流動備件庫存管理研究論文

1引言

　　備件是指在設(shè)備維修管理工作中提前采購并儲備好的各種零件，用于替換設(shè)備中的故障件或劣化件，以便快速恢復(fù)設(shè)備原有的性能，有效縮短設(shè)備維修停歇時間以及減少停機(jī)損失。備件的庫存管理一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)，備件是企業(yè)設(shè)備管理和維修中的重要組成部分[1]，備件庫存管理方案的優(yōu)劣一定程度上決定了企業(yè)的興衰。在眾多備件中有一類更為特殊的備件，稱為慢速流動備件，它的特點(diǎn)是重要性高、通用性低、需求量少、價格高、壽命長、采購周期長。慢速流動備件在企業(yè)中大量存在[2]，為了確保生產(chǎn)的持續(xù)進(jìn)行，必須儲備一定數(shù)量慢速流動備件。但是由于需求量和采購時間的不確定性，導(dǎo)致慢速流動備件的庫存管理變成了一個非常棘手的問題。建立一個適合企業(yè)的有效的備件庫存模型已經(jīng)成為當(dāng)今各企業(yè)提高綜合競爭力的有效方法，它直接關(guān)系到企業(yè)能否提高服務(wù)水平和降低庫存費(fèi)用。

2備件庫存管理概述

2.1備件庫存管理

　　備件庫存管理研究的目的是研究如何在保證一定服務(wù)水平（一定的預(yù)期缺貨水平）或總成本最低情況下確定庫存水平。有效的備件庫存管理，既可保證設(shè)備維護(hù)活動的及時進(jìn)行，又可以減少庫存資金占用，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)外關(guān)于備件庫存管理的研究有很多，最早的備件庫存管理模式是采用備件單級庫存管理模式，如Mann[3]的訂貨點(diǎn)法給出了單級庫存結(jié)構(gòu)情況下計算維修庫存最優(yōu)訂貨點(diǎn)和訂貨數(shù)量的方法。之后相關(guān)學(xué)者逐漸認(rèn)識到備件多級庫存管理模式的優(yōu)勢，如Sherbrooke[4]在從理論上研究了多級庫存系統(tǒng)備件需求規(guī)律及系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)等問題的基礎(chǔ)上，針對多級備件庫存供應(yīng)實(shí)際問題，提出了METRIC（Multi—EchelonTechniqueforRecover—ableItemControl）模型，后來該模型被廣泛應(yīng)用到軍事領(lǐng)域。Muckstadt[5]和Graves[6]分別從兩個角度對METRIC模型做了進(jìn)一步的擴(kuò)展，提出了多備件、多訂單情況下的MOD—METRIC系統(tǒng)模型和具有兩級備件庫存系統(tǒng)、倉庫執(zhí)行修理功能的VARI—METRIC模型。

　　后來Sleptchenko[7]又提出了考慮修理優(yōu)先權(quán)的VARI—METRIC模型的擴(kuò)展模型。但多級備件庫存會造成供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜性遞增，更加導(dǎo)致了需求的不確定性，從而一定程度上增加了庫存，降低了服務(wù)水平。Matteo[8]等對由于供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜而引起需求不確定性的情況進(jìn)行研究，主要研究了沒有供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)的信息，而且供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)的庫存為分散控制的情況。基于備件的分散控制和聯(lián)合控制策略，楊華、郭偉等人[9]建立了一個由大型設(shè)備制造企業(yè)下屬的各個區(qū)域備件代理商構(gòu)成的多倉庫聯(lián)合庫存優(yōu)化模型，在該模型中他們以庫存持有成本、缺貨成本和橫向轉(zhuǎn)借成本之和作為目標(biāo)函數(shù)，經(jīng)算例仿真表明，需求率低、成本高的備件適合用聯(lián)合庫存策略，而需求率高的備件則更加適合分散式庫存控制策略。在這里已經(jīng)有很多學(xué)者將備件分為了兩部分來進(jìn)行研究，即需求率低且成本高的備件和需求率高、成本較低的備件，分別來研究他們的庫存策略。于是，備件的分類研究成為研究備件庫存的必然。

