
книги из ГПНТБ / Бигель Дж. Управление производством. Количественный подход
.pdfУправление запасами |
121 |
нормальный темн потребления в течение времени исполнения за каза и далее, то кривая запасов будет следовать сплошной линии (А, В, С, D , Е п F). Однако, если темп потребления достигнет максимальной ожидаемой величины между А и F " , то кривая наличия запасов будет следовать линии А, В', C', D ", Е" и F " . Отметим, что, хотя при максимальном темпе потребления мы за казываем более часто, гарантийный запас все равно необходим для защиты от дефицита во время исполнения заказа, как это видно из кривой А, В' , С' , D ' , Е' и F '. В этом случае максималь ный темп потребления сказывается на уровне запасов только в течение интервала A B ', и после еще одного цикла мы возвраща емся к первоначальному уровню. Таким образом, в системе уп равления запасами с фиксированным объемом заказа гарантий ный запас должен определяться разностью между максимальным и ожидаемым потреблением за время исполнения заказа1.
6.5.2. Гарантийный запас в системе с фиксированным интервалом между заказами
На фиг. 6.6 нормальный ход кривой наличия запасов показан точками А, В, C,-D, Е, F и G. В точках А, D и G размещаются заказы. Заказываемый объем материалов равен сумме желатель ного максимального запаса и ожидаемого потреблёния в течение времени исполнения заказа за вычетом текущего запаса. Если максимальный темп потребления имеет место в течение более дли тельного промежутка времени (А —Е'),. то кривая наличия запа сов проходит через точки А, В', C', D ' , Е' , F' и G'. Поскольку интервал времени между заказами фиксирован, гарантийный за пас должен обеспечивать отсутствие дефицита в течение времени исполнения заказа {AB') 'и времени цикла (C'D'E'). Если мак симальный темп потребления имеет место только в течение вре мени исполнения заказа, то кривая наличия запасов имеет вид А, В', C', D ' , Е" , F, G. Поэтому гарантийный запас в системе с фиксированным интервалом будет больше, чем в системе с фик сированным заказом.
6.5.3. Определение величины гарантийного запаса
Используя статистические методы, можно установить уровни гарантийных запасов, обеспечивающие допустимые вероятности дефицита запаса в течение любого промежутка времени. Следует иметь в виду, что такие вероятности правильно характеризуют возможность возникновения дефицита только для большого числа
1 Максимальное потребление равно спросу при выбранном качестве об служивания покупателя.
122 |
Глава 6 |
циклов, а кроме того, необходимо помнить, что если эти вероят ности найдены по малому объему данных, то они могут сильно отличаться от вероятностей, найденных по большому объему дан ных.
Для определения гарантийного запаса в системе с фиксиро ванным объемом заказа необходимо минимизировать следующее выражение затрат:
С = — |
+ c s + - ^ + iz sx V t |
, |
(6.1) |
q |
2 |
|
|
где zp — среднеквадратическое отклонение, определяющее |
желае |
||
мую вероятность того, что мы будем испытывать дефицит |
каждый |
||
раз, когда запас будет достигать минимума, |
sx — среднеквадра |
тическое отклонение для переменного спроса и t — время испол нения заказа.
В системе с фиксированным интервалом между заказами вре мя исполнения заказа t в уравнении (6.1) должно быть заменено суммой времени исполнения заказа и интервала между заказами. В этом случае мы получаем
С — ---- |- cs И— -f- iZpSx + г , (6.2)
Я2
где г — интервал между заказами.
Минимизировать выражение (6.1) или (6.2) затруднительно, поскольку величина zp функционально связана с объемом заказа. Если объем заказа возрастает, то общее число заказов в год уменьшается п уровни гарантийных запасов также снижаются при условии, что вероятность дефицита остается прежней. Мы можем определить оптимальный уровень гарантийного запаса и оптимальный размер заказа, выбирая объем заказываемой партии или интервалы между заказами и рассчитывая соответствующие затраты с помощью выражения (6.1) или (6.2).
