Моделювання управління запасами (стр. 3 из 10)
Малюнок 1.1 - Основна модель системи з фіксованим обсягом
Поточний запас матеріалу, як показано на малюнку 1.1 змінюється по "пилці" і, при його зниженні до рівня R (крапка замовлення), розмішається повторне замовлення. Замовлені вироби будуть отримані через інтервал часу L, що у даній моделі залишається незмінним.
Спочатку для розробки моделі керування запасами необхідно встановити функціональний взаємозв'язок між цими змінними. У цьому випадку нас цікавлять загальні витрати на створення запасів, які можна виразити наступним рівнянням:
Сумарні річні витрати = Річні витрати на закупівлі + Річні витрати на розміщення замовлень + Річні витрати на зберігання або
, (1.1)де ТС - сумарні річні витрати;
D - річна потреба в матеріалі;
С - ціна одиниці закуповуваного матеріалу;
Q - кількість матеріалу, який необхідно замовити. Оптимальна кількість називається економічним розміром замовлення;
S - витрати на розміщення одного замовлення;
Н- річні витрати зберігання одиниці середнього запасу матеріалу. Найчастіше витрати на зберігання визначаються як відсоток від ціни матеріалу, тобто Н = ІЗ, де І - відсоток від ціни С.
DC у правій частині рівняння являє собою Вартість закупівлі річної потреби матеріалу; (D/Q)S - річні витрати на розміщення замовлень (фактична кількість розміщених замовлень D/Q, помножена на витрати на розміщення одного замовлення S), а (Q/2)H - річні витрати зберігання (середній запас Q/2, помножений на річні витрати зберігання одного виробу Н). Залежності між цими величинами представлені в графічному виді на мал. 1.2.
Потім для розробки моделі керування запасами необхідно визначити розмір замовлення Qopt при якій сумарні витрати мінімальні. Для знаходження крапки мінімальних витрат візьмемо похідну від сумарних річних витрат по Q і дорівняємо її до нуля.
Малюнок 1.2 - Залежності різних складових витрат на створення запасу матеріалу від розміру замовлення.
Для розглянутого тут рівняння ці перетворення будуть мати такий вигляд:
(1.2)Оскільки ця проста модель припускає, що потреба й час виконання замовлення є постійними величинами, резервний (буферний) запас не потрібно, і крапка повторного замовлення, R, визначається як:
R=davL (1.3)
де
dav— середня денна потреба в матеріалі (постійна величина);
L — час виконання замовлення в днях (постійна величина).
Модель з фіксованим обсягом у виробничому процесі
Рівняння (1.1) припускає, що замовлена кількість виробів буде отримана однією партією, однак в практиці часто буває інакше. В багатьох ситуаціях виготовлення виробів, що входять у запас, і використання цього запасу відбуваються одночасно. Це, зокрема відноситься до випадку, коли одна частина виробничої системи виконує функцію постачальника для іншої частини цієї системи, що виступає в ролі споживача. Наприклад, у процесі виконання замовлення на алюмінієві віконні рами одна частина замовлення ще перебуває в стадії виготовлення алюмінієвих заготівель, а інша — у процесі розрізки алюмінієвих заготівель і монтажу, хоча все замовлення на ці заготівлі ще не виконаний. Крім того компанії все частіше переходять до довгострокових угод з постачальниками. Відповідно до цих угод єдине замовлення може охоплювати потребу у виробах і матеріалах, розраховану на півроку чи на рік вперед, а постачальник виконує свої поставки щотижня (іноді навіть чаші). Якщо позначити незмінну денну (тижневу) потребу в готовій продукції через d, названу нормою споживання, а денну (тижневу) виробничу потужність процесу виготовлення даної продукції через р, названу нормою виробництва, то можна одержати наступне рівняння сумарних витрат:
Виконуючи диференціювання по Q і прирівнюючи це вираження до нуля, одержимо
(1.4)1.4 Моделювання визначення рівня резервного запасу
Описана вище модель керування запасами припускала, що потреба відома й постійна. Однак більшості випадків потреба є змінною величиною, змінюючись щодня. У зв'язку із цим необхідно мати й підтримувати так званий резервний (буферний) запас, забезпечуючи певний рівень захисту від дефіциту виробів. Резервний запас можна визначити як величину запасу, постійно підтримувану додатково до очікуваної потреби. У випадку нормального розподілу коливань потреби це буде середнє значення відхилень. Якщо, наприклад, середньомісячна потреба становить 100 виробів і ми припускаємо, що в наступному місяці вона залишиться такою ж, а запас становить 120 виробів, то 20 виробів і будуть резервним запасом.
