第二章 理论综述
本章主要回顾与库存控制相关的理论知识，包括库存的定义、功能、分类，库存周转率；库存管理的重要性、分类、内容和库存控制模型介绍，以及物料的ABC分级管理、看板管理、JIT库存管理等内容。
2.1 库存
在人类的生产经营、贸易等社会活动中，物料的库存是必不可少的，库存通常是总资产的重要组成部分。从财务角度来讲，库存消耗后就转换成现金，从而增加了现金流和投资收益率。但是，库存太多会占用更多的资金，同时也是一种浪费，增加运行费用，降低公司利润。而库存数过低，虽然占用的资金少，有利于资金流动，但是出现中断供应的可能性却大幅度增加，进而有可能降低客户满意度，导致失去客户。
因此，研究如何使库存保持在一个科学合理的水平和如何控制库存也就具有了什么重要的意义。
2.1.1 库存的定义
库存是指企业用于销售或者为生产提供供给的原材料，是处于储存状态的物资，更广义的还包括处于运输状态的物资。
随着生产现代化程度的日益提高以及企业之间竞争的加剧，企业往往要储备一定数量的物资，以使企业能够保持生产和经营活动的有序进行，及时满足客户的需求，从而在日趋激烈的竞争中保持领先地位。
2.1.2 库存的功能
在批量生产环境下，库存的基本用途是分离需求和供应，并在以下活动中作为一种缓冲：
1、需求与供应
2、顾客需求与成品
3、成品和可用部件
4、作业需求与前一工序的产出
5、启动生产所需的原材料/零部件和物料及其供应商如图2-1展示了库存系统的运行模式。
2.1.3 库存的分类
库存有不同的形式，根据不同的角度可以对库存进行不同的分类：
1、按照其在生产过程中的状态分类
主要分为四类：原材料库存、在制品库存、产成品库存和维修品库存。
原材料库存：包括原材料、零件和部件。这部分库存是符合生产产品要求的，用以提供原材料、零部件来生产最终产品。此类库存可放在两个位置：供应商或生产商。
在制品库存：处于生产产品的不同阶段的半成品，是产成品生产过程中不可缺少的一部分。由于经过的工序不同，附加值不同，经过工序越多，附加值越高，所以在制品的库存价值不尽相同。
产成品库存：是已经完成的合格的产品，随时可以用来发运给客户的。此类库存可放在生产企业、物流配送中心、零售店。
维修品库存：是用来维修或养护生产机器的经常消耗的产品或部件，例如机器零件和润滑油等。但并不包括产成品的维修所需要的物品。
2、按照库存发挥的功能进行分类
第一种是安全库存，也叫波动库存、储存库存或缓冲库存，它是为了应对需求和供应或交付提前期中偶然出现的不可预测的意外变化。如果需求大于预测或交付提前期长于预期，就会出现断货。安全库存的设置就是为了防止这种情况发生时带来的生产或者交付过程中的中断。
第二种是批量库存，当所购买或者生产的物品数量大于需求时即为批量库存。既然库存会占用资金，降低利润率，那为什么会出现采购量大于需求量的情况呢？这么做的原因是为了利用数量折扣，即经济批量，降低运营、员工和准备成本。采购批量越大，单位采购成品就越低。防止产品万一不能够以使用或销售速度进行生产或者采购。这种库存有时又称为周期性库存，它是顾客订单进来时逐渐减少，收到供应商的送货时周期性补货的库存的一部分。
第三种是在途库存，也称为途径库存或者移动库存，这种库存的存在是由于将商品由一个地方运到另一个地方需要时间。运输中的年平均库存I等于以天为单位的运输时间t与年需求量A的乘积除以365天，即I=tA/365。通过公式可以看出，在途库存与运输量无关，而只与运输时间和年需求量有关系。所以说，减少在途库存的唯一办法是减少运输时间。
第四种是调节库存，用于调节需求或供应的不均衡，生产与供应速度不均衡，各生产环节之间的产出不均衡而设置的。例如，季节性需求差异明显的产品，为了保持生产能力的均衡，在淡季时生产的产品视为调节库存，以备旺季时的需求。
