存储论模型及应用（高教课堂）

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1、存储管理及建模存储管理及建模库存管理定义lInventory Management根据外界对库存的要求，企业订购的特点，预测，计划和执行一种补充库存的行为，并对这种行为进行控制，重点在于确定如何订货，订购多少，何时定货。l过去认为仓库里的商品多，表明企业发达、兴隆，现在则认为 零库存是最好的库存管理。库存多，占用资金多，利息负担加重。但是如果过份降低库存，则会出现断档。库存管理同仓库管理的区别： l仓库管理主要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管理；库存管理的对象是库存项目，即企业中的所有物料，包括原材料、零部件、在制品、半成品及产品，以及起辅助物料。存储管理的主要功能是在

2、供、需之间建立缓冲区，达到缓和用户需求与企业生产能力之间，最终装配需求与零配件之间，零件加工工序之间、生产厂家需求与原材料供应商之间的矛盾。 库存管理研究作用l在保证企业生产、经营需求的前提下，使库存量经常保持在合理的水平上；掌握库存量动态，适时，适量提出订货，避免超储或缺货；减少库存空间占用，降低库存总费用；控制库存资金占用，加速资金周转。库存管理的主要形式1、委托保管方式、委托保管方式l接受用户的委托，由受托方代存代管所有权属于用户的物资，从而使用户不再保有库存，甚至可不再保有保险储备库存，从而实现零库存。受托方收取一定数量的代管费用。l 这种零库存形式优势在于：受委托方利用其专业的优势，

3、可以实现较高水平和较低费用的库存管理，用户不再设仓库、同时减去了仓库及库存管理的大量事务，集中力量于生产经营。但是，这种零库存方式主要是靠库存转移实现的，并未能使库存总量降低。库存管理的主要形式2、协作分包方式、协作分包方式l主要是制造企业的一种产业结构形式，这种结构形式可以以若干分包企业的柔性生产准时供应，使主企业的供应库存为零；同时主企业的集中销售库存可使若干分包劳务及销售企业的销售库存为零。 l在许多发达国家，制造企业都是以一家规模很大的主企业和数以千百计的小型分包企业组成一个金字塔形结构。主企业主要负责装配和产品开拓市场的指导，分包企业各自分包劳务、分包零部件制造、分包供应和分包销售。

4、例如分包零部件制造的企业，可采取各种生产形式和库存调节形式，以保证按全企业的生产速率，按指定时间送货到主企业，从而是使主企业不再设一级库存，达到零库存的目的。主企业的产品(如家用电器、汽车等)也分包给若干推销人或商店销售，可通过配额、随时供给等形式，以主企业集中的产品库存满足各分包者的销售，使分包者实现零库存。 库存管理的主要形式l协作分包式各级分销商零部件劳务主企业无需建立一级库存（即零部件）只需建立产品库存无需建立产品库存库存管理的主要形式3、轮动方式（协调各个生产步骤的停滞）、轮动方式（协调各个生产步骤的停滞）l轮动方式也称同步方式，是在对系统进行周密设计前提下，使各个环节速率完全协调，

5、从而根本取消甚至是工位之间暂时停滞的一种零库存、零储备形式。这种方式是在传送带式生产基础上，进行更大规模延伸形成的一种使生产与材料供应同步进行，通过传送系统供应从而实现零库存的形式。 l准时供应系统（协调整个供应链上的停滞）准时供应系统（协调整个供应链上的停滞）l在生产工位之间或在供应与生产之间完全做到轮动，这不仅是一件难度很大的系统工程，而且，需要很大的投资，同时，有一些产业也不适合采用轮动方式。因而，广泛采用此轮动方式有更多灵活性、较容易实现的准时方式。准时方式不是采用类似传送带的轮动系统，而是依靠有效的衔接和计划达到工位之间、供应与生产之间的协调，从而实现零库存。如果说轮动方式主要靠“硬

