第七章 科学计算安全库存水平和经济批量 降低运营成本
7.1 安全库存的基本内容
安全库存（Safety Stock）是指企业为了防止不确定性因素而准备的保险储备量。不确定因素包括：客户大量订货、生产用量临时增加、原料期突然延期等。
企业对库存水平控制的最高目标为零库存，但是由于客户需求预测信息的变化、原料供应商供应水平的变化、物流运输的延迟等等众多不确定因素的影响，企业很难保持零库存或很低水平的库存。因为一旦某不确定因素突然发生，而企业的库存水平不足以维持正常生产，企业会受到巨大的损失。由于企业无法准确的对这些不确定因素做出预测，所以企业为保证有安全存货来应对可能的风险，便依据各种指标设立了安全库存。企业对供应链上游的原料供应商承诺的及时、准确交货并不完全信任，为防止供应商无法按时交货，企业需要设立原料安全库存。企业对供应链下游客户的需求，特别是最终客户的需求始终无法准确把握，企业的生产计划是根据对客户的需求预测信息来安排的，为防止供应链下游客户的需求突然发生变化，企业需要设立产品安全库存。
企业设定的安全库存水平越高，出现断货风险的可能性就越小，顾客对产品的满意度也就越高。但是较高的安全库存水平，会增加企业的库存持有成本，占据了大量流动资金，同时过长的储存时间也会提升物料受损的风险。虽然企业设定较小的安全库存水平，不会出现这些风险，但随之而来的，则是由不确定因素的发生而给企业带来损失风险的提升。
7.2 安全库存水平的计算方法
7.2.1 传统安全库存水平的计算
传统的安全库存水平设置方法是企业简单的将一段时间内的原料消耗量设为安全库存水平（比如 5 周的原料消耗量），再为原料或产品设定一个固定的库存数值即重订货点，由于生产或销售的消耗使中其库存水平逐渐降低，当库存水平降低到重订货点的时候，采购部门开始下达采购订单采购该物料，而当该物料库存水平降到安全库存水平的时候，下达采购订单采购的该物料刚好到达工厂仓库，这种方法也被称为重订货点法。
采用固定数值的安全库存和重订货点的采购计划模式，在 20 世纪后期的库存管理中发挥了重要作用。特别是那些按库存生产的企业，这种安全库存的设置方法对生产型企业降低库存水平与供应链成本产生了巨大影响。
但是，在当今市场竞争日益激烈且复杂多变的情况下，市场需求情况经常发生变化。单纯的按库存生产的模式已经不能满足企业生产经营的需要。因此，传统的安全库存水平库存管理方法，无法帮助企业在复杂多变的市场中取得竞争优势，企业需要更为先进的管理方法来设置安全库存水平。
7.2.2 运用先进管理方法设置安全库存水平
学术界和企业界根据不断发展的理论研究和实际操作经验的积累，逐渐研究出了符合现代企业生产经营需要，可有效降低企业供应链显性成本和隐性成本的安全库存水平计算方法。
1) ABC 库存计划法19 世纪的意大利经济学家帕累托在一个关于米兰财富分配的研究中发现，百分之二十的人口控制着百分之八十的财富，即帕累托法则。这种法则也延伸到社会生活中的很多方面，同时也适用于库存管理领域中。
一些生产型企业由于物料数量众多且种类复杂，在设置安全库存与管理采购计划时，为每种物料采用同样的计算方法与管理手段是不合适的，这样会在一些并不重要的物料或产品上消耗过多的人力与物力，而对那些非常重要的物料却没有提起足够的重视，从而给企业生产经营活动带来风险。
我们可以采用基于帕累托法则的 ABC 分类法，将物料按所占用企业资金的高低分为三种类型：A 类即高等占用资金类；B 类即中等占用资金类；C 类即低等占用资金类。采用以占用企业资金为基准进行分类的原因是成本较低但是数量巨大的物料比成本较高但是数量较小的物料更重要。某生产型企业采用 ABC 分类法进行库存管理的实例如下：【1】
