劉夏陽， 吳紅江

(江蘇常牽龐巴迪牽引系統(tǒng)有限公司， 江蘇常州 213001)

軌道車輛產(chǎn)品質(zhì)保期備件數(shù)量優(yōu)化研究

劉夏陽， 吳紅江

(江蘇常牽龐巴迪牽引系統(tǒng)有限公司， 江蘇常州 213001)

針對(duì)軌道車輛產(chǎn)品質(zhì)保期備件數(shù)量的設(shè)置問題，以系統(tǒng)可靠性分析的基本原理為主要分析方法，綜合考慮產(chǎn)品項(xiàng)目管理、售后管理、交付周期及壽命周期、運(yùn)行條件等多個(gè)影響因素，建立了軌道車輛質(zhì)保期備件儲(chǔ)備預(yù)測(cè)模型，并介紹了經(jīng)實(shí)際項(xiàng)目驗(yàn)證的應(yīng)用實(shí)例。

軌道車輛產(chǎn)品；質(zhì)保期備件管理；可靠性

軌道車輛產(chǎn)品由于使用環(huán)境不同于其他通用的產(chǎn)品，所以配備一定數(shù)量的質(zhì)量保證(簡稱：質(zhì)保)期備件以確保軌道車輛的正常運(yùn)營是軌道產(chǎn)品的基本要求，而質(zhì)保期備件數(shù)量的合理設(shè)置以往多是建立在長期經(jīng)驗(yàn)積累基礎(chǔ)上的。

合理設(shè)置售后服務(wù)的備件數(shù)量，嚴(yán)格控制售后服務(wù)質(zhì)保備件的資金占用，用最經(jīng)濟(jì)的費(fèi)用達(dá)到確保產(chǎn)品質(zhì)保期內(nèi)的安全、穩(wěn)定和持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證產(chǎn)品正常運(yùn)營，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益是質(zhì)保期備件管理工作的宗旨。

質(zhì)保備件是產(chǎn)品質(zhì)保期的正常維修、檢修和應(yīng)急處理的保障性物料，是保障產(chǎn)品處于良好運(yùn)營的重要因素，質(zhì)保備件管理是售后管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。我們通常把備件、裝備和勞動(dòng)力統(tǒng)稱為售后服務(wù)三大資源，質(zhì)保備件管理水平的高低直接影響到產(chǎn)品可利用率和備件庫存資金的周轉(zhuǎn)。

長期以來我國企業(yè)對(duì)備件的儲(chǔ)備采用的是絕對(duì)保證策略，使得備件的儲(chǔ)備占用了大量資金，為確保產(chǎn)品的運(yùn)營，一定數(shù)量的備件是必要的，但如果儲(chǔ)備量過大，一方面將導(dǎo)致企業(yè)占用大量的流動(dòng)資金、增加無效的倉儲(chǔ)面積、增加保管費(fèi)用；另一方面，由于備件的長期存放，備件銹蝕、損壞、失效，加上新產(chǎn)品的更新?lián)Q代，更新后的超儲(chǔ)備件也將成為閑置或待報(bào)廢件，這些都會(huì)使企業(yè)增加成本，降低經(jīng)濟(jì)效益。有不少企業(yè)有過這樣的經(jīng)歷，備件存儲(chǔ)過多，有的很少使用，甚至不用；但一旦出現(xiàn)故障時(shí)，所需的備件又沒有，需要重新定制，供應(yīng)商也借此收取額外的費(fèi)用，使得售后服務(wù)成本急劇升高。

通常我們軌道行業(yè)的質(zhì)保備件的費(fèi)用是按照占整個(gè)項(xiàng)目費(fèi)用的5%來估算的，單個(gè)備件的物料數(shù)量更會(huì)遠(yuǎn)大于項(xiàng)目使用物料總數(shù)的5%，這樣就經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)項(xiàng)目結(jié)束后有大量的備件積壓的現(xiàn)象，尤其是一些專用件、關(guān)鍵件及大部件的積壓，會(huì)給企業(yè)造成極大的浪費(fèi)和負(fù)擔(dān)。

如何合理、科學(xué)的設(shè)置備件數(shù)量成為企業(yè)日益關(guān)注的問題，而軌道行業(yè)由于其服務(wù)于客戶的特殊性，質(zhì)保期的備件數(shù)量的合理設(shè)置更是重中之重。

