中科院物流系统规划-建模与实例 第6章 库存管理.ppt

第三篇 库存管理及仓储规划,库存(inventory)是以支持生产、维护、操作和客户服务为目的而存储的各种物料，包括原材料和在制品、维修件和生产消耗品、成品和备件。 库存管理：与库存物料计划与控制有关的业务。 仓储规划：针对仓库或库房的布置、物料运输和搬运以及存储自动化等的规划。,第六章 库存管理,库存管理简介 独立需求库存模型 需求预测 相关需求库存模型mrp 配送需求计划 库存abc管理方法 库存管理发展 实例分析,6.1 库存管理简介,库存就是在生产及流通领域中个环节（供应商、制造商、零售商及运输环节）所持有的原材料、零部件、成品。 库存物品的存储成本往往会占本身价值成本的20%40%。 jit思想对库存的看法,图：2005年上半年社会物流费用构成图,6.1.1 库存管理功能分类,周期库存 季节性库存 安全库存：为了防止与减少由于不确定因素（如订单增加、交货期延迟）可能造成的负面影响而准备的缓冲库存。安全库存在零售业总库存中所占的比例高达1/3左右。 中转库存,6.1.2 库存管理基本概念,6.1.2.1 需求分类 间断、连续需求 均匀、不均匀需求 独立、相关需求 确定、随机需求,原材料库存,零部件 库存,成品 库存,配送 中心,装配,加工,相关需求库存,设备维护 零件库存,工厂供应 库存,办公室 供应库存,区域仓库,零备件 库存,独立需求库存,内部顾客,外部顾客,供应商,采购,采购,采购,图6-2 独立需求与相关需求,6.1.2.2 库存策略,库存策略：决定什么时间对库存进行检查、补充，每次补充的数量是多少。 订货点：随着物品的出库，当库存量下降到某一点时要进行订货，否则会产生缺货，这个点称为订货点。 订货批量：每次订货的数量。 订货提前期：订货后直到货物被送到仓库的间隔称为订货提前期。,某产品每天的总销售量是20单位，提前期总是10天，则在周期库存之外就不再需要额外库存了。稳定的需求和提前期预测减少了库存管理的复杂性。下面是三种可以选择的再订货策略。,例,a 400单位的订货量,400,200,0,天数,10,20,30,40,50,60,库存,下订单,收货,下订单,收货,平均周期库存,b 200单位的订货量,100,200,0,天数,10,20,30,40,50,60,库存,下订单,收货，再下订单,平均周期库存,c 600单位的订货量,600,300,0,天数,10,20,30,40,50,60,库存,平均周期库存,收到订单,下订单,最佳订货量q*,总成本,库存持有成本,采购成本,订货量q,图4-1 订货量与相关成本,总的相关成本,库存相关成本,库存策略,库存策略分类：检查周期t, 订货点r, 订货批量q, 最大库存s。,6.1.2.3 库存系统评价指标,库存周转率 产品满足率 订单满足率 周期服务水平 库存平均周转时间,6.1.2.4 库存成本,订购成本：订货、收货的的成本 存储成本：保管、存储库存物品相关的成本 资本成本：利息、保险、税 仓库成本：供热、供电、租金、保安 损失成本：折旧、变质、损坏、偷窃、损耗 缺货成本：,例1 某计算机配件经销商销售一种键盘。每个键盘进价150元，每年销售量100个，年存储成本为进价的30%，每次订购成本180元，分析其库存成本。,定义变量 c 单位货物进价 r 年需求量 q 订货批量 s 每次订货成本 h 单位时间内（年）单位货物的存储成本 h 单位时间内（年）单位货物的存储成本占价格的百分比 tc 单位时间的库存成本,h=hc 年物料成本=单位进价*年需求量=cr 年订购次数r/q 年订购成本年订购次数*每次订货成本 (r/q)s 年存储成本平均库存量*存储成本=(q/2)hc 年总成本年物料成本年订购成本年存储成本。