Логистические производственно-транспортные системы - УрГУПС

Курс лекций и лабораторных работ

Лекция 1.3. Управление запасами: классификация, модель EOQ и системы управления

Содержание


Классификация запасов по времени

Примечание. Основные понятия о запасах и их роли в логистической системе рассмотрены в лекции 1.1.

Запасы как объект управления классифицируются по временным параметрам, что определяет стратегию их регулирования.

Виды запасов по времени

Вид запаса Определение Экономическое назначение
Максимальный желательный запас Уровень запаса, экономически целесообразный в данной системе управления Ориентир при расчёте объёма заказа; превышение ведёт к излишним затратам на хранение
Пороговый уровень (точка заказа) Уровень запаса, при достижении которого подаётся заказ на пополнение Сигнал для запуска процесса закупки; предотвращает переход в дефицитное состояние
Текущий запас Фактический уровень запаса в любой момент учёта База для принятия оперативных решений по управлению запасами
Гарантийный (страховой) запас Постоянно возобновляемый резервный запас Страхование от непредвиденных обстоятельств (срыв поставок, рост спроса)
Неликвидный запас Длительно неиспользуемые ценности вследствие ухудшения качества или морального износа Требует списания или утилизации; «замораживает» оборотные средства

График изменения уровня запаса во времени

График изменения уровня запаса во времени

Пример. На складе металлургического комбината:


Классификация запасов по месту нахождения и функциям

По месту нахождения

Тип запаса Характеристика Пример
Производственные запасы Находятся на промышленных предприятиях для производственного потребления Сырьё и материалы на складе металлургического комбината
Товарные запасы Расположены на складах готовой продукции и в каналах распределения Готовая продукция в распределительном центре розничной сети

Пример. Структура запасов торговой сети:

По исполняемым функциям

Функция Назначение Особенности
Текущие запасы Обеспечение непрерывности между поставками Размер зависит от интервала поставок и интенсивности потребления
Подготовительные (буферные) Подготовка материалов к производству/отпуску (сушка, комплектация) Временные; возникают из-за технологических ограничений
Гарантийные (страховые) Страхование от непредвиденных обстоятельств Постоянная величина; не используются в нормальных условиях
Сезонные Обеспечение работы при сезонном характере производства/потребления Образуются перед периодом перерыва (например, запасы ГСМ перед зимой)
Рекламные Быстрая реакция на маркетинговые акции Создаются в точках продаж перед промо-акциями
Спекулятивные Защита от роста цен или получение прибыли от конъюнктуры Формируются при прогнозируемом росте стоимости сырья

Цели создания запасов

  1. Страхование сбоев в поставках — защита от задержек поставщиков
  2. Защита от повышения закупочных цен — фиксация цены при ожидании роста
  3. Экономия на оптовых скидках и транспортировке — закупка крупными партиями
  4. Повышение эффективности производства — ликвидация простоев из-за нехватки материалов
  5. Повышение качества обслуживания потребителей — гарантия наличия товара

Формула Уилсона для расчёта оптимального размера заказа

Экономический смысл

Модель EOQ (Economic Order Quantity) позволяет определить размер заказа, минимизирующий совокупные затраты на:

Базовая формула

\[q_{опт} = \sqrt{\frac{2 \cdot C_o \cdot S}{i}}\]

Где:

Вывод формулы

Совокупные затраты: \(TC(q) = \frac{S \cdot C_o}{q} + \frac{q \cdot i}{2}\)

Минимизация достигается приравниванием производной к нулю: \(\frac{dTC}{dq} = -\frac{S \cdot C_o}{q^2} + \frac{i}{2} = 0\)

Отсюда: \(q_{опт} = \sqrt{\frac{2 \cdot C_o \cdot S}{i}}\)

Модель EOQ (схема)

КЛАССИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ EOQ (ФОРМУЛА ХАРРИСА-ВИЛЬСОНА)

Исходные данные:

Формула: \(q_{опт} = \sqrt{\frac{2 \cdot C_o \cdot S}{i}}\)

Расчёт: \(q_{опт} = \sqrt{\frac{2 \cdot 1000 \cdot 500}{100}}\)

Результат: ОПТИМАЛЬНЫЙ РАЗМЕР ЗАКАЗА = 100 ед.

