安全庫存的控制與管理研究

1、安全庫存的控制與管理研究摘要：安全庫存是給定期間內，為滿足顧客需求而持有的超過預測數量的庫存量。持有安全庫存的原因是需求的不確定性以及當實際需求量超過預測值時導致的產品短缺。安全庫存是一種額外持有的庫存,也是一種緩沖器,它對庫存成本有很大影響。本文通過對供應鏈上提前期優(yōu)化、聚集效應和延遲策略等的分析研究，探討在不降低產品可獲性水平的情況下,如何通過聚集效應和提前期優(yōu)化來減少安全庫存量，并且對多級供應鏈中安全庫存的管理進行梳理。關鍵詞：安全庫存可獲性水平提前期聚集效應延遲策略多級供應鏈安全庫存在供應鏈中的作用供應鏈是由相互間通過提供原材料、半成品或零部件、產品、服務的,包括廠家、供應商、制造商、

2、分銷商和零售商等組成,是為最終客戶提供特定產品或服務的一種供應網絡。庫存以原材料、在制品、半成品、成品的形式存在于供應鏈的各個環(huán)節(jié),庫存費用占庫存物品的價值的20%40%,因此供應鏈中的庫存控制是十分重要的。供應鏈具有不確定性，其不確定性主要來自三方面:(1)供應者不確定性,即供應商的生產系統(tǒng)可能發(fā)生故障或貨物運輸延遲,導致提前期的不確定和訂貨批量的不確定;(2)生產者不確定性,即制造者本身生產系統(tǒng)的可靠性、計劃執(zhí)行的偏差等導致生產時間的不確定性;(3)顧客不確定性,即顧客需求預測存在誤差、購買力的波動等都導致顧客需求的不確定。供應鏈的不確定性要求企業(yè)建立安全庫存。安全庫存(SafetySto

3、ckorBufferstock)是指為了防止臨時用量增加或交貨誤期等特殊原因而預計的保險儲備量。供應鏈中各企業(yè)對各自供應商及時、準確交貨的承諾不完全信任,需要設立安全庫存以防止供應商延遲交貨或不能交貨的情況;供應鏈上的各企業(yè)對各自顧客的需求,特別是最終消費者的實際需求難以把握,只能依靠預測來安排生產和銷售,而預測與實際需求很難完全一致,出現庫存不足或過剩;同時,企業(yè)為了滿足顧客大量的突發(fā)性訂貨,也設立了大量的安全庫存。一方面,提高安全庫存水平能滿足顧客對產品的滿意度,增加來自顧客的邊際效益,縮短顧客的響應時間。在當前的市場環(huán)境下，顧客在商店中尋找可供商品變得越來越容易。當顧客上網購書時，如果他

4、購買的書在亞馬遜網上書店脫銷，那么他可以很容易地查看當當網上書店是否有這本書。顧客搜尋產品越來越容易，這使得企業(yè)在提高產品可獲性方面面臨巨大的壓力。于此同時，消費者個性化日趨增強，產品種類日益增多，結果導致市場日趨多樣化，個性化產品的市場需求變得更加不穩(wěn)定和難以預測。產品種類增多，對企業(yè)產品可獲性要求的提高，促使企業(yè)持有更多的安全庫存;另一方面,提高安全庫存水平的同時,也增加了供應鏈中的庫存持有成本,這一點對于產品壽命周期短、需求不確定的高科技產業(yè)尤為重要,較高的安全庫存可抵消需求不確定性的影響,但也會產生副作用,隨著新產品的上市,對老產品的需求降低,現有庫存可能成為過時產品。有安全庫存的庫存

