关于库存管理研究的综述

关于库存管理研究的综述 一、 引言 库存管理（Inventory Management）是供应链上各节点企业实现合作以及 供应链实现集成管理的关键。库存管理技术也一直是供应链管理(Supply Chain Managenet)技术的重要研究领域。在激烈变化的市场竞争环境下，供应链存在 着大量的不确定性。在供应链企业之间的合作过程中，存在着各种产生内生不 确定性和外生不确定性的因素。这些不确定性主要有两种表现形式：衔接不确 定性（Uncertainty Of Interface）和运作不确定性(Uncertainty Of Operation)。供应链的这些不确定性对供应链的库存产生了很大影响。企业为 了能及时满足客户需求，避免发生缺货或应对供应链不确定因素，需要有一定 的库存库存管理的目的是在保持较高客户服务水平的前提下，对企业的库存水 平进行控制，尽可能地降低库存水平，减少企业的成本负担，提高企业的市场 竞争力随着供应链管理的推广和应用，供应链环境下的库存管理研究得到了学 者们的广泛关注其研究目前主要集中在供应链环境下的库存建模和库存管理策 略两个方面。 二、 库存建模 供应链环境下的库存建模主要包括复杂产品需求模式下的库存建模、复杂 目标函数下的库存建模、多周期环境下的库存建模和多产品环境下的库存建模 等类型。 1 复杂产品需求模式下的库存建模 对于复杂产品需求模式下的库存建模，常用的建模方法包括：随机过程和 微分方程概率论模糊数学以及概率论和时间序列分析等在供应链管理环境下， 消费者需求的不确定性和复杂性日益增加，建立或拟合某种环境中某类产品的 需求模式已经成为建立库存成本模型的前提目前，对复杂产品需求模式库存建 模的研究主要集中在易变质产品需求模式随机需求模式模糊需求模式和不平稳 需求模式 4 个方面如：Baker RC 和 Ueban TL 最早将易变质品的需求描述为库 存水平的函数，黄会然将易变质品的需求描述为时间的函数，而 Giri BC 和 Chaudhuri KS 则进一步将易变质品的需求扩展为瞬时库存水平的函数； Reyniers 提出了一种在不确定条件下求解报童问题的高低搜索算法，寻找 在需求最不利的条件下使期望利润最大的订货量；Sne A 则研究了低运费需求 和高运费需求两种需求模式下的报童问题，并对价格的上升和下降两种情况进 行了分析，给出了最优订货量的边界。 2 复杂目标函数下的库存建模 常用的复杂目标函数下的库存建模方法包括：非线性规划和模糊规划随机 规划和多目标规划等。目标函数的复杂性，一方面来源于目标函数中包含的成 本和收益越来越全面，各项成本描述越来越复杂以逼近现实成本；另一方面来 源于目标函数脱离了传统的成本最小和利润最大，而是以实现目标利润的概率 最大化或采用多目标的目标函数。例如，传统的单位库存持有成本一般是根据 单位库存持有成本占单位价值的百分比计算出来的，Tyworth JE 将其扩展为由 仓储成本和在运库存成本两部分组成。Giri BC 和 Chaudhuri KS 则针对易变质 产品，将库存持有成本扩展为货物保存时间和现有存货数量的非线性函数形式； 传统库存模型中假设每次订货的订货成本是一个固定的常数，WooYY et.al.则 针对目前的 EDI 订货环境进一步将订货成本描述成指数形式。 3 多周期环境下的库存建模 多周期环境下的库存建模主要采用动态规划技术经济学和概率论等方法。 经典报童模型的目标是令单周期利润最大或单周期总成本最小，而在大多数实 际运作环境中，库存管理者更关心的是多周期（无限时间水平上）的库存成本， 这有助于其进行中长期的库存决策与分析，因此，多周期库存问题一直是供应 链库存建模的一个重要努力方向 Bhaattacharjee S 和 Ramesh R 在确定需求下， 建立了一个零售供应链多周期利润最大化的定价与订货模型。Metters R 则在 不确定需求下，基于多周期建立了一个考虑了资金时间价值的数学规划模型来 对长鞭效应进行定量研究，模型以总成本最小为目标函数，以生产能力为约束 条 件。Jeunes JP et.al.