礦山企業(yè)備品備件管理系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)研究

余建國，馮梅琳

（江西理工大學(xué)機電工程學(xué)院，江西 贛州341000）

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和企業(yè)信息化工程的逐步深入推進，企業(yè)的庫存管理范圍已由單個企業(yè)內(nèi)部的局部優(yōu)化逐步拓展到整個供應(yīng)鏈上的全局協(xié)同優(yōu)化[1]，而由此衍生的備品備件庫存管理理論和系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)也備受關(guān)注[2－3]。備品備件的管理水平和效率直接影響到企業(yè)的資金周轉(zhuǎn)成本和生產(chǎn)的安全穩(wěn)定性，因此探索既能滿足安全性要求同時又能最大限度節(jié)省資金的備品備件庫存控制優(yōu)化技術(shù)顯得十分的關(guān)鍵。近些年以來，這一方面的探索和研究已越來越引起人們的重視并取得了豐碩的研究成果。

在理論研究方面，文獻[4]針對流程型企業(yè)備件需求的高度不確定性特點，建立庫存決策模型，并提出一種修訂的 Wagner－Whitin算法以確定備件庫存的訂購計劃；文獻[5]面向艦載機在一定飛行計劃下的使用可用度，按照三級維修保障策略，建立了有限維修渠道下的備件庫存模型；文獻[6]提出了適用于具有不同缺貨費用的橫向供應(yīng)策略下的多點庫存單向轉(zhuǎn)運模型；文獻[7]針對航空公司備件保障中如何以合理備件費用最大化機隊可用度問題，建立了多級庫存優(yōu)化理論模型。上述研究為備品備件的優(yōu)化管理提供了可靠的理論及應(yīng)用基礎(chǔ)。

在應(yīng)用研究方面，文獻[8]以模具制造企業(yè)中的備件管理系統(tǒng)為研究背景，結(jié)合傳統(tǒng)ABC分類法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理，提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的備件ABCD分類法。文獻[9]討論了維修備件管理系統(tǒng)內(nèi)部集成和外部集成方法，基于組件化軟件開發(fā)方法，建立了航空企業(yè)維修備件管理系統(tǒng)的組件化體系結(jié)構(gòu)。文獻[10]對比了C／S模式與B／S模式的優(yōu)缺點，提出了基于ERP的備件管理的優(yōu)點，為進一步開發(fā)基于ERP的備件管理系統(tǒng)提出了新的思路。文獻[11]針對礦山設(shè)備備件庫存管理系統(tǒng)設(shè)計中的庫存管理工作流程、庫存管理的主要內(nèi)容進行了分析，為煤礦企業(yè)備件庫存管理系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)提供了參考。上述研究，極大地推動了備品備件管理的應(yīng)用實踐工作。

目前，備品備件相關(guān)理論及應(yīng)用以制造業(yè)、電信業(yè)和軍工行業(yè)為主，由于行業(yè)發(fā)展及管理體制等多方面的原因，礦山企業(yè)的研究和應(yīng)用還處在起步階段，大部分側(cè)重于企業(yè)內(nèi)部各個環(huán)節(jié)的備件優(yōu)化管理。隨著礦山資源開采規(guī)模的不斷擴大和企業(yè)信息化的不斷普及和深入，礦山企業(yè)經(jīng)歷了規(guī)模由小到大、管理模式由粗到細、管理范圍從企業(yè)內(nèi)部拓展到整個供應(yīng)鏈的發(fā)展過程。面對經(jīng)濟全球化時代復(fù)雜多變的市場環(huán)境，礦山企業(yè)迫切需要基于產(chǎn)品全生命周期從供應(yīng)鏈全局高度對備品備件進行高效率、低成本、可靠化、精細化和網(wǎng)絡(luò)化管理，因此設(shè)計和開發(fā)適應(yīng)我國礦山企業(yè)未來發(fā)展的面向供應(yīng)鏈的備品備件管理系統(tǒng)對提高礦山企業(yè)的備品備件管理水平、增強核心競爭力具有重大的意義。

1 礦山備品備件管理現(xiàn)狀及存在的問題

通過部分礦山企業(yè)的調(diào)查和分析，我們發(fā)現(xiàn)雖然大多礦山企業(yè)對備品備件實施了“統(tǒng)一采購”和“集中管理”模式，減少了部分資金的占用量，但由于管理體制及管理技術(shù)等多方面的影響，備品備件管理水平相對落后，主要存在下幾個方面的共性問題。

