基于電子市場的集團型制造企業(yè)備件庫存管理研究

姜天

（北京航天試驗技術研究所，北京 100074）

基于電子市場的集團型制造企業(yè)備件庫存管理研究

姜天

（北京航天試驗技術研究所，北京 100074）

基于對備件的分類和對集團型制造企業(yè)備件庫存管理現(xiàn)狀的分析，提出了將集團型制造企業(yè)備件進行分級管理的基本思想，并采用電子市場這一形式對備件進行超市化管理，形成了基于電子市場的備件兩級庫存管理的框架模型，并進一步分析了電子市場庫存管理的功能結構、運作流程和實施中注意的問題，建立了兩級庫存控制的數學模型，對供應商與電子市場、電子市場與集團內企業(yè)之間的備件信息、庫存資源進行有效地整合和優(yōu)化。

備件；制造企業(yè)；庫存控制；電子市場；協(xié)同管理

1 引言

隨著我國經濟的高速發(fā)展，制造企業(yè)規(guī)模不斷擴大，大型集團型制造企業(yè)不斷增多，對設備的管理要求隨之提高。備件是設備進行正常維護檢修和應急維修的保障性物資。為了保證主體設備的正常運轉，生產制造需要儲備適當數量的備件，儲備過多，則會增加庫房面積，增多保管費用，影響企業(yè)流動資金周轉；而儲備過少，又會影響備件的及時供應和設備的維修進度，使企業(yè)的生產活動和經濟效益遭受損失。對于集團型制造企業(yè)，備件的庫存管理成為其減少成本、提高效益的重要組成部分。

在信息時代，基于互聯(lián)網和電子支付平臺的購物方式逐漸占據市場。大型集團型制造企業(yè)為了適應環(huán)境變化都紛紛建立起了備件庫存管理平臺，但其功能大多僅僅是出、入庫的數據管理，并沒有對備件庫存各項數據進行有效分析處理。因此，如何運用電子商務對集團型制造企業(yè)的備件購置與管理進行改革，提高集團企業(yè)整體備件庫存管理水平，是值得深入研究的課題。

2 備件分類及庫存管理思路

2.1 備件分類

在設備維修工作中，為了恢復設備的精度和性能，需要用修復的或新制的零部件來更換磨損的舊零件，通常把這種新制的或修復的零部件稱為配件。為了縮短修理停歇時間，減少停機損失，對某些形狀復雜、要求高、加工困難、采購提前期長的配件，需要在倉庫內預先儲備一定數量，這種配件稱為備品，總稱為備品配件，簡稱備件。備件一般可以分為事故性備件、輪換性備件、易損耗性備件。事故性備件是指主要設備的零部件；輪換性備件是指檢修工作量大，價值較高，修復后可繼續(xù)使用的備件；消耗性備件又可以分為正常消耗備件和特殊消耗備件，正常消耗備件是指為適應檢修工作，消耗有一定規(guī)律，用量比較多的備件，特殊消耗備件是指設備大、小修中的特殊檢修項目需用的備件。為了更好地進行分類管理，可以根據備件的流動性質分為快速流動備件和慢速流動備件，其特性比較見表1。

表1 慢速流動備件與快速流動備件的特性比較

由表1可知，備件中的事故性備件與輪換性備件屬于慢速流動備件，正常消耗備件屬于快速流動備件，特殊消耗備件中既包括快速流動備件又包括慢速流動備件。

2.2 兩級庫存管理基本思路

集團型制造企業(yè)備件庫存管理模式最早采用單級存儲模式，這種管理模式不考慮集團內各單位間的協(xié)調與配合，增加了冗余庫存，也存在缺少某種備件導致停產的危險，大大限制了庫存服務水平改善的空間。近幾年備件庫存管理的實踐中，越來越多的集團型企業(yè)開始嘗試協(xié)同庫存管理策略，尤其是針對慢速流動備件。2003年，包鋼集團梅山公司下屬單位運輸部和熱電廠在備件存貨管理方面摸索出一套新的降低備件庫存的方法，即與周邊兄弟單位實行相同設備備件的“互?！?，大幅降低了備件庫存占用資金。集團型制造企業(yè)下各單位慢速流動備件的協(xié)同庫存管理面向集團內部的協(xié)同管理，能有效控制庫存占用資金，提高備件利用率，從而大大降低庫存管理成本。集團型制造企業(yè)備件管理的最大難題在于對其中慢速流動備件的管理。慢速流動備件的采購批量小，單個企業(yè)在同供應商的談判中處于被動地位；單獨為每種慢速流動備件都建立庫存，占用企業(yè)大量流動資金，使企業(yè)面臨大量慢速流動備件報廢的可能。因此，集團型制造企業(yè)備件適宜采取協(xié)同化的兩級庫存管理模式。

