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在庫基準から需要基準へ

1、在庫管理;なぜうまくいかないのか

大量生産が始まった19世紀後半~20世紀中ごろまで、景気循環はあったものの、おおむね売り手市場。いかに効率よく生産量を増やすか、いかにスムーズに部材を調達、供給するかが課題でした。そんな背景で在庫管理の仕組みも形づくられたと考えられます。

ある量まで減ったら買い足す。日常生活でも常備品はそうします。発注点方式の原型です。発注してすぐ納入されるものはいいのですが、、中には足の長い資材もあります。3カ月とか4カ月とか、中には6カ月以上かかるものも、、。これに発注点方式を適用すると、在庫の山と欠品に悩まされることになります。

先々使うであろう量を定期的に補充発注する方法が考案されました。本来なら生産計画を基に資材所要量を計算すればいいのですが、先々の生産計画など当てになりません。資材は資材の責任で予測し、発注することになります。定期不定量発注方式の原型です。

在庫管理は、在庫のあるところで必要になります。在庫のあるところと言いますと、資材倉庫の他に、工場の製品倉庫、地域・物流倉庫、問屋、小売店、工場内にある半製品倉庫、生産ラインの中にある仕掛、外注からの受け入れ倉庫、、、。これらの連鎖がサプライ・チェーンになるわけですが、、、。

工場の資材倉庫の管理から始まった在庫理論は現在も尚、健在です。これを古典在庫論と呼んでおきます。この古典在庫論は、現代の多様化した在庫形態に適用できるのか。結論から申し上げますと、答えは「否」。どこ問題があるのか。ここでは簡単に、「非対称性」と「適正在庫志向」の2点について、触れておきます。

<非対称性>

図1をご覧ください。Aで在庫管理が行われいます。顧客から注文を受けて出荷します。AはBに発注し在庫を補充します。AからBに発注するときは、定期不定量発注、定量不定期発注、いずれの場合も、発注時刻とその時の発注量を記録します。B側は、Aから来た注文の受注時刻と受注量を記録します。Aも顧客から注文を受けていますので、案件ごとに受注時刻と受注量を記録します。商取引ですのできちんと行われていなければなりません。これを在庫管理のテーブルに持ってくるとどうなるか、なんですが、、。

在庫の基本

図1 在庫管理の基本要素

在庫管理の基本は「出」に合わせて「入り」を調整・管理することですので、「出」と「入り」は同じ物差しで測らなければなりません。「出」は需要です。需要をコントロールすることはほとんどできませんので、受け入れるしかありません。ですから、バラツキ範囲を含めて、需要の大きさを知ることは重要です。

在庫管理で需要の大きさを予測するとき、例えば、調達リードタイムが2カ月であれば2カ月先までの需要を予測します。そのとき、受注件数と一件当りの受注量を分けて予測しているでしょうか。古典在庫論では、そうは教えていません。2カ月先までの需要見込はXXX個。(period) 件数が何件で一件当りの受注量は何個、、、だから需要総量の平均はYYY個、バラツキはZZZ、なんて見積をやっているところ、あまり聞きません。

発注するときは、発注間隔や一件当りの発注量をすごく気にしますが、需要をみるときは大雑把。つまり、「出」と「入り」で物流を違った眼鏡でみているわけです。これを「非対称」だ、と、、。

「えっ!それって、何が問題なんですか?」

ある期間の受注件数の平均が40件、一件当りの平均受注量が5個の場合と受注件数の平均が10件、一件当りの平均受注量が20個の場合、その期間の受注量の平均は200個でどちらも同じです。ではバラツキはどうでしょうか。前者と後者の受注件数の変動係数は同じ、前者と後者の一件当り受注量の変動係数も同じとして、両者のバラツキは同じにはなりません。ドーンと一度に受注するよりは多数回に分けて注文をもらう方が在庫は少なくて済むということは直観的にわかると思います。つまり、ある期間の受注量のバラツキを正しく捉えるためには、受注件数と一件当りの受注量を別々に捉える必要があります。

サプライ・チェーンは、図1に示すような在庫管理ユニットのつながりで構成されています。そこを物品が滞留、流動します。「出」と「入り」を異なった視点でみれば、言い方を変えれば、「出」と「入り」の対称性がなければ、在庫管理ユニット間のつながりがスムーズにいかなくなるんじゃないか、と思うんです。

物理学の視点からも対称性のある、なしは意外に重要です。例えば、力学の方程式は座標軸を平行移動しても回転しても変わりません。宇宙のかなたでも成り立ちます。物理法則は対称性があればあるほど普遍的である、対称性があればあるほど美しいと言われております。在庫補充の仕組みも物理現象ですから、対称性があればあるほど普遍的である。逆に対称性がないということは、古典在庫論の適用範囲が狭いということを示唆しているのではないでしょうか。

