核电站备件预留对库存及保障率的影响

□ 谢宏志，王坤其

(中广核核电运营有限公司 备件中心，广东 深圳 518124)

1 引言

备品备件是核电站设备检修的主要物质基础，备件的充分性以及备件的有效管理可以减少设备检修时间、缩短换料大修工期。核电站运行的备件需求与备件库存控制之间是一对矛盾体，备品备件储备不足或供应不及时，将会降低设备可靠性，增加电站运行风险，但是持有过量的库存，将会增加核电站的运营成本，影响电站的现金流。故需要对备件库存进行管控，在保障供应和控制库存之间寻求一个合理的平衡点[1-2]。通常备件的保障率与备件总库存呈正相关关系，为提高备件保障率，需对部分备件进行提前预留，但提前预留也会对备件的总库存造成影响。为研究备件预留对总库存和保障率的影响，本文选用某核电站9000项备件，按照相关标准设定库存参数，在不同预留提前期及预留准确率情形下对备件的总库存金额和保障率进行仿真计算，并给出了备件安全库存及预留提前的设置参考原则。

2 库存模型介绍

设置合理备件库存模型的目的是在确保备件供应的前提下，优化库存结构，降低整体库存成本。库存模型中的库存参数主要由再订货点、安全库存和采购批量组成[3]。再订货点主要用于控制缺货风险，应至少满足采购周期内的需求量。安全库存又称为缓冲库存，它是除去基本库存外设立的缓冲库存，是为防止不确定性因素而预计的保险储备量[4-5]，实际应用中备件的再订货点为采购周期的领用量加上安全库存数量。采购批量是指该备件的采购数量，通常情况下采购批量可以设置为备件一年的需求量。如图1所示，再订货点由采购周期和备件需求量决定，采购批量的大小决定了备件发单间隔时间。

图1 备件库存模型结构

3 库存参数设置及仿真方法介绍

3.1 再订货点的设置方法

3.2 采购批量的设置方法

3.3 仿真方法介绍

4 无预留情况安全库存对库存金额及保障率的影响

在无备件预留的情况下，备件的库存金额与保障率与其安全库存数量直接相关，如图2所示，在无安全库存的情况下，库存金额经过一段时间的调整，最终下降至7800万元左右，备件的保障率也下降到55%左右，根据3.1小点关于再订货点的计算公式，再订货点为采购周期内的平均消耗量，一旦实际领用数量出现波动，就会出现一半的领用需求无法有效保障，但由于部分备件的初始库存量过高，该部分备件在较长时间内都不会出现缺货情况，故在无安全库存的情况下保障率会略高于50%。在安全库存为12个月的消耗量情况下，库存金额在1.1亿元左右波动，备件保障率也能基本维持在90%以上。由于大量备件的采购周期都在11个月左右，在仿真的前11个月内到货备件较少，随着备件的领用消耗，整体库存金额呈现下降趋势，在11个月时，随着新采购的备件逐渐到货，库存金额出现了大量增长的情况。

图2 安全库存为0/6/12个月时对库存金额及备件保障率的影响

随着安全库存数量的增多，库存金额及保障率也随之增加。若仅通过设置安全库存数量的情况下将保障率提升至90%以上，需要至少储备11个月的安全库存，并且每提升1%的备件保障，需多花费100万元的库存金额。

5 有预留情况下对保障率及库存金额的影响

核电站的维修工作主要可以分为预防性维修和纠正性维修两类，通常预防性维修工作都会对维修活动中所需要的备件提前进行预留。预防性维修中所需的备件也可细分为A类备件和B类备件，A类备件指维修活动必须更换的备件，B类备件指维修活动中根据现场设备的状态选择性跟换的备件。A类备件的预留准确率可以接近100%，B类备件的预留准确率可以达到60%，本文假设仿真中所用的9000项备件均为A类备件或者B类备件，按照其对应的预留准确率进行仿真计算。

5.1 预留准确率为100%

在无安全库存的情况下，备件的库存金额与保障率与其预留提前期直接相关，如图3所示，在预留提前期达到12个月，库存金额在1亿元左右波动，备件保障率能够维持在95%以上。通过对比图2和图3，可以得到在相同的备件保障率情况下，通过预留的方式可以降低整体库存金额。

