1、,物流管理,管理与经济学院 罗治洪,Chapter 6 库存管理,1-2,Content Points/内容要点,1 库存管理概述2 库存管理与控制决策3 库存的风险与分担4 供应链库存管理,1-3,1 库存管理概述,为什么需要库存？,1-4,1 库存管理概述,库存的起因：生产、运输、采购中的规模经济效应产生的周期库存需求和供应的不确定性产生的安全库存运输和加工过程占用时间产生中转库存和在制品库存需求和供应的季节性产生季节性库存促销、停产、提价等活动产生预期库存,1-5,1 库存管理概述,库存及其分类定义：为了满足未来需求而暂时闲置的有价值的资源如银行中的资金储备、电影院中的席位等等。不储存于
2、仓库的物品，如货架、柜台上、运输途中,1-6,库存的广泛存在农业：作物生产与销售环节制造业：汽车、计算机零售业：配送中心,1-7,分类按库存的作用分周转库存：为满足生产经营需要而设置。为降低物流、生产成本，企业批量采购、运输、生产周期性，库存随消耗减少到一定水平需补充库存与采购批量有关。安全库存：为防止不确定因素：如供货时间延迟、消耗速度突然加速而设置，与库存安全系数有关，如国家储备调节库存：用于调节供需不均衡、生产速度与供应不均衡及各生产阶段出现的不均衡在途库存：处于运输及停放在相邻两个工地或组织间的库存，取决于运输时间及该期间内的平均需,1-8,周转库存,安全库存,1-9,按生产过程分原材
3、料库存：企业已购，但还未投入生产的存货，如国际采购的大宗原料等零部件库存：应经一定加工被直接用于生产产品的材料的库存在制品库存：经过部分加工，尚未完成的半成品存货产成品库存：已加工完成正等待装运发货的存货备件、工具、设备等库存,1-10,按用户对库存的需求特性分类独立需求库存：用户某种库存物品的需求与其他种类库存无关。如最终产品的库存，其需求的时间与数量都不由企业控制，只能采取“补充库存”，将不确定外部需求转化为内部库存水平的动态监视与补充问题相关需求库存：与其他需求有内在相关性，可精确计算出它的需求量与需求时间，如用户对最终产品的需求量确定后，相关零部件、原材料的需求随之确定BOM确定数量、
4、由生产周期、提前期、运输时间等确定需求时间,1-11,1 库存管理概述,作用获得规模效益-批量的作用应对不确定性因素平稳生产过程-如，粮食，饮料等投机行为-价格波动，时间效用最低采购量弊端：占用资金产生库存成本可能的无形贬值掩盖管理问题,库存一般占企业总资产的25%左右；是流动资产的50%左右。在资产负债表等财务报表中都有反映,库存是资产还是罪恶之源？,1-12,库存管理的任务库存是管理的结果。过剩或短缺是种失控。库存管理的对象：整个库存系统。补货：主动性出货：被动性库存管理的任务：就是通过补货时机和补货批量来控制库存系统运行成本（广义的成本）。系统运行实实在在的成本（机会成本、运作成本等）,
5、1-13,与仓储管理的区别仓储管理涉及的内容：库房的规划与设计、货架的设置、分拣的原理、进出货的规则、物料的搬运等。具有关联性，如：库存决策受到仓储空间的限制属于两个不同层面的内容。,1-14,不同产品和库存系统，管理要求、方式不同,1-15,补货与需求之间的匹配关系,功能型产品,创新型产品,如果一家公司处于矩阵的右上角，投入1美元提高供应链的效率性，通常会使供应与需求得不到匹配而带来的成本上升，即缺货或存货过多而引起，这种下降不止1美元。考虑创新性产品，边际贡献=50%，缺货率=20%，缺货对利润的损失相当于销量的10%，即50%X20%。在这种情况下，花钱提高供货的敏捷性是明智的，也是值得
6、的。例如COMPAQ公司自己生产一种变化多、产品寿命周期短的集成电路，而不是到低成本的亚洲去采购，以提高灵活性和反应。日本一服装公司在本国生产时装而不是在中国，高边际利润完全可以弥补劳动力成本高的问题。,1-16,1 库存管理概述,几个概念,1-17,1 库存管理概述,2、库存成本补货成本：补货启动（set-up cost）：订货过程中发生的与订货有关的全部费用：旅差费、订货手续费、通信费、招待费及订货人员有关费用一次订货中，订货费用与订货量多少无关若干次订货的总费用与订货次数有关不同行业有不同表现形式,1-18,1 库存管理概述,2）补货的可变费用（variable cost）与补货量有关可