<適正在庫志向>

在庫の増減は「出」と「入り」で決まります。出ていけば減り、入れば増える。「出」は市場、顧客が決めること。コントローはほとんどできません。「入り」は納入業者の管理下にあります。多少の融通は利いても、隔靴掻痒。つまり、在庫管理者は在庫レベルのコントローはほとんどできない、ということになります。

ところが、古典在庫論は、そして巷の在庫に関する書籍やコンサルタントは「適正在庫」を指南しています。在庫は多すぎても、少なすぎてもダメ。だから「適正在庫」。すごくわかりやすいんですが、、。「適正在庫」に対してもいろいろな考え方があるようですが、共通していることは、それを管理の基準にしていることです。在庫レベルをコントロールできないのに、「適正在庫」を基準に管理してうまくいくでしょうか。適正在庫志向の危うさを感じます。

2、ものごとは意外にシンプル

古典在庫論の問題は、「非対称性」と「適正在庫志向」にあると看破すれば、対策の方向性は見えてきます。この2つを解決する方策は意外に簡単です。

「非対称性」を修正するには「対称性」を持たせればいいわけです。具体的には、

出荷(受注)時刻=発注時刻、出荷(受注)量=発注量

にします。注文を受けて倉庫から出荷します。同時に、同量だけ発注します。これで、受注と発注が対称になります。10個の注文が来たら、10個出荷して10個発注します。次の注文が15個だったら15個出荷して15個発注します。受注(出荷)時刻=発注時刻、受注(出荷)量=発注量となりますが、一般的には発注間隔も発注量も変動します。これって、不定期不定量発注というんじゃないでしょうか。

出荷と発注を同期させることで「適正在庫志向」も修正されていることにご留意ください。発注点だとか、在庫・発注残はいくつで需要予測はこうで、といった煩わしきことは一切なし。注文が来た時に来た量だけ発注する。つまり、需要に従って発注しているわけです。「適正在庫志向」から「需要基準」にシフトしていることになります。

巷では、古典在庫論のままで、不定期不定量発注を論じているようです。専門家の意見も、不定期不定量発注は理想の発注方式だ、というものから、行き当たりばったり発注で使い物にはならない、というものまで、説が定まっていません。いずれの主張も的外れ、ということは共通していますが、、。

出荷(受注)した時に、出荷(受注)した量だけ発注する。

換言すれば、不定期不定量発注です。これが基本です。

3、在庫補充の基本的仕組み

対称性の回復と需要基準への転換は、古典在庫論との決別の瞬間でもあります。しかし、在庫補充の仕組みが出来上がったわけではありません。これからつくっていきます。変動する需要に応えるためにはどれだけの在庫を保有しなければならないのか、これが最大の関心事です。

図2は在庫補充の仕組みの一例です。すでに調達先に3つの注文が発注済みです。今、ある量を出荷しました。同時に同じ量を発注します。それは注残4となります。間もなく、注残1が入庫され、在庫に加わります。時間の経過とともに、注残2、注残3が入庫して、注残4が入庫します。

発注から入庫までの時間を納入リードタイムと呼んでおきます。その間は在庫で賄わなければなりません。となると、納入リードタイムの間に来る受注量の最大量分の在庫を保持しておく必要があります。そのすべてを倉庫に実在庫として用意しなければならないか、なんですが、、。実際は、図2でもわかりますように、注残分が次々と、ある時間間隔で入庫してきます。ですから、受注量の最大量には注残も含めていいわけです。在庫と発注残を包括したものを流動インベントリー(Streaming Inventory;STI)と呼びます。

在庫補充の仕組み

図2 在庫補充の仕組み

つまり、流動インベントリーの大きさ(Size of STI;SSTI)は納入リードタイムの間に来る受注量の最大である、ということになります。最大は、欠品率を考慮して、標準偏差の何倍かで決めます。

4、STICの定理とは

需要基準の在庫管理方法は、納入リードタイムでの受注量の最大を流動インベントリーSTIとして保持しておき、受注、出荷したときにその量を補充発注することで、ランダムに到着する注文に応える仕組みです。在庫そのものだけではなく、在庫→出荷→補充発注→納入→入庫の循環をSTIとして捉えることが特徴のひとつです。STIは、需要基準の在庫管理では中心的な役割を果たします。その特性をSTICの定理(The Law of Streaming Inventory’s Characteristics)と呼びます。詳細は「STIC発注方式」を参照ください。

