安全庫存策略的真正麻煩
時間：2024-01-07
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之前幾篇，我們詳細討論了在穩態和非穩態不同業務背景下的安全庫存策略。具體內容包括：
安全庫存通用標準公式的適用性
穩態業務下的不同安全庫存策略檢驗(1、2)
非穩態業務下的不同安全庫存策略檢驗
然而，這些還并不是安全庫存策略在真實環境里所面對的最大麻煩。如果不能有效應對本篇所討論的麻煩，那么討論安全庫存策略就是緣木求魚。
案例背景
考慮成品p以及其相關原材料m，假定二者的消耗關系為1:1，也即，每1個成品p都消耗1個物料m。
我們仍然僅討論最基本的穩態業務背景，也即，成品p的需求均值、標準差穩定。同時，交貨提前期穩定可靠，這里我們設定為3個月。
仍然借用隨機數生成器，我們構造一個連續24個月的序列。設定期望均值100、標準差20，實際得到的序列如下圖，均值105、標準差19。我們知道，這個成品p是典型的x類產品。
考慮現實中我們會使用erp工具來處理物料需求，例如sap。假定成品p被設定為mts，計劃策略10;使用計劃獨立需求pir，物料需求由mrp展開。
對于成品p和原材料m的安全庫存，暫且都按照安全庫存標準公式設定，系數仍然取1.75，得到的結果是59。對于物料m，由于采用了pir+mrp，因此，無需額外設置再訂貨點rop。
為了保障交貨可靠性，要求成品p的庫存水位不得低于安全庫存水平;而同時，為了保證存貨效率，也不希望實際庫存水位過高。具體而言，每個月月末的成品庫存水位都應當接近于安全庫存水位。
讓我們看看在這樣的背景下，在成品p和原材料m上將會發生些什么?最終的缺料情況將會怎樣?
由于要求成品p盡量維持安全庫存水位59，而實際需求相對于均值又是略有波動的。所以，成品計劃環節必須要適時調整，只要物料沒問題，就應該補足或者削減實際產出，以保障月底成品庫存目標。
因此，實際成品產出波動會比需求波動略大，假定物料ok，那么結果如下圖：
注意：藍色曲線是市場需求，黃色曲線是為了保障庫存指標的實際需求。
我們看到，實際產出需求是比原始市場需求有著更大波動的。而這一新的序列才是物料m的真實需求。
可惜的是，當我們運行pir+mrp時，并不可能預知真實產出的變化，所以，系統中是按照平均市場需求水平設定的初始預測，也即，每月需求均為105。
但是，原材料m的真實需求序列，其均值137、標準差36，仍然屬于x類。難道我們的物料就保障不了嗎?答案是：確實保障不了。
由于采購提前期3個月，因此pr只能在第3個月修正(我們暫不考慮催料成功的可能性)。結果請看下圖：
原始需求x類，調整后的需求仍然是x類，然而，原材料供應卻出現了持續性缺口。
情景2：常規改善
情景1中的物料計劃其實已經崩潰。
為了避免這種局面，我們再按照常見的工廠內部改善方式繼續討論。
首先，物料計劃是可以依據原材料真實消耗記錄而非理想消耗記錄來分析計算安全庫存的。因此，我們基于實際產出序列來重新計算安全庫存值。均值137、標準差36、交貨提前期3個月，得到新安全庫存值109。
然后，成品計劃不能按照市場需求均值105來展開預測，而必須按照實際需求來預測。所以，初始預測應該是各月均為137。但是，成品計劃無法預見需求的隨機波動，因此，只能將對物料m的需求波動體現在三個月后的滾動調整。
無疑，這是要求未卜先知，是相當理想化的。但是，只要證明這樣能解決問題，我們也還是可以嘗試從這個方向上去努力的……
讓我們看看效果：
比之前好不少，但是，仍然有四分之一的月份，處于缺料狀態。問題并沒有有效解決。
情景3：轉嫁交期風險
既然我們想法設法努力也仍然無法有效抵消“牛鞭效應”在物料上的體現，那么，如果轉嫁交期風險，又會有怎樣的效果呢?
