为多个需求组提供不同服务质量的有效库存管理

摘要

一种为每个需求组具有至少一种服务质量的多个需求组管理货物的库存的库存管理方法，该方法包括确定满足每个需求组的不同服务质量的多个需求组的总安全存货水平，确定每个需求组Gi的装运限制Zi，其中只有当需求组Gi的货物的库存超过装运限制Zi时才为需求组Gi装运货物。此外还公开了用于库存管理服务的计算机程序产品和方法。

说明书

技术领域

本发明涉及库存管理方法，更具体地，涉及为多个需求组提供 不同服务质量的库存管理方法。

背景技术

按存货生产是通过拥有安全存货对预测误差(即，需求与预测之 间的差距)做出反应的方法。对于库存管理来说，平衡使存货最少化 和使客户服务最大化的矛盾要求是重要问题。换句话说，为了保证足 够的货物可用于从仓库运出以符合客户期限，保持的存货量有可能增 加，导致投资成本随之增加，以及诸如引起货物处置的废弃的风险。 另一方面，简单地降低存货水平可能引起服务质量下降。因此，为了 协调存货量与服务质量之间的平衡，应用了诸如优化补充存货的参 数，或提高需求预测的精度之类的各种方法。

尽管经常使用短语“服务质量”，但在使用时没有公认的定义。 要达到的服务水平将按照产品的性质以及响应多种多样的因素和需 求而变化；因素和需求例如包括：客户的分类、提前期、交货日期、 数量和订单大小等。如果可以成功地处理所有这些因素，则存在即提 高服务质量又降低存货水平的不同可能性。但是，无论就上述因素而 言做出什么需求，诸如订货点或周期性补货系统的通常用于库存管理 的方法对所有到来的需求都一视同仁地做出反应。当需要响应不同需 求类别来区分服务质量时，已经提出了两种方法。这些方法之一是可 以按照不同服务质量将存货完全分开，另一种方法是对于所有需求， 一律应用最严格服务质量准则。

发明内容

本发明通过当存在具有不同服务质量的多个需求组时提供安全 存货水平，解决了满足被设计成响应需求变化来符合所要求服务质量 的库存管理系统中的要求的问题。

响应对库存的可变需求，本发明提出的方法通过基于服务质量的 需求分组达到更精确的响应。所提出的方法在较低安全存货水平方面 有巨大优势。另外，当采用所提出的方法时，平均库存水平也较低。

当按照客户和需求的类型区分服务质量时，尤其当考虑到十分紧 急或重要情况时，本发明提出的方法将极大地促进经营效率的提高。

如上和如下的本发明的各种优点和目的通过按照本发明的第一 方面提供为每个需求组具有至少一种服务质量的多个需求组管理货 物的库存的库存管理方法来实现，方法包括用于执行方法的步骤的与 存储器耦合的计算机处理器。方法包括按照服务质量依次排列需求 组，基于需求组次序确定要应用的参数，以及基于每个需求组的装运 限制确定货物的下单和货物的装运。

按照本发明的第二方面，提供了为每个需求组具有服务质量的多 个需求组管理货物的库存的计算机程序产品，计算机程序产品包括具 有体现有计算机可读程序代码的计算机可读存储介质，计算机可读程 序代码包括配置成按照服务质量依次排列需求组的计算机可读程序 代码，配置成基于需求组次序确定要应用的参数的计算机可读程序代 码，以及配置成基于每个需求组的装运限制确定货物的下单和货物的 装运的计算机可读程序代码。

按照本发明的第三方面，提供了为每个需求组具有至少一种服务 质量的多个需求组管理货物的库存的、向用户提供的库存管理服务的 方法，方法包括用于执行方法的步骤的与存储器耦合的计算机处理 器。方法包括响应于用户提供的每个需求组具有至少一种服务质量的 需求组信息，输入多个需求组，按照服务质量依次排列需求组，基于 需求组次序确定要应用的参数，以及根据每个需求组的装运限制确定 货物的下单和货物的装运。

附图说明

被相信是新的本发明特征以及本发明的元素特性详细列举在所 附权利要求书中。这些图只是为了例示的目的，没有按比例画出。但 是，就组织和操作方法两方面而论，本发明本身可以通过参考如下结 合附图所作的详细描述得到最好理解，在附图中：