ABC 分类法根据物料占总价值的比例，将物料分为三类：A 类大约是前 15%的物料，B 类是接下来的 35%的物料，C 类则是余下的 50%的物料。根据表 7-1中各物料占总价值的比例，某企业的将其库存物料按 ABC 分类法区分为如下三类：【2】
该企业在实际经营管理中，采用定期订货的管理方法，即定期盘点物料库存并生成采购订单，并且根据物料的不同分类而对每种物料采取不同的管理方法与控制程度，A 类物料每 2 周盘点库存并生成采购订单；B 类物料每 3 到 4 周盘点库存并生成采购订单；C 类物料则每 2 到 8 周盘点库存并生成采购订单。
每种物料的单位成本与它们被 ABC 分类法归入哪类物料并没有直接的关系。物料被归入 A 类的原因有三种情况：低成本但高使用量的物料；高成本但低使用量的物料；高成本且高使用量的物料。被归入 C 类的物料并不一定是因为成本过低，也存在某些物料高成本但是使用量过低而被归入 C 类的情况。
企业在生产经营过程中还存在某些关键物料，如果该物料缺货，则会对企业生产经营活动带来巨大影响，即缺货成本过高。对于这些物料，不论其被 ABC分类归入哪类，我们都应该对其提起足够的重视，甚至有必要将其划入高级别的分类里面。
2) 最优安全库存水平计算方法随着市场竞争的日益激烈，传统的为物料设定固定安全库存水平的管理方法，已经不适合现代企业的经营管理理念。我们应该采取综合与灵活的方法，针对不同类别的物料，采取相应的安全库存计算方法，以有效降低企业供应链成本。
制定安全库存水平的原则为在保证企业生产经营活动前提下，尽降低少企业库存水平，以及降低长时间仓储的风险。
确定企业安全库存水平应该综合考虑的范围包括：物料的采购提前期长短以及物料无法按时到达的风险；在使用 ABC 分类法对物料进行分类时，除了要计算物料占用资金总价值的比例外，还要考虑到物料的仓储成本以及长时间储存的风险；当企业的有多个工厂或者仓库时，应考虑到各个工厂或仓库互相调拨货物的可能性；企业应统计以往对供应链下游企业需求预测信息的准确性，如果以往的需求预测信息失真程度较大，那么企业应适当提高安全库存水平，以降低企业的风险；下游客户对产品需求以及上游供应商供给原料的稳定性；企业自身生产计划与生产能力的稳定性等。
总之，企业设置安全库存水平应以生产经营情况和环境变化为基础，加强对供应链供应与需求的稳定性以及企业生产能力变化的监控、分析及预测，采取权变管理与科学计算相结合的方法，科学设置企业安全库存水平，从而降低企业供应链显性成本与隐性成本。
7.3 经济批量的基本内容
经济批量也成为最优采购批量，采购批量即每次采购物料的数量。一般来说，大批量采购物料往往单价较低，但是会提高库存水平，从而占用企业大量流动资金并且带来仓储风险。小批量采购往往单价较高，并且过多的采购次数也会造成采购管理成本的增加。因此，企业依据科学的流程与计算方法，实施经济批量策略，对于企业降低供应链成本具有重要意义。
企业的供应链成本中有四项与经济批量有关，分别为：仓储成本，包括企业存储物料的保管成本，企业存储物料时所占用的流动资金成本以及企业长时间存储物料所带来的损失风险等；订货成本，企业每次采购物料所需要的费用，这些费用是固定且与采购数量无关的；货物成本费用，即物料自身的价格；断货损失费用，企业采购货物不能及时到达且库存量无法满足正常生产时，给企业生产经营带来的影响。
7.4 经济批量的计算方法
一般来说，处于稳定供应链环境中的生产型企业，其需求量、采购提前期等都是固定的。我们可在此基础上，讨论三种经典的经济批量计算模型。
7.4.1 经济批量 EOQ 库存模型
