CH 2 库存管理与风险分担

第二章库存管理和风险分担第二章库存管理与风险分担引言1供应链环境下的库存管理5风险分担3实际问题6集中化和分散化系统4单阶段库存控制2案例:SteelWorks背景：创办于1980年,生产定制和特殊用途钢材的制造商。业务概况：以高科技著称，1993年，销售额4亿美元。两个部门分别生产特种产品和定制产品，是各自独立和截然不同的业务。问题：“库存水平太荒谬了”、“客户服务在行业中是最差的，而且一直在恶化。”StephenC.GravesCopyright2003AllRightsReserved定制产品快速增长,占总销售额的1/3($133M)一个客户一个产品高额利润高服务水平3个生产基地都位于研发中心附近一种产品在一个工厂生产StephenC.GravesCopyright2003AllRightsReserved特种产品销售受挫快速增长,总销售额的2/3($267M)3个工厂,每一个有2条生产线几个大客户，130个顾客,120种产品高度不稳定的需求服务水平高销售问题VS生产问题StephenC.GravesCopyright2003AllRightsReserved咨询建议物流咨询师的建议：减少生产批量小的产品改进预测合并仓库StephenC.GravesCopyright2003AllRightsReserved总结现实的诊断锻炼实际中:没这么简单,更多的数据和更多的考虑因素权衡：增加运输成本、节省固定成本然而简单的模型及规则可以提供有价值的指导。StephenC.GravesCopyright2003AllRightsReserved1引言1）库存（Inventory）的概念及形式

为达到多种目的而维持的产品和物料的存货

采购、供应层：原材料库存生产层：在制品库存销售层：产成品库存CompanyLogo库存是为了满足未来需要而暂时闲置的资源，不一定发生在仓库中。资源停滞的位置，可以是在仓库里、生产线上或车间里，可以是在非仓库中的任何位置，如汽车站、火车站及机场码头等类型的流通结点上，甚至也可以是在运输途中。

具体按供应链环节分类供应商用户原材料或零部件库存在制品库存制成品工厂库存制成品分销库存制成品零售库存用户订货分销订货零售订货采购订货供应商制造商分销商用户零售商图2-1:库存的位置按满足需求分类周转库存(cyclestock)或基本库存(basestock)

在一个订货周期中满足正常需求的库存安全库存(safetystock)或缓冲库存

指周期库存以外，防范需求的不确定性或时间延误而持有的库存在途库存（in-transitstock）

处于物流不同节点之间途中的库存投机性库存

预计产品价格上涨而持有的库存1引言2）为什么库存管理很重要？

改善顾客服务；节省订货费用；应付需求、配送的变化；减少资本占用。CompanyLogo通用汽车生产和配送网络20,000个供应商133个

零部件制造厂31个装配厂11,000个经销商

运输成本:41亿美元(60%为原材料运输)通用的库存价值为74亿美元(70%是在制品;其余都是成品车)通过库存和运输策略，成本每年能降低26%。在恰当时间、地点持有恰当数量的库存是很困难Dell公司1993年实际需求远低于预测需求，导致亏损Cisco2001由于销售下降，导致$22.5亿美元的过剩库存IBM公司低效的库存管理1994年ThinkPad生产线生产不足

库存管理-需求预测需求的不确定性使得需求预测对于库存的相关决策非常关键:订什么货?什么时候订货?最优订货批量是多少?解决方法包括一组技术库存策略!!制定库存管理策略需要考虑的因素顾客需求的估计补货提前期（leadtime）需要考虑的不同产品的数量计划期的长度成本订购成本（Ordercost）

生产成本(Productcost)运输成本（Transportationcost）库存持有成本（inventorycarryingcost):税和保险维护成本过期成本机会成本(Opportunitycosts)服务水平要求（Servicelevelrequirements）CompanyLogo2、单阶段库存控制

单个供应链阶段各种技术经济订购批量(Economic

OrderQuantity）需求不确定（DemandUncertainty）单阶段模型（SinglePeriodModels）初始库存的影响（InitialInventory）多次订货机会(MultipleOrderOpportunities)连续检查策略(ContinuousReviewPolicy)可变提前期(VariableLeadTimes)周期检查策略(PeriodicReviewPolicy)服务水平优化

