三、单层控制库存
1、经济订货批量EOQ
所谓经济订货批量,就是从经济的角度出发,在各种库存情况下,考虑怎样选择订货批量,使得库存总费用最省、最经济。把这个使得库存总费用最省、最经济的订货批量,叫做经济订货批量。
基本的库存计划模型就建立在上述前提下,并且假定物料的需求是固定的、订货提前期是固定的,并且这些物料的缺货是不允许的(也就是说服务水平是100%)。
2、安全库存模型SFT
EOQ的模型是假设需求是固定且已知的。但是在多数情况下需求并不是固定的,而是经常变化的。因此必须建立安全库存以便在需求变化的情况下也能保持库存水平。安全库存量是在需求或供应过程中存在不确定因素时,为防止缺货而建立的存储量,是指对预期需求的附加库存。
3、基于服务水平的库存计划模型
如前所述,在库存计划领域,经济订货批量EOQ和安全库存SFT是两种最为常见的方法。通过将这两种方法结合起来,可以帮助厂商优化库存和采购成本以及服务水平。
如果增加每次订货的数量,那么采购订单的数量无疑会减少,订货成本下降。但是同时,平均库存水平会随之增加,库存成本也会上升。通过经济订货批量EOQ的算法,灵活地调整每次订货的数量,可以将订货成本和库存成本降至最低。同时,EOQ是以一定的服务水平,即安全库存SFT为前提的。为了使安全库存能够满足实际需求,需要精确的需求预测,通过需求预测来指导安全库存的设置,使得安全库存可以达到预定的服务水平。
关于如何确定安全库存,通常有两种方法:一是根据对库存的需求量超过规定数量的概率。例如,建立300件的安全库存,依据是需求量超过300件的概率为5%。二是根据超过库存量的预计数。例如,某目标是建立库存以满足95%的需求订单(或者有5%的订货数量超过库存量)。第一种方法是关于超过某一数值的概率,第二种方法是有关短缺多少的概率。
(1)、服务水平
进行库存计划的一个重要的目标就是使每一个地点库存都可以达到一定的服务水平。在这里,服务水平是一个以客户为导向的术语,代表了对于从订货到交货这一提前期间的需求被库存所能满足的比例。
服务水平可以用以下方法来描述:销售订单的满足率;在补货提前期内的最低的安全库存;用安全库存可以支撑销售的最少和最多的天数;安全库存的最低和最高水平;在上一级仓库里为下一级仓库准备的安全库存的比例(该库存不计入上一级仓库的安全库存)。
虽然可以从理论上推导出理想的服务水平,但是在实际应用中,对服务水平的选择常常是一个政策上的决策。例如,对于一些物料,考虑到竞争因素和客户的耐心,服务水平可能要达到99%,但是对于一些特殊的物料或许服务水平70%就足够了。
(2)、考虑需求概率分布和服务水平下的安全库存
服务水平可以用来决定再订货点。再订货点的确定是为了满足预先选定的服务水平。因此,必须充分了解在补充订货的提前期间的需求变化情况。再订货点(R)等于安全库存(SS)加上提前期(LT)的平均需求(D)。
即:R=SS+D
提前期内的需求分布可以大概描述为:D=u(LT)u:需求的平均值
σ=σ√LTσ:需求的标准差
如果将提前期间的需求分布看为是正态分布,可以查出在服务水平r%的服务水平下的正态标准差Z。于是安全库存SS就可以得出:
SS=Zσ√LT
经过大量的实践提前期的需求服从泊松分布的库存策略,所以也可以使用泊松分布的库存策略。
四、多层库存控制
现实情况中,供应链中均是多层级(Multi-Echelon)的库存,所以,供应链库存管理实际上是一个多层级库存优化问题,其目标是基于需求计划,计算出每一种物料在每一个层级上和地点上的最优库存目标。
供应链是一个典型的多层级的库存结构。与单层级库存管理相比,多层级库存的优化是一种对供应链资源的全局性优化手段。
多层级库存管理有两种策略,一个是分布式策略和另一个是集中式策略
(1)、分布式的策略是各个库存点独立地采取各自的库存策略。这种策略在实现和管理上比较简单,但是不能保证达到供应链的整体优化。如果每个库存节点都按照"再订货点"和"经济订货批量+安全库存"的方法,这将会产生和放大需求波动,导致库存的错误分配,以及局部库存的冗余和短缺,最终只能加大各个节点的安全库存。
(2)、集中式策略的特点是设置一个协调中心(地位相当于整个供应链的组织者),在该协调中心汇集各个库存节点的信息,通过优化算法同时决定所有库存节点的控制参数。这种方法考虑了各个库存节点的相互关系,通过整体协调的方式获得库存的全局优化,是一种最为理想的方案。但是,这种集中式的策略在管理上协调的难度非常大,并且在现实中供应链的成员构成非常复杂,更增加了协调控制的难度。
在多层级库存模型中,出现了一个新的概念"层级库存",即:供应链的层级库存=某一库存节点现有的库存+转移到或正在转移给后续节点的库存。这样在检查库存状态时,不仅需要检查本库存节点的库存,还要检查其下游需求方的库存。显然,多层级库存系统与单层级库存系统既有联系又有区别。单层级库存系统是构成多层级库存系统的基础,许多对单层级系统的分析方法也都可用于多层级系统。然而,多层级系统也具有很多单层级系统所不具有的问题,多个仓库节点之间的数据共享、合作和利益分配等,这使得多层级库存系统的研究更加复杂。
基于成本的优化是传统的库存优化的目标,这里库存成本包括维持库存的费用(供应链上每个层级都维持一定的库存以保证供应的连续性)、交易成本(供应链上的各实体之间交易过程中产生的各种费用)、缺货损失成本(由于缺货造成的市场机会损失以及赔偿等)。因此,整个库存优化的目标就是在整个供应链上的上述三种成本之和最小化。
由于供应会直接影响到客户的满意度,因此除了成本优化之外,对整个供应链还应该从用户响应速度和服务水平的角度出发提高库存管理水平。对于任何一个库存节点,其订货提前期的不确定性可以被预设的安全库存所吸收。安全库存是一种额外持有的库存,它作为一种缓冲器用来补偿在订货提前期内实际需求量超过期望需求量或订货提前期超过期望提前期所产生的需求。或者说,安全库存由订货提前期内的客户服务水平和需求标准方差来决定。显然,缩短提前期或加大安全库存,都有利于提高对客户的服务水平。
对多层级的库存系统进行的研究。包括从单层级单产品的模型入手,在做出一系列假设和推导以后,认为多层级模型中的各层级都满足单层级模型中的一些假设,从而可以用单层级模型为基础,对多层级模型进行研究。然而,在多层级的系统中,如果各库存节点中是根据其相邻下级的信息进行决策,整个供应链会产生需求放大的现象,这也就是"牛鞭效应"。并且这种情况不仅是在各库存节点的非理性行为下会产生,即便是理性的情况下也有可能产生。为此,我们提出了从各个角度消除或减轻这种现象的方法。我们可以从需求的概率分布入手,推导出不同的层级在采用不同的库存控制策略下,对整个供应链的影响。我们也可以建立不同的多层级库存模型(这些模型都是对现实情况不同程度的简化),定义了不同的优化目标,然后通过各种优化算法进行优化。
至今为止,多级库存优化理论实践逐步由简单向复杂、由分散化向集中化发展,并且越来越重视供应链成员的协调与合作。此外,由于互联网技术的迅速发展,在供应链上各层级之间充分的信息共享将逐步成为现实。