1、1生产与运作管理生产与运作管理ProductionandOperations2第九章 独立需求的库存管理u库存管理的意义与作用u库存管理的基本策略u独立需求的库存控制u库存控制的定量分析方法u供应链多级库存u其他3E(1)独立需求与相关需求（Independent vs. Dependent Demand）独立需求(与其他项目 (items)不相关的需求)相关需求(派生的)4独立需求（Independent Demand）u独立需求：对互不相关的项目的需求。u将出售的最终产品或项目。u无法精确确定u随机性u预测5相关需求（Dependent Demand）u相关需求：对相互关联的项目的需求。u
2、用于构成最终产品或项目的各级零部件。u可精确确定u确定性u推算6库存（Inventory）u库存的定义（Definition of Inventory）u库存的功能（Function of Inventory）u两个基本决策（Two Fundamental Decisions）7库存的定义（Definition of Inventory）u库存（Inventory）：组织中所用的任何项目和资源的储存原材料（Raw materials）成品（Finished products）零部件（Component parts）供应品（Supplies）在制品（Work in process）8为什么需要库
3、存？u解耦（缓冲）：消除或对付需求或供应的不确定性影响安全性库存（Safety Inventory)u经济：订购、存储、缺货等费用之和的最小化周期性库存（Cycle Inventory ）u充分利用生产能力：用现在的剩余能力为将来的超量需求而生产。9库存的功能（Function of Inventory）1. 维持运作的独立性（To maintain independence of operations）2. 满足生产需求的变动（To meet variation in product demand）3. 使生产进度计划具有柔性（To allow flexibility in producti
4、on scheduling）4. 提供保护，以防原材料交货时间的变动（To provide a safeguard for variation in raw material delivery time）5. 取得经济订购批量的利益（To take advantage of economic purchase-order size）10两个基本决策 (Two Fundamental Decisions)u（1）何时订购？（When to order ？）u（2）订购多少？（How much to order ？）11库存费用（Inventory Costs）u存储费用（Holding (or
5、carrying) costs）u调整费用（Setup (or production change) costs）u订购费用（Ordering costs）u缺货费用（Shortage costs）12库存系统（ Inventory Systems）u经济订购批量模型（Economical Order Quantity Model）u定量订购模型（Fixed-Order Quantity Model)u定期订购模型（Fixed-Time Period Model ）u单周期模型（Single-Period Model）13EOQ模型假设 ( Assumptions-1)u在整个期间产品的需求是
6、常量，始终如一。（Demand for the product is constant and uniform throughout the period）u库存存储费用是基于平均库存的（Inventory holding cost is based on average inventory）u订购或调整费用是常量（Ordering or setup costs are constant）14u提前期（从订购到收到的时间）是常量（Lead time (time from ordering to receipt) is constant）u产品的所有需求都要满足（不许延期交货）（All dema
7、nds for the product will be satisfied (No back orders are allowed) ）EOQ模型假设 (Assumptions-2)15EOQ模型（EOQ Model）Average quantity on hand (Q/2)Order IntervalOI16EOQ模型：费用函数HQS+QDTC=2总年费用 = 年订购费用 + 年存储费用TC 总年费用（Total annual cost）D 需求量（Demand）Q 订购量 （Order quantity）S一次订购或准备调整费用（Cost of placing an order or s
8、etup cost）H单位库存年存储费用(Annual holding and storage cost per unit of inventory)17EOQ模型：费用函数曲线订购费用Ordering Costs存储费用Holding CostsEOQ订购量 (Q)费用总费用Total Cost18EOQ公式（EOQ Formula）对总费用函数求导，并令其等于零，有： H2DS = EOQLTd=ROP )( LT )( d )( OI ROP 常量提前期常量每天需求量年订购间隔时间再订购点 HD2S = OI19EOQ例（EOQ Example）年需求量= 1,000 单位(一年中每天需
