库存管理系列文章之安全库存
最近很多朋友希望再看我的这系列供应链的文章。
一、为什么需要安全库存
当库存变化存在不确定性时，即需求随机变化，提前期难以预测，机器可能出现故障时，我们就可以通过保留一些额外存货来预防这种不确定性。
下图显示了两个假设前提下的存货变化情况。实线假定每期需求量正好等于100单位，虚线假定实际情况可能是每期需求量围绕平均数100单位上下波动。在两种情况下，我们都是每隔10个期间购买1000件。
如果我们尝试不同的实际情况，你就会观察到在某些情况下，存货水平会降至零以下。这意味着在这些情况下，产品不能准时提供，导致缺货。为了避免这种情形，我们可能需要采用安全库存。接下来我们看一看下一张图表中加进了安全库存以后是怎样的一种情形。
如图2,安全库存水平越高，存货水平为负值的可能性就越小。
在确定安全库存时，第一步便是要界定和衡量不确定性。在刚才的示例中，我们只是假定只是需求的变化。如果采购提前期也波动的话，情况会更加复杂。
现在很多企业信息化中，都增加了安全库存量的设置。但大部分企业只是有安全库存设置这一项，其设置多是根据经验。实际上安全库存的设定，可以根据统计学原理，根据需求的波动性、提前期的波动性，以及服务满意度计算出来的，后续文章介绍如何计算安全库存。
二、如何计算安全库存
在INV02 – 库存优化系列文章之库存优化PACE分析 一文中，在商业策略中，建议利用模型改善库存策略，特别需要利用安全库存理论设定安全库存目标；在关键能力中，要求企业具有对于关键节点设定安全库存的能力。可见安全库存的设定对于库存优化的重要性。
本文首先介绍安全库存的理论设定方法（此部分内容来源于网络）；后一部分介绍安全库存理论在实践中的难以实现之处。
第一部分安全库存理论计算
安全库存量的大小，主要由顾客服务水平（或订货满足）来决定。所谓顾客服务水平，就是指对顾客需求情况的满足程度，公式表示如下：
顾客服务水平(5%)＝年缺货次数/年订货次数
顾客服务水平（或订货满足率）越高，说明缺货发生的情况越少，从而缺货成本就较小，但因增加了安全库存量，导致库存的持有成本上升；而顾客服务水平较低，说明缺货发生的情况较多，缺货成本较高，安全库存量水平较低，库存持有成本较小。因而必须综合考虑顾客服务水平、缺货成本和库存持有成本三者之间的关系，最后确定一个合理的安全库存量。
对于安全库存量的计算，将借助于数量统计方面的知识，对顾客需求量的变化和提前期的变化作为一些基本的假设，从而在顾客需求发生变化、提前期发生变化以及两者同时发生变化的情况下，分别求出各自的安全库存量。
1.需求发生变化，提前期为固定常数的情形
先假设需求的变化情况符合正态分布，由于提前期是固定的数值，因而我们可以直接求出在提前期的需求分布的均值和标准差。或者可以通过直接的期望预测，以过去提前期内的需求情况为依据，从而确定需求的期望均值和标准差。这种方法的优点是能够让人容易理解。
当提前期内的需求状况的均值和标准差一旦被确定，利用下面的公式可获得安全库存量SS。
系数(见下表)
顾客服务水平及安全系数表
|
顾客服务水平(%) |
安全系数z |
顾客服务水平(%) |
安全系数z |
|
|
100.00 |
3.09 |
96.00 |
1.75 |
|
|
99.99 |
3.08 |
95.00 |
1.65 |
|
|
99.87 |
3.00 |
90.00 |
1.80 |
|
|
99.20 |
2.40 |
85.00 |
1.04 |
|
|
99.00 |
2.33 |
84.00 |
1.00 |
|
|
98.00 |
2.05 |
80.00 |
0.84 |
|
|
97.70 |
