基于需求量預(yù)測(cè)與庫存控制的地鐵設(shè)備系統(tǒng)備件分類研究

盧立家

摘? 要：該文通過對(duì)地鐵行業(yè)的分析、研究，針對(duì)地鐵備件的特點(diǎn)，結(jié)合ABC備件分類和層次分析法（AHP）等，制定出符合實(shí)際應(yīng)用的地鐵備件分類方法。該方法通過對(duì)地鐵維修模式的研究，進(jìn)行備件大類劃分，利用AHP層次分析法構(gòu)建指標(biāo)體系，賦值量化，利用比較矩陣、故障分布進(jìn)行權(quán)重分配。該文方法成功應(yīng)用到石家莊地鐵的備件分類中，對(duì)提高設(shè)備系統(tǒng)備件需求量預(yù)測(cè)的精度、優(yōu)化庫存控制具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

關(guān)鍵詞：地鐵? 備件分類? 需求預(yù)測(cè)? AHP? ABC分類法

中圖分類號(hào)：U231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）05（a）-0074-03

Abstract： This paper， through the analysis and research of the subway industry， according to the characteristics of subway spare parts， combined with ABC spare parts classification and AHP analytic hierarchy process， has developed a classification method of subway spare parts which is in line with the practical application. This method divides spare parts into different categories by studying the maintenance mode of metro. AHP is used to construct index system， and the quantitative value is assigned. The weight distribution is carried out by using comparison matrix and fault distribution. This method is successfully applied to the spare parts classification of Shijiazhuang metro， which is of great strategic significance to improve the accuracy of spare parts demand forecast and optimize inventory control.

Key Words： Metro; Spare parts classification; Demand forecast; Analytic hierarchy process （AHP）; ABC classification

1? 研究背景及意義

隨著地鐵線路的開通運(yùn)營，在方便人民出行的同時(shí)，地鐵的安全運(yùn)行得到了越來越多的關(guān)注，其中地鐵備件是地鐵安全運(yùn)營的物資基礎(chǔ)[1]。因此，為解決既要保障地鐵安全運(yùn)營，又要最大程度地降低資金占用，控制運(yùn)營成本的矛盾問題，制定一套科學(xué)合理的地鐵備件需求量預(yù)測(cè)與庫存控制的方法對(duì)地鐵企業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義，而地鐵備件的細(xì)化分類是做好科學(xué)預(yù)測(cè)、優(yōu)化庫存控制策略的重要基礎(chǔ)和前提[2]。

2? 備件分類方法綜述與分析

2.1 ABC分類法

ABC分類法的核心是將物資按其價(jià)值占比的高低來進(jìn)行分類管理。ABC分類法因?yàn)樗鼉H從備件占用的資金角度來區(qū)分備件的重要性，沒有考慮到備件對(duì)保障地鐵運(yùn)營的重要性、采購提前期、備件的組成級(jí)別等方面，其局限性較大，并不適用于地鐵備件的分類研究[3]。

2.2 3A分類法

3A分類法是根據(jù)備件的組成級(jí)別屬性，按照備件對(duì)保障運(yùn)營、服務(wù)的重要程度對(duì)備件進(jìn)行分類。3A分類法從設(shè)備、部件、零件這3個(gè)組成級(jí)別逐級(jí)對(duì)備件進(jìn)行分類，每個(gè)級(jí)別都分為A、B、C三類。例如：某備件的各組成級(jí)別分別為關(guān)鍵設(shè)備、重要部件、重要零件，則其等級(jí)表示就是ABB[4-5]。

3A分類法在實(shí)現(xiàn)該類方法的實(shí)際應(yīng)用過程中，缺乏等級(jí)劃分的定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)備件所處設(shè)備、部件、零件的等級(jí)難以定性區(qū)分，重要程度較難把握，加之地鐵備件種類繁多、等級(jí)劃分復(fù)雜。因此，3A分類法不適用于地鐵備件的分類研究。