9、求量 =1000/365= 2.74 单位)一次订购费用 = 10元单位年存储费用 = 2.50元提前期 = 7 天确定EOQ、ROP和OI。20解（Solution）)( 90 89.443 = 2.5010 1,0002 = H2DS = EOQ单位或为什么向上近似？)( 20 19.18=7 2.74=LT d=ROP 单位或当库存达到20单位时，订购90单位，订购间隔时间约为33天。 )( 33 )( 0.09 1,0002.5010 2 = HD2S = OI天年 21定量订购模型（Fixed-Order Quantity Models)u每次订购数量一定，但订购时间不定u事件触发（
10、Event triggered）ROP22一般定量订购模型（General Fixed-Order Quantity Model）23安全库存（Safety Stock） 如果需求或提前期是随机变化的，提前期内的存货就有可能用完，发生缺货。于是，再订购点（ROP）需要考虑增加适量的安全库存：SSLT dROP=24服务水平（Service Level） 服务水平 ：一定时间内，需求不超过供给的可能性（概率）。服务水平 = 1- 缺货风险 安全库存量（SS）由一定服务水平决定。25),(2ddN)(,(22dLTLTdN26（1）仅当需求随机变化时：ddLTz LTdLTz LTdROP=2)(
11、LTLTzdLT dzLT ROP=d222LTddLTzLTdROP（2）仅当提前期随机变化时：（3）当需求、提前期都随机变化时（假定需求与提前期相互独立）：考虑安全库存后的再订购点假设：每天需求服从： 提前期服从：),(),(22LTdLTNdN27定量订购模型举例（Example） 一种产品日需求量服从N（60，72），提前期为6天，该产品单位年库存费用为0.5元，每次订购费用为10元。服务水平为95%。 应订购多少? 何时订购？ 安全库存为多少？28解（Solution） )( 93650103656022单位 = . )( = HDSEOQ = 29SS)( 389293607664
12、5. 1660 单位 =LTz LTdROP=d当库存减到389单位时，订购936单位。安全库存为29单位。因为，服务水平为95%，查表得： z=1.645所以，再订购点为：29定期订购模型 （Fixed-Time Period Model）u订购间隔时间一定，但订购数量不定。u时间触发（Time triggered ）OI30A31定期订购量（提前期为常量）)levelinventory current ( =) demand ofdeviation standard( = level) service specified afor deviations standard ofnumber
13、the( = demand)daily averageforecast ( =days)in timelead( = reviews)between days ofnumber the( = ordered) be to(quantitiy = : 当前库存水平需求的标准差差数一定服务水平下的标准平均每天需求预测提前期订购间隔天数订购量其中A z dLTOIqdALTOIz LTOIdq=d)(32 一种产品日需求量服从N（60，72），提前期为6天。该产品单位年库存费用为0.5元，每次订购费用为10元。某次订购时尚有库存400单位。服务水平为95%。订购间隔时间为多长？应订购多少? 安全库存
14、为多少？例1（Example 1）33解（Solution）订购间隔时间OIu订购间隔时间为： )( 15 )( 0.04 365600.5010 2 = HD2S = OI天年 34解（Solution）订购量q、安全库存SS )( 53SS)( 9134005312604007615645.1)615(60)(单位单位ALTOIz LTOIdq=d因为，服务水平为95%，查表得：z=1.645所以，此次订购量和安全库存分别为：35例2：（Example 2） 某产品的日需求量为30件，订购周期为7天，提前期为2天。管理部门政策规定存货要满足99%的需求。订购时尚有库存71件，日需求的标准差
15、为3件。应订购多少件?36解（Solution）220 =71-32733. 2)27(30q因为，服务水平为99%所以，查表得：z=2.33于是，定购量为：为满足99%的需求，该次订购220件。37定量、定期订购模型比较特征定量订购模型定期订购模型订购量Q是固定的Q是变化的何时订购库存降低到ROP时盘点期到来时库存记录每次出库都作记录只在盘点期记录安全库存量较少较多对象昂贵、关键项目廉价、非关键项目38单周期模型（The Single-period Model）u报童模型（News Boy Model）u订购易腐烂、有效期短的物品：鲜果、蔬菜、海鲜、鲜花、报纸、杂志等。u一次订购多少？使得：
