姚曉紅 李賀 高雷雷

摘要：中國航發(fā)南方公司經(jīng)過近十幾年的信息化建設(shè)，已經(jīng)積累了大量的數(shù)據(jù)，然而這些數(shù)據(jù)沒有進(jìn)行關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)化成業(yè)務(wù)需要的信息，如何快速、準(zhǔn)確獲得數(shù)據(jù)洞識(shí)、促進(jìn)企業(yè)業(yè)務(wù)成果和運(yùn)營效率的最優(yōu)化成為影響公司信息化水平與管理能力提升的重要瓶頸。在此背景下，本文通過對公司長期積累的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集關(guān)聯(lián)、清洗整理及深度挖掘，分析得出對于優(yōu)化公司計(jì)劃調(diào)度、過程監(jiān)控、質(zhì)量提升、成本節(jié)約等具有重要意義的生產(chǎn)期量標(biāo)準(zhǔn)，全面指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃決策；同時(shí)，對物資供應(yīng)過程計(jì)劃訂單需求、供應(yīng)商供應(yīng)周期、庫存等數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，構(gòu)建安全庫存動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型，在允許一定程度的缺貨現(xiàn)象存在的情況，實(shí)時(shí)給出合適的安全庫存，提升物資的精細(xì)化管理水平。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；零件期量標(biāo)準(zhǔn)；安全庫存；正態(tài)分布

1概述

大數(shù)據(jù)的時(shí)代已經(jīng)到來，用大數(shù)據(jù)思維去解決企業(yè)科研生產(chǎn)、經(jīng)營管理的問題，是企業(yè)數(shù)字化變革的必然趨勢。另外，數(shù)據(jù)分析應(yīng)用對企業(yè)制造交付能力提升和運(yùn)營成本降低的作用將越來越明顯，逐漸成為企業(yè)的重要發(fā)展戰(zhàn)略。

中國航發(fā)南方公司目前在生產(chǎn)管理所涉及的諸多期量標(biāo)準(zhǔn)中，零件生產(chǎn)周期期量標(biāo)準(zhǔn)核算主要基于業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，每年手工修訂一次，生產(chǎn)周期期量設(shè)定非常不準(zhǔn)，ERP生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)不能按訂單執(zhí)行，對生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度帶來極大困擾。亟需通過大數(shù)據(jù)分析制定零件期量標(biāo)準(zhǔn)及合理的生產(chǎn)周期區(qū)間，指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃決策。同時(shí)，由于生產(chǎn)部需求波動(dòng)性與不確定性大、供應(yīng)商交期不一致、合同采購審批流程長等原因?qū)е鲁Ｓ腥必浲９ご?、庫存材料擠壓成本居高不下等問題產(chǎn)生。同時(shí)采購部對整個(gè)物資采購供應(yīng)過程缺乏透明化管控手段。亟需對物資采購供應(yīng)過程需求、供應(yīng)、庫存等數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，在允許一定程度的缺貨現(xiàn)象存在和資金占用的情況下，制定合適的安全庫存，提升精細(xì)化管理水平。

2解決方案

2.1零件期量標(biāo)準(zhǔn)分析

生產(chǎn)周期是指產(chǎn)品從開始投產(chǎn)至產(chǎn)出的全部時(shí)間。物料訂單實(shí)際生產(chǎn)周期為訂單內(nèi)該物料的領(lǐng)料時(shí)間及入庫時(shí)間，通過兩者相減，以實(shí)際發(fā)生天數(shù)作為實(shí)際生產(chǎn)周期。為了使分析結(jié)果更加科學(xué)合理，并且避免單一經(jīng)驗(yàn)估值對結(jié)果可信度的影響，本次通過箱型圖和正態(tài)分布擬合等多種方法進(jìn)行分析，通過數(shù)據(jù)分析制定忽略批量和考慮批量兩種模式下的零件生產(chǎn)期量標(biāo)準(zhǔn)及合理周期區(qū)間，指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃改善。同時(shí)結(jié)合零件訂單數(shù)量與加工批量進(jìn)行縱向?qū)Ρ确治?，對不在批量合理區(qū)間范圍內(nèi)的訂單進(jìn)行追溯分析，提升生產(chǎn)控制反饋能力。整體方案設(shè)計(jì)如下：

