研究最優存儲策略的理論和方法,又稱庫存論。它是運籌學最早獲得成功應用的領域之一。存儲是系統隨機聚散現象,在許多情況下可直接用排隊論的理論與方法求解,但存貯論更側重於研究存儲策略。存儲的作用在於緩衝調節供求之間的不平衡,以避免由需求大於供應而造成的損失;但存儲也有損失,需要支付存儲費用。研究最優存儲策略,有利於保持合適的庫存水準。

  發展概況 1915年美國經濟學傢哈裏斯對商業中中的庫存問題建立瞭一個簡單模型,並求得瞭最優解,但未被人們註意。1918年威爾遜建立確定性庫存模型,並重新得出瞭哈裡斯的公式,被稱為威爾遜公式。二次大戰後開始研究隨機性庫存模型。50年代美國的經濟學傢們研究瞭最優存儲策略,建立瞭存儲問題的數學模型和基本存儲泛函方程,證明瞭解的存在性和唯一性,並探討瞭某些特殊的存儲過程。1952年美國數學傢又研究瞭存儲問題的概率統計性質,確定瞭需求分佈律,進一步發展瞭存儲理論。現在庫存論已轉向研究多種商品、多個庫存點的理論,研究方向是利用信息來控制存儲的基本理論。庫存論的應用研究側重在水庫的調節、血庫的儲控和生產的控制等方面。

  庫存問題要素 庫存問題的基本要素是:①需求。這是庫存系統的輸出。需求量可通過市場銷售額等經處理後得到。它可以是隨機變量,也可以是常量。②補充供應。它是庫存系統的輸入,可通過訂貨或生產等方式解決,主要參數是補充的時間、數量和從訂貨到進貨的滯後時間。滯後時間也可以是隨機變量或常量。③存儲策略。指給出補充時間和補充數量的一個方案。為瞭知道庫存量,可進行連續性或周期性檢查。常用的存儲策略是(s,S)型策略,這裡s是訂貨點,S是庫存水平。在連續性檢查的系統中,庫存量達到s就立即訂貨或生產,訂貨量Q=S-s。在周期性檢查的系統中,在某一檢查時刻kt,庫存水平I(kt)<s,則立即訂貨,訂貨量Q=S-I(kt)。④費用。包括進貨、保管、缺貨損失引起的費用。進貨費C(z)= K+cz,式中K為每進一次貨所需的固定費用(如手續費、最低起運費或生產準備費等),z為進貨量,c為單位價格。保管費包括庫存費用、保險費、稅金、損耗等。缺貨費用來衡量因缺貨而造成的損失,包括營業額的損失、信譽損失等。⑤目標函數。通常取平均費用函數或平均利潤函數作為目標函數。

  確定性庫存模型 在庫存論中建立庫存模型要區分各種不同情況,如連續性檢查還是周期性檢查,是否允許缺貨,交貨能力或生產能力等。研究得最多的是連續性檢查時的確定性庫存模型。它的表達形式是

式中min表示求極小值,s.t.表示約束條件,F(s, Q)為目標函數,s為訂貨點,Q為訂貨量。在允許缺貨的情況下,若取費用函數作為目標函數

式中 D為需求率,即單位時間的需求量; h為單件保管費; K為每次進貨的固定費用;c為貨物的單價;則可求得最優解 s *=0, 。此時平均費用最小,即

是經濟訂貨量公式,稱為威爾遜公式或最優批量公式。

  隨機性庫存模型 一般是指需求量為隨機變量的模型。研究得最多的是單階段隨機需求模型,此時庫存周期(稱為階段)是時間的最小單位,僅在每一階段開始作一次決策,決定進貨量。設初始庫存水平為u,進貨量與原有庫存量之和為y,L(·)為保管費期望值與缺貨損失費期望值之和,K為每次進貨的固定費用,c為貨物單價,則總費用函數即目標函數

ys是目標函數取極小值的點,則

。由此推得, S 是使 成立的最小正整數, s則可從下式求出: L( s)+c sK+c S+ L( S)。對於離散分佈隨機變量, 可查表求得。

  在一般情況下需求量是一個隨機變量,服從一定的概率分佈。庫存水平決定於訂貨和供貨方式。若訂貨僅在有限個時刻提出,約定即時交貨,則最優存儲策略的研究歸結為確定一系列訂貨量,使得在滿足具有一定概率分佈的需求時總損失費用的期望值最小,也可提出使損失費用超過某一給定值的概率最小。一般說,最優庫存水平決定於訂貨策略。它與起始庫存量、交貨時滯、交貨和訂貨方式、有無固定費用、訂貨次數,以及費用與庫存量是否成比例等因素有關。可以根據不同的情況,提出各種類型的最優存儲策略。