库存控制与先进制造技术概述

27五月2023库存控制与先进制造技术概述8.1库存

8.1.1库存的定义广义库存：一切暂时闲置但可用于未来的资源储备。（资源形态和用途的广义性）狭义库存：用于保证顺利生产或满足顾客要求的物料储备。（资源形态：物料；用途：保证生产）理想状态：物料在生产过程中连续转化，不存在等待和闲置。实际情况：由于供求的不确定性和生产效率差异，物料转化过程中等待和闲置难以避免。制造业和部分服务业都有库存控制问题。采购输入转化输出供应商收货原材料库存在制品库存成品库存生产阶段发货顾客批发商生产企业的物料流库存存在的原因保护公司避免顾客需求的变化产品寿命周期的不断缩短（顾客需求历史数据获得有限）不断出现的新的竞争性产品（预测某个具体产品的需求困难）供应的数量和质量、供应商的成本及交货时间有很大不确定性。运输企业提供的规模经济鼓励企业运输大量产品，库存大量。8.1.2库存问题的分类①按在生产过程中所处的阶段状态原料在制品部件成品②按在生产经营过程中的配置位置销售库存生产库存③按库存物所处的运动形态动态库存（转运库存）静态库存（组织库存）④按静态库存在生产中的作用周转性库存(循环库存)保险性库存(安全库存)季节性库存⑤按对物品需求的重复次数单周期需求库存多周期需求库存⑥按多周期需求库存物的需求特性独立需求库存：一物料的需求与另一物料无关；相关需求库存：一物料的需求与另一物料有关。8.1.3库存的作用从成本角度看：库存消耗资金,不创造价值。从生产组织角度看，合理库存有以下积极作用：（1）缩短顾客的订货提前期；（2）稳定作用——缓冲供、产、销中的不确定性，或调节其中的固有矛盾；（3）隔离作用——库存可隔离生产工序；（4）简化管理的作用——库存可简化生产计划与控制，降低控制的难度并增大系统的稳定性；（5）正确决策可使库存物实现保值增值。8.1.4库存控制系统库存控制系统输入输出运行机制约束条件多周期需求库存控制系统需要解决三个基本问题：（1）需求率——规定时间内需要多少数量？隔多长时间检查一次库存量？（2）订购批量——每次订购多少数量？（3）订货提前期——何时提出补充订货？8.1.5库存控制决策1．基本决策两次订货间隔时间；每次订货的订货批量；每次订货提前期；库存控制程度（满足用户需求的服务水平）2．影响库存控制决策的因素需求特性：确定性与非确定性；有规律变化与随机变化；独立与相关需求订货提前期自制与外购服务水平：满足用户的百分比，满足95％，生产系统缺货率5％仓库存储的产品种类数计划期的长短成本:订货成本和库存保管成本库存成本库存控制的目标之一是对生产成本进行控制1）订货成本或调整成本：与次数有关，与批量关系不大2）保管成本：库存过程中发生的成本，取决于库存量与库存时间3）购置成本：购买物资耗散的货款4）缺货成本：处理延误任务付出费用＋误期交货对企业收入的影响订货批量增加，1）、3）、4）降低；2）上升。库存控制的基本方式1．连续检查控制方式：每次出库，均盘点剩余物资，判断是否订货。1）特点：订货批量固定；订货时间间隔取决需求量变化；订货提前期基本不变（外界因素决定）。2）控制要点：订货批量的确定及订货警戒线的设立3）适用：具备进行连续检查的物资；价值较低需求量大，价格昂贵需重点控制物资易采购物资2．周期检查方式1）特点：订货批量变化；订货时间间隔固定；订货提前期基本不变（外界因素决定）。2）控制要点：订货期的确定3）适用：定期盘点和定期采购的物资；具有相同供应来源的物资；需计划控制的物资3.库存重点控制方法——ABC分类法ABC分类法源于帕雷托的“关键少数,次要多数”观点,但与质量管理中的主次因素分析法有区别.在库存控制中,要从两方面分析因素的重要性:占品种数量的%和占用金额的%.703503570价值%品种数%ABCＡBC分类法物资类别Ａ