2.3 基于ABC的改進(jìn)方法

在ABC的改進(jìn)方法中，數(shù)據(jù)包絡(luò)法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法以及層次分析法（AHP）等方法在定性和定量處理上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其中基于AHP層次分析法的ABC分類法運(yùn)用較為廣泛且影響力大。

AHP-ABC分類法有效地結(jié)合了定性指標(biāo)和定量標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了備件分類由定性區(qū)分到定量判斷的結(jié)合與轉(zhuǎn)化，同時(shí)兼顧到了地鐵備件的重要性、經(jīng)濟(jì)性、采購提前期、采購難易性、可修復(fù)性等影響因素。通過對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重判定，使備件分類更加的科學(xué)合理[6-7]。

基于對(duì)以上分類方法的分析，結(jié)合地鐵行業(yè)備件特點(diǎn)，該文選取AHP-ABC分類法對(duì)地鐵備件進(jìn)行分類研究。

3? 地鐵備件的分類研究

由于地鐵行業(yè)的特殊性，地鐵設(shè)備組成種類繁多、系統(tǒng)差異性大、涉及范圍廣、專業(yè)化程度高等，需要采用多維度、多指標(biāo)評(píng)價(jià)的綜合分類法對(duì)備件進(jìn)行分類研究[8]。

3.1 地鐵維修模式的研究及分類應(yīng)用

目前，國內(nèi)外地鐵維修模式主要分為3大類：定期維修（計(jì)劃修）、故障后維修（故障修）、預(yù)知維修（保障性維修）。定期維修是根據(jù)設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)計(jì)劃，依據(jù)設(shè)備的物料清單（Bill of Material，BoM）標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過固定的時(shí)間周期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修或保養(yǎng)。故障后維修是設(shè)備在運(yùn)行過程中，或者維護(hù)保養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)的由于某些原因造成的故障，在故障后才對(duì)設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)修的模式。預(yù)知維修是對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)設(shè)備未來的運(yùn)行狀態(tài)，在問題出現(xiàn)之前采取事先維護(hù)的維修模式。

3.2 地鐵備件重要程度層次結(jié)構(gòu)模型

基于對(duì)地鐵備件需求量預(yù)測(cè)與庫存控制的目地，對(duì)地鐵備件進(jìn)行分類時(shí)，影響備件重要程度的因素包括關(guān)鍵性、經(jīng)濟(jì)性、消耗量、采購提前期、采購難易性、備件可修復(fù)性以及備件組成級(jí)別，這些指標(biāo)對(duì)于地鐵備件的評(píng)價(jià)都有重要的意義，結(jié)合地鐵備件的特點(diǎn)將這7個(gè)方面作為分類的準(zhǔn)則。通過對(duì)各指標(biāo)的優(yōu)先等級(jí)的確定，制定出各個(gè)準(zhǔn)則的相對(duì)權(quán)重，再根據(jù)層次分析法計(jì)算出地鐵各專業(yè)系統(tǒng)備件的相對(duì)權(quán)重，最后計(jì)算出各備件的綜合權(quán)重，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)備件進(jìn)行排序分類。

地鐵備件重要程度的層次結(jié)構(gòu)模型為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層這3個(gè)層次。

3.3 地鐵備件的分類評(píng)價(jià)指標(biāo)及判斷標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)地鐵備件評(píng)價(jià)指標(biāo)的不同作用以及重要程度，將地鐵備件的七類評(píng)價(jià)指標(biāo)根據(jù)優(yōu)先等級(jí)從高到低依次分為四類。具體如下。

對(duì)于地鐵備件來說，保障地鐵安全運(yùn)營和高品質(zhì)的服務(wù)是最基礎(chǔ)、最重要的評(píng)價(jià)因素，所以將關(guān)鍵性指標(biāo)列為一類指標(biāo)W1。備件的單位價(jià)值和消耗量直接影響著備件的需求量預(yù)測(cè)大小，以及對(duì)于庫存的資金占用大小，所以將經(jīng)濟(jì)性和消耗量列為二類指標(biāo)W2、W3。將采購提前期和采購難易性列為三類指標(biāo)W4、W5，將備件可修復(fù)性和備件的組成級(jí)別列為四類指標(biāo)W6、W7。