Приближенное оптимальное решение при использовании си стемы с фиксированным размером заказа можно получить путем нахождения оптимального размера заказываемой партии и опре деления уровня гарантийного запаса на основе этого размера заказа. В случае системы с фиксированным интервалом пример ный уровень гарантийного запаса основывается на интервале между заказами, рассчитываемом без учета гарантийного запаса.
6.5.3.1. Приближенное решение для гарантийного запаса де тали X в системе с фиксированным объемом заказа. Этот случай характеризуется следующими данными: годовое потребление 1500 ед., оптимальный размер партии 500 ед. и среднеквадрати ческое отклонение спроса 11 ед.1 Если время исполнения заказа
1 Среднеквадратическое отклонение месячного спроса.
Управление запасами |
123 |
10 дней, качество обслуживания покупателей характеризуется одним периодом дефицита в течение года, и если считать, что в году 240 рабочих дней, то гарантийный запас должен быть равен 3 ед. Эта величина получается следующим образом: гарантийный
запас = |
(0,43) {іііѴ Щ Ѵ Ѵ І. Здесь |
0,43 |
есть среднеквадратиче |
||
ское |
отклонение,, которому |
соответствует |
вероятность і/3 того, |
||
что |
мы |
будем испытывать |
дефицит |
перед |
каждой точкой заказа |
для пополнения запасов; і/2 0 преобразует среднеквадратическое отклонение месячного спроса в среднеквадратическое отклонение
суточного спроса и Y JÖ представляет собой корень квадратный из времени выполнения заказа. Этому приближенному решению соответствует переменная часть суммарных годовых затрат в 50,40 долл. Точное решение позволит уменьшить эти затраты на очень малую величину.
6.5.3.2. Приближенное решение для гарантийного запаса де тали ж в системе с фиксированным интервалом. В разд. 6.5.3.1. были установлены определенные условия, относящиеся к детали
X. При использовании этих условий гарантийный запас в системе с фиксированным интервалом будет равен 10 ед. Для расчета необходимо заменить квадратный корень из времени исполнения заказа на квадратный корень из суммы времени исполнения за каза и интервала между заказами. В нашем случае интервал между заказами равен 80 дням. Переменная часть суммарных годовых затрат для этого решения составит 51 долл., так что мы должны иметь больший, чем в предыдущем случае, гарантийный запас.
Следует помнить, что изложенные выше методы расчета гаран тийных запасов основаны на следующих предположениях: 1) уро вень спроса примерно постоянен и имеет стационарный характер изменения от одного периода к другому; 2) распределение спроса известно и аппроксимируется нормальным распределением; 3) учитываемые издержки известны и будут оставаться примерно постоянными; 4) время исполнения заказа известно и постоянно.
Если время исполнения заказа меняется, то этим величина гарантийного запаса изменяется на дополнительную составляю щую. Мы должны учитывать возможность и затягивания сроков исполнения заказов, и значительного усиления спроса. Однако до тех пор, пока величина времени исполнения заказа остается известной, никаких серьезных проблем не возникает.
6.6. С ист ем а у п р а в л е н и я за п а са м и п р гі и зм ен я ю щ ем ся спросе
При выборе системы управления запасами необходимо учиты вать возможность существенных изменений спроса. При наблю дающейся тенденции возрастания спроса, вероятно, предпочти
124 |
Глава 6 |
тельней будет система с |
фиксированным объемом заказа. |
Но в этом случае гарантийный запас должен либо постепенно воз растать с ростом спроса, либо рассчитывается так, чтобы обеспе чивалась необходимая защита от дефицита при максимальном спросе при избыточной защите в случае более низких уровней спроса. Если используется система с фиксированным объемом заказа, то с ростом спроса заказы становятся более частыми, поскольку темп спроса повышается и потребление во время срока выполнения заказа также возрастает. Из сказанного очевидна необходимость в большем объеме гарантийного запаса.
