考慮缺貨成本下汽車零部件企業的庫存控制策略

李紅芳，鄭貴華

（1. 湖南工業大學 商學院，湖南 株洲 412007；2. 湖南鐵路科技職業技術學院 鐵道運輸管理與經濟學院，湖南 株洲 412000）

考慮缺貨成本下汽車零部件企業的庫存控制策略

李紅芳1,2，鄭貴華1

（1. 湖南工業大學 商學院，湖南 株洲 412007；2. 湖南鐵路科技職業技術學院 鐵道運輸管理與經濟學院，湖南 株洲 412000）

汽車零部件制造企業面臨高質量、高效率、低利潤的經營趨勢，通過提升內部管理以實現降本增效成為企業管理的重點。因此，以某汽車座椅制造企業為例，構建考慮缺貨成本、生產準備費用、存儲費用等要素的庫存模型，尋找最優的生產批量及投產間隔周期，以實現最優的庫存成本。構建的模型及算例結果表明，缺貨成本、客戶需求兩因素與最優庫存數量、最低費用正相關。因此，降低存在缺貨費用情況下的庫存費用，需要提升企業配送及時性、實施物流外包及信息共享等。

缺貨成本；最優批量；庫存成本；汽車零部件企業

1 研究背景

汽車整車及配套零部件制造企業是我國工業的重要組成部分，在國民經濟中占據較大比例，是解決勞動力就業及國民經濟增長的重要力量。汽車產業的發展對于帶動區域經濟的發展及就業具有顯著作用。隨著外資汽車整車及零部件行業同質化競爭的加劇，降低汽車整車及零部件制造企業的供應鏈成本成為提升企業盈利能力的關鍵措施之一。根據中國汽車工業協會發布的汽車工業運行情況數據，家用乘用車及商用車等細分市場全面擴張，至2016年，汽車工業產值累計達83 345億元，利潤累計為6 886億元，其產銷均突破2 800 萬輛（數據來源于中國汽車工業協會發布的《2016年12月汽車工業產銷情況簡析》，http://www.caam.org.cn/zhengche/20170116/1105204085.html）。我國連續8 a為全球最大的汽車產銷國，汽車產業市場成為全球各知名整車廠商及零部件制造廠商的目標市場之一。受益于整車購置稅減半等優惠政策以及整車銷售量的持續增長，汽車零部件企業得到了快速發展。根據蓋世汽車研究院的相關統計數據，2016年前三季度，其統計的22家主流上市企業的汽車零部件制造商營業收入突破3 000億元，凈利潤超過150億元，兩項數據與上年統計相比均超過17%（數據引用于中商情報網發布的《2016年前三季度汽車零部件上市企業業績統計分析》，http://www.askci.com/news/dxf/20161102/14503574216.shtml）。汽車零部件制造企業生產及銷售量的持續增長，不僅促進了汽車整車制造企業的配套完整性，而且促進了汽車工業集群的發展，為夯實我國汽車工業制造能力奠定了基礎。然而汽車零部件制造企業伴隨汽車工業的發展迅速擴張，導致各大跨國汽車零部件供應商紛紛采取各種投資形式搶占中國市場，加劇了國內汽車零部件制造業的競爭態勢。高質量保障、高效率響應要求的產品生產交付模式，使得汽車零部件企業低利潤運營，降低成本增加效益成為眾多汽車零部件制造企業實現經營能力提升的必由之路。

汽車零部件制造企業的高質量、高效率要求，在供應鏈上主要體現在準時交付上。D. Battini等[1]認為，零部件制造企業的產品交付既要與整車裝配企業的生產計劃相匹配，又要在零部件供應商及產品數量較多的情形下，加大物流管理的專業化程度。張玉春等[2]提出，可通過加強供應鏈上下游企業信息共享和密切合作，以降低各節點企業的庫存，提升響應及時性，具備這些特征的供應商管理庫存等方式應予以推廣應用。