1）管理水平與實際需求存在差距。礦山企業(yè)設(shè)備備件數(shù)量龐大、備件類型多、規(guī)格型號復(fù)雜、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)薄弱及備件管理體制滯后等諸多問題使得備品備件的優(yōu)化管理面臨較大的困難；眾多的中小礦山企業(yè)對備品備件的管理基本上停留在手工經(jīng)驗管理階段，相應(yīng)的備品備件管理流程和管理技術(shù)還不夠規(guī)范，人員素質(zhì)水平不足，資金投入不足，導(dǎo)致備品備件的管理水平與實際需求存在較大的差距，越來越不能滿足企業(yè)精益化管理的需要。

2）缺乏科學(xué)的預(yù)測手段。礦山企業(yè)大多按工程投資建設(shè)比例列出支備件采購費用，以人工經(jīng)驗來決定備件采購種類和數(shù)量，帶有很大的盲目性，與實際故障率情況不吻合，導(dǎo)致備件庫存儲備和實際需求存在較大的差異。有些備品備件采購數(shù)量遠遠超出需求，造成資源浪費，而有些關(guān)鍵備品備件由于價格昂貴，儲備較少，給生產(chǎn)的可靠性帶來了嚴峻的考驗。

3）備件維護能力不足。大量備品備件需要按特定條件進行倉儲保管，并定期進行試驗和保養(yǎng)，需要有較高水平的備件維護人員、維護設(shè)備和維護資金，而大部分礦山企業(yè)自己沒有條件來實施這一復(fù)雜的維護工程，導(dǎo)致備品備件的壽命大量縮短和價值得不到應(yīng)用的發(fā)揮，資源利用率也得不到有效提高，提高了企業(yè)的管理成本。

4）信息孤島嚴重。盡管礦山企業(yè)生產(chǎn)線自動化水平較高，但除財務(wù)管理系統(tǒng)應(yīng)用較為普遍外，大多數(shù)企業(yè)尚未建立起生產(chǎn)、銷售、庫存、采購、執(zhí)行、財務(wù)、人事、客戶等一體化的計算機集成制造管理系統(tǒng)，信息不能集成和共享，阻礙了信息的有效利用，對提高企業(yè)決策水平的作用十分有限。

5）管理范圍狹窄。礦山企業(yè)一般從企業(yè)內(nèi)部優(yōu)化的角度進行備品備件的采購、管理和維護，很少從供應(yīng)鏈的角度考慮將供應(yīng)商、制造商和客戶進行整體協(xié)同優(yōu)化管理，導(dǎo)致備品備件的各個階段管理成本居高不下，備件供應(yīng)與管理的可靠性和穩(wěn)定性嚴重不足，阻礙了企業(yè)競爭力的提高。

總體來看，供應(yīng)鏈上各個單位之間儲備備品備件的相對獨立，儲備結(jié)構(gòu)和管理水平的參差不齊，導(dǎo)致備品備件管理效率低下，迫切需要從供應(yīng)鏈的角度來進行備品備件的全局優(yōu)化管理，提高備品備件管理的可靠性和穩(wěn)定性。

2 礦山備品備件系統(tǒng)必要性分析

針對礦山企業(yè)備品備件管理的難度和現(xiàn)狀，迫切需要設(shè)計和開發(fā)適應(yīng)我國礦山企業(yè)自身特色的備品備件管理系統(tǒng)來進行解決。

1）目前礦山企業(yè)備品備件大多以手工經(jīng)驗管理為主、管理水平低下、缺乏科學(xué)預(yù)測等，為改善其管理效率和降低運作成本，必須加強備品備件的管理和監(jiān)控。因此，進行礦山企業(yè)備品備件系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用是當(dāng)前礦山企業(yè)精益化管理的需要。

2）備品備件管理相關(guān)環(huán)節(jié)的供應(yīng)商、制造商和客戶是一個有機整體，單個環(huán)節(jié)的局部優(yōu)化在一定程度上降低了運作成本，但隨著市場需求的波動和不確定性越來越強，單個企業(yè)的經(jīng)營風(fēng)險和難度不斷加大，迫切需要從供應(yīng)鏈全局進行備品備件的優(yōu)化管理。因此，面向供應(yīng)鏈進行備品備件管理系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用是提高企業(yè)決策水平，降低經(jīng)營風(fēng)險的需要。