其他库存类型还包括诸如期货库存，这类库存具有一定的行业特点；维修与作业耗材，即MRO，这是指用来支持一般作业和维修，但不会直接成为产品一部分的物料，此处不再详述。
3、按用户的需求特性分类
主要分为独立需求库存和非独立需求库存两种。独立需求库存是指用户对某种库存产品的需求是独立的，与其他类型的库存无关。独立需求是指那些随机的，该数量往往依赖销售部分、市场调研部门和历史数据，企业本身不能控制而是由市场决定的，这种需求与其他产品库存所做的决策没有关系，在时间上和数量上都有很大不确定性，因此，只能采用“补充库存”的方法，将不确定的外部需求问题转化为对内部库存水平的检测与补充的问题。
非独立需求库存，又叫相关需求库存，是指与其他需求有内在相关性的需求，据此，企业可以计算出它的需求时间和需求量，是一种确定型需求。例如，对产成品的需求确定了，与该产品有关的原材料、零部件的需求就确定了，对这些原材料和零部件的需求就属于非独立需求了。
2.1.4 库存周转率
对于绝大多数企业来说，是没有办法得到预测的或者即使有预测也是不准确的。目前企业有各种的管理方法、管理软件甚至还有预测分析，但即使如此，还会出现库存水平高和不能按时交货的情况。
正因为如此，企业才愿意出钱请专门搞采购的、搞生产计划的、搞进出口的、搞仓储的、搞销售的、搞财务的人才来让他们解决保证准时交货和提高库存周转率之间的矛盾。
准时交货的含义从字面上就可以很容易的理解，就是按照客户要求的交货时间，将约定方式将货物交给客户。
那什么是库存周转率呢？库存周转率指的就是库存的周转效率，是销售的物料成本与财务期末的平均库存之间的比值。但是，有的企业并不是用物料成本做分子，而是采用销售额做分子，与财务期末的平均库存值进行比较，这种比较得出来的结论就有自欺欺人之嫌了。
那又为什么要提高库存周转率呢？企业存在的根本目的是赢利，而要保持持续赢利则必须保证企业是健康运转的，而健康运转就要求企业必须有足够的现金流。一旦资金链出现断裂，企业的正常生产运营将会收到严重影响，甚至可能会破产倒闭。
而提高库存周转率就能够满足我们两方面的需求，一方面是帮助我们实现库存的快速周转，从而实现的现金流的正向流动。另一方面是可以提高我们的赢利能力，即资产回报率，这其实就是我们经常听到的“转就是赚”。
下面，分别来分析库存周转率与现金流和资产回报率的关系。
第一，库存周转率和现金流的关系。例如，某公司全年的销售额是5000万元，其中的物料成本占70%，也就是3500万元，其余的1500万元是诸如管理成本、利润等。很明显，公司是不可能拿出三四千万元的现金用于采购物料、生产半成品和产成品的库存周转，能提供的可能仅仅有300万元。假如这家公司的平均应收账款的周期（AR，即Account Receivable），也就是客户付款的周期是60天。平均应付账款的周期（AP，即Account Payable），也就是给供应商付款的周期是45天。这样的条件下，可以通过一个等式来计算一下平均应该持有多少天的库存，用DOS表示（Days Of Supply）
等式的右边是现金数，即300万元。
等式的左边表示这300万元现金够多少天的库存额，用库存天数乘以每天的库存额。
库存天数等于AP-AR+DOS=60-45+DOS=15+DOS，每天的库存额等于3500/365。
综上，等式可写为 （15+DOS）（3500/365）=300，得出DOS=16.28，它所表达的意思是平均库存持有量不能超过16.28天，相应地，年库存周转率必须超过365/16.28≈22.42（次）。
在这一年当中，如果库存周转率超过了22.42次，比如达到了30次，那就说明不需要300万元也能维持公司的正常运营，公司提供的现金是绰绰有余的。
也就是说，库存周转率提高了，就可以为企业节省出现金，使现金流不断，企业可以健康生存。