轉嫁交期風險，意味著按照原材料m的交貨提前期鎖定生產計劃，成品生產只能按照給定的預測進行。如果想要調整，也只能修正鎖定期之外的計劃。
于是，物料端得到了充分的保護，實際效果如下：
這樣無疑會影響到成品端，實際效果將會怎樣呢?請看下圖：
正如我們之前曾經討論過的，在安全庫存標準公式下，是有一定缺料風險的。不過幸運的是，成品缺料的月份，缺口都小于原材料庫存，也即，不會有真實的缺料發生。
雖然還是緊張，但是總算不缺料了……
至于那高聳入云的原材料庫存?暫且管不了那么多了 ^_^
本篇結論
情景1的含義是，如果將交貨服務能力等同于成品目標庫存，那么，“牛鞭效應”就將是揮之不去的夢魘。(除非，交貨提前期足夠短)
情景2的含義是，如果將希望寄托在成品計劃環節的改善，要求成品計劃環節能夠依據需求波動來改善pir，那么，付出雖然有回報，但遠遠達不到解決問題的效果。(別忘了，本篇實例是一顆x類型的成品)
情景3的含義是，如果僅僅是將交貨提前期問題向下游轉嫁，那么，雖然可以相當程度上解決缺料問題，但是整個體系必將付出存貨方面的高昂成本，尤其是上游。(不要以為上游可以通過控制庫存上限來解決庫存問題，控制的后果將是雞飛蛋打，連已經解決的交貨問題也將重新崩潰)
貴公司當前是屬于哪種情景呢?
此外，本篇特意設定的1：1消耗比例，意味著也涵蓋了單純物料管理問題。如果物料管理上也采用了目標庫存控制，那么也會面臨同樣的后果。例如頻繁的pull in和pull out，以追求月底庫存穩定。
雖然，本篇談及的是“牛鞭效應”以及常見的幾種內部應對方式。
但是，上述3種情景卻都不是理想的方式。
前面討論中的成品計劃和原材料計劃兩個環節，其實對應了所有的上下游關系。無論是大代理商、廠家、供應商，還是成品計劃、原材料計劃、供應商、子供應商，只要是上下游，就會有這樣的問題。
理想方式是什么?
如果交貨提前期問題確實存在，那么，避免“牛鞭效應”的最佳方式其實是上下游協同。
即便交貨提前期問題可以解決，解決的過程通常也是制造了更多的“上下游環節”，仍然需要很好的上下游協同才能保障交期的可靠性。
不妨展示一下可能的理想情景效果：
請注意成品和原材料庫存水位與情景3的顯著差別。
安全庫存策略的的真正麻煩，既是“牛鞭效應”，更是上下游協同的困難。
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安全庫存通用標準公式的適用性
穩態業務下的不同安全庫存策略檢驗(1、2)
非穩態業務下的不同安全庫存策略檢驗
然而，這些還并不是安全庫存策略在真實環境里所面對的最大麻煩。如果不能有效應對本篇所討論的麻煩，那么討論安全庫存策略就是緣木求魚。
案例背景
考慮成品p以及其相關原材料m，假定二者的消耗關系為1:1，也即，每1個成品p都消耗1個物料m。
我們仍然僅討論最基本的穩態業務背景，也即，成品p的需求均值、標準差穩定。同時，交貨提前期穩定可靠，這里我們設定為3個月。
仍然借用隨機數生成器，我們構造一個連續24個月的序列。設定期望均值100、標準差20，實際得到的序列如下圖，均值105、標準差19。我們知道，這個成品p是典型的x類產品。
考慮現實中我們會使用erp工具來處理物料需求，例如sap。假定成品p被設定為mts，計劃策略10;使用計劃獨立需求pir，物料需求由mrp展開。
對于成品p和原材料m的安全庫存，暫且都按照安全庫存標準公式設定，系數仍然取1.75，得到的結果是59。對于物料m，由于采用了pir+mrp，因此，無需額外設置再訂貨點rop。
為了保障交貨可靠性，要求成品p的庫存水位不得低于安全庫存水平;而同時，為了保證存貨效率，也不希望實際庫存水位過高。具體而言，每個月月末的成品庫存水位都應當接近于安全庫存水位。
讓我們看看在這樣的背景下，在成品p和原材料m上將會發生些什么?最終的缺料情況將會怎樣?
