Модели управления запасами

 

3.2. Модель с постоянной периодичностью заказа

 

Заказ повторяется через  равные промежутки времени. В момент заказа проверяется наличие запаса на складе, размер заказа равен разности между фиксированным необходимым (максимальным) запасом и его фактическим наличием, т.е.

qз= Qmax-Qфакт

Таким образом qз является переменной величиной ( рис. 9). В данной модели определению подлежит уровень максимального запаса и период между двумя смежными поставками. Максимальный уровень запаса в системе должен быть равен

Qmax=qз+ Qстр

а величина периода  между  смежными заказами (tсз)

 t _сз= q_з /l

Величины Qmax и tсз являются постоянными. Применение данной модели целесообразно при установлении регулярных сроков поставки и возможности запасать продукцию в любом количестве.

Достоинством системы  является то, что при ней не нужно  вести регулярный (ежедневный) учет наличия запасов на складе, а лишь к моменту, когда подходит время  заказа. Это сокращает трудоемкость учета.

3.3. Модель с установленной периодичностью пополнения запаса до постоянного уровня

 

Эта модель объединяет принципы управления запасами для двух предыдущих систем.

Заказ делается через  равные промежутки времени, однако в  том случае, если фактический остаток на складе снизится до уровня второго бункера, т.е. станет равен Q₂ то делается внеочередной заказ. Размер заказа равен разности между максимальным заказом и фактическим наличием запаса на момент заказа, т.е.

qз= Qmax-Qфакт

или между максимальным запасом и запасом в точке заказа, т.е.

qз= Qmax-Qз

 

Рис. 9. График пополнения и расходования запаса в системе с постоянной периодичностью

 

Графически этот случай изображен на рис. 10.

Управляющими параметрами, которые здесь нужно определить, являются период между двумя смежными заказами и максимальный размер запаса. Все эти параметры будут постоянными, а объем заказа — переменной величиной.

Применение системы  целесообразно при значительных изменениях в потребности МР, ГП (колебаниях расхода) и необходимости исключить возможность их нехватки до наступления срока очередной поставки. Реализация этой модели требует оперативного (ежедневного) контроля наличия запасов на складе.

Все системы пополнения запасов связаны с определенным порядком контроля их фактического уровня на складах, что часто требует затрат финансовых, трудовых и информационных ресурсов, особенно для многономенклатурных (многоассортиментных) запасов. Однако обычно из общего числа наименований наибольшая стоимость запаса (или основная доля затрат на управление ими) падает на относительно небольшое их количество.

 

Рис. 10. График пополнения и расходования запаса в  системе с установленной периодичностью пополнения запаса до постоянного уровня

 

ГЛАВА 4. ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ  МОДЕЛИ

 

Чрезвычайно трудно построить обобщенную модель управления запасами, которая учитывала бы все разновидности условий, наблюдаемых в реальных системах. Но если бы и удалось построить достаточно универсальную модель, она едва ли оказалась аналитически разрешимой⁷. Представление в этом разделе модели соответствуют некоторым системам запасами. Маловероятно, что эти модели могут точно подойти для реальных условий, однако они приведены с целью различных подходов к решению некоторых конкретных задач управления запасами.

 

4.1. Однопродуктовая статическая модель

 

Модель управления запасами простейшего  типа характеризуются постоянным во времени спросом, мгновенным пополнением  запаса и отсутствием дефицита. Такую  модель можно применять в следующих  типичных ситуациях:

Использование осветительных  ламп в здании;

Использование таких канцелярских товаров, как бумага, блокноты и карандаши, крупной фирмой;

Использование некоторых промышленных изделий, таких, как гайки и болты;

Потребление основных продуктов  питания (например, хлеба и молока).

На рисунке 11 показано изменение уровня запаса во времени. Предполагается, что интенсивность  спроса (в единицу времени) равна b. Наивысшего уровня запас достигается в момент поставки заказа размером у (предполагается, что запаздывание поставки является заданной константой.) Уровень запаса достигает нуля спустя у/b единиц времени после получения заказа размером у.

 

 

 

Рисунок 11. Изменение уровня запаса во времени

 

Чем меньше размер заказа у, тем чаще нужно размещать новые заказы. С другой стороны, с увеличением размера заказа уровень запаса повышается, но заказы размещаются реже (рисунок 12). Так как затраты зависят от частоты размещения заказов и объема хранимого запаса, то величина у выбирается из условия обеспечения сбалансированности между двумя видами затрат. Это лежит в основе построения соответствующей модели управления запасами.

  

 

 

 

Рисунок 12. Уровень запаса

 

Пусть К – затраты  на оформление заказа, имеющие место  всякий раз при его размещении и предположении, что затраты на хранение единицы заказа в единицу времени равны h следовательно, суммарные затраты в единицу времени TCU(y) как функцию от у можно представить в виде:

  TCU(y) = Затраты на оформление заказа в единицу времени

                + Затраты на хранение запасов  в единицу времени =

                = .

Как видно из рисунка 11, продолжительность цикла движения заказа составляет t₀=y/b и средний уровень запаса равен y/2.

   Оптимальное значение у получается в результате минимизации TCU(y) по у. Таким образов, в предположении, что у – непрерывная переменная, имеем: ,

откуда оптимальное  значение размера заказа определяется выражением: .

(Можно доказать, что y^*доставляет минимум TCU(y), показав, что вторая производная в точке у^* строго положительна). Полученное выше выражение для размера заказа обычно называют формулой экономичного размера заказа Уилсона.

   Оптимальная стратегия модели  предусматривает заказ у^* единиц продукции через каждые t₀^*=y^*/b единиц времени. Оптимальные затраты TCU(y^*), полученные путем непосредственной подстановки составляют .

