備件定額管理和優(yōu)化的流程

田 原，董 良

SKF中國(guó)銷售有限公司

設(shè)備維修需要備件庫(kù)存，漏儲(chǔ)會(huì)造成生產(chǎn)和銷售損失，超儲(chǔ)則造成資金積壓甚至過期或過時(shí)的報(bào)廢損失。隨著企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這些問題會(huì)變得尤為突出。備件庫(kù)存管理的關(guān)鍵在于備件定額管理。

SKF擁有100多年的物流和備件管理的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)和開發(fā)了獨(dú)具特色的備件定額管理和優(yōu)化的理念、方法和流程?，F(xiàn)筆者對(duì)其做簡(jiǎn)要的介紹，旨在為后續(xù)的介紹奠定基礎(chǔ)。SKF備件定額管理和優(yōu)化的理念能平衡備件需求和供給，使用戶既能維持足夠的備件庫(kù)存以滿足計(jì)劃性和非計(jì)劃性維修對(duì)備件的需求，同時(shí)又避免過量庫(kù)存。最終實(shí)現(xiàn)庫(kù)存相關(guān)費(fèi)用最小化。

備件定額優(yōu)化由四個(gè)主要步驟構(gòu)成，每一個(gè)步驟完成一項(xiàng)任務(wù)。首先，設(shè)備被分解為備件，以確定所需的備件種類。然后用計(jì)量方法來分析每一種備件的歷史需求，并根據(jù)歷史需求做出未來一段時(shí)間內(nèi)的需求預(yù)測(cè)。之后將預(yù)測(cè)的各種備件的需求率和各自目前的庫(kù)存量作比較，以評(píng)估現(xiàn)行庫(kù)存，確定報(bào)廢件，過量?jī)?chǔ)存件以及儲(chǔ)存不足的備件等。最后，建立數(shù)學(xué)模型，以總成本為目標(biāo)方程，用數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法求得最優(yōu)化的庫(kù)存策略，以最小化庫(kù)存成本。

步驟A：定性確定備件需求

在步驟A里搜集最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。具體來說，在這一步驟里面確定備件需求的種類，并確定這些備件的一些基本屬性，其中包括備件和設(shè)備的關(guān)系。

A1：備件策略

備件策略確定設(shè)備維修的層級(jí)。這一步需要工程、維修和采購(gòu)等方面的專家共同參與，討論出適合本企業(yè)的設(shè)備維修策略。設(shè)備被分解為維修單元，每一個(gè)單元在維修和采供流程中作為一個(gè)整體來處理。

A2：設(shè)備關(guān)鍵性評(píng)估

圖1 備件庫(kù)存定額管理和優(yōu)化的流程

確定設(shè)備關(guān)鍵性對(duì)優(yōu)化十分重要。這一步一般從設(shè)備潛在失效的后果入手，用關(guān)鍵性矩陣來綜合考慮安全、環(huán)境、生產(chǎn)和維修等方面。將設(shè)備的關(guān)鍵性分為關(guān)鍵、重要和一般三類。備件的重要程度在很大程度上取決于其所用設(shè)備的關(guān)鍵性。

A3：設(shè)備樹和備件關(guān)鍵性

設(shè)備樹將設(shè)備的功能層層分解。最頂層是設(shè)備的主要功能，第二層是完成這個(gè)主要功能的輔助功能等。最底層由最基本的一些功能構(gòu)成，這些功能由各備件獨(dú)立完成。這些備件都是A1里面得到的維修單元。設(shè)備樹建立之后，從備件上溯至設(shè)備，以確定備件失效與設(shè)備失效的關(guān)系，即對(duì)于某一備件，該備件失效是否會(huì)導(dǎo)致設(shè)備失效。如果是，并且根據(jù)A2，該設(shè)備是關(guān)鍵性設(shè)備，則該備件為關(guān)鍵性備件。

A4：設(shè)備—備件對(duì)應(yīng)

根據(jù)A1的備件策略確定每一種設(shè)備所需的各備件安裝數(shù)量。對(duì)于每一種設(shè)備，列出其所需備件的清單，并附上各備件的名稱、描述、所需數(shù)量和關(guān)鍵性等信息。

A5：備件—設(shè)備對(duì)應(yīng)

相應(yīng)地，對(duì)于每一種備件，列出其安裝的設(shè)備清單，附上各設(shè)備的名稱、類型編碼、類型描述，該備件的安裝數(shù)量和其關(guān)鍵性等信息。

A6：備件目錄

備件目錄的重要性在于通過它可以迅速地查找到所需的備件，涉及的主要任務(wù)是確定備件的基本屬性及唯一性。備件目錄分配給每種備件一個(gè)序號(hào)，并用一些關(guān)鍵字描述各種備件。備件管理中可能存在這樣的模糊，即相同的備件因?yàn)榘惭b在不同的設(shè)備上而擁有不同的序號(hào)和名稱。備件需求目錄讓備件和序號(hào)以及名稱一一對(duì)應(yīng)，消除歧義。備件的其他屬性，包括價(jià)格、提前期、估算壽命、產(chǎn)地等也記錄在備件需求目錄中。

A7：備件互換性

將備件與其可替代備件聯(lián)系起來。一種備件可能有多種可替代件，一種備件也可能可以替代多種備件。

A8：備件需求清單

綜合A1至A7的信息，總結(jié)出一份備件需求清單。備件需求清單里的備件與其序號(hào)和名稱一一對(duì)應(yīng)，不存在歧義。備件的屬性，包括其機(jī)械屬性、物理屬性、安裝屬性和采購(gòu)屬性等均記錄在備件需求清單中。至此，定性確定備件需求的工作完成。

