Chapter 11 库存与生产计划管理 PDF

第11章 库存与生产 计划管理 目录 ◼ 1. 库存管理  需求预测  经济订货批量 ◼ 2. 批量问题和生产计划 ◼ 3. MRP和JIT系统 2024/11/19 1 本章导引 美的依靠大数据实现顾客需求有效响应 本章导引2  通过以上，我们可以看到，需求预测不是那么容 易的事情，受到很多因素影响...

第11章 库存与生产 计划管理 目录 ◼ 1. 库存管理  需求预测  经济订货批量 ◼ 2. 批量问题和生产计划 ◼ 3. MRP和JIT系统 2024/11/19 1 本章导引 美的依靠大数据实现顾客需求有效响应 本章导引2  通过以上，我们可以看到，需求预测不是那么容 易的事情，受到很多因素影响 那么，如何选取尽可能有效的需求预测方法呢？  一、需求预测 ◼ 存储计划要根据预测的市场需求来制定。  实际需求并不稳定，预测会有误差。 什么因素引起这些需求变动? xx x x x x 销售量 x x x x x x xxx x x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x x x x xx xx x x x x 一种产品的实际销售记录 年 1 2 3 4 （一）需求变化的影响因素  （1）趋势因素 需求总体上越来多或越来越少  （2）季节性因素 ◼ 季节造成波动：夏季空调需求增加，冬季则相反；季节 性因素的影响周期固定且影响量基本固定  （3）周期因素 ◼ 和季节性因素类似，其区别在于周期因素出现的时间间 隔和影响量并不固定，如经济周期、科技发展周期  （4）随机因素 ◼ 除了前三类因素之外，所存在的无法辨识或无法预测的 波动，统统归于随机因素的影响 2024/11/19 7 （二）主观预测法  预测方法可分为主观预测和客观预测两大类。  主观预测根据人的主观判断给出需求信息，方法 包括： ◼ 销售人员预测法：销售人员根据经验确定需求值。 ◼ 领导层集体预测法：以前没有任何销售记录，需要更有 经验的高层团队预测需求，如新品牌电子产品。 ◼ 客户调查方法：使用问卷等对市场进行调查。 ◼ 德尔菲方法：反馈匿名函询法，1946年美国兰德公司实 行（思考：与专家会议法相比，有何优点？）。 2024/11/19 8 （三）客观预测  根据历史需求数据建立预测模型：若只考虑需求 变化与时间的关系，则称为“时间序列预测”； 若还考虑其他因素，则称为“因果预测”。 1、时间序列预测  （1）移动平均法  对于变化比较平稳的需求，可使用最近几个时期 的历史需求的平均值作为下一个时期的需求值。 2024/11/19 9   例：已知1至3季度的需求分别为：80、86、82，那么 简单移动平均法预测第4季度需求为： (80＋86 ＋82) / 3 ＝ 82.67 ◼ 一般地，假设使用最近 n 期的历史需求数据，预测第 t 期 的需求Ft，则有： Ft＝∑i=1,…,nDt-i /n  移动平均法看起来很“naive”，但对于稳定消费品的需求， 其预测效果很好：食用盐、鞋、袜、食用油等。 思考：n的选择对结果有什么影响？ 2024/11/19 10  1000 900 销售与需求量 800 销售量 700 3-期预测值 600 6-期预测值 500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 时间 ◼ 如果某些历史时期对未来的影响更大，则可对各历史时期赋 予不同的权值，形成“加权移动平均”： Ft＝∑i=1,…,nct-i Dt-i /n ◼ 其中ci为加权系数，且满足条件：∑i=1,…,n ci = n。  