Если в условиях растущего спроса используется система с фиксированным интервалом, то последовательно возрастают объ емы заказов и гарантийный запас достигает значительной вели чины. Поэтому если нет каких-либо особенно сильных доводов в пользу применения системы управления запасами с фиксиро ванными интервалами, то в условиях роста спроса предпочтитель ной является система управления с фиксированным объемом за каза.
Действие двух типов систем управления запасами при нали чии определенной тенденции изменения спроса моншо показать на следующем гипотетическом примере для продукции G. Данные спроса представлены в табл., 6.1 в предположении, что в месяце 20 рабочих дней, а в году 240. Предположим также, что суточный спрос в течение месяца постоянен. Кривая спроса для этого слу чая приведена на фиг. 6.7 и 6.8.
|
|
Таблица 6.1 |
|
Спрос на продукт G |
|
Месяц |
Месячный спрос |
Суточный спрос . |
1 |
100 |
5 |
11 |
120 |
6 |
III |
140 |
7 |
IV |
160 |
8 |
V |
180 |
9 |
VI |
200 |
10 |
VII |
220 |
И |
VIII |
240 |
12 |
IX |
260 |
13 |
X |
280 |
14 |
XI |
300 |
15 |
XII |
320 |
16 |
В с е г о |
2520 |
Управление запасами |
■ 125 |
Определим оптимальный раз мер партии. Предполагая, что из вестны следующие данные:
Затраты |
на |
поставку |
= 17,5 |
долл.; |
Затраты на |
содержание |
= 2,00 |
долл.; |
|
запаса |
потребление |
=2520 |
ед ., |
|
Годовое |
||||
находим |
|
|
|
|
, й Д ^ |
|
Х 17.5х 2520 = 210 ед |
Табл. 6.2 построена по данным табл. 6.1 с учетом предположе
ний, использованных при построении фиг. 6.8, и того, что заказ делается в конце того дня, когда запас достигает точки заказа или падает ниже ее, а все заказы поступают на склад'утром того дня, который следует за днем получения заказа.
|
|
|
|
|
Таблица 6.2 |
У р о в н и зап асо в пр о д укта G |
в си сте м е |
с ф иксированны м |
объемом заказа |
||
|
Д н и |
|
Уровни запасов |
|
|
Моменты |
Моменты попол- |
в момент нового |
пополне- |
после пополне |
|
новых заказов |
нения заказов |
заказа |
|
I запасов |
ния запаса |
30 |
30 |
250 |
|
220 |
410 |
61 |
252 |
|
430 |
||
87 |
67 |
247 |
|
212 |
422 |
93 |
|
202 |
412 " |
||
109 |
250 |
|
|||
115 |
|
200 |
410 |
||
129 |
251 |
|
|||
135 |
|
196 |
406 |
||
148 |
244 |
|
|||
154 |
|
184 |
394 |
||
165 |
245 |
|
|||
171 |
|
180 |
390 |
||
181 |
246 |
|
|||
187 |
|
176 |
386 |
||
196 |
246 |
|
|||
202 |
|
175 . |
385 |
||
210 |
250 |
|
|||
224 |
216 |
246 |
|
175 |
385 |
230 |
|
166 |
376 |
||
237 |
248 |
|
|||
243 |
|
166 |
376 |
||
|
|
|
Если предположить, что |
гарантийный запас равен 200 ед. |
и время исполнения заказа |
составляет 5 дней; то можно рассчи- |
126 |
Глава 6 |
тать максимальный ожидаемый запас, точки заказов и точки по
полнения |
запасов: |
|
|
Максимальный ожидаемый запас = 200 + |
210 = 4 1 0 |
ед.; |
|
Ожидаемое |
среднее суточное потребление |
2520 |
= 1 0 , 5 ; |
= ——— |
|||
|
|
240 |
|
Точка заказов = 200 X 10,5 X 5 = 252,5 (используем 255).
