0 引言
設備維護與備件庫存管理是生產企業的管理重點。備件庫存管理與其它物料庫存管理相比，在很多方面表現出不同的特點和要求。由于缺貨而導致的損失可能很高，必須保證足夠的備件供應；備件需求的偶然性很大，因而很難準確預測；備件的種類很多且不同備件的價格差異很大。這些特點和要求導致生產企業的備件庫存量很大，占用資金量多，且庫存的周轉率很低。因此，備件庫存管理的目標是在維持正常生產的同時，盡量減少庫存量，合理占用資金。
提高備件庫存管理水平不但可以提高設備的保障度，而且可以降低庫存占用資金，因此，國內外都在進行對備件庫存控制的研究。如文獻[2]描述了在ABC(activity based classificatlon)分類基礎上的ABcD分類的備件庫存管理方法；文獻[3]研究了基于需求分類的備件庫存管理方法。這些研究在一定程度上體現了備件庫存管理的特點。本文在現有研究成果的基礎上，結合備件供應的特點和備件與生產等方面的關系，提出了基于面向庫存的備件多屬性分類的備件庫存管理方法。
1 備件庫存管理研究
備件的庫存保管種類和方式多種多樣，但主要集中在兩方面：①在理論上建立備件庫存管理的數學模型，隨后采用各種優化方法進行優化，以得到最優庫存；②建立在備件分類的基礎上，根據每類備件的特點采取不同的策略，進行庫存管理，以達到同樣的目的。經過比較，筆者采用的是后一種模式，不同的是筆者首先將備件可能的庫存管理策略進行分類，然后根據該分類結果再對備件進行分類，最后得出備件的庫存管理方案。
2 備件庫存種類
如文獻[1]所述，備件的庫存管理方式與普通物資的管理方式有很多不同。本文根據某特鋼企業的實際情況，將備件庫存方式分為六類，如表1所示(其他應用應參考實際傲適當調整)。
表1 備件庫存分類
(1)零庫存在備件庫中不保持備件庫存。
(2)按時購買根據需要，在預用期之前將備件準備好，平時該備件也是沒有庫存的或存在剩余庫存(即使用時沒有用完的備件)。
(3)最小合理批量庫存可以滿足備件的保障要求，是按允許采購批量可以得到的最低數量，該數量是在滿足需要量條件下允許采購批量的最小整數倍。所謂允許采購批量是供貨商可以提供的最小包裝或發貨數量。
(4)經濟批量庫存可以滿足備件的保障要求，是按經濟批量可以得到的最低數量，該數量是在滿足需要最條件下的經濟采購批量的最小整數倍。所謂經濟批量是指庫存、采購和供應綜合成本最低的采購數量。
(5)批量庫存備件庫中保存的按經濟批量采購的適度的備件數日。
(6)賣方庫存賣方存放在買方倉庫內，但是買方平時領有，賣方負責日常管理維護，并以一定的周期結算，通常是財務月或財務年。
在對庫存分類的基礎上，可對備件進行分類。
3 面向庫存的備件分類
由于備件種類繁多，不同備件之間的差別也很大，因此對備件的分類管理目前在生產企業中十分普遍。由于備件的情況比較特殊，分類方法也多種多樣，但常見的多為一維的(基于備件某一個屬性，如常見的ABc法)，多維屬性的分類相對少見。由于備件庫存的多樣性，僅用一個屬性對備件進行分類，無法全面刻畫備件在庫存方面的特征。在與某特鋼企業的合作中，筆者認為為充分描述備件庫存管理方面的特性，至少需要六方面屬性支持。即備件的缺貨成本、使用頻率、庫存成本、采購成本、需求預測準確度和供應敏捷程度。基于這六個屬性，筆者提出面向備件庫存的備件分類法，并給出該企業如圖1～圖4的分類樹。將每種屬性分為高、中、低三種情況，根據每個屬性的值決定下一步的走向，分類的結果與庫存管理策略相對應。
圖1～圖4中的判斷節點為備件相關屬性，其屬性的值應綜合所有因素，以決定最終取值。參考已有文獻，結合某特鋼企業實際情況，表2～表7給出各因素的取值及其判斷規則。
圖1 備件分類總圖
圖2 使用頻率高的分類子圖
圖3 使用頻率為中的分類子圖
圖4 使用頻率為低的分類子圖
表2 備件缺貨成本因素
(1)備件的缺貨成本
備件缺貨成本主要指如果設備故障需要備件叉無法獲得所造成的損失，這些損失不僅應考慮生產方面，也應考慮相關其他方面。
(2)備件的使用頻率
備件的使用頻率主要指備件庫中備件被使用的可能性，如果備件使用頻率高，表明備件被使用的可能一降大，其相關因素如表3所示。
表3 備件的使用頻率
(3)庫存成本
