安全庫存的設(shè)置是個技術(shù)“活兒”

文:劉寶紅2022年第二期

導語:我們知道,安全庫存是應對不確定性的——對于需求和供應的不確定性,供應鏈的自然應對就是放安全庫存。安全庫存有三個驅(qū)動因素:(1)需求的不確定性,比如平均需求是每周100個,但有時候是120個,有時候是70個;(2)供應的不確定性,比如供應商的標準交期是4周,但有時候都5周了,貨還沒有送來;(3)有貨率的要求:有貨率要求越高,就得放越多的安全庫存來應對。

對于安全庫存,很多企業(yè)的做法是憑經(jīng)驗一刀切,設(shè)定一定天數(shù)的用量作為安全庫存,比如A類物料放3周的量,B類物料放2周等。這些經(jīng)驗值凝聚著組織的很多智慧,簡單易行,好溝通,不能一棍子打死;但是,一刀切注定有一刀切的問題。比如同樣是A物料,但需求的不確定性不一樣;或者同樣的供應商,但不同的工藝下,供應的不確定性不一樣;同類的產(chǎn)品,同樣的供應商,同樣的補貨周期,但對有貨率的要求不一樣,這都會要求有不同的安全庫存。一刀切的結(jié)果呢,注定是有的切多了、有的切少了,造成過剩的過剩、短缺的短缺、短缺與過剩并存,這些都是典型的計劃問題。

那解決方案呢——就是量化需求的不確定性、量化供應的不確定性、量化有貨率的要求,來計算安全庫存。

在實踐中,供應的不確定性比較難以量化,比如有時候我們給供應商一個大訂單,讓分次送貨;或者我們給供應商訂單,又要求他們推遲交貨等,都導致沒法客觀統(tǒng)計訂單的交付周期。還有,如果跟供應商建立VMI、JIT的話,就根本沒有訂單,自然就沒有簡單、可靠的方法統(tǒng)計交付周期了。所以,我們往往假定供應周期是確定的,而在量化需求的不確定性、有貨率的基礎(chǔ)上,適當加以調(diào)整,比如多放幾天的量,作為最終的安全庫存。

 

第一步:量化需求的不確定性

我們首先來量化需求的不確定性。簡單地說,需求的不確定,就是我們能不能有效預測。當需求難以預測時,預測的準確度就低,實際需求與預測之間的誤差就大,我們就得放越多的安全庫存來應對。在數(shù)理統(tǒng)計上,我們用“標準差”來量化需求的不確定性。對于具體的產(chǎn)品,我們找到過去一段時間每期的預測和實際需求,計算兩者之間的誤差,圍繞預測誤差求其標準差,如圖1,就能量化需求的不確定性。標準差越大,表明需求的不確定性越大,因而要放更多的安全庫存來應對。這里有個基本假定,那就是需求歷史的代表性,即過去和未來需求有一定的重復性。此外,我們也假定預測誤差符合正態(tài)分布。從數(shù)理統(tǒng)計的角度看,為了讓標準差的可靠性高,我們一般要求30個以上的數(shù)據(jù)點。但是,在實際操作中,我們往往沒有那么多的數(shù)據(jù)點。我會盡量不要少于13個,這是一個季度的需求歷史,按周統(tǒng)計。如果低于10個數(shù)據(jù)點的話,我會對統(tǒng)計結(jié)果非常謹慎——試想想,如果要畫一個像樣的正態(tài)分布曲線,你也至少得十幾個點吧,從數(shù)理統(tǒng)計角度描述也是同樣的道理。


演示文稿1.jpg1 量化需求的不確定性


當需求相對穩(wěn)定,需求歷史本身符合正態(tài)分布的時候,我們可以直接圍繞需求歷史來求標準差,作為需求的變動性量化指標,如圖3。這其實相當于把平均值當成預測,預測誤差等于實際需求與平均值的差異,圍繞差異求標準差。這種方式的好處是簡單直觀,容易理解,不用保留需求預測歷史。讓我們實際演算一下來說明。如圖2所示,第②列是過去20周的實際需求,第③列是過去20周需求歷史的平均值,第④列是平均值與每周實際需求的差值(誤差)??吹贸?,圍繞第②和第④列求標準差,兩者的結(jié)果完全相同。這就是說,我們可以求需求歷史的標準差,用它來量化需求的變動性。