第二，库存周转率和资产回报率的关系。库存占用的资金不仅仅包括库存本身的金额，还包括与持有库存相关的费用，例如仓库租金、贬值、报废、管理费用、人工费用甚至还包括机会成本等等。提高了库存周转率就降低了库存水平，相应地，库存持有成本也降低了，减少了库存持有成本就可以减少运营成本，从而利润就加大了。在总资产一定的情况下，资产回报率就提高了。
2.2 库存控制
2.2.1 库存控制的重要性
持有库存要占用资金，不仅包括货物本身的费用，还包括存储费用、人工费用、在保存期间造成的损耗费等，因此，库存是企业的一项重要投资。
库存管理的目标是使企业保持合理的库存数，在保证正常生产、不断货的基础上，又使企业不产生库存积压，最低限度地占用资金，提高库存的周转率，减少对现金的占用，同时提高企业资产回报率。
2.2.2 库存控制的内容
库存控制主要包括三方面的内容：需求分析、补充库存、费用分析。
（1）需求分析。库存存在的直接原因是为了满足客户需求，而未来的需求情况对于库存准备量的多少有着直接的影响。所以说，对需求预测的准确程度对库存控制有很重要的影响。而需求由于受多种因素的影响和限制，也呈现出不同特点的需求特点。有相关需求、连续需求、随机性需求等。需求分析的重点是采用统计分析和预测理论研究不同的需求特点。
（2）补充库存。库存由于需求的增大而减少，当需求状况未发生明显变化，在货物减少的情况下，需要对库存进行及时的补充。而库存的补充可以是来自企业自身的生产，也可以是来自供应商。但库存的补充过程具有时间性特点，从物料需求发出到货物补充入库为止，需要准备（生产）货物的时间和运输的时间，这被称为交付提前期。根据产品的特点不同，交付提前期也有长有短。库存补充的研究特点是补充库存的频率和每次的补充量。
（3）费用分析。费用分析是以总费用最小为原则，找出各项费用在总费用最小时的平衡点，从而确定最优的库存策略。库存费用主要包括：一、订货费用。
包括货物本身的金额，货物搬运的费用、检验费用、进出口报关费用、产品检验检疫费用、人工费用等。二、库存维持费用。主要包括库存占用资金的机会成本和其他诸如随时间增长而增加的仓储费、盘点费用、折旧成本、破损等成本。三、短缺费用。顾名思义，是指由于货物短缺造成的生产中断从而导致的停工待料，而料到之后为赶生产进度而加班加点付出的员工加班费、延迟交货和销售损失。四、库存策略。是指在满足需求和总费用最小的前提前，如何设置库存的补充频率和每次补充量。
2.2.3 库存控制的分类
（1）按来源分为内部和外部供应两种。内部供应是指企业自己生产，外部供应是指向其他企业订货。
（2）按需求类型分为确定型、风险型和不确定型。确定型是指确切知道未来的需求量；风险型是指知道未来需求量的概率分布；而不确定型是指对于未来的产品的需求量没有任何的明确的概念。
（3）按重复性分为一次性订货或重复性订货。一次性是指一次订齐，不再重订。重复性订货是指一次又一次地重复订购。
（4）按库存类型可以分为固定订货量系统、固定订货间隔系统和派生的订货量系统。固定订货量系统又称为连续性订货系统，是指库存降至订货点时就进行补充。固定订货间隔系统是按一定的时间周期进行订货的。而派生的订货量系统包括仅满足已预先计划的MRP订货系统和只在需求时才送达的JIT系统。
2.2.4 随机库存控制模型
要解决“何时进行库存补充”和“每次补充多少”的问题，就需要对一些库存控制模型有基本的了解。
（1）（s，Q）系统，又被成为双堆系统。当库存下降到s及以下时，就立即订购固定的数量Q，所以是定点订货系统。在实际工作中，通常是把物料当做两堆来储存。当第一堆里的物料用尽的时候才能开始用第二堆来满足需求，同时订购新物料。其优点是：简单，便于仓库人员理解，出错概率低；其缺点是：当需求量较大时，补充的物料不能满足交付提前期的要求就会导致补充物料低于需求数量，从而产生缺货。