图1是再订货点系统的例示图。

图2是周期性补货系统的例示图。

图3是本发明的实施例的流程图。

图4是例示如何为每个需求组保持单独安全存货的图。

图5是例示如何按照本发明保持安全存货的图。

图6是例示当将最严格服务质量应用于所有需求组时如何保持安 全存货的图。

图7是例示需求分组的图。

图8是本发明的示范性硬件实施例的例示图。

具体实施方式

如下定义可用在理解本发明中。

“需求组”指的是按照诸如客户分类、单位时间订货量或请求提 前期那样每个需求的属性分类的“需求组”。属性的数目可以是一个 或多个。假设存在两个或更多个需求组。另外，将所有需求划分成需 求组必须是排他的和全面的。换句话说，作为一组需求的每个需求组 不能与另一个需求组重叠，并且不应该存在不属于任何需求组的需 求。这条规则适用于过去的需求和将来的需求二者。

“安全存货”(有时也叫做“缓冲存货”)指的是为了防止需求 波动引起的短缺而保持的库存的最低水平。为了计算对于属于一个或 多个需求组的所有需求达到一致服务质量所需的安全存货，假设可以 提供如下数据：

1)补货提前期及其波动。一般说来，该数据应该是补货提前期 的概率分布，通常，经常使用补货提前期的期望值和标准偏差。

2)过去销售订单(或装运单)交易数据。该数据是包括日期、 数量、请求提前期、客户名称和客户等级的固定时段内的记录的集合。 最后三项是可以用于确定需求组的属性的例子。通过读取交易数据， 可以了解需求的改变趋势，以及需求分布；因此，基于该数据可以计 算安全存货。

3)每个组的将来需求的预测以及预测的精度(波动)。安全存 货可以基于预测误差的分布来计算，预测误差是实际销售与在补货提 前期上对需求的预测之间的差距。

2)和3)两者是可以用于估计将来需求分布的数据的例子，但未 必同时需要两种类型的数据。此外，在一些情况下，可以基于除了这 些类型的数据之外的其它数据计算安全存货。

安全存货可以通过现有技术中的公知的公式来计算。为了例示而 非限制的目的，计算安全存货的一种方法如下：

安全存货＝k*SQRT(平均提前期(Avg.Lead Time)*需求的标准 偏差²+平均需求(Avg.Demand)²*提前期的标准偏差²)，

其中k＝服务因子(该服务因子用于计算符合指定服务水平的具体 量)。

“服务质量”是某种类型的服务水平度量与数字目标的组合。服 务水平度量的典型例子是供应率、与客户提前期(指定天数)有关的 准时交货率、和订货周期服务水平(在订货周期结束时不缺货的概 率)：例如，99％的供应率，或10天提前期的90％准时交货率。存 在分配给每个需求组的服务质量。

诸如再订货点系统((s，S)方法、(s，Q)方法)和周期性补 货系统((R，S)方法)那样的当前库存管理方法设想可以计算一致 服务质量的安全存货。再订货点系统例示在图1中，而周期性补货系 统例示在图2中。本发明可以结合诸如再订货点系统和周期性补货系 统那样的库存管理方法来使用。

现在参照图3，其中例示了本发明的一个实施例。按照本发明的 方法包括三个部分：1)依次排列需求组的部分，即，方框12；2)确 定要应用的参数的部分，即，方框14；以及3)从仓库中决定货物的 下单和装运的部分，即，方框16。下面详细讨论这些部分的每一个。

依次排列需求组的部分(图3中的12)：

在依次排列需求组的部分，即，方框12中，定义需求组和每个 需求组的服务质量，即，方框18。通过利用需求日志数据、过去所作 的需求预测、和提前期信息，即，方框22，按照如下过程，按服务质 量从宽到严(从最少到最多安全存货)的次序，重新排列需求组。

步骤1。设包括所有需求组的列表是LG＝(G₁，G₂，...，G_N)， 以及设包括所有服务质量的列表是LS＝(SL₁，SL₂，...，SL_N)。LG 和LS分别对应于表1中的第一列和第二列，也就是说，SL_i是指派给 G_i的服务质量。列表LG和LS是未排序的。OG是没有数据的列表。