整車制造企業為降低庫存成本，常采取供應商管理庫存的方式，將庫存管控壓力轉移給零部件供應商。為解決這種準時交付困境，許多汽車零部件供應商采取物流外包的方式進行配送上線。徐春明等[3]考慮需求量大、缺貨成本高等因素導致許多企業受存儲資源約束、新建倉儲設施成本大等限制，提出采取倉儲外包、配送外包等方式，通過引入第三方物流來緩解企業的物流困境。戴君等[4]通過加入不允許缺貨的約束機制后，發現采取第三方物流配送的方式可使供應鏈庫存水平、顧客的滿意度及生產商的收益均得到改善。劉云志等[5]在規避損失的條件下，認為供應商可通過調整產品生產量降低供應鏈風險，并通過供應鏈協調相關工序證實了產品生產量是單位缺貨成本的增函數、是單位庫存成本的減函數。

汽車零部件制造企業受上游企業需求的影響較大，這種需求的不確定性在供應鏈上下游企業需求信息傳遞不當時，產生的“牛鞭效應”容易造成下游企業庫存積壓或者上游企業缺貨，給供應鏈上下游企業帶來巨大損失。針對這一問題，葉玉婷[6]提出通過建立與第三方物流服務商信息共享，以促進物流資源整合，規避延遲交付等物流風險。于建紅等[7]研究發現，在需求與產能不確定的條件下，缺貨成本越大使得制造商補貨批量增加，從而使得庫存成本上升。王子豪等[8]在考慮缺貨成本等因素下，構建了需求不確定的庫存模型，證實了需求不確定的庫存環境下存在一對最優的批量及訂購點，其可使得庫存總成本最低。霍艷芳等[9]通過實施供應商管理庫存的方式，發現供應商與下游客戶企業的協調水平上升能降低庫存成本。

基于以上原因，本研究擬結合某汽車座椅制造企業的生產情形及交付需求，在考慮缺貨成本、生產準備費用等要素下，構建庫存模型，以求解最優投產批量及補貨點，并根據庫存模型結論提出相關建議，以期為汽車整車及配套零部件制造企業的生產及物流成本的控制、同類企業生產批量及存貨控制等提供參考。

2 考慮缺貨成本下汽車零部件制造企業庫存模型

2.1 模型構建

假設在物料、勞動力及設備等生產要素齊全的狀態下，某企業或車間按照產能P的速度進行生產，且啟動生產后生產不中斷。客戶或下道工序的需求速率為生產從0點開始，并交付給客戶（忽略交易時間，產出1件即交付1件）。在T1時間段內，庫存量由0逐漸增大至最大庫存量S1，此時，受倉儲資源限制，無法存儲更多的成品，需要停止生產或切換到其他系列產品生產中。此后，以成品庫存消耗應對客戶需求，庫存量開始減小，經過T2時間段后，成品庫存消耗完畢。由于允許缺貨但存在缺貨損失，故T3時間段內，企業或車間處于缺貨狀態，直至達到允許最大缺貨量后將重新組織生產。T4時間內，企業或車間庫存由供不應求直至重新備庫。由此，企業或車間形成了一個生產—切換—生產的循環，其中庫存消耗路徑如圖1所示[10]。

圖1 允許缺貨情形下的庫存消耗路徑Fig. 1 Inventory consumption path in the case of stock shortage

設定CD為啟動一次生產的準備費用，CP為單位產品的平均存儲費用，CS為出現短存貨期時單個產品的缺貨成本，在生產資料組織及銷售交付等要素下，求最優生產批量Q，以使得總費用最小。在上述情形下，總費用包含生產準備費用CD、存儲費用CC及缺貨費用CSA。根據上述情形，用CTA表示總費用，CT表示單位時間的平均總費用，則有：

因為S1=PT1-DT1=(P-D)T1=DT2，可得出

又因為S2=DT3=(P-D)T4，可得出

將上述結果代入公式（2）可得

通過求導，并令導數為0，可求得

將式（4）代入式（3），可求得最優生產批量

可分別求得最大庫存量、最大缺貨庫存數量：

因此單位時間最低庫存費用為

從缺貨成本模型結構看，最優投產批量、最大庫存量和缺貨量3個指標與生產準備費用、客戶需求速率正向相關，與存儲費用及缺貨成本反向相關。因此，在實際業務中，可通過建立最大最小庫存管理方式，明確庫存量的上下界限、最優投產批量，制定生產計劃并執行，最終實現庫存量及庫存費用的最優化。