下面是我們初步探討的售后服務(wù)質(zhì)保備件數(shù)量設(shè)置的基本步驟。

1 質(zhì)保備件初始清單的建立

在制定售后備件庫存策略中，建立初始的備件清單十分重要，項(xiàng)目的初始清單無疑是由設(shè)計(jì)部門工程師根據(jù)產(chǎn)品的關(guān)鍵程度及產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)中的產(chǎn)品可靠性程度從項(xiàng)目產(chǎn)品的BOM中進(jìn)行篩選的，通常對(duì)于備件的數(shù)量他們大都以絕對(duì)保證為前提，部分備件都是整個(gè)單元進(jìn)行配置的，或是按照一定的估算比例進(jìn)行預(yù)估的，如上面所提到的5%的基本參考數(shù)。表1就是常見的初始備件清單。

表1 某項(xiàng)目初始備件清單

2 備件清單物料的故障統(tǒng)計(jì)及分析

工程技術(shù)部門提供的這份清單只是我們正式備件清單的雛形，正式的備件清單還是需要依據(jù)產(chǎn)品的生命周期及可靠性對(duì)初始備件清單進(jìn)行增減，從而形成正式的備件清單。如果依照工程設(shè)計(jì)部門提供的備件清單進(jìn)行備件的采購和準(zhǔn)備，非常簡單和輕松的，但達(dá)不到前面所提到，科學(xué)、合理的進(jìn)行備件數(shù)量的設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)用最經(jīng)濟(jì)的費(fèi)用達(dá)到確保產(chǎn)品質(zhì)保期內(nèi)的安全、穩(wěn)定和持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

但由于多數(shù)備件需求的不確定性，也增加了需求分析與預(yù)測(cè)的難度，以往項(xiàng)目產(chǎn)品的可靠性就成為了我們?cè)O(shè)置備件種類及備件數(shù)量的主要依據(jù)。

首先，依據(jù)以往的故障信息對(duì)備件的種類進(jìn)行增減，增加一些專用件、關(guān)鍵件的種類，或刪減一些以往項(xiàng)目中產(chǎn)品可靠性好的物料，以確保運(yùn)營故障的及時(shí)處理，同時(shí)又減少不必要的資金投入。

而備件數(shù)量的設(shè)置，則是這里主要的研究課題，產(chǎn)品的生命周期及可靠性是研究的關(guān)鍵輸入。

以上面工程設(shè)計(jì)部提供的備件清單中的接觸器為例，對(duì)該產(chǎn)品在不同的項(xiàng)目中的故障情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。表2是接觸器物料C分別在項(xiàng)目AL1、BL1及CL1中的故障更換統(tǒng)計(jì)表。

表2 接觸器物料C在AL1、BL1、CL1項(xiàng)目中故障更換統(tǒng)計(jì)表

注：⑴ 軌道列車故障顯示界面用于描述故障現(xiàn)象的代碼。

從表2我們可以清楚的看出，這款物料在AL1項(xiàng)目中共發(fā)生4起故障，BL1項(xiàng)目中發(fā)生7起故障，CL1項(xiàng)目中共發(fā)生6起故障。

產(chǎn)品故障更換率是統(tǒng)計(jì)該產(chǎn)品在質(zhì)保期內(nèi)所出現(xiàn)故障的比率，把故障物料在整個(gè)項(xiàng)目質(zhì)保期的故障更換率定義為K:

則K=Nf/Q0

(1)

其中：Nf為質(zhì)保期內(nèi)該款物料的故障總數(shù)；

Q0為該項(xiàng)目所使用該款物料的總數(shù)。

實(shí)際舉例：

例1 表1中物料接觸器物料C在項(xiàng)目AL1的質(zhì)保期內(nèi)共發(fā)生故障4起，整個(gè)AL1項(xiàng)目共有30列車輛；在項(xiàng)目BL1的質(zhì)保期內(nèi)共發(fā)生故障7起，整個(gè)BL1項(xiàng)目共有36列；在項(xiàng)目CL1的質(zhì)保期內(nèi)共發(fā)生6起，整個(gè)CL1項(xiàng)目共有17列車，該款接觸器在所有項(xiàng)目中每列車的配置都是5件，問該物料在AL1、BL1、CL1項(xiàng)目中的故障更換率分別是多少？

根據(jù)式(1)可以分別計(jì)算出故障更換率為：

從計(jì)算可以看出不同的項(xiàng)目，相同的物料所發(fā)生的故障更換率也是不盡相同的，從計(jì)算結(jié)果得出3個(gè)項(xiàng)目隨著時(shí)間的推移，故障更換率逐漸在降低，由CL1項(xiàng)目的7.06%降到BL1項(xiàng)目的3.89%，再降到AL1項(xiàng)目的2.66%。所以，隨著產(chǎn)品質(zhì)量的改善提高，產(chǎn)品的故障更換率也會(huì)不斷的降低的。而在新項(xiàng)目中對(duì)該款物料的備件數(shù)量的設(shè)定的依據(jù)數(shù)據(jù)參考哪個(gè)故障更換率合適呢？當(dāng)然是參考最近項(xiàng)目的故障更換率最為合理。