[表1]

步骤2。对于包括在当前列表LG中的组的所有需求，计算获取 属于列表LS的每种服务质量的安全存货。也就是说，以与LS中的 项目相同的次数计算安全存货。为列表LG中的需求组针对列表LS 中的每种服务质量的总需求计算安全存货，以找出哪种服务质量可以 通过最少安全存货实现。例如，为需求组G₁，...，G_N针对服务质量 SL₁的总需求计算安全存货，然后为需求组G₁，...，G_N针对服务质量 SL₂的总需求计算安全存货，依此类推。在这些结果当中，确定对应 于最少安全存货的对(G_i，SL_i)。这种确定是通过找出导致最低安全 存货的需求组G₁，...，G_N针对服务质量SL_i的总需求，然后从表1中 找出与SL_i相对应的G_i所做出的。例如，如果需求组G₁，...，G_N针 对服务质量SL₂的总需求导致最低安全存货，则对应需求组将是G₂， 得出具有最低安全存货的对(G₂，SL₂)。如果找到多个对，则选择 任何一对。

步骤3。从列表LG和列表LS中分别去除G_i和SL_i，并将G_i加 在列表OG的末端。

步骤4。如果列表LG是空的，则结束该过程。

步骤5。如果列表LG不是空的，则意味着还有更多的对(G_i， SL_i)要考虑，返回到步骤2并重复该过程，从其余对中选择与次最 少安全存货相对应的对(G_i，SL_i)。通过执行上述过程，最终获得包 括N个项目的列表OG，在该列表中，需求组按服务质量从宽到严的 次序排列，其中安全存货水平的次序从低到高。

如果将常用类型用作服务质量的度量，则可以简化这些步骤。例 如，当设置三个水平的供应率99％，90％和75％时，按百分率的递增 次序将列表LS表达成：LS＝(供应率75％，供应率90％，和供应率 99％)。排列列表OG使其与列表LS相对应。

确定要应用的参数的部分(方框14，图3)：

在该部分中，确定要应用的参数(即，用在实际补货操作中使用 的操作参数)，即，方框14。这些操作参数是B_i，B_all和Z_i，下文将 加以讨论。基于列表OG中的上述次序，通过累加所应实现的某种服 务质量的所有需求所需的安全存货来计算总安全存货。另外，对于每 个需求组，该部分计算装运限制(阈值)。也就是说，在现有存货不 低于需求组的装运限制的范围内从仓库运出(或为装运分配，即保留) 货物。假设标准订货量Q(在再订货点系统中)和订货间隔R(在周 期性补货系统中)是事先给定的，并且从总安全存货、补货提前期和 需求预测中导出再订货点和存货上限。

要应用的参数按照如下过程确定。

步骤0。为了简化起见，以如下方式从列表OG的顶端开始重新 指派下标：G₁，G₂，...，G_N。列表OG是按每个需求组的服务质量的 递增次序排序需求组的需求组的列表，以便OG中的第一需求组(列 表OG的顶端)的服务质量是最容量达到的。关于SL_i，重新指派下 标以便维持与G_i的对应关系(表1)。例如，对于SL₁，应该将需求 组重新编号成G₁，对于SL₂，应该将需求组重新编号成G₂，依此类 推。当排列(或排序)需求组的处理开始时，列表LG和列表LS是 未排序的。在上述处理之后，列表LG和列表LS变成空的，而列表 OG是排序列表。

步骤1。从OG的顶端开始依次取出G_i，并执行如下过程。

a.对于从G_i到G_N组合的所有需求，使用计算安全存货的传统方 法计算与服务质量SL_i相对应的安全存货。这里计算安全存货的一种 传统方法可以是以前使用的计算安全存货的公式。

b.对于从G_i到G_N组合的所有需求，使用计算安全存货的传统方 法计算与SL_i-1相对应的安全存货。(当i＝1时，安全存货是0。)

c.使用下面表达式确定B_i(安全存货)。由于按服务质量的递增 (即，从宽到严)次序，排列组，所以

[数学公式1]

