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1、 分类号：单位代码：10422分类号：单位代码：10422 密 级：学 号：密 级：学 号：200211064200211064 论文题目：S 制药企业原材料库存控制研究 作 者 姓 名：方 涛 作 者 姓 名：方 涛 专 业：工 商 管 理 专 业：工 商 管 理 指导教师姓名 专业技术职务：吴爱华 教授 指导教师姓名 专业技术职务：吴爱华 教授 2005 年 3 月 25 日 2005 年 3 月 25 日 硕 士 学 位 论 文 Shandong UniversityShandong University Masters Thesis Masters Thesis 山东大学硕士学位论文
2、1 目录 摘要.3 ABSTRACT.5 第一章 绪论.7 1.1 库存在企业中的重要地位.7 1.2 论文写作背景.8 1.2.1 S 制药企业简介.8 1.2.2 企业库存管理现状.10 1.2.3 急待解决的问题.10 1.3 本文主要研究目的和意义.10 第二章 库存管理的相关理论.12 2.1 库存管理的基本概念.12 2.1.1 安全库存.12 2.1.2 订货点和订货批量.12 2.1.3 订货提前期.12 2.2 库存的分类.13 2.3 库存控制的基本模型.13 2.3.1 确定型库存模型.14 2.3.2 随机库存模型.15 2.4 库存管理方法.16 2.4.1 库存管理
3、方法概述.16 2.4.2 各种管理方法的特点.17 2.5 本章小结.18 第三章 S 制药企业库存控制.19 3.1 影响库存的主要因素分析.19 3.1.1 需求量.19 3.1.2 提前期.21 3.1.3 存货补充.21 3.1.4 库存的成本.22 山东大学硕士学位论文 23.2 MRP 库存控制方法应用分析.25 3.2.1 数据文件.25 3.2.1.1 MPS.25 3.2.1.2 BOM.26 3.2.2 MRP 的计算方法.27 3.2.3 在 MRP 中应用经济订货批量.30 3.3 传统经济订货批量模型在企业中的应用.31 3.3.1 适用条件.31 3.3.2 经济
4、订货量的确定.32 3.3.3 订货点的确定.36 3.3.4 应用经济订货批量.37 3.3.5 传统经济订货批量的不足.39 3.4 随机性库存模型的模拟.40 3.4.1 Monte Carlo 仿真方法.40 3.4.2 随机变量的产生.41 3.4.3 订货点的确定.42 3.4.4 安全库存的确定.46 3.4.5 订货批量的确定.47 3.5 库存控制策略应用方案.49 3.6 本章小结.52 第四章 S 制药企业库存控制未来发展方向探讨.53 4.1 继续降低库存的努力.53 4.2 供应链上的库存控制方法.54 4.3 展望.55 4.4 本章小结.56 第五章 结论.57
5、附录 A 计算甲醇库存水平变动子程序.58 附录 B 苯胺随机库存模拟程序.59 参考文献.62 致谢.65 山东大学硕士学位论文 3 摘 要 随着经济全球化竞争的加剧，对企业资源控制的要求越来越高，库存管理越来越成为一个热门话题。如何合理地控制库存量以获得最优的库存控制策略，合理配置企业资源以达到占用资金最低的目的，成为企业管理科学的新热点。本文就企业库存控制中所遇到多周期无缺货发生情况下的确定型库存与随机型库存进行了研究。并尝试用常用的办公软件对模型进行求解,代替复杂繁琐的数学计算，以便企业能快速、方便地应用库存模型对实际的工作做出理论指导。在前人研究的基础上，本文将 EOQ 模型建立在电
6、子表格软件中，通过软件内嵌的规划求解功能实现模型的求解与验证，并对存在变动的订货成本与固定的订货成本对模型的影响作了进一步讨论。推导了在本模型特定条件下的订货点公式。同时，对库存参数确定后系统的运行情况借用 VBA 程序作了模拟，以更好地观察是否有缺货的发生及在今后一段时间的库存变化情况是否同本文的设定相符合。并对此模型进行了灵敏度分析。在随机库存部分，本文使用 Monte Carlo 的模拟方法，将复杂的库存模型通过建模的方式建立在电子表格中，经过多次运算确定模型相关参数。在确定订货点时，运用 Monte Carlo 专用模拟软件对随机需求量、随机提前期情况下的提前期需求量进行了模拟，以图形
