核電廠備件管理策略研究

劉昊， 李賢廣， 田志偉， 梁偉（陽江核電有限公司，廣東 陽江 529941）

0 引言

以中廣核集團(tuán)陽江核電廠CPR1000系列核電機(jī)組為例（陽江核電12 號機(jī)組為CPR1000，34 號機(jī)組為CPR1000+，56號機(jī)組為ACPR1000），雙機(jī)組設(shè)備數(shù)量約22萬臺，備件零部件多達(dá)14.7萬種，備件保障存在多方面挑戰(zhàn)因素，只有從設(shè)計(jì)選型到商運(yùn)穩(wěn)定運(yùn)行的各個(gè)階段都按照適當(dāng)?shù)牟呗蚤_展相關(guān)工作，才能達(dá)成庫存控制與備件保障的雙贏和最優(yōu)化。由于電站運(yùn)營方備件管理人員難以介入核電廠設(shè)計(jì)和設(shè)備采購階段，本文將不對此階段進(jìn)行研究，僅將研究重點(diǎn)放在生產(chǎn)準(zhǔn)備和移交接產(chǎn)、商運(yùn)初期、穩(wěn)定運(yùn)行等3個(gè)階段。

1 生產(chǎn)準(zhǔn)備和移交接產(chǎn)階段的備件管理策略

在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，備件管理有3項(xiàng)重點(diǎn)工作內(nèi)容：1）審查設(shè)備運(yùn)行維修手冊（下文簡稱EOMM手冊）對設(shè)備的覆蓋情況及手冊內(nèi)容是否滿足備件編碼采購條件；2）根據(jù)設(shè)備運(yùn)行維修手冊或裝配圖等技術(shù)文件建立準(zhǔn)確完整的備件數(shù)據(jù)庫；3）保障商運(yùn)初期生產(chǎn)運(yùn)行的易損備件（下文簡稱SO備件）識別接收，并根據(jù)SO備件情況開展補(bǔ)充采購，建立初始庫存，為移交接產(chǎn)和未來商運(yùn)打好物質(zhì)基礎(chǔ)。本節(jié)將以這3項(xiàng)重點(diǎn)工作內(nèi)容為綱領(lǐng)進(jìn)行闡述。

1.1 EOMM手冊是備件工作的基礎(chǔ)

根據(jù)陽江核電生產(chǎn)準(zhǔn)備工作經(jīng)驗(yàn)，EOMM手冊是維修資源準(zhǔn)備的基礎(chǔ)，需要盡可能早地對其給予足夠的關(guān)注。只有EOMM手冊覆蓋全面、內(nèi)容合格了，才能據(jù)此開展備件編碼和維修程序編寫等工作。出版標(biāo)準(zhǔn)不明確是EOMM手冊推動工作的一大難點(diǎn)，哪些設(shè)備必須出版完整的手冊，哪些設(shè)備的EOMM手冊內(nèi)容可以簡化，哪些設(shè)備提供備件清單就足夠，這些問題很難簡單描述清楚或達(dá)成一致。工程公司或廠家因?yàn)槿鄙賹υO(shè)備計(jì)劃性檢修和故障檢修的經(jīng)驗(yàn)，按其理解出版的EOMM往往難以滿足核電廠實(shí)際運(yùn)維需求，因此在設(shè)備采購階段，應(yīng)在合同文本中對EOMM手冊的編寫范圍和內(nèi)容要求進(jìn)行盡量詳細(xì)的說明。從嶺澳二期到陽江核電，在這方面都存在很大改進(jìn)空間，以至于陽江6號機(jī)組臨近商運(yùn)時(shí)仍在推動部分EOMM出版，維修人員為此付出了大量的時(shí)間和精力。對于電廠維修人員，應(yīng)盡早介入EOMM審查工作。該階段的主要策略為：建立完整的設(shè)備臺賬清單→根據(jù)臺賬比對EOMM出版覆蓋率→審查并推動EOMM升版至可接受狀態(tài)。如果缺少遠(yuǎn)見和預(yù)測，未提前建立設(shè)備臺賬并開展比對工作，此階段很容易進(jìn)入工程/廠家出版EOMM手冊→電廠審查EOMM手冊的被動局面，電廠無法確切了解當(dāng)前EOMM整體的出版進(jìn)度和覆蓋率。而EOMM手冊一旦出版，即可進(jìn)入管理流程并進(jìn)行跟蹤，因此EOMM手冊的質(zhì)量反而更容易控制。在此階段，實(shí)現(xiàn)EOMM手冊對設(shè)備的完整覆蓋之后，對于維修程序、維修大綱、維修標(biāo)準(zhǔn)包的編制將起到非常良好的積極作用。

