清华大学经济管理学院－库存管理

库存管理介绍运作管理

1引论(1)1995年，在美国，库存方面的投资占到了整个GNP的大约20－25％（超过万亿美元）。美国经济中库存方面总投资的比例分解图（1995）农业（7.9%)$986亿制造业（33.9%)$4,246亿库存（23.2%)$2,904亿零售业（25.2%)$3,160亿其他（9.8%)$1,221亿总投资＝$12,517亿2

库存基本概念库存x周转次数=收入库存=(1/周转次数)x收入盈利=盈利率%（margin）x收入一个简单的情景:盈利率=7%周转次数=10,或(1/周转次数)=10%库存成本率=30%降低盈利率3%(=30%/10)3引论(2)减少库存被管理者视为资本的潜在来源，这点是毋庸置疑的。库存代表了公司某些很真实的机会成本,因为公司放弃了通过其它收益产生方式使用这些资金来获得更好收益的机会。20世纪80年代以后，“零库存”成了一个“时髦”的词汇。尽管它是一种理想的目标，但是它代表了态度/观念上的转变。4保持库存的主要动机(1)规模经济(Economiesofscale)在每一次生产运行中生产相对大数量的零件并存储它们以备将来使用是经济的，它能够将启动成本(setupcost)分摊到大量单位中。不确定性(Uncertainties)激发企业存储库存的不确定性因素包括需求、交货期(Leadtime)、供应、劳动力供给、资源的价格和资本成本等。投机(Speculation)如果零件或者自然资源的价值预料要上升，那么以现在的价格购买大数量的物品并储存它们以备将来使用比将来某一天支付更高的价格要更经济得多。5保持库存的主要动机(2)交通运输(Transportation)运输中(In-transit)或者输送(pipeline)库存是存在的，因为运输时间是肯定的。当运输时间很长时，如从中东到美国运输原油的例子，在途库存的投资是重大的。平滑运作过程(Smoothing)产品需求方式的变化模式可能是确定的或者随机的。在针对需求高峰期预先生产和存储一定数量的产品能够帮助减轻由于改变生产速度和劳动力水平而带来的影响。6保持库存的主要动机(3)后勤学(Logistics)术语后勤学用于描述和上面列出不同的保持库存的原因。在物品的采购、生产或者配送中会出现某种约束强制系统维持库存。控制成本(Controlcosts)人们常常忽略的一个重要问题是维护库存控制系统的成本。经常在一个库存系统中，增加库存量引起的费用增加不是线性的。对于长期运行的企业来说，维持廉价物品的大库存量比花费劳动时间去保持这些物品的详细记录要更合算的多。7库存的主要作用（作为缓冲器）使其免于遭受由于需求原材料交付的不可靠性和顾客需求的不确定性而带来的损失。可能的话，通过大量采购或者在合适的时间采购来使得成本下降。快速响应顾客的需求。8降低库存，减少浪费废品，次品半成品库存掩盖问题不可靠供应商不可靠机器9降低库存存，减少少浪费废品，次次品不可靠供供应商不可靠机机器半成品降低库存存，揭露露问题－－水水落石出出10降低库存存，减少少浪费废品，次次品不可靠供供应商不可靠机机器半成品降低库存存，揭露露问题－－水水落石出出11降低库存存，减少少浪费废品，次次品降低库存存，揭露露问题－－水水落石出出不可靠供供应商不可靠机机器半成品12为什么还还要库存存？对这个关关键问题题作出答答案可能能是寻求求在国际际市场取取得全球球竞争优优势地位位的生产产系统所所面临的的最重要要问题之之一。通通过强调调库存已已经成为为公司（（和管理理者）滥滥用来掩掩饰无效效管理的的某些方方法，可可以得到到对这个个问题答答案有意意义的理理解。避避免滥用用库存是是准时化化（JIT）和和全面质质量管理理（TQM）背背后的基基本原则则。13库存管理理的基本本问题什么时候候应该下下订单？？订货量应应该是多多少？其它问题题还包括括：从哪里?放置于哪哪里？怎么运送送？。。。。。。。14库存系统统的特征征(1)需求常量和变变量最简单的的库存模模型假设设需求率率是一个个常量。。已知的和和随机的的实际上，，所有的的随机需需求模型型都假设设平均需需求率是是常量。。随机需需求模型型通常比比确定性性模型更更符合实实际也更更复杂。。交货期(Leadtime)交货期(Leadtime)定义义为从订订单下达达的点到到交付的的点所经经过的时时间。15库存系统统的特征征(2)检查时间间(Reviewtime)检查时间间(Reviewtime)被定定义为是是监控库库存水平平的两个个连续时时间点间间的时间间间隔。。