第1章-钢厂备件安全库存分析

1工业工程典型案例分析安徽工业大学管理科学与工程学院主讲人:王付宇[e-mail]13855569760工业工程专业2现代工业工程课前知识1.课程定位2.课程体系3.课堂纪律4.成绩构成5.教学方法6.参考资料3第一章钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析内容提要：理论分析，案例背景，备件库存策略与方法，备件库存控制应用实例，维修备件库存管理。。本节重点：备件库存控制方法及算例。本节难点：备件库存控制计算方法。教学目标：通过本节教学，能够了解库存及安全库存的含义、了解维修备件库存的发展现状，理解备件库存控制策略和方法，掌握备件库存控制的基本算法，能够计算简单的确定型需求的库存控制模型案例。4A库存的含义库存是指各种物资资源的储备，库存包括很广的范围，可以指生产企业为生产需要储备的原材料，生产过程中出现的成品、半成品，也可以指批发、零售商为满足销售需要而储备的消费品。物资流动过程中暂处停滞的状态对物资流动来说是完全必要的，因为物资流动是一个由分散到集中，再由集中到分散的流通过程，企业为了保持不间断地销售商品，必须要有一定量的库存，有些商品则需要在流通领域内进行整理、组装和再加工，形成销售前的准备库存，还有一些商品由于在产销时间上的背离，需有一定的季节库存。本章所指的库存是企业生产系统中的备件的库存量。引言:钢厂备件安全库存分析5B库存成本的构成构成库存成本的因素很多，主要由以下几部分构成。（1）、采购成本（2）、存贮费用（3）、缺货成本（4）、进价成本引言:钢厂备件安全库存分析6C库存控制理论库存控制理论的发展经历了从研究在确定条件下的经济库存控制模型到研究在不确定条件下的安全库存控制模型。在最开始的经典的经济订货量公式中，隐含了几个假设条件：(1)，物资消耗是均衡的，稳定的，计划期的总需要量是可以预定的；(2)，每次订购量是不受限制的，企业能够控制供货日期；(3)，物资单价和运费率是固定不变的，不受采购量大小的影响；(4)，仓库条件和物资保存寿命不受限制；(5)，资金占用不受限制。引言:钢厂备件安全库存分析7国内某钢厂一方面备件库存积压，另一方面设备维修经常面临缺货，目前尚无一个完整的库存解决方案。库存备件从财务的角度来看，构成了企业的生产要素，但是需要占用企业庞大的流动资产；从实物的角度来看，支承着设备的正常运转，但是需要占用企业宝贵的仓储面积与空间。该钢厂目前库存具体表现为：(1)库存结构不合理，备件库存中有3年以上库龄的备件仍占30％，而事故件比例偏低，计划件比例偏高。(2)各单元之间备件库存的比例不平衡；三期单元备件的平均单价明显高于一期、二期；领用机、电、仪备件的比例与库存机、电、仪备件的比例不匹配；临时库存的领用率逐年下降。仓库中库龄长的备件实物量大。(3)过量库存、积压库存、缺货，称为备件库存的三大弊病。1.1案例背景钢厂备件安全库存分析8合理备件库存的确定有着重要的意义：(1)从设备维修、生产方面考虑，为了使设备维修、生产稳定进行，企业应保证有足够的库存，这样才能满足因接受大量订货任务而急剧增加产量时对设备备件的需要，满足因采购遇到意外而不能及时购得备件、材料时的需要。(2)从流动资金方面考虑，备件库存在企业总资金中所占比例较大，备件存储会产生附带损失和存储费用，一般包括利息，存储损耗、陈旧、降价所造成的损失，备件的税金和保险费，仓库管理费等。(3)从订购方面考虑，希望订购次数越少越好，即每次订购量越多越好。同时还需从合理交货期方面考虑，给供应商合理的制造周期，减少紧急备件的计划量。1.1案例背景钢厂备件安全库存分析91．2．1备件管理的任务备件就是在设备维修工作中，为了缩短修理停歇时间，事先为进行各种修理所准备的零(部)件。备件管理的主要任务如下：(1)为企业的设备维修系统及时供应合格的备件，以减少设备修理停歇时间，提高维修效率。(2)保证关键设备正常运转。关键设备对企业的产品产量和质量影响大，备件管理系统的工作重点首先就是确保关键设备的正常运转，尽量减少停机损失。(3)在保证备件供应的前提下，要尽可能减少备件占用资金，加速备件资金的周转。(4)提高备件的收发和库存管理工作水平，减少库存亏损等。