7、能与补货次数有关可能与补货时间有关,1-19,1 库存管理概述,持货成本（holding cost）：1）资金占用成本也称资金机会成本，与单位投资回报率有关。2）管理费用：包括：入出库时装卸搬运堆码检验费用、保管用具用料费用、仓库房租水电、人员费货损货差、保管物资资金的银行利息等特点：与保管物资数量多少、保管时间长短有关3）通常用持货成本系数来表示。,1-20,缺货惩罚：库存不足无法满足需求而造成的业务损失与信誉下降、利润减少等，如失去销售机会、停工待料、延期交货、紧急订货的额外支出等损失与缺货量有关与缺货的商品品种相关。可能与缺货次数有关可能与缺货时间有关度量很困难，尤其是未来的损失,1-2
8、1,不同情况下，需要考虑不同费用：不允许缺货的情况缺货情况：补货情况：缺货不补(lost sales)；缺货后补(back order)在一长期过程中，有时实行缺货、有时实行补货：,1-22,1 库存管理概述,3、库存周转率 库存周转率=年销售额/年平均库存值原材料库存周转率=原材料消耗额/原材料平均库存值在制品库存周转率=生产产值/在制品平均库存值成品库存周转率=年销售额/成品平均库存量库存周转的管理意义:“让资本顺畅地流起来”.“快速周转是获利的一种条件”,1-23,4、盘点：监测库存的状态连续性盘点（continuous review）：时时跟踪库存状态的变化，并根据所查看到的状态做出是
9、否需要进行补货的判断。如特殊的高价值商品。周期性盘点（periodical review）：在一些规则的时间点查看库存状态，并跟跟所查看到的状态做出是否需要进行补货的判断。常规、易耗商品。,1-24,5、补货提前期（lead time）指发出补货请求后至货物补充到位所经历的时间长度6、现有库存量和库存水平现有库存量（inventory-on-hand）：手头上拥有的实际库存量库存水平（inventory level）：库存量与缺货量之差。,1-25,现有库存量与缺货量不同时存在,1-26,将有库存量指库存水平与在途库存之和,1-27,7服务水平：顾客服务：一个公司产品的供给能力，反映了满足顾客
10、订单需求的能力，也称产品可得性（Chopra S，2001）如何度量？产品供给率：在市场总需求中，以库存产品来满足那部分需求所占的比例。即由现有库存来满足市场需求的概率。订单完成率：完全完成的订单/订单总数量周期服务水平：,1-28,周期服务水平（Miner，2000）第一类服务水平：一个周期内无缺货的概率 取提前期内需求DL不超过订货点RL的概率作为服务水平：第二类服务水平：满足率1-（单位时间未满足量）/单位时间平均需求,1-29,服务水平,例,某库存系统记录最近10个补货提前期内的需求及满足情况：见下表：试分析服务水平,1-30,8安全库存 安全库存是一种额外持有的库存,它作为一种缓冲器
11、用来补偿在订货提前期内实际需求量超过期望需求量或实际提前期超过期望提前期所产生的需求思考：如何量化需求的不确定性,1-31,例：B&G公司是一家办公用品公司，也是HP掌上电脑的分销商之一，下表是HP掌上电脑Palm1000的销售统计表，计算市场需求不确定性。假设：市场需求呈正态分布，Palm1000的每月市场需求服从平均值为R，标准差为的正态分布。,1-32,量化指标,每月的平均销量为135台,R=135标准偏差=11.08变异系数CV=11.08/135=0.082，也称变差系数。,1-33,安全库存与服务水平的关系,服务水平越高,安全库存量越大,所花的代价也越大,但服务水平过低又将失去顾客