（2）（s，S）系统，和（s，Q）系统一样，同属于连续检查库存系统，其原理与（s，Q）系统相同，不同之处在于补充物料的数量并不是恒定不变的。当库存达到订货点s的时候，两种系统是完全相同的，都是补充相同的数量Q。但当库存数低于订货点s的时候，（s，S）系统要补充的数量要大于（S-s），从而体现出两种系统的差异。这种系统的主要缺点是对于供应商来说，每次补充的物料数量都是不一样的。
（3）（R，S）系统，是定期订货系统，在没有进行计算机控制的公司里，这种系统很常见，其工作原理是每经过检查库存的时间S，就订购一次，订购量是总库存S与检查时库存量的差额，目的是使库存水平达到S。这种系统更适合用来解决随机环境下多物品联合订购问题，尤其适用于随着时间变化的需求模式。缺点是作为定期订货系统，比连续盘点系统花费更多的库存费用。
（4）（R，s，S）系统，这是（s，S）和（R，S）系统的结合。 它的原理是每隔R段时间检查一次库存，如果库存在订货点s及以下的话安排订货，使得库存上升到S，如果高于订货点则不安排订货，直到下一次检查库存。其优点是在一般需求模式下，该系统比其他的系统产生更低的库存补充量、保管和短缺费用。缺点是该系统比前面的三个系统更复杂、更难以理解。
表2-1列出了选择库存模型的简单规则
2.2.5 批量决策规则
逐批订购规则（Lot-for-Lot）：逐批订购是指严格按照需求订购，数量不能多也不能少，订购数量随需求的变化而变化。由于物料仅在需要的时候订购，这种方式不会产生无用的批量库存，所以这种订购方法是用来计划A类物料的最佳方法，同时也适用于JIT环境。
固定订购量规则（Fixed-order Quantity）:
固定订购量在下订单订购某一物料时，指明每次订购的单位数量。订购数量通常是任意的，比如一次订购300单位。
这种方法的缺点是没有最小化涉及的成本。 这种方式的变形之一就是最小-最大方法（Min-Max System），这种办法是当可用数量下降到小于或等于订货点时下达订单，所需订购的数量等于最大量与下达订单时的可用数量之差。例如，订货点是200，最大量是500，当可用数量达到180时，订购量应该是320，而当可用数量是150时，订购量应该是350。
经济订购批量（Economic-order Quantity, EOQ）是一种常用的计算订购量的方法，它是建立在以下假设的基础上：需求相对稳定并且已知；物品以批量进行生产或采购，且不连续；订单准备成本和库存持有成本稳定不变且为已知；补货订购立刻完成。不过，很多情况下这些假设无效，EOQ概念也没有用处。比如在订单生产型情况下，顾客指明订购量，产品货架寿命短，加工时间收到工具和原材料的限制。在物料需求计划中经常使用的是逐批订购，但也使用经济订购批量的一些变形规则。
2.2.6 库存管理研究现状
目前，关于库存的管理问题多集中在制造企业本身如何针对产成品的需求特点打造适合企业生产特点的原物料的库存管理方法，天津大学的杨华在其2009年的论文中，将库存管理的目光关注在装备制造业服务备件的库存水平上，相对于生产用原物料，对备件的需求大多属于独立需求，而备件的库存水平直接影响对客户维修需求的相应速度，是衡量售后服务的重要因素。该文以协调配合的库存管理模式为基础，对库存的控制管理进行了研究。
此外，近年来，对多种环境下库存管理的研究也非常踊跃。傅成红博士对多周期库存路径问题进行了研究，范文姬博士对不确定环境下的再制造物流系统库存控制进行了研究。秦建文对多样化物料的库存控制研究。刘友权还对零库存管理下的特点和主要的影响要素进行了分析。
2.3 物料的 ABC 分类法
2.3.1 ABC 库存管理法概述
在实际的经济生活当中，零售类企业、制造型企业等通常都存有多种不同的物料，而这些物料在数量和金额等方面却不尽相同。有些物料是存货量很大但是价值较低，相反，有些物品可能恰好是价值高但存货量小。
由于库存资源的有限性，这就决定了在进行库存控制和管理的时候，要区别对待这些不同特点的物料，而不能采用同样的管理方式。这就需要对库存的物品进行分类管理。
