基于电子市场的集团型制造企业备件库存管理研究

姜天

（北京航天试验技术研究所，北京 100074）

基于电子市场的集团型制造企业备件库存管理研究

姜天

（北京航天试验技术研究所，北京 100074）

基于对备件的分类和对集团型制造企业备件库存管理现状的分析，提出了将集团型制造企业备件进行分级管理的基本思想，并采用电子市场这一形式对备件进行超市化管理，形成了基于电子市场的备件两级库存管理的框架模型，并进一步分析了电子市场库存管理的功能结构、运作流程和实施中注意的问题，建立了两级库存控制的数学模型，对供应商与电子市场、电子市场与集团内企业之间的备件信息、库存资源进行有效地整合和优化。

备件；制造企业；库存控制；电子市场；协同管理

1 引言

随着我国经济的高速发展，制造企业规模不断扩大，大型集团型制造企业不断增多，对设备的管理要求随之提高。备件是设备进行正常维护检修和应急维修的保障性物资。为了保证主体设备的正常运转，生产制造需要储备适当数量的备件，储备过多，则会增加库房面积，增多保管费用，影响企业流动资金周转；而储备过少，又会影响备件的及时供应和设备的维修进度，使企业的生产活动和经济效益遭受损失。对于集团型制造企业，备件的库存管理成为其减少成本、提高效益的重要组成部分。

在信息时代，基于互联网和电子支付平台的购物方式逐渐占据市场。大型集团型制造企业为了适应环境变化都纷纷建立起了备件库存管理平台，但其功能大多仅仅是出、入库的数据管理，并没有对备件库存各项数据进行有效分析处理。因此，如何运用电子商务对集团型制造企业的备件购置与管理进行改革，提高集团企业整体备件库存管理水平，是值得深入研究的课题。

2 备件分类及库存管理思路

2.1 备件分类

在设备维修工作中，为了恢复设备的精度和性能，需要用修复的或新制的零部件来更换磨损的旧零件，通常把这种新制的或修复的零部件称为配件。为了缩短修理停歇时间，减少停机损失，对某些形状复杂、要求高、加工困难、采购提前期长的配件，需要在仓库内预先储备一定数量，这种配件称为备品，总称为备品配件，简称备件。备件一般可以分为事故性备件、轮换性备件、易损耗性备件。事故性备件是指主要设备的零部件；轮换性备件是指检修工作量大，价值较高，修复后可继续使用的备件；消耗性备件又可以分为正常消耗备件和特殊消耗备件，正常消耗备件是指为适应检修工作，消耗有一定规律，用量比较多的备件，特殊消耗备件是指设备大、小修中的特殊检修项目需用的备件。为了更好地进行分类管理，可以根据备件的流动性质分为快速流动备件和慢速流动备件，其特性比较见表1。

表1 慢速流动备件与快速流动备件的特性比较

由表1可知，备件中的事故性备件与轮换性备件属于慢速流动备件，正常消耗备件属于快速流动备件，特殊消耗备件中既包括快速流动备件又包括慢速流动备件。

2.2 两级库存管理基本思路

集团型制造企业备件库存管理模式最早采用单级存储模式，这种管理模式不考虑集团内各单位间的协调与配合，增加了冗余库存，也存在缺少某种备件导致停产的危险，大大限制了库存服务水平改善的空间。近几年备件库存管理的实践中，越来越多的集团型企业开始尝试协同库存管理策略，尤其是针对慢速流动备件。2003年，包钢集团梅山公司下属单位运输部和热电厂在备件存货管理方面摸索出一套新的降低备件库存的方法，即与周边兄弟单位实行相同设备备件的“互保”，大幅降低了备件库存占用资金。集团型制造企业下各单位慢速流动备件的协同库存管理面向集团内部的协同管理，能有效控制库存占用资金，提高备件利用率，从而大大降低库存管理成本。集团型制造企业备件管理的最大难题在于对其中慢速流动备件的管理。慢速流动备件的采购批量小，单个企业在同供应商的谈判中处于被动地位；单独为每种慢速流动备件都建立库存，占用企业大量流动资金，使企业面临大量慢速流动备件报废的可能。因此，集团型制造企业备件适宜采取协同化的两级库存管理模式。

