軌道車輛產品質保期備件數量優(yōu)化研究

劉夏陽， 吳紅江

(江蘇常牽龐巴迪牽引系統(tǒng)有限公司， 江蘇常州 213001)

軌道車輛產品質保期備件數量優(yōu)化研究

劉夏陽， 吳紅江

(江蘇常牽龐巴迪牽引系統(tǒng)有限公司， 江蘇常州 213001)

針對軌道車輛產品質保期備件數量的設置問題，以系統(tǒng)可靠性分析的基本原理為主要分析方法，綜合考慮產品項目管理、售后管理、交付周期及壽命周期、運行條件等多個影響因素，建立了軌道車輛質保期備件儲備預測模型，并介紹了經實際項目驗證的應用實例。

軌道車輛產品；質保期備件管理；可靠性

軌道車輛產品由于使用環(huán)境不同于其他通用的產品，所以配備一定數量的質量保證(簡稱：質保)期備件以確保軌道車輛的正常運營是軌道產品的基本要求，而質保期備件數量的合理設置以往多是建立在長期經驗積累基礎上的。

合理設置售后服務的備件數量，嚴格控制售后服務質保備件的資金占用，用最經濟的費用達到確保產品質保期內的安全、穩(wěn)定和持續(xù)運轉，保證產品正常運營，增加企業(yè)經濟效益是質保期備件管理工作的宗旨。

質保備件是產品質保期的正常維修、檢修和應急處理的保障性物料，是保障產品處于良好運營的重要因素，質保備件管理是售后管理的一項重要內容。我們通常把備件、裝備和勞動力統(tǒng)稱為售后服務三大資源，質保備件管理水平的高低直接影響到產品可利用率和備件庫存資金的周轉。

長期以來我國企業(yè)對備件的儲備采用的是絕對保證策略，使得備件的儲備占用了大量資金，為確保產品的運營，一定數量的備件是必要的，但如果儲備量過大，一方面將導致企業(yè)占用大量的流動資金、增加無效的倉儲面積、增加保管費用；另一方面，由于備件的長期存放，備件銹蝕、損壞、失效，加上新產品的更新換代，更新后的超儲備件也將成為閑置或待報廢件，這些都會使企業(yè)增加成本，降低經濟效益。有不少企業(yè)有過這樣的經歷，備件存儲過多，有的很少使用，甚至不用；但一旦出現故障時，所需的備件又沒有，需要重新定制，供應商也借此收取額外的費用，使得售后服務成本急劇升高。

通常我們軌道行業(yè)的質保備件的費用是按照占整個項目費用的5%來估算的，單個備件的物料數量更會遠大于項目使用物料總數的5%，這樣就經常會出現項目結束后有大量的備件積壓的現象，尤其是一些專用件、關鍵件及大部件的積壓，會給企業(yè)造成極大的浪費和負擔。

如何合理、科學的設置備件數量成為企業(yè)日益關注的問題，而軌道行業(yè)由于其服務于客戶的特殊性，質保期的備件數量的合理設置更是重中之重。

下面是我們初步探討的售后服務質保備件數量設置的基本步驟。

1 質保備件初始清單的建立

在制定售后備件庫存策略中，建立初始的備件清單十分重要，項目的初始清單無疑是由設計部門工程師根據產品的關鍵程度及產品技術參數中的產品可靠性程度從項目產品的BOM中進行篩選的，通常對于備件的數量他們大都以絕對保證為前提，部分備件都是整個單元進行配置的，或是按照一定的估算比例進行預估的，如上面所提到的5%的基本參考數。表1就是常見的初始備件清單。

表1 某項目初始備件清單

2 備件清單物料的故障統(tǒng)計及分析

工程技術部門提供的這份清單只是我們正式備件清單的雛形，正式的備件清單還是需要依據產品的生命周期及可靠性對初始備件清單進行增減，從而形成正式的備件清單。如果依照工程設計部門提供的備件清單進行備件的采購和準備，非常簡單和輕松的，但達不到前面所提到，科學、合理的進行備件數量的設置，從而實現用最經濟的費用達到確保產品質保期內的安全、穩(wěn)定和持續(xù)運轉，增加企業(yè)經濟效益的目的。

