STD=零售商需