B_i≥0。

B_i＝(与SL_i相对应的安全存货)-(与SL_i-1相对应的安全存货)

步骤2。使用下面表达式计算总安全存货B_ALL。

[数学公式2]

B_ALL＝∑B_i(1≤i≤N)。

步骤3。使用下面表达式为每个组G_i计算装运限制Z_i。

[数学公式3]

Z_i＝∑B_j((i+1)≤j≤N)。

因此，Z₁＝B_ALL-B₁，Z₂＝B_ALL-B₁-B₂，等等以及Z_N＝0。

关于从上面过程中导出的B_i和B_ALL，下面加以解释。参考图5， 安全存货对应于每个矩形(实线)30，32，34，36的面积，从最底层， 即，矩形30，开始依次消耗该安全存货。B₁是为所有需求组(图5 中的组1到4)保证最宽松服务质量SL₁的安全存货，对应于图5中 的最底层处的矩形30(实线)的面积。B₂是为G₂，...，G_N(图5中 的组2到组4)保证次宽松SL₂所附加需要的安全存货，对应于倒数 第二层处的矩形32(实线)。该安全存货可以被除了G₁之外的所有 其它需求组使用。G₁只能使用安全存货B₁，并且它不能消耗其余 B_ALL-B₁(＝Z₁)，即使它们仍然保留着。换句话说，该限制Z₁是G₁的装运限制。总安全存货B_ALL是所有矩形面积30，32，34，36的总 和。

决定来自仓库的货物的下单和装运的部分(图3中的16)：

在运出的传统逻辑中，如果现有存货超过零，对所有需求(即， 销售订单，或装运请求)以相同方式从仓库中运出(或分配)货物。 (如果部分实现所请求数量，则遵从实现部分数量的规则。)

所提出的方法首先确定新需求(装运请求)属于哪个需求组，如 果现有存货超过为这样的组设置的装运限制，则进行装运(分配)。 换句话说，对于指派了宽松服务质量的需求组，即使它们有存货，也 可能不运出货物。列表OG中的排名次序越低(即，接近更严格服务 质量)，要实现的服务质量越严格，而且阈值Z_i越小；因此，装运(分 配)的可能性增大。

该部分可以与例示在图1中的再订货点系统((s，S)方法、(s， Q)方法)和例示在图2中的周期性补货系统((R，S)方法)一起 使用。首先，在再订货点系统中，如前所述，事先给出标准订货量； 因此，基于上面所确定的总安全存货B_ALL，使用下面表达式(1)求 出s，即，订货点，并使用下面表达式(2)求出通常称作订货最高水 平的上限S。这里，补货提前期用L表示。

s＝B_ALL+(消逝了L之前的需求预测)-(1)

S＝s+Q-(2)

在周期性补货系统中，使用下面表达式求出上限S。

S＝B_ALL+(消逝了(L+R)之前的需求预测)

与传统方法不同之处在于装运(分配)的计算。关于新需求(销 售订单和装运请求)，不仅通过检查现有存货，而且通过评估相关需 求所属的组G_i来进行计算。如果现有存货超过相关组G_i的阈值(装 运限制)Z_i，则运出(分配)货物。在只能提供一部分订货量的情况 下，依照规定方法运出那部分货物，和/或将短缺(或所有)数量记录 在订货的积压(backlog)中。

例如，当现有存货是100件时，如果下了20件的订单且相关需 求组的装运限制是100件，则不能运出货物，但如果限制是60件， 则评估可以运出所有20件。或者，如果装运限制是90件且应用允许 部分装运的策略，则将运出10件。

关于装运的决定，应该注意到记录在订货的积压中的G_i的需求在 现有存货超过Z_i之后马上得到满足(货物将被运出)。

该部分描述本发明的优选实施例。

第一实施例：假设为每个客户类别设置了在周期结束时不缺货的 概率。缺货指的是物品的库存耗尽了。

客户可以按照诸如白金、黄金和白银客户的他们的优先程度定 级，并且可以为每个客户组指派不同服务水平(即，不缺货的概率)。 例如，诸如99％，90％和75％那样，为每个组给定订货周期服务水平 的不同百分比。假设补货提前期是5天，以及它的标准偏差是0天(无 波动)，则如表2所示设置每天需求的平均值和变异系数(COV)。