7、与数据统计分析的手段观察其分布，从而在现行条件下确定出合理的订货点。运用 VBA 程序刻画此随机库存模型控制流程，通过大次数运算求解验证在不同参数选择的情况下库存成本的分布变动情况。通过流程模拟得出的数据可以确定在不同方案中的最优库存控制方案。本文就物料需求计划这一计算机应用下的库存控制方法做了阐述。说明了相关数据文件的作用及相应的形成过程，并对物料需求计划的计算流程做了叙述。对确定型库存模型与随机型库存模型的参数如何应用到物料需求计划中做了论述，通过物料记录表的形式再一次说明了库存控制流程。在本文最后还就某制药企业今后如何进一步加强库存控制提出建议，并对未来供应链上的两种库存模式山东大学硕士
8、学位论文 4做了阐述。本文对于如何在制药企业运用便利的计算机软件与技术，解决库存控制中的模型求解问题，辅助进行库存控制决策有一定的启发作用。关键词：关键词：MRP 确定型库存 随机型库存 计算机模拟 山东大学硕士学位论文 5 ABSTRACT With more and more intense competition of the global economy,managing the enterprise resource reasonably becomes more and more important.Inventory management has become a popular
9、 topic.How to control inventory quantity to acquire an optimal inventory strategy and how to configure enterprise resource properly to achieve the minimum fund holding,have become new focus in the enterprise management.The paper studied the multiple-period certainty inventory model and stochastic in
10、ventory model with no shortage.It tried to utilize the new method to solve the model with the prevail office program instead of complicated and tedious mathematical measurement.All the work is for the enterprise can use the inventory model to make the theoretical direction to its experience.On the b
11、asis of the forerunners study,this paper established the EOQ model in Excel and solve the model throughout the softwares add-in operational research tools.It also discussed with the effects of the fixed order cost and the variable order cost on the model.Then it derived the reorder point formula und
12、er this models special conditions.Meanwhile,using VBA program to simulate the system operation after the confirming of the inventory parameters.In the part about stochastic inventory model,I set up the complicated inventory model in Excel to get the value of the parameters through Monte Carlo.I argu
13、ed how to utilize the Monte Carlos software to determine the reorder point.Computer simulation of the model under random lead time and random demand showed the distribution of the lead time demand.We can observe the variance of the inventory cost by using VBA program to simulate the process of the s
