中科院物流系统规划建模与实例第6章库存管理课件.ppt

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1、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

2、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

3、.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,1

4、00,200,0,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

5、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

6、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

7、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)hCiQi qi ，优化解小于折扣下限 TCiRCi+ (R/qi)S + (qi/2)hCiqi+1Qi ，优化解大于折扣上限 TCiRCi+1+ (R/qi+1)S + (qi+1/2)hCi

8、+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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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

17、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

18、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,-,MR

19、P,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

20、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

21、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

22、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B类；累

23、计序号的6080，平均资金占有率515的归为C类。汇ABC分析图: ABC曲线图；直方图。,分类实例,6.7 库存管理发展,供应商管理库存联合库存管理多级库存优化与控制,6.8 实例分析,背景介绍问题提出分析问题制定行动计划库存模型设计执行阶段,6.8.1 背景介绍,Pfizer医药公司成立于1849年。主要业务医药卫生、农业、专业化学、材料科学、消费品五个领域。公司想对医药部分加强库存管理公司有2个有机合成厂、4个制药厂,6.8.2 问题提出,面对问题医药行业的快速增长较高的库存水平利率增高预期改进方向控制、改善库存周转率分析及管理库存水平的波动,6.8.3 分析问题,缺乏详细、精确数据分析

24、和监测库存性能库存管理的组织分散库存不是工厂级考核、评估的一部分库存数据是高度合并的，很难进行趋势分析及分析管理决策的影响不同工厂的库存管理方法不同库存管理方法落后,库存预测手工进行，时间长、不精确、不定期企业没有理解到有机合成及成品制造阶段的运作差异对于库存管理的影响库存分类的定义不一致（原材料、在制品、成品等）企业没有理解到能力约束、纵向整合程度及混合成品对库存的影响,6.8.4 制定行动计划,建立一个库存管理的中央部门主要物料的库存分类要精确定义建立适合用于有机合成及成品药厂的管理模型库存成为工厂级考核、评估的一部分设计、执行库存预测的计算机系统来改善库存预测的精度,6.8.5 库存模型设计,要求：库存模型设计、实施成本要小于期望的库存投资成本。模型成品药的批量及安全库存成品药厂的在制品库存目标有机合成厂的合成批量库存预测基于MRP的采购物料库存战略,6.8.6 执行阶段,年度节约成本,作业,习题1,