即 tccr+ (r/q)s + (q/2)hc (6-1),6.2 独立需求库存模型,确定性需求 基本eoq模型 考虑数量折扣的eoq模型 随机模型,6.2.1 确定性需求,6.2.1.1 基本eoq模型 基本eoq模型的假设 需求连续、稳定，需求速率已知 补货周期固定，不考虑提前期 不考虑数量折扣(价格、运费固定) 不允许缺货 货品的补充瞬时完成 只有一种货品 不考虑资金限制,时间,q,图6-4 库存状态图,eoq确定 tccr+ (r/q)s + (q/2)hc,例2 计算例1的最佳订货批量和订货次数,eoq 分析,eoq和需求、每次订货成本成正比；和存储成本成反比。 灵敏度分析 图6-5 库存成本与经济订货批量的敏感性分析 库存成本对于订货批量不是很敏感,6.2.1.2 考虑数量折扣的eoq模型,分类:全部折扣、增量折扣,q0 q1 q2,图6-7 增量折扣成本示意图,货品成本,6.2.1.2.2 全折扣求解方案,对于每一个折扣范围qi, qi+1，根据ci可以求出相应的eoq值qi： qi qi qi+1 ，优化解在折扣范围内 tcirci+ (r/qi)s + (qi/2)hci qi qi ，优化解小于折扣下限 tcirci+ (r/qi)s + (qi/2)hci qi+1qi ，优化解大于折扣上限 tcirci+1+ (r/qi+1)s + (qi+1/2)hci+1,例2 某零售商每年销售3000支激光笔，每次订货成本2000元，存储成本为20%，其上游批发商给他的折扣方案如表6-4，试求该零售商的最佳订货量。,表6-4 折扣方案,全部折扣方 案计算结果,6.2.1.2.2 增量折扣求解方案,对于每一个折扣范围qi, qi+1，其前面所有范围的物料成本之和： vi=c0(q1 - q0)+c1(q2 q1)+ci-1 (qi qi-1) 假定订货量 qi ：qi qi qi+1 库存总成本可以表示为 tci (r/qi)s + vi+(qi qi)cih/2 + r vi+(qi qi) ci/qi (6-6),计算每一个折扣区间的qi ，在没有超过范围的qi中找到成本最低的值。 例子：以例2数据为例，按增量折扣计算,只有在日本你才可以看到,6.2.2 随机需求库存,库存决策时面临的不确定因素 由于顾客的多样性和偏好等原因，需求是不确定的 由于生产和运输中的种种原因，提前期也难以确定 检查策略 连续检查策略（订货点模型） 定期盘点策略（t, s）,6.2.2.1 随机需求确定,假设各个周期的需求服从正态分布 ri=周期i的平均需求 i =周期i的需求方差 k=提前期的周期数 k个提前期平均需求： k个提前期的方差：,6.2.2.2 连续检查策略,rop 再订货点库存量； r 每个周期的平均需求量； r 每个周期的平均方差； l 提前期内的周期数量； rl= rl 提前期内的需求量； 每个周期的平均方差； ss = rop rl 安全库存量。,服务水平分析,例三,某零售商销售时装，每天平均需求100件，订货提前期为4天，订货点为500件，设需求呈正态分布，且需求相互独立，方差为30件，求该系统的安全库存 提高服务水平的三个途径 缩短提前期 增大订货点数量 提高预测精度,需求不确定的安全库存设定,安全库存量 ss l 在提前期内，需求的标准方差； l 提前期的长短 一定顾客服务水平下需求变化的安全系数，如下图所示：,顾客服务水平与 z 的关系,安全系数表,例4,某零售商销售时装，每天平均需求100件，订货提前期为4天，设需求呈正态分布，且需求相互独立，方差为30件，如果零售商期望达到99%的服务水平，订货点为多少件？,需求、提前期均不确定的安全库存设定,r 每个周期的平均需求量； r 每个周期的平均方差； l 提前期内的周期数量； sl 提前期的方差； 提前期内需求的平均方差；,例5,某零售商销售时装，每天平均需求100件，订货提前期为4天，订货提前期的方差是4天；设需求呈正态分布，且需求相互独立，方差为30件，如果零售商期望达到99%的服务水平，订货点为多少件？,6.2.2.3 周期检查策略(t, s),检查周期为t，订货提前期为l，则t+l时间内需求的均值、方差为：,例6,某计算机销售商周销量为1600台，周销量服从正态分布，方差为800台。