График зависимости суммарных затрат от размера заказа

График зависимости суммарных затрат от размера заказа

Две составляющие затрат:

  1. Затраты на оформление заказов — убывающая гипербола (чем больше заказ, тем меньше заказов в год)
  2. Затраты на хранение — возрастающая прямая (чем больше заказ, тем выше средний запас)
  3. Суммарные затраты — парабола с минимумом в точке $q_{опт}$

Пример расчёта

Данные:

Расчёт: \(q_{опт} = \sqrt{\frac{2 \cdot 500 \cdot 1\ 000}{40}} = \sqrt{25\ 000} \approx 158 \text{ комплектов}\)

Число заказов в год: \(n = \frac{1\ 000}{158} \approx 6 \text{ заказов}\)

Вывод: Для обеспечения бесперебойного производста оптимально заказывать по 158 едениц 6 раз в год.


Условия применения и модификации модели Уилсона

Ограничения классической модели

  1. Постоянный и равномерный спрос — потребление не меняется во времени
  2. Мгновенная поставка — время выполнения заказа $L = 0$
  3. Отсутствие дефицита — товар всегда есть в наличии
  4. Постоянные затраты на оформление и хранение
  5. Отсутствие скидок за объём заказа

Модификация 1: Учёт времени выполнения заказа

При $L > 0$ необходимо рассчитать точку заказа:

\[R = d \cdot L\]

Где:

Пример. На сортировочной станции Западно-Сибирской железной дороги:

Точка заказа: \(R = 6 \cdot 10 = 60 \text{ колёсных пар}\)

Вывод: При снижении запаса колёсных пар до 60 шт. подаётся заказ на $q_{опт}$ для обеспечения бесперебойной работы вагонного депо.

Модификация 2: Учёт скидок за объём

При наличии скидок рассчитывается суммарная стоимость для каждого ценового интервала:

\[TC = \frac{S \cdot C_o}{q} + \frac{q \cdot i \cdot c}{2} + S \cdot c\]

Где:

Пример выбора оптимального объёма при скидках

Объём заказа Цена за шт., руб. Затраты на заказ, руб. Затраты на хранение, руб. Стоимость товара, руб. Суммарные затраты, руб.
100–499 шт. 100 12 000 3 000 1 200 000 1 215 000
500–999 шт. 95 9 600 3 600 1 140 000 1 153 200
≥1000 шт. 90 8 000 4 500 1 080 000 1 092 500 ← оптимально

Вывод: Несмотря на то, что $q_{опт}$ без скидок = 600 шт., экономически выгоднее заказывать 1000 шт. для получения максимальной скидки.


Система с фиксированным размером

5.1. Система с фиксированным размером заказа (СФРЗ)

Принцип работы

Пример. Склад запасных частей Западно-Сибирской железной дороги:

Порядок расчёта параметров СФРЗ

№ Показатель Формула расчёта
1 Потребность $S$, шт. Задаётся
2 $q_{опт}$ По формуле Уилсона
3 Время выполнения заказа $L$, дни Задаётся
4 Возможная задержка $\Delta L$, дни Задаётся
5 Суточное потребление $d$ $S / \text{раб. дни}$
6 Ожидаемое потребление за $L$ $d \cdot L$
7 Максимальное потребление за $L + \Delta L$ $d \cdot (L + \Delta L)$
8 Гарантийный запас $Z$ $d \cdot \Delta L$
9 Пороговый уровень $R$ $Z + d \cdot L$
10 Максимальный желательный запас $S_{max}$ $Z + q_{опт}$

График изменения запаса в СФРЗ

График изменения запаса в СФРЗ

Характеристики:

Пример расчёта параметров СФРЗ

Данные:

Расчёт:

Вывод: При снижении запаса буксов до 45 шт. подаётся заказ на 45 шт. для обеспечения бесперебойной работы вагонных мастерских.


5.2 Система с фиксированным интервалом времени (СФИВ)

Принцип работы

Пример. Склад ГСМ станции Новосибирск-Главный:

Порядок расчёта параметров СФИВ

№ Показатель Формула расчёта
1 Потребность $S$, шт. Задаётся
2 Интервал $T$, дни $T = \frac{q_{опт} \cdot \text{раб. дни}}{S}$
3 Время выполнения $L$, дни Задаётся
4 Возможная задержка $\Delta L$, дни Задаётся
5 Суточное потребление $d$ $S / \text{раб. дни}$
6 Ожидаемое потребление $ОП$ $d \cdot L$
7 Максимальное потребление $d \cdot (L + \Delta L)$
8 Гарантийный запас $Z$ $d \cdot \Delta L$
9 $МЖЗ$ $Z + d \cdot T + ОП$

График изменения запаса в СФИВ

График изменения запаса в СФИВ

Характеристики:

Пример расчёта СФИВ

Данные: (для склада ГСМ станции Новосибирск-Главный)

Расчёт:

Вывод: Каждые 4 дня проводится проверка запаса ГСМ и формируется заказ на 55 литров для обеспечения дизельным топливом подвижного состава.