(ServiceLevelOptimization)2.1经济订购批量模型图

2-3:随时间变化的库存水平一个仓库面临单一产品的稳定需求，仓库从供应商处订货。锯齿状库存模式假设（Assumptions）:D-每天需要的产品数量，需求速度恒定Q-每次订货数量，固定.K-仓库每次订货的固定成本.H-库存持有成本，单位产品单位时间的保管费提前期（发出订单到收到货物经过的时间）等于0初始库存

=0分析时间为无限.推导

EOQ每订购周期的总成本每周期平均持有库存量:Q/2订购周期

T=Q/D

单位时间的平均成本:经济订购批量：

EOQ:成本图

2-4:经济订购批量模型:单位时间的总成本例：设一家五金供应仓库，每星期向制造商供应1000单位特制紧固件，仓库向其供应商订货，每次订货和运输费用为20美元，仓库购入价格为1元/单位，年持有成本为库存价值的25%，仓库当库存为零时，应向供应商每次订购多少件产品？

（假设公司每年工作50周）EOQ模型的运用：

每年的需求D=50*1000=50000

固定订购成本=20

每单位产品的库存持有成本=0.252.2需求不确定性的影响EOQ模型忽略了需求的不确定性和预测问题。对不确定需求的预测总是不准确的要让供应和需求很好的匹配是很困难的预测的期限越长，预测的结果越不准确（误差越大）顾客的长期需求更难预测综合预测更准确.预测顾客对单品的需求比较困难若预测顾客对一个产品系列内所有单品的总需求会容易许多2.3单周期模型短生命周期产品（Shortlifecycleproducts）假设：公司仅有一次订购机会需求发生前，公司必需确定订购数量以满足需求

订货批量>需求=>处理过量库存订货批量<需求=>利润损失单周期模型利用历史数据(Usinghistoricaldata)预测各种需求情况预测各种需求情况发生的概率

给定特定的库存策略确定与每种需求情况相关的利润给定任一订购数量对每种需求情况下的利润进行概率加权确定一个特定的订购数量下的平均利润.采用平均利润最大化的订购数量。单周期模型的实例例：

设计、生产并销售夏季时尚服饰（如泳装）的公司。1）假设在夏季到来的6个月前，公司必须确定产品的生产数量仅有一次生产机会2）方法：利用过去5年的数据进行预测，结合天气状况和竞争者的行为：（1）估计了几种可能的销售状态；（2）每种状态发生的概率单周期模型的例子图2-5:概率预测根据预测概率计算得到平均需求为：13000件更多的数据：固定生产成本（Fixedproductioncost）:$100,000可变生产成本:$80/件.在夏季的销售季节内，售价（sellingprice）:$125/件.残值（Salvagevalue）:在夏季没有售出的泳装都将在折扣店销售

$20/件.两种情景：制造商生产10,000件而最终需求是12,000件

利润：

=125*10,000–80*10,000-100,000 =$350,000制造商生产10,000件而最终需求是8,000件

利润 =125*8,000–80*10,000-100,000+20*2,000 =$140,000CompanyLogo生产10000件泳装产生的平均利润

=各种实际需求状况下利润的加权平均.期望利润最大化的生产数量图

2-6:以产量为自变量的平均利润函数订购数量和平均需求的关系订购数量>平均需求?订购数量<平均需求?订购数量和平均需求的关系比较销售掉一件产品的边际利润和生产一件产品的边际成本边际利润/单位产品

=

销售价额–可变生产成本

边际成本/单位产品

=

可变生产成本–残值

结论：边际利润

>边际成本

=>最优订购数量

>平均需求边际利润<边际成本=>最优订购数量<平均需求泳装例子（续）评价需求

=13,000units.最优订购数量

=12,000units.边际利润

=$45边际成本

=$60.边际成本

>边际利润 =>

最优订购数量<平均需求几点结论：最优订购数量不一定等于预测需求或平均需求平均利润一般随订购（/生产）数量增加而增加，直到产量达到一个特定值，之后再增加订购数量将导致平均利润下降。2.4.多次订货单期模型针对时尚产品；许多实际情况中，经销商会在一年中任何时刻重复订货，但基本都有一个订购提前期。经销商持有库存的原因：平衡订货固定成本和库存持有成本.满足提前期内的需求防止需求的不确定性.多次订货两种策略持续检查策略每天都要检查库存（近似连续检查）当库存降低到特定水平或达到订货点时就下订单适用于库存可以被连续检查的管理系统(计算机库存管理系统)周期检查策略每隔一段固定时间检查库存每次检查后订购合适的数量.当频繁检查库存和下单不可行或不便利时,采用这种策略.2.5持续检查策略假设：每日需求是随机的，随机变量服从正态分布.分销商每次订购产品，需要支付一个固定成本

