基于物料分类和EOQ的备件管理模型研究

余兴武，郭东栋

（北京奔驰汽车有限公司，北京 100176）

基于物料分类和EOQ的备件管理模型研究

余兴武，郭东栋

（北京奔驰汽车有限公司，北京 100176）

根据当前企业的管理体制，分析了备件管理模型，自主创建一种基于CWIL的备件分类方法，同时结合ABC VED对物料进行分类，建立备件库存模型；并使用EOQ模型建立备件采购模型；最终实现通过科学的备件库存和采购模型的建立，既确保备件库存更合理有效，又降低备件采购成本，保证设备正常运行的目的。

物料分类；EOQ；备件；库存模型；采购模型

1 引言

设备备件是为满足设备维修的需要，缩短设备故障停机时间而存储的零件[1]，备件管理是设备维护的重要工作内容之一，而备件管理的首要任务则是建立科学的备件库存模型和备件采购模型。

科学备件库存是指在及时提供设备维修所需备件的同时，实现最低的备件库存货值和最高的资金周转率，各种备件库存量适宜，保障方法先进科学[2]。科学的备件库存不仅有利于及时完成设备维修的任务，而且能够提高设备运行的可靠性。由于备件种类多，各种备件的寿命及使用效率不同，消耗量变化大，采购定货周期不同等原因，使得备件管理工作比较复杂[3]。一方面从系统的角度出发，将设备故障、设备维修和备件管理等工作视为一个有机整体；另一方面从研究故障、维修及备件管理工作的规律着手，综合衡量设备停机时间和维修成本对设备运行和经济效益的影响，以最小的备件管理成本，保证设备正常运行[4]。

在日常生产中，由于库存备件种类繁多，很多功能相同的备件又细分为不同的型号，在最短时间内了解备件库存情况是非常关键的环节，也是很多公司难以解决的难题。备件库存和备件采购大多存在以下问题：

（1）备件最低库存、最高库存、安全库存的设置没有建立统一模型，数据制定的科学性降低。

（2）备件采购未形成统一标准，乱采购的情况时常存在，造成备件采购资金的浪费。

（3）备件采购信息状态不明朗，库房出入库不及时等。

（4）每个月有几十上百个备件采购订单，备件订单统计十分耗时，效率低下。

（5）备件采购通常使用Excel查询统计，查询统计工作繁琐，使得备件采购效率产生瓶颈。

根据以上备件管理的不足以及企业备件管理的经验，自主创建一种基于CWIL的备件分类方法，同时结合ABC(Activity Based Classification)VED(Vital,Essential,Desirable)[5]分类法对物料进行分类，建立备件库存模型；使用EOQ(Economic Order Quantity)模型[6]建立备件采购模型；同时自主开发了设备备件管理系统，建立精确的备件库存模型、备件采购模型，实时跟踪备件采购订单情况，保证设备备件库存及其数据的准确性，保障备件采购顺利并按期交货，缩短备件采购周期，降低设备由于备件紧缺产生的停机故障的风险，保障设备正常运行。

2 物料分类和EOQ模型研究

2.1 物料分类模型研究

由于设备备件品种繁多、数量巨大，价值也极富差异，而且由于企业流动资金的有限性，无法对所有备件都进行充足储备，因此，必须将企业有限的资源使用于通过科学分类的事故应急备件上，归类后的事故应急备件按照不同的重要性进行相应的分类管理和控制[7]。将所有备件使用基于CWIL的备件分类方法进行分类。

C—Consumable Parts,易损件。

W—Wear Parts,正常损耗备件。

I—Insurance Pats,安全备件，备件损耗的可能性为20%-100%，一般情况下5年之后可能会损坏。

L—Low Probability Damage Parts,一般情况下，这类备件是不会坏的，除非是由于质量、设计、事故等意外原因引起的备件损坏。基于CWIL的备件分类法见表1。

表1 基于CWIL的备件分类法

（1）I类和L类备件库存模型和采购模型。由于I类和L类备件几乎都不损坏，因此只需设置这两类备件最大库存量稍微高于安全库存量即可；若这两类备件消耗到安全库存时，直接订货到最大库存水平。I类和L类备件的采购策略模型如图1所示。

图1 I类和L类备件采购模型

（2）C类和W类备件库存模型和采购模型。由于C类和W类都是按照一定周期消耗的备件，因此需要将这些备件使用ABC-VED综合分类法确定这两类备件的库存模型和采购模型。

