第二章 供应链库存相关理论综述
2.1 供应链概念的形成和供应链的定义
供应链的概念最早出现在 1960 年代，当时是出于分步处理（需求预测-采购-生产规划-存货规划-仓储-物料搬运-工业包装-成品存货-配送计划-订单处理-运输-客户服务），到了 1980 年代，开始逐步整合，出现了进货物流和出货物流的概念，直到 2000 年代，才得到完全整合，形成了物流供应链的概念。而我国国标给出的供应链的定义是：服务或产品在生产以及流通的过程中被提供给最终的消费者而形成的网链状结构。[1]
2.2 供应链管理理论
2.2.1 供应链管理的概念
供应链管理（Supply Chain Managemen）是对供应链中的信息流、物流、资金流进行设计，规划和控制，通过协同运作，对供应链上的资源进行整合，最终达到增强供应链的竞争力，提高供应链各成员的效率和效益的目的。
从以上供应链管理的定义来看，供应链管理的对象是直接或间接履行顾客需求的各方，包括供应商，制造商，运输商，储存商，零售商，顾客。制造业中，包括接收并满足顾客需求的全部功能，包括新产品开发、市场营销、生产运作、分销、财务、和客户服务。供应链是动态的，包括不同环节间的信息流、物流、资金流的持续流动。
供应链管理的目标是供应链整体价值最大化，即通过对物流，资金流，信息流的管理以实现供应链总盈利的最大化。供应链根据其流程是预计消费者订购商品还是响应消费者订购商品分为推动供应链和拉动供应链。在企业内部，所有供应链的活动都属于三个宏观流程中的一种，即客户关系管理，内部供应链关系管理，供应商关系管理。[3]
2.2.2 实施供应链管理的意义
从宏观来看，实施供应链管理可以直接带来经济效益，实施供应链管理可以提升供应链各节点上企业的交货的准时率，而最终使企业的总成本获得下降。
从微观上来看，由于大部分公司是先制定竞争战略，再决定供应链战略，因此供应链绩效的表现如何也直接影响企业竞争力。供应链管理是运用三个物流驱动因素（设施、库存、运输）和三个跨职能驱动因素（信息、采购、定价）达到供应链战略规定的绩效水平并使供应链利润最大化。
2.3 库存和库存管理相关理论
2.3.1 库存的定义
运营管理协会（APICS）将库存（inventory）定义为“用于支持生产（原材料、在制品项目）、支持性作业（维修、修理及运营供给）和客户服务（完成品及备件）的存货或物品”
2.3.2 关于库存理论和牛鞭效应的理论综述
1、库存的作用
在业界保持一定的库存是一个普遍的现象。库存的存在形式多种多样：原物料，在制品，成品。总起来说，库存的存在是因为供应的量在某一地点，和它的消耗或销售相比有剩余。[4]库存在供应链中的一个重要的角色是在需求增加时它能够通过随时使生产准备好满足客户所需。库存的另外一个重大的作用是能通过利用规模经济在生产和渠道中降低成本[5],不同的类型的库存由不同的形式来影响库存规模的因素，如表 2-1所汇总出来的情形。[6]
根据所扮演的角色，库存被分成六种类型：分别是循环库存、安全库存、预期库存、渠道库存、运输库存、避险库存。
（1）循环库存和安全库存。循环库存（cycle stock）是为了满足某一时间期限预测的需求所订的货。安全库存是所备的超出某一时间段的总需求的额外库存。
因此，平均库存等于循环库存加上安全库存。安全库存（safty stock）存在是因为大批量的生产和采购，因为需求的不确定性，允许供应链的某一段设立安全库存利用规模经济效应来拉低成本。[7]循环库存和安全库存会对可能的变化提供保护。
（2）预期库存（anticipation inventory）建立预期存货不是为了满足现在的需求而是将来的需求，因为需求是可预测的。
（3）运输库存（transportation inventory）是指处于从一个地点运往另一个地点的运输途中的库存。它等于补货的周期的总需求。
（4）平滑库存（smoothing inventory）是指用来调节上游生产量和下游需求量之间的差异的库存。
（5）避险库存（hedge inventory）是指用来缓和一些不常发生情况的库存，2、牛鞭效应的影响
Lee 对引起牛鞭效应的原因做了深入的研究。他定义牛鞭效应作为一种现象，订单下给所下的供应商波动要比本公司的业务从客户采购处所接到的波动大（即需求失真），同时会把失真放大扩散到上游供应商。[8]
Sterman 坚持认为牛鞭效应是玩家不理性的行为所导致的。[9]Lee 工作的最大贡献是他通过模型证明了牛鞭效应是有理性的供应链成员之间战略互动的结果。他们讨论了牛鞭效应的四个案例，他们把管理上的含义总结起来，如表 2-2.
而不理性的行为方面的原因可以概况为以下两种情况如表 2-3.