2.2 安全庫存動(dòng)態(tài)優(yōu)化

安全庫存越大，出現(xiàn)缺貨的可能性越小；但是庫存越大，會(huì)導(dǎo)致庫存積壓資金占用。本文根據(jù)不同物料的用途以及結(jié)合客戶的需求，提出基于機(jī)理與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的安全庫存計(jì)算思路，方案1：允許缺貨保持在適當(dāng)?shù)乃缴?，通過量化需求、供應(yīng)周期，來計(jì)算安全庫存；方案2：在機(jī)理業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)業(yè)務(wù)引導(dǎo)的前提下，通過計(jì)算當(dāng)期庫存對生產(chǎn)訂單已開卡未發(fā)料的需求滿足情況，指導(dǎo)物資供應(yīng)部動(dòng)態(tài)設(shè)定安全庫存。整體方案設(shè)計(jì)如下：

3實(shí)施過程

3.1采用業(yè)務(wù)牽頭、信息化支持的組織管理新模式

按照“業(yè)務(wù)牽頭、信息化支持”的管理新模式，成立課題推進(jìn)委員會(huì)，各職能部門領(lǐng)導(dǎo)、主管業(yè)務(wù)人員、信息技術(shù)人員共同參與。運(yùn)用關(guān)鍵路徑、甘特圖、網(wǎng)絡(luò)圖及PERT計(jì)劃評審技術(shù)確保了本項(xiàng)目的順利完成和工程實(shí)用性。

3.2構(gòu)建數(shù)據(jù)分析主題庫，充分挖掘數(shù)據(jù)背后的價(jià)值

通過梳理歷史生產(chǎn)訂單數(shù)據(jù)，物資采購供應(yīng)、庫存數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)集成、Sap_ds等技術(shù)，抽取分析所需數(shù)據(jù)，分別構(gòu)建面向生產(chǎn)管理部和物資供應(yīng)部的分析主題庫，集中將共性的、關(guān)鍵的業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一調(diào)用、分類匯聚，更好地支撐專業(yè)業(yè)務(wù)域的數(shù)據(jù)分析，更好的沉淀和提升業(yè)務(wù)應(yīng)用能力，提高服務(wù)的重用性。

3.3以生產(chǎn)訂單數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開展零件期量標(biāo)準(zhǔn)分析

3.3.1數(shù)據(jù)采集

發(fā)動(dòng)機(jī)零件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)周期計(jì)算的數(shù)據(jù)主要來源于公司已有的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、歷史的各物料（層）實(shí)際的處理/發(fā)貨時(shí)間數(shù)據(jù)。本次采集的主要字段如下：

3.3.2數(shù)據(jù)整合

利用SAP_ds工具，對當(dāng)前手工維護(hù)的主力機(jī)型期量數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取，獲取到物料號、物料描述、最小批量、最大批量、自制生產(chǎn)處理周期、收貨處理時(shí)間、機(jī)型系列等關(guān)鍵字段，進(jìn)行異常值與缺失值處理后，用于期量對比分析。同時(shí)，基于業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)反復(fù)調(diào)研確認(rèn)，抽取現(xiàn)有主力機(jī)型物料訂單數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)周期為20140102～20190301，支撐零件期量標(biāo)準(zhǔn)分析。

3.3.3模型構(gòu)建

（1）忽略批量

正態(tài)分布曲線反映了隨機(jī)變量的分布規(guī)律，而理論上的正態(tài)分布曲線是一條中間高，兩端逐漸下降且完全對稱的鐘形曲線。通過用直方圖反應(yīng)原始訂單數(shù)據(jù)的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)訂單存在右偏現(xiàn)象，剔除μ±3σ的異常值，重新計(jì)算繪制正太分布曲線，μ即為該物料合理的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)周期。

實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于加工批量、需求波動(dòng)、設(shè)備加工、人員技術(shù)成熟度、庫存物料配套等多種因素的影響，零件生產(chǎn)周期期量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是一個(gè)范圍值。因此，應(yīng)圍繞零件生產(chǎn)期量標(biāo)準(zhǔn)μ形成合理的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間，生產(chǎn)部領(lǐng)導(dǎo)可基于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間對零件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)期量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估。

（2）考慮批量

利用箱型圖，選區(qū)物料訂單實(shí)際數(shù)量滿足1/4分為數(shù)-3/4分位數(shù)的物料訂單數(shù)據(jù)作為考慮批量的數(shù)據(jù)源，按同樣方法進(jìn)行計(jì)算得到各主力機(jī)型物料合理的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)周期及合理的生產(chǎn)周期區(qū)間，指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃改善。