Ｂ

Ｃ

占品种％5—1020—2570—75占全部资金％75—8015—205—10

控制程度重点控制适当控制简单控制

采购量计算精确计算粗略计算一般估计库存检查经常检查定期检查年终检查安全库存量低较高大量

8.2库存问题的定量分析——基本模型

8.2.1与库存有关的费用1、随库存量增加而上升的费用

(1)资金成本。库存资源本身占用资金，这些资金本可用于其它活动创造新的价值，库存使这部分资金闲置，造成机会损失。(2)仓储空间费用。维持库存须建仓库、配备设备，还要发生供暖、照明、修理、保管等维持费用。(3)物品变质和陈旧发生的成本。在闲置过程中，物品会发生变质和陈旧，产生费用。(4)税收和保险。2、随库存量增加而下降的费用(1)订货费——订货费与发出订单活动和收货活动有关，包括评判要价、谈判、准备订单、通讯、收货检查等，它一般与订货次数有关，而与一次订多少数量无关。(2)调整准备费(Setupcost)——加工零件一般需要准备图纸、工艺和工具，需要调整机床、安装工艺装备，这些活动需要费用。如果花费一次调整准备费多加工一些零件，则分摊在每个零件上的调整准备费就少，但扩大加工批量会增加库存。（3）购买费和加工费——采购或加工的批量大，可能会有价格折扣；（4）生产管理费——加工批量大，分摊到每个工件上的管理工作量就少，单位产品的管理费用较低；（5）缺货损失费——批量大则发生缺货的可能性低，缺货损失就少。3、库存总费用计算库存总费用一般以年为时间单位，年库存费用包括以下4项：（1）年维持库存费（Holdingcost）：

以CH表示，是维持库存所必需的费用。包括资金成本、仓库及设备折旧、税收、保险、陈旧化损失等。这部分费用与物品价值和平均库存量有关。（2）年补充订货费（Reordercost）：以CR表示，与全年发生的订货次数有关，一般与一次订多少数量无关。（3）年购买费（加工费，Purchasingcost）：以CP表示，与价格和订货数量有关。（4）年缺货损失费（Shortagecost）：以CS表示，它反映失去销售机会带来的损失、信誉损失以及影响生产造成的损失，与缺货多少、缺货次数有关。若以CT表示年库存总费用，则CT=CH+CR+CP+CS

对库存进行优化的目标就是要使CT最小。8.2.2经济订货批量模型

经济订货批量（EOQ）模型最早由F·W·Harris于1915年提出，该模型有如下假设条件：（1）外部对库存系统的需求率已知，需求率均匀且为常量。（2）一次订货量无最大最小限制；（3）采购、运输均无价格折扣；（4）订货提前期已知，且为常量；（5）订货费与订货批量无关；（6）维持库存费是库存量的线性函数；（7）不允许缺货；（8）补充率为无限大，全部订货一次交付；（9）采用固定量系统。R=订货点Q=经济订货量LT=提前期QQQR1.收到一次订货量Q2.开始使用这批物品3.当物品存量下降到R,发出下一次订货，量为Q4.重复以上循环时间库存量LTLT库存量LT时间订货点

ROP平均库存量Q/2最高库存量Q费用订货量（Q）订货费(D/Q)S存储费(Q/2)H购价PD总成本CT=CH+CR+CP=(Q/2)H+(D/Q)S+PDEOQ经济订货批量式中：D——年总需求量；S——一次订货的费用；H——单位物料年存储成本；P——单价。年需求D=1,000件一年按365天计算一次订货费S=10元单位维持库存费H=2.50元/件·年提前期LT=7天每件成本P=15元给出以下资料，计算EOQ并求出订货点例1：例1的求解过程：最优订货量为90件，当现有库存量降到20件时，就要发出下一次90件的订货。8.2.3经济生产批量模型

