核电企业库存控制浅析

许建华　雒永

摘要：文章通过分析生产性物资库存控制和备件管理理论、应用分类管理思想，分析了核电企业的备件分类标准和相应的库存控制办法。

关键词：核电企业 备件管理 库存控制 控制方法

一、一般制造企业生产性物资库存控制方法

典型生产制造企业是以产出产品为最终目的而进行连续性生产性活动的组织，现代制造企业的生产组织方式，可分为福特发明的生产线和以丰田倡导的精益生产两大生产方式，前者代表传统的推动式生产，后者则体现为拉动式生产理念。

（一）推动式生产下的库存控制

推动式生产是以主生产计划为核心的一种生产方式，其生产物资的补充采购基于未来市场对产品需求，这种需求包括市场预估，客户订单和生产计划，即“以产定销”。这种情况下的生产物资管理采用MRP模式。

MRP是在已知主生产计划（MPS，根据客户实际订单并结合市场预测制定出来的各种产品的排产计划）条件下，根据产品结构和物料主数据、加工工艺流程、产品交付期以及成品库存、半成品库存、在途量、在制量、原材料库存等信息编制出的物料采购计划和物料生产计划。从产品需求通过BOM（物料清单）计算出生产物资需求，当生产物资需求使得库存水平低于预期的安全库存时，则产生补充采购订单。

MRP能够应用，需要具备如下保障条件：相对稳定的主生产计划（MPS）；完善的物料主数据（编码）及BOM（物料分级清单）；强有力的供应保障能力，确定的平均采购到货天数；支持柔性的加工能力，生产计划可以随物料库存调整；明确的订单管理流程，即产品需求是可知的。

（二）拉动式生产下的库存控制

拉动式生产从客户有效需求（采购订单）而不是预计市场需求为前端开始，前端工序向后端工序产生生产物资需求，即“以销定产”。其生产物资补充采购的触发基于实际的库存物资消耗，一般可以采取再订购点（Reorder Point），最小最大库存（Min-Max）和看板（Kanban）三种物资管理模式。

1.再订购点（Reorder Point）。

当渠道库存（包括在库库存，在途库存，未交货订单）小于预设的再订购点时，补充采购一个固定的订单量。

再订购点=平均采购到货天数*日用量+安全库存

2.最小最大库存（Min-Max）。

当渠道库存小于MAX库存时，即开始补充采购，补充采购的量为MAX减去渠道库存的量。

MAX库存=平均采购到货天数*日用量+安全库存

安全库存则是MIN库存。

3.看板（Kanban）。

设定一个固定数量的库存为一个看板，当看板代表的物料被消耗时，补充采购相应的量。

看板大小=平均采购到货天数*日用量+安全库存

看板数量=看板大小/每个看板代表的库存量

（三）生产企业的库存控制的影响因素

从上面的分析可以看出，尽管两种生产模式下所采取的物资管理模式不同，但是库存控制与生产物资补充采购的基础都需要确定安全库存，同时上述模式能够实施都有赖于如下要素的确认：

1.平均采购的到货天数，即供应商供货周期，在生产企业与供应商建立的长期合作模式下，每种物项的可供货周期是可以精确计算，并且波动较小。

2.物资用量是可以预计的，无论是MRP下的产品预估还是拉动式生产下的实际消耗，都可以确切知道每一种物资的预计用量。

3.安全库存可以确定。安全库存的设置原则是，不缺料导致停产、在保证生产的基础上，库存量最小，因此当缺货成本和库存持有成本最低时的库存，即为安全库存。ERP就是按照以上的基本模型，把每種安全库存的成本都一一算出，算出每种情况的总成本，然后再取最小数，此时对应的安全库存即为最合理的安全库存。

二、备件管理理论

生产型企业所讲的生产物资是经过加工、组装形成最终产品的物资，上述的库存控制方法就是针对此类物资而言，但是在连续性生产过程中，同时要保证生产机器设备的稳定性，这就引出了作为设备管理重要部分——备件管理的问题。核电企业的库存生产物资正是以满足设备维修需要而储备的备件和耗材。笔者认为核电耗材类物资的库存控制近似于拉动式生产下生产类物资的管理。下面就备件管理理论做以说明。

