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流程型企业备件的采购决策

2008年9月26日    中国物流与采购
 备件库存管理存在的问题
    1.对备件需求缺乏有效的预测与分析机制。
    备件需求与多种因素有关,需求带有很强的随机性。在进行备件管理时,大部分企业的备件需求都是靠生产作业人员根据多年的经验 上报需求计划,然后物资供应部门根据需求计划以及自己的经验来进行采购。这就造成对很多备件,如阀门预测的准确性不高,缺乏有效的需求预测及分析机制。
    2.备件管理存在"牛鞭效应"。
    由于备件需求的不确定性,生产作业部门为了保障设备正常运行,上报的需求计划往往是放大了的计划,而物资供应部门进行采购时,根据上报的需求计划与自己的经验进行判断,需求可能进一步放大,造成大量的备件库存积压,库存周转慢。
    3.缺乏有效的备件库存管理方法
    现有的库存管理方法以经验管理为主导,没有合理地设定安全库存、订购点、订购批量等参数,缺乏有效的备件管理措施。因而,企业需要建立一套科学完整的备件库存管理系统,在科学预测的基础上,既能保证供应,又不会沉淀大量的流动资金负担沉重的库存维持费用。
   
    备件库存管理体系原理
    首先从需求预测的角度对备件进行分类,然后针对分类备件进行需求预测,最后结合需求预测的结果进行库存管理。
    1.需求预测方法。
    预测方法有很多种,一般而为统计预测。预测方法有很多种,一般而言,按照预测方法的特征分类,可分为定性预测和定量预测两类。定性预测是指依靠人的观察分析能力进行预测的方法;定量预测是指依靠历史统计数据,运用数学方法建立数学模型进行预测的方法,也称为统计预测。
    定量预测中,按照需求的连续性划分,可以划分成连续需求和间断需求两类。连续需求指需求序列是连续的,每一期都有需求;间断需求是指需求序列中有很多零,需求是间隔开的。间断需求在现实生活中出现的较少,已有的研究成果不多,预测方法较少,目前只有指数平滑、加权移动平均、Croston、Bootstrap和IFM法等。笔者重点介绍间断需求预测方法。
    Croston法是用来预测间断需求的常用方法,适用于需求量服从正态分布、需求间隔比较稳定(如服从泊松分布)的需求序列。该方法是在指数平滑的基础上发展起来的,主要针对指数平滑预测周期性的间断需求时过高估计需求的情况发展的一种算法。该方法采用对需求间隔和需求量进行分开估计,然后采用平均需求率来预测未来的需求。JohnstonFR则采用多种算例,说明了只要需求间隔大于1.25,Croston法就比指数加权移动平均法有优势。但该方法对于非正态分布的需求,间隔变化大的情况不适用。
    Bootstrap法是2004年由Willemain提出的间断需求预测方法,主要针对需求序列中有大量的零、提前期固定的需求序列。Willemain用了9个工业数据库来计算,发现Bootstrap法比Croston法和指数平滑法更精确。该方法是根据需求历史数据统计需求发生的概率和前后需求发生与否的相关性,然后利用需求发生的概率结合需求量随机抽样的方法来产生未来需求的预测,重复多次能够得到预测的提前期需求分布。该方法不能考虑需求的影响因素预测,且可能过低估计提前期需求变异,尤其是当需求样本比较少时,准确性不高。
    IFM法将多种影响备件需求发生的因素考虑进备件需求预测中,如装置检修安排、设备大修安排等(这些因素中很多是可以提前预测的),并且同时考虑需求自身数据的特点(如相关性)来预测,相对于只考虑需求数据自身特性的Bootstrap法相比,在预测专用或者通用性不强的物资需求规律时,预测的准确性要高很多。用IFM法预测通用类物资以及与影响因素关系不显著的物资需求时,预测的准确性不高。
    综上所述,各种预测方法有一定的使用范围,在相应的范围内预测的准确性较高,而脱离使用范围则预测的准确性不够高。因此,我们要针对每种备件的具体特征来选择合适的预测方法,建立备件分类-预测方法体系。
    2.备件分类体系。
    流程型企业往往会按设备备件的功能、物理特征或性能参数对备件进行分类。本文的备件分类与企业的这种分类不同,因为本文进行备件分类的目的是为了更好地预测其需求并进行库存决策。从备件需求预测的角度看,分类的目的是要将有相同或相似的需求规律的备件分在一类,然后研究这一类备件的需求规律。这种分类的作用是,一方面,由于流程型企业的备件种类很多,很难同时也没有必要对每一种备件建立其需求预测和库存管理模型;另一方面,有助于克服部分备件需求的历史数据少而难以估计其订购提前期内需求的困难。从备件库存决策的角度看,由于确定库存的订购点和订购批量一般都需要缺货成本参数,而设备备件的缺货成本往往估计困难,因而需要确定设备备件需求的服务水平。当备件的种类很多时,对每一种备件都确定其服务水平也是困难而没有必要的。
    下面,笔者在典型的流程型企业(石化企业)中选取典型备件--阀门进行分析,建立阀门分类-预测方法体系。
    石化企业使用阀门种类繁多,按照维修时处理方式不同,可把阀门分成设备型阀门(可维修阀门)和普通阀门(不可维修阀门)两类。普通阀门通常是小阀门,如常规阀门以及部分特殊阀门,出故障只能更换,与备件相似;可维修阀门通常是大阀门,如滑阀、安全阀等,出故障只更换其内部备件,可以看成设备。本文重点分析备件的库存采购决策,因此,在分类时只考虑普通阀门。
    普通阀门的压力参数对其需求规律影响很大,本文首先按阀门的压力参数将普通阀门分为高压、中压、低压和其他阀门4类。
    各种压力参数的普通阀门的需求与装置检修计划有关,因此装置检修计划是阀门需求的一个影响因素。需求预测过程中,我们一方面要尽可能周全地考虑这样的影响因素;另一方面,要考虑间断需求预测方法的特殊性。综合上述思路,面向需求预测的阀门分类结果如图1所示。


图1普通阀门分类
     
    表1 分类阀门的需求预测方法

    图1将普通阀门分为10类。其中,间断需求的判别标准是给定时间段上非零需求的比重(如非零需求小于70%的归为间断需求)。图1中阀门的分类预测方法如表1所示。从理论上讲,连续需求也可以按其需求的影响因素(如装置检修)进行分类,但考虑到连续需求已有很多有效的预测方法(如指数平滑等),本文就不对其进行进一步的细分。第10类其他阀门为需求确定类的阀门,无需进行预测。

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