1.2备件库存策略与方法钢厂备件安全库存分析101．2．2备件库存控制的方法1）．确定型需求的库存控制这种控制方法就是决定应当在什么时候订货以及补充库存，每次订货的数量是多少，要求既能保证设备生产、维修的正常进行，又可以节省库存费用，获得最佳的经济效益。其控制方法有：(1)经济订货批量，即在年总成本(购买费用、订货费用、库存持有费用三者之和)最小的前提下，求出经济订购批量。(2)允许适度缺货情况下的库存控制。(3)有数量折扣的库存控制。1.2备件库存策略与方法钢厂备件安全库存分析112）．随机型需求的库存控制现实的库存需求往往呈随机变化的特征，即每次需求虽有随机性，但在一个较长时期内的整体需求却服从某种统计规律，因此可以利用统计规律进行库存控制。它的变化因素有：(1)需求发生随机变化。(2)订货提前期出现随机变化。(3)需求与订货提前期都发生随机变化。1.2备件库存策略与方法钢厂备件安全库存分析123）．ABC分析法ABC库存分类是一种应用广泛的库存管理方法。(1)A类备件：品种占5％～10％，金额占70％～75％；(2)B类备件：品种占15％～25％，金额占20％～25％；(3)C类备件：品种占65％～75％，金额占5％。1.2备件库存策略与方法钢厂备件安全库存分析131．3．1确定型需求的库存控制模型实例1)．经济订货批量、订货周期、总成本美国学者哈里斯(F．N．Harris)从极小化订购费用和存贮费用出发，建立了经典的经济订货量(EconomicOrderQuantity,EOQ)公式。经济订购批量Q为:(1．1)H为保存成本，即H=0.08P(1．2)1年的订货次数N为N=R／Q(1．3)经济订货周期T为:(1．4)年总成本TC(totalcost)为TC=RP+RC／Q4+HQ／2=RP+RC／Q+0.08PQ／2(1．5)1.3备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析HCRQ2PRCHRCT08.02214例1，6308ZZ轴承的年需求量为829个，每次的订货费用为60元，每个轴承的单价以60元计，存储费用为8%(每件轴承存储1年所需的存储费用为轴承价格的8％)。计算经济订购批量Q、一年的订货次数、经济订货周期T、年总成本TC。1.3备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析以1999年为例，该轴承的采购到货情况如表1．1所示。162．有数量折扣的库存控制以型号为3QT(R25)的张减辊为例，2002年的采购入库情况如表1．2所示。由表可知，该张减辊年消耗R=792个，假定1～299个的单价是1475元，300～599个的单价是1400元，600个以上的单价是1328元，每次订货费用1500元，单个轧辊库存持有费用为价格的8％，求以最低价计算经济订货批量。1.3备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析17求解：第1步：计算各区间经济订货批量(1)计算价格P1=1328元时的经济订货批量。(2)计算价格P2=1400元时的经济订货批量。(3)计算价格P3=1475元时的经济订货批量。第2步：计算各间断点的库存总费用第3步：综合分析1.3备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析181．3．2随机型需求的库存控制模型实例下面以型号为650／575*1580*5350的F4—7工作辊为例，计算需求发生随机变化的库存控制模型。保险库存是库存的一部分，主要是为了应对需求和订货点发生短期的随机变动而设置的。通过建立适当的保险库存，可以减少缺货的可能性，从而在一定程度上降低库存短缺成本。但保险库存的加大会使库存持有成本增加，因此必须在缺货成本和库存成本之间进行权衡。假设需求变化符合正态分布，由于提前期是固定数值，因而可以直接求出在提前期内的需求分布的均值和标准差。一定顾客服务水平下需求变化的安全系数如图1．1所示。1.3备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析19从而可以得出安全系数表(表1．