3）部分礦山企業(yè)應(yīng)用了ERP軟件來加強企業(yè)計劃管理，由于工藝流程和管理體制的差異，現(xiàn)有ERP軟件對備品備件的管理缺乏普適性，不能完全適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要；其次，大部分礦山企業(yè)信息化技術(shù)力量薄弱，軟件二次開發(fā)面臨較大困難。因此，設(shè)計開發(fā)適應(yīng)我國礦山企業(yè)自身管理特點的備品備件管理系統(tǒng)是提高備品備件管理水平的有效途徑。

3 礦山備品備件管理系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計

礦山備品備件管理系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計如下：在礦山企業(yè)中，運用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)通過備品備件管理系統(tǒng)完成備品備件的分類管理，基于供應(yīng)鏈協(xié)同優(yōu)化目標(biāo)建立備品備件需求預(yù)測模型，準確有效預(yù)測備品備件的需求；基于備品備件的全生命周期對備品備件的采購、使用、維護和報廢等進行精細化管理；對備品備件的出庫、入庫和調(diào)撥等進行監(jiān)控管理、實時監(jiān)測備品備件庫存消耗并進行庫存預(yù)警和采購決策；為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)部分提供統(tǒng)一、準確和全面的備品備件實時信息；通過備品備件管理系統(tǒng)的實施和應(yīng)用，提高礦山企業(yè)的資產(chǎn)利用率、降低庫存和節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性，最終提高企業(yè)的競爭力。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

基于模塊化設(shè)計方法，礦山企業(yè)備品備件管理系統(tǒng)主要功能設(shè)計如下所示。

1）基礎(chǔ)信息管理。建立備品備件相關(guān)的供應(yīng)商、制造商和客戶的基本信息、供貨數(shù)量、供貨價格、供應(yīng)能力及備件物料信息等基礎(chǔ)信息。

2）備件需求預(yù)測。主要包括備件消耗歷史數(shù)據(jù)記錄、需求預(yù)測模型管理和在線需求預(yù)測等功能。

3）備件采購管理。主要包括備件采購計劃、備件采購訂單、采購訂單執(zhí)行監(jiān)控、備件采購入庫和備件采購付款等功能。

4）備件庫存管理。主要包括備件入庫、備件出庫、備件庫存調(diào)撥、安全庫存設(shè)置、備件庫存盤點、庫存預(yù)警和庫存消耗統(tǒng)計等功能。

5）備件維護管理。主要包括備件日常維護、備件檢驗管理、備件送修管理等功能。

6）備件報廢管理。主要包括備件報廢申請、備件報廢記錄、備件報廢統(tǒng)計等功能。

7）備件成本管理。主要包括備件采購成本、備件保管成本、備件折舊成本及成本控制等功能。

8）備件流程管理。主要包括備件管理流程定義、流程節(jié)點設(shè)置、節(jié)點消息設(shè)置和流程運行控制等功能。

9）系統(tǒng)權(quán)限管理。主要包括系統(tǒng)賬號管理、系統(tǒng)角色設(shè)置和角色權(quán)限分配等功能。

10）備件決策支持。主要包括備件采購統(tǒng)計、備件消耗統(tǒng)計、備件庫存統(tǒng)計、備件成本統(tǒng)計、備件報廢統(tǒng)計、統(tǒng)計報表管理等功能。

3.3 系統(tǒng)集成流程設(shè)計

礦山企業(yè)備品備件管理系統(tǒng)集成包含企業(yè)內(nèi)部各個工藝階段的功能集成和外部供應(yīng)鏈的功能集成兩個方面，以供應(yīng)鏈協(xié)同優(yōu)化管理為主線構(gòu)建的系統(tǒng)整體流程如圖1所示。

圖1 礦山企業(yè)備品備件集成管理流程

3.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型設(shè)計

目前數(shù)據(jù)模型主要分為層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型三類，由于關(guān)系模型嚴格符合現(xiàn)代數(shù)據(jù)模型的定義，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單清晰，用戶性能好，并有定義、操縱、控制一體化的優(yōu)點，目前得到了廣泛的應(yīng)用。本文采用PowerDesinger軟件設(shè)計開發(fā)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫關(guān)系模型（部分模塊代表模型）（圖2）。

圖2 礦山企業(yè)備品備件物理數(shù)據(jù)庫模型

4 礦山備品備件管理系統(tǒng)開發(fā)

