面向复杂供应链的VMI库存管理及优化研究

1学院：管理学院专业：工业工程姓名：刘笑男时间：2006年6月2（一）问题的提出：本研究以某柴油机生产企业下属物流中心的物流系统优化及仓储作业改善为研究对象。此物流中心负责存储、保管供应商暂存与此的零部件，根据工厂需求按照一定的频率将所需件运往各生产车间。此设计是基于该物流中心的布局设计及库存管理的现状，企业对零部件需求情况通过实地的测量、数据采集、现场作业记录以及走访调查获得资料，参考国内外多种先进工业工程技术及方法，对物流中心的仓储作业及供货补充方案进行系统、科学的改善，提出可行的改善方案。目的是提高仓储作业效率、降低仓储作业成本和优化系统物流。库存问题是供应链管理工作中的研究的重要内容，直接影响着企业的成本，成为企业寻求利润的第三个源泉。本文根据目前物流行业新兴的供应链管理方法——VMI（供应商管理库存），对某集约配送公司的VMI仓库及其既定的租金水平进行分析。利用经典的EOQ模型，同时加入物流成本中车辆运费的考虑，建立模型，对ABC分类中重要的AB类零部件进行分析。并利用excel进行求解，分析图表及结果，寻求在库存较小的情况下的供应商的昀优费用的补货策略。昀后提出对租金收取，分拣模式以及物料包装的一些改善建议。（二）理论基础1、供应商管理库存(VendorManagedInventory，VMI)近年来，在全球制造和经济一体化浪潮的推动下，企业之间的竞争不断加剧，并逐渐由同行业单个企业间的竞争演变为由一系列上下游企业构成的供应链之间的竞争。这种演变使得企业更多地从供应链的角度考虑其库存管理战略，从而推动了供应链库存管理思想和方法的进化。供应商管理库存(VendorManagedInventory，VMI)就是一种新的有代表性的供应链库存管理方法，它完全摒弃了传统库存管理模式下各自为政的弊端，体现了供应链集成管理的思想。VMI本质上是将供应链多级库存控制问题变为单级库存控制问题[2]，从而获得供应链集成管理的效益。2、ABC分类原理19世纪帕累托在研究米兰的财富分布的发现、20％的人口控制了80％的财富—这一现象被概括为重要的少数、次要的多数。在库存系统中帕累托原理同样适用(少量物品占用了大量投资)。在库存中，往往少数几种物品的年消耗金额占总消耗额的大部分，为了有效地进行库存控制，对于贵重物品应严密控制，而对于低价物品就可以稍加控制。这种通用的分类方法称为ABC分类。此种分类方法依据一段时间（如一个计划期或者本文中的一个招标期）每种零部件购买资金（对供应商来说则是流动资金占用水平）将现有的库存分为三个等级，分别为昀重要的，比较重要的和不重要的零部件。3在本文的案例里，零部件的成本，租金费用，使用率是库存研究的关键变量，因此综合考虑三者的影响，将零部件划分为ABC三类。A类零部件投标期耗用资金占总量的70％～80％，但是其品种数只占总量的15％左右；B类投标期耗用资金占总量的15％～25％，品种数占总量的30％左右；C类投标期耗用资金占总量的5％，品种数占总量的55％左右。（三）建立模型，分析问题第一步：在考虑将供应商的零部件运往仓库之前，应该考虑一个更简单的方案，就是直接将零部及送往车间。如果供应商距离生产厂家较近，可以先考虑直接将零部及送往车间，这样的策略也许会有相对较低的成本。为了与下文的计算相比较，仍然需要将C(t)`折算成每天的费用，所以记C(t)=(na+C4)8/t（3-1）其中8为假定的每天的工作时间，可以按照实际情况进行替换。其中的C4应该是按照零部件直接送往车间的实际情况确定所需的固定运输费用。第二步：建立有库存的补货模型由于租金是分段计费的，本文的费用函数也相应用分段函数表示[6,12]。认为需求速率R是一定的，则可以把供货周期t作为自变量，进行研究。这样成本是t的函数，本文的目标是选择一个合理的t使得平均成本C（t）昀小。包括平均租金和补货的平均费用。C（t）=C1PR/t+（C5+C4）/t（3-2）其中：C5=na（n-1）ARth≤nA，n为自然数。即n为所需车辆数，n辆车的空间总合大于等于每次订货所需的货物运输空间,以保证有足够的运输能力运送所需货物。C1取值如下表3-1C1取值T取值（0，7][8,15][16,30][31,60][61，90]C1取值4‰4.5‰5‰6‰7‰t90时，则需另外考虑。90天内的租金为7‰Rt，超过90天后收取一次，超过90天未使用的零部件，按照每月3‰的费率每月收取一次租金，直到全部出库。这样，表3-290天后每月的租金存放天数每月缴纳的租金累计4[91，120]3‰PR（t－90）3‰PR（t－90）[121，150]3‰PR（t－120）3‰PR（2t－210）[151，180]3‰PR（t－150）3‰PR（3t－360）可以总结出，当存放天数为t时，累计租金为3‰PR（mt－15m2－75m）其中m为不小于t/30－3的昀小整数。所以当t90时C（t）=7‰PR/t+3‰PR（mt－15m2－75m）/t+（C5+C4）/t（3-3）其中C5=na（n-1）ARth≤nA，n为自然数。m为不小于t/30－3的昀小整数。第三步：进行模型分析及求解模型第一部分为单位时间内库存费用。这部分不包括安全库存的费用，因为安全库存数量的只与企业J要求的服务水平，供货提前期，需求速率的随机水平有关。设物品到货后入库的时间非常短，因为一批货物进入仓库后即将相关信息输入WMS系统，随即即将货物存放至WMS规定的地点，如果实际情况在这个环节有所延迟，则应该改善相关作业，将此环节的时间浪费除去。由于需求是相对稳定的，则随后库存数量可以认为以固定的速率降低，至订货点时供应商发出另一批货物，库存量继续降低，至昀低点（安全库存量）时，另一批物品到货。此过程可用图3-1表示：图3-1库存水平图第二部分为单位时间内补货费用。订货一次的费用为C5+C4，C5为与车次有关的运输费用，Q满足（n-1）AQη≤nA时，即需要n辆车，运输的变动费用为n×a，用C5表示。