5、狀態(tài)圖如下圖所示：圖1有安全庫存的庫存狀態(tài)圖安全庫存的決定因素2.1產品可獲性產品可獲性反映了一家企業(yè)在庫存為零的情況下滿足顧客訂單需求的能力。當顧客訂單到達時，企業(yè)沒有存貨，產品就會脫銷，較高的產品可獲性可以提高客戶滿意度。庫存系統(tǒng)的可獲性水平是表征其系統(tǒng)運作表現的重要因素.在許多文獻中,確定安全庫存量的主要目標是滿足既定的可獲性水平,而不是成本最小化的結果.可獲性水平的定義有多種方式,而最常用的有以下兩種：1)按照訂貨周期定義,可獲性水平表示為在定常時段對應的訂貨周期總數中,不發(fā)生缺貨的周期的百分比。即在所有的補貨周期中，能滿足顧客所有需求的補貨周期所占的比重。通常以周期服務水平(cycl

6、eservicelevel,CSL)衡量。2)按照需求量定義,可獲性水平表示為能滿足的需求量占總需求量的百分比。通常以產品滿足率(productfillrate,FR)衡量。在許多實際情況下，企業(yè)有它期望的產品可獲性水平，并希望通過設計補貨策略以達到期望水平。例如，沃爾瑪對其超市出售的每一種商品都確定了期望的產品可獲性水平。超市管理者必須確定相應的補貨策略以及合理的安全庫存水平，以實現該目標。確定期望的產品可獲性水平可能要通過平衡庫存持有成本與缺貨成本來實現。但在其他情況下，合同中明確了期望的產品可獲性水平，管理者必須設計能夠實現期望目標的補貨策略。在給定CSL期望值的情況下，可以求出合理的安

7、全庫存SS。假設提前期為L,且需求服從正態(tài)分布，每個時間周期的需求向好獨立，則我們可以假定已知以下變量：期望的周期服務水平=CSL提前期內的平均需求量-Dl提前期的標準差=aL再訂購點ROP=DL+SS在給定CSL的情況下，有概率P(提前期內的需求量WROP)=CSL，假設需求服從正態(tài)分布,則有：F(Dl+SS,Dl，Ol)=CSL，即有安全庫存SS=F-i(CSL,Dl，Ol)-Dl，這樣，給定產品可獲性水平時，可以確定安全庫存量。2.2提前期庫存系統(tǒng)中常常在保留應用經濟批量(EOQ)模型的同時，在整個存貯周期內設置一個安全庫存量,。當庫存的可獲得程度用訂單周期內缺貨概率大小來表示時,安全庫

8、存可以定義為與提前期內的客戶服務水平和需求標準差有關的函數關系,其安全庫存量SS由下式計算：SS=kn=kVL+門Q式中，SS安全庫存，k安全因子(與期望客戶可獲性水平有關，在2.1已有相關計算)，G提前期需求變化的標準差，L平均提前期，OD需求的標準差，OL提前期的標準差，D平均需求。由上式可以很清楚地看出，給定k,即給定客戶可獲性水平的情況下，降低安全庫存至少可以通過以下兩種方式：第一、壓縮供應商的提前期L：當然，壓縮提前期需要供應商付出巨大努力，但安全庫存的降低發(fā)生在零售商那里，因此，零售商有必要將一部分由此產生的利潤與供應商分享，這一點十分重要。沃爾瑪、7-11以及許多其他零售商，都對

9、它們的供應商施加了極大的壓力。第二、降低潛在需求不確定性(用Od表示)：運用更好的市場情報和更精確的預測方法，能夠實現Od的降低。為管理者提供詳盡的預期需求信息及可能影響需求的環(huán)境和其他因素，這些市場信息可以幫助管理者更好地預測，從而降低不確定性。然而，在大多數供應鏈中，降低潛在預測不確定性的關鍵，是將每一層級的需求預測都以供應鏈終端最終客戶的需求數據為參照。存在大量需求不確定性的唯一原因就是，供應鏈的每一環(huán)節(jié)都獨立進行生產計劃和需求預測，從而增加了不確定性，加上被證實存在的牛鞭效應，使得供應鏈上需求的不確定性沿著供應鏈向上不斷放大。所以，有必要實現需求信息的共享，從而降低需求的不確定性，進而

