CH 2 庫存管理與風險分擔

第二章庫存管理和風險分擔第二章庫存管理與風險分擔引言1供應鏈環(huán)境下的庫存管理5風險分擔3實際問題6集中化和分散化系統(tǒng)4單階段庫存控制2案例:SteelWorks背景：創(chuàng)辦于1980年,生產定制和特殊用途鋼材的制造商。業(yè)務概況：以高科技著稱，1993年，銷售額4億美元。兩個部門分別生產特種產品和定制產品，是各自獨立和截然不同的業(yè)務。問題：“庫存水平太荒謬了”、“客戶服務在行業(yè)中是最差的，而且一直在惡化。”StephenC.GravesCopyright2003AllRightsReserved定制產品快速增長,占總銷售額的1/3($133M)一個客戶一個產品高額利潤高服務水平3個生產基地都位于研發(fā)中心附近一種產品在一個工廠生產StephenC.GravesCopyright2003AllRightsReserved特種產品銷售受挫快速增長,總銷售額的2/3($267M)3個工廠,每一個有2條生產線幾個大客戶，130個顧客,120種產品高度不穩(wěn)定的需求服務水平高銷售問題VS生產問題StephenC.GravesCopyright2003AllRightsReserved咨詢建議物流咨詢師的建議：減少生產批量小的產品改進預測合并倉庫StephenC.GravesCopyright2003AllRightsReserved總結現(xiàn)實的診斷鍛煉實際中:沒這么簡單,更多的數(shù)據(jù)和更多的考慮因素權衡：增加運輸成本、節(jié)省固定成本然而簡單的模型及規(guī)則可以提供有價值的指導。StephenC.GravesCopyright2003AllRightsReserved1引言1）庫存（Inventory）的概念及形式

為達到多種目的而維持的產品和物料的存貨

采購、供應層：原材料庫存生產層：在制品庫存銷售層：產成品庫存CompanyLogo庫存是為了滿足未來需要而暫時閑置的資源，不一定發(fā)生在倉庫中。資源停滯的位置，可以是在倉庫里、生產線上或車間里，可以是在非倉庫中的任何位置，如汽車站、火車站及機場碼頭等類型的流通結點上，甚至也可以是在運輸途中。

具體按供應鏈環(huán)節(jié)分類供應商用戶原材料或零部件庫存在制品庫存制成品工廠庫存制成品分銷庫存制成品零售庫存用戶訂貨分銷訂貨零售訂貨采購訂貨供應商制造商分銷商用戶零售商圖2-1:庫存的位置按滿足需求分類周轉庫存(cyclestock)或基本庫存(basestock)

在一個訂貨周期中滿足正常需求的庫存安全庫存(safetystock)或緩沖庫存

指周期庫存以外，防范需求的不確定性或時間延誤而持有的庫存在途庫存（in-transitstock）

處于物流不同節(jié)點之間途中的庫存投機性庫存

預計產品價格上漲而持有的庫存1引言2）為什么庫存管理很重要？

改善顧客服務；節(jié)省訂貨費用；應付需求、配送的變化；減少資本占用。CompanyLogo通用汽車生產和配送網絡20,000個供應商133個

零部件制造廠31個裝配廠11,000個經銷商

運輸成本:41億美元(60%為原材料運輸)通用的庫存價值為74億美元(70%是在制品;其余都是成品車)通過庫存和運輸策略，成本每年能降低26%。在恰當時間、地點持有恰當數(shù)量的庫存是很困難Dell公司1993年實際需求遠低于預測需求，導致虧損Cisco2001由于銷售下降，導致$22.5億美元的過剩庫存IBM公司低效的庫存管理1994年ThinkPad生產線生產不足

庫存管理-需求預測需求的不確定性使得需求預測對于庫存的相關決策非常關鍵:訂什么貨?什么時候訂貨?最優(yōu)訂貨批量是多少?解決方法包括一組技術庫存策略!!制定庫存管理策略需要考慮的因素顧客需求的估計補貨提前期（leadtime）需要考慮的不同產品的數(shù)量計劃期的長度成本訂購成本（Ordercost）