6、件”的话，那么准时供应系统则在很大程度上依靠“软件”。 库存管理的主要形式4、看板方式、看板方式l是准时方式中一种简单有效的方式，也称“传票卡制度”或“卡片”制度，是日本丰田公司首先采用的。在企业的各工序之间，或在企业之间，或在生产企业与供应者之间，采用固定格式的卡片为凭证，由某一环节根据自己的节奏，逆生产流程方向，向上一环节指定供应，从而协调关系，做到准时同步。采用看板方式，有可能使供应库存实现零库存。 5、水龙头方式（大规模定制生产）、水龙头方式（大规模定制生产）l是一种像拧开自来水管的水龙头就可以取水而无需自己保有库存的零库存形式。这是日本索尼公司首先采用的。这种方式经过一定时间的演进，

7、已发展成即时供应制度，用户可以随时提出购入要求，采取需要多少就购入多少的方式，供货者以自己的库存和有效供应系统承担即时供应的责任，从而使用户实现零库存。适于这种供应形式实现零库存的物资，主要是工具及标准件。 库存管理的主要形式6、无库存储备（装换物品的储备形式）、无库存储备（装换物品的储备形式）l国家战略储备的物资，往往是重要物资，战略储备在关键时刻可以发挥巨大作用，所以几乎所有国家都要有各种名义的战略储备。由于战略储备的重要，一般这种储备都保存在条件良好的仓库中，以防止其损失，延长其保存年限。因而，实现零库存几乎是不可想象的事。无库存的储备，是仍然保持储备，但不采取库存形式，以此达到零库存。

8、有些国家将不易损失的铝这种战略物资做成隔音墙、路障等储备起来，以备万一。7、 配送方式配送方式l这是综合运用。上述若干方式采取配送制度保证供应从而实现零库存。 库存控制方法1、准时供应技术（、准时供应技术（JIT）l 基本原理：以需定供，即供方根据需方的要求，按照需方需求的品种、规格、质量、数量、时间、地点等要求，将物品配送到指定的地点。不多送，也不少送，不早送，也不晚送，所送品种要个个保证质量，不能有任何废品。l优点： （1）零库存。用户需要多少，就供应多少，不会产生库存，占用流动资金； （2） 最大节约。用户不需求的商品，就不用订购，可避免商品积压、过时质变等不良品消费，也可避免装卸、搬运

9、以及库存等费用； （3）零废品。JIT能最大限度的限制废品流动多造成的损失。废品只能停留在供应方，不可能配送给客户。库存控制方法lJIT是一种生产方式，但其核心是消减库存，直至实现零库存，同时又能使生产过程顺利进行。当然了这也是一种理想化的状况。在多品种、小批量、多批次、短周期的消费需求的压力下，生产者、供应商即仓储中心、零售商要调整自己的生产、供应、流通流程，按下游的需求时间、数量、结构及其他要求组织好均衡生产、供应和流通，在这些作业内部采用看板管理中的一系列手段来消减库存，合理规划物流作业。l在此过程中，无论是生产者、供应商还是仓储中心或零售商，均应对各自的下游客户的消费需求做精确的预测，

10、否则就用不好JIT,因为JIT的作业基础是假定下游需求是固定的，即使实际上是变化的，但通过准确的统计预测，也能把握下游需求的变化。库存控制方法2、ABC库存控制法l概念：根据事物在技术或是经济方面的主要特征，进行分类排队，分清重点和一般，从而有区别的确定管理方式的一种分析方法。l步骤： （1）收集数据，针对不同的分析对象和分析内容， 收集有关数据； （2）统计汇总； （3）编制ABC分析表； （4）ABC分析图； （5）确定重点管理方式。库存控制方法lABC分类法在仓储管理中的应用：（具体步骤）分类法在仓储管理中的应用：（具体步骤）（1）收集各个品目商品的年销售量，商品单价等数据；（2）对原始

11、数据进行整理并按要求进行计算，如计算销售额、品目数、累计品目数、累计品目百分比、累计销售额、累计销售额百分比等；（3）作ABC分类表。在总品目数不太多的情况下，可以用大排队的方法将全部品目逐个列表。例如按累计销售额百分比进行排序，将销售额为60%-80%的若干品目定为A类，将销售额为20%-30%左右的若干品目定为B类，将其余品目定为C类。如果品目数很多，无法全部排列在表中或没有必要全部排列处理，可以采用分层方法，即先按销售额进行分层，以减少品目栏内的项数，在根据分层的结果将关键的A类品目逐个列处理进行重点管理；（4）已累计品目百分数为横坐标，累计销售额百分数为纵坐标，根据ABC分析表中的相关