例，若1、3季度和4季度的需求特点更接近，因而重要性 系数确定为1.2、0.6、1.2，则第4季度预测值为： 80×1.2＋86×0.6＋82×1.2 246 1.2＋0.6＋1.2 ＝ ＝ 82 3 2024/11/19 12 ◼ （2）指数平滑法  若存在趋势因素，但需求波动不大，且没有明显的周期和 季节性，则可用指数平滑法。 第t+1 期预测值＝ 第t 期预测值＋平滑系数×第t 期预测误差 （第t期预测误差＝第t 期实际值－第t 期预测值） 实际值 预测值 Ft+1 = Ft +  (Dt - Ft) t-n t-(n-1) t-1 t t+1 2024/11/19 13  Ft+1 = Ft + ( Dt – Ft ) Ft +1 = Dt + (1 −  ) Ft Ft +1 = Dt + (1 −  )[Dt −1 + (1 −  ) Ft −1 ] = Dt +  (1 −  ) Dt −1 + (1 −  ) 2 Ft −1 Ft +1 = Dt +  (1 −  ) Dt −1 +  (1 −  ) 2 Dt − 2 +... + (1 −  ) N Ft −( N −1) 基本原理： 1.厚今薄古：即越新（近）的数据对未来需求预测的 价值越大 2.误差反馈原理：利用过去的经验不断地调整与修正 对未来的预测 ◼ 例，  某产品本月预测需求为100件，而本月实际需求为110 件，那么本期预测误差为：𝟏𝟏𝟎 − 𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟎件  假设这10件预测误差的20%是由于趋势变动所致（其余 归为随机因素），那么平滑系数为0.2，所以下期预测 值为： ◼ 𝟏𝟎𝟎 + 𝟎. 𝟐 × 𝟏𝟎 = 𝟏𝟎𝟐件  若实际需求90件，则预测误差：𝟗𝟎 − 𝟏𝟎𝟎 = −𝟏𝟎件， 所以下月需求： ◼ 𝟏𝟎𝟎 + 𝟎. 𝟐 × (−𝟏𝟎) = 𝟗𝟖件 2024/11/19 15  练习1 ◼ 已知1到3季度的实际需求为200, 250, 175，平滑系数为 0.1， 预测第4期需求。  指数平滑法第一期的预测值可取为实际需求 期间 实际需求 预测值 误差 1 200 200 = 200 200-200=0 2 250 200 = 200 + 0.1×0 250-200=50 3 175 205 = 200 + 0.1×50 175-205=-30 4 202 = 205 + 0.1×(-30) ◼ 如果第4期实际发生的需求已知，则可进一步预测第5期需求： 2024/11/19 16  期间 实际需求 预测值 误差 1 200 200 = 200 200-200=0 2 250 200 = 200 + 0.1×0 250-200=50 3 175 205 = 200 + 0.1×50 175-205=-30 4 232 202 = 205 + 0.1×(-30) 232-202=30 5 205 = 202 + 0.1×30 -  若知第5~8期实际值，则可预测6~9期需求： 期间 实际需求 预测值 误差 5 225 205 = 202 + 0.1×30 225-205=20 6 285 207 = 205 + 0.1×20 285-207=78 7 305 215 = 207 + 0.1×78 305-215=90 8 190 224 = 215 + 0.1×90 190-224=-34 9 220 = 224 + 0.1×(-34) - 2024/11/19 17 平滑系数 α对预测结果的影响: Ft +1 = Dt + (1 −  ) Ft 850 800 需求 750 实际销售量 700 0.1 650 0.6 600 550 500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平滑系数α越小，时间序列的平滑程度越高， 预测稳定性好，但 响应性差。 