由于要求成品p盡量維持安全庫存水位59，而實際需求相對于均值又是略有波動的。所以，成品計劃環節必須要適時調整，只要物料沒問題，就應該補足或者削減實際產出，以保障月底成品庫存目標。
因此，實際成品產出波動會比需求波動略大，假定物料ok，那么結果如下圖：
注意：藍色曲線是市場需求，黃色曲線是為了保障庫存指標的實際需求。
我們看到，實際產出需求是比原始市場需求有著更大波動的。而這一新的序列才是物料m的真實需求。
可惜的是，當我們運行pir+mrp時，并不可能預知真實產出的變化，所以，系統中是按照平均市場需求水平設定的初始預測，也即，每月需求均為105。
但是，原材料m的真實需求序列，其均值137、標準差36，仍然屬于x類。難道我們的物料就保障不了嗎?答案是：確實保障不了。
由于采購提前期3個月，因此pr只能在第3個月修正(我們暫不考慮催料成功的可能性)。結果請看下圖：
原始需求x類，調整后的需求仍然是x類，然而，原材料供應卻出現了持續性缺口。
情景2：常規改善
情景1中的物料計劃其實已經崩潰。
為了避免這種局面，我們再按照常見的工廠內部改善方式繼續討論。
首先，物料計劃是可以依據原材料真實消耗記錄而非理想消耗記錄來分析計算安全庫存的。因此，我們基于實際產出序列來重新計算安全庫存值。均值137、標準差36、交貨提前期3個月，得到新安全庫存值109。
然后，成品計劃不能按照市場需求均值105來展開預測，而必須按照實際需求來預測。所以，初始預測應該是各月均為137。但是，成品計劃無法預見需求的隨機波動，因此，只能將對物料m的需求波動體現在三個月后的滾動調整。
無疑，這是要求未卜先知，是相當理想化的。但是，只要證明這樣能解決問題，我們也還是可以嘗試從這個方向上去努力的……
讓我們看看效果：
比之前好不少，但是，仍然有四分之一的月份，處于缺料狀態。問題并沒有有效解決。
情景3：轉嫁交期風險
既然我們想法設法努力也仍然無法有效抵消“牛鞭效應”在物料上的體現，那么，如果轉嫁交期風險，又會有怎樣的效果呢?
轉嫁交期風險，意味著按照原材料m的交貨提前期鎖定生產計劃，成品生產只能按照給定的預測進行。如果想要調整，也只能修正鎖定期之外的計劃。
于是，物料端得到了充分的保護，實際效果如下：
這樣無疑會影響到成品端，實際效果將會怎樣呢?請看下圖：
正如我們之前曾經討論過的，在安全庫存標準公式下，是有一定缺料風險的。不過幸運的是，成品缺料的月份，缺口都小于原材料庫存，也即，不會有真實的缺料發生。
雖然還是緊張，但是總算不缺料了……
至于那高聳入云的原材料庫存?暫且管不了那么多了 ^_^
本篇結論
情景1的含義是，如果將交貨服務能力等同于成品目標庫存，那么，“牛鞭效應”就將是揮之不去的夢魘。(除非，交貨提前期足夠短)
情景2的含義是，如果將希望寄托在成品計劃環節的改善，要求成品計劃環節能夠依據需求波動來改善pir，那么，付出雖然有回報，但遠遠達不到解決問題的效果。(別忘了，本篇實例是一顆x類型的成品)
情景3的含義是，如果僅僅是將交貨提前期問題向下游轉嫁，那么，雖然可以相當程度上解決缺料問題，但是整個體系必將付出存貨方面的高昂成本，尤其是上游。(不要以為上游可以通過控制庫存上限來解決庫存問題，控制的后果將是雞飛蛋打，連已經解決的交貨問題也將重新崩潰)
貴公司當前是屬于哪種情景呢?
此外，本篇特意設定的1：1消耗比例，意味著也涵蓋了單純物料管理問題。如果物料管理上也采用了目標庫存控制，那么也會面臨同樣的后果。例如頻繁的pull in和pull out，以追求月底庫存穩定。
雖然，本篇談及的是“牛鞭效應”以及常見的幾種內部應對方式。
但是，上述3種情景卻都不是理想的方式。
前面討論中的成品計劃和原材料計劃兩個環節，其實對應了所有的上下游關系。無論是大代理商、廠家、供應商，還是成品計劃、原材料計劃、供應商、子供應商，只要是上下游，就會有這樣的問題。
理想方式是什么?
如果交貨提前期問題確實存在，那么，避免“牛鞭效應”的最佳方式其實是上下游協同。
即便交貨提前期問題可以解決，解決的過程通常也是制造了更多的“上下游環節”，仍然需要很好的上下游協同才能保障交期的可靠性。
不妨展示一下可能的理想情景效果：
請注意成品和原材料庫存水位與情景3的顯著差別。
安全庫存策略的的真正麻煩，既是“牛鞭效應”，更是上下游協同的困難。
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