配送中心的库存控制系统研究

来源:用户上传      作者: 曾中文

　　[摘要] 本系统介绍怎样预测需求量和建立合适的库存模型，并利用它们求出配送中心的最佳库存量和订货点，为配送中心进行存货控制提供依据，达到合理储存。
　　[关键词] 库存控制订货点最佳库存量
　　
　　一、引言
　　
　　配送中心的库存并不是以储存为目的，而是为了保证商品流通的正常运行和资金利用率最低的情况下达到最高的经济效益。众所周知，库存过多会招致很多问题，如占压过多流动资金并为之付出银行利息,以及库存费用的增加等，但为了避免以上问题，降低库存量又会存在缺货率上升的风险，因此，我们必须对库存进行控制。库存控制系统就是迫于这种需要产生。为此，我们利用计算机模型对库存控制系统进行研究，以达到最佳库存和订货点。
　　
　　二、系统简介
　　
　　库存控制系统隶属于配送中心的订货系统，其主要目的是对配送中心的库存进行合理的控制，确定出最佳库存量及订货点，从而进行合理储存，减少费用支出和不必要的中转环节，以及缩短物资流通周期。本系统主要包括显示库存和计算最佳需求量及订货点模块。其中计算最佳需求量及订货点模块根据商品是否允许缺货及供应商的供应能力是否有限又分为四个小模块，每个小模块有一个合适的库存模型，且它们的最终目的都是为了确定出商品的最佳库存量和订货点。其结果保存在KC表中，并可以通过显示库存模块对它们进行查询显示和决定对哪种商品进行计算和预测。
　　
　　三、模型建立
　　
　　1.计算最佳需求量及订货点模块
　　计算最佳需求量及订货点模块是本系统的最终目标，它主要是通过库存模型实现，其关健在于怎样建立合适的库存模型，在建立模型之前，我们必须先讨论一下影响库存的几个因素：
　　(1)影响库存的因素
　　①需求：对库存系统来说，需求就是它的输出，它可以是随机量也可以是已知量，在本系统中，需求指的是各门点所订同种商品和的估计量，将它视为已知量。在其他因素不变的情况下，库存量与需求成正比。
　　②补充供应：它是使库存系统运行的输入，对配送中心来说，其库存的补充供应主要是通过向供应商订货得到。这里要解决什么时候订货，以及订多少货的问题，有时还要考虑从订货到收货间的滞后时间。
　　③约束：指由管理或实际环境施加于需求、补充供应和成本的限制，也就是施加于库存系统的限制。如仓库容积的约束可能限制库存的数量。管理当局对某些物品采取不许缺货的策略等。
　　④成本：它包括进货、保管、缺货损失引起的费用。其中保管费用又包括库存费用、保险费、税金，以及保管过程中的损耗等。缺货损失包括延期交货成本、当前利润损失、未来利润损失和信誉损失等。进货费包括货物的成本和每次进货的固定费用，如人员的工资，差旅费等。
　　⑤目标函数：要在一类策略中选择一个最优的策略，就需要有一个赖以衡量优劣的准绳，也就是目标函数，此系统中的目标函数取为平均费用函数，选择的策略应使平均费用达到最少值，也就是平均利润达到最大值。
　　(2)库存模块的假定及公共因素
　　①模块假定需求是确定的，因为需求可以通过对以往历史数据进行预测得到，可以视为已知量。
　　②模型都采用连续性检查，即对任一时期的库存水平I(t)进行检查，而且采用(S，Q)型策略，其中S为订货点，即库存水平下降到必须订货的那一点。Q则为最佳库存量，S1为订货量，一旦I(t)下降到S则立即订货，订货量S1=Q-S，且一个周期内只订货一次，这样决策者便能得到关于订货及订多少货的最新消息，并及时调整，以致于不造成滞销和脱销，为配送中心减少损失，多赢得利润。
　　③t=0时，库存水平为Q，从订货到交货的滞后时间为零。
　　④费用为进货费用、保管费和缺货损失之和，目标函数为单位时间的平均费用。
　　⑤k为每次进货所需的固定费用，c为货物的单位价格，h为单位产品单位时间的保管费用，i为缺货损失，D为商品需求率，R为商品的供应率，且R和D的单位时间长度一致。
　　(3)建立库存模型
　　在进行库存控制时，我们还应考虑到供应商对商品的供应能力，有些供应商对一些商品的供应能力是有限的，也就是我们通常所说的多次送货的情况；而有些是无限的，即一次送货。这就需要考虑到供应能力对库存的影响，本系统根据商品是否允许缺货及交货能力是否有限，该模块将分为四个小模块，每个小模块有一个合适的模型，现分别介绍如下：