12、,减少利润。,1-34,安全库存水平的确定 以定量订货的方法为例：当库存下降到订货点时，按照经济批量订货,1-35,1、在需求量和订货提前期都确定的情况下，不需要设置安全库存 2、需求量随机变化（假定为标准正态分布），提前期固定在这种情况下，安全库存量的计算公式为 式中：Qd 提前期内的需求量的标准差；L 订货提前期(月天周)；z 预定客户服务水平下需求量变化的安全系数，它可以根据预定的服务水平，由正态分布查出。,1-36,需求量固定，提前期变化时安全库存量的计算公式为式中：提前期的标准差。需求量和提前期都随机变化时，把两者同时考虑进去,1-37,2 库存管理与控制方法,1-38,2 库存管理
13、与控制方法,库存管理与控制问题 进、存、出货的控制问题。即：在何时订货，定多少，如何订货，在库存总成本的合理范围内达到满意的顾客服务水平。,1-39,2 库存管理与控制方法,有效库存管理的必要条件可靠的需求预测对生产提前期及变化的了解对库存持有成本，订货成本与缺货成本的合理评价库存细目的合理分类,1-40,主要内容：ABC库存控制模型EOQ及其扩展动态补货批量问题随机库存控制,1-41,2 库存管理与控制方法,1、常用库存管理方法ABC法 经济学家帕累托认为：不同的库存产品对企业提高销售额和利润率的贡献不同而分类管理。,1-42,2 库存管理与控制方法,1-43,2 库存管理与控制方法,2 库
14、存控制模型库存控制模型的特征系统结构：单阶段（single stage）多阶段（multi-stage/echelon）需求（demand）确定性不确定性计划期（planning horizon）单周期（Single period）有限计划期（finite planning horizon）无限计划期（infinite planning horizon）订货提前期（lead time）确定性不确定库存监控方式连续性盘点（continuous review）周期盘点（periodic revies）缺货处理方式（shortage/stockout）短缺量全部延期供应(complete backl
15、ogging/backordering)短缺量部分延期供应（partial backlogging/backordering）短缺量全部损失（lost sales）,1-44,2 库存管理与控制方法,几类有代表性的库存控制模型分类,1-45,2 库存管理与控制方法,1、经典EOQ标志运作管理领域进入定量化的科学管理阶段又称整批间隔进货模型 基本假设：市场需求率为恒定补充能力为无限大无补货提前期不允许缺货尽管在许多情况下，假设系统参数都是确定不一定符合实际情况，但如果参数的随机变化不明显，或者对系统不产生显著影响时，可以近似认为确定性系统,1-46,基本EOQ,1-47,4.1 基本EOQ,系统
16、运行到时刻t为止的总成本。长期运行下单位时间的总成本为在0,T)内，系统发生的费用：补货启动费：K补货可变费用：补货单价为c持货成本：单位持货成本系数h。则，在0,T)内的持货成本：,1-48,基本EOQ,因此，系统长期运行下单位时间按得总成本：求最优：,1-49,某农副产品经销商，市场需求恒定且需求率=100吨/周，进货单价c=750元/吨，补货启动费用K=500元/次，假设资本的年度回报率I=30%，试求该经销商的基本经济补货批量？,1-50,思考：,甲供应商将所订的货物一次性全部送到你的仓库；乙供应商只能做到在一段时间内陆续将货物送到你的仓库。你该如何选择供应商？,我该选谁？,1-51,
17、基本EOQ总结,大批量Q的、低频率的订货运作将直接导致高额的持货成本；小批量Q的、高频率的订货运作将导致较高的订货成本；采取基本EOQ，才能做到总成本的最小化。,1-52,基本EOQ总结,1-53,基本EOQ,基本EOQ的性质c的影响：h=IcK和h的影响,1-54,基本EOQ,总成本关于Q的灵敏度分析 当补货批量偏离最优补货批量达到100%误差时，造成的成本增加仅为25%，说明成本函数C(Q)对Q的敏感性较低,1-55,基本EOQ,使用经济型订单批量Q0引发的问题：当EOQ计算得出的结果并不是整数时供应商不愿意在标准包装的基础上再进行分票时送货采用固定的运输能力的车辆进行把订单近似到相邻的数