12、数据，绘制ABC分析图；（5）根据ABC分析的结果，对ABC三类产品采取不同的管理策略。库存控制方法3、CVA（critical value analysis 关键因素分析法 ）库存管理方法概念：由于ABC分类法有不足之处，通常表现为C类货物得不到应有的重视，C类货物往往也会导致整个装配线的停工。因此引入关键因素分析法。CVA管理法的基本思想是把存货按照关键性分成3-4类，如下表所示：库存类型特点管理措施最高优先级经营管理中的关键物品，或A类重点客户的存货不允许缺货较高优先级生产经营中的基础性物品，或B类客户的存货允许偶尔缺货中等优先级生产经营中比较重要的物品，或C类客户的存货允许合理范围内缺

13、货最低优先级生产经营中需求，但可替代物品允许缺货库存控制方法4、EOQ（经济订货批量）库存控制模型概念：假定每次订货的订货量相同，订货提前期固定，需求率固定不变，他通过计算某项库存的年费用达到最小来确定相应的订货批量。库存的年度总费用可表示如下：库存项目的年度总费用=购买费用+订货费用+库存保管费用式中：R某库存项目的年需求量（件/年）； P单位购买费用（元/件）； C单位订货费用（元/次） Q每次订货批量（件）； H单位库存平均年库存保管费用（元/件*年）；库存控制方法求上式的最小值，即令dTC/dQ=0即可得经济订货批量如下：QH/2订货批量库存费用RPRC/QRP库存控制方法5、MRP（

14、物料需求计划）库存控制方法（物料需求计划）库存控制方法l概念：依据最终产品的总生产进度计划，并按照产品结构确定所需零件的需求量，然后根据已有的库存资源及各种零件的前置时间与最终产品的交货期限展开成零件的生产进度日程和材料与外购件的订购时间和订购数量。在情况发生变化后，MRP能根据新的情况调整生产的优先次序，重新排产，他保证在需要的时间供应所需的物料，并同时使库存保持在最低水平。l步骤： （1）根据市场预测和客户订单，正确编制可靠的生产计划和生产作业计划，在计划中规定生产的品种、规格、数量和交货日期，同时，生产计划必须是与现有生产能力相适应的计划。 （2）正确编制产品结构图和各种物料、零件的用料

15、明细表，产品结构图是从最终产品出发，把产品作为一个系统，其中包括由多少个零部件所组成，每个产品从总装 部装 部件 零件可划分为几个等级层次，而每一层次的零部件又由多少个小零件所组成。 （3）正确掌握各种物料和零件的实际库存量，以及最高储备量和保险存储量等有关资料。 （4）正确规定各种物料和零件的采购交货日期，以及订货周期和订购批量。 （5）根据上述资料，通过MRP的逻辑运算确定各种物料和零件的总需要量以及实际需要量。 （6）按照各种物料和零件的实际需求量，以及规定的订购批量和订货周期，向采购部门发出采购通知单或向本企业生产车间发出生产指令。库存控制方法6、ERP（企业资源计划）库存管理l概念：

16、全面解决企业在供销存、财务、计划、质量、制造等核心业务问题方面管理信息系统。l实施方法及流程：（1）需求分析确定用户的性质和背景。此时，采用客户定位的办法， 客户定位的意义在于不同的行业，其运营及管理特点也存在着很大差异。找到客户类型，即制定出一些标准需求，即所谓的初步定位。在初步定位的基础上针对客户的特点和业务流程特点进行详细分析。在这一过程中，对各个流程与客户的管理层进行分析，如生产流程、财务流程、企业管理流程、人事/工资管理流程以及其他流程。此外，除了对整体流程定义具体需求之外，还将讨论一些客户在其他特定领域中的妖气，如远程访问以及与电子销售系统相连接等问题。结合各种软件的不同功能对客户