2.2 算例

假設某汽車零部件制造企業生產汽車座椅產能P為80件/d，客戶需求D為25件/ d，單套座椅存儲費用CP為10元/ d，單套缺貨成本CS為50元/件，生產組織費用CD為5 000元/次。將上述數據代入所建模型，可得該企業的最優投產批量Q*、最大庫存量S1*、最大缺貨量S2*分別如下：

從而使得單位時間平均總費用為

根據模型構建及算例結果可知，該企業在生產批量為209件、最大庫存量為277件、最大缺貨量為24件的條件下，平均總費用最低，為1 197元。

3 提升汽車零部件制造企業準時交付的建議

3.1 選擇物流外包，提升物流效率

由于生產專業化及社會勞動分工，傳統的一些輔助服務性或增值潛力小的業務從傳統業務中剝離開來，比如供應鏈中的物流運輸、倉儲、配送活動等。整車裝配企業將主要資源集中于沖壓、焊接、裝配、涂裝等工序，而零部件制造以外購的方式來實現。整車裝配過程中，由于生產準備費用較高，故應嚴格按照預定的生產計劃執行裝配進度。因此，對零部件準時交付并配送至生產線邊指定庫位的要求極其嚴格，對于不能達到準時交付要求的供應商，缺貨損失極大。在多品種小批量生產模式中，生產的不連續性無法保障供應的連續性需求，在多品種產品之間切換會帶來停機損失。通過客戶需求規律、生產能力、庫存能力等多要素的分析及協調，減少品種生產之間的切換并減少庫存，是保障客戶多品種需求的關鍵方式之一，生產批量控制極其重要，故應盡可能地實現準時交付以降低缺貨成本，這成為產品質量保證之外的工作重點之一。

不同產品形狀及處于不同生產地點的汽車零部件制造企業，對于實現準時交付的難度不一致，整車裝配企業在供應鏈中處于主導環節，其將產品準時供應的壓力轉移給上游零部件供應商。零部件供應商在面臨較大的缺貨成本下，往往以庫存儲備及高成本的物流服務來保障交付及時性，庫存既占用了庫存資源又需要消耗資源去維護庫存商品的有效性，因而降低了企業的盈利能力，亟需優化庫存成本并降低物流服務成本，可在優化投產批量的前提下，采取物流外包來實現生產不連續與連續性需求的銜接，并實現物流活動的專業化與高效性，從而保障零部件的準時交付、降低缺貨成本。

3.2 保障準時供應，降低缺貨成本

為保障交付及時性而持有一定數量庫存，這種庫存可能包含汽車零部件制造企業自身的成品庫存及整車裝配企業的線邊庫存。成品庫存不僅加大了自身庫存管理資源，且增加了庫存成本；線邊庫存可能以更高昂的庫位租賃成本來實現。

在交付過程中，汽車零部件產品可根據制造商與整車裝配企業距離、產品形狀、供貨數量等要素來確定物流方式，距離較近、產品形狀較大、供貨數量較多的供應商，可采取自營物流實現配送上線；而更多的外埠供應商及產品形狀較小、供貨數量較少的供應商，則可以物流外包的方式實現交付準時性。選擇物流外包的供應商包含物流配送及倉儲外包兩項服務，在實際業務中需要根據供貨數量及頻率來確定倉儲資源租賃數量以實現庫存成本最優，即明確倉儲外包中的最大庫存量，減少倉儲庫存成本。

在實際物流業務中，整車產業的集聚性并不能聚集所有的零部件供應商，生產地點或倉儲地點遠離整車制造廠的汽車零部件供應商，往往通過物流外包與中間倉儲的方式來實現供應商管理庫存方式，并實現準時配送上線，以此消除由于配送不及時及缺貨帶來的巨額缺貨成本。這種倉儲資源租賃、委托配送上線的方式，需要通過一定的溝通媒介來實現整車制造商、委托方及零部件制造商之間對于缺貨與補貨信息的溝通，越來越多的整車制造企業通過建立電子數據交換等平臺來達成這種信息傳輸。