演示文稿1.jpg2 需求相對穩(wěn)定,符合正態(tài)分布時,需求的標準差就是其不確定性


正因為圖2的情況簡單,更容易計算標準差,所以被很多人濫用。比如有些需求有明顯的趨勢或者季節(jié)性,需求歷史本身是不符合正態(tài)分布的,如果你預測的話,你也不會簡單地用一段歷史需求的平均值作為預測值。這時候,我們要回到圖1中的方法。如果你以前已經(jīng)在預測,那就計算每期預測與實際的偏差,圍繞多期的偏差來求標準差;否則的話,你可以用以后要用的預測方法,復盤預測過去一段時間的需求,來計算誤差及其標準差。這里的假設(shè)是,特定的預測方法會有誤差,而在歷史上的誤差與未來的誤差整體上一致,也就是說,誤差的歷史有代表性,錯的方式差不多。這就如員工A做事一直很仔細,差錯很少,你以后也不會花很多時間檢查她做的事;員工B有點馬大哈,差錯較多,你以前花了很多時間,以后也會花很多時間來檢查他的工作——你都在假設(shè)兩個員工的差錯(誤差)有延續(xù)性,過去的歷史可以代表未來。讓我們看一個具體的例子。如圖3,這是很多人經(jīng)常問我的:需求呈現(xiàn)明顯的趨勢或季節(jié)性,安全庫存該怎么設(shè)置?這時候,你不能簡單地摘取過去一段時間的需求歷史,求其實際需求的標準差來量化需求的變動性——那樣的話,需求的標準差會很大,比如在這個案例中是4704,導致我們高估而多放安全庫存,造成更大的庫存風險。合適的做法是摘取一段需求歷史,比如820周(13個數(shù)據(jù)點),找到每周的預測(如果沒有的話,我們可以復盤,用以后要用的預測方法,來復盤這段時間每周的預測),計算每周的預測誤差,圍繞誤差計算標準差,這個例子中是2163。然后,基于這個標準差計算安全庫存(具體的計算稍后詳介紹)。

要記住,因為需求變動,所以預測不準,安全庫存的一大任務是應對預測的不準確,即預測的誤差。所謂的需求變動性,是相對預測的變動性,表現(xiàn)為預測的誤差。這就是為什么這里要圍繞誤差求標準差。當然,這里或許有人會問,那么這里的預測是怎么做出來的?這就又回到第一章的內(nèi)容:先清洗需求歷史,消除促銷等不可重復活動的影響,得到基準的需求歷史;基于基準的需求歷史,選用合適的預測方法,做出基準預測;另行預測未來促銷活動等能帶來的需求,疊加上去,就得到總的預測;然后計算每期的誤差,圍繞誤差計算標準差和安全庫存。

演示文稿1.jpg


3 需求呈現(xiàn)明顯的趨勢、季節(jié)性時,如何量化需求的變動性


第二步:量化有貨率的要求

接下來我們量化有貨率的要求。有貨率也叫現(xiàn)貨率、庫存達成率、服務水平等。簡單地說,就是需求來了,庫存能夠現(xiàn)貨馬上滿足的概率。如果不設(shè)安全庫存,光靠預測來驅(qū)動供應的話,有貨率是50%。直觀地解釋,假定預測是每天100個,供應也是每天100個,一半兒的情況下,實際需求會超過100個,我們沒法完全滿足;一半兒的情況下,實際需求會低于100個,我們能夠完全滿足,這就得到50%的有貨率。如果要提高有貨率,那就得增加安全庫存。如圖4示,增加一個標準差的安全庫存,有貨率提高了34個點,達到84%;再增加一個標準差的安全庫存,有貨率提高了14個點,達到97%;增加第三個標準差的安全庫存,有貨率提高了2個點,達到99%多。馬上可以看出,安全庫存的邊際效應在遞減,為了達到最后幾個點的有貨率,需要投入很多的安全庫存,投入回報太低。所以,對于追求100%的有貨率,如果你是銷售,可以原諒;但作為供應鏈職業(yè)人,則是不可原諒。反過來看,如果我們想達到特定的有貨率(服務水平),需要放多少個標準差的安全庫存?我們可以反算出來:Excel中有個公式normsinv()(見圖4),能幫助我們做這樣的換算。這就是在量化有貨率的要求。簡單地說,有貨率對應相應的有貨率系數(shù),兩者之間是11的關(guān)系,有貨率要求越高,這個倍數(shù)越大;反之亦然。在數(shù)理統(tǒng)計中,這就是在計算正態(tài)分布的Z值,也可以通過查正態(tài)分布的表格得到。直觀地說,有貨率可以折算成一個系數(shù)(Z值)。有貨率越高,這個系數(shù)越大,不過兩者不是簡單的線性關(guān)系。