Действие системы с фиксированным интервалом между зака зами отражено в табл. 6.3. Используются те же исходные данные,
Таблица 6.3
Уровни запасов продукта G в системе с фиксированным интервалом
|
Дин |
|
|
Уровни запасов |
|
|
точки |
точки попол |
Объем |
точка |
перед попол |
после попол |
|
заказа |
||||||
закалов |
нения запасов |
|
заказа |
нением запаса |
нения запа |
|
|
|
|
|
|
са |
|
15 |
|
130 |
335 |
310 |
410 |
|
21 |
440 |
|||||
35 |
115 |
350 |
||||
41 |
320 |
435 |
||||
55 |
135 |
330 |
||||
61 |
295 |
430 |
||||
75 |
155 |
310 |
||||
81 |
270 |
425 |
||||
95 |
175 |
290 |
||||
101 |
245 |
420 |
||||
115 |
195 |
270 |
||||
121 |
220 |
415 |
||||
135 |
141 |
215 |
250 |
195 |
410 |
|
155 |
235 |
230 |
||||
161 |
170 |
405 |
||||
175 |
255 |
210 |
||||
181 |
145 |
400 |
||||
І95 |
275 |
190 |
||||
201 |
120 |
395 |
||||
215 |
295 |
170 |
||||
221 |
95 |
390 |
||||
235 |
315 |
1Б0 |
||||
241 |
70 |
385 |
||||
|
|
|
Управление запасами |
127 |
что и в предыдущем случае, но теперь необходимо определить интервал между заказами, а не объем заказа. Поскольку опти мальный объем заказа равен 210 ед., то наиболее приемлемый интервал между заказами составляет 240/п, или 240q0/s, что рав-
Ф и г. 6.9. Кривая нзмепеыия запасов продукта G при системе с фиксиро
ванным объемом заказа.
Точкизаказа, дни
Ф и г . 6.10. Кривая изменения .запасов продукта G при системе с фиксиро
ванным интервалом.
но (240 X 210)/2520 = 20 дням. Поэтому первая точка заказа будет находиться в конце пятнадцатого дня, а последующие точки заказа идут с интервалом в 20 дней.
На фиг. 6.9 и 6.10 показаны кривые изменения запасов для двух типов систем. Отметим, что минимальный уровень запасов
128 |
Глава 6 |
|
изменяется сильнее |
в системе с фиксированным |
интервалом. |
В этой системе наблюдаются большие изменения |
объема заказа |
и максимального запаса. Большой диапазон изменения этих ве личин приводит к добавочным затратам на содержание запасов. В системе с фиксированным объемом заказа минимальный уро вень запасов изменяется от 166 до 220 ед., тогда как в системе с фиксированным интервалом минимальный уровень запасов из меняется от 70 до 320 ед. Это означает, что достаточный гарантий ный запас для системы с фиксированным объемом заказа состав лял бы примерно 34 ед., тогда как для системы с фиксированным интервалом потребовалось бы иметь гарантийный запас в 130 ед.
Если мы рассчитаем годовые затраты на содержание запасов (циклических и гарантийных) для обеих систем управления запа сами, то отчетливо увидим, как сказывается выбор системы уп равления запасами в условиях роста спроса. Средние затраты на содержание запасов для систем с фиксированным заказом равны 588.17 долл., а для систем с фиксированным интервалом 619.17 долл. Эта разница невелика. Но если уменьшить гарантий ный запас до минимума, то окажется, что система с фиксированным
заказом |
требует |
сравнительно |
малых затрат (256,17 долл.) по |
||
сравнению с |
системой |
с |
фиксированным |
интервалом |
|
(479,17 |
долл.). |
В приведенном примере затраты на |
содержание |
запасов при минимальном гарантийном запасе в системе с фикси рованным интервалом почти в 2 раза больше, чем в системе с фик сированным объемом заказа.