备件库存系统的不同点主要在于：维修策略决定了对备件的需求；若可以通过拆件完成修理任务，则不必产生对备件的需求；可靠性信息不足以预测故障发生的时间；故障部位不独立且故障之间的关联信息不易预测。故而维修策略和可靠性对于备件库存系统的影响，形成了备件库存系统在需求和运行机制等方面的特点。

按照备件是否可以修复将其分为可修复件（repairable item，recoverable item）和不可修复件（consumable item）。修理故障设备时，若失效件是不可修复件，从库存中拿出备件进行更换并按照运行规则补充库存，失效件报废处理；若是可修复件，先从库存中拿出备件进行更换，失效件进行修复后再放回库存。

维修策略分为非计划维修与计划维修。非计划维修称为事后维修，设备发生故障后，分离出失效件并进行更换。对于非计划维修，设备故障与备件需求有直接的因果关系，即备件需求只受可靠性的影响。

计划维修称为预先维修或者基于寿命的维修，有定时更换和视情更换之分。计划维修中，备件需求受到设备故障和修理间隔的影响，而修理间隔是修理策略的参数，也就是说，采用计划维修时，备件需求受可靠性和修理策略的双重影响，因而备件需求与设备故障不完全相关。

此种情况下，库存系统的复杂性在于它的不确定性，而需求对于库存系统的不确定性贡献最大。备件需求确定时值得注意的问题三点：设备的可靠性和维修策略对于备件需求的影响；以概率推理和模拟仿真描述随机分布的不确定需求；基于需求的分类库存控制的实际应用。

三、核电企业库存控制

（一）核电企业库存控制因素和策略

美国核动力研究所（INPO：Insfitute of Nuclear Power Operations）出版的设备可靠性过程描述（Equipment Reliability Process Description）AP-913和工作管理过程描述（Work Management Process Description）AP-928两份文件分别说明了影响备件库存的外部需求的设备可靠性和维修策略，结合华中科技大学与大亚湾基地相关合作项目的研究，将影响核电企业库存控制策略的因素总结如下：

1.备件分类管理原则：安全性、经济性。

2.影响备件库存控制的因素：备件需求量（受维修策略和设备可靠性（表现为设备维修周期）影响）、备件寿命期限，备件库存管理费用、备件订货费用、备件缺货损失、备件采购周期等在确定备件分类的基础上，确定备件的安全库存和补充采购条件则以经济分析为主。

（二）宁德核电ERP环境下的库存控制

结合上述分析，核电企业库存控制从物资分类人手，针对每一种分类制定不同的库存控制策略，是目前比较可行的办法。核电企业库存物资分为四类，分别予以说明。

下面的分析假定所有备件编码不存在错号，一号多物，一物多号等信息错漏，即备件编码与实物一一对应，如果编码系统不全或者与实际相差太大，将对库存控制产生重大影响，因此，编码工作是实现ERP系统下库存控制的基础。

1.战略备件。

（1）战略备件的界定。一般核电企业认为战略备件需满足三个基本条件：

设备在正常运行中故障概率低，但存在不可预期的损坏（中广核大亚湾基地定义为在电厂设计寿命期限内，没有定期更换要求的整体）。

价格昂贵（参考金额单价大于￥50万人民币，或5万美元以上）。

制造周期（大于6个月），主要针对国外采购设备和其他短期内无法完成生产制造的备件。

在此基础上，满足下列任何要素之一的，即可认定为是战略备件。

停机停堆风险：即单独失效导致自动或强迫停机停堆的设备或部件。

核安全影响：因故障导致核安全设备不可用，有可能违反技术规范规定的后撤时间或维修时间，造成核安全风险的设备。

可用率影响：故障后导致电站无法接受的长期机组可用性损失或风险的关键设备或部件。（这类功率损失的持续时间长通常是由设备的修复时间太长或备件重新制造所需制造周期过长所导致）。

