孟凱

摘 要：為了有效的對(duì)部件庫(kù)存進(jìn)行管理該文分析并比較了不同庫(kù)存方法，通過(guò)航化產(chǎn)品生產(chǎn)商的實(shí)例進(jìn)行了說(shuō)明。該文研究工作主要分為三個(gè)階段：第一階段用失效模式和危害性分析（FMECA）方法來(lái)劃分備件的關(guān)鍵性等級(jí)。第二階段用ABC分類(lèi)法進(jìn)行備件消耗率評(píng)級(jí)。最后，對(duì)不同的再訂貨點(diǎn)方法進(jìn)行比較。該文利用真實(shí)數(shù)據(jù)對(duì)三種需求建模方法及相應(yīng)的庫(kù)存策略進(jìn)行評(píng)估，這三種需求建模方法包括：正態(tài)分布、泊松分布和伽馬分布。采用經(jīng)濟(jì)訂貨批量模型確定訂購(gòu)策略，結(jié)果顯示，正態(tài)分布對(duì)于慢移動(dòng)消耗的備件建模不太實(shí)用，而泊松分布相對(duì)更好。

關(guān)鍵詞：備件管理 失效模式和原因分析 經(jīng)濟(jì)訂貨批量

中圖分類(lèi)號(hào)：F253，F(xiàn)407.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（c）-0-04

備件庫(kù)存管理常被認(rèn)為是一般庫(kù)存管理的一種特例，其特殊性表現(xiàn)在較低需求量，任何庫(kù)存管理系統(tǒng)的主要目標(biāo)是利用最小的庫(kù)存投資和管理成本取得有效的保障率。評(píng)價(jià)備件管理策略的難點(diǎn)在于如何有效適應(yīng)備件的特殊性，其通常表現(xiàn)為慢移動(dòng)、隨機(jī)和不規(guī)則需求。

例如典型生產(chǎn)企業(yè)只保留了有限的歷史數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)中含有一系列零需求或者高需求量，這使得估算提前期需求分布非常困難，而需求分布對(duì)于大多數(shù)庫(kù)存策略控制參數(shù)的獲得很重要。在庫(kù)存決策中，需要找出庫(kù)存控制參數(shù)，如再訂貨點(diǎn)和安全庫(kù)

存等。

在過(guò)去幾十年中庫(kù)存研究領(lǐng)域已經(jīng)產(chǎn)生了大量針對(duì)不同情況的建模理論。如果需要建立安全庫(kù)存，其數(shù)量往往依賴于管理策略、報(bào)廢方式、基地-后方庫(kù)房-多級(jí)結(jié)構(gòu)以及問(wèn)題的具體情況。其中筆者最為關(guān)心的問(wèn)題包括。

（1）多級(jí)問(wèn)題：經(jīng)常會(huì)考慮的問(wèn)題就是在多級(jí)系統(tǒng)中備件儲(chǔ)存位置，此問(wèn)題相關(guān)研究可參見(jiàn)[1]。

（2）管理問(wèn)題，比如組織和降低備件的方式。參見(jiàn)[2]。

（3）基于壽命的更換。最簡(jiǎn)單的維修策略是在預(yù)計(jì)的時(shí)間間隔更換備件，參見(jiàn)[3]。

（4）報(bào)廢的問(wèn)題。起初備件存儲(chǔ)是滿足某些設(shè)備需要，當(dāng)這些設(shè)備不再需要其時(shí)備件只能存在于庫(kù)存中。如果不存在其他用途，這些備件只能在庫(kù)存中作為擔(dān)保成本。

1 案例研究

該文主要針對(duì)某航化產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的設(shè)備維修部件進(jìn)行

研究。

在2006年該公司未對(duì)生產(chǎn)設(shè)備備件進(jìn)行過(guò)任何預(yù)防維修。采用的維修策略僅僅是修復(fù)性維修，在維修過(guò)程中需要部件的大部分臨時(shí)購(gòu)買(mǎi)，只是常用的備件進(jìn)行庫(kù)存。維修管理經(jīng)理基于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)決定備件訂貨策略，這產(chǎn)生了下述問(wèn)題。