ABC库存管理法就是一种非常常用的管理方法，它起源于ABC分析法，又称为库存重点管理法。它是在1951年，由美国电器公司的迪克首先在库存管理中应用并倡导实施的，它将物料的年度资金占用量分为A、B、C三种类型，并根据不同情况采取不同管理方式的管理方法。
ABC库存管理法体现了帕累托原理或二八法则的思想。
物料价值的大小是衡量物品重要程度的标准，一种价格低但用量很大的物料要比价格高但用量极少的物料重要得多。
在做预测和提物料需求时，对于A类物料要更加仔细，如果安排到货未能在预计的周期内消耗完，由于价值较高，就会产生比较高的库存。相应的，对于C类物料，由于价值不高，如果将C类物料的到货周期和数量安排的比较紧的话，就会产生由于供应不连续而导致的生产中断，由于C类产品价值较低，若出现由于低价值的物料导致此种情况的出现，未免会有些得不偿失了。故此，在对C类物料进行预测和提物料需求的时候，可以不用像处理A类物料一样那么仔细，每次提出的需求数量可以多考虑一些富余量。同样，在时间上也不需要严格控制，可适当安排提前到料。
通过表2-2，可以清晰看出ABC物料分级的依据及其控制策略
2.3.2 物料的 ABC 分类步骤
物料的分类步骤一般分为三步：
（1） 将物品的年采购额高到低排序
（2） 计算各物料的年采购额在所有物料中的比值
（3） 按照分类原则，将所有物料分为ABC三类
通过将物料分级，把更多的库存控制的精力放在了所占货值更高的A类物料上而不是品种占多数的C类物料上，从而减轻了库存控制的工作量。
2.3.3 ABC 库存管理法的应用
库存管理人员能够正确做出物料需求计划和决策的正确，其前提是保证管理系统中关于每个物料的数据记录都是正确的，与实物相符的。
即使企业对所有的物料都进行了条形码管理，也仍然有必要对实物进行核实。有很多企业采用了年度实地盘存的方法，但这种方法必须中断生产或收发货等一切活动，静态盘点，是很不经济的。
循环计数法就可以很好地避免年度实地盘存的不足，它是有计划地对所有库存物料分别进行盘点，在一定的时间周期内，要将所有的物料清点至少一次。在实施循环技术法之前，要用ABC物料分级法将所有物料分级，对A类库存清点的周期较短，B类的清点周期比A类稍长，同时间周期内的清点次数要比A类少，对于C类物料，清点周期要更长。
2.3.4 ABC 分类法的研究现状
随着国内外学者的大量研究，目前，ABC分类法得到了广泛应用。朱红在其2011年的论文中，研究分析了ABC分类法如何在连锁超市中得到具体应用。超市在使用ABC分类法时的分类依据，对销售额、销售量、周转率等因素综合加权考虑，并将商品是否促销时的情况也纳入考虑范围。此外，对如何利用ABC分类法进行产品陈列也进行了深入分析。
周芳艳和李卫平在其2012年的文章中，分析了如何在药店中，对药品这种特殊的产品进行ABC分类法的应用。将药品分为：处方药、非处方药、保健食品、中药材、其他类等五大类，在对药品的金额进行分析的基础上，综合考虑药品的性质、需求淡旺季特点等因素，从而达到控制库存的目的。
此外，Wang Lung Ng提出一种处理多因素的简单模型，将所有的因素转移到一个梯形分数上。
Kevin提出了多因素ABC分类距离模型。赵晓飞提出了如何在ABC管理的基础上，对运输和库存进行联合优化。苗燕利用ABC分类法对库存水平的设定，减少了呆滞库存的产生。
Bulent Tutmez使用不确定的模糊判断理论用于质量评定。江玮将ABC分类法与模糊聚类分析相结合，综合考虑物料分类的模糊性和管理中的实际情况，库存物资的分类更合理。
2.4 看板管理
2.4.1 看板管理的起源
看板管理起源于20世纪50年代的日本丰田公司，其是从超市的货架空缺及时补充的运行机制中得到启发而产生的。货架上如无空缺，绝不补充，将货架空缺视为补充商品的信号。