簡単にまとめますと
*  発注方法は、受注し出荷したときに、出荷した量を補充発注する即時発注を基本とする。
*  在庫から出荷され、補充発注-発注残-入庫までのすべての状態にあるインベントリーを包括して流動インベントリー(STI;Streaming Inventory)とする。
*  必要な流動インベントリーの大きさ(SSTI;Size of STI)
     SSTIは納入リードタイムでの最大受注量となる(欠品率を考慮)。
     納入リードタイムTpでの受注件数の平均をN、その分散をVn、一件当りの受注量の平均をQ、その分散をVqとして、受注量平均D、その分散Vdは次のようになる。

        D_Q_Np                   式1

        Vd1    式2、

     SSTIは次のようになる。

       SSTI1  式3

        式1、式2、式3は在庫管理の基本形となる。

*  最初に準備する初期在庫量はSSTIに等しい。

 

5、STIC発注方式;定期発注、定量発注、定件発注

STICの定理では即時発注を条件としました。しかし、1日に多数の注文が来る場合、1件ごとに即時発注することは煩雑で現実的ではありません。ある程度まとめて補充発注することになります。一定量まとめれば定量不定期発注(以下、定量発注)、一定期間でまとめれば定期不定量発注(以下、定期発注)となります。そして定件発注というものもあります。

定件発注というのは聞いたことがないと思います。時間や量でまとめるのではなく、受注件数でまとめます。ある一定件数を受注したら、その間の受注量を補充発注します。何がメリットなの?、と訝るかと思いますが、これが不定期不定量発注となっているんです。

“補充発注のまとめ”に時間がかかりますので、納入リードタイムにその時間が加わります。その時間を補充時間と呼んでおきます。図5-1を参照ください。

hoju_matome

図5-1 補充発注のまとめ;定量、定期、定件発注

それぞれの発注方式について、もう少し詳しくみていきますが、ポイントは流動インベントリーの大きさSSTIがどの程度の大きさなのか、ということです。先に挙げた基本形の式1、式2、式3に追加される補充発注のまとめ分がどうなるかをみてみましょう。

<定量発注>

定量発注は、受注量(出荷量)が、あらかじめ決めた一定量に達した時に補充発注する方法です。定量でまとめた場合、ランダムに舞い込む受注量が定量発注量と一致せず、端数が生じるます。端数は次回の発注に回され、補充が遅れることになります。その分、SSTIを大きくする必要があります。その量をFr、安全係数をαとして、次の式で求めることができます。

     Fr1

SSTIは、その平均値に定量発注量OcとFrが加わり、分散は変わりません。次のようになります

     D_Fr

     Vd1

     SSTI2

<定期発注>

定期発注はあらかじめ決めた一定時間ごとに、その間の受注量(出荷量)を補充発注する方法です。発注時間間隔(発注サイクル)での平均受注件数をNyとして、STIの平均と分散は次の式で表すことができます。

      D_Ty

      Vd_Ny

      SSTI2

<定件発注>

定件発注では、一定件数をNcとしますと、次のようになります。

      D_Nc

      Vd_Nc1

      SSTI2

まとめると、表5-1のようになります。

Shiki_matome 

表5-1 定量、定期、定件発注でのSSTIの算出近似式

本近似式を用いたSSTIの試算を簡単に行えるテーブルを「在庫量試算」に用意してありますので、ご利用ください。

6、定量、定期、定件発注の比較

表5-1の流動インベントリーの大きさSSTIを求める近似式を使い、定量、定期、定件発注を比較してみましょう。

変数はQ、Vq、Cq、Np、Vnp、Ty、Ny、Vy、Ncと多数あるので、全領域を詳細に表現することは簡単ではないので、主な特徴を概観してみることにします。

次のような条件で計算してみたいと思います。
納入リードタイム;Tp=100一定
受注件数平均;Ti
量/件平均;Q_10
Ocを40~240の範囲(同等のNy、Ncは4~24)で、Ci=1、Cq=0 の場合とCi=0、Cq=1の場合のSSTIを比較した結果を図6-1と図6-2に示します。

zu6_1図6-1zu6_2図6-2

次に、Oc=120 (Ny、Ncは12)に固定してCqを0~1の範囲で振った場合、Qが10のときのSSTIを図6-3、20のときのそれを図6-4、30のときのそれを図6-5に示します。