（1）存在重要部件短缺造成長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)停工的風(fēng)險(xiǎn)；

（2）供應(yīng)商提前期具有很大的不確定性；

（3）為避免停工而進(jìn)行緊急修理和翻新很困難

為了提高備件管理能力，相關(guān)專(zhuān)家提出了如圖1所示的改

進(jìn)流。

在第一階段，所有的備件都要進(jìn)行歸類(lèi)，分類(lèi)時(shí)應(yīng)考慮一下

因素：

（1）備件的危害級(jí)別

（2）供應(yīng)提前期

該備件使用率

1.1 基于危害性等級(jí)的分類(lèi)

這種分類(lèi)程序考慮了部件的危害性，并以此為基礎(chǔ)來(lái)確定部件管理的優(yōu)先級(jí)。采用的方法類(lèi)似于失效模式影響與危害性分析（FMECA）[4]。該分類(lèi)基于專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)和決策能力，專(zhuān)家是由不同的利益相關(guān)人員構(gòu)成，包括：維修經(jīng)理，機(jī)械維修專(zhuān)業(yè)經(jīng)理，電子維修專(zhuān)業(yè)經(jīng)理。

分類(lèi)的第一步涉及電、氣線路圖分析、管路和儀表流程圖分析和“設(shè)備樹(shù)”結(jié)構(gòu)定義。

根據(jù)圖表目錄，所有的設(shè)備分成以下4個(gè)層級(jí)：

第一層：需要維修的機(jī)器；

第二層：特定生產(chǎn)過(guò)程階段或者機(jī)器具有的功能組；

第三層：第二層功能組下完成特定功能活動(dòng)的子組件；

第四層：主要關(guān)鍵部件（電力，液壓，機(jī)械等），其為上層的故障源。

部件的危害性與故障的后果有直接的關(guān)系，這種后果往往存在于某一生產(chǎn)過(guò)程中而且在不能及時(shí)替換部件時(shí)發(fā)生，因此其有時(shí)被稱(chēng)作“過(guò)程危害性”。故障引起的后果以及優(yōu)先級(jí)如表1所示。

此處采用1，3，7為低、中、高的危害性等級(jí)定義分值。通過(guò)圖2的流程圖可將維修備件分成三個(gè)級(jí)別：

A級(jí)→高危害性

B級(jí)→中危害性

C級(jí)→低危害性

A級(jí)備件必須建立庫(kù)存，并且采用不同策略進(jìn)行控制，策略內(nèi)容包含確定安全庫(kù)存、庫(kù)存水平以及再訂貨點(diǎn)（表2）；B級(jí)備件根據(jù)成本和提前期選擇不同的管理方式。如果提前期少于2天，這些備件可采用“準(zhǔn)時(shí)化”管理策略。

1.2 ABC 分類(lèi)

采用ABC分析可進(jìn)一步降低分析的備件數(shù)量。這里對(duì)A類(lèi)零件做進(jìn)一部分類(lèi)。通過(guò)進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)A類(lèi)的各備件本身不僅在危害性上有一定差別，而且在需求量和價(jià)格上也存在不同。因此，可以對(duì)其進(jìn)行再分類(lèi)，以便對(duì)每一細(xì)類(lèi)決定最為合適的庫(kù)存控制

方法。

一些備件只具有0或1的需求量，而其他一些備件要么具有離散大需求量或者五年也沒(méi)有需求。還有一些備件由于退料的原因出現(xiàn)負(fù)需求。因此，基于消耗率的備件分類(lèi)是非常必要的。