生產成本(Productcost)運輸成本（Transportationcost）庫存持有成本（inventorycarryingcost):稅和保險維護成本過期成本機會成本(Opportunitycosts)服務水平要求（Servicelevelrequirements）CompanyLogo2、單階段庫存控制

單個供應鏈階段各種技術經濟訂購批量(Economic

OrderQuantity）需求不確定（DemandUncertainty）單階段模型（SinglePeriodModels）初始庫存的影響（InitialInventory）多次訂貨機會(MultipleOrderOpportunities)連續(xù)檢查策略(ContinuousReviewPolicy)可變提前期(VariableLeadTimes)周期檢查策略(PeriodicReviewPolicy)服務水平優(yōu)化

(ServiceLevelOptimization)2.1經濟訂購批量模型圖

2-3:隨時間變化的庫存水平一個倉庫面臨單一產品的穩(wěn)定需求，倉庫從供應商處訂貨。鋸齒狀庫存模式假設（Assumptions）:D-每天需要的產品數(shù)量，需求速度恒定Q-每次訂貨數(shù)量，固定.K-倉庫每次訂貨的固定成本.H-庫存持有成本，單位產品單位時間的保管費提前期（發(fā)出訂單到收到貨物經過的時間）等于0初始庫存

=0分析時間為無限.推導

EOQ每訂購周期的總成本每周期平均持有庫存量:Q/2訂購周期

T=Q/D

單位時間的平均成本:經濟訂購批量：

EOQ:成本圖

2-4:經濟訂購批量模型:單位時間的總成本例：設一家五金供應倉庫，每星期向制造商供應1000單位特制緊固件，倉庫向其供應商訂貨，每次訂貨和運輸費用為20美元，倉庫購入價格為1元/單位，年持有成本為庫存價值的25%，倉庫當庫存為零時，應向供應商每次訂購多少件產品？

（假設公司每年工作50周）EOQ模型的運用：

每年的需求D=50*1000=50000

固定訂購成本=20

每單位產品的庫存持有成本=0.252.2需求不確定性的影響EOQ模型忽略了需求的不確定性和預測問題。對不確定需求的預測總是不準確的要讓供應和需求很好的匹配是很困難的預測的期限越長，預測的結果越不準確（誤差越大）顧客的長期需求更難預測綜合預測更準確.預測顧客對單品的需求比較困難若預測顧客對一個產品系列內所有單品的總需求會容易許多2.3單周期模型短生命周期產品（Shortlifecycleproducts）假設：公司僅有一次訂購機會需求發(fā)生前，公司必需確定訂購數(shù)量以滿足需求

訂貨批量>需求=>處理過量庫存訂貨批量<需求=>利潤損失單周期模型利用歷史數(shù)據(jù)(Usinghistoricaldata)預測各種需求情況預測各種需求情況發(fā)生的概率

給定特定的庫存策略確定與每種需求情況相關的利潤給定任一訂購數(shù)量對每種需求情況下的利潤進行概率加權確定一個特定的訂購數(shù)量下的平均利潤.采用平均利潤最大化的訂購數(shù)量。單周期模型的實例例：

設計、生產并銷售夏季時尚服飾（如泳裝）的公司。1）假設在夏季到來的6個月前，公司必須確定產品的生產數(shù)量僅有一次生產機會2）方法：利用過去5年的數(shù)據(jù)進行預測，結合天氣狀況和競爭者的行為：（1）估計了幾種可能的銷售狀態(tài)；（2）每種狀態(tài)發(fā)生的概率單周期模型的例子圖2-5:概率預測根據(jù)預測概率計算得到平均需求為：13000件更多的數(shù)據(jù)：固定生產成本（Fixedproductioncost）:$100,000可變生產成本:$80/件.在夏季的銷售季節(jié)內，售價（sellingprice）:$125/件.殘值（Salvagevalue）:在夏季沒有售出的泳裝都將在折扣店銷售