17、的需求进行分析。在这一步骤中，将综合各类型系统的不同特点对企业需求进行进一步分析，以便给客户管理层提供一些具有价值的引导和提示，其中包括对各类系统目前面临的具有共性的问题以及近期的一些趋势。由于客户在软件行业方面的接触面有限，那么这种综合性的分析在很大程度上会带给客户对现阶段及未来一段时间企业在信息系统方面需求的一些新认识。库存控制方法（2）系统演示/选择 根据上一步骤中总结出的用户具体需求，初步划分出几个适合于客户的系统，逐一安排进行系统演示。演示可以使客户产生对系统的感性认识，而作为咨询顾问则会协助客户将这种认识上升为对系统理性上的评价，并根据已制定好的参照标准，即用户的需求来评判出究竟是

18、那一种软件最适合与用户。（3）系统询价/购买 一旦选择了合适的系统，咨询人员会帮助客户参与询价和购买工作，这其中包括为用户制定采购计划。（4）安装系统/调试/网络建立 建立网络。网络的建立通常是由企业自身的MIS人员完成。咨询人员则着重于检查该网络环境是否支持用户所选的系统，网络结构是否达到优化，可以使系统稳定、高效的运行。 系统安装。系统安装的复杂程度因系统本身的复杂性而异。（5）参数设置 各类中、大型软件都预留有各项参数，客户可以根据自身的特点来进行设置，即我们通常所指的用户化。用户化是系统实施中最为复杂和关键的一步。参数设置是否正确，直接关系到软件功能的实现及系统运行的平稳。通常参数设置

19、需要客户和咨询顾问双方共同讨论，因为只有将企业的特点与软件功能紧密结合才能使软件功能得到最大限度的发挥。库存控制方法（6）用户培训 当系统安装、调试完成，参数设置校验无误后，咨询人员将安排所有最终用户的培训，培训将根据用户在系统中的权限定义及责任范围分组进行。应强调的是，培训不应仅针对系统的操作者，还应注重培训用户自己的系统维护人员。（7）试运行/支持维护 系统实施完毕，需要有一段时间的试运行，这时一个发现问题和解决问题的反复过程。咨询人员也将在次过程中对系统设置进一步考核，同时对用户进一步培训。在这一过程中，以客户为中心，以客户的需求为出发点，是成功实施系统的最基本也是最重要的保证。存储管理

20、面临问题l 库存量过大所产生的问题：增加仓库面积和库存保管费用，从而提高了产品成本；占用大量的流动资金，造成资金呆滞，既加重了货款利息等负担，又会影响资金的时间价值和机会收益；造成产成品和原材料的有形损耗和无形损耗；造成企业资源的大量闲置，影响其合理配置和优化；掩盖了企业生产、经营全过程的各种矛盾和问题，不利于企业提高管理水平。 l库存量过小所产生的问题：造成服务水平的下降，影响销售利润和企业信誉；造成生产系统原材料或其他物料供应不足，影响生产过程的正常进行；使订货间隔期缩短，订货次数增加，使订货（生产）成本提高；影响生产过程的均衡性和装配时的成套性。 存储模型理论存储论研究方面1、费用 （1

21、）存储费：包括货物占用资金应付的利息以及使用仓库、保管货物、货物损坏变质等支出的费用。 （2）订货费：一项是订购费用（固定费用），如手续费、电信往来、配人员外出采购等费用。订购费与订货次数有关而与订货数量无关。另一项是货物的成本费用，它与订货数量有关（可变费用）。 （3）生产费:补充存储时，如果不许向外厂订货，由本厂自行生产，这时仍需要支出的两项费用。一项是装配费用（或称准备、结束费用，是固定费用）；另一项是与生产产品的数量有关的费用，如材料费、加工费等（可变费用）。 （4）缺货费：当存储供不应求时所引起的损失，如失去销售机会的损失，停工待料的损失，以及不能履行合同而缴纳罚款等。在不允许缺货的

22、情况下，在费用上处理的方式的缺货费用为无穷的。存储论研究方面2、需求 对于存储来说，由于需求，从存储中取出一定的数量，使存储量减少，这就是存储的输出。有的需求是间断的，有的需求是确定性的，有的需求则是随机的。3、补充订货或再生产 存储由于需求而不断减少必须加以补充，否则最终将无法满足需求，补充就是存储的输入。从订货到进入存储往往需要一段时间，我们把这段时间成为延后时间，从另一个角度看，为了在某一刻能补充存储，必须提前订货，那么这段时间也可称为提前时间。存储论解决的问题是：多少时间补充一次，每次补充的数量是多少。评价存储策略的优劣的直接标准是计算该策略所耗用的平均费用是多少。4、存储策略 （1）

