制造系统建模方法—库存系统模型

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出三个基本环节。 1.1.1 存贮环节
把本单位生产经营需要而暂时未用的原料、工具、 设备等物资存放到原料、备品等仓库中,或把本单位生 产的称成品或半成品暂时存放到成品或半成品仓库中以 待发售,这种过程称为“存贮”。
存贮:有形的仓库及其附属设备等的物流过程,还 包括无形的信息积累等消耗时间、费用的过程。
为燃料价格的5%,每一次的定购费为5元。试作出经
济定购存贮决策。
解:按经济订购批量。依题义有:
存贮费率 Ch=60× 0.05=3 (元/吨·月), R=200(吨/月),C0=5(元/次) 则经济订购批量为
Q* 2RC0 2 200 5 25.8 (吨/次)
Ch
3
①每月需订购次数为
n* RT 200 1 7.752 Q* 25.8
一般来说,货物保管一年所需的全部费用大约是或物价 格的20%左右(包括资金利息),超量的库存占用大量的流动 资金,使流动资金冻结于停滞的存贮环节,时现代管理一按立 和企业家所忌讳的,现代企业管理追求“极限库存”,
第 一 节 库存控制系统及其基本概念
1.1 存贮系统 库存控制系统简称存贮系统,包括存贮、输入、输
常用的库存量控制策略: (1)循环策略:每经过一确定的循环时间t检查 库存,补充数量Q 的物资,是定期控制法。 (2 )订货点法:以订购期内的平均需求量为库 存最低量订货点,实际库存量下降到最低订货点时, 进行规定数量的订货,时定量控制法。优点:不会发 生缺货脱销,能保证生产的正常进行。
定量控制法的另一种形式是限量补充策略,称 为(s,S)策略:
一个周期内的存储总费用为
F
F0
Fh
C0
Ch
t 0
Qdt
C0
1 2ChQt
单位时间内的总存储费率为:
f
F t
C0 t
1 2
C
h
Q
C0R Q
1 2
C
h
Q
f0
fh
6 4
6 5

df dQ
C0R Q2
1 2
Ch
0
得总存贮费率最小的经济订货 批量Q*(EOQ)
Q* 2RC0 Ch
①最优存贮周期
6 6
f
f0
fh
C0 t
1 2
C
0Q
5
1 3 200 305(元/月)=4f*
2
可见,一次购进从经济方面看是极为浪费的,其
原因请自行分析。
本例说明了这样一种库存策略思想:当订购费较
之存贮费为很小时,为了节省存贮费用,宁可多采购
几次,而不应盲目的去大批量一次购进全部需求量。
2. 1. 2 允许出现物资短缺的情形
固定一个库存的最高限额S(如库房容积限制等) 以及一个库存最低标准s,通过经常检查实际库存量, 当X≤s时即发出订单,补充库存到最高限额S。发出 订货弹道货物入库这段时间tL内要继续消耗库存,设 单位时间内的平均消耗量(需求量)为R,订购批量 为Q=S-X+RtL。
(3 )混合式策略:定期检查库存量,当实际库存 量X≤s时发出订单。优点:避免了订货点法需要经常 检查的麻烦,并且能减少订购次数,订货费用也低。 缺点:需求波动大时可能发生缺货。为避免缺货,缩 短检查周期---订货点法。
(1)存贮费Fh:用于物资的保管,货物变质的损失, 购买物资占用的资金利息、保险费等。库存物资越多, 时间越长,这笔费用越大,以每件物品存放单位时间
所需的费用ch(费用/件.时)作为计量单位,称存贮
费率。 (2 )订购费或生产准备费Fo或FP:物资入库前发生
的一次性费用。采购员的差旅费、各种手续与通讯费, 到货验收入库费;生产物资存贮时,用于更换模具、 改装添置设备等生产前固定费用。
5 库存系统基本模型
➢ 5.1 库存控制系统及其基本概念 ➢ 5.2 确定性存贮模型 ➢ 5.3 随机性存贮模型
现代企业的生产过程中,为保持连续生产,需 要一定量的原材料、备品备件等的储备,形成物子的 储存,以调节物资的供需矛盾。
物资的耗用是经常性的、小批量的、或是零星分 散的,有些还带有季节性、周期性,或表现为高峰需 求;而供应的物资一般是分期、大批进货。因此,必 须建立“存贮”这一环节和手段来解决物资供需的连续
与订货或生产的数量多少无关。
定购量或生产量越大,分摊到单位物资的费用越 小。订购费或生产准备费与订购或生产的批次成正比。 每次订购费用记为Co(费用/次),每次生产前的准备 费用记为Cp(费用/次)。Co与Cp分别称为订购费率与 生产前准备费率。
(3)缺货费FS:库存物资消耗完,发生供不应求 时的损失费用,如停工待料损失、失去销售机会损失、 未能履行合同的罚款等。单位时间内缺货一件支付的损 失费用记为Cs(费用/件.时)。Cs称为缺货费率。
平衡。
物资储备量过小,不能及时供应,生产停顿, 设备闲置,经济损失大大超过物资存贮所需的费用; 物资储备量过大,造成物资积压,过多地占用流动资
金。
库存控制系统
输入(供应)
存贮 信息反馈
输出(需求)
库存控制:要求管理者在满足需求的条件下,制定出合理的存 贮策略,其内容有:
1. 分析和建立合理的库存水平; 2. 在需要补充存贮时,每次定购的批量多大才合适? 3. 存贮周期多长?费用为多少? 4. 是否允许缺货? 5. 订购物资需提前多少时间提出和办理订购手续?