为了比较起见，首先采用传统方法计算安全存货。在为每个需求 组保持单独存货(图4)或将最严格服务水平应用于所有需求(图6) 的情况下，安全存货分别是如在表2的右下角加下划线的993.5和 1560.6(假设每个组的需求是独立的，并且提前期期间的需求遵从正 态分布)。

[表2]

在应用本发明提出的方法(图5)的情况下，按照如表3所示的 计算结果，安全存货是735.5。当与上述的两种方法相比较时，该数 字大约是较小结果(993.5)的75％，指示有可能保持较少存货量。 当与显示在图4中所示的情况相比较时，所提出的方法使安全存货减 少了图5中的箭头所指示的数量。

[表3]

第二实施例：当按照每个订单行的订货量区分服务质量时。

存在除了大数量订单之外应该尽可能避免缺货的一些情况。也就 是说，对于牵涉到维修零件的1件或2件的小订单，要避免缺货。如 果这样的紧急订单不能马上实现，则下订单的客户将会遇到麻烦。或 者，如果完全实现大数量的订单，则可能会造成随后其它客户的货物 短缺，并且给基于订单数目的供应率造成负面影响。在这样的情况下， 在按照每个订单的数量将订单分组之后，可以对数量较少(例如，1 到3件)的组分配较高服务水平。

或者，如果将一个订单划分和放入不同需求组中，则可以运出订 购的一部分物品。

第三实施例：当按照所请求的客户提前期的长度区分服务质量 时。

存在为每个订单分开指定所请求的提前期的情况。在这种情况 下，一般说来，当利用所请求的提前期的平均值K和标准偏差sigma_K计算安全存货时，可以用(L-K)来取代补货提前期L。关于波动(标 准偏差)，从方差的加法性中导出sqrt(sigma_L²+sigma_K²)，用于取 代提前期波动sigma_L。但是，当使用这些方法计算安全存货，并依照 订单接受时间和尽管不是马上运出的但从现有存货中去除的货物分 配安全存货时，可以达到所请求的提前期的服务质量。

每个订单的所请求的提前期是变化的，例如，可以将需求划分成 如下需求组：即时交货；1到5天所请求的提前期；6到15天所请求 的提前期；以及17天或以上所请求的提前期。假设每个服务水平度 量是供应率、准时交货率(1到5天)、准时交货率(6到15天)、 和准时交货率(16天或以上)，并分别指定90％、95％、95％和90％。 如上所述，通过取代提前期和波动，可以计算安全存货；因此，这种 方法能够依次排列需求组，导致达到各自服务质量。

第四实施例：复杂分组。

分组需求的方法不局限于上述样式。可以使用另一种属性划分或 使用多种属性多维划分需求。重点在于分组是排他的和全面的，并为 每个组设置服务质量。

例如，需求的分组可以基于2种属性(客户等级和所请求的提前 期)的直积做出。在这种情况下，如图7所示，一个组可以通过合并 几个单元而创建。

图8是例示本发明的示范性硬件环境的框图。本发明通常使用包 括微处理器部件、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM) 和其它组件的计算机70实现。该计算机可以是个人计算机、大型计 算机或其它计算设备。驻留在计算机70中，或在其外围的是诸如硬 盘驱动器、软盘驱动器、CD-ROM驱动器、磁带驱动器或其它存储设 备那样的某种类型的存储设备74。

一般说来，本发明的软件实现，即，图8中的程序72有形地体 现在诸如上述的存储设备74之一那样的计算机可读介质中。程序72 包含当被计算机70的微处理器读取和执行时，使计算机70执行执行 本发明的步骤或元素所需的步骤的指令。

如本领域的普通技术人员要懂得的那样，本发明的各个方面可以 具体化成系统、方法或计算机程序产品。于是，本发明的各个方面可 以采取本文一般都可以称为“电路”、“模块”或“系统”的完全硬 件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)、或 组合软件和硬件方面的实施例的形式。并且，本发明的各个方面可以 采取计算机程序产品的形式，该产品体现在具有在其上体现的计算机 可读程序代码的一种或多种计算机可读介质中。