预防和消减牛鞭效应的策略有以下几种，其中 1~3 条是针对理性的原因而制定的消减策略，而 4~5 条是预防性的措施，主要因应不理性原因产生的牛鞭效应：
（1）通过构建信息分享、同步系统机制，消减需求信号变异，如建立产销端的预测和库存管理联合系统。
（2）构建拉动性的生产备料管制系统，消除等待、降低前置期，降低订单批量。（3）策略联盟，如推行 JMI,VMI 等可以消减价格波动和缺货情况下引起的信息变异。
（4）提升采购、生产、销售三个环节的柔性，预先准备充足的供应商资源、外发配合企业、充足的产能、足够的销售渠道商。
（5）加强合同管理和财会监控，用合同条款限制上下游的不合理备货、塞货和虚增订单的行为。[10,11,12]
2.3.3 传统库存管理
库存管理（Inventory Management），又称库存控制（Inventory Control），在企业中为了使生产或经营过程中所需要的原料、物品、产品或其他的资源储备保持在一个经济合理的水平上而对其进行计划、预测、协调、组织和控制，[9]实现库存水平的优化。
在传统的库存理论中，由于单周期需求订货简单易操作，发生的几率低，购置周期短，库存控制没有太大的挑战性。相反，由于多周期需求需要周期性的重复订货，是企业中非常普遍的现象，研究价值大。因此研究的重点是需要重复订货的多周期需求如何订货以达到最优化的库存控制。其中研究最典型的是福特-哈里斯在 1915 年提出的经济订货批量模型，这个模型是利用对储存成本和订货的采购成本的总成本来衡量和决定采购的最经济的批量。在企业生产的过程中，根据产品的组成结构和材料清单（Bill of Materials, BOM）以及生产计划，订购的前置时间，可以利用物料需求计划（Material Replenish Planning）来进行库存控制。习惯上，库存管理是关于对位于每个供应链的梯队如何管理自己仓库库存，典型被接受的理论包括 ABC 分析（帕累托法则）和 EOQ（经济定货量）。
1）ABC 分析法
ABC 分析法是对帕累托首次发现 80-20 法则的延伸，它建议公司应该对占总价值很高比例的物品专门进行比低比例物品更严格的管控，ABC 分析法对多种库存的管理非常有用。[13]
2）经济订货模型
经济订货模型（Economic Order Quantity,EOQ）用来决定和优化订单数量，用以平衡总成本-订单成本，持有成本和材料成本。EOQ 在现实中的使用非常有限，因为它是建立在多种假设的基础之上。
2.3.4 供应链管理库存
供应链库存管理的核心理念是要与供应链节点上的企业相互协同，信息共享，以互惠共赢为原则，将库存管理置于整个供应链的价值链上，减少浪费和重复需求，缩小牛鞭效应，从而实现节省整个供应链的运营成本和整体库存管理最优化，使供应链盈利最大化。[15]
库存管理从控制物流的思维转变到整个供应链过程的控制。供应链库存控制已经升华到一种整体化的管理机制，不再是单纯的生产和销售过程中的库存控制，而供应链库存管理的优化终极目标是零库存。供应链管理库存的特点是推行管理集成化、物流一体化。在管理上强调要从整体上掌控每个环节，强调物流、资金流、信息流的顺畅流转；管理者要站的高，要从供应链整体考虑，要利用供应链上下游的资源，并把其纳入本公司的供应链管理范畴之内；供应链各节点企业应站在战略合作伙伴的立场上，把上下游企业作为战略联盟对象，尽力做到市场、生产、物流、产品信息共享，才能达成敏捷的处理结果，快速因应，缩减采购、生产、交付周期，降低供应链的整体库存。经过长期发展，传统的库存管理向控制整个供应链库存的方向发展，并由此产生了一系列的供应链库存管理理论如准时制（Just in Time,JIT）、 供应商管理库存 VMI（VendorManaged Inventories）、协同式供应链库存管理 （Collaborative Planning,Forecastingand Replenishment,CPFR） 、 准时配送 JITD（Just In Time Distribution）、联合库存管理（Joint Managed Inventory）。
（1）JIT
JIT 最初是被丰田公司当做生产技术引入。 它的目的就是在每个环节都可以获取准确的上游的材料需求并消耗掉多余的库存。JIT 在供应链库存管理中的应用是革命性的，它完全颠覆了客户下订单模式，JIT 反对 EOQ,JIT 认为库存是浪费，而 EOQ 认为库存是保证生产顺利进行的必备条件。JIT 运作要满足两个条件：一个是上游信息要能与下游无缝衔接，另一个是下游要做到向上游的同步的物流传送。实现这一运作的控制生产现场的有效生产排程工具是看板。消除浪费、全面质量管理以及人员的参与是 JIT 的 3 个核心理念。JIT 系统运作宏观上可以促使企业紧密掌握市场的需求，实现运作流程化，流程标准化，管理信息化，提升企业整体管理水平。微观上可以实现一系列的有益改变：缩短工作周期，及时发现品质问题；改变推动为拉动的计划方式，可以极大减少在制品，客观上减少了供应链条上的绝对库存；随着生产设施的合理设计，可大大减少准备的前置时间，改善生产线的柔性，提升对需求变化的反应速度；可以改善生产线的信息处理传递效率，利用看板、条形码等数据交换工具使上下游可以实现迅速而明确的沟通。JIT生产模式需要供应商的积极参与，供应商除了保质、保量、准时供应制造企业所需的货物外，还要参与制造企业的新产品的设计、研发以及现有产品的升级改善、品质提升等。