2.00 |
75.00 |
0.68 |
|
|
97.00 |
1.88 |
例
某饭店的啤酒平均日需求量为10加仑，并且啤酒需求情况服从标准方差是2加仑/天的正态分布，如果提前期是固定的常数6天，试问满足95%的顾客满意的安全库存存量的大小？
解：由题意知：
即在满足95%的顾客满意度的情况下，安全库存量是8.08加仑。
2.提前期发生变化，需求为固定常数的情形
如果提前期内的顾客需求情况是确定的常数，而提前期的长短是随机变化的，在这种情况下：
SS为
例：
如果在上例中，啤酒的日需求量为固定的常数10加仑，提前期是随机变化的，而且服务均值为6天、标准方差为1.5的正态分的，试确定95％的顾客满意度下的安全库存量。
即在满足95％的顾客满意度的情况下，安全库存量是24.75加仑。
3.需求情况和提前期都是随机变化的情形
在多数情况下，提前期和需求都是随机变化的，此时，我们假设顾客的需求和提前期是相互独立的，则SS为
例：
如果在上例中，日需求量和提前期是相互独立的，而且它们的变化均严格满足正态分布，日需求量满足均值为10加仑、标准方差为2加仑的正态分布，提前期满足均值为6天、标准方差为1.5天的正态分布，试确定95％的顾客满意度下的安全库存量。
即在满足95％的顾客满意度的情况下，安全库存量是26.04加仑
第二部分安全库存理论应用困难
安全库存理论发展已经很多年了，但在实践中，利用安全库存理论设定安全库存的企业却少之又少。笔者观察了一些企业应用软件，大部分软件的安全库存也是需要咨询顾问设定，而不是通过安全库存理论设定的。将理论应用于实践有太多的困难。
1、安全库存计算的提前期设定困难：
安全库存计算直接与提前期相关，但这个提前期L如何界定？
提前期的定义是：从需求日期开始向前倒推出开始的工作日期，这个时间跨度称为提前期。
按照库存理论，某个产品在达到再订购点之后，需要下订单（采购订单或者补货订单或者生产订单），应该在提前期L之后获得新的产品。在这个L时间内，因为需求的波动，或者因为供应商的原因，某次订单可能交货期比L长，从而导致缺货而设定的库存。
但现实中，很多企业的库存管理者不是随时盯着库存变化，而是每过一个固定时间，检查所有的库存，确认哪些产品需要补充库存，从而下订单。因而计算安全库存的提前期L还应当包括核查期：即我们相隔多少时间要作出另一种决策。客户中有些企业是一个月集中检查库存，那么这个提前期L必定大于一个月，客户如果按照这个设定安全库存的话，其库存压力非常大。所以使用安全库存理论的企业，需要一个事件管理系统，来解决固定核查期长的问题。
2、需求波动、提前期波动是否服从正态分布？
这个安全库存理论有一个假设：需求波动、与提前期波动相互独立，且服从正态分布。需求是否有其他分布的可能？
比如对于售后服务行业，很多备件的需求服从泊松分布，这种备件的安全库存，按照正态分布计算就会是错误的。
3、顾客服务水平设定困难：
看一下以下示例
有两种计算方法计算服务水平:
第一种Fill Rate服务水平 = 151/164= 92%
第二种CycleService 服务水平 = 8 / 10 = 80%
不同的服务水平的计算方式，对安全库存的计算也是有影响的。
4、售后服务的备件安全库存更加复杂
对于售后服务而言，情况更为复杂，有些备件既可以维修，又可以补货，还可以采购。这里就会有维修提前期，补货提前期，采购提前期。而对于维修备件而言，还要考虑Wash Rate，这个安全库存如何计算？
综上考虑，在现实中应用安全库存理论设定安全库存难度是非常大的，因而很多ERP系统中，安全库存的设定不是根据安全库存理论的。特别对于服务备件而言，安全库存的设定是困扰备件计划员的难题。