18、字会使得整体的运作更为方便,1-56,例：,条件：某公司公司每年工作50周=20个/周c=2 500英镑/产品单位K=50英镑h=660英镑/（个*年）问题：计算最佳订单批量若订单批量不是整数，将其向上近似或向下近似到相近的整数位是否会产生较大的差别？,1-57,Q 及(Q-1)哪个成本小就用哪个,Q(Q-1)Q02，采用QQ(Q-1)Q02，采用Q-1,1-58,基本EOQ,关于需求率的灵敏度分析 最优补货批量对需求率的敏感性较低,In this sense,EOQ model also is robust.,1-59,需求率的误差问题(1+e),预测误差百分比与总体运行成本上升比例关系图,
19、需求预测出现误差对总体可变成本造成的影响：可以看到，预测大于实际需求的订单批量要比预测小于实际需求的订单批量更为有利,1-60,EOQ及其扩展,1-61,有限补充能力经济补货批量,补货能力受限，每个补货批量需要经历一段时间逐步完成,1-62,有限补充能力经济补货批量,1-63,有限补充能力经济补货批量,例 某农副产品经销商，市场需求恒定且需求率=100吨/周，进货单价c=750元/吨，补货启动费用K=500元/次，假设资本的年度回报率I=30%，u=350吨/周。试求该经销商的经济补货批量？,1-64,有限补充能力经济补货批量,与基本EOQ的比较：最优补货批量增大；补货周期加长、频率下降，启动
20、费用分摊到单位时间上降低当补货批量比基本EOQ补货批量增加不多时，持货成本低于基本EOQ，只有当增大到一定程度，持货成本才会高于基本EOQ。因此，单位时间的总成本降低。补货能力 为基本EOQ。,1-65,思考：,是否应该缺货经营？条件？,是要降成本？还是要客户满意？,1-66,缺货回补经济补货批量,Backorder,Backlogging假定缺货惩罚为p。,1-67,缺货回补经济补货批量,系统长期运行下单位时间的总成本为：最大缺货量与补货批量的比值为常数,1-68,缺货回补经济补货批量,最优策略：系统长期运行的单位时间总成本与运作成本：,1-69,某农副产品经销商，市场需求恒定且需求率=10
21、0吨/周，进货单价c=750元/吨，补货启动费用K=500元/次，假设资本的年度回报率I=30%，p=1350元/吨.年，试求该经销商的经济补货批量？,1-70,缺货回补经济补货批量,与基本EOQ的比较不允许缺货：适当增加补货批量，库存量不一定增加；最优补货批量有所增大，周期加长、补货频率下降，分摊到单位时间的启动费降低单位时间上的持货成本，取决于补货批量与最大缺货量的折中。适当缺货可以带来好处,1-71,缺货不补经济补货批量,1-72,缺货不补经济补货批量,系统长期运行下单位时间的总成本：代入上式，有：,1-73,缺货不补经济补货批量,T越大，该值越小。反映出缺货惩罚相对较小，库存系统运行成
22、本较高（K、c，h相对p较大）：永不补货策略,T越小，该值越小，t减小。t=0，与基本EOQ一致，永不缺货,1-74,例：某农副产品经销商，市场需求恒定且需求率=100吨/周，进货单价c=750元/吨，补货启动费用K=500元/次，假设资本的年度回报率I=30%，p=755元/吨.年(或960)，试求该经销商的经济补货批量？,1-75,价格折扣经济补货批量,常见的两种折扣形式：全量折扣，对所补货物执行同一价格,称其为一致折扣,1-76,例：某产品的折扣价一致折扣模式似乎存在不合理的地方，例如，499个产品的总成本是149.70元，而500个的总成本却是145.0,1-77,全量价格折扣经济补货