3 備件數(shù)量的設(shè)置

合理的設(shè)置備件數(shù)量，用最少的備件資金、合理的備件儲(chǔ)備，保證質(zhì)保期產(chǎn)品維修需求，提高產(chǎn)品使用的可靠性、維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性是售后服務(wù)備件管理的重要工作。

系統(tǒng)可靠性是20世紀(jì)中葉發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，它研究的是產(chǎn)品完成其預(yù)定功能的能力。一般來說，人們?cè)谫徺I產(chǎn)品時(shí)，在確認(rèn)產(chǎn)品的基本功能后，要考慮的問題往往是該產(chǎn)品是否耐用、是否能夠長時(shí)間的工作，這就是人們對(duì)可靠性的認(rèn)識(shí)，它是從定性分析過渡到定量分析的一個(gè)過程，而故障率就是對(duì)可靠性定量分析的最基本數(shù)據(jù)，也是這里對(duì)質(zhì)保期備件數(shù)量設(shè)定的關(guān)鍵輸入值。

任何產(chǎn)品或物料在其壽命期都要經(jīng)過早期故障期、隨機(jī)故障期和耗損故障期3個(gè)階段，這里所提的備件物料故障率是針對(duì)早期故障期而言的，正因?yàn)樵缙诠收掀谑钱a(chǎn)品運(yùn)營的初期保障階段，也就是所說的質(zhì)保期，所以對(duì)于軌道行業(yè)來說質(zhì)保期的備件儲(chǔ)備就尤為重要了，它不光為更好的服務(wù)客戶，贏得客戶信任提供佐證，同時(shí)也為后續(xù)的耗損故障階段備件的準(zhǔn)備提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

質(zhì)保期備件數(shù)量的設(shè)置關(guān)乎多種因素，面面俱到是不可能，也不實(shí)際的。這里研究的是有數(shù)據(jù)支撐的關(guān)鍵件、大部件或核心部件，其他的(C類)普通件、通用件，則需要考慮經(jīng)濟(jì)性批量，應(yīng)該在項(xiàng)目初期就予以考慮，即納入產(chǎn)品生產(chǎn)過程的物料儲(chǔ)備管理中去，這樣一則可以減少質(zhì)保期備件的種類，另外可以大批量的采購，降低采購成本。

把與備件數(shù)量設(shè)置相關(guān)聯(lián)的主要因素進(jìn)行了初步歸納，除了與前面提到的故障率密切相關(guān)以外，還與如下因素有關(guān)：

(1) 與并行項(xiàng)目的數(shù)量有關(guān)。所謂的并行項(xiàng)目就是指該款物料在幾個(gè)不同的項(xiàng)目中同時(shí)使用，把這類項(xiàng)目稱為該款物料的并行項(xiàng)目，通常來說有幾個(gè)項(xiàng)目執(zhí)行就應(yīng)該準(zhǔn)備幾個(gè)項(xiàng)目的備件。可對(duì)于這類并行項(xiàng)目的物料，完全可以考慮質(zhì)保備件資源共享，從而降低庫存資金，提高備件的利用率。

為此，對(duì)以往并行項(xiàng)目的物料進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，將以往并行項(xiàng)目中物料的數(shù)量進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)并行項(xiàng)目的物料隨著并行項(xiàng)目數(shù)量的不同，物料的數(shù)量也存在著一定的規(guī)律，稱為并行項(xiàng)目修正值λ。表3是以往并行項(xiàng)目修正值的實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

由表3可以初步看出，隨著并行項(xiàng)目數(shù)的增多，修正值有逐漸減小的趨勢(shì)，這符合了修正值隨著并行項(xiàng)目數(shù)量的增加而降低的推論，說明了并行項(xiàng)目數(shù)量越多備件共享程度越高的實(shí)際使用原則。對(duì)并行項(xiàng)目的修正值進(jìn)行了優(yōu)化，設(shè)置了如表4的并行項(xiàng)目修正值表。

表3 以往項(xiàng)目中并行項(xiàng)目的修正值統(tǒng)計(jì)(最多出現(xiàn)過6個(gè)并行項(xiàng)目)

表4 并行項(xiàng)目修正值表

經(jīng)過了3年及最多并行7個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際驗(yàn)證，設(shè)置的優(yōu)化修正值是合理且符合實(shí)際的。