但由于多數備件需求的不確定性，也增加了需求分析與預測的難度，以往項目產品的可靠性就成為了我們設置備件種類及備件數量的主要依據。

首先，依據以往的故障信息對備件的種類進行增減，增加一些專用件、關鍵件的種類，或刪減一些以往項目中產品可靠性好的物料，以確保運營故障的及時處理，同時又減少不必要的資金投入。

而備件數量的設置，則是這里主要的研究課題，產品的生命周期及可靠性是研究的關鍵輸入。

以上面工程設計部提供的備件清單中的接觸器為例，對該產品在不同的項目中的故障情況進行統(tǒng)計。表2是接觸器物料C分別在項目AL1、BL1及CL1中的故障更換統(tǒng)計表。

表2 接觸器物料C在AL1、BL1、CL1項目中故障更換統(tǒng)計表

注：⑴ 軌道列車故障顯示界面用于描述故障現象的代碼。

從表2我們可以清楚的看出，這款物料在AL1項目中共發(fā)生4起故障，BL1項目中發(fā)生7起故障，CL1項目中共發(fā)生6起故障。

產品故障更換率是統(tǒng)計該產品在質保期內所出現故障的比率，把故障物料在整個項目質保期的故障更換率定義為K:

則K=Nf/Q0

(1)

其中：Nf為質保期內該款物料的故障總數；

Q0為該項目所使用該款物料的總數。

實際舉例：

例1 表1中物料接觸器物料C在項目AL1的質保期內共發(fā)生故障4起，整個AL1項目共有30列車輛；在項目BL1的質保期內共發(fā)生故障7起，整個BL1項目共有36列；在項目CL1的質保期內共發(fā)生6起，整個CL1項目共有17列車，該款接觸器在所有項目中每列車的配置都是5件，問該物料在AL1、BL1、CL1項目中的故障更換率分別是多少？

根據式(1)可以分別計算出故障更換率為：

從計算可以看出不同的項目，相同的物料所發(fā)生的故障更換率也是不盡相同的，從計算結果得出3個項目隨著時間的推移，故障更換率逐漸在降低，由CL1項目的7.06%降到BL1項目的3.89%，再降到AL1項目的2.66%。所以，隨著產品質量的改善提高，產品的故障更換率也會不斷的降低的。而在新項目中對該款物料的備件數量的設定的依據數據參考哪個故障更換率合適呢？當然是參考最近項目的故障更換率最為合理。

3 備件數量的設置

合理的設置備件數量，用最少的備件資金、合理的備件儲備，保證質保期產品維修需求，提高產品使用的可靠性、維護性和經濟性是售后服務備件管理的重要工作。

系統(tǒng)可靠性是20世紀中葉發(fā)展起來的一門新興學科，它研究的是產品完成其預定功能的能力。一般來說，人們在購買產品時，在確認產品的基本功能后，要考慮的問題往往是該產品是否耐用、是否能夠長時間的工作，這就是人們對可靠性的認識，它是從定性分析過渡到定量分析的一個過程，而故障率就是對可靠性定量分析的最基本數據，也是這里對質保期備件數量設定的關鍵輸入值。

任何產品或物料在其壽命期都要經過早期故障期、隨機故障期和耗損故障期3個階段，這里所提的備件物料故障率是針對早期故障期而言的，正因為早期故障期是產品運營的初期保障階段，也就是所說的質保期，所以對于軌道行業(yè)來說質保期的備件儲備就尤為重要了，它不光為更好的服務客戶，贏得客戶信任提供佐證，同時也為后續(xù)的耗損故障階段備件的準備提供有力的數據支撐。