Преимущества и недостатки СФИВ

Преимущества:

Недостатки:


Сравнительная характеристика СФРЗ и СФИВ

Критерий СФРЗ (фиксированный размер) СФИВ (фиксированный интервал)
Сигнал для заказа Достижение порогового уровня $R$ Истечение интервала времени $T$
Размер заказа Постоянный ($q_{опт}$) Переменный ($РЗ = МЖЗ - ТЗ + ОП$)
Периодичность Переменная (зависит от спроса) Постоянная (фиксированный интервал $T$)
Уровень запаса Непрерывный контроль Периодическая проверка
Страховой запас Ниже Выше (на случай всплеска между проверками)
Категория товаров A — дорогие, критичные позиции C — дешёвые, стандартные позиции
Административные затраты Выше (постоянный мониторинг) Ниже (фиксированный график)
Риск дефицита Ниже (реагирует мгновенно) Выше (между проверками)
Пример применения Запчасти для авиационного двигателя Крепёж, канцелярские товары

Системы периодичностью

7.1 Система с установленной периодичностью пополнения

Принцип работы

Критически важные товары:

Порядок расчёта параметров системы с установленной периодичностью

№ Показатель Формула расчёта
1 Потребность $S$, шт. Задаётся
2 Интервал проверки $T$, дни $T = \frac{q_{опт} \cdot \text{раб. дни}}{S}$ или задаётся
3 Время выполнения заказа $L$, дни Задаётся
4 Возможная задержка $\Delta L$, дни Задаётся
5 Суточное потребление $d$ $S / \text{раб. дни}$
6 Ожидаемое потребление $ОП$ $d \cdot L$
7 Максимальное потребление за $L + \Delta L$ $d \cdot (L + \Delta L)$
8 Гарантийный запас $Z$ $d \cdot \Delta L$
9 Пороговый уровень $R$ $Z + d \cdot L$
10 Максимальный желательный запас $МЖЗ$ $Z + d \cdot T + ОП$
11 Размер заказа $РЗ$ $МЖЗ - ТЗ + ОП$

График изменения запаса в системе с установленной периодичностью

График изменения запаса в системе с установленной периодичностью

gantt
    title Система с установленной периодичностью пополнения
    dateFormat  X
    axisFormat %s
    section Уровень запаса
    Запас : 0, 100
    Пороговый уровень (R) : crit, 0, 40
    Гарантийный запас (Z) : done, 0, 20
    
    section Заказы
    Плановый заказ : milestone, 0, 90
    Внеплановый заказ : milestone, 0, 80
    Поставка : milestone, 0, 70

Характеристики графика:

Пример расчёта параметров системы с установленной периодичностью

Данные: (для склада медицинских препаратов больницы)

Расчёт:

  1. Гарантийный запас: $Z = d \cdot \Delta L = 4 \cdot 3 = 12$ упаковок
  2. Ожидаемое потребление: $ОП = d \cdot L = 4 \cdot 5 = 20$ упаковок
  3. Пороговый уровень: $R = Z + ОП = 12 + 20 = 32$ упаковки
  4. Максимальный желательный запас: $МЖЗ = Z + d \cdot T + ОП = 12 + 4 \cdot 30 + 20 = 152$ упаковки
  5. Размер заказа: $РЗ = МЖЗ - ТЗ + ОП = 152 - 45 + 20 = 127$ упаковок

Вывод: Каждые 30 дней проводится плановая проверка запаса. Если запас снижается до 32 упаковок раньше плановой проверки, формируется внеплановый заказ. Это обеспечивает бесперебойное обеспечение.

Преимущества и недостатки системы с установленной периодичностью

Преимущества:

Недостатки:

Пример. Больница хранит запас жизненно важных препаратов:


7.2. Система с условной периодичностью пополнения

Принцип работы

Медленно оборачивающиеся товары:

Порядок расчёта параметров системы с условной периодичностью

№ Показатель Формула расчёта
1 Потребность $S$, шт. Задаётся
2 Интервал проверки $T$, дни $T = \frac{q_{опт} \cdot \text{раб. дни}}{S}$ или задаётся
3 Время выполнения заказа $L$, дни Задаётся
4 Возможная задержка $\Delta L$, дни Задаётся
5 Суточное потребление $d$ $S / \text{раб. дни}$
6 Ожидаемое потребление $ОП$ $d \cdot L$
7 Максимальное потребление за $L + \Delta L$ $d \cdot (L + \Delta L)$
8 Гарантийный запас $Z$ $d \cdot \Delta L$
9 Пороговый уровень $R$ $Z + d \cdot L$
10 Максимальный желательный запас $МЖЗ$ $Z + d \cdot T + ОП$
11 Размер заказа $РЗ$ $МЖЗ - ТЗ + ОП$
12 Условие заказа $ТЗ ≤ R$