订货提前期为2周，库存检查周期为4周，为了达到服务水平为95%，最大库存量应为多少？,6.3 需求预测,需求预测的重要性及分类 预测量的组成 需求预测的方法与技术 需求预测的误差,6.3.1 需求预测的重要性及分类,需求预测的重要性 提高运营效率 提高服务质量 降低成本 需求预测的分类 相关需求和独立需求 确定需求、线性需求、随机需求,6.3.2 预测量的组成,基本需求(bt)：可以用整个时期内的平均值来表示 季节因素(st) 趋势因素(t)： bt+1 = bt t 促销因素(pt)：广告、返券、折扣等 其他不确定因素(i)：工厂失火，飓风侵袭等,预测模型为： ft = ( bt + st + t + pt ) + i,6.3.3 需求预测的方法与技术,预测方法有自顶向下预测法和自底向上预测法 预测技术可分为两类：定性预测(qualitative forecasting)和定量预测(quantitative forecasting),6.3.3.1 定性预测,适用条件：没有历史数据，或者历史数据与当前的预测相关程度很低 适用范围：要预测新产品成功与否，新技术的影响等，定性方法是最有效的方法。 分类 意见评判法 ：适于中期到长期的预测 销售人员估计法：适于短期到中期的预测 客户评估法,6.3.3.2 定量预测,时间序列预测 移动平均法 指数平滑法 外延平滑法 季节平滑法 适应性平滑法 因果分析法 一元线性回归法、多元线性回归法,时间序列预测移动平均法,使用近期销售量的平均值 ft 预测的第t期销售量； si-1 时期i-1的销售量； n 总期数。,时间序列预测指数平滑法,根据以前的销售水平和预测水平的加权平均来预测下期的销售水平，是加权移动平均 ft+1 = at + (1 - ) ft ft+1 第t+1期的预测值； ft 第t期的预测值； at 第t期的需求量； 平滑系数。 折中值的范围在0.010.3,时间序列预测外延平滑法,修正数据有明显趋势的指数平滑法 st+1 = at + (1 - ) (st + tt ) tt+1 = (st+1 - st) + (1 - ) tt ft+1 = st+1 + tt+1 上面公式中，ft+1 第t+1期校正趋势后的预测值； st 第t期的最初预测值； tt 第t期的趋势； 趋势平滑系数；,时间序列预测季节平滑法,修正数据有明显趋势和季节性变化的指数平滑法 st+1 = (at / it-l) + (1 - ) (st + tt ) tt+1 = (st+1 - st) + (1 - ) tt it = (at / st) + (1 - ) it-l ft+1 = (st+1 + tt+1) it-l+1 上面公式中，ft+1 第t+1期校正趋势和季节性因素后的预测值； 季节性指数基础上的平滑系数； it 第t期的季节性指数； l 一个完整季节的期间；,时间序列预测适应性平滑法,因果关系预测,一元线性回归法是指只有一个自变量对因变量产生影响，而且两者之间的关系可用回归直线来表示。 y = a + bx 上式中，y 因变量； x 自变量； a、b回归系数。,，,6.3.4 需求预测的误差,平均误差 上式中，ai表示实际值，fi表示预测值，n表示数据的个数。 绝对平均偏差 均方差,6.4 相关需求库存模型mrp,一、mrp-material requirement planning（材料需求计划） mrp的产生： 怎样才能在需要的时间，按需要的数量得到真正需用的物料？实现低库存与高服务水平并存。 mrp是当时库存管理专家们为解决传统库存控制方法的不足，不断探索新的库存控制方法的过程中产生的。,mrp的主要思想： 打破产品品种台套之间的界线，把企业生产过程中所涉及的所有产品、零部件、原材料、中间件等，在逻辑上视为相同的物料； 把所有物料分成独立需求（independent demand）和相关需求（dependent demand）两种类型； 根据产品的需求时间和需求数量进行展开，按时间段确定不同时期各种物料的需求。 