23、批量,假设：持货成本h主要由资金占用成本Ic决定，则有补货单价为，系统长期运行下单位时间的总成本为：,1-78,全量价格折扣经济补货批量,每种价格，有唯一的EOQ,1-79,全量价格折扣经济补货批量,特点：由于ci是关于i有序的，即，对同一Q，是关于i有序的，即对应第i个补货单价ci，其经济补货批量为：因此，也是关于i有序的，满足，,1-80,上述例子：针对各个折扣价格计算对应的值,1-81,1-82,在每个折扣点附近，多买反倒比少买花的钱更少！因此,1-83,全量价格折扣经济补货批量,小结：确定最大的有效的 EOQ 值比较此最大 EOQ 处的成本值与大于此 EOQ 值的各折扣价格点处的成本值
24、，确定最优解。,1-84,增量价格折扣经济补货批量,增量折扣，所补货物分多部分，每部分执行不同价格,也称为分段折扣。即，只对大于某一数量的物品打折,1-85,例,在折扣点处，总成本曲线是连续的。,1-86,等价“单价”的表示,单位时间平均成本函数,1-87,分段折扣模型：,1-88,分段折扣模型：,1-89,分段折扣模型,1-90,分段折扣模型：和均为有效值;因为，所以为无效值。最优解可通过比较和的大小而获得。,1-91,分段折扣模型,1-92,增量价格折扣经济补货批量,1-93,增量价格折扣经济补货批量,在增量折扣的形式下，不同部分货物的补货单价不一样，补货批量与“等价”的补货单价之间的关系
25、：,1-94,增量价格折扣经济补货批量,在增量折扣的形式下，系统长期运行下单位时间的总成本：对第j个价格区段，上式为：把等价的补货单价代入上式，得：,1-95,增量价格折扣经济补货批量,与基本EOQ批量模型具有相同的形式，因此，最小化极点为：由于cj是有序的，即，有：但是 不一定关于j有序,1-96,增量价格折扣经济补货批量,增量折扣形式下成本与补货批量之间的一般关系：在每个价格分段点处，成本函数连续,1-97,增量价格折扣经济补货批量,在n个极小值点 中，至少有一个落入有效区段内。不包含极小值点的有效区段内，肯定不存在全局最小点。如曲线C1(Q)和C3(Q)，其有效区段内不包含各自的极小值，
26、因此，全局最小肯定不在这两个有效区段内，而在C2(Q)和C4(Q)的有效区段内的一个或多个中。,1-98,增量价格折扣经济补货批量,分段折扣模型：小结对于每个价格区间，确定其对应的成本代数表达式将 的表达式代入表达式中 从上一步中确定最小的有效值（即落在正确的区间中）,1-99,例题：,某商品年需求量为5214吨，订货费每次500元，资本年度回报率为30%，进货批量不足100吨时单价为780元；100吨Q600吨为750元；600吨Q1600吨为730元；1600吨Q为720元；计算经济订货批量。解：r1=100吨；r2=600-100=500吨；r3=1600-600=1000吨；代入公式：
27、,1-100,Q2和Q3是有效的。代入总成本公式，计算得出：Q2的总成本为4001570.36元；Q3的总成本为3996613.15元。所以Q为Q3=859.10吨。,1-101,2 动态订货,1-102,2 库存管理与控制方法,动态订货 经济订货批量假定生产（销售）具有周期性，但在实际库存控制中，订货量不一定相同，在各个时期内可能有较大的差别，这属于多阶段订货问题。称为动态订货。解决办法（LP，MIP，DP）例：某零售商的费用如下：n=5，h=1,1-103,2 库存管理与控制方法,方法：寻找最短路（动态规划）。弧上的数字Cij,代表i+1阶段订货,满足从i+1到j阶段需求的费用如:C14=
28、34=3+(7+3+6)1+（3+6）1+61,1-104,系统运行条件及相关参数：决策期间：T第t期的需求量dt、补货启动费用、持货成本系数等已知（动态的）是否存在补货提前期：无；是否运行缺货：不允许缺货。理解性说明：关于持货成本，是在每期结束时间点进行核算，不管在本期内哪个时间点被消耗，都不计该项成本。决策：确定每期开始时刻的最优补货批量，以使系统运行结束后的总成本最小。本问题实质是Wagner和Whitin最先研究的Dynamic Version of the Economic Lot Size Model。,1-105,离散时间动态补货批量,问题描述,1-106,离散时间动态补货批量,