3.3 促進信息共享，消除牛鞭效應

汽車零部件供應鏈中，零部件制造商的庫存受整車裝配企業需求的影響較大，當信息傳遞不暢或信息不對稱時，容易導致缺貨或庫存量過大。在選擇了物流配送及倉儲外包后，需要通過加強信息溝通來實現庫存需求的及時傳遞。在物流外包形勢下，整車裝配企業將產品需求信息傳遞給零部件供應商，零部件供應商再將需求信息傳遞給物流外包商，然后由物流外包商代為物流配送及提醒零部件供應商補貨。與自營物流信息傳遞相比，該方式的信息流程節點較多、傳遞效率較慢。整車制造商為保證需求供應量而放大需求數量或者當委托方的配送服務不及時時，將會使得零部件制造商擴大備貨數量或者擴大租賃倉儲資源，導致零部件制造商的庫存成本擴大，造成不必要的浪費，從而無法實現供應鏈的成本最優化。

為消除信息傳遞局限性帶來的交付不及時或者庫存量擴大風險，需要將“整車裝配企業—零部件供應商”這種雙向溝通的信息流程升級為“整車裝配企業—物流外包商—零部件供應商”三者之間環形傳遞的流程。物流外包商在信息傳遞過程中，需要接收前端信息后衡量庫存狀態，并將補貨需求發送給零部件供應商，將物流外包商被動接收信息的角色轉變為接收并主動傳遞出去的角色，提升其在信息傳遞中的重要性，由此實現產品交付中的信息共享，消除交付及配送中信息傳遞不順暢的風險，實現準時交付及庫存最優化。

4 結語

從模型構建及算例來看，缺貨成本、客戶需求兩個因素與最優庫存數量、最低費用正相關，但是這兩個因素均屬于客觀因素，并不受汽車零部件制造商的控制，汽車零部件制造商對于庫存成本的控制受整車制造商以及相關服務商的影響較大。因此，為降低存在缺貨費用情況下的庫存費用，需要通過提升企業配送及時性、實施物流外包及信息共享等，以降低其最低費用。

本文在約束條件下忽視了交付頻率及交付費用，因而在實際業務中會受到制造商或第三方物流商配送能力的限制，交付頻率及交付費用可能對總費用影響較大，需要視情況而定，后續研究中需要將物流配送費用相關變量納入模型構建的范圍內，以提升庫存決策的科學性。

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Inventory Control Strategy for Auto Parts Enterprises with the Shortage Cost Taken into Consideration

LI Hongfang1，2，ZHENG Guihua1
（1. School of Business，Hunan University of Technology，Zhuzhou Hunan 412007，China；2. School of Management and Economics of Railway Transportation，Hunan Vocational College of Railway Technology，Zhuzhou Hunan 412000，China）

In face of he trend of high quality, high ef fi ciency and low pro fi t, auto parts manufacturing enterprises shift the focus of enterprise management to the reduction of costs and the improvement of ef fi ciency by enhancing its internal management. Therefore, taking a car seat manufacturing enterprise as a case study, with the construction model of inventory shortage cost, production cost, storage costs and other factors taken into consideration, an effort has been made to determine the optimal production quantity and production period to achieve the optimal inventory cost. The model and the numerical results show that such two factors as shortage cost and customer requirement are positively related to the optimal inventory quantity and the minimum cost. Therefore, to reduce the inventory cost under the condition of stock shortage, it is necessary to improve the timeliness of enterprise delivery, implementation of logistics outsourcing and information sharing.

shortage cost；optimal lot-size；inventory cost；auto parts manufacturing enterprise

F202

A

1673-9833(2017)05-0078-05

10.3969/j.issn.1673-9833.2017.05.013

2017-03-04

李紅芳（1986-），女，湖南株洲人，湖南鐵路科技職業技術學院教師，湖南工業大學碩士生，主要研究方向為物流與供應鏈，E-mail：284728891@qq.com

（責任編輯：廖友媛）