大修关键路径影响：备件所属设备的检修工作为关键路径上的工作项，通过整体更换故障设备或部件缩短设备检修时间。

淘汰品风险：特定厂家生产的列入停产计划的EPR机组专用重要设备或部件，且在电站损失可接受的时间内不能完成物项替代。

高辐射风险：备件所属设备的安装位处于辐射控制区，在该区域内开展日常检修和大修工作存在高辐射风险，整体更换故障备件可减少工作人员所受的辐射剂量。

（2）战略备件的库存。由于战略备件一般都属于价格昂贵的重大设备，库存数量基本都在一项左右，一部分来源于电站工程建设阶段，另一部分在电站运行阶段补充采购；战略备件的库存数量一般通过采购技术经济分析论证确定；战略备件的库存策略还可以结合设备老化寿期管理要求进行调整。同时因为战略备件一旦缺货，造成的缺货成本（安全风险、政治因素等）远远大于备件的库存成本，因此需采取保守原则，不宜采用概率模型。

战略备件的安全库存设置在引入集团备件共享和同型号机组跨集团共享等战略协议之后，则不必在各个基地按最小1项的原则储备。

2.CCM备件。

（1）CCM备件的定义。CCM设备是指单独失效能导致自动或强迫停机停堆的设备。CCM部件是CCM设备上部件单独失效能导致自动或强迫停机停堆的部件的总称。CCM备件是CCM设备维修需要更换的CCM部件或设备。

CCM备件可以进一步分为三类：自动停机停堆CCM备件；强迫停机停堆CCM备件；高风险CCM备件。

（2）CCM备件的库存控制。华中科技大学和大亚湾基地的合作项目，应用神经网络理论，建立了基于优先级的备件库存模型。也有基于备件需求是泊松分布，然后建立需求不确定情况下的备件库存模型。总体来讲，这些模型的初衷都是假设或者推论备件需求和设备稳定性符合某种概率模型，然后运用缺货成本和库存持有成本最小的经济分析，确定最小库存和补充采购策略。包括秦山电站在内，其所采取的办法并没有优劣之分，但是数学模型过于复杂，最终都需要开发形成軟件系统才可能应用于实际工作。

目前一般新建电厂采取的是类似于专家法的一种办法，即由有经验的维修工程师根据经验制定库存策略，这是操作成本最小，且易于操作。

3.一般备件和消耗性材料。

（1）一般备件和消耗性材料定义。所谓一般设备备件是指非关键设备的备品备件和设备或系统上容易损坏、消耗量较大的备品备件（包括灯泡、电阻、电容、仪控模块、二极管、垫片、填料、0型圈等），通常价格相对较低、采购周期相对较短的备品备件。此类备件有很多是通用性的备品备件，而且通常存在特定的存储有效期。

所谓消耗性材料是指除上述备件外，设备维修是所需要的辅助性物资。

（2）一般备件和消耗性材料库存控制。此类物资在保证供应渠道稳定的前提下，理论上可以做到“零库存”，但基于核电站保守决策的出发点，可以参照拉动式生产下的库存控制办法，但是仍需要历史使用数据的支持，一般生产企业至少采用过去52周的历史数据作为分析的基础。除此之外，鉴于核电企业采购管理的特殊性，采用VMI或者JMI等供应链管理策略可以降低物资采购周期，从而降低库存管理成本。

四、总结

本文通过分析一般生产企业的生产物资管理和核电企业的备件管理理论，总结了相关核电企业的实际经验做法与理论探索，希望对核电企业物资库存管理能够有所启发。此外，基于服务外包的供应链管理服务企业，在工业品供应链整合方面也有诸多值得借鉴之处，核电企业也可以将采购与库存管理等非核心业务外包，基于社会化的工业品供应链管理平台能更有效，更大范围的跨电站、跨企业，甚至跨行业协调，从而更大程度降低供应链运营成本，提升核电企业的物资采购与库存管理能力。