質保期備件數量的設置關乎多種因素，面面俱到是不可能，也不實際的。這里研究的是有數據支撐的關鍵件、大部件或核心部件，其他的(C類)普通件、通用件，則需要考慮經濟性批量，應該在項目初期就予以考慮，即納入產品生產過程的物料儲備管理中去，這樣一則可以減少質保期備件的種類，另外可以大批量的采購，降低采購成本。

把與備件數量設置相關聯的主要因素進行了初步歸納，除了與前面提到的故障率密切相關以外，還與如下因素有關：

(1) 與并行項目的數量有關。所謂的并行項目就是指該款物料在幾個不同的項目中同時使用，把這類項目稱為該款物料的并行項目，通常來說有幾個項目執(zhí)行就應該準備幾個項目的備件。可對于這類并行項目的物料，完全可以考慮質保備件資源共享，從而降低庫存資金，提高備件的利用率。

為此，對以往并行項目的物料進行了數據分析，將以往并行項目中物料的數量進行了篩選，發(fā)現并行項目的物料隨著并行項目數量的不同，物料的數量也存在著一定的規(guī)律，稱為并行項目修正值λ。表3是以往并行項目修正值的實際數據統(tǒng)計。

由表3可以初步看出，隨著并行項目數的增多，修正值有逐漸減小的趨勢，這符合了修正值隨著并行項目數量的增加而降低的推論，說明了并行項目數量越多備件共享程度越高的實際使用原則。對并行項目的修正值進行了優(yōu)化，設置了如表4的并行項目修正值表。

表3 以往項目中并行項目的修正值統(tǒng)計(最多出現過6個并行項目)

表4 并行項目修正值表

經過了3年及最多并行7個項目的實際驗證，設置的優(yōu)化修正值是合理且符合實際的。

并行項目物料共享需要遵循物流管理最基本的先進先出原則，以確保產品在壽命周期內的使用率，以及杜絕備件的長期存放所造成的備件銹蝕、損壞、失效等現象。

(2) 與項目所設的質保站點的數量有關。所謂的質保站點就是指依據合同的要求所設立的現場服務站點，軌道行業(yè)質保服務站點的設立與各個路局的車輛檢修單元設置密切相關，車輛運營回庫檢修的車輛段是我們存儲備件的基本單元。同一個項目車輛分配的車輛段是不相同的，所以，同一個項目就會設立多個站點。通常情況下，各個站點都要儲備相應的備件，設立的站點越多，備件的數量就相應的需要增加。但每增加一個站點就相應的增加一倍的備件數量，也是不現實的，根據十余年的售后服務經驗總結出了表5所示的站點參數修正值μ。

表5 站點參數修正值表

(3) 與產品生產交付周期長短有關。對于生產周期長的備件物料，需要充分考慮其生產周期，這類物料應該放寬其數量的設置，適當的取進位值為最終的設置值。

(4) 與產品的本身的壽命周期有關。壽命周期短的產品也同樣要適當的增加備件數量的設置，一些特殊的短壽命周期產品，甚至需要做成倍的儲備。產品的壽命周期與項目質保期的長短是密切關聯的，質保期時間的長短是由合同定義的，通常來說時間越長，所承擔的備件就會相應的增加。當然從我們實際的運營來說，壽命周期短的產品是不多的，客戶對于產品壽命周期的長短也是非常關注的。

設置產品壽命周期修正值為T，對于產品壽命周期短于質保期的物料，壽命周期修正值式(2)為：

(2)

其中t1為項目質保期；t2為產品壽命周期。當產品壽命長于質保期時T值取1。

(5) 與項目執(zhí)行的條件是分不開的，這里的執(zhí)行條件是指產品運營的環(huán)境條件、使用條件和維護保養(yǎng)條件等，通常進行加權考慮。

綜合上述的主要因素，對新項目中的質保備件數量設置可以推導式(3)：

(3)