假设条件除与经济订货批量模型第（8）条假设不一样之外，其余都相同——即补充率并非无限大，全部订货并非一次交付，而是边生产边交付；p为生产速率，d为需求速率，且p>d库存量LT时间订货点ROP平均库存量Imax/2最高库存量ImaxQ生产速率p生产时间内消耗的量需求速率d库存量增长速率p-dQ/pCT=CH+CR+CP=H(Imax/2)+S(D/Q)+PDImax=Q(p-d)

/p

=Q(1-d/p)CT=H(1-d/p)Q/2+S(D/Q)+PD

例：华棉纺织厂生产牛仔衣面料，生产能力是2500米/天；已知市场需求均匀、稳定，每年（按250天计算）市场需求量为180000米，每次生产的调整准备费为175元，单位维持库存费用是0.40元/米·年，求（1）工厂的经济生产批量EPL是多少？（2）每次开工，工厂需要持续生产多少天才能完成任务？（3）最高库存水平是多少？（假设第一次生产前的库存为零）

解：依题意得：（1）(米)

（2）生产持续时间（3）平均日需求在开工的5.95天中，工厂共生产了14873米的面料，与此同时工厂还销售了5.95×720=4284米的面料，因此，在完工时候的库存就是最大库存，为14873-4284=10589米。Imax=Q(1-d/p)=14873(1-720/2500)=10590米（计算误差）8.2.4价格折扣模型

取消经济订货批量模型中的假设条件（3），即物料的采购单价可享受批量优惠折扣。单价订货批量QP1P2p30Q1Q2当Q<Q1,单价为P1当Q1≤Q<Q2，单价为P2当Q≥Q2时，单价为P3P1>P2>P3该问题的库存成本—订货批量曲线如下：费用订货批量（Q）总费用CT

维持库存费(Q/2)H购买费PD订货费(D/Q)SQ10Q2求有价格折扣的最优订货批量步骤：①取最低价格代入基本EOQ公式求出最佳订货批量Qo，若Qo可行(即所求的点在曲线CT上)，Qo即为最优订货批量，停止。否则转步骤②。②取次低价格代入基本EOQ公式求出Qo。如果Qo可行，计算订货量为Qo时的总费用和所有大于Qo的数量折扣点（曲线中断点）所对应的总费用，取其中最小总费用所对应的数量，即为最优订货批量，停止。如果Qo不可行，重复步骤②，直到找到一个可行的EOQ。

某公司想通过价格折扣减少其总库存费用。已知一次订货费为4元，单位维持库存费为库存物品价值的2%，年需要量为10,000件，求最佳订货量。

订货量(件)

单价（元）0到2,499 1.202,500到3,9991.004,000及以上0.98举例D=10,000件一次订货费S=4元单位维持库存费为单价的2%单价C=1.20，1.00，0.98元按单价1.20计算订货量为1826，在2499以内，Qopt可行按次低价1.00计算订货量为2000，不在2500-3999范围，Qopt不可行按最低价0.98计算订货量为2020，小于4000，Qopt不可行因为可行解落在第1个价格折扣点范围内，按照步骤2,要比较所有价格折扣点的总费用。

0182625004000订货量因为总年费用是“U”形函数总年费用计算不同折扣点下的总费用：CT(1826)=10000×1.20+(10000/1826)×4+(1826/2)×(0.02×1.20)=12043.82CT(2500)=10000×1.00+(10000/2500)×4+(2500/2)×(0.02×1.00)=10041CT(4000)=10000×0.98+(10000/4000)×4+(4000/2)×(0.02×0.98)=9848.20Q=4000为最佳订货批量8.3随机型库存问题需求率和提前期中有一个为随机变量的库存控制问题，就是随机型库存问题。假设条件：(1)需求率d和提前期LT为已知分布的随机变量，且在不同的补充周期，这种分布不变；(2)补充率无限大，全部订货一次同时交付；(3)允许晚交货，即供应过程中允许缺货，但一旦到货，所欠物品必须补上；(4)年平均需求量为D，无价格折扣；(5)一次订货费为S，单位维持库存费为H，单位缺货损失费为cs0LTLTQQQ时间订货点ROP库存量缺货库存量时间订货点ROP最高库存量Q安全库存0随机型库存问题中求订货批量和订货点的近似方法：订货批量Q*，直接用EOQ公式计算；订货点ROP=SS+DE

