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案例:如何實現(xiàn)多級庫存優(yōu)化,這有一份完整方案

來源:LLamasoft供應(yīng)鏈優(yōu)化設(shè)計(ID:llamasoft) | 2019-06-26 14:18 | 作者:丁力

  庫存是供應(yīng)鏈的一道重要防線。所有行業(yè)的供應(yīng)鏈部門都在問一個問題:我們企業(yè)有多少的庫存是合理的?

  這一問題的出發(fā)點又分成兩類,其中第一類企業(yè)認(rèn)為當(dāng)前庫存周轉(zhuǎn)天數(shù)過高,需要尋求降低的空間。另一類企業(yè)是意識到自己當(dāng)前的庫存管理方式已經(jīng)不能滿足新的業(yè)務(wù)發(fā)展需求,希望從根本上實現(xiàn)庫存的精細(xì)化管理,而不是只以降低庫存絕對值為目標(biāo)。

  一個完整的供應(yīng)鏈端到端決策支持平臺才能完美地解決這兩種問題:通過靈活建模,運用多級庫存策略的優(yōu)化解決方案。完整端到端供應(yīng)鏈解決方案包括整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計,多級庫存優(yōu)化,服務(wù)水平優(yōu)化與庫存模擬仿真。以下我將主要以安全庫存為例,和大家進(jìn)行分享。

  

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  一、整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

  您的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是怎樣的,全國有多少工廠、倉庫,各倉庫之間是否有CDC,RDC這類層級的概念?

  2015年,我和幾位同事為一家全球頂尖的醫(yī)療器械公司進(jìn)行了北美供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的布局規(guī)劃。在方案中,我們不僅僅只根據(jù)物流成本,倉儲成本,站點的啟動/關(guān)閉/固定運營成本來決定倉庫的數(shù)量與布局。我們還要考慮在不同的網(wǎng)絡(luò)布局下,企業(yè)整體的庫存影響。

  舉個簡單的例子,當(dāng)您將倉庫數(shù)量從十個減少到一個,企業(yè)的庫存會有明顯的下降,而其他成本,例如物流費用可能會上升。對于產(chǎn)品價值比較高的行業(yè)來說,在設(shè)計供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)布局時,如果沒有考慮庫存的影響,很有可能就會得出錯誤的方案。

  

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  圖1.1:多種倉網(wǎng)布局

  

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  圖1.2: 各倉網(wǎng)方案庫存測算

  二、產(chǎn)品需求分類

  如果您是供應(yīng)鏈相關(guān)專業(yè)畢業(yè)或是之前接觸過安全庫存模型,您肯定對下面這一數(shù)學(xué)公式并不陌生。

  SS=Z*STDEV(Avg.Demand)*SQRT(LT)

  其中SS – 安全庫存,Z – 符合正態(tài)分布的安全系數(shù) ,STDEV – 標(biāo)準(zhǔn)差,LT – 提前期。 當(dāng)然這一公式也會根據(jù)需不需要考慮提前期的波動而變化。

  這一經(jīng)典數(shù)學(xué)公式的前提是假設(shè)所有需求的變化情況符合正態(tài)分布,但實際上并不是所有的需求都是一樣的。以我們之前服務(wù)過的一個電腦企業(yè)為例,其商用電腦產(chǎn)品只有16%的SKU屬于平滑(Smooth)需求類別,滿足正態(tài)分布。而這一比例在其家庭與個人電腦產(chǎn)品中更是下降到3%。如果我們只以簡單的正態(tài)分布模型套用其所有的產(chǎn)品,很容易造成部分產(chǎn)品缺貨,而另一部分產(chǎn)品庫存過高的現(xiàn)象。

  

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  圖2.1:需求分類匯總

  完整的供應(yīng)鏈優(yōu)化平臺可以從需求頻率,需求波動性,需求量大小等多個維度,自動將每一個站點/產(chǎn)品的需求細(xì)分為10個類型。

  

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  圖2.2:站點需求分類表

  三、從單級庫存優(yōu)化到多級庫存優(yōu)化

  

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  在最近幾年,我們發(fā)現(xiàn)越來越多的企業(yè)開始嘗試從以往傳統(tǒng)的單級庫存測算轉(zhuǎn)為多級庫存優(yōu)化。首先,多級庫存優(yōu)化并不只是簡單的網(wǎng)絡(luò)有多個層級的概念,而是將供應(yīng)鏈端到端的風(fēng)險與提前期共同考慮,來綜合決定每一個層級/站點的庫存產(chǎn)品與庫存水位。