У літературі, присвяченої визначенню резервного запасу, зустрічаються два підходи до визначення потреби в запасі, що забезпечує захист. Перший підхід - це розрахунок через імовірність того, що потреба перевищить певну величину. Можна, наприклад, поставити наступне завдання: встановити такий рівень резервного запасу, щоб імовірність того, що потреба перевищить 100 виробів, була не вище 5%. Другий підхід ґрунтується на визначенні очікуваної кількості виробів, яких може не вистачити. Наприклад, можна визначити перед собою завдання: встановити такий рівень запасу, щоб можна було задовольняти не менш ніж 95% замовлень на дану продукцію, тобто дефіцит виробів буде існувати протягом лише 5% вього часу. Ще раз підкреслимо, що в першому підході мова йде про ймовірності перевищення певного значення, а в другому - про те, скільки виробів нам не вистачить.
Імовірнісний підхід. Використання імовірнісного критерію для визначення резервного запасу являє собою досить просте завдання. Передбачається, що потреба протягом певного періоду часу має нормальний розподіл, що характеризується деяким середнім значенням і стандартним відхиленням. В цьому підході розглядається лише ймовірність вичерпання запасу, а не кількість виробів, який не вистачить.
Розглянемо кілька простих прикладів. Припустимо, очікується, що протягом наступного місяця потреба в певних виробах складе 100 штук. Крім того, нам відомо, що стандартне відхилення дорівнює 20 штук. Якщо ми підійдемо до початку цього місяця, маючи про запас лише 100 виробів, то ймовірність вичерпання запасу складе 50%. Для половини місяців року ми припускаємо, що наша потреба перевищить 100 виробів; для іншої половини місяців ми припускаємо, що наша потреба буде менше 100 виробів. Далі, якщо ми будемо робити одноразове замовлення на місячний запас виробів у кількості 100 штук і одержувати цю партію на початку місяця, то можна чекати, що 6 місяців у році ми будемо відчувати дефіцит виробів (тобто вичерпувати свій запас).
Якщо нам здається, що настільки часте вичерпання запасу виробів неприйнятно, нам буде потрібно додатковий запас, що дозволить знизити ризик вичерпання запасу. Один з можливих варіантів - зберігати додаткові 20 одиниць виробів. У цьому випадку ми як і раніше будемо робити одноразове замовлення на місячний запас виробів, однак графік поставки виробів повинен бути таким, щоб вони надходили до нас у той момент, коли в нас у запасі ще залишаються 20 виробів. Це забезпечує нам невеликий буфер (резерв) виробів, що дозволяє знизити ймовірність вичерпання запасу.
Звичайно компанії, що використають цей підхід, установлюють імовірність "невичерпання" запасу рівної 95%. У нашому прикладі це означає, що резервний запас повинен становити приблизно 1,64 стандартного відхилення, або 33 виробу (1,64 х 20 = 32,8). Це зовсім не означає, начебто щомісяця ми повинні замовляти додаткових 33 вироби. Це означає тільки, що ми повинні замовляти місячний запас виробів, однак графік одержання їх необхідно спланувати таким чином, щоб у момент надходження замовленої партії виробів ми могли розраховувати на наявність у себе в запасі 33 виробів. В цьому випадку можна розраховувати на те, що дефіцит виробів буде відчуватися лише протягом 0,6 місяця в році (іншими словами, запас буде вичерпуватися лише в одному місяці з кожних 20).
Підхід, заснований на понятті "рівень обслуговування". Спробуємо виявити недоліки імовірнісного підходу до визначення резервного запасу. Нас цікавить не тільки ймовірність вичерпання запасу, але й скількох виробів нам буде бракувати.
Рівень обслуговування в нашому розгляді визначає необхідну кількість виробів, яку можна реально одержати з наявного запасу.
Якщо, наприклад, річна потреба в виробі становить 1000 штук, то 95%-вий рівень обслуговування означає, що 950 штук можна негайно одержати із запасу, а 50 штук не вистачить. (Ця модель незастосовна в тих випадках, коли всю річну потребу можна визначити лише невеликим числом споживачів, оскільки визначені для опису моделі нормальний розподіл припустимо тільки при досить великій кількості торгових місць.)
Запропонована концепція рівня обслуговування заснована на статистичній характеристиці, відомої як "Очікуване z або E(z)". E(z) — це очікувана кількість виробів, яка буде не вистачати протягом кожного інтервалу часу виконання замовлення. У цьому випадку передбачається, що потреба має нормальний розподіл.
Модель із фіксованим обсягом і рівнем обслуговування
Модель із фіксованим обсягом замовлення безупинно відслідковує рівень запасу й розмішає нове замовлення, коли запас досягає деякого рівня R. Небезпека вичерпання запасу в цій моделі виникає тільки протягом часу виконання замовлення, тобто періоду між моментом розміщення замовлення й моментом одержання виробів по цьому замовленню. Замовлення розміщається в той момент, коли рівень запасу знижується до крапки повторного замовлення R.