式中，SS——安全库存(按经验确定)；DE——提前期内需求的期望值(按预测确定)。缺货概率服务水平SL（不缺货的概率）0z提前期内需求数量z-尺度提前期需求概率期望需求DE安全库存SSROP第8章思考题：

1、什么是库存？不同种类的库存各有什么特点？怎样认识库存的作用？2、库存成本如何构成？其中哪些费用随库存量增加而上升，哪些费用随库存量增加而减少？3、经济批量模型有哪些假设条件？在生产运作实践中如何运用该模型？第十二章先进制造技术概述先进制造技术（AdvancedManufactuingTechnology：AMT）AMT用来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。制造业的重要性1.制造业是一个国家经济发展的基石，是增强国家竞争力的基础；2.制造业是解决就业矛盾的一个重要领域；3.制造业是高新技术的载体和发展动力。12.1制造技术的基本概念与发展概况制造是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。制造系统是制造过程及其所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置以及有关软件包括制造理论、制造技术和制造信息等组成的一个具有特定功能的有机整体。12.1.2传统制造业及其技术的发展1.用机器代替手工，从作坊形成工厂。2.由单件生产方式发展成大量生产方式。3.柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术。新技术的发展、完善、革新体现为：1.新兴材料技术(新冶炼技术、新合金技术、高分子材料等）2.新切削加工技术3.大型发电和传输技术4.核能技术5.微电子技术6.自动化技术7.激光技术8.生物技术和系统工程技术三峡大坝

世界第一大的水电工程，位于西陵峡中段的湖北省宜昌市境内的三斗坪，距下游葛洲坝水利枢纽工程38公里。三峡大坝工程包括主体建筑物工程及导流工程两部分，工程总投资为954.6亿元人民币。于1994年12月14日正式动工修建，2006年5月20日全线建成。2010年7月19日，三峡大坝迎来一次峰值在65000立方米/秒左右的洪水。堪比1998年长江三峡河段的最高峰值，这也将是三峡水库建成以来所面临的规模最大的一次洪水挑战。

工程总工期17年，分三个阶段施工：第一阶段工程1994--1997年，为施工准备及一期工程；第二阶段工程1998--2003年，为二期工程；第三阶段工程2004--2009年，为三期工程。三峡工程动态总投资预计为2039亿元人民币，水库最终将淹没耕地43.13万亩，最终将移民113.18万人。三峡工程的功能1、防洪效益大。三峡水库运行时预留的防洪库容为221.5亿立方米，水库调洪可削减洪峰流量达27000-33000立方米/秒，属世界水利工程之最。2、水电站大。三峡水电站将安装32台单机容量为70万千瓦的水轮发电机组（其中地下厂房装有6台水轮发电机组），外加两台5万千瓦时水轮发电机组，总装机容量2250万千瓦时，年发电量达1000亿度，将是世界最大水电站。4、世界上工程规模最大的水利工程①、综合工程规模大。建筑物基础土石方开挖10283万立方米，混凝土基础2794万立方米，土石方填筑3198万立方米，金属结构安装25.65万吨，水电站机电设备安装26台套、1820万千瓦。除土石方填筑量外，其它各项指标均属世界第一。②、单项建筑物大。⑴大坝：三峡水利枢纽大坝为混凝土重力式，挡水前沿总长2345米，最大坝高181米，坝体总混凝土量为1486万立方米，其大坝总方量居世界第一。⑵水电站：三峡水电站为坝后式厂房。水电站单机容量、总装机容量、年发电量均居世界第一。水电站送出工程包括2回±500千伏直流输电，11回500千伏交流输电线路，送出工程规模居世界第一。⑶双线五级梯级船闸：三峡工程梯级船闸是世界总水头最高（113米）、级数量多（5级）的内河船闸，其单级闸室有效尺寸（长280米、宽34米、坎上水深5米）及过船吨位（万吨级船队），属世界已建船闸最高等级的内河船闸。船闸最大工作水头49.5米，最大充泄水量26万立方米，边坡开挖最大高度170米，均属世界最高水平。⑷单线一级垂直升船机：三峡水利枢纽升船机承船厢有效尺寸120×18×3.5米，总重11800吨，最大提升高度113米，过船吨位3000吨，水位变幅上游30米，下游12米等指标均超世界水平。三峡升船机属世界规模最大、难度最高的升船机。