并行項(xiàng)目物料共享需要遵循物流管理最基本的先進(jìn)先出原則，以確保產(chǎn)品在壽命周期內(nèi)的使用率，以及杜絕備件的長期存放所造成的備件銹蝕、損壞、失效等現(xiàn)象。

(2) 與項(xiàng)目所設(shè)的質(zhì)保站點(diǎn)的數(shù)量有關(guān)。所謂的質(zhì)保站點(diǎn)就是指依據(jù)合同的要求所設(shè)立的現(xiàn)場服務(wù)站點(diǎn)，軌道行業(yè)質(zhì)保服務(wù)站點(diǎn)的設(shè)立與各個(gè)路局的車輛檢修單元設(shè)置密切相關(guān)，車輛運(yùn)營回庫檢修的車輛段是我們存儲(chǔ)備件的基本單元。同一個(gè)項(xiàng)目車輛分配的車輛段是不相同的，所以，同一個(gè)項(xiàng)目就會(huì)設(shè)立多個(gè)站點(diǎn)。通常情況下，各個(gè)站點(diǎn)都要儲(chǔ)備相應(yīng)的備件，設(shè)立的站點(diǎn)越多，備件的數(shù)量就相應(yīng)的需要增加。但每增加一個(gè)站點(diǎn)就相應(yīng)的增加一倍的備件數(shù)量，也是不現(xiàn)實(shí)的，根據(jù)十余年的售后服務(wù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了表5所示的站點(diǎn)參數(shù)修正值μ。

表5 站點(diǎn)參數(shù)修正值表

(3) 與產(chǎn)品生產(chǎn)交付周期長短有關(guān)。對(duì)于生產(chǎn)周期長的備件物料，需要充分考慮其生產(chǎn)周期，這類物料應(yīng)該放寬其數(shù)量的設(shè)置，適當(dāng)?shù)娜∵M(jìn)位值為最終的設(shè)置值。

(4) 與產(chǎn)品的本身的壽命周期有關(guān)。壽命周期短的產(chǎn)品也同樣要適當(dāng)?shù)脑黾觽浼?shù)量的設(shè)置，一些特殊的短壽命周期產(chǎn)品，甚至需要做成倍的儲(chǔ)備。產(chǎn)品的壽命周期與項(xiàng)目質(zhì)保期的長短是密切關(guān)聯(lián)的，質(zhì)保期時(shí)間的長短是由合同定義的，通常來說時(shí)間越長，所承擔(dān)的備件就會(huì)相應(yīng)的增加。當(dāng)然從我們實(shí)際的運(yùn)營來說，壽命周期短的產(chǎn)品是不多的，客戶對(duì)于產(chǎn)品壽命周期的長短也是非常關(guān)注的。

設(shè)置產(chǎn)品壽命周期修正值為T，對(duì)于產(chǎn)品壽命周期短于質(zhì)保期的物料，壽命周期修正值式(2)為：

(2)

其中t1為項(xiàng)目質(zhì)保期；t2為產(chǎn)品壽命周期。當(dāng)產(chǎn)品壽命長于質(zhì)保期時(shí)T值取1。

(5) 與項(xiàng)目執(zhí)行的條件是分不開的，這里的執(zhí)行條件是指產(chǎn)品運(yùn)營的環(huán)境條件、使用條件和維護(hù)保養(yǎng)條件等，通常進(jìn)行加權(quán)考慮。

綜合上述的主要因素，對(duì)新項(xiàng)目中的質(zhì)保備件數(shù)量設(shè)置可以推導(dǎo)式(3)：

(3)

其中：λ為并行項(xiàng)目修正值；μ為服務(wù)站點(diǎn)參數(shù)修正值；K為類似項(xiàng)目質(zhì)保期故障更換率；Qz為新項(xiàng)目所使用該款物料的總數(shù)；T為產(chǎn)品壽命周期修正值。

實(shí)際舉例：

例2 例1中物料接觸器3EST000224-0729 (Contact)經(jīng)過計(jì)算得出在項(xiàng)目AL1、BL1、CL1項(xiàng)目中的故障更換率分別是2.66%、3.89%、7.06%，現(xiàn)在新增加的DL1項(xiàng)目這款接觸器在每列車的配置同樣為5件，項(xiàng)目共有40列車輛，同時(shí)這款接觸器在AL1、BL1及CL1項(xiàng)目中通用，新增項(xiàng)目DL1將設(shè)置2個(gè)售后服務(wù)站點(diǎn)，質(zhì)保期為2年，接觸器的壽命周期為5年，問在新增的DL1項(xiàng)目中需要準(zhǔn)備多少這種接觸器作為備件？