$20/件.兩種情景：制造商生產10,000件而最終需求是12,000件

利潤：

=125*10,000–80*10,000-100,000 =$350,000制造商生產10,000件而最終需求是8,000件

利潤 =125*8,000–80*10,000-100,000+20*2,000 =$140,000CompanyLogo生產10000件泳裝產生的平均利潤

=各種實際需求狀況下利潤的加權平均.期望利潤最大化的生產數(shù)量圖

2-6:以產量為自變量的平均利潤函數(shù)訂購數(shù)量和平均需求的關系訂購數(shù)量>平均需求?訂購數(shù)量<平均需求?訂購數(shù)量和平均需求的關系比較銷售掉一件產品的邊際利潤和生產一件產品的邊際成本邊際利潤/單位產品

=

銷售價額–可變生產成本

邊際成本/單位產品

=

可變生產成本–殘值

結論：邊際利潤

>邊際成本

=>最優(yōu)訂購數(shù)量

>平均需求邊際利潤<邊際成本=>最優(yōu)訂購數(shù)量<平均需求泳裝例子（續(xù)）評價需求

=13,000units.最優(yōu)訂購數(shù)量

=12,000units.邊際利潤

=$45邊際成本

=$60.邊際成本

>邊際利潤 =>

最優(yōu)訂購數(shù)量<平均需求幾點結論：最優(yōu)訂購數(shù)量不一定等于預測需求或平均需求平均利潤一般隨訂購（/生產）數(shù)量增加而增加，直到產量達到一個特定值，之后再增加訂購數(shù)量將導致平均利潤下降。2.4.多次訂貨單期模型針對時尚產品；許多實際情況中，經銷商會在一年中任何時刻重復訂貨，但基本都有一個訂購提前期。經銷商持有庫存的原因：平衡訂貨固定成本和庫存持有成本.滿足提前期內的需求防止需求的不確定性.多次訂貨兩種策略持續(xù)檢查策略每天都要檢查庫存（近似連續(xù)檢查）當庫存降低到特定水平或達到訂貨點時就下訂單適用于庫存可以被連續(xù)檢查的管理系統(tǒng)(計算機庫存管理系統(tǒng))周期檢查策略每隔一段固定時間檢查庫存每次檢查后訂購合適的數(shù)量.當頻繁檢查庫存和下單不可行或不便利時,采用這種策略.2.5持續(xù)檢查策略假設：每日需求是隨機的，隨機變量服從正態(tài)分布.分銷商每次訂購產品，需要支付一個固定成本

K,加上與訂購數(shù)量成比例的費用.庫存持有成本根據(jù)單位時間單位產品的費用計算.庫存每天檢查，若發(fā)出訂單，貨物經過固定的提前期后到達.如顧客到達時，經銷商無庫存滿足需求,訂單將丟失.分銷商給定一個必需的服務水平.符號及含義：AVG=對分銷商的平均日需求STD=對分銷商的平均日需求的標準差L=從供應商到分銷商的補貨提前期

h=分銷商持有單位庫存一天的成本α=服務水平.缺貨的概率為

1-α持續(xù)檢查策略(s,S)策略(Q,R)

策略

–當庫存水平降低到訂貨點

R,訂購Q單位產品

R是多少?