可以利用一种或多种计算机可读介质的任何组合。该计算机可读 介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读 存储介质可以是，例如，但不限于，电、磁、光、电磁、红外、或半 导体系统、装置、或设备，或上述的任何适当组合。计算机可读存储 介质的更具体例子(非穷尽列出)包括如下：具有一条或多条导线的 电连接体、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只 读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪速存储 器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁 存储设备、或上述的任何适当组合。在本文件的上下文中，计算机可 读存储介质可以是可以包含或存储供指令执行系统、装置或设备使用 或与指令执行系统、装置或设备结合在一起使用的程序的任何有形介 质。

计算机可读信号介质可以包括其中体现了计算机可读程序代码 (例如，在基带中或作为载波的一部分)的传播数据信号。这样的传 播信号可以采取包括，但不局限于，电-磁、光、或它们的任何适当 组合的多种形式的任何一种。计算机可读信号介质可以是非计算机可 读存储介质的和可以传送，传播，或输送供指令执行系统、装置或设 备使用或与指令执行系统、装置或设备结合在一起使用的程序的任何 计算机可读介质。

体现在计算机可读介质上的程序代码可以使用包括，但不局限 于，无线、有线、光纤缆线、RF(射频)等，或上述的任何适当组合 的任何合适介质发送。

为本发明的各个方面执行操作的计算机程序代码可以以一种或 多种编程语言的任何组合编写，包括诸如Java、Smalltalk、C++等那 样的面向对象编程语言、和诸如“C”编程语言或类似编程语言那样 的传统过程编程语言。程序代码可以完全在用户计算机上执行，部分 在用户计算机上执行，作为独立软件包执行，部分在用户计算机上执 行而部分在远程计算机上执行，或完全在远程计算机或服务器上执 行。在后一种情形下，远程计算机可以通过包括局域网(LAN)或广 域网(WAN)的任何类型的网络与用户计算机连接，或可以与外部 计算机连接(例如，通过使用因特网服务提供商的互联网)。

上面参照按照本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序 产品的流程例示图和/或框图描述了本发明的各个方面。应该明白，流 程例示图和/或框图的每个方框、和流程例示图和/或框图中的方框的 组合可以通过计算机程序指令实现。可以将这些计算机程序指令提供 给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器， 以生成这样的机器，使经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理 器执行的指令创建用于实现在流程图和/或框图的一个或多个方框中 指定的功能/动作的装置。

这些计算机程序指令也可以存储在可以指示计算机、其它可编程 数据处理装置、或其它设备以特定方式起作用的计算机可读介质中， 以便存储在计算机可读介质中的指令生成包括实现在流程图和/或框 图的一个或多个方框中指定的功能/动作的指令的制品。

计算机程序指令也可以装载到计算机、其它可编程数据处理装 置、或其它设备中，使一系列操作步骤在计算机、其它可编程装置、 或其它设备中得到执行，生成使在计算机或其它可编程装置上执行的 指令提供用于实现在流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功 能/动作的处理的计算机实施过程。

图中的流程图和框图例示了按照本发明各种实施例的系统、方法 和计算机程序产品的可能实现的结构、功能性和操作。关于这方面， 流程图或框图中的每个方框可以代表包含用于实现指定逻辑功能的 一条或多条可执行指令的代码的模块、片段、或部分。还应该注意到， 在一些可替代实现中，标注在方框中的功能可能并非按照标注在图中 的次序发生。例如，相继示出的两个方框事实上可能几乎同时被执行， 或取决于所涉及的功能，这些方框有时可能按相反次序执行。还应该 注意到，框图和/或流程例示图的每个方框，和框图和/或流程例示图 中的方框的组合可以通过执行指定功能或动作的基于专用硬件的系 统，或专用硬件和计算机指令的组合来实现。

对于与本公开有关的领域的普通技术人员来说，显而易见，可以 不偏离本发明的精神地做出在这里具体描述的那些实施例之外的本 发明的其它修改。于是，这样的修改被认为在如所附权利要求书唯一 限制的本发明范围之内。