這種管理模式的基本思想是在節(jié)省總庫存前提下，以同時滿足集團內多個單位對于快速流動備件和慢速流動備件需求為導向，以提高維修服務水平和庫存效益優(yōu)化為目標，以協(xié)同管理的創(chuàng)新運作模式，借助信息技術手段，形成以電子市場為中心的兩級庫存管理模式，對存儲網絡上的物流、信息流進行有效地規(guī)劃和控制。從而將集團內各單位、電子市場、備件供應商連成一個完整的網鏈結構，形成一個極具競爭力的備件供應與存儲網絡，提高備件庫存資源的利用率。

3 基于電子市場的集團型制造企業(yè)備件庫存管理運作

3.1 備件兩級庫存管理模式框架

在兩級庫存管理基本思想基礎上，本節(jié)構建出基于電子市場的集團型制造企業(yè)備件兩級庫存管理的框架模型，如圖1所示。

圖1 基于電子市場的集團型制造企業(yè)備件兩級庫存管理框架模型

電子商務環(huán)境下，信息傳遞效率的提高和交通基礎設施的改善使面向行業(yè)的備件兩級存儲模式的實現(xiàn)變?yōu)榭赡?。由于制造企業(yè)備件單位時間的缺貨成本比較高，快速流動備件通常由集團內各單位自己儲備，慢速流動備件的消耗特性決定其可以由集團內企業(yè)共同存儲以實現(xiàn)規(guī)模經濟儲備，同時電子市場和集團內各單位倉庫內也各需少量的快速流動備件和慢速流動備件作為緩沖庫存。這里的電子市場是以買方為中心的縱向市場，對集團型制造企業(yè)備件實行聯(lián)合采購，降低采購成本；對其中的慢速流動備件實行協(xié)同庫存，減少各單位冗余庫存，功能上相當于一個電子化備件超市。實際上，這種庫存物資超市化管理就是通過變庫存物資倉庫管理為模擬市場化超市管理，是一種“托管”的庫存模式。這樣既簡化了協(xié)同庫存管理的層次及流程，又能夠達到降低采購和庫存成本的目的。

3.2 備件兩級庫存管理運作流程

在對備件兩級庫存管理框架和功能結構分析的基礎上，進一步完善兩級庫存管理的運作流程。圖2表示的是快速流動備件的庫存管理流程。集團型制造企業(yè)內各單位綜合自身的庫存信息、需求預測、庫存預警信息等定期向電子市場發(fā)出訂貨請求，電子市場對這些訂單進行審核，定期形成聯(lián)合采購計劃。在網上完成交易過程后，由供應商直接向各單位發(fā)貨，配送到其倉庫。此外，電子市場同時還會采購少量的快速流動備件存儲在自己的倉庫中，作為緩沖庫存。當集團內企業(yè)向電子市場提出緊急訂貨要求時，電子市場倉庫將倉庫中的緩沖庫存?zhèn)浼苯优渌偷酱藛挝粷M足其需求。

圖3表示的是慢速流動備件的庫存管理流程。電子市場倉庫根據分析以往訂單信息、本身庫存信息、需求預測、庫存預警信息等制定采購計劃。在網上完成交易后，由供應商將貨物配送到電子市場倉庫中統(tǒng)一存儲。當集團內企業(yè)有訂貨需求時，向電子市場提交訂單，由電子市場倉庫將所需備件配送到單位倉庫。此外，各單位倉庫也會存儲少量的慢速流動備件作為緩沖庫存。

圖2 快速流動備件庫存管理運作流程

圖3 慢速流動備件庫存管理運作流程

4 備件庫存控制模型

4.1 快速流動備件庫存控制模型

對于備件中的快速流動備件，由備件供應商直接進行配送供貨。這樣，基于電子市場的集團型制造企業(yè)中快速流動備件的庫存控制只需要討論集團內各單位的獨立需求庫存控制模型。由于快速流動備件的消耗預測較為容易，訂貨量可以提前確定，因此可以運用確定型庫存模型中不允許缺貨，延時到貨模型進行庫存控制。

假設：

（1）集團內各單位規(guī)模與設備情況基本相同；

（2）在一定時間tp內補充庫存Q，單位時間里的補貨量

（3）需求速度D，應滿足P＞D；

（4）單位存儲費為C1，單位缺貨費為C2，訂購費為C3（C2→∞，t2=0）。

在這種情況下，在[0，tp]內，每單位時間補充庫存P單位，消耗快速流動備件D單位，單位時間凈增加的備件庫存(P-D)單位。直至tp時出現(xiàn)最大庫存量，其值為(P-D)tp。tp內共補充庫存量Q，而Q全部用于滿足t內的需求，故：Ptp=Q=Dt