扩展了以上研究，在运作参数是随机的和不平稳的 情况下描述了多周期报童模型，提出了一个简单的易于理解和实施的启发式策 略并证明了该策略的柔性。 4多产品环境下的库存建模 多产品环境下的库存建模主要采用概率论和数学规划数值方法和优化方法 等。目前，对多产品环境下库存建模的研究主要集中在多产品的联合补给问题 和具有替代性的多产品库存问题两个方面。对于多产品联合补给问题，Axsater S 依据平均成本最小原则，用迭代方法求解出了某产品与参考产品订货周期相 比的最佳订货周期。Roundy R 和 Muekstade JA 提出了一种 98%的逼近算法。 Wildeman RE et.al.则进一步提出了一种能以任意小的偏差逼近最优值的算法。 在不确定需求下，Abuo-EI MO et.al.研究了带有可变订货成本和零提前期的概 率多产品库存模型。此外，研究具有替代性的多产品库存问题也一直是很有挑 战性的研究方向之一。Bassok Y et.al.对具有替代性的单周期检查的多产品库 存模型进行了研究，给出了一个两阶段的利润最大化公式，描述了一般的 n 个 产品在任意初始库存前提下的完全下降替代性需求问题的最优策略结构。 三、 库存管理策略 一般情况下，传统的库存控制模式中各节点企业都有自己的库存库存控制 策略和目标，对于它们而言，较低的库存投资和较高的客户满意度似乎永远是 一对不可协调的矛盾在追求合作竞争的环境下，这种各自为政的库存管理策略 已经完全不能适应供应链库存控制的要求针对传统的库存管理模式，目前供应 链环境下的库存管理策略主要有快速响应（Quick Response ,QR） 、同步客户响 应（Synchronized Consumer Response,SCR） 、连续补货（Continuous Replenishment,CR） 、有效客户响应（Effective Customer Response,ECR） 、快 速补货(Rapid Replenishment,RR)、供应商管理库存（Vendor Managed Inventory,VMI） 、联合库存管理（Joint Managed Inventory ,JMI） 、协同计划 预测补给（Collaborative Planning , Forecasting and Replensihment , CPFR） 、和多级库存管理 （Multi-stage Inventory Management）等。其中供 应商管理库存（VMI） 、联合库存管理(JMI)、协同计划预测补给（CPFR）和多级 库存管理是供应链库存管理应用最为普遍的几种策略。无论是何种技术，所解 决的核心问题都是如何保证让有效库存在正确的时间到达正确的地点以满足客 户的需求，并且将库存成本控制在不影响企业竞争力的范围内。 1 供应商管理库存 供应商管理库存（VMI）系统是一种新型的库存控制模式，是指供应商在用 户的允许下管理用户的库存，由供应商决定每一种产品的库存水平和维持这些 库存水平的策略。VMI 是一种战略合作伙伴之间的合作性策略，它以系统的集 成的管理思想进行库存管理，使供应链系统能够同步优化运行。VM 是在供需双 方首先建立相对紧密的合作关系的基础上，通过共享库存信息，减少需求与供 应之间的偏差，减少和缓解牛鞭效应的影响，提高制造商与分销商的协调度。 在 VM 中，制造商或供应商是利益的主要获得者及风险的主要承担者，也是采 用协调措施的倡导者。VM 改变了传统的库存管理理念和运营模式，充分体现了 供应链的集成化管理思想。供应商与其客户企业交换信息，实现信息共享和密 切合作，不仅可以降低整条供应链上的库存水平和成本，还能更好的改善客户 满意度，加速资金和物资周转，使供需双方共享利益，实现双赢。 2 联合库存管理 联合库存管理（JMI）是建立在经销商一体化基础之上的一种风险分担的库 存管理模式，是解决供应链系统中各节点企业独立库存运作模式导致的需求放 大现象，从而提高供应链同步化程度的一种有效方法。