由兩部分構成：提前期內的平均庫存和安全庫存持續(xù)檢查策略持續(xù)檢查策略提前期內的平均需求:

LxAVG安全庫存:（分銷商需要在倉庫或途中保存，防止提前期內的需求偏離平均值的庫存數(shù)量）

其中，z是安全系數(shù)，與服務水平有關

服務水平

和

安全系數(shù),zServiceLevel90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%99.9%z1.291.341.411.481.561.651.751.882.052.333.08z選定后，確保提前期內缺貨的概率為

1-αCompanyLogo隨時間變化的庫存水平收到訂貨前的庫存水平

=收到訂貨后的庫存水平

=平均庫存

=圖

2-9:

(Q,R)策略中庫存隨時間變化的庫存水平持續(xù)檢查策略的例子一電視機分銷商從工廠訂貨并出售給零售商,數(shù)據(jù)：K=$4,500（與訂購數(shù)量無關）分銷商購買一臺電視機費用

=$250年庫存持有成本=產品成本的18%補貨提前期=2周期望服務水平

=97%，z=1.9.求：訂貨點R,訂貨量Q(假設一年有52周).月份910111212345678銷量20015210022128717615119824630998156例子：歷史數(shù)據(jù)月平均需求

=191.17平均月需求的標準差

=66.53周平均需求AVG

=月平均需求/4.3=44.58平均周需求的標準差STD=平均月需求的標準差/√4.3=32.08

平均周需求AVG周需求標準差提前期內的平均需求安全庫存訂貨點44.5832.0889.1686.20176周庫存持有成本=訂購批量

=安全庫存=?平均庫存水平=679/2+86.20=426例子CompanyLogo2.6.可變的提前期每隔一段時間就周期性的檢查庫存每次檢查庫存后，訂購適當?shù)臄?shù)量Q，使庫存達到基本庫存水平。假設:

r=

檢查周期的長度 L=

提前期

AVG=

平均日需求

STD=日需求的標準差.

2.7.定期檢查策略間隔期很短：（s,S）策略間隔期較長：基本庫存水平策略：CompanyLogo假設:分銷商每3星期發(fā)一次電視機的訂單提前期是2周基本庫存水平要覆蓋5個星期平均需求

=44.58x5=222.9安全庫存

==136.3基本庫存水平=223+136=359.例：電視機分銷商（續(xù)）平均庫存水平=庫存優(yōu)化的目標是基于特定的服務水平來確定最優(yōu)庫存策略.什么是恰當?shù)姆账?服務水平有時是由下游客戶確定的零售商可以要求供應商維持特定的服務水平供應商將用這個服務水平來管理其庫存其他情況下，企業(yè)有一定的靈活性來選擇服務水平2.8.服務水平優(yōu)化服務水平優(yōu)化圖2-11:服務水平與庫存水平的關系平衡其他情況相同:服務水平越高，庫存水平也越高.相同庫存水平下,供應商的提前期越長,其提供的服務水平就越低.庫存水平越低,每單位庫存對服務水平的影響就越大。零售策略零售商在決策每個單品的服務水平時，采用的策略是使所有產品或部分產品的期望利潤最大化。

其他情況相同下，具有下列特性的產品應該維持較高的服務水平:高邊際利潤高產量低變動性較短的提前期利潤優(yōu)化和服務水平高邊際利潤、高產量和低變動性的許多產品的服務水平>99%.低邊際利潤、低產量和高不穩(wěn)定性性的產品的服務水平<95%.3風險分擔風險分擔（解決供應鏈變動性的有力工具）：如果匯集不同地點的需求，需求的變動性將減少.匯集不同地點的需求，某一客戶的高需求可能被另一客戶的低需求抵消.需求變動性的降低能夠允許安全庫存的降低，從而減少平均庫存.需求的標準差和變異系數(shù)標準差衡量需求偏離平均需求的大小衡量顧客需求變動的絕對值

變異系數(shù)=標準差/平均需求衡量顧客平均需求變動的相對值

案例：ACME的風險分擔ACME美國東北部一家電子設備的制造和分銷商配送問題目前狀況：2個倉庫，一個位于新澤西的帕拉梅斯，另一個位于馬薩諸塞的牛頓(將東北區(qū)分成兩個市場)客戶(零售商)直接向倉庫訂貨(每一個零售商被指定給一個倉庫)倉庫向位于Chicago的工廠訂貨目前策略提供的服務水平:97%每個倉庫使用的庫存策略要使缺貨概率小于3%將兩個倉庫合并成一個中心倉庫(位于原兩個倉庫之間的合適位置)，仍然保持