1.2 建立完整準(zhǔn)確的備件數(shù)據(jù)庫

由于設(shè)備數(shù)量巨大，將完整的備件信息錄入數(shù)據(jù)庫將是漫長的工作。根據(jù)1.1節(jié)策略實(shí)現(xiàn)全面EOMM覆蓋的過程中，可以逐步開展備件信息錄入和編碼相關(guān)工作。在此階段，應(yīng)首先確認(rèn)EOMM手冊備件相關(guān)信息已審查可接受，然后基于EOMM手冊、相關(guān)裝配圖和部件明細(xì)清單，按照規(guī)則規(guī)范、完整地錄入數(shù)據(jù)庫，過程中應(yīng)采取措施確保數(shù)據(jù)質(zhì)量合格，并同步完整地錄入臺賬→主備件→子備件的BOM關(guān)系。高質(zhì)量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是后續(xù)提高維修準(zhǔn)備效率和開展智慧電廠、數(shù)字電廠建設(shè)的基石。備件數(shù)據(jù)錄入之后，將開展編碼等相關(guān)事宜，在此階段開展重碼合并將是最優(yōu)時(shí)機(jī)。準(zhǔn)確的重碼識別將會大幅減少數(shù)據(jù)庫備件種類、降低備件采購和庫存成本，同時(shí)提升備件保障率。

1.3 SO備件識別接收與補(bǔ)充采購

核電設(shè)備采購合同包含了隨供備件，包括用于設(shè)備安裝調(diào)試的備件（簡稱SE備件）和用于保障商運(yùn)初期生產(chǎn)運(yùn)行的SO備件。在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，SO備件的識別和接收是運(yùn)營單位備件管理的一項(xiàng)重要工作。陽江核電項(xiàng)目共識別接收約2.7萬項(xiàng)SO備件，但這些遠(yuǎn)不能滿足核電廠的正常運(yùn)維需求。因而，完成SO備件識別和接收后，根據(jù)設(shè)備臺賬和備件數(shù)據(jù)庫，還需要制定備件補(bǔ)充采購策略。此時(shí)，預(yù)防性維修預(yù)留基本尚未產(chǎn)生，主要基于部件自身特性制定策略，主要影響因素包括部件安裝數(shù)量、故障概率、維修策略、采購周期、壽期、價(jià)格等等，必須具備一定的設(shè)備維修和備件管理經(jīng)驗(yàn)，否則很可能導(dǎo)致采購大量無用備件或者易損備件采購不足。建立初始庫存時(shí)，應(yīng)綜合考慮短期需求和長遠(yuǎn)利益，該階段是核電廠備件庫存控制的最優(yōu)時(shí)機(jī)，否則當(dāng)若干年后庫存預(yù)警時(shí)再強(qiáng)力干預(yù)將陷入被動局面。另外，備件識別與補(bǔ)充采購的優(yōu)先級需要與系統(tǒng)設(shè)備移交進(jìn)度相匹配，以保證設(shè)備維修責(zé)任轉(zhuǎn)移到運(yùn)營單位時(shí)已具備相應(yīng)備件儲備。

2 商運(yùn)初期的備件管理策略

完成生產(chǎn)準(zhǔn)備和移交接產(chǎn)階段之后，已經(jīng)建立了完整的備件數(shù)據(jù)庫，包括備件信息、BOM關(guān)系、已識別接收的SO備件和補(bǔ)充采購到貨的備件信息等，這個(gè)階段設(shè)備故障和備件領(lǐng)用大數(shù)據(jù)仍然非常有限，不足以據(jù)此指導(dǎo)進(jìn)一步的采購和庫存策略制定。此時(shí)，設(shè)備預(yù)防性維修大綱和維修程序已經(jīng)建立，應(yīng)結(jié)合預(yù)防性維修標(biāo)準(zhǔn)包編寫工作，對備件數(shù)據(jù)庫的MRP（物料需求計(jì)劃模型）參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，為即將到來的大量預(yù)防性維修與隨機(jī)糾正性維修做好準(zhǔn)備，完成備件長期持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)的第一步。在此階段，需要重點(diǎn)關(guān)注預(yù)防性維修標(biāo)準(zhǔn)包預(yù)留備件的準(zhǔn)確性和完整性、備件數(shù)據(jù)庫MRP參數(shù)的初始設(shè)置、長采購周期備件的立項(xiàng)發(fā)起情況。下面將針對這三個(gè)方面開展簡要探討。