1) EOQ 库存模型基本内容本模型前提假设企业对物料的需求量是固定的。采购提前期等于零，即当企业下达采购订单后，立即就可以收到所采购的货物。
设：Q 为经济批量，R 为单位时间企业需求数量，C3为每次生成采购订单的准备费用，C1为企业在单位时间内存储单位货物的存储费用。【3】
2) 某企业采用 EOQ 模型计算经济批量以某制造型企业为例，该企业每月对物料 A 的需求量为 2000 件，每次采购物料 A 的采购准备费用都为 50 元，物料 A 的每月单件存储费用为 20 元。我们可以根据经济批量 EOQ 库存模型来计算该企业采购物料 A 的经济批量。
已知需求量为 R=2000，采购准备费用为 C3=50，每件每月的存储费用为C1=20。【4】
该企业采用 EOQ 模型确定的经济批量为 100 件。
7.4.2 在制品经济批量的库存模型
1) 在制品经济批量模型的基本内容本模型前提假设企业对物料的需求量是固定的。采购提前期等于零，即当企业下达采购订单后，立即就可以收到所采购的货物。另外，本模型还将计算范围延伸到企业供应链上游供应商的生产情况，供应链上游供应商生产物料的生产速度大于企业消耗物料的消耗速度，从而不会发生因供应商无法及时完成采购订单而出现的断货现象。
设：Q 为经济批量，R 为单位时间企业需求数量，C3为每次生成采购订单的准备费用，C1为企业在单位时间内存储单位货物的存储费用，P 为供应商生产物料的生产速度，R 为企业消耗物料的消耗速度。【5】
2) 某企业采用在制品批量的模型计算经济批量以某制造型企业为例，该企业每月对物料 A 的需求量为 2000 件，每次采购物料 A 的采购准备费用都为 50 元，物料 A 的每月单件存储费用为 20 元。供应商每月生产物料 A 的数量为 3000 件。我们可以根据在制品批量的模型来计算该企业采购物料 A 的经济批量。
已知需求量为 R=2000，采购准备费用为 C3=50，每件每月的存储费用为C1=20,供应商每月生产数量为 P=3000。【6】
该企业采用在制品批量的库存模型计算出的经济批量约为 173 件。
7.4.3 允许发生缺货以及生产时间很短的库存模型
1) 允许断货且生产时间很短库存模式的基本内容本模型所假设的前提是原料未能按时到达的情况，即企业所采购的原料没有按时到达时，企业的经济批量的计算方法。企业在原料未能按时到达且库存水平到达零后发生断货现象，企业需要承担断货成本，另外由于企业采取可以接受断货现象的策略，从而减低了采购原材料的频率进而减少了采购成本与储存成本。
断货成本与采购成本和储存成本相互抵消，有可能造成企业供应链成本总体下降的情况。
设 Q=经济批量，R 为单位时间企业需求数量，C3为每次生成采购订单的准备费用，C1 为企业在单位时间内存储单位货物的存储费用，C2 为单位时间单位物料的缺货成本，R 为企业消耗物料的消耗速度。【7】
2) 某企业采用允许发生缺货且生产时间很短的库存模型计算经济批量以某制造型企业为例，该企业每月对物料 A 的需求量为 2000 件，每次采购物料 A 的采购准备费用都为 50 元，物料 A 的每月单件存储费用为 20 元，物料A 每月单件断货成本为 60 元。我们可以根据允许发生缺货且生产时间很短的模型来计算该企业采购物料 A 的经济批量。
已知需求量为 R=2000，采购准备费用为 C3=50，每件每月的存储费用为C1=20,每月每件断货成本为 C2=60 元。【8】
该企业采用允许发生缺货且生产时间很短的模型计算出的经济批量约为115件。总之，企业应采取科学与先进的管理方法管理安全库存水平和经济批量，在保证企业正常生产和客户满意度的基础上，改善供应链运营流程，降低库存水平，以达到降低企业供应链成本的目的。