図6-6には、発注サイクルTyを120一定とし、受注間隔Tiを2~22の範囲で振ったときのSSTIの変化を示してあります。

zu6_3図6-3zu6_4図6-4

zu6_5図6-5zu6_6図6-6

定量、定期、定件の3方式の大まかな特徴をまとめると、次のようになります。

① 定件発注は大部分の条件で流動インベントリーの大きさSSTIが小さい
② 定量発注と定期発注のSSTIは条件によって、SSTIの大小が異なる
③ 実用的な範囲で考えれば、定量発注の方がSSTIは小さくなるケースが多い
④ 量/件Qおよびその変動係数Cqが大きくなると定量発注のSSTIが大きくなる

定件発注は不定期不定量発注でもあります。定件発注がほとんどの条件でSSTIが小さいということは、不定期不定量発注が有効であることを示しています。また、定量発注が定期発注よりSSTIが小さくなるケースが多いということは、定量発注は大雑把で、低価格品の在庫管理にしか使えないという説を覆すことになります。

7、納入リードタイムの変動がある場合

発注してから入庫されるまでの納入リードタイムTpが変動する場合、流動インベントリーの大きさSSTIはどのようになるか検討します。Tpは、定量、定期、定件のそれぞれに共通ですので、在庫管理の基本形で検討するのが分かりやすいと思います。受注量の平均Dは同じです。

     D_Q_Np

受注量の分散Vdは次のようになります。

     nounyu_LT

SSTIも同じ式です。

     SSTI2 

8、顧客リードタイムがある場合

次に顧客リードタイムがある場合、STIC発注方式はどのようになるのかを検討してみましょう。顧客リードタイムとは本来、顧客側からみて、発注してから納入されるまでの時間で、輸送時間なども含みますが、ここでは、在庫管理側の視点で受注から出荷までの時間を指すことにします。顧客リードタイムは受注側が設定する場合、顧客側の要求がある場合、両者の話し合いで決める場合など、いろいろあると思われます。

注文を受け、顧客リードタイム後に出荷する場合、在庫補充の発注のタイミングを受注時とするか、出荷時とするか、二通りの方法が考えられます。補充発注のタイミングが早い方が、欠品のリスクが少なくなると考えられているためか、注文を受けたときに補充発注する方法で説明されることが一般的です。しかし、出荷した分を補充するというSTIC発注方式をベースにしますと、出荷時に補充発注する方が理にあっています。

図8-1をご覧ください。顧客リードタイムがある場合は、出荷時刻より顧客リードタイム分前もって受注情報(出荷時期、量など)が得られますが、その時点で補充発注は行うわけではありません。実際に出荷した時に補充発注を行います。出荷した時に補充発注を行うということは、STIC発注方式の基本形そのままであり、何の変更もないわけです。

変化があるのは、受注から出荷まで、受けた注文が出荷されずに受注残として保留されていることです。

zu8_1 

図8-1 顧客リードタイムがある場合、受注残リストが残る

受注残リストがあることによって受注状況を早く知ることができるため、次のような利点がでてきます。

① 優先順の調整ができる
② 納期調整ができる
③ 追加発注などの手が打てる
④ 突発的受注などに対し、事前に判断、調整ができる

9、STIC発注方式 まとめ

表9-1はSTIC発注方式のSSTI算出方法の一覧です。基本形に付加条件を加える形でまとめてあります。発注方法は、定量、定期、定件のどれかを選びます。それに、納入リードタイムが変動する場合、顧客リードタイムがある場合、最小発注単位がある場合など、条件に応じて、DやVdに該当する部分 (濃茶色で表示)を加算します。

SSTI 

表9-1 STIC発注方式 SSTI算出一覧表

10、STIC発注方式の導入

STIC発注方式は、在庫補充の仕組みを物理現象として捉え直したSTICの定理をベースに組み立てた在庫管理の方法です。現行の在庫理論に比べて格段に普遍性が高くなり、サプライ・チェーンのすべてに適用することができます。また、在庫管理の方法は簡単になり、現行からの移行も比較的容易に行うことができます。

現在、何らかの在庫管理を行っていることを前提に、STIC発注方式の導入について、概説しておきます。

① 対象SKU(Stock Keeping Unit)を選ぶ。
      比較的安定して流れているいるSKUを数点~十数点、選定する。
② 定量発注にするか定期発注にするかを決める。定量発注量と発注サイクルを設定する。特に事情がない限り、現行のままでOK。(現在、定件発注を行っているところはないと思います)
③ 流動インベントリーの大きさ(SSTI)を決める。新たにデータをとる必要はない。手持ちのデータを利用するか、経験的な数値でもOK。
④ 受注、発注、入庫等の作業は現行のままでOK。
⑤ 納入業者への連絡は必要に応じて行う。
⑥ 適用範囲を広げていく。
⑦ 管理サイクルを回し、定期的に、また必要に応じてSSTI等を調整・改訂する。