利用ABC-VED分类法既考虑了备件库存的成本问题，同时又考虑了备件的关键性因素[8]，从而使得备件的分类更加合理、有效。

①使用ABC分类法对备件进行分类，见表2。

表2 ABC分类法

A类备件由于占用了公司大部分的流动资金，需要进行重点管理；B类备件种类和货物价值比例相当，采用常规管理；C类备件品种多库存货值小，管理工作量大，需要精简管理，减少管理人力成本，采用一般管理。相应的库存控制方式如下：

A类备件。要严格控制设立安全库存，保证在客户需求时能够随时得到供应，不允许出现缺货[9]；由于A类备件占用较高的库存价值，不应该一次存储过多的A类备件，否则资金周转率不能保障，因此对于A类备件应该根据需要，分批次采购数量较小的A类备件。

要提高A类备件的周转率来控制其在库时间，降低管理费用。尽可能缩短订货提前期，对交货期限加强控制，同时尽可能降低采购成本。与供应商和客户共同研究替代品，制定应急预案及补救措施。

B类备件。一般采用定期控制方式，允许偶尔出现缺货；可以采用按经济订货批量进行订货，尽量压缩采购期避免时间过长；为了更好地控制B类备件库存，可以进一步细分B类备件。

C类备件。允许一定范围内出现缺货，因为该类备件的缺货不会对机组安全运行产生太大的影响；C类备件种类库存数量较大，但占用备件库存货值较小，可以使用粗犷管理模式，批量采购，减少采购频次，降低采购人力成本，实现库存精益管理；虽然C类备件年占用资金不大，但对于周转期长、积压的备件仍然应该及时清理出仓库，以防止积压过久占用过多流动资金。

②使用VED分类法对备件进行分类。按照备件在生产过程中的关键性程度，根据企业的实际情况，将备件库存分为极其重要的（Vital）、必要的（Essential）和一般可取的（Desirable）三大类，简称为VED分类法。在生产过程中，那些严重影响生产的，缺货成本很高的，在任何时刻必须可用的备件被归为极其重要的一类（V）。那些需求稍微低一点的，库存可以提供的被归为必要的一类（E）。其余具有最少需求的，缺货了也不会严重影响生产进度的备件被归为一般可取一类（D），见表3。

表3 VED分类法

③计算备件安全库存、最低库存、最高库存安全库存S=K×D，（K为安全系数，D为备件订货周期内平均消耗数量），K取值见表4。，(LT为备件订货周期，C为备件一年消耗数量，S为安全库存)。

表4 安全系数K值

最高库存M=R+Q，（R为备件最低库存，Q为每一个采购周期备件消耗量）。

2.2 EOQ模型研究

EOQ模型主要采用的是定量订货法，即备件库存量消耗下降到所设定的最低库存数量时，根据所设定的补货数量生成备件采购订单，以提高备件库存数量的方法，如图2所示。

图2显示了库存水平与实践的关系。当备件一直消耗到订货点R时，生成订购量为Q的备件采购订单，经过送货周期LT，备件继续消耗到安全库存S，收到采购的备件数量为Q，备件库存数量重新到达最大库存量M。

订货点和订货量是控制订货的两个主要的参数，可以实现最低的采购总成本，同时又满足了备件的库存量需求。假设备件消耗量均匀固定，订货周期确定情况下，订货点R由以下公式确定：R=LT×D／365+S，其中R是订货点的库存量；LT是交货周期，即从发出订单至该批货物入库间隔的时间；D是该商品的年需求量，S是安全库存量。由于存在备件消耗量发生变化、备件采购不能按期交货等不确定因素，为了保证库存备件的保有量，必须要设置备件的安全库存S。

订货批量依据经济订货批量（Economic Order Quantity,EOQ）的方法来确定，即总库存成本最小时的每次订货数量。通常年总库存成本的计算公式为：年总库存成本=年购置成本+年订货成本+年保管成本+缺货成本。

EOQ方法的前提是备件库存不能短缺，因此，年总库存成本=年购置成本+年订货成本+年保管成本，即TC=DP+DC/Q+QH/2，式中，TC代表年总库存成本；D代表年需求量；P代表单位商品的购置成本；C代表单位次数的订货成本，元/次；H是单位商品年保管成本，元/年(H=PF，F是指年仓储率保管费用)；Q代表订货数量。