14、tochastic inventory control model and then choose the optimal strategy.The paper argued with MRP the method using computers and stated how to establish MPS and BOM.Then the paper demonstrated how to put the parameters of the certainty inventory model and the stochastic model into MRP.The last part o
15、f the 山东大学硕士学位论文 6paper supposed how to improve the level of the inventory control.The paper will illuminate the enterprise how to utilize the software on hand to solve the problems of the inventory control.Key words:MRP,Certainty inventory model,Stochastic inventory model,Computer simulation山东大学硕士学
16、位论文 7 第一章 绪论 随着科学技术的发展，社会生产力得到极大的提高，一个买方主导的市场已经形成，同时顾客的多样化及个性化的需求使得企业面对的是一个越来越难以预测的市场，因此企业如何降低成本，加快市场反应速度已经成为企业在激烈的市场竞争中获得生存，乃至取得进一步发展的重要手段和途径。库存控制研究在这种情况下更显得其具有重要性1。1.1 库存在企业中的重要地位 1.1 库存在企业中的重要地位 库存(Inventory)是指企业所有资源的储备。库存控制系统是指用来控制库存水平、决定补充时间及订购量大小的整套机制和控制手段2。在这里有两个问题需要决策：何时补充？称为“期”的问题；补充多少？称为量的
17、问题。管理者就是通过控制补充的期与量两个决策变量，来调节库存系统的运行，以便达到最优运营效果3。企业上游顾客需求、上游原材料供应及自身生产过程中不确定性的存在，企业往往维持大量的原材料、半成品、产成品库存，以平衡客户资源4。关于库存有一种说法，库存是一个必要的恶魔，也就是说，库存的存在有利有弊。从现代物流与供应链管理的角度来说，存货不但不是企业的资产，而且还是企业的一项负债。尽量降低库存水平是企业管理的重要目标，降低库存已成为企业第三利润源泉 5 在企业管理中，库存所起到的作用主要有下面几个方面：1)预防不确定性的、随机的需求变动。拥有库存可以预防需求与供应的波动，保证生产的连续性、稳定性6，
18、如果供应商的供应不确定时，安全库存使生产正常进行。3)为了以经济批量订货。为使采购和库存成本最小，公司往往一次性地购买超过现有需求的数量。保持库存能够使公司以经济批量采购和生产，无须为短期需求与购买或生产的平衡而费尽心机7。大批量的采购可以获得价格折扣，降低采购次数，避免价格上涨 4)客观的要求。在途库存是根据产成品从生产者到中间商及最终消费者手中所需要的时间及数量而确定的库存。由于生产者、中间商及最终消费者常常不在山东大学硕士学位论文 8同一地理位置，因此需要在途库存来消除生产者、中间商及最终消费者位置上的差异。5)节省作业交换费用。该费用是指生产过程中更换批量时调整设备所产生的费用，而通过
19、持有一定量的在制品库存，可以加大生产批量，从而减少作业交换次数，节省作业交换费用。库存对之于企业管理的作用可以形象地比喻为我们生活中的“水塔”，能减轻因对库存物品需求的波动而可能带来的缺货影响。当然，如果“水塔”中的水储量不合理，可能会带来适得其反的效果。如果储量过多，显然占用过多的资金，同时也占用了过多的空间，如果储量过少，则达不到预期的效果。库存的存在对企业有其优点也有其缺点，总结起来，库存对于企业管理中可能带来的弊端如下：1)占用大量资金。尤其是当一个库存物品其需求量或者提前期等影响因素波动较大时，库存物品数量较大，占用资金明显。2)发生库存成本。这一部分库存成本是指企业为持有库存所花费