得每家單位的快速流動備件的最優(yōu)存儲周期：

最大快速流動備件庫存量：

每家單位的平均總費用：

4.2 慢速流動備件庫存控制模型

由于集團型制造企業(yè)內各單位使用的慢速流動備件主要由電子市場進行統(tǒng)一儲存和管理，其消耗的備件直接由電子市場倉庫配送供應，因此只需要考慮電子市場慢速流動備件庫存的控制模型。此模型是為了求解在總費用約束下，最大限度滿足集團內企業(yè)慢速流動備件供應的電子市場庫存控制策略。對此類備件本文采用(S-1，S)庫存模型對其進行管理。

假設設備發(fā)生故障的時間間隔服從指數分布且均值為常數，則任意時間內的故障備件數量服從泊松分布，即：

式（4）及下式中符號定義如下，x為備件發(fā)生故障的次數；P為滿足集團內企業(yè)某一種慢速流動備件需求的概率；c為慢速流動備件的單價；S為電子市場慢速流動備件庫存量； C為總費用約束；d為集團型制造企業(yè)總慢速流動備件消耗量；t為慢速流動備件的周轉時間；dj(j=1,2,…,n)為集團內各單位慢速流動備件的消耗率，d0為集團型制造企業(yè)整體的慢速流動備件消耗率；rj為故障備件能夠被修復返回備件倉庫的概率，Rj為故障備件修復所需時間。

集團內企業(yè)的慢速流動備件單價往往高于其存儲成本，且備件存儲成本經?？梢暈楣潭ㄖ?。因而進行備件庫存優(yōu)化時只考慮備件單價和采購數量構成的成本費用即可，則總費用為cS，此時目標函數及約束兩件為：

根據假設任意時間內的故障備件數量服從泊松分布，則可得同一種慢速流動備件需求滿足的概率為：

在兩級庫存模型下，集團型制造企業(yè)總慢速流動備件消耗量可以通過下述方法確定：

集團型制造企業(yè)整體慢速流動備件消耗率為：

則集團型制造企業(yè)總慢速流動備件消耗量d服從均值為d0R0的泊松分布。

綜上，根據費用約束，可以計算出一定備件需求滿足率下電子市場慢速流動備件的庫存量S。下面對P(S)函數的增減性進行分析，討論如何在一定費用約束下確定maxP(S)。

由此可以看出，lnP(S)是庫存量S的單調遞增函數。

令H(S)=lnP(S)-λcS(λ＞0)，因為cS是庫存量S的單調增函數，所以如果在庫存方案集S中存在庫存方案s*∈S使函數H(S)取得最大值，即H(s*)≥H(S)。

即

λ是指將慢速流動備件增加單位數量帶來的目標函數效能增量與費用增量的比值。由以上分析可知，拉格朗日乘子的變化可以得到不同費用約束下的備件庫存方案?？傎M用約束C給定時，慢速流動備件對應的拉格朗日乘子最小值也就確定了。

5 總結

本文結合現(xiàn)代集團型制造企業(yè)備件庫存管理的現(xiàn)狀和存在問題，利用電子市場作為管理手段，基于協(xié)同管理戰(zhàn)略思維，從備件庫存管理運作設計和庫存控制模型兩個方面進行研究，提出了一種基于電子市場的集團型制造企業(yè)內部各企業(yè)針對不同種類備件實施協(xié)同的兩級庫存管理新模式。這種新型管理模式有利于解決集團型制造企業(yè)備件管理中庫存環(huán)節(jié)存在的問題，集團內成員單位通過電子市場實行協(xié)同庫存，不僅大幅減少了人員需求，降低了人力成本，還減少了總庫存量和管理費用，降低了單個企業(yè)由于備件庫存不足造成設備停機、生產受阻的風險。電子市場有效連接備件供應商和備件需求企業(yè)，解決了兩者信息溝通不暢的問題，有助于形成高效的用戶響應，及時進行備件補充，縮短備件供應期。

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Study on Spare Parts Inventory Management of Manufacturing Enterprise Group Based on E-market

Jiang Tian
(Beijing Institute of Aerospace Testing Technology,Beijing 100074,China)

In this paper,after analyzing the categorization of the spare parts and the current status of the spare parts inventory management by the manufacturing enterprise groups,we proposed the basic principle for the hierarchical management of the spare parts of a manufacturing enterprise group,then introduced the supermarket-styled management for the spare parts in the form of the e-market, formulated the framework model of the two-echelon spare parts inventory management based on the e-market,and then further analyzed the functional structure,operational process and issues worth attention in the inventory management of the e-market.At the end,we built the two-echelon inventory control model capable of effectively integrating and optimizing the information and inventory resource between the supplier and the e-market and between the e-market and the members in the enterprise group.

spare part;manufacturing enterprise;inventory control;e-market;collaborative management

F253；F426

A

1005-152X(2015)10-0237-04

2015-08-05

姜天（1987-），女，河北唐山人，北京航天試驗技術研究所助理工程師，主要研究方向：電子商務與物流、信息管理與信息系統(tǒng)。

10.3969/j.issn.1005-152X.2015.10.063