经济订货批量就是使库存总成本达到最低的订货数量，它是通过平衡订货成本和保管成本两方面得到。其计算公式为：

经济订货批量：

此时的最低年总库存成本：

年订货次数：

平均订货间隔周期：

备件库存模型中的安全库存，最低库存，最高库存以及备件消耗情况是备件采购的基本控制参数；当备件的库存量从最高库存消耗到最低库存时，需要对备件提交采购订单，采购数量为Q，同时实时跟踪备件采购订单状态，并跟催供应商按期交货[10]。备件采购流程如图3所示。

图3 系统备件采购流程

通过对备件采购进行建模，使得备件采购有了科学定量的依据，保证备件库存不空缺，并优化降低备件采购金额，实现备件采购自动化，解决维修工程师备件紧缺的问题，保障工厂设备正常运行。

3 备件管理流程

3.1 备件库存管理流程

在设备维修过程中迅速地获得相应的备件，以最高效、最经济、最可靠地方式使得设备能正常运转，这就是备件库存管理的主要目的。通过备件管理系统，工程师可以在任何地方查询备件库存状态，获得备件信息，通过点击预约按钮，即可将备件预约信息直接显示在相应库房显示屏上。维修工直接到库房取件，备件早已准备完毕，极大节省了维修取备件的时间。备件出库流程如图4所示。

3.2 备件采购管理流程

图4 备件出库流程

备件采购是工程师根据设备维修的需求提出的，为了保障设备正常运行而申请采购备件。工程师使用标准采购模板列出需要申请采购的备件清单，同时提交给备件采购控制员；备件采购控制员将需要采购的备件清单录入系统，提交到采购部门审批；审批通过之后告知供应商准备备货，并按期交付；库房管理员接受供应商送货的备件，完成备件采购流程[11]，备件采购流程如图5所示。

4 备件管理系统开发

基于以上备件库存模型和备件采购模型，使用Java编程语言和Access数据库[12]开发备件管理系统，包括备件库存管理和备件采购订单管理两大功能。

4.1 系统开发技术

Java是Sun公司在20世纪90年代初开发的新一代跨平台程序设计语言。Java是一门面向对象编程语言，其可移植性强，安全性高，支持可视化图形界面以及多线程的工作模式等特点，使得Java成为一种既简单而又高效的编程语言。Java可以编写桌面应用程序、移动应用程序、分布式系统和嵌入式系统应用程序等。

图5 备件采购流程

系统开发运用了软件工程思想、面向对象的技术来进行分析、设计和实现。备件管理系统的开发采用了Java Swing技术、JAVA Web技术[13]和Access数据库，在Java IDE的Eclipse平台上进行开发，系统主要包括前端应用程序的开发和后台服务器、数据库的创建并维护[14]。

系统采用C/S（Client/Server）架构，服务器与软件客户端及数据库的框架结构关系如图6所示。

图6 系统开发架构

图7 备件管理系统的软件界面

4.2 系统实现效果图

备件管理系统的软件界面如图7所示。

系统自动根据安全库存、最低库存、最高库存以及备件消耗情况自动采购备件；可以实时查询跟踪备件采购的状态，跟催供应商按期交货；系统可自动统计多个采购订单，提高采购效率。

5 结论

本文通过物料分类方法对备件库存进行分类，自主创建一种基于CWIL的备件分类方法，结合ABC-VED分类法对物料进行分类，构建备件库存模型；使用EOQ模型建立备件采购模型，使得备件库存管理和采购管理有了科学的依据；同时任何相关人员包括备件采购控制员、工程师、库房管理人员均可使用所开发的备件管理系统提高办公自动化水平，简化备件采购流程，降低采购人力成本，提高备件采购效率，一定程度上缩短备件采购周期，降低设备由于备件紧缺产生的停机故障风险，保障设备正常运行。

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图3 外部管理系统设计

图4 内部管理系统设计

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Spare Parts Management Model Based on Material Classification and EOQ

Yu Xingwu,Guo Dongdong
(Beijing Benz Automotive Co.,Ltd.,Beijing 100176,China)

In this paper,in view of the administrative system of the company under study,we analyzed its spare parts management model,formulated independently a spare parts classification system based on CWIL,built the spare parts inventory model based on ABCVED and at the end established the spare parts purchasing EOQ model which could both lower the purchasing cost of the spare parts and ensure the normal running of the equipment.

material classification;EOQ;spare parts;inventorymodel;purchasingmodel

F253

A

1005-152X(2017)02-0108-06

10.3969/j.issn.1005-152X.2017.02.026

2016-12-14

余兴武（1987-），男，广东信宜人，硕士，工程师，主要研究方向：备件管理。