其中：λ為并行項目修正值；μ為服務站點參數修正值；K為類似項目質保期故障更換率；Qz為新項目所使用該款物料的總數；T為產品壽命周期修正值。

實際舉例：

例2 例1中物料接觸器3EST000224-0729 (Contact)經過計算得出在項目AL1、BL1、CL1項目中的故障更換率分別是2.66%、3.89%、7.06%，現在新增加的DL1項目這款接觸器在每列車的配置同樣為5件，項目共有40列車輛，同時這款接觸器在AL1、BL1及CL1項目中通用，新增項目DL1將設置2個售后服務站點，質保期為2年，接觸器的壽命周期為5年，問在新增的DL1項目中需要準備多少這種接觸器作為備件？

首先可以計算出新增項目DL1這款接觸器的使用數量為：

Qz=5×40=200

另外，使用這款接觸器的并行項目有AL1、BL1及CL1項目，即加上新項目有4個并行項目，根據表4可以得出并行項目修正值λ=0.77

新項目DL1共設置2個售后服務站點，根據表5可以方便的查出服務站點參數修正值μ=1.8

由于產品的壽命周期長于合同定義的質保期，所以，壽命周期修正值T=1

從項目質保的時間及故障更換率情況來看，選擇故障更換率2.66%為計算參數這樣我們可以計算出新項目DL1所需要這款接觸器的備件數量為：

2.66%×1×200=7.37

最后綜合這款接觸器的關鍵程度，站點間的調配情況，供應商交付周期等其他因素，權衡得出DL1項目備件的需求數為7件。

如果簡單的按照通常的5%的費用來設置該款接觸器備件的話，則備件數量至少應該為：

NDL1=5%×新項目所使用該款物料的總數=

而前面總結出的方法計算出的合理備件數為7件，在相同的物料單價下，節(jié)省了30%的備件費用，如果按照整個項目費用的5%來計算的話，備件的種類遠少于整個項目的物料種類，減少的備件費用就遠遠不止30%了，同時還充分的考慮了2個站點的配置及與其他項目的資源共享，這是簡單估算所考慮不到的。

DL1項目的備件數量設置就是按照上面總結出來的公式進行設置的，經過近2年的運行，在DL1項目即將出質保期的時間節(jié)點，對這個項目的備件數量設置進行了盤點，項目中的備件數量設置能夠滿足質保期的售后服務要求。從事實上證明了備件數量設置公式的實用性和可靠性。

4 結束語

以上是結合十余年售后服務經驗，綜合各方面因素對售后服務質保備件種類及數量設置的初步探索和研究。目前已經小范圍的使用于一些項目中，并且得到了初步的驗證?？傊侠?、科學的設置質保期備件的種類及數量是我們追求的目標，如果能夠建立切實可行的函數關系或統(tǒng)計分析方法，將為企業(yè)調整庫存策略，降低庫存成本提供理論依據。

現實中備件數量的設置還有許多相關的因素，如故障件的維修周期、物流運輸的時間長短、并行項目所在地域位置、臨時突發(fā)故障的概率、以及重大的源頭質量問題備件的設置等，也是后續(xù)要充分考慮的。

Optimization Investigation on The Quantity of Spare Parts in The Warranty Period of Railway Industry

LIUXiayang,WUHongjiang

(Bombardier CPC Propulsion System Co.,Ltd., Changzhou 213001 Jiangsu, China)

As the using environment of Railway industry products is different from other common products, it's the basic requirement to prepare some quantity of warranty spare parts to ensure the normal operation of railway fleets. Reasonable preparation of warranty spare parts quantities is established on the basis of long-term experience.According to above questions that we base on reliability analysis system method and to think about project & service management and delivery cycle, life cycle and operation condition etc, to build the spare parts forecast module of railway industry and introduce the fact validate example of the project operation.

products of railway industry; spare part management; reliability

1008-7842 (2015) 06-0091-04

)男，高級工程師(

2015-08-31)

U279.3+3

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.06.23