2.2備件的分類

　　從楊華、郭偉的仿真結(jié)果中，可以看出不同特點(diǎn)的備件適用不同的庫存策略。研究慢速流動備件的庫存管理，首先需要對慢速流動備件的界定有所研究。慢速流動備件是指為了縮短修理停歇時間而事先準(zhǔn)備的重要性高、通用性低、需求量少、價格高、壽命長、采購周期長的各種修理零部件。在對慢速流動備件界定的研究中，趙振峰[1]認(rèn)為慢速流動備件和快速流動備件這兩個定義應(yīng)從年需求率和消耗的不確定性兩個方面加以區(qū)別，即年需求率低于1且需求不確定的備件為慢速流動備件，年需求率大于1的需求確定的備件為快速流動備件。丁留明[10]首先分析了傳統(tǒng)ABC分類法控制慢速流動備件的缺點(diǎn)，以設(shè)備關(guān)鍵性為出發(fā)點(diǎn)，采用了兩階段法，使用AHP和蒙特卡洛法對設(shè)備中關(guān)鍵的設(shè)備進(jìn)行判定，然后對關(guān)鍵性設(shè)備和一般設(shè)備中的備件分別進(jìn)行了ABC分類，此模型的可操作性比較強(qiáng)，可以比較合理的界定慢速流動設(shè)備和快速流動備件。陳濤[11]從備件的四個參數(shù)：單價、訂貨的成本、年需求量和訂貨提前期出發(fā)，設(shè)計了一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在綜合考慮了多因素的情況下對備件按照其重要性劃分為高、中、低三類。他提出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對備件分類的準(zhǔn)確率一般在80％以上，可以作為備件分類的有力工具。楊超[12]研究了基于模糊綜合判定的慢速流動備件的判定，既考慮了慢速流動備件概念的模糊性，也解決了影響因素的權(quán)重問題，使備件的分類更加準(zhǔn)確、有效。

3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

3.1慢速流動備件的需求預(yù)測

　　國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于慢速流動備件的研究主要集中在需求預(yù)測的方法和庫存模型上，Croston[13]是最早研究慢速流動備件的需求預(yù)測方法的學(xué)者，1972年他提出了Croston方法，實(shí)踐證明該方法對間歇需求和不確定需求有較好的適應(yīng)性。此后一些學(xué)者對Croston法進(jìn)行了改進(jìn)，Syntetos[14]認(rèn)為Croston法存在有偏估計，他進(jìn)一步推導(dǎo)出了近似無偏估計的Croston法。Segerstedt[15]在Croston法基礎(chǔ)上，根據(jù)需求間隔長短調(diào)整平滑指數(shù)。另外也有學(xué)者指出，由于慢速流動備件需求的不確定性，在其需求序列中含有大量的0值，應(yīng)用Croston法進(jìn)行預(yù)測的精度不高[16]。

　　針對慢速流動備件需求序列中含有的大量0值，有學(xué)者將需求序列分為幾小塊來研究，將針對小樣本預(yù)測的方法引入到了慢速流動備件的需求預(yù)測中，如支持向量回歸（SVR）方法[17]，在以后的文章中他又結(jié)合了模糊理論和專家系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了預(yù)測準(zhǔn)確度。但是這種方法仍然不能完全解決需求序列中含有大量0值的情況，只是比Croston法有所改進(jìn)。張瑞[18]充分分析了支持向量機(jī)（SVM）回歸預(yù)測方法后，引入了經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法，將需求序列分解為多個相對穩(wěn)定的序列來進(jìn)行預(yù)測，構(gòu)建了EEMD—SVM預(yù)測模型，并通過實(shí)驗進(jìn)行了驗證，結(jié)果表明其預(yù)測精確度相對于支持向量機(jī)回歸預(yù)測方法有了明顯提高。馮楊等[19]用一次指數(shù)平滑法（SES）建立了艦艇間斷性需求備件的預(yù)測模型，并用仿真驗證了該方法的可行性，但是SES作為一種連續(xù)性需求預(yù)測方法，當(dāng)需求中含有大量0值時，這種方法還是無法給出合理的預(yù)測值。Bootstrap法是預(yù)測間斷需求使用較多的方法，也有學(xué)者把這個方法引入到了慢速流動備件的需求預(yù)測中，Willemain等[16]將Bootstrap法與Markov過程結(jié)合進(jìn)行需求的預(yù)測，取得了較好的效果。但是由于Bootstrap法本身的局限性，它假定需求序列存在自相關(guān)性，這在實(shí)際應(yīng)用中很難保證。