20、的成本，库存成本包括：占用资金的利息、储藏保管费（包括仓库费、搬运费、管理人员费用）、保险费、库存物品价值损失费（丢失或被盗、库存物品变旧、发生物理变化导致价值的降低等）等 3)带来其他一些管理上的问题：例如，掩盖经常性的产品或零部件的制造质量问题。当废品和返修率很高时，一种很自然的做法就是加大生产批量和在制品、产成品库存；掩盖供应商的供应质量、交货不及时等问题。1.2 论文写作背景 1.2 论文写作背景 1.2.1 S 制药企业简介 S 制药企业成立于 1993 年，山东省高新技术企业，1999 年 1 月通过 ISO9002质量体系认证，2003 年 6 月通过国家药监局 GMP 认证，是
21、世界最大的甲氧苄啶（TMP）生产和出口企业。其主产品甲氧苄啶，甲氧苄啶用途广泛，已被列入国家基本医疗保险药品目录，该公司生产的甲氧苄啶是非无菌原料药产品，已有十年的生产历史，生产工艺比较成熟、稳定，并且积累了大量的历史数据。硬件比较完善，且经过验证，稳定可靠。1)主产品状况。主要产品甲氧苄啶(TMP)，生产特点主要包括：1、生产流程长、工艺复杂。主要的流程包括二甲胺丙腈制备及缩合过程、环合、粗品 TMP 在山东大学硕士学位论文 9十万级洁净区的精制、及批混合工艺等。3、物料净收率很低,往往几吨以至上百吨的原料才生产出一吨成品,因而副产品多,三废也多。前者要求综合利用,后者常因成分复杂,治理较困
22、难。例如：在生产二溴醛的过程中，会产生付产品溴酸，在常温常压下，溴酸是一种腐蚀性的有毒气体，有窒息性的气味。3、产品质量标准高(纯度高、杂质可允许的含量极微),对原料和中间体要严格控制其质量。如最终形成精品甲氧苄啶时的十万级保洁区，符合国家 GMP 的要求，其基本要求如下表所示：表 1-1：十万级保洁区要求表 尘粒最大允许数/m3(静态)微生物最大允许数(静态)洁净度级别 0.5m 5m 浮游菌 cfu/m3 沉降菌 cfu/皿 100 000 3 500 000 20 000 500 10(资料源自：S 制药企业甲氧苄啶生产工艺验证方案)2)原材料及供应商状况。主产品生产过程中所用到的原、辅
23、材料种类较多，许多原料是易燃、易爆、有毒或腐蚀性很强的物质，如甲氧苄啶的主要原料之一溴素,具有窒息性刺激味，有强腐蚀性，能灼伤皮肤，蒸气剧毒。主要的原材料料包括甲醇、溴素、对甲酚、邻二氯苯等近二十种原料。用量较大的多种原料(如甲醇钠、硝酸胍、溴素、二溴醛、TMB)都由公司本身配套生产，有一部分原料依靠进口，主要包括：DMF、氢氧化钾，其他的原料自来全国各地的供应商，最近处为本地供应商，最远是内蒙古的供应商。表 1-2：部分原料供应统计表 原料名称 供货地 一次购进量（吨）最小库存量（吨）订货周期 价格 对甲酚 山东瑞普 10 10 2 15000 邻二氯苯 江苏如皋 10 10 7 5800
24、金属钠 内蒙泰达 10 20 5 9200 DMF 三星(南韩)15.2 7 15$730 双氰胺 福建三明 10 5 5 4700 硝酸铵 南京 30 10 7 1750 丙烯腈 淄博 20 10 10 9600(资料源自：S 制药企业生产原、配料供应统计信息表 资料源自：S 制药企业材料安全数据表 山东大学硕士学位论文 101.2.2 企业库存管理现状 1)企业最近几年发展迅速，其产品主要销往国外，出现供不应求的局面。该企业为满足需求量，不断建设新厂房，组建新公司，生产规模不断扩大。随着产成品出货规模的扩大，其原材料进货批量规模变得越来越大，在小规模生产下未引起重视的库存问题，当生产规模变
25、大后已经不容忽视。2)随着生产规模的扩大，原材料药的日消耗量（日需求量）也逐渐扩大，在原生产规模下所采用的库存控制经验已逐渐无法运用，对于在需求量等库存影响因素变化的情况下，库存控制策略如何随之变化企业尚无正确认识，生产与原料供应出现了脱节现象，或者原料不能购进，延误生产，造成损失或者原材料出现过度积累。3)库存管理人员对库存管理缺乏科学的认识，库管人员依靠自己的主观判断以及在过去一段时间订货所积累的经验制订库存控制策略，对安全库存、提前期、经济订货批量等策略参数缺乏认识。传统的书面记录及人工计算的方法，使原材料的库存情况反馈欠及时，库存量已经达订货点尚无订货动作发生等。最大的弊端在于库管人员
26、对不同存储类型的原材料运用相同或相似的订货策略，造成订货点及订货批量的不一致，灵活多变的库存控制策略没有形成。1.2.3 急待解决的问题 1)形成科学的库存控制策略，加快库存情况的反馈速度，抛弃在原生产规模下积累的不适当的库存控制经验，寻找目前以甲醇与苯胺为代表的两类原材料的库存控制方法，以解决生产规模变大后原材料库存与生产脱节的问题。2)确定合理的库存理论模型，使不同的原料能根据自己在主产品生产过程中耗用速度、订货提前期、存储量等因素尽快地确定库存控制策略的订货点、订货批量、安全库存等参数。这样即使在库存的影响因素变化的情况下，也可以很快地寻找出合适的库存控制策略，以适应外部环境的变化。1.