97%的服務水平(稱為集中配送系統(tǒng))缺點：送貨的提前期將增加（原系統(tǒng)里，每個倉庫更靠近客戶，從而減少交貨時間）優(yōu)點：整體的庫存水平將降低，以更低的庫存水平同樣維持97%的服務水平.新想法：歷史數(shù)據(jù)PRODUCTA的歷史數(shù)據(jù)Week12345678馬薩諸塞3345373855301858新澤西4635414026481855Total79807878817836113PRODUCTB的歷史數(shù)據(jù)Week12345678馬薩諸塞03300130新澤西24303100Total26303230歷史數(shù)據(jù)概括StatisticsProduct平均需求需求標準差變異系數(shù)馬薩諸塞A39.313.20.34馬薩諸塞B1.1251.361.21新澤西A38.612.00.31新澤西B1.251.581.26TotalA77.920.710.27TotalB2.3751.90.81庫存水平Product提前期內的平均需求安全庫存訂貨點訂貨數(shù)量馬薩諸塞A39.325.0865132馬薩諸塞B1.1252.58425新澤西A38.622.862131新澤西B1.253524TotalA77.939.35118186TotalB2.3753.61633庫存節(jié)省平均庫存=安全庫存+Q/2ProductA的平均庫存:NJ倉庫大約

88單位MA倉庫大約

91units中心倉庫大約

132units平均庫存下降

36%ProductB的平均庫存:NJ倉庫大約

15unitsMA倉庫大約

14units中心倉庫大約

20units平均庫存下降

43%變異系數(shù)越高，從風險分擔的集中化系統(tǒng)中獲得的好處就越多

變動越大，多個倉庫保管的安全庫存就越高

.通過一個倉庫匯集的需求的變動性將降低，安全庫存將減少

從風險分擔中獲得利益的大小依賴于一個市場相對于另一個市場的需求方式

風險分擔獲利較高，如果不同倉庫觀察到的變動性是負相關的

與風險分擔相關的關鍵點：4集中化與分散化系統(tǒng)權衡：安全庫存:集中化時會減少

服務水平:擁有相同的總安全庫存時，集中化系統(tǒng)的服務水平高管理費用:分散化系統(tǒng)中更高顧客提前期:分散化系統(tǒng)中，響應時間更短運輸成本:不確定.分析出庫運輸成本和入庫運輸成本串行供應鏈：由一系列環(huán)節(jié)組成，每一環(huán)節(jié)僅供貨給單一下游，直到最終環(huán)節(jié)滿足顧客需求。

如：一個制造商供貨給一個批發(fā)商，批發(fā)商供貨給單一的分銷商，分銷商供貨給一個零售商，從而滿足客戶需求。

如果這個串行的供應鏈由一家公司擁有，目標是管理庫存以減少系統(tǒng)成本。5供應鏈環(huán)境下的庫存管理假設：庫存決策由一個決策者制定，目標是系統(tǒng)成本最小級和級庫存任一級庫存等于本級擁有庫存加上所有下游庫存

5供應鏈環(huán)境下的庫存管理級庫存圖2-13:串行供應鏈級庫存下的再訂購點Le

=級提前期,零售商和分銷商之間的提前期加上分銷商和它的供應商之間的提前期.AVG=零售商處的平均需求

STD=零售商處需求標準差

再訂購點4-級供應鏈例子假設：零售商面對的每周需求=45需求的標準差=

32在每一級，管理者要滿足97%的服務水平(z=1.88)每一級之間的提前期為1周，制造商和它的供應商之間的提前期也是1周成本參數(shù)和訂貨批量KDHQ零售商250451.2137分銷商20045.9141批發(fā)商20545.8152制造商50045.7255每一級的訂貨點計算對零售商,R=1*45+1.88*32*√1=105對分銷商,R