10、實現整條供應鏈安全庫存的降低。聚集策略對安全庫存的影響供應鏈上的庫存的有效聚集是降低安全庫存的重要途徑。當作出庫存聚集決策時,必須考慮在聚集效應下安全庫存的減少量。如果聚集能使必備的安全庫存下降很多,那么最好建立一個中心倉庫;如果聚集使某種產品的必備安全庫存下降有限,那么最好是設立多個分散的庫存點,從而降低對市場的反應時間和運輸成本。我們這里只討論供應鏈同級庫存的空間聚集效應。分散式庫存系統(tǒng)（圖2）中的庫存點分布在靠近顧客的地方,對市場有快速反應能力和運輸成本優(yōu)勢,但要保有很大的安全庫存量,而基于分銷中心的聚集式庫存系統(tǒng)（圖3）是把供應鏈上同一級中多個庫存點聚集成一個分銷中心,大量的庫存放在分

11、銷中心,進行集中存儲和配送,提高需求預測的準確性,并有效地降低安全庫存量,相應也降低了庫存成本和產品積壓風險,增強了企業(yè)的競爭力。圖2分散式庫存系統(tǒng)顧顧庫存協(xié)調物流中心*At言息流分銷中心分銷商供應商分鞘商圖3基于分銷中心的聚集式庫存系統(tǒng)把多個庫存點聚集成一個中心倉庫的同時,也把原庫存點所在地區(qū)的市場需求在空間上聚集在一個分銷中心。假設提前期不變，在需求不確定條件下，安全庫存量SS與提前期內需求的標準差o、安全庫存因子k成正比，即SS=ko。因此，需求的空間聚集必然會對安全庫存量有影響。如果各個庫存點產品的需求量都呈正態(tài)分布，那么聚集的總需求也呈正態(tài)分布，則各個庫存點均值、標準差與庫存聚集后的

12、均值、標準差關系如下所示：TOC o 1-5 h zn|nn HYPERLINK l bookmark14 D=XDj=lX2+2X20i=ITi=|i尹ji=I如果p.=1,不同庫存點市場需求呈完全正相關；如果p.=0，不同庫存點市場需求不相ijij關;如果p.=-1,不同庫存點市場需求呈完全負相關。.1)p.=1時,.即o=Zo表示不同庫存點市場需求呈完全正相關時聚集后的安全庫存量等于單個庫存點.的安全庫存量之和。這種情況下就不宜采用聚集決策,宜采用設立多個庫存點的方法來降低對市場的反應時間和運輸成本。2)p.V1時，.I*nny=；X心工汕叮仃Ti=Ii尹ji=I可知當聚集分布在不同庫存

13、點的需求量之間并不完全正相關時,聚集效應會降低需求的標準差。并且需求的標準差隨著不同庫存點之間需求的相關度減小而減小。由于必備的安全庫存量與需求標準差之間成正比,因此,非完全正相關的需求量的聚集可以降低必備的安全庫存量,又不損害產品的供給水平。當聚集方法能大量降低安全庫存量,又不損害產品的供給水平,降低安全庫存量所得的收益大于由此增加的對市場的反應時間和運輸的成本的損失時,可采用聚集決策。然而,在某些情況下,將庫存聚集到一個地方并不一定是最優(yōu)選擇。將所有庫存聚集到一個地方可能導致負面影響,如延長了對顧客訂單的響應時間、增加了運輸成本等,因為聚集策略使得庫存與消費者之間的平均距離被拉長。延遲策略

14、/通用件對安全庫存的影響延遲是指供應鏈推遲產品差異化或定制化直至最接近產品銷售時間的能力,其目標是在供應鏈的推動階段大量使用通用件,而使產品差異化盡量接近供應鏈的拉動階段。例如,戴爾公司以零部件形式持有全部庫存，這些零部件用于組成多種配置的PC。在顧客訂單到達以后，一臺PC的組裝位于供應鏈的拉動階段。因此，戴爾只在訂單到達、需求已知的情況下完成產品差異化。這樣可以大大降低PC需求的不確定性，從而降低PC的安全庫存。若不采用通用零部件和延遲，產品差異化將在供應鏈的早期階段產生，大部分供應鏈的庫存是各種不同的零部件的散集。延遲使供應鏈中的產品差異化被推遲。因此，供應鏈的大部分庫存是某些通用件的聚集