通過正態(tài)分布剔除了原始樣本中的異常數(shù)據(jù)后，考慮批量和不考慮批量兩模型的計(jì)算結(jié)果差異不明顯，為了工程實(shí)用性，課題以不考慮批量結(jié)果數(shù)據(jù)作為期量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定參考值。需要注意的是，在實(shí)際應(yīng)用中設(shè)定的生產(chǎn)區(qū)間需要結(jié)合業(yè)務(wù)進(jìn)行置信區(qū)間設(shè)定，修正合理生產(chǎn)區(qū)間，從而對異常情況進(jìn)行處理與調(diào)整。

3.3.4成果展示

基于大數(shù)據(jù)分析給出期望的合理生產(chǎn)周期及合理區(qū)間，結(jié)合加工批量對不合格訂單數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，集中展示分析異常原因，同時(shí)指導(dǎo)業(yè)務(wù)人員進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)周期設(shè)定與維護(hù)。具體工作成果如下：

（1）綜合分析界面：提供數(shù)據(jù)導(dǎo)入理解、數(shù)據(jù)視覺探索、數(shù)據(jù)洞察挖掘等綜合展示功能，生產(chǎn)部可基于導(dǎo)入的實(shí)際期量數(shù)據(jù)，利用模型開展計(jì)算，實(shí)時(shí)了解物料周期的分布情況，根據(jù)模型優(yōu)化現(xiàn)有的期量標(biāo)準(zhǔn)，提升生產(chǎn)管控能力。

（2）異常訂單抓?。簩?shí)際生產(chǎn)過程中，零件生產(chǎn)周期期量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是圍繞μ形成合理的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間。通過提供異常訂單提取功能，對不在μ±3sigma的訂單進(jìn)行展示。生產(chǎn)部可對異常零件生產(chǎn)訂單進(jìn)行追溯，改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)管理模式。

3.4建立安全庫存計(jì)算模型，提升物資供應(yīng)保障能力

3.4.1數(shù)據(jù)采集

安全庫存設(shè)定的決定因素有物料的使用頻率，供應(yīng)商的交期，生產(chǎn)周期與材料的成本、訂單處理期等，通過與物資供應(yīng)部溝通確認(rèn)滿足分析的數(shù)據(jù)，主要有如下幾個(gè)主要字段。

3.4.2數(shù)據(jù)處理

對物料安全庫存優(yōu)化相關(guān)的原始數(shù)據(jù)的進(jìn)行異常值處理、缺失值處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等方法獲得滿足建模分析需求、供應(yīng)、庫存寬表。其中，本次按季度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)近5個(gè)季度訂單的供應(yīng)周期的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，來反映供應(yīng)周期的變化。

3.4.3模型構(gòu)建

（1）經(jīng)典安全庫存計(jì)算方案

通過量化需求的不確定性、量化供應(yīng)的不確定性和量化服務(wù)水平，“從數(shù)據(jù)開始，由判斷結(jié)束”，在數(shù)據(jù)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)整，得到最后的安全庫存水位模型，具體構(gòu)建過程如下：

1）安全庫存物料類型選擇

航空發(fā)動(dòng)機(jī)有成千上萬零件，并不是所有的物料材料都適合做安全庫存，在選擇物料材料時(shí)應(yīng)選擇適合做安全庫存的物料。根據(jù)經(jīng)典安全庫存計(jì)算方案要求，假設(shè)樣本服從正態(tài)分布，往往要求需求和供應(yīng)相對頻繁的物料來計(jì)算。通過向物資供應(yīng)前后兩次索要合適物料前后累計(jì)物料共114個(gè)，選取需求和供應(yīng)頻次相對較高的9個(gè)物料材料作為適合設(shè)安全庫存的物料。

2）量化需求的不確定性

公司的生產(chǎn)計(jì)劃需求有一定的可重復(fù)性。當(dāng)需求相對穩(wěn)定時(shí)，通過計(jì)算需求歷史的不確定性，來估算未來需求的不確定性。本次用近13月的需求歷史數(shù)據(jù)，計(jì)算每周的平均需求，以及需求的標(biāo)準(zhǔn)差。需求的標(biāo)準(zhǔn)差，代表的就是需求的變動(dòng)性，統(tǒng)計(jì)的是實(shí)際需求與預(yù)測值之間的差異。標(biāo)準(zhǔn)差越大，表明需求的變動(dòng)性越大，反之亦然。

3）量化供應(yīng)的不確定性

供應(yīng)的不確定性一般指供應(yīng)周期的不確定性。在ERP系統(tǒng)里，圍繞訂單會(huì)有多個(gè)時(shí)間點(diǎn)，包括訂單發(fā)出的日期和收到貨物入庫驗(yàn)收的日期。這兩個(gè)的差值就是供應(yīng)周期，即交期。在量化供應(yīng)的不確定性是，應(yīng)該用整個(gè)供應(yīng)周期。