用于监监控库存存水平的的两个通通用方法法是定期期检查和和连续检检查。对于定期期检查，，对库存存的观测测发生在在每个周周期的终终端。连连续检查查系统要要求对库库存位置置做持续续监控。。超额需求求(Excessdemand)另外一个个重要特特征是系系统如何何应对超超额需求求（也就就是，需求求不能立立即从库库存得到到满足））。库存品的的变化(Changinginventory)一些物品品的保存存期限是是有限的的，例如如食物，，另外一一些可能会作作废，例例如汽车车备用零零件。16独立需求求(Independentdemand)和和相关关需求(Dependentdemand)相关需求求(Dependentdemand)当需求是是依赖于于某种由由你控制制的或者者是你所所了解的的计划和和安排时时。独立需求求(Independentdemand)独立需求求(Independentdemand)典典型地是是成品或或者需求求与其余余由公司司生产或或销售的的产品无无关的物物品。这这一区分分是很有有用的，，因为相相关需求求(Dependentdemand)是由他他们的最最终产品品自然而而然知道道的－这这里不存存在不确确定性，，而独立立需求(Independentdemand)关于于需求数数量和时时间充满满了不确确定性，，这就表表明需要要库存管管理的不不同方法法。这里里，我们们将讨论论有关独独立需求求(Independentdemand)库库存的方方法。17独立需求与非非独立需求后(1)女式自行车独立需求求非独立需需求车轮前有关成本(1)由于我们的兴兴趣在于库存存系统的最优优化，因此必须确定恰当当的最优化或或者性能标准准。所有的库库存模型将成本本最小化作为为最优化标准准。尽管不同的系系统有不同的的特征，所有有的库存成本本都能归入下下面三个类别别之一：保持库存的成成本，获得库存的成成本缺乏足够库存存的成本19有关成本(2)保持库存的成成本存储成本(holdingcost)，也叫叫做储存成本本(carryingcost)或者存货货成本(inventorycost)，是是所有与任何何时间点上实实际存在的库库存数量成比比例的成本总总和。存储储成本(holdingcost)包括多种种看起来不相相关的项目：：备选投资的机机会成本(opportunitycost)这是将公司的的资本转用于于投资库存而而不是投资于于其它产生收收益的工作而而引起的成本本。在大多数数实际应用中中计算储备成成本(holdingcost)时，它被证证实是最重要要的。20有关成本(3)存储(storage)和处理(handling)的成成本入库、处理、、计算和保持持库存记录的的成本。保险(insurance)和税款款(taxes)的成本本标准的和所有有类型库存相相关的现金支支付的成本（out-of-pocketcosts））。报废(obsolescence)和损耗(shrinkage)的成本应该估算入库库存的成本，，因为，典型型地，并不是是所有进入库库存的物品当当需要时都能能够拿出来使使用。21有关成本(4)获得库存的成成本订购成本(Ordercost)和从外部销售售商订购原材材料相联系的的成本。在大大多数实际应应用中，订购购成本(Ordercost)包包括两部分：：固定的和可可变的部分。。固定成本(fixedcost)，Cs，是只只要订单不为为零就存在的的和订购量量无关的成本本。可变成本本(variablecost)，Cu，是以以每单位为基基准而产生的的成本。如如果一些物品品是由公司内内部保证的，，我们也将Cs称为准备备成本(setupcost)而而将Cu称为为成比例订购购成本(Ordercost)。。将C(x)定义为订购购（或者生产产）x单位的的成本，可得，22有关成本(5)跟踪成本trackingcosts和确定什么时时候应该订购购或者生产相相联系的成本本。数量折扣(volumediscounts)大量购买（或或者生产）物物品常常能够够得到相当数数量的节省。。没有足够库存存的成本惩罚成本(penaltycost)，也也叫作短缺成成本(shortagecost)或者缺货货成本(stock-outcost)，，是当需求发发生时手头没没有足够库存存的成本。如果顾客愿意意等待物品——物品将会延延期交货—那那么很可能有有为了追踪订单单：迅速处理理、专门运送送和货品计价价而带来的附附加成本。如果果顾客不愿意意等待物品并并估计可能去去其它地方购购买物品或者替替代品，那么么公司将失去去可能从销售售中得到的利利润。