3.4 權(quán)重的計(jì)算及分配

3.4.1 計(jì)算準(zhǔn)則層對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重

根據(jù)準(zhǔn)則重要程度，由地鐵專業(yè)工程師分別對(duì)準(zhǔn)則層的7個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析、比較，得出比較矩陣（見表1），根據(jù)矩陣表1的數(shù)據(jù)，按照公式（1）來計(jì)算出備件準(zhǔn)則Ai對(duì)目標(biāo)的權(quán)重。

式中，（0<<1）是經(jīng)過歸一化計(jì)算后的每個(gè)指標(biāo)對(duì)上層目標(biāo)的組合權(quán)重，并且，其中i=1，2，3，4，5，6，7。

3.4.2 地鐵各專業(yè)系統(tǒng)權(quán)重分配

該文根據(jù)地鐵的實(shí)際情況將地鐵組成分為9大系統(tǒng)，26個(gè)專業(yè)。

地鐵各專業(yè)系統(tǒng)計(jì)算出各自的分值，進(jìn)而求出各自的分值占比，即為地鐵各系統(tǒng)的權(quán)重占比。

最后，對(duì)地鐵備件按照該文的四類指標(biāo)及判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)相對(duì)的賦值，計(jì)算出各自的分值，各指標(biāo)再乘以相應(yīng)的權(quán)重，其中不同的專業(yè)系統(tǒng)要乘以各自的系統(tǒng)權(quán)重，并且分線別進(jìn)行計(jì)算，即可得出研究備件的分值分布。取排在前20%的備件定為A類備件，取中間70%的備件定為B類備件，取后面10%的備件定為C類備件。

4 AHP-ABC備件分類方法在石家莊地鐵中的應(yīng)用

按照該文的備件分類研究方法，在石家莊地鐵的備件分類中，首先按照地鐵的維修模式對(duì)地鐵備件進(jìn)行大類別劃分，具體為計(jì)劃修備件、故障修備件、保障性備件[9-10]。大類別的劃分為地鐵備件需求量預(yù)測(cè)的分類研究奠定了基礎(chǔ)，計(jì)劃修備件可分為可維修和不可維修兩小類進(jìn)行公式計(jì)算預(yù)測(cè)，故障修備件分為連續(xù)型需求備件、間斷型需求備件，其中間斷型需求備件又分為自相關(guān)和非自相關(guān)備件。根據(jù)各類備件的特點(diǎn)分別進(jìn)行需求量的預(yù)測(cè)，對(duì)故障修備件劃分的A、B、C分類中，將分出的A類備件與大類中的保障性備件都?xì)w為重點(diǎn)關(guān)注的備件，總歸為A類備件。A類備件作為庫存控制的重點(diǎn)備件，是保障地鐵安全運(yùn)營的關(guān)鍵性備件，需要做必要的安全庫存。同時(shí)為有效控制地鐵備件的庫存數(shù)量，降低資金占用，有效節(jié)約運(yùn)營成本，將劃分出的B、C類備件采用以需定供，盡量減少庫存占用的策略，石家莊地鐵在備件的分類應(yīng)用中取得了明顯的成果。

5? 結(jié)語

該文提出的基于地鐵備件需求量預(yù)測(cè)與庫存控制的分類研究的方法，結(jié)合了層次分析法（AHP）、ABC分類法、3A分類法以及對(duì)地鐵維修模式的研究與利用。從備件的關(guān)鍵性、經(jīng)濟(jì)性、消耗量、采購提前期、采購難易性、備件可修復(fù)性、備件組成級(jí)別這7個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地鐵備件的重要程度進(jìn)行判定，避免了單一標(biāo)準(zhǔn)的不足。另外，基于對(duì)地鐵行業(yè)的深刻認(rèn)識(shí)與對(duì)地鐵備件特點(diǎn)的充分把握，對(duì)備件的7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行權(quán)重分配以及對(duì)地鐵的各組成專業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行權(quán)重分配，使得該文的地鐵備件分類方法更加客觀、更具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

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