15、。于是，延遲使供應鏈通過聚集在不損害產品可獲性水平的前提下，降低了安全庫存。延遲對于電子商務渠道而言是一個非常有用的概念，當顧客通過互聯(lián)網進行訂購時，它們內心通常希望只等一小會兒東西就送達，延遲使得供應鏈能夠通過推遲產品差異化直到顧客訂單到達，從而實現庫存的降低。這里重要的是，所設計的制造流程能保證裝配快速完成。在顧客化大量生產環(huán)境下,采用通用件策略不僅僅可以實現降低庫存成本的目的,也可以達到縮短提前期的的,從而獲得基于時間的競爭優(yōu)勢,尤其是在一些如服裝等時尚性、時間性很強的一些行業(yè)。通用件的重復使用縮短了新產品開發(fā)的周期,同時設計時間上的縮短也使得生產制造過程能夠更迅速的應對激烈競爭市場環(huán)境

16、,能夠更快的滿足快速變化的需求。通用件的應用簡化了復雜的生產系統(tǒng)和庫存系統(tǒng),同時反過來又可以縮短本企業(yè)的制造提前期。多級供應鏈中的安全庫存管理到目前為止討論都假設，供應鏈的每個環(huán)節(jié)都有一個明確規(guī)定的需求和供應分布，以用于確定安全庫存水平。然而在現實中，對于多級供應鏈而言情況并不是這樣。在簡單的多級供應鏈中，只有一個供應商為一個零售商供貨，后者直接面對最終消費者。零售商需要了解需求和供應不確定性以確定安全庫存水平。然而，供應不確定性受供應商安全庫存水平的影響。如果零售商的采購訂單在供應商供庫存足夠的情況下到達，供應商的提前期就很短。相反，如果零售商的采購訂單在供應商缺貨時到達，零售商就可以減少其

17、持有的安全庫存量，這說明，多級供應鏈多有環(huán)節(jié)的安全庫存水平時相互關聯(lián)的。供應鏈某一環(huán)節(jié)和最終顧客之間的所有庫存被稱為梯級庫存(echeloninventory)。零售商的梯級庫存即為零售商持有或為零售商供貨的管道中的庫存。而分銷商的梯級庫存則包括分銷商自己持有及其全部零售商持有的庫存。在多梯級的情況下，任何一級的ROP的確定都基于梯級庫存而非本地庫存。因此，分銷商在確定安全庫存水平時應該基于它所供應的所有零售商持有的安全庫存水平。零售商持有的安全庫存越多，分銷商需要的安全庫存越少。如果零售商降低它們的安全庫存水平，分銷商就必須增加安全庫存以確保對零售商的定期補貨。如果供應鏈的所有環(huán)節(jié)試圖管理它

18、們的梯級庫存，弄清楚庫存在各個環(huán)節(jié)間是如何分配的就非常重要。在供應鏈上游持有庫存能更廣泛地實施聚集策略，從而減少庫存的需求量。然而，由于產品沒有安排在距離顧客較近的環(huán)節(jié)，設置上游庫存會增加最終顧客等待的概率。因此，多級供應鏈中的庫存決策必須考慮不同環(huán)節(jié)安全庫存的持有水平。如果持有庫存的成本很高而且顧客可以容忍延期供應，那么最好在遠離終端客戶的供應鏈上游設置更多的安全庫存，以獲得聚集收益。如果持有庫存的成本很低且顧客對時間非常敏感，那么最好在接近最終顧客的供應鏈下游設置更多的安全庫存?？偨Y通過以上分析我們可以看出可獲可獲性水平及提前期需求不確定性是企業(yè)持有安全庫存的兩大重要因素。通過提前期的優(yōu)化、空間聚集效應、延遲策略及通用件的利用對安全庫存帶來的影響是顯而易見的。但這上述方法同時也有一定的適用條件及