③、金属结构居世界第一。三峡工程金属结构总量包括各类闸门386扇，各种启闭机139台，引水压力钢管26条，总工程量26.65万吨。其综合工程量为世界已建和在建工程之首。单项金属结构中，引水钢管的内径12.4米，永久船闸人字工作门挡高度37.75米，门高39.75米，运转时最大淹没水深17-35米，均属世界之最。5、发挥抗旱功能。下游大旱，三峡可加大放水力度增大下泄流量使抗旱局面得以有效缓解。三峡工程主要设计者、长江水利委员会总工程师、中国工程院院士郑守仁介绍说，抗旱功能是三峡水利枢纽新增的一个功能。他说：三峡工程设计时只有防洪、发电、航运和供水功能。补水功能是考虑到下游两岸的居民和生产用水，但现在看来还要满足抗旱用水。这部分水量需求比较大。三峡工程的弊端1.大坝阻挡了淤泥流向下游，使包括上海地区在内的长江入海口收缩，海洋的咸水正在倒灌入内陆。2.未经处理的污水和化肥残留物被不断排入大坝水库，导致巨型水藻生长泛滥，并威胁到下游的水供应。而水库水位的波动也被认为是湖南省农民所遭遇奇特鼠灾的根源。3.经济学界也有相同的看法，他们认为此类耗资巨大的项目只有靠国家补贴才能生存下来。4.大坝蓄水以及雨季的水位调整引发了山体滑坡，也严重损害了庙河村等地区的地质结构。5.是军事对抗中的主要打击目标，也是恐怖分子破坏和要挟的主要目标。6.三峡水库蓄水期间的高水位可能引发地质灾害，包括地震、滑坡、岩崩、泥石流等

朝鲜战争中，美军对朝鲜20多个大型水库进行了大规模轰炸。每次大坝被毁，都有大片即将成熟的农田被淹没而绝收，下游公路铁路交通线被彻底损毁，造成的后果远远超出轰炸机上万架次轰炸的威力，实际杀伤和破坏甚至超过中小型核弹。越南战争后期，美军同样大规模轰炸并摧毁了越南北方的水坝堤岸系统，给北越造成了惨重损失。抗日战争初期，国民党军队在台儿庄先胜后败的困境中，也曾掘开黄河花园口，引大水灌豫东，成功地阻止了日军的追击，但同时使豫东数百万无辜平民受灾。核能发电1954年，苏联建成世界上第一座装机容量为5兆瓦(电)的核电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到1960年,有5个国家建成20座核电站，装机容量1279兆瓦（电）。由于核浓缩技术的发展，到1966年，核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。1978年全世界22个国家和地区正在运行的30兆瓦（电）以上的核电站反应堆已达200多座,总装机容量已达107776兆瓦（电）。80年代因化石能源短缺日益突出，核能发电的进展更快。到1991年，全世界近30个国家和地区建成的核电机组为423套，总容量为3.275亿千瓦，其发电量占全世界总发电量的约16%。世界上第一座核电站—苏联奥布宁斯克核电站.核能发电的原理核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。优点1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。3.核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，暂时没有其他的用途。4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。5.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。缺点1.核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。2.核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏，故核能电厂的热污染较严重。3.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。4.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。5.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。