②订购(存贮)周期为
(次/月)
T =1个月
t* 2C0 2 5 0.129 (月) ≈3·873(天)
RCh 200 3
③总存贮费用率为
f * 2RC0Ch 2 200 5 3 77.4 (元/月)
④设提前订购时间需2天,则存贮水平为 L=RtL=200× 2/30=13.3(吨)
当库存量下降到 13.3吨时,应立即订货。
库存量
Q’
R
订购点
Q
L
0
tL
t
时间
每 周 期 订 购 一 次 , 每 次 的 定 购 费 为 C0,( 费 用 / 次);存贮费率为Ch费用/件.时); 输出速率R为单 位时间内的库存耗用量,在耗用率为常数的情况下可
写为R=dQ/dt,再不缺货模型中,一个周期t内的耗
用量Rt数值上等于周期开始时的库存量Q,即Q=Rt。
物资本身的费用由需求方负担,从存贮系统的输入 转移到输出,在分析模型的经济数量指标是不计入。在 仓库单独经营核算、物资在存贮其间发生价格变动、决 定是否接受优惠批发价格时,需考虑物资的购入 成本。
1.4 存贮策略 存贮系统明确了决策环境(输入方式、需求性
质、数量规律、是否允许缺货、以及可供选择的条件 等),需决策:什么时候应补充库存物资?每次订购 (或生产)多少?最低库存量水平与提前订购期的关 系?在计划期内需外出定购的次数多少?
经济订购批量耗用
Q*=25. 8
订购点
L=13.3
3.87天
1月
如果仅从保证供应的角度考虑,每个月的需求量R =200(吨/月),在月初一次购入,到月末用完,绝不 会短缺燃料。设每天燃料消耗均衡(即R为常数),月 初入库量Q=R=200(吨)可作出当月库存量变化图的 一次订购直线。此时存贮总费用率为:
确定性的定购物资存贮模型:输入物资从货源采 购而来,输入速率A→∞,每一周期订购一次且数量不 变,提前订购时间确定;存贮费率一定,没有安全存 贮量的要求;需求率是确定性的。
2.1.1 不允许出现物资短缺的情形 短缺损失费用率Cs为无限大。每批订货物资量Q
到达后立即入库,然后以每单位时间(天、周、月等) 耗用R的速率输出,库存量逐渐减少,经过一个周期用 完,这时第二批货物恰好补充入库,不会出现短缺现象, 由此开始第二周期的循环。订购物资需提前一定时间tL, 当存贮水平到达L时就应开始订货。
允许出现物资短缺的库存和需求如图:开始时库存为H,
需求速率R为常数,经过时间t1 物资消耗完,要等待一定时间t 2 才能进货,此时短缺物资量为S=R·t2,当 下一批订货到达时, 立即弥补 短缺量S ,故对仓库来说,最大库存量就减少到 H=
QS-S ,此时S=QS-H。
库存量
{}
QS H L S
R 定购点
存贮环节的内容多种多样,都需要“保管费用”。
1.1.2 输入环节 根据物资的来源,存贮物资的输入有以下两类不同的 方式: ①订购物资批量输入:物资的输入速率A可视为无穷 大,如下图。
库存量
R
R
QA
A
ot
t
输入速率 A=∞ 输出速率 R=dQ/dt
时间
②通源自文库生产均衡地存贮入库:生产物资(包括产品、半成 品等)需要一定的时间tp,所以输入物资量Q速率A=dQ/ dtp可视为以正值,
t2 t1
tL
时间
tS
设每周期订购一次,每次订购费为C0(费用/ 次);存贮费率为 Ch(费用/件·时);输出速率R为单位 时间内的库存耗用量,在耗用率为常数的情况下有:
短缺损失费率CS(费用/件·时)。 由于物资短缺造成附加缺货费,所以存贮总费
不缩短检查周期,为了保证不缺货,要考虑保险储备。 上述库存控制策略,对库存量限额、检查周期,
往往是凭仓库工作经验给出,因而订购批量、订货周 期和订购次数都不一定是最优的。评价一种库存控制方 法,要看该方法所花费的总费用是多少----建立存贮 的数学模型,进行定量优化,辅助管理。
