考虑需求稳定性的多准则库存分类

为什么保有合适的备件很重要

设想你负责的车间中，巨型隧道掘进机正在城市地下凿地修建地铁线。如果关键备件在设备故障时缺失，整个施工点可能陷入停工。若备件库存中大量串注了不常用的零件，资金就会闲置在货架上，有些物品甚至可能从未被使用。本文探讨了一种更明智的方法来决定哪些备件应获得更多关注，重点不仅在于使用量的大小，还关注需求究竟是平稳还是波动剧烈。

企业常用的库存排序方法

多数工厂需管理成千上万种备件，称为库存单位（SKU）。为应对这种复杂性，它们通常采用ABC分类法：一小部分“A”类物品实行最严格的管控，中间的“B”类给予中等关注，而大量的“C”类则应用更简单、更廉价的规则。传统上，这种划分依赖于年度使用金额或平均需求等度量。许多更高级的方法已被提出以将多个标准结合起来，包括专家判断、优化模型和人工智能。然而，几乎所有方法都将需求视为单一数值，而在很大程度上忽视了需求随时间剧烈起伏的程度。

将注意力转向需求的波动性

作者认为，需求的稳定性与其规模同样重要。每月需求稳定的零件即便使用量大也较易管理。相比之下，需求剧烈波动的零件——突然的峰值之后可能出现长时间的空缺——更难以规划。如果计划者低估了这些波动，就可能遭遇严重缺货和紧急采购；若反应过度，则可能过量采购，导致库存陈旧。为捕捉这种行为，研究使用了过去月度需求的三个简单统计量：平均水平、波动幅度以及最大月与最小月的差值。三者数值越大，被视为需要更密切关注的信号越强。

两步法如何对备件排序

本文的核心是一种名为双Ng模型（Double Ng-model，简称D-Ng-model）的两阶段排序方法。它基于早期一种在电子表格中友好的数学工具，该工具可在不要求管理者主观给出权重的情况下，将若干标准合并为单一得分。第一阶段，该方法仅考察三个与需求相关的度量，并将其转化为每个SKU的“需求稳定性”得分。第二阶段，将该得分与其他实用因素（例如零件成本和补货周期）结合，生成最终优先级得分。随后按从高到低对零件进行排序，并按照常规的ABC比例将其归入A、B或C类。

在隧道掘进机零件上的实证检验

为了检验这一新方法是否有效，作者将其应用于一家中国制造商用于维护隧道掘进机的52种备件。这些备件的需求极难预测，因为项目受政府政策、当地地质条件和不同维护实践的影响。研究者将新的D-Ng模型与不显式衡量需求稳定性的传统Ng模型进行了比较。结果显示，当把不稳定性纳入考虑后，若干零件在分类间发生了变动：一些平均需求不高但使用非常不稳定的物品被提升到更高重要性的组别，而一些需求更平稳的物品则被降级。研究者随后使用标准的库存水平和服务率公式模拟了每种分类在实际中的表现。

更好分类在现实中的意义

分析表明，在一系列服务水平目标下，这种考虑需求波动的方法在按时满足订单的比率上略有提升，同时降低了维持安全库存的成本。百分比上的改进虽属温和，但在金额上意义明显；因为在处理大量物品和长周期时，哪怕是小幅节省也会累计成可观的金额。对订购量的敏感性测试还表明，简单地大量采购确实会提高服务水平，但边际效益迅速递减且带来库存陈旧的风险。对管理者而言，结论清晰：关注需求的波动性——而非仅仅关注规模——可以帮助将人力和资金集中在最可能引发问题的备件上，从而在更低的总体成本下提供更可靠的服务。

引用: Wang, C., Ning, G. Multi-criteria inventory classification considering demand stability. Sci Rep 16, 10664 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42590-0

关键词: 库存分类, 需求变动性, 备件管理, ABC 分析, 制造物流