Различия в величине необходимого объема гарантийного за паса и в затратах на содержание циклических запасов определя ются разной эффективностью систем управления запасами: систе ма с фиксированным объемом заказа должна защищать от дефи цита только в течение времени исполнения заказа, а система с фиксированным интервалом должна защищать от дефицита и в течение времени исполнения заказа, и в течение времени цикла.
Такое же сравнение систем управления запасами может быть выполнено и в случае циклического изменения спроса. И здесь система управления запасами с фиксированным объемом заказа обеспечит лучшее приближение к ожидаемым максимальным и ми нимальным уровням запасов.
6.7. О п т и м и з а ц и я буф ерного за п а с а меж ду д вум я с т а н к а м и
і
Для выбора оптимального буферного запаса между двумя станками производственной линии необходимы определенные дан ные. Схема образования буферного запаса между станками пока зана на фиг. 6.11. Производственный процесс имеет стохастиче ский (недетерминированный) характер, обусловленный опреде-
Управление запасами |
129 |
ленной верЪятностыо выхода из строя первого станка (станка А). Необходимо так определить величину буферного запаса, чтобы минимизировать затраты содержания этого запаса и затраты, вызванные остановками станка В вследствие выхода из строя' станка А.
Ф и г . 6.11. Буферный запас между станками.
Для решения задачи введем следующие обозначения:
I |
— уровень буферного запаса между станками А и В\ |
||
(а — среднее |
время между выходами из строя станка А\ |
||
т — средняя |
продолжительность неисправного состояния |
||
f(i) |
станка А; |
1 |
|
— плотность вероятности х; |
w — стоимость простоя станка В за единицу времени;
і— затраты на содержание в запасе единицы продукции за единицу времени;
d — темп спроса станка В в единицах продукции за единицу времени.
Можно определить простой станка В вследствие выхода из. строя станка А выражением
|
О, |
если |
I >• dx, |
t = ■ |
j |
если I < |
dx. |
|
X ------- , |
Ожидаемые издержки вследствие выхода из строя станка А
составят
СО
ч: — - у ) / (') d x .
Суммарные издержки в единицу времени будут равны
C r = |
u + f |
r |
] { |
x - |
т ) /(,,<і'- |
Дифференцируя по /, |
|
- l/d ' |
|
' |
|
найдем |
|
|
|
где F(x) есть интегральная функция распределения для плотности вероятности /(а:).
130 Глава 6
Оптимальный уровень запасов удовлетворяет условию
(6.3)
которое выводится из условия дСт/дІ = 0. Следует отметить, что
при |
> со необходимость в содержании запасов |
отпадает. |
||||||
6.7.1. Расчет |
оптимального буферного запаса между станками |
|||||||
|
Изложенные |
выше |
принципы определения оптимального за |
|||||
паса можно проиллюстрировать следующим примером. |
Допус |
|||||||
тим, что среднее время между выходами из строя станка А |
состав |
|||||||
ляет 16 ч. Средняя продолжительность |
простоя |
1/2 ч. |
Продол |
|||||
жительность |
простоя |
распределена |
экспоненциально |
[/(т) = |
||||
= |
2 ехр (—2т)]. |
Каждый час простоя |
станка В стоит 40 долл, |
|||||
и |
содержание |
каждой |
единицы продукции на складе в |
течение |
1 ч стоит 0,001 долл. При нормальных условиях производитель ность станка В составляет 20 ед. в час. Каким должен быть опти мальный буферный запас между станками А и В ?
Используя предыдущие рассуждения, находим время простоя
станка В |
|
|
0, |
если |
/^>20-с, |
t = |
если |
I < 20т. |
- — , |
||
20 |
|
|
Ожидаемые затраты на один .выход из |
строя станка А составят |
|
со |
|
|
Ожидаемые суммарные затраты за единицу времени будут
Используя уравнение (6.3), найдем
Это дает
/#/20
2е~2' dx ча 0,992,