備件的庫存成本主要是指備件在備件庫期間可能發生的成本，包括資金占用、保管費用、損耗費和積壓品(廢品)費用等，其相關因素如表4所示。
表4 備件庫存成本因素
(4)備件的采購成本
備件的采購成本主要指備件從發生需求到備件入保管帳之前這段時間發生的費用，相關因素如表5所示。
表5 備件的采購成本
(5)備件的需求準確度
備件的需求準確度，指提供的備件需求對應實際使用在時間和數量上的準確程度，如按時更換的備件，其需求準確度就很高，而某些壞了再換的備件由于不進行預測，其時間準確度就很低。需要說明的是，如果備件很重要，一般都會采用定時維修或預防維修方式，因此需求準確度低的重要備件并不存在，相關因素如表6所示。
表6 備件的需求準確度
(6)供應的敏捷程度
供應的敏捷程度主要指備件從訂貨到收到備件的時間是否符合合同要求，以及品質是否有保證，其相關因素如表7所示。
表7 備件供應的敏捷程度
由此可以看出，該分類樹與庫存結合緊密，全面考慮備件庫存特性，且簡單明了、便于調整、易于理解接受，非常易于使用。
4 備件屬性級別的判斷
由于在分類樹的節點上將每個屬性的情況分為高，中，低三個級別，但是有些屬性由多個因素決定，很難直接做出判斷。在判斷過程中，有關因素可能出現取值不確定性。模糊神經網絡除具有神經網絡的一般特點外，叉具有處理模糊信息的特點，并使模糊處理過程具備學可功能，能以任意精度逼近任意非線性函數。因此，筆者結合模糊神經網絡將多屬性決策問題轉換為多屬性分類問題，即將每個屬性分為高，中，低三類，每個備件的該屬性的值由該備件該屬性上屬于的那一類給出。模糊控制與神經網絡結合有很多種方式，筆者選用基于模糊系統標準模型的模糊神經網絡結構(如圖5)。
圖5 模糊神經網絡結構圖
由于模糊神經網絡本身就是一個多層前饋(Back Pr。pagatj。n，BP)網絡，其訓練方法可仿照BP網絡用誤差反傳方法學習，本文不再詳述。
5 備件庫存策略決策圖及維護
至此，可以得到備件庫存管理的工具：決策流程圖(如圖6)和相關策略表(如表8)。由于備件的庫存策略涉及多方面因素，某種備件的庫存策略并非一成不變，當相關屬性發生改變時，應對其運行庫存維護決策工具，及時改變庫存策略，避免不應該的損失。如判斷標準發生變化應及時調整判斷樹和相關神經網絡的權值，使之適應新的需求，避免工具進行錯誤的判斷。
表8 備件庫存策略表
圖6 備件庫存策略決策流程圖
6 應用實例
在某特鋼企業企業資源計劃(EntERPrise Re-source Planning, ERP)項目的實施中，為了更好的對備件進行管理，筆者根據本文提到的方法設計了備件庫存策略的決策系統，如圖8所示。
圖7 備件厙存決革模塊總體結構
軟件在瀏覽器／服務器(Browser／server，B／s)模式下開發，使用Java2平臺企業版(Java 2 plat—form EntERPrise Edition，J2EE)和Oracle數據庫來實現。神經網絡的權重最初在Matlab軟件中模擬好，作為基礎數據存儲在數據庫中，上線后使用調整模塊可以實現權重的重新設置。該模塊主要用來識別某種備件應該使用何種方式來進行保管，其中的調整模塊是預留的人為干預接口．出于某種原因，如備件材質的價格即將全面上漲，原來備用一個的就需要全面考慮一下是否可以暫時在庫存中多保留幾個。該系統運行一年多以來，某鋼廠備件大件庫、備件庫和露天庫在判讀新備件入庫保管策略的同時，對原有庫存備件中的庫存策略進行改進，不僅減少了庫房人員工作量的20％，而且處理了大批閑置備件，釋放流動資金近197萬元，同比庫存量減少13％，減少庫存場地6％，取得了明顯的經濟效益。
7 結束語
在現有研究成果基礎上，考慮多種與庫存策略有關的備件的屬性，對其中多因素決定的屬性，使用模糊神經網絡對其最終的屬性值進行定量分析，根據可能的備件庫存方式，依據庫存策略有關的屬性對備件進行了分類，并形成了備件庫存決策矩陣。在某特鋼企業中的應用表明了該方法的可行性和可理解性。
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本文標題：特鋼行業備件庫存管理系統的研究與應用
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