有时我们希望被平滑的时间序列光滑程度较高，但又不对历史数 据加权过重，可以使用双重指数平滑。 ◼ （3）其他方法  如果时间序列数据中，既有趋势因素、又有季节 因素或者周期因素，则需使用更高级的时间序列 分 析 方 法 ， 如 Holt 方 法 、 Winter 方 法 、 Box- Jenkins模型（也称为ARIMA模型）等。 2024/11/19 19 2、“因果”预测模型  “因果”预测模型，不仅使用时间序列关系，还 考虑其他因素和预测量的关系，因此自变量可能 是多元的。  使用的预测模型以回归分析为代表。  注：“因果”模型里面的因变量不一定就是导致 需求变化的真实“原因”，只反映了一种统计意 义上的关联关系。 2024/11/19 20   例，预测汽车销售量，可能考虑它和GDP总量、时间 t 以 及价格 P 同时有关系，那么销售量就是三个因素的函数。 Dt = f (GDP, P, t) 需求 Dt GDP 时间 t 价格 P 2024/11/19 21  二、经济订货批量 （一）库存与库存成本 库存（Inventory or Stock)是为将来使用或销售而持有的 资源。这些资源可以在仓库、生产线或车间，或者运输中。 库存产生的原因 ◼ 原材料来源的不确定性 ◼ 需求的不确定性 ◼ 经济性的要求 ◼ 组织制造、配套和组装的需要 ◼ 保证企业相对独立运作的要求  采购 原材料 供应商 制造企业 库存 加工制造 采购 部件 - 部件 在制品 最终 成品 供应商 零件 库存 装配 库存 装配 库存 地区仓库 分销中心 仓库 零售商仓库 批发商仓库 库存的作用 ⚫ 积极的作用  保证生产正常进行、稳定生产水平  提高服务水平、防止供应短缺  从原材料到产品完成起缓冲作用 思考：库存的消极作用有哪些呢？ ⚫ 消极的作用 增加生产成本 降低资金周转速度 隐藏生产过程的问题  库存被称为“必要的恶魔”。 思考：那为什么有些企业还要追求“零库存”呢？ ◼ 请阅读案例材料：优衣库是如何做到“零库存”的？ 请思考并回答以下问题： 1. 优衣库的需求预测是怎么做的？请对照我们讲授的移动平均、加权平均 和指数平滑法，解释优衣库需求预测的时间单位和预测方法，以及如何 动态调整。 2. 产品设计上，优衣库有哪些与第九章产品设计的理论相悖的实践？这一 实践的出发点是什么？ 3. 很多服装品牌都选择在多个电商平台销售，以吸引更多流量，为何优衣 库只选择在天猫开店？请解释优衣库这么做的原因，以及有哪些利弊。 4. 请分析优衣库如何用好大数据这一武器的？有哪些方面的具体应用？ 5. 优衣库的零库存是没有库存吗？请具体谈谈优衣库如何控制库存的？  二、经济订货批量 考虑北航校内的物美超市 ◼ 通过预测可知未来一年，超市桶装水的需 求为10000桶，且每天的需求量基本保持 稳定。 ◼ 假设每桶进价2元，则进货总成本为20000 元。 下一年该进几次货、每次进多少，才能最经济地满足这些需求？ 进货成本 目标：最小化总成本 总成本 决策：进几次货，每次进货量 保存成本（持有成本） 库存成本 ？ 订购成本 （1）保存成本（持有成本） 保存成本（持有成本）  维持物理存储空间的仓储成本 库存成本 订购成本  保险和税费  损坏/腐烂/损耗/陈旧/丢失造成的价值减少 主要成  库存占用资金的机会成本，或称为资金成本 本 假设这20000元来自利率为10%的银行贷款，那么一桶水 在库存中保存一年，则 每年支付的利息=2×10%=0.2元/(年·桶) （2）订购成本  包括业务洽谈、运输、验收、搬运、分拣等 保存成本（持有成本） 主要成  运输费用往往占据主要部分 本 库存成本 订购成本  在一定数量范围内，订购成本主要和订购次数有关系，而与订购 量关系不大。 