График изменения запаса в системе с условной периодичностью

График изменения запаса в системе с условной периодичностью

gantt
    title Система с условной периодичностью пополнения
    dateFormat  X
    axisFormat %s
    section Уровень запаса
    Запас : 0, 100
    Пороговый уровень (R) : crit, 0, 40
    Гарантийный запас (Z) : done, 0, 20
    
    section Заказы
    Проверка 1 (ТЗ > R) : milestone, 0, 120
    Проверка 2 (ТЗ ≤ R) : milestone, 0, 110
    Заказ : milestone, 0, 100
    Поставка : milestone, 0, 90

Характеристики графика:

Пример расчёта параметров системы с условной периодичностью

Данные:

Расчёт:

  1. Гарантийный запас: $Z = d \cdot \Delta L = 1 \cdot 5 = 5$ шт.
  2. Ожидаемое потребление: $ОП = d \cdot L = 1 \cdot 7 = 7$ шт.
  3. Пороговый уровень: $R = Z + ОП = 5 + 7 = 12$ шт.
  4. Максимальный желательный запас: $МЖЗ = Z + d \cdot T + ОП = 5 + 1 \cdot 14 + 7 = 26$ шт.
  5. Проверка условия: $ТЗ = 8 ≤ R = 12$ → условие выполняется, заказ формируется
  6. Размер заказа: $РЗ = МЖЗ - ТЗ + ОП = 26 - 8 + 7 = 25$ шт.

Вывод: Каждые 14 дней проводится плановая проверка запаса. Заказ формируется только если текущий запас не превышает 12 шт. В данном случае запас составляет 8 шт., поэтому формируется заказ на 25 шт. для обеспечения бесперебойного производства.

Преимущества и недостатки системы с условной периодичностью

Преимущества:

Недостатки:

Пример. Склад инструмента Западно-Сибирской железной дороги:



Выбор системы регулирования запасов

Рекомендации по выбору системы

Характеристика товара Рекомендуемая система
Высокая стоимость, неравномерный спрос СФРЗ
Низкая стоимость, стабильный спрос СФИВ
Критическая важность, высокие риски Установленная периодичность
Низкая оборачиваемость Условная периодичность

Сравнительная характеристика систем

Система Сигнал заказа Размер заказа Сфера применения
СФРЗ Достижение $R$ Постоянный ($q_{опт}$) Дорогие товары (категория А), критичные позиции
СФИВ Истечение интервала $T$ Переменный ($РЗ = МЖЗ - ТЗ + ОП$) Дешёвые товары (категория С), стандартные позиции
Установленная периодичность $T$ + достижение $R$ Переменный ($РЗ = МЖЗ - ТЗ + ОП$) Критически важные товары с высокими рисками дефицита
Условная периодичность $T$ при $ТЗ ≤ R$ Переменный ($РЗ = МЖЗ - ТЗ + ОП$) Медленно оборачивающиеся товары, запчасти для ремонта

Ключевые выводы по лекции

  1. Классификация запасов по времени: максимальный, пороговый, текущий, гарантийный, неликвидный.
  2. Классификация по функциям: текущие, подготовительные, гарантийные, сезонные, рекламные, спекулятивные.
  3. Формула Уилсона (EOQ) определяет оптимальный размер заказа, минимизирующий совокупные затраты.
  4. Модификации EOQ: учёт времени выполнения заказа, учёт скидок за объём.
  5. СФРЗ — заказ при достижении точки заказа, размер постоянный.
  6. СФИВ — заказ через фиксированный интервал, размер переменный.
  7. Дополнительные системы регулирования: установленная и условная периодичность пополнения.
  8. Выбор системы регулирования зависит от стоимости, критичности и оборачиваемости товаров.

Контрольные вопросы

  1. Назовите виды запасов по времени и дайте их характеристику.
  2. Выведите формулу Уилсона (EOQ) для расчёта оптимального размера заказа.
  3. Как рассчитывается точка заказа при учёте времени выполнения заказа?
  4. В чём различие между СФРЗ и СФИВ?
  5. Какие критерии используются для выбора системы регулирования запасов?