   Для большинства  реальных ситуаций существует (положительный)  срок выполнения заказа (временное  запаздывание) L от момента размещения заказа до его действительной поставки. Стратегия размещения заказов в приведенной модели должна определять точку возобновления заказа. Рисунок 13 иллюстрирует случай, когда точка возобновления заказа должна опережать на L единиц времени ожидаемую поставку. В практических целях эту информацию можно просто преобразовать, определив точку возобновления заказа через уровень запаса, соответствующий моменту возобновления заказа. На практике это реализуется путем непрерывного контроля уровня запаса до момента достижения очередной очки возобновления заказа. Возможно, по этой причине модель экономичного размера заказа иногда называют моделью непрерывного контроля состояния заказа. Следует заметить, что с точки зрения анализа в условиях стабилизации системы срок выполнения заказа L можно всегда принять меньше продолжительности цикла t₀^* .

  

 

 

 

 

 

 

Рисунок 13. Точка возобновления заказа

 

   Принятые в  рассмотренной выше модели допущения  могут не соответствовать некоторым  реальным условиям в следствие  вероятстного характера спроса. На практике получил распространение  приближенный метод, сохраняющий простоту модели экономичного размера заказа и в то же время в какой-то мере учитывающий вероятностный характер спроса. Идея метода  чрезвычайно проста. Она предусматривает создание некоторого (постоянного) буферного запаса на всем горизонте планирования. Размер резерва определяется таким образом, чтобы вероятность истощения запаса в течение периоды выполнения заказа L не превышало наперед заданной величины. Предположим, что f(x) – плотность распределения вероятностей спроса в течение этого срока. Далее предположим, что вероятность истощения запаса в течение периода L не должна превышать a. Тогда размер резервного запаса B определяется из условия: , где Lb представляет собой потребление в течение времени L. Изменение запаса при наличии резерва показано на рисунке 14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 14. Изменение запаса при наличии резерва

 

4.2. Однопродуктовая  статическая модель с «разрывами»  цен

 

В моделях предыдущего  полраздела не учитывается удельные затраты на приобретение товара, т.к. они постоянны и не влияют на уровень запаса. Однако не редко цена единицы продукции зависит от размера закупаемой партии. В таких случаях цены меняются скачкообразно или предоставляются оптовые скидки. При этом в модели управления запасами необходимо учитывать затраты на приобретение.

   Рассмотрим модель  управления запасами с мгновенным  пополнением запаса при отсутствии  дефицита. Предположим, что цена  единицы продукции равна с₁ при y<q и равна с₂ при y>=q, где с₁>c₂ и q – размер заказа, при превышении которого предоставляется скидка. Тогда суммарные затраты за цикл помимо издержек оформления заказа и хранения запаса должны включать издержки приобретения.

Суммарные затраты на единицу времени при y<q равны

                  .

При y>=q эти затраты составляют

                  .

Графики этих двух функций  приведены на рисунке 15. Пренебрегая  влиянием снижения цен, обозначим через y_m размер заказа, при котором достигается минимум величин TCU₁ и TCU₂. Тогда . Из вида функции затрат TCU₁ и TCU₂, приведенных рисунке 15 следует, что оптимальный размер заказа y^* зависит от того, где по отношению к трем показанным на рисунке зонам I, II и III находится точка разрыва цены q. Эти зоны находятся в результате определения q₁(>y_m) из уравнения TCU₁(y_m)=TCU₂(q₁).

 

 

 

 

Рисунок 15. Графики функций TCU₁ и TCU₂

 

   Так как значение y_m известно (= ), то решение уравнения дает значение величины q₁. Тогда зоны определяются следующим образом:

Зона I: 0<=q<y_m,

Зона II: y_m<=q<q₁,

Зона III: q>=q₁.

 Приведено решение  уравнения для рассматриваемого  случая, зависящее от того, где  находится q по отношению к зонам I, II и III. В результате оптимальный размер заказа y^* определяется следующим образом:

1. Алгоритм определения y^* можно представить в следующем виде:
2. Определить y_m= . Если q<y_m (зона I), то y^*=y_m и алгоритм закончен. В противном случае перейти к шагу 2.

3Определить q₁ из уравнения TCU₁(y_m)=TCU₂(q₁) и установить, где по отношению к зонам II и III находится значение q.

а. Если y_m<=q<=q₁ (зона II), то y^*=q.

б. Если q>=q₁ (зона III), то y^*=y_m.

4.3. Многопродуктовая  статическая модель с ограничениями  складских помещений

 

Эта модель предназначена для систем управления запасами, включающие n(>1) видов продукции, которая хранится на одном складе ограниченной площади⁸. Данное условие определяет взаимосвязь между различными видами продукции может быть включено в модель как ограничение.

Пусть А – максимально допустимая площадь складского помещения для n видов продукции; предположим, что площадь, необходимая для хранения единицы продукции i-го вида, то ограничение на потребность в складском помещении принимают вид .

Допустим, что запас продукции каждого вида пополняется мгновенно и скидки цен отсутствуют. Предположим далее, что дефицит не допускается. Пусть b_i, K_i и h_i – интенсивность спроса, затраты на оформление заказа и затраты на хранение единицы продукции в единицу времени для i-го вида продукции соответственно. Общие затраты по продукции каждого вида, по существу, будут теми же, что и в случае эквивалентной однопродуктовой модели. Таким образом, рассматриваемая задача имеет вид минимизировать при для всех i.

Общее решение этой задачи находится методом множителей Лагранжа. Однако, прежде чем применять этот метод, необходимо установить, действуют  ли указанное ограничение, проверив выполнимость ограничений на площадь  склада для решения неограниченной задачи. Если ограничение выполняется, то оно избыточно, и им можно пренебречь.