STIC発注方式は動的生産管理(DPM)を支える重要な機能です。DPMの導入という視点からみますと、生産の上流から切り替えることが推奨されます。

一般的に、STIC発注方式の方が簡単ですので、現行方式からの移行もスムーズに行うことができます。在庫が少なくなる、欠品率が低下するなどの効果が比較的短時間に確認できるでしょう。

11、管理方法の1例

管理方法は、環境に合わせて、構築する必要がありますが、ここではSTIC発注方式の一般的な管理方法の概要について説明します。

主な管理項目を列挙します。
*在庫率(=倉庫在庫数/SSTI)
*インベントリーランク(STIの中のインベントリーの位置;IR)
*需要(受注量)
*倉庫在庫数量

<在庫率>

どのSKUが欠品のリスクが高いかを監視するのに在庫率を使います。在庫率はSSTIに対する在庫数量の比です。在庫が減少してくると数値は低下してきます。ある基準(例えば10%~20%)を設定し、それ以下になったらアラームを出します。表11-1は全体在庫管理表の一例で、在庫率の低い順にソーティングした状態です。欠品状態であれば在庫率はマイナスで表示されます。在庫率の低いSKUは、何らかの回復処置が必要かどうか、詳細情報をクリックして、確認します。

在庫管理表

表11-1 在庫管理表の1例

図11-1は全部のSKUの在庫率を視覚化したグラフです。在庫率は、おおむね山形の分布となりますが、補充時間との関係で、山の頂上が50%付近来るとは限りません。通常、どのような分布形状になるかは、環境によって異なりますので、実績データを蓄積して、分析するのが望ましいと思います。在庫率が高すぎる場合は、在庫が過剰である可能性がありますので、こちらも注意が必要です。

在庫管理グラフ

図11-1 在庫管理表のグラフ表示の1例

<インベントリーランク管理>

在庫率のアラームが点灯しているSKUの詳細情報をクリックすると、その流動インベントリー(STI)の詳細がわかります。表11-2は部品名yyyyyのSTIの情報です。表中のインベントリーランク(IR)は発注手続き中のロット(発注数量)や発注残がSTIの中でどこにあるかを示す数値です。

発注残1のインベントリーランク;IRは、43/740=6%、
発注残2のIRは(194+43)/740=32%、
発注残3のIRは(117+194+43)/740=48%、

発注数量おIRは(158+117+194+43)/740=69%、

となります。直近の入庫予定の発注残1のIRと在庫率は同じ値となります。

IR表

表11-2 部品名yyyyyの流動インベントリーの状態

予定通り発注されているか、約束納期通りに納入されているか等をみて、異常の有無を判断します。図11-2はSTIとIRの説明図です。

IRグラフ

図11-2 流動インベントリーとインベントリ―ランク

図11-3は過去のSTIの推移を示したものです。一番右側が今日のIRです。どのような経過で今日の状態に至ったか等も参考にします。

     

IR推移

図11-3 流動インベントリーの推移

在庫率が低下する主な要因は二つあります。ひとつは受注数量が増えたこと。もう一つは補充が遅れていることです。この二つを同時に調べる必要があります。図11-4は受注状況のグラフです。破線で示しているのが日毎の受注数量のデータです。実線は5日間の移動平均です。日毎のデータはバラツキが大きく、注文が増えているのか減っているのか判断しにくくなりますが、数日間の移動平均をとると見やすくなります。品質管理でよく使うx_R管理図の原理を利用して、上下の管理限界線を引いて管理するのも一案です。

受注状況

図11-4 受注状況

図11-5は在庫数と在庫率で示した倉庫在庫の推移です。

倉庫在庫推移

     

図11-5 倉庫在庫の推移

在庫率低下の二つ目の要因は在庫補充が遅れることです。具体的には、在庫管理側では発注の遅れ、検収・入庫の遅れ等、納入側では理由は様々ありますが、結果的に納入遅れとなることです。納入業者の管理は手薄になりがちになりますが、在庫管理上は重要です。

納期管理の一例として、図11-6に示すように、納期の実績を監視し、納期遵守状況を把握しておきます。突発的な納期遅延の場合もあれば、傾向的に納期遵守率が低下する場合などいろいろあります。中には納期の見直しが必要な場合もあるでしょう。

納期管理

図11-6 納期管理の一例

STIC発注方式は、出荷した分だけ発注するとい、きわめて簡単な方法ですので、導入も比較的簡単です。試してみてはいかがでしょうか。