MRP 是结合产品的 BOM 结构、库存、需求进行逻辑运算，进而产生物料需求计划、生产计划、备料计划等的有效工具。
MRP 控制下的 JIT 生产系统，是将 MRP 的信息处理与计划能力与 JIT 的看板控制能力结合使用的计划生产系统。物料需求和生产计划由 MRP 主计划生成，JIT系统的拉动源是主生产计划，但是在生产中，物料需求要依照 JIT 看板系统。流水生产系统是以客户为中心，追求以绝对真实的需求来拉动物料和生产，既满足了客户生产，同时使得库存管理最优化。
（2）VMI
VMI 是对反对补充库存的补充，今天已被大多数的公司所接受。在 VMI 体系中，供应商负责分销商的库存，并且基于销售数据来做补给决定。VMI 的成功有赖于宝洁和沃尔玛的成功运用。Simchi-Livietal 认为 VMI 是最高级的零售-供应商合作关系，因为它不仅实现了信息共享，而且也支持货运计划。Hau Lee 将它推荐为一个因信号处理需求面造成牛鞭效应的有效处理方式。VMI 基于快速响应（Quick Response,QR）和有效客户响应（Efficient Customer Response,ECR）发展而来，适用于零售领域和制造业，重点强调供应商和零售商的有效合作。 使用VMI 能使销售商或制造商和供应商同时收益，表现在：销售商或制造商可以做到零库存的理想境界的同时保证了有效供应，还简化了采购、退换货流程；供应商则可以清楚掌握客户的需求，更合理化地安排生产、物流、补货。由于生产和需求信息可以在供需双方同步共享，客观上减少了牛鞭效应的影响，减少了供应链的整体库存，可以提高供应链整体利润。[16]
（3）CFCR
CFCR 改变 VMI 将零售商排除在需求预测之外的缺点。它要求供应链上的所有成员去协同发展需求的预测，生产，采购计划和库存的再供应。如果成功的实现将会通过网络的库存减少和改善客户服务带来可观的增加值。但是这是个很难实现的任务，它需要比 VMI 更多的组织资源和更高的在多个贸易伙伴间协调的能力。[17]
（4）JITD
JITD 是一个 JIT 与 VMI 混合的概念。这个理念来自于 Barilla 的物流总监Brando Vitali,它继承了 VMI 的核心理论即供应商需要为经销商做出补货决定。它也强调了 JIT 的规范：在正确的时间，正确的地点和正确的数量上发出正确的产品。
（5）JMI
JMI 强调基于协调中心的作用，重点要求供应链节点企业相互间的协作。JMI库存管理模式下，推动供应链各个企业共同参与并联合制定库存计划内容，在供应链运作过程中，每个参与的管理者（供应商、制造商、分销商、零售商）都站在相互协调的立场上来思考问题，这样可以确保供应链上各相邻节点之间的库存管理者预测需求高度保持一致，消除需求的变大的源头。JMI 库存管理一改传统的单独的各自为政的独立运作方式，而是变为任何的供应链节点的相邻的需求都必须是供应方和需求方相互协调的结果，角色成为供需的协调中心和连接枢纽。这种库存管理模式可以有效地解决供应链系统运作过程中因各个节点实体的相互独立运行模式而导致的需求持续放大的现象，因此可以有效地提高整个供应链系统的同步化。
JMI 库存管理有两种模式，一种是无库存管理的模式，另外一种是核心企业集中库存管理模式。无库存管理模式：核心公司、供应商、分销商、零售商都不设立库存，核心公司贯彻零库存的生产方式。供应商被要求直接向核心公司的生产线进行频繁小批量连续补货，供应商的生产组织也要同步生产，其物流组织同步送货，做到适时、适量、适地的协作配合。配合要求很高，特别对核心公司和供应商在流程操作过程中的的协作精神、配合程度、标准化程度的要求非常高。如果达成，核心公司获得低成本高效的理想状况，但配合供应商则会感到额外投入大、配合压力大。比较适合部分适宜的生产工站和个别供应商，不易全面推行。
核心企业集中库存管理模式：供应链链条上的所有供应商的成品库存都存入核心企业的原材料仓库，使所有供应商的零件库存都集中在核心企业集中管理。此种管理模式的重点是核心企业依据自身的生产需求，维持一个合理的库存水准，在保持库存成本最少的前提下满足生产所需。这种管理模式要求供应商按核心企业的订单或订货看板进行生产，然后以多频次、小批量的方式配送到核心企业。
2.4 本章小结
基本理论介绍，对供应链管理和库存管理理论进行综述，为后面章节问题分析和提出优化方案进行理论铺垫。
