備件定額管理和優化的流程

田 原，董 良

SKF中國銷售有限公司

設備維修需要備件庫存，漏儲會造成生產和銷售損失，超儲則造成資金積壓甚至過期或過時的報廢損失。隨著企業規模的不斷擴大，這些問題會變得尤為突出。備件庫存管理的關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驗，總結和開發了獨具特色的備件定額管理和優化的理念、方法和流程。現筆者對其做簡要的介紹，旨在為后續的介紹奠定基礎。SKF備件定額管理和優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存以滿足計劃性和非計劃性維修對備件的需求，同時又避免過量庫存。最終實現庫存相關費用最小化。

備件定額優化由四個主要步驟構成，每一個步驟完成一項任務。首先，設備被分解為備件，以確定所需的備件種類。然后用計量方法來分析每一種備件的歷史需求，并根據歷史需求做出未來一段時間內的需求預測。之后將預測的各種備件的需求率和各自目前的庫存量作比較，以評估現行庫存，確定報廢件，過量儲存件以及儲存不足的備件等。最后，建立數學模型，以總成本為目標方程，用數學規劃的方法求得最優化的庫存策略，以最小化庫存成本。

步驟A：定性確定備件需求

在步驟A里搜集最基礎的數據。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，其中包括備件和設備的關系。

A1：備件策略

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

A2：設備關鍵性評估

圖1 備件庫存定額管理和優化的流程

確定設備關鍵性對優化十分重要。這一步一般從設備潛在失效的后果入手，用關鍵性矩陣來綜合考慮安全、環境、生產和維修等方面。將設備的關鍵性分為關鍵、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備的關鍵性。

A3：設備樹和備件關鍵性

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

A4：設備—備件對應

根據A1的備件策略確定每一種設備所需的各備件安裝數量。對于每一種設備，列出其所需備件的清單，并附上各備件的名稱、描述、所需數量和關鍵性等信息。

A5：備件—設備對應

相應地，對于每一種備件，列出其安裝的設備清單，附上各設備的名稱、類型編碼、類型描述，該備件的安裝數量和其關鍵性等信息。

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序號，并用一些關鍵字描述各種備件。備件管理中可能存在這樣的模糊，即相同的備件因為安裝在不同的設備上而擁有不同的序號和名稱。備件需求目錄讓備件和序號以及名稱一一對應，消除歧義。備件的其他屬性，包括價格、提前期、估算壽命、產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，總結出一份備件需求清單。備件需求清單里的備件與其序號和名稱一一對應，不存在歧義。備件的屬性，包括其機械屬性、物理屬性、安裝屬性和采購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的基礎上，步驟B確定每一種備件的需求量。這里需要分析計劃性和非計劃性的需要，以及在平時和緊急情況下的訂購歷史。

B1：計劃性需求分析

分析為將來一段時間做出的維修計劃，根據維修工單確定和統計所需備件，并將備件的定量需求按照時間順序按一定時間段列出這些需求。

B2：非計劃性需求分析

總結非計劃性維修的歷史數據，統計各種備件在非計劃性維修中產生的需求的分布。這些分布用于預測在未來各種備件因為非計劃性維修所產生的需求。

B3&B4：訂購歷史和緊急訂購歷史

分析訂購歷史和緊急訂購歷史，收集在各自情況下訂購相關數據。這些數據包括備件價格和提前期。這些信息將用于評估現行備件定額管理的績效和備件定額策略優化的相關計算。

B5/B6/B7：備件數據的完備性

備件數據的完備性決定了該備件未來需求的預測方法。將備件按照歷史需求數據完備性分類。歷史需求數據很完備的可以成為連續性備件，歷史需求數據比較缺乏的可以成為間斷性備件，歷史需求數據非常缺乏甚至沒有的可以稱為慢速流動性備件。這里的歷史需求數據缺乏并非由于記錄的缺失，而是由于備件壽命較長，在歷史上較少產生需求。

B8：備件定量需求清單

根據上面收集的所有信息，能夠預測各種備件的需求量。對于歷史需求數據完備的備件，用擬合的方法預測其需求。對于歷史需求數據不完備的備件，做出合理假設，并根據備件的分類，用同類備件的相關數據作為參考。

步驟C：評估現行庫存

根據步驟B的預測，可以評估現行庫存。通過簡單比較，可以確定報廢件、超儲件和漏儲及儲備不足件，并做出一些初步的改進建議。

C1/C2/C3：確定報廢件，過量儲存件和儲存不足件

比較預測出的各種備件的需求和現行庫存。沒有需求而儲存了的備件為報廢件，需求較小而儲存量明顯多于需求量的備件為過量儲存件，需求較大而儲存量明顯小于需求量的備件為儲存不足件。

C4：初步庫存改進方案

根據C1至C3的結果可以做出初步改進方案。報廢件需要被處理掉，過量儲存件和儲存不足件的庫存量也需要做出相應調整。

步驟D：優化庫存策略

建立最小化庫存總成本的庫存策略。列出以訂購點和訂購量為參數的目標方程，用數學規劃的方式解出的最優解，是最優訂購點和最優訂購量。

D1：參數設定

為了計算最優庫存成本，需要設定參數。參數包括全局性參數，如利率、庫存持有成本等，以及局部參數，如備件的提前期、壽命、安裝數量等。

D2：漏儲風險評估

漏儲風險根據設備和備件關鍵性確定。備件關鍵性用該備件漏儲在單位時間產生的損失費用描述。風險值為備件失效概率，備件關鍵性和備件失效時間的乘積。備件風險是庫存總成本的一部分。

D4：庫存最優策略

庫存總成本由五個主要部分：庫存持有成本、備件成本、訂購成本、資金的時間價值和漏儲風險。庫存總成本是庫存策略的函數，由各種備件的訂購點以及訂購量確定，也與D1里面設定的參數相關。通過數學規劃的方法使目標函數即庫存總成本最小化，以求得最優庫存策略，即最優訂購點和訂購量。