年订购成本=订购次数×每次订购成本 思考：保存成本和订货成本之间的关系是什么？ 订货成本 思考：如何确定一个最佳的进货策略？ 保存成本 ◼ 库存成本计算 继续考虑超市的例子：  假设不允许缺货，每年必须订购10000桶装水，则产品总成本价20000元是 定值。  假设每订购一次，需要付出的运输成本、分拣入库等订购成本为200元。  每桶水的单位时间保存成本：0.2元/(桶.年)。 一次性订购10000桶 每次订购5000桶 每次订购2500桶 ▪ 年订购成本：200元 ▪ 年订购成本： ▪ 年订购成本： 200X2=400元 200X4=800元 思考：如何计算保存成本？ 2024/11/19 29  假设需求是稳定的因而库存是匀速消耗的，则库存量将线性减少 10000 方案一 平均5000 5000 方案二 平均2500 方案三 2500 平均1250 年总库存成本 = 订购总成本+保存成本 一次性订购10000桶 每次订购5000桶 每次订购2500桶 ▪ 年订购成本：200元 ▪ 年订购成本：200X2=400元 ▪ 年订购成本：200X4=800元 ▪ 年保存成本： ▪ 年保存成本： ▪ 年保存成本： 5000×0.2=1000元 2500×0.2=500元 1250×0.2=250元 ▪ 总成本： 900元/年 ▪ 总成本： 1050元/年 ▪ 总成本： 1200元/年 方案二的订货策略最好。 假设不允许缺货，那么合理调整订货次数和每次的订货量，会使库存总 成本减小。 思考：每次订购5000桶是最优方案吗？  经济订货批量EOQ问题的模型 ◼ 假设：不允许缺货，不考虑订货提前期，产品入 库瞬间完成。 ◼ 设单位时间的需求（率）为 D，每件产品单位时 间保存成本为 Ch（￥/单位产品.单位时间），每 次订货成本为 A ，若订货量为 Q ，如何确定 Q 的最优值? 2024/11/19 32   首先，单位时间发生的订货次数为： D/Q ，所以 单位时间总订货费用为：A× D/Q 。  而平均库存水平刚好就等于： Q / 2，因此单位 时间的总库存保存成本为： Ch × Q / 2。 ◼ 单位时间库存总成本就是： 𝐶(𝑄) ＝ 𝐴 × 𝐷/𝑄 ＋ 𝐶ℎ × 𝑄 / 2  显然，函数 𝐶(𝑄)关于 𝑄 为凸函数。 2024/11/19 33 ◼ 求导得到使总成本最小的最优 Q 为： ∗ 2𝐴𝐷 𝑄 = 𝐶ℎ ◼ Q* 称为经济 订货批量（economic order quantity， EOQ）；代入成本函数，得到最低总库存成本为： 𝐶∗ = 2𝐴𝐷𝐶ℎ  EOQ的存在，说明针对稳定需求，订货时不能过多也不 能过少，有一个最佳订货量使库存总成本最小。 2024/11/19 34 ◼ 以水为例，其EOQ为： ∗ 2𝐴𝐷 2 ∙ 200 ∙ 10000 𝑄 = = = 4472 𝐶ℎ 0.2 ◼ 最优库存成本为： 𝐶 ∗ = 2 ∙ 200 ∙ 10000 ∙ 0.2 = 894.43元/年 2024/11/19 35  练习2： 某 产 品 需 求 率 为 200 件 / 月 ， 运 输 费 和 入 库 分 拣 费 （订购成本）为1600元/次，每件产品库存持有成本 为 48元/件.年，确定最优订货量和订货周期。 解，先统一单位，需求率 D = 200件/月，库存 持有成本相应转化为 Ch = 48元/件.年/12= 4元/件. 月。 代入公式，得到最优订货批量： 𝑬𝑶𝑸 = 𝟐𝑨𝑫/𝑪𝒉 = 𝟐 ∙ 𝟏𝟔𝟎𝟎 ∙ 𝟐𝟎𝟎/𝟒 = 𝟒𝟎𝟎件 对应最优订货周期：400/200 = 2月。 2024/11/19 36