這里采用的分類(lèi)方式是ABC分類(lèi)法[5]，它是基于巴列特原則進(jìn)行劃分。

（1）A類(lèi)部件占總部件種類(lèi)的20%，具有高使用率并且大約占總價(jià)值的80%；

（2）B類(lèi)部件占總部件種類(lèi)30%左右，具有中度使用率并占總價(jià)值的10%；

（3）C類(lèi)部件占總部件種類(lèi)50%，有低使用率并占總價(jià)值的10%。

根據(jù)使用量的不同可以選擇不同庫(kù)存控制策略：A類(lèi)采用連續(xù)庫(kù)存控制方式；B和C類(lèi)采用定期庫(kù)存控制方式。

1.3 需求分析

有7年的備件消耗歷史數(shù)據(jù)，需求信息按月記錄，總共有77期的需求數(shù)據(jù)可用于研究。需求分析中發(fā)現(xiàn)三個(gè)問(wèn)題：

（1）第一步是排除零需求或者“負(fù)”需求的零件；

（2）預(yù)防性維修引起大量不規(guī)則需求，這就需要進(jìn)行更好的備件控制。等式（1）用于評(píng)估不規(guī)則的需求。

（1）

是不規(guī)則需求，為平均值加上K倍標(biāo)準(zhǔn)差。該文k選擇為16。

（3）采用“回溯法”來(lái)優(yōu)化備件庫(kù)存。在回溯法程序中，用到同樣的數(shù)據(jù)序列來(lái)擬合和測(cè)試。用回溯法的原因是因?yàn)樵S多數(shù)據(jù)對(duì)于預(yù)測(cè)來(lái)說(shuō)過(guò)少并且由于初期消耗不穩(wěn)定性。這種方法能夠使用整個(gè)數(shù)據(jù)集來(lái)對(duì)真實(shí)需求進(jìn)行有效的模擬。

1.4 庫(kù)存管理

我們主要的目的是用各種真實(shí)歷史需求數(shù)據(jù)來(lái)比較不同策略找出何種情況何種策略為最佳。同時(shí)采用正態(tài)分布、伽馬分布以及泊松分布模型估算來(lái)系統(tǒng)的有效性。

（1）當(dāng)用泊松分布來(lái)估算提前期時(shí)，用Q=1。該模型經(jīng)常稱(chēng)為（S-1，S）模型[6]，其中s=S-1。本實(shí)例平均需求值比較低，EOQ計(jì)算結(jié)果值為1。

對(duì)#PN備件進(jìn)行分析，表2顯示77個(gè)周期內(nèi)的需求值。該備件提前期為15天（0.5個(gè)月）并且屬于A級(jí)危害性等級(jí)以及A級(jí)消耗

等級(jí)。

一般情況下三種模型的成本與庫(kù)存有關(guān)，其分別為：持有成本、訂貨成本以及缺貨成本。持有成本表示備件存儲(chǔ)所占用的資金成本，這里年固定庫(kù)存成本為單價(jià)的40%。訂貨成本表示訂購(gòu)備件時(shí)候所需的成本花費(fèi)，包括電話、檢查以及入庫(kù)處理、付款和登記成本等。

該成本與備件訂貨的數(shù)量關(guān)系不大。此處假設(shè)一次訂貨成本25歐元。本次研究目的是調(diào)節(jié)保障率和庫(kù)存持有成本關(guān)系，暫不包括缺貨成本。PN#備件的價(jià)格為60.9歐元，可用EOQ公式來(lái)計(jì)算訂貨數(shù)量Q：

提前期分布獲得以后，可以根據(jù)它來(lái)決定再訂貨點(diǎn)來(lái)達(dá)到指定的保障率：從提前期（LTD）的累計(jì)分布函數(shù)F（x）得到一系列侯選再訂貨點(diǎn)值s和概率f（x）。這里 s=x，x為提前期的需求值。選擇最小值s滿足

Q是預(yù)定義的批量，ES（s）是在給定訂貨點(diǎn)期望短缺數(shù)量，計(jì)算如下[1]：