23、按订货方式分类，可分为5种订货模型。 定期定量模型：订货的数量和时间都固定不变。 定期不定量模型：订货时间固定不变，而订货的数量依实际库存量和最高库存量的差别而定。 定量不定期模型：当库存量低于订货点时就补充订货，订货量固定不变。 存储论研究方面 不定量不定期模型：订货数量和时间都不固定。 以上4种模型属于货源充足、随时都能按需求量补充订货的情况。 有限进货率定期定量模型：货源有限制，需要陆续进货。 （2）库存管理模型按供需情况分类可分为确定型和概率型两类。确定型模型的主要参数都已确切知道；概率型模型的主要参数有些是随机的。（3）按库存管理的目的分类又可分为经济型和安全型两类。经济型模型的主要

24、目的是节约资金，提高经济效益；安全型模型的主要目的则是保障正常的供应，不惜加大安全库存量和安全储备期，使缺货的可能性降到最小限度。库存管理的模型虽然很多，但综合考虑各个相互矛盾的因素求得较好的经济效果则是库存管理的共同原则。确定型存储控制模型模型一：不允许缺货，生产时间很短 基本假设：l缺货费用无穷大l当存储降至零时可以立即得到补充（生产时间很短，近似为零）l需求是连续的、均匀的，设需求速度R（单位时间的需求量）为常数，则t时间的需求量为Rtl每次订货量不变，订购费不变（每次生产量不变，装配费不变）l单位存储量不变确定型存储控制模型由于可以立即得到补充，所以不会出现缺货，在研究这种模型时不再考

25、虑缺货费用，只需考虑存储费用和订货费用。假设每隔时间t补充一次存储，那么订货量必须满足t时间的需求Rt，记订货量为Q=Rt，订货费为C3，货物单价为K，则订货费为C3+KRt。T时间的平均订货费为C3/t+KR，t时间内的平均存储量为Rt/2，单位存储费用为C1,t时间内所需平均存储费用为RtC1/2。设t时间内的平均费用为C(t)。 则C(t)=C3/t+KR+C1Rt/2对公示利用导数求极值的方法有，令=得到：确定型存储控制模型即每隔t0时间订货一次可使订货费用最少。订货批量该公式即存储论中著名的经济定量公式（Economic Ordering Quantity）。简称EOQ公式。由于 、

26、 皆与k无关，所以此后在费用函数中略去KR这项费用。可求出最佳费用为：确定型存储控制模型模型二：不允许缺货，生产（补充）需一定时间假设条件：l生产补充需要一定时间l缺货费用无穷大l当存储降至零时可以立即得到补充（生产时间很短，近似为零）l需求是连续的、均匀的，设需求速度R（单位时间的需求量）为常数，则t时间的需求量为Rtl每次订货量不变，订购费不变（每次生产量不变，装配费不变）l单位存储量不变确定型存储控制模型设生产补充批量为Q，所需生产补充时间为T，则生产速度为P=Q/T。已知需求速度为R，RD 随机型存储控制模型3、订货点的确定 需求量和提前订货时间随机波动，订货点的库存量就需要根据历史的

27、波动数据求得平均和平均提前订货时间，或者根据最大提前时间来计算。为了抵消随机波动的影响，此时就要增加安全库存量ss,计算方法是：订货点库存量=日（月）平均需求量*平均提前订货时间+安全库存量即或订货点库存量=平均需求量*最大提前期+安全库存量即随机型存储控制模型4、安全库存量的确定安全库存量是指为防止因订货期间需求量增长和到货延误所引起的缺货而设置的储备量。安全库存量是最低库存量，在正常情况下一般不动，若一经动用，则应在下批订货到达时立即补齐。安全库存量又称为保险库存量、固定库存量。根据需求量和提前订货时间随机变化情况确定安全库存量安全库存量一般只是在需求量和提前订货时间有随机变化的情况下才予