步驟B：定量分析備件需求

在步驟A的基礎(chǔ)上，步驟B確定每一種備件的需求量。這里需要分析計(jì)劃性和非計(jì)劃性的需要，以及在平時(shí)和緊急情況下的訂購(gòu)歷史。

B1：計(jì)劃性需求分析

分析為將來一段時(shí)間做出的維修計(jì)劃，根據(jù)維修工單確定和統(tǒng)計(jì)所需備件，并將備件的定量需求按照時(shí)間順序按一定時(shí)間段列出這些需求。

B2：非計(jì)劃性需求分析

總結(jié)非計(jì)劃性維修的歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)各種備件在非計(jì)劃性維修中產(chǎn)生的需求的分布。這些分布用于預(yù)測(cè)在未來各種備件因?yàn)榉怯?jì)劃性維修所產(chǎn)生的需求。

B3&B4：訂購(gòu)歷史和緊急訂購(gòu)歷史

分析訂購(gòu)歷史和緊急訂購(gòu)歷史，收集在各自情況下訂購(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括備件價(jià)格和提前期。這些信息將用于評(píng)估現(xiàn)行備件定額管理的績(jī)效和備件定額策略優(yōu)化的相關(guān)計(jì)算。

B5/B6/B7：備件數(shù)據(jù)的完備性

備件數(shù)據(jù)的完備性決定了該備件未來需求的預(yù)測(cè)方法。將備件按照歷史需求數(shù)據(jù)完備性分類。歷史需求數(shù)據(jù)很完備的可以成為連續(xù)性備件，歷史需求數(shù)據(jù)比較缺乏的可以成為間斷性備件，歷史需求數(shù)據(jù)非常缺乏甚至沒有的可以稱為慢速流動(dòng)性備件。這里的歷史需求數(shù)據(jù)缺乏并非由于記錄的缺失，而是由于備件壽命較長(zhǎng)，在歷史上較少產(chǎn)生需求。

B8：備件定量需求清單

根據(jù)上面收集的所有信息，能夠預(yù)測(cè)各種備件的需求量。對(duì)于歷史需求數(shù)據(jù)完備的備件，用擬合的方法預(yù)測(cè)其需求。對(duì)于歷史需求數(shù)據(jù)不完備的備件，做出合理假設(shè)，并根據(jù)備件的分類，用同類備件的相關(guān)數(shù)據(jù)作為參考。

步驟C：評(píng)估現(xiàn)行庫(kù)存

根據(jù)步驟B的預(yù)測(cè)，可以評(píng)估現(xiàn)行庫(kù)存。通過簡(jiǎn)單比較，可以確定報(bào)廢件、超儲(chǔ)件和漏儲(chǔ)及儲(chǔ)備不足件，并做出一些初步的改進(jìn)建議。

C1/C2/C3：確定報(bào)廢件，過量?jī)?chǔ)存件和儲(chǔ)存不足件

比較預(yù)測(cè)出的各種備件的需求和現(xiàn)行庫(kù)存。沒有需求而儲(chǔ)存了的備件為報(bào)廢件，需求較小而儲(chǔ)存量明顯多于需求量的備件為過量?jī)?chǔ)存件，需求較大而儲(chǔ)存量明顯小于需求量的備件為儲(chǔ)存不足件。

C4：初步庫(kù)存改進(jìn)方案

根據(jù)C1至C3的結(jié)果可以做出初步改進(jìn)方案。報(bào)廢件需要被處理掉，過量?jī)?chǔ)存件和儲(chǔ)存不足件的庫(kù)存量也需要做出相應(yīng)調(diào)整。

步驟D：優(yōu)化庫(kù)存策略

建立最小化庫(kù)存總成本的庫(kù)存策略。列出以訂購(gòu)點(diǎn)和訂購(gòu)量為參數(shù)的目標(biāo)方程，用數(shù)學(xué)規(guī)劃的方式解出的最優(yōu)解，是最優(yōu)訂購(gòu)點(diǎn)和最優(yōu)訂購(gòu)量。

D1：參數(shù)設(shè)定

為了計(jì)算最優(yōu)庫(kù)存成本，需要設(shè)定參數(shù)。參數(shù)包括全局性參數(shù)，如利率、庫(kù)存持有成本等，以及局部參數(shù)，如備件的提前期、壽命、安裝數(shù)量等。

D2：漏儲(chǔ)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

漏儲(chǔ)風(fēng)險(xiǎn)根據(jù)設(shè)備和備件關(guān)鍵性確定。備件關(guān)鍵性用該備件漏儲(chǔ)在單位時(shí)間產(chǎn)生的損失費(fèi)用描述。風(fēng)險(xiǎn)值為備件失效概率，備件關(guān)鍵性和備件失效時(shí)間的乘積。備件風(fēng)險(xiǎn)是庫(kù)存總成本的一部分。

D4：庫(kù)存最優(yōu)策略

庫(kù)存總成本由五個(gè)主要部分：庫(kù)存持有成本、備件成本、訂購(gòu)成本、資金的時(shí)間價(jià)值和漏儲(chǔ)風(fēng)險(xiǎn)。庫(kù)存總成本是庫(kù)存策略的函數(shù)，由各種備件的訂購(gòu)點(diǎn)以及訂購(gòu)量確定，也與D1里面設(shè)定的參數(shù)相關(guān)。通過數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法使目標(biāo)函數(shù)即庫(kù)存總成本最小化，以求得最優(yōu)庫(kù)存策略，即最優(yōu)訂購(gòu)點(diǎn)和訂購(gòu)量。