23经济订货量(EOQ)模模型(1)该模型是所有有库存模型中中最古老、最最简单和最基基本的，是由由Harris(1913)开发的的。它假设对库存存位置的连续续检查和不变变的平均需求求率。决策变变量是Q(订订货的数量)和R(记录录水平)。库库存控制是通通过在任何库库存位置低于于R个单位的的时候下达Q大小的订单单来进行的。。这产生了图图11－1中中的锯齿图案案。24EOQ模型型(2)图11-1斜率＝－库存时间25EOQ模型型(3)基本模型假设：需求率是已知知、固定的，，每单位时间间D单位短缺是不允许许的不存在订单交交付时间(Leadtime)成本包括准备成本(setupcost)成比例的订购购成本(Ordercost)储备成本(holdingcost)，*所有涉及及到的变量都都是以相同的的单位时间表表示的。不失失一般性，我我们假设时间间零点的现有有库存是零，，这就意味着着，我们必须须在时间零点点下达订单。。26EOQ模型型(4)订货量的大小小是Q,那么么现有的库存存水平在时间间t=0立即从零上上升到Q。假设R=0，那么么我们在库存存水平下降到到零时我们下下达订单。当当现有库存水水平等于零的的瞬间，情况况看起来和t=0点是类似似的。当每一个周期期Q单位的物物品是以D速速率而消耗的的，那么周期期长度为T=Q/D。每每单位时间的的订货成本将将是每一个周周期的总订货货成本C(Q)除以周期期长度T，也也就是(Cs+Cu*x)*D/Q。。由于库存水水平线性的从从Q下降到0，在一个周周期内的平均均库存水平是是Q/2。总总成本为：27EOQ模型型(6)*注意成比比例的订货成成本部分，Cu，没有明明确的出现在在Q的表达式中。这这是由于出现现在TC(Q)定义中的的D*Cu是是和Q独立的。由于所有有的可行策略略都要根据需需求率来补充充库存，每单单位时间发生的的成比例库存存成本是和Q相独立的D*Cu。由由于D*Cu是常常量，我们在在计算总的准准备和存储成成本(TVC)时通常忽略了它。。可表示为：：28EOQ模型型(6)注意Cu间接接影响Q的值值，当h出现现在EOQ模模型中时，h=FI*Cu这这里FI表示示总的保持一一种物品库存存的利息费用用（interestcharges）11-4图11-229例11-1(8)图11-2TVC相对于于最优值的偏偏差表示Q相对于Q*的偏差％TVC相对于最优值的增长％30一位时间管理理教授在上课课。他从包里里取出一个大大口瓶，又取取出一包小石石头，然后将将石头放进瓶瓶里，不断摇摇动，至止瓶瓶满。教授问问学员“瓶瓶子是不是是满了？”经经理们异口同同声回答道：：“满了了”.教授不动声色色，又从包里里取出一袋沙沙子往瓶里倒倒，边倒边摇摇，沙子全进进去了。这时时教授又问““瓶子满满了吗？”有有几个经理小小声回答：““满了。。”“很很好”，专家家又取出一杯杯啤酒，倒进进瓶子。教授最后停手手，问大家，，“这个个演示说明了了什么？”有有经理举手解解释：“它它说明不管管我们有多忙忙，如果真的的挤一挤总是是可以挤出一一些时间喝杯杯啤酒。”如果真的挤一一挤总是可以以挤出一些时时间做别的事事情。”教授眼睛扫了了一下课堂，，坚定地回答答“不是是这个意思。。”“这个个演示说明的的是，你之所所以能放进这这么多石头，，沙子和水，，是因为你先先放石头后放放沙子。如果果顺序颠倒就就不行了”。。时间管理故事事31数量折扣模型型(QuantityDiscountModels)(1)如果采购比EOQ数量更更大的物品提提供更低价格格的话,那么么将要简单分分析决定是否否值得大量订订购。通过系系统计算由于于在每个价格格范围内订购购最小成本的的数量和由于于折扣的原因因为年度节约约而调整所带带来的TVC的增加，我我们可以确定定订购的最优优数量。有两个看起来来最常用的方方法：全单位位(all-units)和增量量(incremental)。在在每种情况中中，我们假设设有一个或者者更多的定义义单位成本变变化的断点。。32数量折扣模型型(QuantityDiscountModels)(2)全单位(all-units)：：在这种情况况中，折扣适适用于所有的的订购单位。。增量(incremental)：：在这种情况况中，折扣只只适用于超过过断点的额外外单位。图11-4和图11-5分分别说明了了这两种情况况图11-4图11-533数量折扣模型型(QuantityDiscountModels)(6)所以，在全单单位(all-units)折扣扣计划下计算算最优订货量量的方法可以以总结如下：：确定最大的可可行EOQ值值。最有效地地方法是首先先计算最低价价格的EOQ，然后继续续用下一个更更高的价格计计算。