4）量化服務(wù)水平

在量化了需求的不確定性、供應(yīng)的不確定性和服務(wù)水平系數(shù)后，綜合三者的結(jié)果來計(jì)算安全庫存。模型的思路是把需求和供應(yīng)的不確定性（標(biāo)準(zhǔn)差）整合成一個(gè)綜合的標(biāo)準(zhǔn)差，乘以一個(gè)服務(wù)水平系數(shù)（Z值），得到物料的最終安全庫存計(jì)算模型。

（2）機(jī)理安全庫存計(jì)算方案

根據(jù)業(yè)務(wù)機(jī)理經(jīng)驗(yàn)，安全庫存與當(dāng)期物料材料庫存量能否滿足生產(chǎn)部已開卡但未發(fā)料的訂單需求有很強(qiáng)的業(yè)務(wù)關(guān)系。結(jié)合業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)時(shí)計(jì)算每一天的當(dāng)期實(shí)時(shí)庫存量與已開卡未發(fā)料的需求，統(tǒng)計(jì)歷史需求不滿足的累計(jì)缺貨周期及缺貨量來指導(dǎo)物資供應(yīng)部設(shè)定安全庫存，輔助物資采購決策。具體構(gòu)建過程如下：

1）生產(chǎn)訂單已開卡未發(fā)貨需求數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算抽取，計(jì)算邏輯如下：

當(dāng)天需求=系統(tǒng)前一天的累計(jì)需求量-系統(tǒng)前一天的累計(jì)發(fā)貨量

2）庫存數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算抽取，計(jì)算邏輯如下：

當(dāng)天庫存 = 月末庫存初始值+前一天的累計(jì)入庫量-前一天的累計(jì)出庫量

基于實(shí)時(shí)需求數(shù)據(jù)和庫存數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)近一年需求不滿足的累計(jì)缺貨周期及缺貨量，最終以累計(jì)平均缺貨量的1.2倍作為安全庫存設(shè)定值，來指導(dǎo)物資供應(yīng)部設(shè)定安全庫存，輔助決策。

3.4.4成果展示

根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，實(shí)時(shí)展示需求、供應(yīng)周期、庫存等實(shí)時(shí)波動(dòng)趨勢，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)挖掘設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)不同的服務(wù)水平下安全庫存模型和機(jī)理經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)下的安全庫存模型，兩者動(dòng)態(tài)結(jié)合來制定不同月的安全庫存，提升物資供應(yīng)部的物資保障能力。

3.5效益與價(jià)值

（1）先進(jìn)合理的期量標(biāo)準(zhǔn)是保證生產(chǎn)的配套性、連續(xù)性、充分利用設(shè)備能力的重要條件。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)制定的合理的期量標(biāo)準(zhǔn)，更能準(zhǔn)確確定產(chǎn)品的投入和產(chǎn)出時(shí)間，對做好生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)的銜接，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，節(jié)約公司在制品占用，都有重要的作用。

（2）基于歷史訂單數(shù)據(jù)設(shè)定的期量標(biāo)準(zhǔn)更能反應(yīng)公司生產(chǎn)實(shí)際，在日常應(yīng)用過程中，生產(chǎn)部可基于設(shè)定的期量標(biāo)準(zhǔn)對零件生產(chǎn)周期進(jìn)行動(dòng)態(tài)評估，調(diào)整訂單執(zhí)行計(jì)劃。

（3）基于大數(shù)據(jù)技術(shù)分析出的安全庫存對于平衡公司資金運(yùn)用、指導(dǎo)公司備貨、降低生產(chǎn)缺料現(xiàn)象具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

（4）提供了全新的視角來研究安全庫存物料如何選擇與最佳設(shè)定問題，有助于幫助公司進(jìn)一步強(qiáng)化對供應(yīng)鏈管理的理解，發(fā)掘安全庫存背后帶來的價(jià)值。

4結(jié)論

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)帶來價(jià)值逐漸凸顯，隨著公司信息化應(yīng)用的不斷深入，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為公司的重要資產(chǎn)，是公司未來向智能工廠轉(zhuǎn)變的重要財(cái)富，基于數(shù)據(jù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺(tái)將不斷向橫向與縱向擴(kuò)展，直至覆蓋公司全部經(jīng)營管理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈管理、裝配試車、服務(wù)保障等各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用中心。本文的研究實(shí)施為行業(yè)內(nèi)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的思路與應(yīng)用模式做出了示范，可以在所有離散型制造公司進(jìn)行應(yīng)用推廣。

（作者單位：中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司）