16、剩余损失与短缺损失之和最小。39报童模型（News Boy Model）k 订购量f(x) 需求密度函数Cs 单位缺货损失Ce 单位剩余损失kskedxxfkxCdxxfxkCC)()()()(040报童模型最优订购量ksesCCCf(x)dxf(x)dxdkdC00 1 , 0 有考虑令即 满足该式的 k，为最优订购量。xk服务水平缺货风险sesCCC41例1 某酒巴每日购进新鲜啤酒。日需求在300500公升之间均匀变化。每公升啤酒的购入价为2元，出售价为8元。当日卖不出既报废。每日购入量多少最为有利？此时，缺货风险多大？)( 450)300500(75. 030075. 0)28(2)28
17、(公升kCCCses75%25%30045050042例2 某酒巴每日购进新鲜啤酒。日需求近似正态分布，均值为每日200公升，标准差为每日10公升。每公升啤酒的购入价为2元，出售价为8元。当日卖不出既报废。每日购入量多少最为有利？此时，缺货风险多大？)( 75.20610675. 02006750 ,75. 0)28(2)28(公升查表得k.zCCCses0zxk20075%25%43例3 一花店的一种红玫瑰的每日需求历史记录如下表。一打玫瑰的进价为5元，售价为8元。如果当日未售出，则第二日以每打2元处理售完。 每日购入量多少最为有利？)( 15 . 0)58()25()58(打kCCCses
18、出售量(打)天数频率累计频率050020211000406275030932501104 或更多000合计2501044其他u选择性的补充系统（Optional Replenishment System)u双堆系统（Two-Bins System）uABC分类（ABC Classification ）45选择性的补充系统（Optional Replenishment System)MQ = 最小可接受的订购量（minimum acceptable order quantity）定期强制进行盘点（属于定期订购系统）定期强制进行盘点（属于定期订购系统）如果如果q Q ，订购，订购q ；否则，不订购
19、；否则，不订购。最高库存水平，M（Maximum Inventory Level, M）实际库存水平，I（Actual Inventory Level, I）q = M - IIM根据需求、以及订购、库存和缺货费用确定M。46双堆系统（Two-Bins System）满(Full)空(Empty)订购一堆(Order One Bin)正好等于ROP定量订购系统47u库存项目并不同等重要：占用资金（dollars invested）潜在利润（profit potential）销售和使用量（sales or usage volume）缺货罚金（stock-out penalties ）ABC分类（
20、ABC Classification ）48u一般是根据资金使用量（价值）的大小顺序对库存项目进行分类。ABC分类方法类别项目百分比资金百分比A1015%70%80%B30%35%15%20%C55%60%5%10%030603060ABC% 价值% 项目49ABC分类举例项目年使用量 单位成本 年资金使用量资金百分比资金累计百分比项目累计百分比类别#10280100090.0090000.0038.80A#11526500154.0077000.0033.2072%20%A#12760155017.0026350.0011.40B#1086735042.8615001.006.50B#105
21、00100015.5012500.005.4023%30%B#1257260014.178502.003.70C#1407520000.601200.000.50C#010361008.50850.000.40C#0103712000.42504.000.20C#105722500.60150.000.105%50%C合计8550232057.00100.0050排列图A(20%)72%B(30%)23%C(50%)5%95%100%51u管理 A类：重点管理（密切关注存货量，定量订购） C类：宽松控制（定期订购，大量定购） B类：介于A、C之中。u库存记录精确度要求（美国生产与库存控制协会（
22、APICS） A类：0.2% B类：1% C类：5% ABC分类应用52生产与运作计划生产与运作计划53第十章 生产与运作计划u生产与运作计划体系u综合生产计划u主生产计划u作业计划与作业排序u其他54主生产进度计划 MPS （Master production schedule）u主生产进度计划的含义u主生产进度计划的计划期限u主生产进度计划的时间栏55主生产进度计划的含义 主生产进度计划（Master Production Schedule MPS ）：企业生产各最终项目的数量和时间的计划。总量计划(产品组)主生产进度计划(具体最终项目)56主生产进度计划的计划期限 主生产进度计划的计划期
23、一般为24个月左右，属短期生产计划，其长短取决于需求的确定性程度和具体的生产性质。计划期的时间单位通常为周。计划期至少要能覆盖生产最终项目所必需的累计提前期，即生产或装配过程相继阶段所需的提前期的和。周57主生产进度计划的时间栏（Time Fences）u冻结区冻结区（Frozen）：在此期间不允许任何进度变化u适度固定区适度固定区（Moderately Firm）：只要有零部件可用，产品组内允许一定的变化u灵活区灵活区（Flexible）：只要所有能力维持在同样的水平，允许重大的改变81526周（Weeks）冻结适度固定灵活确认的顾客订单（Firm Customer Orders）预计和可用