首先可以計(jì)算出新增項(xiàng)目DL1這款接觸器的使用數(shù)量為：

Qz=5×40=200

另外，使用這款接觸器的并行項(xiàng)目有AL1、BL1及CL1項(xiàng)目，即加上新項(xiàng)目有4個(gè)并行項(xiàng)目，根據(jù)表4可以得出并行項(xiàng)目修正值λ=0.77

新項(xiàng)目DL1共設(shè)置2個(gè)售后服務(wù)站點(diǎn)，根據(jù)表5可以方便的查出服務(wù)站點(diǎn)參數(shù)修正值μ=1.8

由于產(chǎn)品的壽命周期長于合同定義的質(zhì)保期，所以，壽命周期修正值T=1

從項(xiàng)目質(zhì)保的時(shí)間及故障更換率情況來看，選擇故障更換率2.66%為計(jì)算參數(shù)這樣我們可以計(jì)算出新項(xiàng)目DL1所需要這款接觸器的備件數(shù)量為：

2.66%×1×200=7.37

最后綜合這款接觸器的關(guān)鍵程度，站點(diǎn)間的調(diào)配情況，供應(yīng)商交付周期等其他因素，權(quán)衡得出DL1項(xiàng)目備件的需求數(shù)為7件。

如果簡單的按照通常的5%的費(fèi)用來設(shè)置該款接觸器備件的話，則備件數(shù)量至少應(yīng)該為：

NDL1=5%×新項(xiàng)目所使用該款物料的總數(shù)=

而前面總結(jié)出的方法計(jì)算出的合理備件數(shù)為7件，在相同的物料單價(jià)下，節(jié)省了30%的備件費(fèi)用，如果按照整個(gè)項(xiàng)目費(fèi)用的5%來計(jì)算的話，備件的種類遠(yuǎn)少于整個(gè)項(xiàng)目的物料種類，減少的備件費(fèi)用就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止30%了，同時(shí)還充分的考慮了2個(gè)站點(diǎn)的配置及與其他項(xiàng)目的資源共享，這是簡單估算所考慮不到的。

DL1項(xiàng)目的備件數(shù)量設(shè)置就是按照上面總結(jié)出來的公式進(jìn)行設(shè)置的，經(jīng)過近2年的運(yùn)行，在DL1項(xiàng)目即將出質(zhì)保期的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的備件數(shù)量設(shè)置進(jìn)行了盤點(diǎn)，項(xiàng)目中的備件數(shù)量設(shè)置能夠滿足質(zhì)保期的售后服務(wù)要求。從事實(shí)上證明了備件數(shù)量設(shè)置公式的實(shí)用性和可靠性。

4 結(jié)束語

以上是結(jié)合十余年售后服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，綜合各方面因素對(duì)售后服務(wù)質(zhì)保備件種類及數(shù)量設(shè)置的初步探索和研究。目前已經(jīng)小范圍的使用于一些項(xiàng)目中，并且得到了初步的驗(yàn)證?？傊?，合理、科學(xué)的設(shè)置質(zhì)保期備件的種類及數(shù)量是我們追求的目標(biāo)，如果能夠建立切實(shí)可行的函數(shù)關(guān)系或統(tǒng)計(jì)分析方法，將為企業(yè)調(diào)整庫存策略，降低庫存成本提供理論依據(jù)。

現(xiàn)實(shí)中備件數(shù)量的設(shè)置還有許多相關(guān)的因素，如故障件的維修周期、物流運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間長短、并行項(xiàng)目所在地域位置、臨時(shí)突發(fā)故障的概率、以及重大的源頭質(zhì)量問題備件的設(shè)置等，也是后續(xù)要充分考慮的。

Optimization Investigation on The Quantity of Spare Parts in The Warranty Period of Railway Industry

LIUXiayang,WUHongjiang

(Bombardier CPC Propulsion System Co.,Ltd., Changzhou 213001 Jiangsu, China)

As the using environment of Railway industry products is different from other common products, it's the basic requirement to prepare some quantity of warranty spare parts to ensure the normal operation of railway fleets. Reasonable preparation of warranty spare parts quantities is established on the basis of long-term experience.According to above questions that we base on reliability analysis system method and to think about project & service management and delivery cycle, life cycle and operation condition etc, to build the spare parts forecast module of railway industry and introduce the fact validate example of the project operation.

products of railway industry; spare part management; reliability

1008-7842 (2015) 06-0091-04

)男，高級(jí)工程師(

2015-08-31)

U279.3+3

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.06.23