模型为分段函数，求解各不同时间分段区间内的经济周期t，也即为订货时间间隔，计算不同时间分段区间内的经济周期的平均费用C（t）进行比较取舍，选择昀佳订货决策。Excel求解过程如下[7,8]（本次计算的一些数据为假设数据）：5在信息栏目添入各条件，之后在下面的计算表格中计算。(1)直接送往车间的补货策略如表3-3，成本曲线图如图3-2(2)有库存的策略求解：得到的昀小平均费用和昀优周期在左下角。如表3-4表3-3excel求解t=12345678Rth/A=2.06254.1256.18758.2510.312512.37514.437516.5C5=7501250175022502750325037504250C(t)=680054004933.33470045604466.66744004350C(t)昀小值4350昀优订货间隔t（小时）8直接送货平均每天成本0200040006000800012345678送货间隔（小时）系列1图3-2直接送货平均成本曲线表3-4excel求解，有库存的情况每组的C(t)昀小值t*t取值（0，7]C1取值0.0044171.6666676t=1234C1PR/t=180906045Rth/A=16.53349.566C5=425082501250016500（C5+C4）/t=43504175420041506C(t)=4530426542604195t=12344146.60714314t取值[8,15]C1取值0.0045t=891011C1PR/t=25.312522.520.2518.40909091Rth/A=132148.5165181.5C5=33000372504125045500（C5+C4）/t=4137.5415041354145.454545C(t)=4162.81254172.54155.254163.863636t=8910114135.83333330t取值[16,30]C1取值0.005t=16171819C1PR/t=14.062513.2352941212.511.84210526Rth/A=264280.5297313.5C5=66000702507425078500（C5+C4）/t=4131.254138.2352944130.5555564136.842105C(t)=4145.31254151.4705884143.0555564148.684211t=161718194131.16666760t取值[31,60]C1取值0.006t=31323334C1PR/t=8.7096774198.43758.1818181827.941176471Rth/A=511.5528544.5561C5=128000132000136250140250（C5+C4）/t=4132.2580654128.1254131.8181824127.941176C(t)=4140.9677424136.562541404135.882353t=313233344129.61111190t取值[61,90]C1取值0.007t=61626364C1PR/t=5.1639344265.08064516154.921875Rth/A=1006.510231039.51056C5=251750255750260000264000（C5+C4）4128.6885254126.6129034128.5714294126.56257/t=C(t)=4133.8524594131.6935484133.5714294131.484375t=616263644132.41758291t取值90天以上C1取值0.003t=919293943个月内的需付租金3.4615384623.4239130433.3870967743.35106383Rth/A=1501.515181534.51551C5=375500379500383750387750（C5+C4）/t=4127.4725274126.0869574127.4193554126.06383[t/30-3]=1111三月后的租金1.4835164842.9347826094.354838715.744680851C(t)=4132.4175824132.4456524135.161294135.159574t=91929394全局昀小平均费用昀优t*4129.61111190为了分析方便，本文将有库存的情况下的计算结果分阶段平均费用函数图画出，如图3-3至图3-8：1至7天平均费用380040004200440046001234567图3-31至7天平均费用曲线88至15天平均费用412041404160418012345678图3-48至15天平均费用曲线16至30天平均费用4125413041354140414541504155123456789101112131415图3-516至30天平均费用曲线31至60天平均费用412541304135414041451357911131517192123252729图3-631至60天平均费用曲线61至90天平均费用4126412841304132413441361357911131517192123252729图3-761至90天平均费用曲线9三月后平均费用410041204140416041804200147101316192225283134374043超过三个月的天数平均费用三月后平均费用图3-8三个月后平均费用曲线(3)分析各求解结果：直接送货的策略：由此假设数据可以知道，随着补充货物周期的延长，相关费用减少。有库存的策略：从分段的函数图形可以看出，3个月之内的费用在每阶段里呈现出随时间推移递减的状态。这说明，对于假设的数据来说，租金与运费相比较仍然比较少。所以当存货相对较大时候费用会比较小。而且在每个阶段，函数图形呈现出有规律的上下波动，这是