27、3 本文主要研究目的和意义 1.3 本文主要研究目的和意义 本文的目的在于通过讲解库存原理的基础上，研究影响制药企业库存的主要因素，运用库存的模型及数理统计、数据模拟工具等以科学的方法、专门的工具，确定库存控制策略的安全库存、再订货点、订货批量等参数。对该制药企业的原材料分为确定型库存与随机型库存类型。对确定型库存，采用 EOQ 模型并借助非线性规划工具求解库存控制策略（参数）；对随机型库存，采用系统仿真的方法山东大学硕士学位论文 11选择最优的库存控制策略（参数）。随后即将所确定出的库存控制策略应用到 MRP这一库存控制方法当中，阐述在应用 MRP 的情况下，如何将相关的参数应用到MRP 的
28、数据文件中，并说明相应的 MRP 执行流程。本文的意义：在确定性库存的控制策略研究中，本文按照 EOQ 原理借助电子表格的规划求解工具，求解出库存控制参数，更简捷、实用地反映了传统公式须复杂步骤才可反映的过程；在求解公式更加复杂的随机型库存研究中，本文运用系统仿真方法，以 Crystal Ball 工具和 VBA 程序模拟实际情况，选择最优控制参数。而这两个过程中均以 Excel 工具为框架，在此框架基础上完成求解过程。对于生产制造类企业中，如何运用现成的工具，甚至最常用的办公工具，避免繁杂的公式运算过程，更简单实用地求解库存控制策略（参数）有启发作用。山东大学硕士学位论文 12 第二章 库存
29、管理的相关理论 本章主要是对在后面进行库存控制研究的过程中，可能遇到的概念、模型、库存控制方法等的阐述。2.1 库存管理的基本概念 2.1 库存管理的基本概念 2.1.1 安全库存 安全库存是为了应付需求、制造与供应的意外情况而设立的一种库存。例如，原材料供应的意外，有时会因为供应商可能发生的生产事故、原材料采购意外等造成材料供应短缺，因而要设立安全库存8 安全库存原理图如下：图 2.1 安全库存原理图(资料源自：威廉 J.史蒂文森著.张群，张杰译.生产与运作管理.北京：机械工业出版社,2002,1:P339)2.1.2 订货点和订货批量 由于对某种物品的需要，公司还需订货，以补充这种物品的库
30、存。随着物品的出库，库存会下降到某一点，这时补充活动必须着手进行，否则就要缺货，严重影响公司的正常运营。这个点就称为订货点。当库存达到订货点，就要着手订货，订货时所订购物品的数量称为订货批量9。2.1.3 订货提前期 一旦库存量降到订货点并安排了订货，等待物品到货以补充库存，这种等待时间称为订货提前期，或称为提前期或交货期。它是从订货开始到收到订货批量山东大学硕士学位论文 13为止的一段时间，严格来讲提前期是以不确定变量的形式存在的10，是随机的。在本文后面确定型库存的讨论中，提前期是确定的常数，而在随机型库存的讨论中，提前期是符合一定概率分布的随机变量。2.2 库存的分类 2.2 库存的分类
31、 库存系统可以根据环境要素和所具有的特征进行以下分类：1)单周期库存和多周期库存 单周期库存，是指只建储一次（消耗完了不再重新补充）的库存。虽然经常发生，但生命周期短且需求量不确定的物料需求（如报童问题11）也属于单周期库存的范畴。单周期库存实质上是一种一次性订货量总量，其关键在于确定一个合理的订货量，以保证既不会因订货量大于市场需求量而造成物料积压损失，又防止因订货量小于市场需求量而失去盈利机会12。多周期库存，是指多次建储的库存。即每次库存消耗完后需要重新购买补充，属于稳定、重复性的物料需求。多周期库存控制的基本问题是回答每次订货多少物料以及何时订购，前者为订货批量决策，后者为订货点决策。