它与 VMI 不同，强调双 方同时参与，共同制定库存控制计划，使供需双方能相互协调，使库存管理成 为供需双方连接的桥梁和纽带，能为实现供应链运作的同步化提供条件同时， 通过协调管理中心共享信息，减少供应链运作中的需求扭曲现象，降低库存的 不确定性，提高供应链的运作稳定性，为实现准零库存管理准时采购创造条件 实行联合库存管理有很多优点，对于经销商来说，能使经销商的库存降低，使 整个供应链的库存降低，而且还能快速响应用户需求，降低因缺货而使经销商 失去销售机会的概率，提高服务水平；对于制造商来说，能使其集中精力，搞 好生产，提高产品质量。 3 协同计划、预测与补给 协同计划预测与补给（CPFR）是一种协同式的供应链库存管理技术，它能 在降低销售商库存的同时，增加供应商的销售量。CPFR 能及时准确地预测由某 些不确定因素带来的销售高峰和波动，从而使供应链上供需双方都能做好充分 的准备，实现双赢从供应链的全局出发，制定供应链的统一管理目标以及实施 方案，以库存管理为中心，兼顾供应链上其他方面的管理。CPFR 提供了覆盖整 个供应链的合作过程，通过共享信息和共同管理业务流程，改善供需双方的合 作伙伴关系，提高预测的准确度，在降低销售商库存的同时，增加供应商的销 售量，提高供应链效率和客户满意率。CPFR 以面向客户需求为基础，提高整个 价值链的增值能力为目的在供应链中，各节点企业的运营方式竞争能力和信息 来源都存在差异，无法完全达到一致，CPFR 要求供应链上各节点企业建立相互 信任、优势互补、利益共享、风险承担、信息共享、运作同步的良好合作关系， 因此 CPFR 实际上是一种集成供应链管理。实施 CPFR 有助于优化供应链库存和 改善客户服务，也有助于解决制造企业生产缺乏柔性和资源优化调度等问题， 能为供应链各节点企业带来明显的经济效益。 4 多级库存控制 多级库存控制策略可以分为中心化库存控制策略和非中心化库存控制策略 中心化库存控制策略是将控制中心放在核心企业上，由核心企业对整个供应链 系统的库存进行控制，协调上游和下游企业的库存活动这样核心企业就成了供 应链的数据中心，担负着数据的采集协调功能非中心化库存控制策略是把供应 链上的库存控制分为三个成本归结中心，即制造商成本中心分销商成本中心和 零售商成本中心，各自根据自己的库存成本做出优化控制策略非中心 化多级库存控制策略能够使企业根据自己的实际情况独立作出快速决策， 有利于发挥企业自身的自主性和机动性。 四、 库存管理进一步的研究方向 1模糊数学或模糊系统方法在库存管理中的应用为处理库存管理中出现的 不确定性，大多数库存控制领域的学者常常应用概率论的方法得到有效的库存 管理策略。但当缺少可用的历史数据或历史数据不可靠乃至没有可用的历史数 据时，标准的概率方法可能就不适用了，而且通过概率方法得到的库存管理策 略，其实际应用效果并不理想此外，传统的库存控制模型还常常将模型中的模 糊不精确数据转换成清晰数据进行建模，如库存持有成本和缺货成本，但实际 上它们是很难用一个清晰值准确表达出来所以，模糊数学或模糊系统方法将会 为处理和解决供应链中的库存问题提供全新的方向。 2分销系统的库存管理随着第三方物流的蓬勃兴起，供应链库存管理的研 究重点开始向分销系统转移分销系统的规划设计与优化运作，特别是多级多产 品的分销系统库存问题和替代性需求下的分销系统库存管理问题将成为未来供 应链管理理论研究的热点和难点。 3供应链各个阶段库存管理决策的集成化方法目前库存管理决策模型主要 集中在单一阶段，或至多两个阶段，但已有研究表明通过消除需求不确定和根 据能力约束来协调库存管理决策能带来巨大好处未来研究应面向三阶段能力转 移和不间断物流以及降低整条供应链成本的方法和模型。 4虚拟库存在库存管理中的应用降低库存成本和提高服务水平是一对矛盾 在供应链成员之间，一会儿排斥库存一会儿囤积库存，造成巨大浪费许多文献 指出加强信息共享有助于降低供应链中的库存和库存波动，通过信息和物料在 供应链中的互补作用，用信息代替库存，能有效地缓解这一矛盾也就是企业持 有的是虚拟库存而不是实物库存，只有到供应链的最后一个环节才交付实物库 存，即信息在供应链中可以在一定程度上起到与库存类似的作用因此，如何用 及时准确的信息代替实物库存将成为供应链库存管理理论的一个新的研究方向。 参考文献： 1马金麟，孟祥茹供应链管理M.南京：东南大学出版社，20