第二节 确 定 性 存 贮 模 型 2.1 订购物资存贮模型
哈里森最优批量平方根公 式(威尔逊公式)。
f
t*
Q*
2C0
R RCh
6 7
②最优存贮费用率
f*
fh
f*
f
* 0
f
* h
C0R Q*
Ch 2
Q*
f0*
RC0Ch RC0Ch
2
2
2RC0Ch
6 8
f0
Q
如果按最优的经济订购批量Q*作最大库存量, f0*= fh*=1/2f*
③最优订购次数 研究期T内,需求率R不变,总需求物资量为RT,则T
时期内的最优订购次数为:
n* RT Q*
6 9
④存贮水平
设提前订购时间tL为已知,为了不缺货及时补进Q*, 此时存贮水平为:
L RtL
依此数确定订购点。
6 10
【例6-1】某厂需用工业燃料每月200吨,其单价
为60元/吨,该厂不允许短缺此燃料,故必须有一定储
存量以保证每天的需求。若以月计,一个月的存贮费
RQ t
6 1
设t´时刻的库存量为Q ´,有Q ´=Q-Rt ´,则
一个周期t内的总库存量为
t Qdt t Q Rt Qt 1 Rt 2 1 Rt 2 1 Qt
0
0
2
2
2
6 2
库存量
Q’
R
订购点
Q
L
0
tL
t
时间
一个周期内的平均库存量为:
t
Qdt
0
1 Rt 1 Q
t
2
2
6 3
库存量
QA
R
输入速率 A=dQ/dtp 输出速率 R=dQ/dtR
o tP
tR
时间
物资入库之前,订购入库-----提前订货时间;
生产入库-----生产准备时
间。
这段时间称为订购提前时间或生产前准备时间tL。 tL的大小:由货源及运输条件决定。可能是近
似确定性的,也可能是随机性的。
物资的输入由仓库的管理者控制,需要做出
1915年,哈里森提出最佳订购批量公式,而后威尔逊推 广应用。20世纪40年代后,人们日益重视库存问题,因为库存 构成了企事业单位收支平衡中显著的部分,一些公司由于缺乏 对库存量的控制而失败,从而促使存贮理论的发展,提出各种 存贮模型及其定量分析,运筹学增添了一个分支—存贮论。
存贮论是用库存总费用最小的原则来研究存贮模型,即 着眼于经济效益,因此其理论和思想对我国当前的现实具有积 极的意义。
决策的因素有:
•库存物资消耗到什么程度必须提出补充要求(这个最低的 库存量称为存贮水平L)? •什么时候需要提出订货或准备生产? •每次订购或生产的物资批量要多大? •订购时是否接受供方提供的大批量购买优惠条件? 上述库存控制因素要做到决策合理,必须结合输出需求 及存贮的经济分析综合考虑。
1.1.3 输出环节 存贮物资的输出是为了满足需求,需求或输出
需求量
1.2 存贮模型的分类 根据需求量是随机性的或确定性的,存贮模型分为
两大类: 1. 确定性存贮模型 2.随机性存贮模型 当存贮系统的输入、输出具有多个随机变量时,
库存的最优决策借助计算机仿真模型。 实际的库存系统多是动态的,输入和输出量不仅
是时间的函数,还有风险因素.
1.3 存贮费用 存贮系统的费用有:
的规律大致有以下几种: ①连续均匀:
库存量
R
R
QA
A
ot
t
输入速率 A=∞ 输出速率 R=dQ/dt
时间
②断续的: 库存量
Q
O
时间
③需求来自存贮系统的变化,仓库管理者无法控制。
④需求量可能是随机性的:可以通过长期的统计,找
到统计规律性,做出概率分布,建立存贮模型。
概率%
28
22
20
18
8 4
0 10 20 30 40 50 60 70 80
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