演示文稿1.jpg


4 量化有貨率的要求


第三步:計算安全庫存

在量化了需求的不確定性,量化了有貨率的要求后,安全庫存的計算其實挺簡單:需求的標準差乘以有貨率系數(shù),就是安全庫存。特別要注意的是,這里的標準差指的是補貨周期內(nèi)的標準差;而我們在圖1和圖2中計算的標準差呢,一般是以1周或1月為單位。如果兩者不一樣,我們要做一定的轉(zhuǎn)換,在圖5有詳細的公式,但要注意在轉(zhuǎn)換的時候,時間的單位要一樣,比如需求歷史的標準差是按周計算的,那么補貨周期也要換算成周。比如需求歷史、預測誤差是按周統(tǒng)計,而補貨周期是28天的話,該公式就是把每周的標準差轉(zhuǎn)換為每28天(4周)的,后者是前者的√4倍(注意時間的單位要統(tǒng)一,如果用√28就大錯特錯了)。這也符合常識:補貨周期越長,補貨周期內(nèi)的不確定性就越大,需求的標準差也就越大。這個倍數(shù)是開根號的關(guān)系,而不是一對一的線性關(guān)系,從數(shù)理統(tǒng)計學的角度可以證明——如果時光倒流到90年代初,我在大學里學習數(shù)理統(tǒng)計,還可以現(xiàn)場證明給你看;如今我雖“廉頗未老”,不過對數(shù)理統(tǒng)計的很多細節(jié),卻是不能推演了。

演示文稿1.jpg


5 安全庫存的計算公式

安全庫存的計算本身不難,關(guān)鍵的是我們要計算:通過量化需求的不確定性、量化有貨率的要求,基于數(shù)據(jù)分析,計算出安全庫存的數(shù)值,然后再根據(jù)具體情況,做適當?shù)恼{(diào)整。比如這是個新產(chǎn)品,需求相對旺盛,呆滯風險很低,我們可以考慮多放點;相反,對于生命周期末期的產(chǎn)品,我們可考慮少放點??吹贸?,安全庫存的設(shè)置也遵循“從數(shù)據(jù)開始,由判斷結(jié)束”的決策方法論。

對很多企業(yè)來說,產(chǎn)品動輒幾百幾千,規(guī)格、型號眾多,中心倉、前置倉眾多,凡是放庫存的地方,十有八九都有安全庫存。那么多的庫存點,沒有人知道地比數(shù)理統(tǒng)計還多,能把那么多的安全庫存設(shè)置地更合理。當然,這些公式要求的前提,比如正態(tài)分布,我們不一定能完全滿足,但這樣的計算至少給我們一個相對可靠的起點,讓我們來調(diào)整。不然,我們就只能完全靠判斷、拍腦袋了。要知道,數(shù)理統(tǒng)計就是基于大數(shù)據(jù),更加科學地取代我們拍腦袋。

對于很多讀者來說,平日可能是按照經(jīng)驗值來設(shè)定安全庫存,比如A類物料放兩周,C類放3周的安全庫存等。這不科學,但我想補充的是,這種做法也是整合了很多歷史經(jīng)驗,包括你們所吃過的苦、受過的罪——比如太多導致的過剩,太少導致的短缺。所以,對于這些經(jīng)驗值,也不要一棍子打死。一方面,有些產(chǎn)品不符合上述公式對正態(tài)分布的假設(shè),在我們找到更合適的公式之前,還得靠老經(jīng)驗來計劃;另一方面,這些經(jīng)驗值也可以幫我們初步判斷,我們按照公式計算出來的安全庫存是否大錯特錯。對很多人來說,剛開始用這些公式,會經(jīng)常有這樣那樣的問題,比如公式套錯,數(shù)據(jù)整理有問題,公式的基本假定沒滿足,導致計算的結(jié)果跟經(jīng)驗值會大相徑庭。這很有可能是我們算錯了的信號,要特別重視。畢竟,你作為一個企業(yè),多年這么做下來,現(xiàn)在做的是有原因的,也是有一定的合理性;如果新的方法讓老的方法看上去非常不合理,那八成是新的方法有問題。這是另一種形式的“從數(shù)據(jù)開始,由判斷結(jié)束”,尊重自己的直覺,如果你覺得錯了,那八成是錯了。


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