当第一一个可行的（（也就是，在在正确的区间间内）EOQ值出现时时停止计算。。比较在最大可可行EOQ处处的年总成本本值和所有比比最大可行EOQ大的价价格断点处的的值。最优Q是年总成本本最小的点。。34数量折扣模型型(QuantityDiscountModels)(11)增量(incremental)数数量模型的解解决方法归纳纳：(1)在每一一个价格区间间内确定C(Q)相应的的代数表达式式。(2)将C(Q)的表表达式代入TC(Q)的的定义方程式式中。对于每每一个价格区区间分别计算算Q的相应最最小值。(3)确定定在（2）中中计算所得的的那个最小值值是可行的。。比较可行EOQ值的平平均年成本值值并且选出最最小的。35A-B-C分分析(1)库存分类的A-B-C系系统（有时候候称作Pareto分析析）是一个有有用的概念并并广泛应用于于将物品分为为不同控制的的分组。在多多品种库存系系统中，并不不是所有的产产品都是同样样有盈利的。。将有利的和和无利的物品品加以区分是是重要的。为了实现这一一目的，我们们从经济学中中借入了一个个概念。经济济学家VilfredoPareto，他研研究了20世世纪财富的分分布状况，指指出大部分的的财富被小部部分的人所掌掌握。这一Pareto法则也同样样适用于库存存系统：大部部分销售所得得的总货币量量(dollarvolume)是由一小小部分数量的的库存物品产产生的。假设设物品是按照照年销售货币币量(dollarvolume)的递减减顺序排列的的，那么销售售累积值通常常可得到如果果11－6所所示的曲线。。36A-B-C分分析(2)图11-6库存产品的比例库存价值的累积百分数37A-B-C分分析(3)典型地，存储储的物品的前前20％产生生了80％的的年销售货币币量(dollarvolume)，其次次的30％产产生15％，，剩下的50％产生5％％的货币量。。有时候，Pareto法则称为80－20法法则。这些数数字仅仅是近近似的，从一一个系统到另另一个系统将将会发生轻微微的变化。这三个不同的的物品组分别别标为A、B和C。当需需要更精确的的区分时，可可以使用四组组或者五组的的分组。3880/20规规则延伸质量管理--少数导导致多数即80％质量量问题来自20％的机器器，工序，材材料，操作员员，。。。。集中力量于20%项项目，因素,或领领域称为80-20规则或ABC规则对A供应商…“盯紧”A类存货花大力气预测测A类存货3980/20规规则延伸投入产出因素后后果力气结果65/35,75/25,80/20,90/10,95/5,85/104080/20规规则延伸80/20规则：少数数的因素,投入或少量力力气常常带来来主要的结果,产出或业绩销售:20%产品/客户户-80%收入社会：20%罪犯-80%价价值;20%人-80%财财富家庭：20%衣服-80%时间穿IBM发现80%计算机时间间化在执行行20%的程序段幸运奖:%幸运者-75%以上赌赌金工作：20％时间间－80％任务；；20％人人－80％％事41“50/50陷陷阱”－－力量量和结果常常常不成比比例资源要有选选择地使用用库存：ABC项目产品：20％占占80％％客户：20％占占80％％80/20规则延延伸42A-B-C分析(4)由于A组产产生了大部部分的年收收益分额，，在A组中中的物品应应该受到最最仔细的关关注，也就就是，A组组中的物品品库存水平平应该连续续监控。而而且应该使使用更复杂杂的预测程程序，在对对计算运作作策略时所所要求的不不同成本参参数进行估估算时应该该更精确一一些。对于B组中中的零件可可以定期监监控，按组组订货而不不是单独订订货，使用用稍微比较较简单的预预测方法。。43A-B-C分析(5)对于C组的的物品可以以应用最低低成本的控控制水平。。对于这一组组中需求水水平中等、、非常廉价价的物品，，推荐使用用大批量订订货以使得得这些物品品的订货频频率最小化化。对于C组中中需求很小小而又昂贵贵的物品来来说，最好好的策略通通常是不保保存任何库库存。当需需要时可以以去订购它它们。44安全库存(SafetyStock)(1)在任何公司司的成功中中，不确定定性的管理理都发挥着着重要的作作用。什么是影响响公司不确确定性的来来源？市场中顾客客的偏好和和倾向劳动力与资资源的有效效性和成本本供应商再供供应(re-supply)时间天气以及它它对运作、、后勤的影影响诸如股票价价格和利率率的金融变变量产品和服务务的需求45安全库存(SafetyStock)(2)EOQ模型型在变化的的情况中是是很有用的的。但是，，它没有讨讨论缺货的的情况。