4.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)分析

在系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)選擇方面，本文主要考慮金屬礦山企業(yè)以下幾個方面的需求。

1）網(wǎng)絡(luò)化管理發(fā)展需求。礦山企業(yè)存在跨地區(qū)甚至跨國經(jīng)營的要求，同時需要對供應(yīng)鏈上的供應(yīng)商、制造商和終端客戶進行協(xié)同優(yōu)化管理，系統(tǒng)開發(fā)要考慮網(wǎng)絡(luò)化管理發(fā)展趨勢。

2）跨平臺集成需求。備品備件管理系統(tǒng)需要同企業(yè)計劃層ERP、工業(yè)控制層PCS及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理層PDM進行有效集成，但各種系統(tǒng)的開發(fā)和使用環(huán)境存在較大差異，必須要考慮各種系統(tǒng)的跨平臺集成問題。

3）維護簡單化需求。礦山企業(yè)技術(shù)軟件維護技術(shù)力量不足，應(yīng)最大限度地降低系統(tǒng)維護成本，降低維護難度，減少維護工作量。

為滿足上述需求，本文采用了J2EE框架技術(shù)和B／S結(jié)構(gòu)模式來進行系統(tǒng)開發(fā)，系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)共分為客戶端、業(yè)務(wù)層、訪問層和資源層等四個層次。J2EE基于Java平臺，其應(yīng)用程序不依賴任何特定操作系統(tǒng)、中間件、硬件，有效解決了系統(tǒng)的跨平臺集成問題。B／S多層架構(gòu)將信息顯示、業(yè)務(wù)運算和數(shù)據(jù)庫操作等功能完全分離，系統(tǒng)維護相對簡單。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 備品備件管理系統(tǒng)J2EE四層次框架圖

4.2 系統(tǒng)功能開發(fā)

本文采用tomcat作為WEB服務(wù)器，SQLServer作為后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，Myeclipse作為系統(tǒng)編碼和測試集成工具進行了備品備件系統(tǒng)的開發(fā)和測試工作，部分關(guān)鍵功能模塊的開發(fā)簡介如下所示。

1）系統(tǒng)主界面（圖4）。該模塊按用戶角色及權(quán)限顯示了與其相關(guān)的備件基礎(chǔ)信息、需求預(yù)測、采購計劃、庫存信息、驗收信息、報廢信息、成本信息和相關(guān)統(tǒng)計信息（如庫存統(tǒng)計、消耗統(tǒng)計、采購統(tǒng)計、報廢統(tǒng)計、成本統(tǒng)計等信息），輔助各類人員進行信息查詢和快速決策。

圖4 備品備件管理系統(tǒng)主界面

2）需求預(yù)測模塊（圖5）。該模塊主要通過備品備件的替換和維修歷史數(shù)據(jù)記錄，調(diào)用備件需求預(yù)測模型，對備件需求進行預(yù)測分析，輔助企業(yè)人員進行預(yù)測決策和分析。

圖5 備品備件需求預(yù)測模塊

3）庫存管理及預(yù)警模塊（圖6）。該模塊通過備品備件的采購、入庫、出庫、消耗及報廢全流程監(jiān)控，對備件庫存實時更新，庫存不足時進行預(yù)警，輔助管理人員進行備件采購決策。

5 結(jié)論

系統(tǒng)開發(fā)完成后，經(jīng)過德興銅礦、宜春鉭鈮礦和江西鎢業(yè)集團公司等多家金屬礦山企業(yè)的示范應(yīng)用，極大地提高了企業(yè)備品備件的管理效率，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

1）通過供應(yīng)商、制造商和客戶等多個環(huán)節(jié)的信息集成和備品備件的有效預(yù)測，企業(yè)可以建立合理的備件采購計劃，備件供應(yīng)也可以得到有效保障，降低了企業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)險。

圖6 備品備件庫存管理及預(yù)警模塊

2）通過備品備件管理系統(tǒng)企業(yè)可以實時動態(tài)地掌控備品備件的采購信息、使用信息、庫存信息、成本信息、資金占用信息和報廢信息，對相關(guān)信息進行統(tǒng)計分析，輔助企業(yè)進行備件管理優(yōu)化決策。

3）通過備品備件管理系統(tǒng)的實施應(yīng)用，使得礦山企業(yè)備貨成本降低了20%左右，物料利用率提高了10%左右，物料庫存降低了15%左右，有效地提高了備品備件管理的整體水平和競爭力。

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