  

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  圖3.1:一個簡單的多級供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)

  以上圖中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為例,如果工廠, DC1, DC2都只考慮自己這一段的提前期和不確定性,那么其實是在這個多層級網(wǎng)絡(luò)下使用了單級庫存測算方法,而這一方法通常會導(dǎo)致整個供應(yīng)鏈更高的庫存。在這個例子中,單級庫存算法推薦的總安全庫存為414,多級庫存算法推薦的總安全庫存為245,降低41%。

  

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  圖3.2:單級與多級庫存結(jié)果對比

  選擇單級或多級庫存優(yōu)化模型,進(jìn)行運行和測試,你就能快速比較兩種方式的結(jié)果差異。

  四、服務(wù)水平的定義

  庫存是為了滿足客戶服務(wù)存在的。但在不同企業(yè),甚至是同一個企業(yè)的不同部門,可能對于服務(wù)水平的定義都是不一樣的。比如說有些基于訂單的滿足率,有些基于數(shù)量滿足率。如下三種主要庫存模型的服務(wù)水平設(shè)定,能涵蓋大多數(shù)情況。

  

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  五、服務(wù)水平優(yōu)化:合適的服務(wù)水平

  上一章節(jié)我們談到了對于服務(wù)水平的定義,那接下來一個很重要的問題就是:企業(yè)應(yīng)該設(shè)定多高的服務(wù)水平。通常來說,更高的服務(wù)水平意味著更高的庫存。

  Gartner 2016年的一份研究報告顯示,不同行業(yè)對于服務(wù)水平高低的要求存在差異,其中生命科學(xué)行業(yè)對于服務(wù)水平的要求最高,調(diào)研的37家行業(yè)內(nèi)知名公司的平均服務(wù)水平達(dá)95%。

  

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  圖5.1:各行業(yè)服務(wù)水平調(diào)研 (Gartner)

  (一)服務(wù)水平敏感度分析

  2016年,我們?yōu)橐患掖笮桶儇涍B鎖公司實施了庫存優(yōu)化項目。當(dāng)時這一公司的的綜合服務(wù)水平為80%,通過精細(xì)化的需求分類與各DC倉庫存策略調(diào)整,該公司可以有效降低1000萬美元的庫存成本來實現(xiàn)同樣的服務(wù)水平。而要達(dá)到更高的服務(wù)水平,該公司可以調(diào)整庫存結(jié)構(gòu),在總庫存金額不上漲的情況下實現(xiàn)90%的服務(wù)水平,提升達(dá)10%。另外當(dāng)服務(wù)水平在90%以上時,企業(yè)每提升一個點所要承擔(dān)的庫存上漲遠(yuǎn)高于從80%到90%每個點對應(yīng)的庫存上漲。

  

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  圖5.2:服務(wù)水平與庫存成本的關(guān)聯(lián)曲線

  (二)多產(chǎn)品組合服務(wù)水平優(yōu)化

  對于大部分企業(yè)來說,上面這條服務(wù)水平與庫存成本的關(guān)聯(lián)曲線已經(jīng)能為企業(yè)管理層在制定服務(wù)水平目標(biāo)時提供參考。但對于零售、快消行業(yè)的企業(yè)來說,其需要管理的SKU數(shù)量可能達(dá)到萬級,十萬級甚至百萬級。這些產(chǎn)品單價不同,需求特性不同,顯然在這種情況下對所有SKU設(shè)置統(tǒng)一的服務(wù)水平目標(biāo)是不合理的。

  因此,我們看到有些企業(yè)會將產(chǎn)品劃分為ABC類,比如說A類97%,B類95%,C類90%的服務(wù)水平。那在此基礎(chǔ)上,我們是否能做更精細(xì)化的定義,比如說A類對應(yīng)的1000個產(chǎn)品,哪些產(chǎn)品應(yīng)該是99%,哪些產(chǎn)品應(yīng)該是95%。

  這種情況下,我們可以自定義不同的產(chǎn)品組,每個產(chǎn)品組設(shè)置總體服務(wù)水平目標(biāo),產(chǎn)品組內(nèi)的各個SKU設(shè)定服務(wù)水平的上下限。然后基于最大化營收/最大化利潤/或是最小化成本的目標(biāo),自動實現(xiàn)各產(chǎn)品組服務(wù)水平目標(biāo)的全局優(yōu)化。

  