围绕物料转化组织制造资源，实现按需要准时生产； 强调以物料为中心组织生产； mrp处理的是相关需求； 将产品制造过程看作是从成品到原材料的一系列订货过程。,mrp思想的提出解决了物料转化过程中的几个关键问题：何时需要，需要什么，需要多少？它不仅在数量上解决了缺料问题，更关键的是从时间上来解决缺料问题。 mrp涉及的原则是适时物流原则，即，在需要的时间生产或采购需要的数量。 mrp系统的基本输入： 1）主生产计划（在计划时间内，每一生产周期最终产品的计划生产量。） 2）物料清单（反映相关需求的产品构成结构图） 3）库存记录 mrp系统的基本输出： 1）生产计划 2）采购计划,产品结构信息（物料明细）,mrp的处理逻辑：,我们有什么？,我们需要什么？,我们要制造什么？,主生产计划,物料需求计划,mrp,库存信息,物料清单,每一项加工件的建议计划需求数量,开始日期和完工日期,每一项采购件的建议计划,需求数量,订货日期和到货日期,生产作业计划,采购供应计划,-,mrp,的基本逻辑图,mrp能根据有关数据计算出相关物料需求的准确时间（生产进度日程或外协、采购日程）与数量，为生产过程的物流计划安排和控制提供了方便，许多更详细的图表都源于此。如：,例7,某家具厂生产餐桌，木制桌面，金属腿。桌面自制，加工周期为2周；金属腿从外部订购，提前期为1周。组装过程1周。目前该公司接到2分订单：一份定100个，4周后发货；一份定150个，8周后发货。查询库存，已知第一周的已在途订货数量为70个桌腿。求这些条件下的订货时间、订货规模。,mrp记录分析,6.5 配送需求计划,drp (distributionresourceplanning)分销资源计划 drp联系着物料配送系统和制造规划及控制系统(mpc) 能显示库存情况、预测配送系统对于制造生产计划和物流规划的需求。,6.5.1 drp和mrp,顾客,配送中心,配送中心,配送中心,配送中心,配送中心,地区仓库,部件b,最终配置,中央仓库,地区仓库,零件b,零件a,部件a,零件c,零件c,部件c,零件d,零件e,原材料,mrp,drp,6.5.2 drp应用过程,表6-8 某地区仓库1的drp明细表,安全储备20个 订货批量60个 订货周期2周,表6-9 某地区仓库2的drp明细表,安全储备20个 订货批量60个 订货周期2周,表6-10 中央仓库的drp明细表,安全储备50个 订货批量150个 订货周期1周,表6-11 drp明细表的调整示例,安全储备5个 订货批量40个 订货周期1周,表6-11 drp明细表的调整示例（续）,6.5.4 drp优缺点,优点 降低存货水平，减少仓储费用 降低配送费用 提高预算能力 改善了服务水平，保证顾客的需求得到满足 提高了存货对市场不确定性的反应 缺点 需要对需求、订货周期准确预测,6.6 库存abc管理方法,库存管理的难题：连续检测安全库存低，但不容易实施；周期检测容易实施，但安全库存。 2080理论 abc分类法就是将事物分为特别重要的(a)，一般重要的（b），不重要的（c）。,abc分类原则及管理方法,1、 abc分类法在库存管理中的优点： 压缩了库存总量； 解放了被占压的资金； 使库存结构合理化； 节约了管理力量。,2、 abc分析的理论基础： 社会上任何复杂事物都存在着“关键的少数和一般的多数”的规律。 2080理论。 少数人领导多数人；少数人进行大量购买；几百种商品中，只有少量的销量占有大量资金；在成本方面，少数因素占成本的大部分。,3 、abc分类法的一般步骤 收集数据：单价、平均库存数 处理数据：计算平均占有资金量、平均百分比 制abc分析表：根据资金占有量从高到低排序，并计算 累计序号的百分比、累计平均占有资金量百分比。,根据abc分析表确定分类： 累计序号的515，平均资金占有量6080的归为a类；累计序号的2030，平均资金占有量2030的归为