24、的能力(Forecast and availablecapacity)能力（Capacity）58物料需求计划MRP （Material Requirements Planning）u物料需求计划的思想u物料需求计划系统u物料需求计划运行逻辑59物料需求计划的思想 1965年美国IBM公司的约瑟夫奥利奇博士（Dr. Joseph A. Orlicky）提出了不同于传统的再订购点法的新观点： （1）需求的相关性需求的相关性 （2）相关需求的可计算性相关需求的可计算性 （3）相关需求的能计算性相关需求的能计算性 （4）相关需求的非连续性相关需求的非连续性60E(1)独立需求与相关需求（Indepe
25、ndent vs. Dependent Demand）独立需求(与其他项目 (items)不相关的需求)相关需求(派生的)61独立需求（Independent Demand）u独立需求：对互不相关的项目的需求。u将出售的最终产品或项目。u无法精确确定u随机性u预测62相关需求（Dependent Demand）u相关需求：对相互关联的项目的需求。u用于构成最终产品或项目的各级零部件。u可精确确定u确定性u推算63相关需求的非连续性需需求求需需求求需需求求产品产品产品产品原材料原材料零件零件64物料需求计划系统 物料需求计划（Material Requirements Planning MRP）
26、：主生产进度计划驱动的、基于计算机的、用以处理相关需求项目的订货和生产进度的计划信息系统。 独立需求驱动的。 确定准确需要某种项目多少？ 确定某种项目何时必须完成？65已知顾客的订单Firm orders from knowncustomers随机顾客的需求预测Forecastsof demand from randomcustomers总量生产计划Aggregateproductplan主生产进度计划Masterproductionschedule(MPS)物料需求计划MaterialRequirementsplanning(MRP)工程设计变化Engineeringdesignchange
27、s物料清单Bill ofmaterialfile库存事务Inventorytransactions库存记录文件Inventoryrecordfile报告Reports66MRP系统的输入（1）主生产进度计划（MPS）（2）物料清单 (Bill Of Materials BOM) （3）库存记录 (Record of Inventory)（4）提前期 (Lead time）67物料清单 (BOM)产品结构树产品结构AB（2）C（3）E（1）F（2）E（3）G（1）D（2）D（2）级012368MRP的几个术语u总需求（Gross Requirements）u预期收到(scheduled rece
28、ipts)u现有库存（On-hand）u净需求（Net requirements）u计划订单收到（Planned order receipt）u计划订单发出（Planned order release）69MRP的运行逻辑总需求计划订购收到净需求计划订购发出主生产进度计划批量提前期物料清单（预期收到）（现有库存）预期可用库存（安全库存）（废品）70例：MRPA(2)B(1)D(5)C(2)XC(3)项目现有提前期X502A753B251C102D202第10周对X的需求是95件（公司订单80件和预测15件），外加如下的零部件需求：备件12345678910A12B7C10D1571周:1234
29、5678910X总需求95LT=2 现有=5050净需求45计划订单收到45计划订单发出45A总需求9012LT=3 现有=7575净需求1512计划订单收到1512计划订单发出1512B总需求745LT=1 现有=25718净需求27计划订单收到27计划订单发出27C总需求45365410LT=2 现有=1010净需求35365410计划订单收到35365410计划订单发出35365410D总需求15135LT=2 现有=20155净需求130计划订单收到130计划订单发出130A(2)B(1)D(5)C(2)XC(3)72MRP中的批量问题u批量的大小决定了MRP的计划订购收到和计划订购发
30、出的数量。对于外购件或原材料，该批量是订购批量；对于自制零部件，则是生产批量。u因为物料需求计划涉及的是相关需求，它们是不连续的或大幅度波动的，所以确定其批量的方法或技术应不同于确定独立需求批量的方法（经济订购批量模型）。u有多种计算批量的方法可选，但都不保证有最优的结果。可分别采用多种方法，再比较其结果，从中选取得一个较好的批量方案。73MRP中的批量确定方法u按需定量法(Lot-for-lot ordering)u固定数量法(Fixed-quantity ordering)u固定周期法(Fixed-period ordering)u部件-期数平衡法（Part-periods balanci
31、ng，PPB）74按需定量法(Lot-for-lot ordering)u按需定量法是最简单方法，规定每期一批，其批量等于该期的需求量。u该方法下，没有库存费用，但每批都有一次新的订购或转换。u如果订购或转换费用能够显著地降低，这种方法可能会有较好的效果。75固定数量法(Fixed-quantity ordering)u固定数量法是先确定一个固定不变的批量，一旦库存用完或不足以满足需求，就按该量生产或订购。如果某期的需求大于该批量，可按该批量的适当倍数进行生产或订购。u批量可根据具体情况和过去经验确定，不同的批量其相关的费用是不同的，可用多种批量试算，从中选取一个费用较小的批量。76固定周期法