32、多周期库存问题又称为重复性订货问题，企业管理中遇到的大多数库存问题都是多周期库存，它比单周期库存问题要普通得多13。在本文所讨论的原材料库存中，其库存类型均为多周期库存。2)独立需求和相关需求库存 独立需求库存，是指企业外部环境，即用户对企业物料的需求，实际上是用户对企业的最终产出的需求，如供用户直接使用的产成品、用于维修的零部件、供其它企业或公司继续生产的半成品等。该类需求最明显的特征是需求量不确定，只能通过预测方法粗略估算。相关需求库存，是指与其它库存需求相关的库存需求，是企业内部物料转化各环节之间所发生的物料需求，实际上是对企业的原材料、在制品的需求。该类需求最显著的特征是依附企业的最终
33、产出，即依附于独立需求库存，当独立需求库存确定以后，可以计算出相关需求库存。应当指出的是，多周期库存才有独立需求与相关需求之分。对于此两种库存类型采用不同的库存控制方法，相关需求多采用 MRP 的方法14。2.3 库存控制的基本模型 2.3 库存控制的基本模型 库存模型用定量的方法描述存储物品供求动态过程和存储状态，描述存储状山东大学硕士学位论文 14态和费用之间的关系，并确定经济上合理的供应策略，从而为人们提供定量的决策依据和有价值的定性指导。2.3.1 确定型库存模型 在企业的生产实际中，需求总是或多或少带有一些随机性。但在很多情况下，确定性需求仍然是其需求的主流，如果随机性只是体现在确定
34、性的需求水平上的微小波动，那么，忽略这种随机性在工程上就是微不足道了。因此，确定型存储模型在实际生产应用中有一定作用。另一方面，确定型库存模型也为进一步理解更为复杂的随机型库存模型奠定基础。本文以经典经济订货批量模型为基础来介绍确定性模型。EOQ 是经济订货批量的英文缩写，该模型由 Harris 首先推导出结果，后来 Wilson 把其结果纳入存储管理系统方面做了积极的工作，故世人常称之为 Wilson-Harris 模型15。模型的适用条件：a.单一品种商品；b.需求量在整个函数范围内近似一个常数；c.订货瞬间补充；d.不允许缺货的情况；e.存在提前时间；f.不考虑分段订货价格。设:D 为总
35、需求量,d 为单位时间的需求量,S 为最大库存量,Q 为订货量,T-库存周期,Cr 订货成本,Ch 单位物品单位时间的持货成本,LT-提前期(延迟时间)图 2-2 瞬间进货、不允许缺货 EOQ 模型(资料源自：战伟国.生产与运作管理之独立需求的库存控制.现代管理，2003,2：P67)库存的最高量在收到订货时发生，在收到订货量 Q 后的 T 个单位时间内消耗到零，订货量越小，发出订单就越频繁，但是库存中的平均存货就会减少。另一方面，较大的订货量表明较大的库存量，但是发出订单的次数较少。因为要有发Q Q ROP ROP T LT时间 时间 库存量 库存量 山东大学硕士学位论文 15出订单和保持库
36、存的成本存在，所以订货量 Q 的选择要使得这两方面的成本之和最小。这是表达库存模型的一个依据。总库存成本的公式如下：TC=年持有成本+年订货成本=+ChQ2CrQD （2.1）对该式求导可得其最优订货量为 Q0=ChDCr2 （2.2）订货循环的时间长度为 T0=Q0/D （2.3）公式（2.2）即为经典的 Wilson-Harris 公式。2.3.2 随机库存模型 在实际运作中，由于顾客的多样性等原因，其对于某种产品的需要是随机性的；同时补充库存的过程也是随机性的，它受到上游生产企业的生产状况，运输状况等的影响，很难精确确定。因此需要引进随机型的库存模型。在随机情况下的库存管理中，应对这种需求及供应随机性的方法，主要通过设立安全库存来实现，所以，如何合理地确定安全库存的大小是随机库存管理的一个关键问题。一般的库存系统都具有随机性，即提前期 L 是随机的，而单位时间内的需求量也是随机的。设提前期各个周期的随机需求为正态分布，令 Ri 为第 i 周期的平均需求，i 为第 i 周期的方差，K 为提前期的周期数 则提前期的平均需求为提前期各个周期的平均需求之和 P=KiRi1 （2.4）提前期需求的方差 =+KijjiijiCov12),(（2.5）因此，如果提前期内各个周期的需求是互相独立的，并且均值为 R，方差为