为为了处理这这一问题，，设置安全全库存(SafetyStock)是一个个有效的方方法。对于安全库库存(SafetyStock)来来说，有有两个很困困难的方面面。安全保护的的最优水平平是多少？？为了达到这这一理论上上的最优安安全保护，，我们的再再订货水平平(reorderlevel)应应该设置置为多少？？准则：可接接受的每年年平均缺货货数量（SQ/yr），而这这常常是由由管理的直直觉确定的的。46安全库存(SafetyStock)(3)目标是为了了找到合适适的再订货货水平(reorderlevel)R，，实现SO/yr的的目标值。。交货期(Leadtime)在这这里很重要要。交货期的不不确定性对对安全库存存影响很大大。假设供供应商X和和Y，他们们两个的交交货期平均均都是5周周。假设X常常是以以正好5周周的时间交交付的，而而Y的交货货期则是从从4周到6周随机变变化的。为为了避免短短缺，当我我们给Y下下订单时，，我们手头头至少需要要6周的供供应量，然然而，当订订货到达时时，我们手手头可能仍仍有1到2周供应量量的库存。。如果X是是我们的供供应商，库库存能够平平均减少一一周的供应应量。47安全库存(SafetyStock)(4)当交货期不不变时，由由于供给品品的使用率率是波动的的，安全库库存(SafetyStock)也也是很重重要的。假假设某种零零件的使用用率是每个个工作日60到80单位之间间，平均70单位。。那么，如如果我们以以X为供应应商，交货货期是5周周，平均交交付时间(Leadtime)内使使用率(E(U)=E(d*LT))是是E(U)=(5周)*(5工工作日/周周)*70单位/天天=1750单位为了防止在在交付时间间(Leadtime)内内高使用率率的天数多多于低使用用率的天数数,所以我我们必须增增加安全库库存(SafetyStock)。。48安全库存(SafetyStock)(5)为了解决由由于不确定定性而引起起的短缺，，再订货点点(reorderpoint)（（R）应该该加以修正正，增加安安全库存(SafetyStock)（SS）：R=d*LT+SS=U+SS11-9这里，d是是每天需求求量*交付时时间(Leadtime)必须是以以天来度量量的，d和和LT也必必须是按照照相同的时时间单位来来度量。图图11－7指出了一一些细节问问题。U是交付时时间(Leadtime)内库存的的平均消耗耗量。U1、U2和U3代表三个交交付时间(Leadtime)内库库存的实际际消耗量。。安全库存存(SafetyStock)是是增加到R上的一个个附加量，，以防止没没有预期到到的过长交交付时间(Leadtime)所引引起的更多多库存消耗耗和没有预预期到的更更高库存使使用率。49安全库存(SafetyStock)(6)图11-7订单1下达再订货水平(R)现有库存数量安全库存(SafetyStock)(SS)第一交付时间(Leadtime)(LT1)订货量Q订单3下达订单2下达在第一个交付时间(Leadtime)内的消耗量时间接收到货物1接收到货物2接收到货物3平均交付时间(Leadtime)内消耗量50报童模型(NewsboyModel)(1)报童问题的的本质是这这样一种情情形，决策策制定者必必须决定他他将在一个个特定商业业周期内订订购的易损损耗商品的的数量。如如果决策制制定者在商商业周期内内订购的数数量超过了了实际的需需求,那那么在某种种意义上可可以认为商商品损耗了了。超过的的这部分是是浪费的，，因此没有有废品剩余余值(scrapvalue)或者者折旧值(salvagevalue)。。例如，食物物产品是很很容易变质质的，报纸纸的有效生生命周期很很短。为了选择合合适的产品品数量，应应该考虑的的重要信息息是：1)预期期的需求2)生产产过多或者者过少的成成本51报童模型(NewsboyModel)(2)为了合乎逻逻辑地考虑虑这些，我我们引入了了下列符号号：C0=在周期期结束阶段段正的剩余余库存的每每单位成本本（所谓的超超额成本(overagecost)）Cu=不满足足需求的每每单位成本本它可以认认为是负的的期末库存的每单单位成本（（所谓的短短缺成本本(underagecost)））在模型的推推导中，我我们假设需需求D是密密度函数f(x)和和累积分布布函数F(x)的非非负连续变变量。52报童模型(NewsboyModel)(3)决策变量Q是需求开开始时购买买的产品数数量。我们们的目的是是确定Q以以使在周期期结束阶段段产生的期期望成本最最小。首先，当开开始阶段的的订货量为为Q，需求求是D时，，我们定义义