　　模型一：允许缺货且交货能力无限，它适用于那些缺货损失不是很大而且一次送货的商品。(图1)为本模型的库存变化图，其中t为一个周期，t1为库存量从Q降至零所需的时间。设t为一个周期，t1为库存量降至零所需的时间。
　　单位时间的平均进货费用=(k+c×s1)／t
　　单位时间的平均保管费用=h×(Q×t1+d×t2／2)／2
　　单位时间的平均缺货损失=i×[Q(t-t1)-D(t2一t12)/2]
　　单位时间总的平均费用=单位时间的平均进货费用+单位时间的平均保管费用+单位时间平均缺货损失，消去t和t1，利用极值必要条件和Q>0得到最佳库存量Q*和订货点S*。
　　当I=∞时，模型一与模型三―致。
　　模型二：允许缺货且交货能力有限，它适用于那些允许缺货且需要多次送货的商品，(图2)是该模型的库存变化图。在一个周期(0，t)中，从开始到时刻t1，库存水平以单位时间需求量D的速度减少；从t1到t之间，进货和需求同时存在，因此库存水平以单位时间R-D的速度增加。t为一个周期的长度，t1为库存水平从Q降至0所需的时间。Qc的斜率为-D，CF的斜率为R-D，设QE的斜率为D1则
　　D1=s1／t=(Q-S)／t (2.1)
　　D=s1／t1R-D=1/(t-t1)=>t=s1/(R-D)+s1/D (2．2)
　　由(2．1)和(2．2)得到：D1=D(R―D)/R，将(1．1)和(1，2)中的D换成D1便得到最佳方案。即
　　当R=∞时即交货能力无限时，模型二转换为模型一，当R=∞且I=∞时，模型二转换为模型三。
　　图1 图2
　　模型三：不允许缺货且交货能力无限时，它适用于那些不允许缺货且一次送货的商品，(图3)为这个模型的库存变化图，t为一个周期。
　　I(α)=Q―Dα，0 ≤ α < tS1= Q-S= D t
　　单位时间的平均进货费用=(k+c s1)／t
　　单位时间的平均保管费用=t(s+ s1／2)
　　单位时间总的平均费用=单位时间的平均进货费用+单位时间的平均保管费用，消去T和利用极值必要条件和Q>0，S≥0得到最佳库存量Q*和订货点S*
　　模型四：不允许缺货且交货能力有限，本模型适用于不允许缺货且需多次送货的商品，(图4)是本模型的库存变化图，根据模型二所求得的D 1，将D1取代(3．1)和(3．2)中的D得到最佳方案：
　　当R=∞时，模型四的公式与模型三的相应公式是一致的。
　　上述四个模型中存在一个滞后时间为零的假设，而实际生活中，由于交通条件的限制，滞后时间在很多情况下都不为零且不可忽视，因为如果当库存水平达到订货点时再安排订货，在补充期间，库存水平会继续因消耗而下降，使库存水平低于订货点数量。所以，考虑这种滞后现象，需提前发出订货通知，究竟提前多少合适呢?这就要根据滞后时间而定，一般提前的时间应等于滞后时间，但实际上提前的起点难以确定，在此用订货点宋体现，调整订货点，使其在原来滞后时间为零的基础上增加滞后时间内所需的货物量。
　　(4)系统的误差来源
　　本系统牵涉到许多数据，而这些数据绝大部分都是靠估计得到，难免产生误差。系统的误差来源有几个方面。①滞后时间的估计。②需求量的预测值与实际值间的差别。③费用的估计。误差是不可避免的，我们只有采用有效的措施减少其误差，如选用较好的预测方法等。
　　2.显示库存模块
　　本模块主要是为了提供给用户友好的人机界面。首先用户可以根据商品编号或商品名称对KCKZ数据库中的KC表中的商品进行查询得到其库存量、最佳库存量和订货点。如果在得到库存信息以后需要修改最佳库存量及订货点，则可以先运用前面所叙的预测方法预测需求量，然后选用合适的库存模型计算其最佳库存量和订货点，并通过[修改]命令修改KC表中的相应字段值，这样，KC表中将永远保留最新的库存信息。
　　
　　四、系统评价
　　
　　本系统适用于大多数的配送中心，其优点有几个方面：系统采用订货点较以往采用的订货周期要方便和易于决策，因为对于连续性检查的库存模型，其订货周期是时刻变化的，而订货点确是相对固定的。由于在预测需求量时，平滑参数起很大作用且其值很难确定，到目前仍没有较好的解决办法，系统仍需不断完善。
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