28、以考虑，并要控制到最低限度。安全系数法是从保险储备对需求的保证程度，即安全系数来确定安全库存量的方法，是在提前订货时间与需求量均服从正太分布的前提下应用得，其计算公式为：安全库存量=安全系数*平均提前订货时间的开平方*需求量变化偏差值即式中，安全系数 取决于生产中允许缺货的概率，一般取0.52.5，如生产中不允许缺货（缺货概率小于3%）， 值应大，可令 2；如允许缺货（待料期间可用其他加工零件调节，不影响生产任务的完成），这时 值应小，取0.52.需求量变化偏差值主要取决与需求量差值的大小：式中，： ：需求量最大值 ：需求量最小值 ：系数，取决于所引用资料来源的数目n。应用库存模型进行库存规模

29、决策 主要介绍应用随机库存模型来进行库存规模的确定，库存规模决策是物流系统中一个重要的优化决策之一。所谓的随机型主要是指系统的需求或订货提前期两者或其中之一是不确定的。由于随机型存储系统是以系统的生命周内所发生的总费用最小为目的的，当我们假设每一期的需求呈正太分布，不同期的订货提前期也用正太分布来描述。所以就有以下分析该类模型的决策方法。1、需求的不确定分析 对于仓库而言，他无法主宰用户的需求，而只能去适应和满足用户的需求。由于各种不同用户需求的产生是受到其自身工作节奏及环境条件而产生的，因而从整体上就必须表现出随机性的特点。这种随机性使得库存必须超出平均的需求水平，以防供货不足，而失去用户的

30、信任，损失企业的竞争力、很显然，确认的库存水平越高，其服务的可靠性就越高，库存费用也就越大，反之亦然。（应用库存模型进行库存规模决策（1）需求情况分析根据某仓库所提供的一段关于需求情况的历史资料，其需求频率情况统计汇总如图所示：每日需求量频率/天每日需求量频率/天缺货255016312732282339244101应用库存模型进行库存规模决策 这些数据，我们可以利用相关结论来推算出该仓库在不同服务水平条件下其库存所应有的规模。需求频率情况，根据上图所示得到：观测值的个数N为28给，平均日需求量为5。需求量标准离差的计算，如下图所示：应用库存模型进行库存规模决策计算可得：单位数频率f平均数离差d

31、离差平方d*dF*d*d01-5252512-4163222-391833-2412441145500063113732412823918924163210152525应用库存模型进行库存规模决策 （2）不同服务水平所要求的库存规模当库存量 时，即Q=5+2.54=7.54时，其用户需求的服务可靠性水平可达：50%+68.27%*1/2=84.14%当库存量 时，即Q=5+2*2.54=10.08，则用户需求的服务可靠性水平为：50%+95.45%*1/2=97.72%当库存量 时，Q=5+3*2.54-12.62，则用户需求的服务可靠性水平为：50%+99.73%*1/2=99.87%应用库

32、存模型进行库存规模决策2、供应随机性干扰分析供应随机性干扰主要来自运输系统中其完成用期的不确定性，使得本该从规定的时间起所经历某一特定的时段的完成的对库存的补给工作，不能按预定的安排完成，影响到实际库存的水平达不到规定的要求，进而影响到为用户所提供的服务其可靠性水平下降。某仓库所提供如图所示的完成周期的历史资料 应用库存模型进行库存规模决策 其中：f=50，f*d*d=200；平均补给完成周期t=10;标准差 完成周期/天频率f平均数离差d离差平方d*dF*d*d62-4163274-393686-242498-11810100001181181262424134393614241632应用库存模型进行库存规模决策 3、需求和供给的不确定性的综合为了综合反映两者的影响，可对其标准离差值进行综合，其计算过程是此时，对应不同服务保证率库存应为：5+12.83=17.83（保证率为84.14%）5+12.83*2=30.66（保证率为97.72%）5+12.83*3=43.49（保证率为99.87%）由上述分析可知，完成周期的不确定性对库存的影响是十分明显的。总结 以上对库存规模进行的分析确认，如果没有把产品的加工作业加入进行讨论，结果应该说已经是比较接近实际要求的结果。但是如果加入产品的加工作业进行分析，就必须要考虑对模型进行修正。