2.1 預(yù)防性維修標(biāo)準(zhǔn)指令掛接備件

以陽江核電廠為例，預(yù)防性維修大綱共計(jì)約9.6萬項(xiàng)，周期單位分為C（燃料循環(huán)，約18個(gè)月）、年、月、周，由于月度或者周項(xiàng)目大多沒有備件需求，僅考慮C和年度項(xiàng)目，平均每年需執(zhí)行達(dá)3.4萬項(xiàng)維修工作，這些預(yù)防性維修工作對于有壽期A類備件（需要定期更換，例如O形圈、密封墊等）的需求非常巨大，保障預(yù)防性維修備件需求是備件管理的最基本目標(biāo)，但這并不容易。無論是大修還是日常，預(yù)防性維修項(xiàng)目都是約提前1 a發(fā)布工單，如果在此之前完成標(biāo)準(zhǔn)包備件掛接，則可在工單發(fā)布的第一時(shí)間產(chǎn)生預(yù)留，無論是基于MRP自動觸發(fā)采購，還是手動梳理需求，都會更清晰準(zhǔn)確。謝宏志等[1]通過仿真計(jì)算證明，預(yù)留提前量和準(zhǔn)確率的提升都會顯著提高備件保障率并降低庫存水平。

圖1 陽江核電備件數(shù)據(jù)庫分布

圖2 預(yù)防性維修備件自動觸發(fā)流程

2.2 備件數(shù)據(jù)庫MRP參數(shù)的初始設(shè)置

MRP（物料需求計(jì)劃）是需求計(jì)劃流程的統(tǒng)稱，陽江核電從2014年開始投運(yùn)。其核心目標(biāo)是保供降本，以保障現(xiàn)場備品備件供應(yīng)為前提，積極尋找需求與庫存成本間的平衡點(diǎn)，減少庫存種類、數(shù)量，降低庫存資金及利息，從而降低成本，提升電廠核心競爭力。推行MRP具有很多優(yōu)勢，例如可以實(shí)時(shí)監(jiān)控庫存、正訂和備件預(yù)留需求，及時(shí)觸發(fā)采購申請；所觸發(fā)申請包含歷史采購信息（價(jià)格等），優(yōu)化采購，方便財(cái)務(wù)預(yù)算跟蹤和管理；及時(shí)滿足預(yù)防性維修、大修、小修等各項(xiàng)維修備件需求；無需手動提采購申請（特殊及緊急采購除外），提高采購效率、固化庫存物資采購流程；保障供應(yīng)的同時(shí)使庫存最小，實(shí)現(xiàn)公司庫存控制目標(biāo)，節(jié)約電廠成本等。

圖3 MRP參數(shù)運(yùn)行計(jì)劃

MRP參數(shù)的初始設(shè)置對于后續(xù)備件保障和庫存控制具有非常重要的意義。完成初始設(shè)置后，將實(shí)現(xiàn)SAP系統(tǒng)物料采購自動觸發(fā)，通過積累采購、領(lǐng)用、預(yù)留等信息，持續(xù)不斷優(yōu)化，從而提高采購效率，優(yōu)化庫存水平，提升備件保障水平。

2.3 長采購周期備件的集中手動立項(xiàng)

在運(yùn)營初期，為盡快建立庫存并保障機(jī)組運(yùn)行維修基本需求，通常采用以LOT包為單位手動梳理批量立項(xiàng)采購的形式。另外，針對進(jìn)口長采購周期的備件，通過MRP需求計(jì)劃保障存在采購周期長、無法按時(shí)到貨的問題，大幅增加重訂點(diǎn)又會導(dǎo)致庫存閑置和資金占用，因此陽江核電廠階段性采用了五年需求集中手動立項(xiàng)+分批交貨的形式。經(jīng)實(shí)踐證明，該方式較好地保障了進(jìn)口長采購周期備件需求，同時(shí)又有效避免了庫存長期閑置和資金占用。使用該方案時(shí)，要注意需求計(jì)劃梳理要盡量完整準(zhǔn)確，可以參照大修五年規(guī)劃；當(dāng)新增計(jì)劃外檢修項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)第一時(shí)間對交貨計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整或者補(bǔ)充立項(xiàng)，避免影響后續(xù)需求。

表1 MRP參數(shù)設(shè)置

3 進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段后的備件管理策略

經(jīng)過持續(xù)的編碼補(bǔ)遺、參數(shù)優(yōu)化、補(bǔ)充采購、升版程序和標(biāo)準(zhǔn)包等，備件相關(guān)數(shù)據(jù)庫逐步完善、規(guī)范。根據(jù)陽江核電廠備件管理工作實(shí)踐，電廠商運(yùn)后約6 a（經(jīng)過4次大修）基本進(jìn)入穩(wěn)定階段，主要特征包括備件編碼基本齊全、易損備件庫存已建立、預(yù)防性維修大綱已掛接標(biāo)準(zhǔn)包、標(biāo)準(zhǔn)包預(yù)留備件日益精確、基本實(shí)現(xiàn)MRP參數(shù)觸發(fā)采購、基本消除預(yù)防性維修等備件等。進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段后，庫存控制與備件保障的矛盾將日益凸顯，解決該矛盾的兩個(gè)重要工具就是備件分級管理與MRP參數(shù)持續(xù)優(yōu)化，另外再配合重碼整合、歸一化或國產(chǎn)化替代、跨電廠共享儲備、供應(yīng)商聯(lián)合存儲等手段。