看板（KANBAN）是从日语中翻译过来的，意思是标签或者卡片，是看板管理中最基本的承载信息的工具。在看板中注明一些基本信息，例如：物料号、放卡位置、物料数量、交付提前期、看板张数、采购人员。
2.4.2 JIT（准时化）库存管理
准时生产制（Just-In-Time，JIT）是一种无库存生产方式，这一方式最早诞生于丰田公司，是在必要的时间内供给必要数量的必要产品为目的的生产方式。
在二十世纪七十年代，丰田汽车的大野耐一通过JIT生产方式将丰田的交货期和产品质量提高到了全球领先的水平和地位，充分展示了JIT生产方式的力量。
传统的生产系统采用的是推动式的、由前向后的生产方式，由原材料仓库推向生产环节进行加工生产后制成成品等待销售，在这种系统中，原材料，半成品，产成品必然产生了大量的资源浪费。但JIT的生产方式却刚好相反，它是以市场、以顾客为中心，根据需求才组织生产，是一种倒拉式的管理方式，逆生产工序进行，由顾客需求开始，订单—产成品—装配—原材料/零件，最后到供应商。
为保证JIT过程的平稳有效工作，其全过程都要具有高质量，具备以下条件：
1、可靠的供应商，按时、按量、按质完成交货；2、生产区域的合理组织，制定易于产品流动的生产线；3、生产系统具有较强的灵活性，为改变产品品种而进行的生产设备调整时间接近于零；4、平时注意设备维修和保养，使设备失灵的概率降低为零；5、完善的质量保证体系，无返工，不合格品位零；6、人员生产高度集中，各类事故发生率为零。
零库存和零缺陷是JIT生产方式的目标，认为库存是万恶之源，正是因为库存的存在，才使得很多问题被掩盖而没有得到及时解决。彻底杜绝浪费，只在需要的时候，按需要的量生产所需要的产品，这是JIT的基本思想。这种生产方式的核心是追求无库存或者库存最小的生产系统，它具有以下主要特点：
1、将物流、商品流、信息流三者组织在一起，成为了一个高度统一的整体；2、体现了以市场为中心的理念，而不是先生产产品后推销产品的销售观念；3、生产活动组织严密、没有多余的库存和人员。
2.4.3 看板的分类和使用
看板按用途可分为生产指示看板和领取看板两类。生产指示看板又分为工序内看板和信号看板。取料看板分为工序间看板和外协看板。它们的使用规则如下：
工序内看板：用于工序内指示生产，看板必须随实物一起转移，其需与取料看板一起配合使用。当后工序来取料时，将工序内看板摘下，挂上取料看板，该工序按照工序内看板被摘下的顺序和相应的数量安排生产，如果没有工序内看板被摘下，则表明无需生产。
信号看板：挂在成批生产的产品上，如果该产品的数量减少到设置标准值时就将看板摘下送到生产工序，该工序按照看板的指示开始生产。和工序内看板一样，如果没有摘牌则说明不需要生产。
工序间看板：挂在从前工序领来的产品的箱子上，当该产品被使用后，取下该看板并将其放到指定的看板回收箱内。相关管理人员定时来回收看板，该回收箱中的看板表示该零件已被使用。各工序看到该看板后，再安排生产。
外协看板：使用规则与工序间看板基本相同，只是由工序间的“前工序”变成了外部“供应商”而已。
2.4.4 看板管理的研究现状
起源于日本丰田公司的看板管理由于取得了巨大的成功，所以得到了广泛的关注，吸引了众多专家学者在这方面的研究。
马强等人在看板管理的基础上，提出了一种针对卫星总装的看板系统。卫星的总装不同于一般的产品生产，经常由于技术上的更改或配套物料短缺导致停工待料。为了解决该问题，马强等人设计的看板系统分为：基础配置模块、物料库房模块、工艺管理看板模块、生产计划管理模块、车间作业计划看板模块、执行看板模块、现场检验模块等七大模块。不仅能够解决某种物料在何时需要多少的问题，还能同时解决该物料应按照何种工艺进行生产的问题，并且针对该系统申请了专利。
此外，杜战其研究了JIT生产方式中看板管理的具体应用。蒋林明分析了如何在地铁自动检票系统的现场备件仓库应用看板管理。温宏宇等人针对船舶制造业的特点，提出如何使用看板管理降低库存。陈颖对如何进行电子看板的设计进行了探讨。