3)。表1．3安全系数表通常是根据备件重要程度的大、中、小取Z=1.65～1.0较为恰当。1.3备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析20则保险库存为；订货点ROP=·LT+。式中，为平均月需求；为月需求标准差；LT为订货提前期天数。以型号为650／575*1580*5350的F4-7工作辊为例，采购周期为4个月，2002年1-8月的领用记录如表1．4所示。1.3备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析dLTZddLTZdd21标准差的计算方法有很多种。对于不要求精确的备件来说，采用极差R法来推算标准差定值。即式中，是一个修正系数，它与样本容量N有关，其值见表。1.3备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析21dRd21d1.3备件库存控制应用实例231．3．3用ABC分析法控制库存连铸机下线四大周转件的备件80O多种。如果用经济批量法逐个品种地计算和求出最佳库存量，工作量十分巨大，而如果用ABC分析法去控制库存，就能对库存备件、材料进行价值分析，进行有重点地控制。通过对连铸机下线四大周转件的备件库存的统计分析，得出如下结论：(1)备件单价在10万元以上的备件种类为21种，但是这21种备件占四大周转件备件总金额的90．3％，而所占的项目数仅为2．1％。1.3备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析24(2)对于10万元以下的备件进行ABC分类。根据ABC的分类原则，①A类备件：单价4857元，占剩余总项数的5．4％；总价值72．63万元，占剩余总金额的75％。②B类备件：414元单价4857元，占剩余总项数的24．3％；总价值25．97万元，占剩余总金额的20％。③C类备件：单价414元，占剩余总项数的70．3％；总价值5．21万元，占剩余总金额的5％。由以上两个步骤得到最终的分类：A类备件单价4857元；实行重点控制B类备件414元单价4857元；实行一般管理C类备件单价414元。实行放松管理1.3备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析25为了保证生产不停顿，一种抵消设备故障影响的处理方法是大量存储维修备件。这种方法主要是通过提高维修效率，保证维修的及时性，减少维修等待时间，从而减少整个生产线的停机时间，提高生产系统的开工率。这种方法最大的缺点是占用大量的流动资金，需要专门的备件存储空间，增加库存管理费用。1．4维修备件库存管理钢厂备件安全库存分析26从可用度和最小化成本方面考虑备件管理，Kostic讨论了在不同维修层分配最优数量的备件和组合部件的技术和方法，以最大化系统的可用度和最小化成本及由供应延迟引发的停机时间。sarker指出，在实际中维修和备件库存策略总是分开制定的。为保证生产系统备件的可用度，企业总倾向于过多地存储备件，但过多的库存会占用大量的运营资金。备件的库存量是依赖于维修策略的，因此，要制定既能降低维修成本又能减少相关的库存成本的策略。Sarker研究了“块更新”维修策略和连续检查库存策略的联合优化仿真模型。1．4维修备件库存管理钢厂备件安全库存分析27Chelbi研究了定周期更新和备件供应策略的联合优化问题。Brezavscek研究了疲劳失效系统的预防性维修和备件供应策略的联合优化问题。他提出了一种联合优化“块更新”和“定期检查备件供应策略”的随机数学模型。DeSmidt-Destombes考虑了k-out-of-N系统的问题。当故障部件超过某一临界值时，就启动维修。经过了可能的启动时间后，所有的故障部件都用备件进行更换。故障部件在维修点进行修理。系统的可用度依赖于备件的库存量、维修策略和修理能力。1．4维修备件库存管理钢厂备件安全库存分析28从生产损失方面考虑备件管理，赵建民研究了预测更换周期和备件储备量的综合优化决策问题。从设备维护方面考虑备件管理，sung考虑了由备件库存中心和修理中心组成的维修系统中多零件备件的优化策略。Vauqha