图3 预留(准确率100%)提前期为0/6/12个月时对库存金额及保障率的影响

随着预留提前期的增加，库存金额及保障率也随之增加。若仅通过设置备件预留提前期的情况下将保障率提升至90%以上，需要至少提前8个月进行预留，并且每提升1%的备件保障，需多花费53万元的库存金额。

5.2 预留准确率为60%

图4 预留(准确率60%)提前期为0/6/12个月时对库存金额及保障率的影响

在无安全库存的情况下，预留准确率越低其总库存金额越高，如图4所示，在预留提前期达到12个月，库存金额增长到约1.4亿元，但是此时的备件保障率可以接近100%。通过对比图3和图4，可以得到在相同的预留提前期的情况下，预留准确率越低其整体库存金额越高。

随着预留提前期的增加，库存金额及保障率也随之增加。若仅通过设置备件预留提前期的情况下将保障率提升至90%以上，需要至少提前5个月进行预留，并且每提升1%的备件保障，需多花费86万元的库存金额。通过对比仅设置安全库存、仅设置预留(准确率100%)提前期、仅设置预留(准确率60%)提前期三种方案，可以得到当预留准确率为100%时有着最好的效果，在该方案下提升相同的保障率其新增的库存金额最少。

5.3 在安全库存及预留共同作用下对库存金额及保障率的影响

通过提高备件的安全库存及预留提前期都可以提升备件保障率，但同时也会提高备件的整体库存金额。理论情况下，当备件的预留提前期大于备件的采购周期时，可以不需要储备任何库存，一旦有备件使用需求时，直接发订单采购即可，但实际过程中，预留提前期不能无限期的提前，在大多数情况下都基本能实现6个月以内的预留提前期，故本文以预留提前期为0～6个月，安全库存数量为0～6个月为例，通过仿真测试在安全库存及预留共同作用下对库存金额及保障率的影响。如图5所示，图中(a)为在安全库存及预留(准确率100%)共同作用对保障率的影响；图中(b)为在安全库存及预留(准确率100%)共同作用对库存金额的影响；图中(c)为在安全库存及预留(准确率60%)共同作用对保障率的影响；图中(d)为在安全库存及预留(准确率60%)共同作用对库存金额的影响。在安全库存及预留共同作用下，随着安全库存数量及预留提前期的增加，备件保障率和库存金额迅速上升，且预留准确率越低，上升的趋势越明显。

图5 预留提前期与安全库存对保障率及库存金额的影响

为进一步展现安全库存与预留的组合对保障率及库存金额的影响，本文将不同情形下的保障率与库存金额的关系进行汇总。如图6所示，(a)为在安全库存及预留(准确率100%)、安全库存及预留(准确率60%)共同作用下保障率与库存金额的关系；(b)为仅设置安全库存、仅设置预留(准确率100%)提前期、仅设置预留(准确率60%)提前期三种方案下保障率与库存金额的关系。从图6(a)中可以得到，备件的库存金额与保障率呈现凹函数的特征，当备件保障率提升到一定阶段后，需要大量增加库存金额才能提升备件的保障率。在备件保障率不低于90%的标准下，若仅选用安全库存或者预留方案情况下，优先选择预留的方案，且预留准确率越高，效果越高。

图6 在不同情形下保障率与库存金额的关系

6 结语

核电站在维修过程中会提前对一些备件进行预留，预留在提高备件保障率的同时也会增加备件的库存金额，为进一步提升备件的保障率，需要对部分备件设定一定数量的安全库存，但安全库存在提高备件保障率的同时也会增加库存金额。本文通过对安全库存及预留提前期进行组合分析，给出了安全库存及预留提前期的设置参考原则。在备件保障率不低于90%的标准下，若某备件无预留，则建议至少储备11个月的安全库存；若某备件部分需求能实现提前预留，则根据预留占总需求中的比例适当降低安全库存的储备数量；若某备件所有需求都能实现提前预留，当预留提前期为2～3个月的情况下，建议根据预留准确率储备3～6个月的安全库存，当预留提前期增加，可在原基础上适当减少安全库存的储备数量。