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基库存策略

基准库存策略(base-stock policy)在每次补货决策时,把库存或库存位置补到一个目标水平。若当前净库存为 x、目标为 S 且不允许退货,则订量为 q=(S−x)+,其中 u+=max⁡(u,0)。它是一种订货规则,目标值仍须按需求、服务与成本条件确定,不能把目标库存当作随意加上的“安全余量”。[1]

以下先在一个可以完整证明的单期模型中求目标:补货立即到达,无固定订货费与单位订货费,需求未满足时全部积压。每单位期末正库存成本为一元,每单位积压成本为三元。需求 D 分别取零、一、二,概率为零点二、零点五、零点三。所有数量均为整数。

正库存与积压的共同损失

将补货后的净库存记为 s=x+q≥x。需求发生后,正库存为 (s−D)+,积压为 (D−s)+。一般模型中假定 D 为非负整数随机变量且 𝔼D<∞,持有成本 h>0、积压成本 p>0。这样每个有限整数 s 对应的期望成本都有限,可以作下文差分。相关期望成本为 L(s)=h𝔼(s−D)++p𝔼(D−s)+. 净库存可以为负,表示积压,不表示仓库中存在负数件实物。目标只覆盖本期末持有/积压损失;采购费被设为零不是默认现实采购免费,而是明确的简化假设。

主例把各可能需求逐个代入: L(0)=0.5×3+0.3×6=3.3,L(1)=0.2×1+0.3×3=1.1,L(2)=0.2×2+0.5×1=0.9,L(3)=0.2×3+0.5×2+0.3=1.9. 备两件比一件平均多花零点七元持有成本,却减少零点九元积压成本,净省零点二元;这个差额可直接用离散差分看清。

最优分位数的证明

库存从整数 s 增加一件时:若 D≤s,期末库存多一件、成本加 h;若 D≥s+1,积压少一件、成本减 p。因而 L(s+1)−L(s)=hPr⁡(D≤s)−pPr⁡(D≥s+1)=(h+p)F(s)−p, 其中 F(s)=Pr⁡(D≤s)。由于 F 非递减,差分也非递减;成本先下降、可能持平、再上升。因此最小的最优目标可选为满足 F(S)≥pp+h 的最小整数 S。若某一格 F(s) 恰等于该比值,则 s 与 s+1 的成本相等,可能有多个最优目标。主例阈值为 3/4,F(1)=0.7 尚不足,F(2)=1 达标,故最小最优目标为二。[2]

备货后净库存0,1,2,3,4的期望损失分别3.3,1.1,0.9,1.9,2.9,最小为S2
点是允许的整数备货量;连线只连接相邻离散方案。目标二由费用差分与分位阈值共同确定。

若当前 x=−1,订三件补到二;若当前已有三件且不能退货,不能订负一件,而是订零、保持三。差分在最优区间之后非负,所以在约束 s≥x 下,最优备货水平为 max⁡(x,S)。

库存位置与提前期

有未到货订单时,库存位置通常定义为“在手实物加在途数量减未交付积压”。例如在手二件、在途四件、积压一件,库存位置为五;目标位置六时再订一件,而非只看货架上的二件就订四件。这个核算避免对同一未来缺口重复订货。

但正提前期会改变被保护的需求区间;周期检查还可能涉及“提前期加检查周期”的需求。上面单期分位数的证明不能未经动态模型论证就称为任意多期、随机提前期下的普遍最优策略。有固定订货费时,分批补足目标可能太频繁,更常需要订货点与订货上限两个参数。

变式。 持有成本提高到三元、积压成本仍为三元,阈值变为二分之一。F(0)=0.2、F(1)=0.7,故目标降为一;直接复算 L(1)=0.6+0.9=1.5,小于 L(0)=3.3 与 L(2)=2.7。成本比改变目标方向,与对需求曲线的直觉相符。

参考文献

  1. ↑ Stanley B. Gershwin,MIT,Inventory,2.853/2.854 (2016),第57—64页,基准库存及无丢失需求的净库存守恒;第79—82页,持有和积压费用。
  2. ↑ Stanley B. Gershwin,MIT,Inventory,2.853/2.854 (2016),第18—23页,单期临界分位数原理;这里采用离散持有/积压成本逐事件差分证明。