32、(Fixed-period ordering)u固定周期法是预先确定一个不变的周期数，每隔固定期数就生产或订购一次，其数量等于固定期数内将需求的总量。u固定的期数可根据具体情况和过去需求的模式合理地确定。77部件-期数平衡法（Part-periods balancing，PPB）u部件-期数平衡法是将库存维持费用与订购或转换费用相平衡（等于或接近）时的订购或生产的数量确定为批量的方法。u部件-期数=库存数与期数的积。u步骤：（1）计算经济部件-期数（EPP）；EPP=(每次订购或转换费用)/(每期的单位库存维持费用)（2）逐期累计需求，试定批量，计算相应的部件期数；（3）将部件-期数等于或接近
33、EPP时的试定批量确定为某次的订购或生产批量。78MRP中的批量确定例周123456789101112合计需求（件）150507010060150200100608020160 1200每次转换调整费用为 90 元，每周每件库存费用为 0.20 元（1）按需定量法（2）固定数量法 平均每周需求量120012100（件周） （件）（3）固定周期法 周期数=3（4）部件-期数法 EPP=90/0.20=4503002 . 0901002EOQ79部件-期数平衡法的批量期试定批量(累计需求)库存期数部件-期数累计部件-期数115000=00200501=5050270702=140190370100
34、3=300 490*56000=002101501=1501504102002=400 550*810000=00160601=6060240802=160220260203=60 280*4201604=6409201216000=00*EPP = 45080例：四种方法的结果比较周123456789101112合计 批需求（件）150507010060150200100608020160 1200次按需 批量150507010060150200100608020160 1200 12定量 库存0000000000000固定 批量30030030030012004数量 库存150100302
35、30170201202026018016001440固定 批量27031036026012004周期 库存1207002101500160600180200970部件- 批量370410260160 12004期数 库存2201701000350200016010020001320方法转换调整费用库存费用合计按需定量12901 08000.201080固定数量49036014400.2288648固定周期4903609700.2194554部件-期数49036013200.226462481物料需求计划的发展u闭环MRP（Closed Loop MRP）u能力需求计划 （Capacity Re
36、quirements PlanningCRP)u制造资源计划（Manufacturing Resource PlanningMRP II ）82闭环MRP（Closed Loop MRP）反馈（Feedback）主生产进度计划(Master Production Scheduling)物料需求计划(Material Requirements Planning)能力需求计划(Capacity Requirements Planning)可行？No执行能力计划物料计划Yes反馈（Feedback）83闭环MRP示意图不是MPSMRPCRP可行？执行CRP执行MRP84能力需求计划（CRP） 能力需
37、求计划将对各项目的数量需求转换成对人力和机器等能力的需求，其转换过程是用单位项目对人力和机器需求的标准乘以各期的需求量。 其必要的输入有MRP的计划订购发出、流程文件、工作中心文件、当前负荷、以及时间标准等。 其输出是各加工中心的负荷报告(Load Reports)。85例：能力需求与负荷 计划安排某加工中心在某周加工某种零件100件，每件需一个人力的2个小时的标准时间、一台机器的3个小时的标准时间。假设该加工中心目前无其他任何生产任务，一周共有人力300小时、机器400小时，效率为80%，利用率为90%。 （）加工100件的能力需求为： 人力：100件2小时件200小时 机器：100件3小时
38、件300小时 （）该加工中心可用的实际能力为： 人力：300小时0.80.9216小时 机器：400小时0.80.9288小时 （）将能力需求与可用能力进行比较： 人力的负荷率20021692.6 机器的负荷率300288104.286负荷报告(Load Reports)预期安排的任务可用的实际能力已经安排的任务计划安排的任务需求的能力或负荷周87制造资源计划 (MRP II)u计划和监控一个制造企业的所有资源制造（manufacturing）营销（marketing）财务（finance）工程（engineering）u模拟制造系统（Simulate the manufacturing system） 88MRP II 框图工程工程制造制造营销营销市场预测销售计划主生产进度计划应收帐总帐应付帐物料需求计划能力需求计划采购生产工艺流程产品设计库存财务财务