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  圖5.3:服務(wù)水平優(yōu)化參數(shù)設(shè)置

  

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  圖5.4:優(yōu)化后的各產(chǎn)品服務(wù)水平

  六、歷史數(shù)據(jù)與需求預(yù)測的結(jié)合

  通常企業(yè)在做庫存計劃時有兩種方式,一種是設(shè)置訂貨點,當(dāng)庫存水位達(dá)到或低于訂貨點時,驅(qū)動供應(yīng)鏈補貨。另一種是需求預(yù)測外加安全庫存。具體兩種方法的優(yōu)劣勢以及企業(yè)適合于哪種計劃方式,我們此次不進(jìn)行展開。

  

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  圖6.1:輸入預(yù)測值與預(yù)測偏差

  關(guān)于預(yù)測偏差,不同的預(yù)測軟件可能會使用不同的計算方式。SCGX支持MAPE (平均絕對百分誤差),RMSE (均方根誤差),MAD (平均絕對偏差)。

  

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  圖6.2:未來12周安全庫存推薦結(jié)果

  七、庫存模擬仿真

  在搭建庫存優(yōu)化模型之后,我們想要知道這模型真正實施后會帶來什么表現(xiàn)?模擬仿真能夠讓企業(yè)在實施優(yōu)化模型推薦的庫存策略之前,通過模擬仿真,更直觀的了解庫存水位變化與服務(wù)水平表現(xiàn)。

  

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  圖7.1:庫存模擬時間序列圖

  

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  圖7.2:庫存細(xì)節(jié)結(jié)果表

  八、小 結(jié)

  庫存作為一個結(jié)果,也是企業(yè)綜合運營能力的體現(xiàn)。在最近幾年,市場的不確定性與波動越發(fā)明顯,大部分企業(yè)都面臨產(chǎn)品數(shù)量越來越多,產(chǎn)品生命周期越來越短的局面,如果不改變依賴計劃員憑經(jīng)驗、拍腦袋的方式,不形成以數(shù)據(jù)分析建模為核心的計劃流程,很有可能會導(dǎo)致庫存的問題越來越嚴(yán)重,庫存周轉(zhuǎn)率越來越低。

  今天我的分享側(cè)重于安全庫存水位與多級庫存策略優(yōu)化,而實際一個企業(yè)面對的庫存可以分成多個類別,包括在制庫存,周轉(zhuǎn)庫存,在途庫存,預(yù)置庫存,戰(zhàn)略備貨,呆滯庫存等。針對不同類型的庫存問題,需要企業(yè)從多個維度,需要企業(yè)從多個維度,戰(zhàn)略層(網(wǎng)絡(luò)布局,MTO/MTS,SKU數(shù)量管理,延遲差異化戰(zhàn)略等),戰(zhàn)術(shù)層(需求預(yù)測,每周/月/季的安全庫存,訂貨點等),運營層(補貨訂單下達(dá)等)綜合管理,也就意味著企業(yè)需要搭建多個模型解決不同問題。

  LLamasoft全面的庫存解決方案可以實現(xiàn)我們今天分享的全部方案、滿足企業(yè)多種業(yè)務(wù)需求,并且在各個行業(yè)都有豐富的項目經(jīng)驗積累。最近一次針對LLamasoft客戶的調(diào)研顯示,通過使用LLamasoft解決方案可以為客戶帶來平均10%的庫存持有成本降低。

  

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  圖8.1:LLamasoft客戶項目收益調(diào)研問卷

  作者簡介:丁力,大中華區(qū)解決方案顧問,畢業(yè)于美國佐治亞理工學(xué)院供應(yīng)鏈工程碩士專業(yè)。先后在LLamasoft北美與中國擔(dān)任資深項目顧問,項目經(jīng)理。期間參與并主導(dǎo)了20余項供應(yīng)鏈優(yōu)化項目,為多個世界500強企業(yè)提供供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)布局、庫存優(yōu)化、產(chǎn)銷協(xié)同計劃、生產(chǎn)計劃等解決方案。行業(yè)經(jīng)驗涉及零售、快消、電器、醫(yī)療健康和服裝。服務(wù)的客戶覆蓋中國,北美,東南亞和澳大利亞,包括強生,蒙牛,惠而浦,Woolworths,殼牌潤滑油等企業(yè)。目前在LLamasoft擔(dān)任解決方案顧問,負(fù)責(zé)全行業(yè)客戶的供應(yīng)鏈優(yōu)化方案的設(shè)計工作。

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