3.1 備件分級管理

由于設(shè)備故障存在一定的隨機(jī)性，在有限的庫存額度下，永遠(yuǎn)不可能達(dá)到100%的備件保障水平。為了最大化利用庫存額度，必須對核電廠備件開展分級管理。陽江核電廠基于AP913開展了設(shè)備全面分級管理，從關(guān)鍵度角度將設(shè)備分為關(guān)鍵設(shè)備（C級）、重要設(shè)備（S級）、經(jīng)濟(jì)設(shè)備（E級）、運(yùn)行至維修設(shè)備（R級）。為進(jìn)一步抓住關(guān)鍵，C級設(shè)備中的C1、C2、C3類設(shè)備單獨(dú)劃分為關(guān)鍵敏感設(shè)備（CCM設(shè)備）。根據(jù)電廠CCM設(shè)備清單，備件管理人員進(jìn)一步識別出CCM備件清單，在數(shù)據(jù)庫中對CCM備件進(jìn)行標(biāo)記，并從采購策略（MRP參數(shù)）、質(zhì)量控制、驗(yàn)收方式等全方位給予特別關(guān)注，CCM備件要求保障率達(dá)到100%。另外，還基于設(shè)備C/S類分級清單，識別出所有相關(guān)備件，對庫存采購策略進(jìn)行了全面分析和優(yōu)化。

而對于E類和R類設(shè)備的零部件，則根據(jù)備件類型、故障概率等進(jìn)行分析后，僅儲備高周轉(zhuǎn)類型的備件，如密封件、損耗件、高故障概率B類等。這樣，陽江核電廠以全集團(tuán)最低的單堆庫存額度，創(chuàng)造了最高的備件保障水平。

表2 設(shè)備全面分級

3.2 MRP參數(shù)持續(xù)優(yōu)化

陽江核電廠MRP自動觸發(fā)的采購立項(xiàng)采用定期審查的機(jī)制，目前頻度為每月1次。審查通過CMRP（中廣核群廠物料需求計(jì)劃整合平臺）開展，基于歷史領(lǐng)用記錄、歷史采購周期、安裝數(shù)量、群廠庫存、預(yù)留、正訂等情況，對采購數(shù)量和策略進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化和調(diào)整。陽江1號機(jī)完成4輪大修后，大修/日常備件通過MRP策略保障率已超過90%。未來通過大數(shù)據(jù)整合和策略持續(xù)優(yōu)化，在供應(yīng)鏈保持穩(wěn)定的前提下，預(yù)防性與糾正性維修備件保障率將不斷逼近100%（不包括反饋性排查備件需求），這是所有備件管理人員所追求的目標(biāo)。

3.3 群廠備件共享

中國廣核集團(tuán)下屬各核電廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)備件統(tǒng)一編碼、統(tǒng)一采購，并使用統(tǒng)一的備件管理系統(tǒng)。對于故障概率較低或價(jià)值較高的備件，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫標(biāo)記和群廠共享儲備。備件共享模式推廣后顯著降低了各電廠庫存壓力，同時(shí)大幅提升了備件保障能力。除了群廠備件共享外，目前各電廠也在積極推進(jìn)供應(yīng)商參與的共享模式，包括聯(lián)儲、代儲等多種方式。中廣核和中核集團(tuán)對此均已有較多研究[2-3]。

4 結(jié)語

核電廠備件管理是一個(gè)環(huán)環(huán)相扣而又復(fù)雜、持久、逐步優(yōu)化的過程，在體系建立時(shí)必須具備足夠的前瞻性和全局觀。初期的策略失誤到了后期可能需要數(shù)倍的努力才能彌補(bǔ)?？傮w而言，這幾點(diǎn)需要尤其關(guān)注：EOMM等上游文件是備件工作順利開展的前提，重碼識別是備件共享和庫存控制的關(guān)鍵，建庫存階段是庫存控制的最佳時(shí)機(jī)，主數(shù)據(jù)MRP參數(shù)初始設(shè)置要全面考慮逐步優(yōu)化，分級管理是控庫存保供應(yīng)的重要手段。除此之外，還有備件修復(fù)循環(huán)利用、跨集團(tuán)共享、即需即采快速供貨、供應(yīng)商管理庫存模式（VMI）、美國VARI-METRIC和MODMETRIC模型[4]等多種備件管理的方法。核電備件管理工作必須腳踏實(shí)地，根據(jù)運(yùn)行維修經(jīng)驗(yàn)不斷優(yōu)化，同時(shí)開拓思路、眼觀全局，每一項(xiàng)先進(jìn)的理念或者方法，都必須經(jīng)過大量繁雜和細(xì)致的工作才能落實(shí)并發(fā)揮效果。