K,加上与订购数量成比例的费用.库存持有成本根据单位时间单位产品的费用计算.库存每天检查，若发出订单，货物经过固定的提前期后到达.如顾客到达时，经销商无库存满足需求,订单将丢失.分销商给定一个必需的服务水平.符号及含义：AVG=对分销商的平均日需求STD=对分销商的平均日需求的标准差L=从供应商到分销商的补货提前期

h=分销商持有单位库存一天的成本α=服务水平.缺货的概率为

1-α持续检查策略(s,S)策略(Q,R)

策略

–当库存水平降低到订货点

R,订购Q单位产品

R是多少?

由两部分构成：提前期内的平均库存和安全库存持续检查策略持续检查策略提前期内的平均需求:

LxAVG安全库存:（分销商需要在仓库或途中保存，防止提前期内的需求偏离平均值的库存数量）

其中，z是安全系数，与服务水平有关

服务水平

和

安全系数,zServiceLevel90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%99.9%z1.291.341.411.481.561.651.751.882.052.333.08z选定后，确保提前期内缺货的概率为

1-αCompanyLogo随时间变化的库存水平收到订货前的库存水平

=收到订货后的库存水平

=平均库存

=图

2-9:

(Q,R)策略中库存随时间变化的库存水平持续检查策略的例子一电视机分销商从工厂订货并出售给零售商,数据：K=$4,500（与订购数量无关）分销商购买一台电视机费用

=$250年库存持有成本=产品成本的18%补货提前期=2周期望服务水平

=97%，z=1.9.求：订货点R,订货量Q(假设一年有52周).月份910111212345678销量20015210022128717615119824630998156例子：历史数据月平均需求

=191.17平均月需求的标准差

=66.53周平均需求AVG

=月平均需求/4.3=44.58平均周需求的标准差STD=平均月需求的标准差/√4.3=32.08

平均周需求AVG周需求标准差提前期内的平均需求安全库存订货点44.5832.0889.1686.20176周库存持有成本=订购批量

=安全库存=?平均库存水平=679/2+86.20=426例子CompanyLogo2.6.可变的提前期每隔一段时间就周期性的检查库存每次检查库存后，订购适当的数量Q，使库存达到基本库存水平。假设:

r=

检查周期的长度 L=

提前期

AVG=

平均日需求

STD=日需求的标准差.

2.7.定期检查策略间隔期很短：（s,S）策略间隔期较长：基本库存水平策略：CompanyLogo假设:分销商每3星期发一次电视机的订单提前期是2周基本库存水平要覆盖5个星期平均需求

=44.58x5=222.9安全库存

==136.3基本库存水平=223+136=359.例：电视机分销商（续）平均库存水平=库存优化的目标是基于特定的服务水平来确定最优库存策略.什么是恰当的服务水平?服务水平有时是由下游客户确定的零售商可以要求供应商维持特定的服务水平供应商将用这个服务水平来管理其库存其他情况下，企业有一定的灵活性来选择服务水平2.8.服务水平优化服务水平优化图2-11:服务水平与库存水平的关系平衡其他情况相同:服务水平越高，库存水平也越高.相同库存水平下,供应商的提前期越长,其提供的服务水平就越低.库存水平越低,每单位库存对服务水平的影响就越大。零售策略零售商在决策每个单品的服务水平时，采用的策略是使所有产品或部分产品的期望利润最大化。