29、符号说明,1-107,离散时间动态补货批量,问题的最优性：,1-108,离散时间动态补货批量,1-109,离散时间动态补货批量,1-110,上述最优解的性质可以用下图描述：,1-111,离散时间动态补货批量,采用动态规划求解。,1-112,离散时间动态补货批量,例，某库存系统，T=6，各期需求如下假定K=800，h=3，试求各期的最优补货批量,1-113,离散时间动态补货批量,解：令C（t）表示从t至T的最优补货策略下的成本边界条件C（T+1）=C(7)=0,1-114,离散时间动态补货批量,1-115,离散时间动态补货批量,1-116,离散时间动态补货批量,1-117,2 库存管理与控制方法
30、,3、随机库存模型,1-118,单期报童模型(newboy),单期：只考虑一个周期：月饼、圣诞、奥运会纪念产品等期与期之间关联性不强，如报纸等离散型产品系统的参数市场需求：D，需求为n的概率为PD=n，F(x)表示D的概率分布。进货单价：c销售单价：p回收单价：w（残值）决策：进货量Q。,1-119,单期报童模型,系统运行成本：进货费用：cQ；销售收益：pminQ，D回收收益：wmax0，Q-D总运行成本：C(Q)=cQ-pminQ，D-wmax0，Q-D,1-120,单期报童模型,目标是确定最优的进货量Q使期望总成本最小 采用边际增量分析法:因为，随着Q增加而增加，也是随Q增加而增加。说明，
31、EC(Q)呈现出如图所示的变化趋势，即，存在全局最小Q*，满足：的最小Q。有：则，可以寻找到最优的Q*。,1-121,单期报童模型,例，某食品店，在中秋节前要确定月饼的进货量，通过对过去多年的销售数据分析，市场需求服从如下所示，假定进货价为c=10，销售单价为15，回收价为w=3，试求最优进货批量解：,1-122,单期报童模型,连续型产品分析过程类似，需求为随机变量D，f(x)表示为D的概率密度。存在全局最小Q*。,销售量,剩余量,1-123,单期报童模型,例，某城市每年盛夏举行啤酒节，其中一个特定品牌的啤酒的摊位根据过去的历史统计，认为服从正态分布。如果该啤酒进价c=8，销售价p=20，回收
32、价w=5，试确定最优进货批量。解,1-124,随机库存的控制策略无限期连续性盘点（r，Q）策略无限期周期性盘点（s，S）策略其它,1-125,无限期连续性盘点（r，Q）策略 连续性盘点方式下的库存管理，即连续跟踪库存状态的变化并进行决策，（r，Q）是一种典型的管理策略。r为补货点，当库存量下降到r或r以下时就补货，补货批量为Q。,1-126,无限期周期性盘点（s，S）策略连续性盘点方式适用于重要的高价值类型货物，而比较普通的货物，可采用周期性盘点策略（s，S）是一种典型代表，s表示补货点，即，在盘点过程中，发现库存降到s或s以下时，就补货。S表示补货目标，即将有库存量达到S所需要的量,1-12
33、7,3库存风险与分担（见案例）,1-128,4 供应链下库存管理,传统库存控制的基本策略：库存控制的目的：服务水平最高：快速供货；库存费用最低：持有成本+订购成本+缺货成本在合理范围内达到满意的服务水平要解决的主要问题：订货间隔期：多长时间检查一次库存量；订货点问题：何时提出补充订货；订货批量：每次订货量是多少。库存补给策略：(r,Q)策略(s,S)策略其它,1-129,传统库存控制局限性：,(1)没有供应链的整体观念供应链各节点都有各自独立的目标与使命，有些目标和供应链的整体目标是不相干的，更有可能是冲突的，会导致供应链的整体效率的低下(2)对用户服务的理解与定义不恰当供应链管理的绩效好坏应该由用户来评价，或者用对用户的反应能力来评价。但是，对用户的服务的理解与定义各不相同，导致对用户服务水平的差异。,1-130,(3)不准确的交货状态数据顾客在等待交货过程中，可能会对订单交货状态进行修