其他情况相同下，具有下列特性的产品应该维持较高的服务水平:高边际利润高产量低变动性较短的提前期利润优化和服务水平高边际利润、高产量和低变动性的许多产品的服务水平>99%.低边际利润、低产量和高不稳定性性的产品的服务水平<95%.3风险分担风险分担（解决供应链变动性的有力工具）：如果汇集不同地点的需求，需求的变动性将减少.汇集不同地点的需求，某一客户的高需求可能被另一客户的低需求抵消.需求变动性的降低能够允许安全库存的降低，从而减少平均库存.需求的标准差和变异系数标准差衡量需求偏离平均需求的大小衡量顾客需求变动的绝对值

变异系数=标准差/平均需求衡量顾客平均需求变动的相对值

案例：ACME的风险分担ACME美国东北部一家电子设备的制造和分销商配送问题目前状况：2个仓库，一个位于新泽西的帕拉梅斯，另一个位于马萨诸塞的牛顿(将东北区分成两个市场)客户(零售商)直接向仓库订货(每一个零售商被指定给一个仓库)仓库向位于Chicago的工厂订货目前策略提供的服务水平:97%每个仓库使用的库存策略要使缺货概率小于3%将两个仓库合并成一个中心仓库(位于原两个仓库之间的合适位置)，仍然保持

97%的服务水平(称为集中配送系统)缺点：送货的提前期将增加（原系统里，每个仓库更靠近客户，从而减少交货时间）优点：整体的库存水平将降低，以更低的库存水平同样维持97%的服务水平.新想法：历史数据PRODUCTA的历史数据Week12345678马萨诸塞3345373855301858新泽西4635414026481855Total79807878817836113PRODUCTB的历史数据Week12345678马萨诸塞03300130新泽西24303100Total26303230历史数据概括StatisticsProduct平均需求需求标准差变异系数马萨诸塞A39.313.20.34马萨诸塞B1.1251.361.21新泽西A38.612.00.31新泽西B1.251.581.26TotalA77.920.710.27TotalB2.3751.90.81库存水平Product提前期内的平均需求安全库存订货点订货数量马萨诸塞A39.325.0865132马萨诸塞B1.1252.58425新泽西A38.622.862131新泽西B1.253524TotalA77.939.35118186TotalB2.3753.61633库存节省平均库存=安全库存+Q/2ProductA的平均库存:NJ仓库大约

88单位MA仓库大约

91units中心仓库大约

132units平均库存下降

36%ProductB的平均库存:NJ仓库大约

15unitsMA仓库大约

14units中心仓库大约

20units平均库存下降

43%变异系数越高，从风险分担的集中化系统中获得的好处就越多

变动越大，多个仓库保管的安全库存就越高

.通过一个仓库汇集的需求的变动性将降低，安全库存将减少

从风险分担中获得利益的大小依赖于一个市场相对于另一个市场的需求方式

风险分担获利较高，如果不同仓库观察到的变动性是负相关的

与风险分担相关的关键点：4集中化与分散化系统权衡：安全库存:集中化时会减少

服务水平:拥有相同的总安全库存时，集中化系统的服务水平高管理费用:分散化系统中更高顾客提前期:分散化系统中，响应时间更短运输成本:不确定.分析出库运输成本和入库运输成本串行供应链：由一系列环节组成，每一环节仅供货给单一下游，直到最终环节满足顾客需求。

如：一个制造商供货给一个批发商，批发商供货给单一的分销商，分销商供货给一个零售商，从而满足客户需求。

如果这个串行的供应链由一家公司拥有，目标是管理库存以减少系统成本。5供应链环境下的库存管理假设：库存决策由一个决策者制定，目标是系统成本最小级和级库存任一级库存等于本级拥有库存加上所有下游库存

5供应链环境下的库存管理级库存图2-13:串行供应链级库存下的再订购点Le

=级提前期,零售商和分销商之间的提前期加上分销商和它的供应商之间的提前期.AVG=零售商处的平均需求

STD=零售商处需求标准差

再订购点4-级供应链例子假设：零售商面对的每周需求=45需求的标准差=

32在每一级，管理者要满足97%的服务水平(z=1.88)每一级之间的提前期为1周，制造商和它的供应商之间的提前期也是1周成本参数和订货批量KDHQ零售商250451.2137分销商20045.9141批发商20545.8152制造商50045.7255每一级的订货点计算对零售商,R=1*45+1.88*32*√1=105对分销商,R