这种管理模式的基本思想是在节省总库存前提下，以同时满足集团内多个单位对于快速流动备件和慢速流动备件需求为导向，以提高维修服务水平和库存效益优化为目标，以协同管理的创新运作模式，借助信息技术手段，形成以电子市场为中心的两级库存管理模式，对存储网络上的物流、信息流进行有效地规划和控制。从而将集团内各单位、电子市场、备件供应商连成一个完整的网链结构，形成一个极具竞争力的备件供应与存储网络，提高备件库存资源的利用率。

3 基于电子市场的集团型制造企业备件库存管理运作

3.1 备件两级库存管理模式框架

在两级库存管理基本思想基础上，本节构建出基于电子市场的集团型制造企业备件两级库存管理的框架模型，如图1所示。

图1 基于电子市场的集团型制造企业备件两级库存管理框架模型

电子商务环境下，信息传递效率的提高和交通基础设施的改善使面向行业的备件两级存储模式的实现变为可能。由于制造企业备件单位时间的缺货成本比较高，快速流动备件通常由集团内各单位自己储备，慢速流动备件的消耗特性决定其可以由集团内企业共同存储以实现规模经济储备，同时电子市场和集团内各单位仓库内也各需少量的快速流动备件和慢速流动备件作为缓冲库存。这里的电子市场是以买方为中心的纵向市场，对集团型制造企业备件实行联合采购，降低采购成本；对其中的慢速流动备件实行协同库存，减少各单位冗余库存，功能上相当于一个电子化备件超市。实际上，这种库存物资超市化管理就是通过变库存物资仓库管理为模拟市场化超市管理，是一种“托管”的库存模式。这样既简化了协同库存管理的层次及流程，又能够达到降低采购和库存成本的目的。

3.2 备件两级库存管理运作流程

在对备件两级库存管理框架和功能结构分析的基础上，进一步完善两级库存管理的运作流程。图2表示的是快速流动备件的库存管理流程。集团型制造企业内各单位综合自身的库存信息、需求预测、库存预警信息等定期向电子市场发出订货请求，电子市场对这些订单进行审核，定期形成联合采购计划。在网上完成交易过程后，由供应商直接向各单位发货，配送到其仓库。此外，电子市场同时还会采购少量的快速流动备件存储在自己的仓库中，作为缓冲库存。当集团内企业向电子市场提出紧急订货要求时，电子市场仓库将仓库中的缓冲库存备件直接配送到此单位满足其需求。

图3表示的是慢速流动备件的库存管理流程。电子市场仓库根据分析以往订单信息、本身库存信息、需求预测、库存预警信息等制定采购计划。在网上完成交易后，由供应商将货物配送到电子市场仓库中统一存储。当集团内企业有订货需求时，向电子市场提交订单，由电子市场仓库将所需备件配送到单位仓库。此外，各单位仓库也会存储少量的慢速流动备件作为缓冲库存。

图2 快速流动备件库存管理运作流程

图3 慢速流动备件库存管理运作流程

4 备件库存控制模型

4.1 快速流动备件库存控制模型

对于备件中的快速流动备件，由备件供应商直接进行配送供货。这样，基于电子市场的集团型制造企业中快速流动备件的库存控制只需要讨论集团内各单位的独立需求库存控制模型。由于快速流动备件的消耗预测较为容易，订货量可以提前确定，因此可以运用确定型库存模型中不允许缺货，延时到货模型进行库存控制。

假设：

（1）集团内各单位规模与设备情况基本相同；

（2）在一定时间tp内补充库存Q，单位时间里的补货量

（3）需求速度D，应满足P＞D；

（4）单位存储费为C1，单位缺货费为C2，订购费为C3（C2→∞，t2=0）。

在这种情况下，在[0，tp]内，每单位时间补充库存P单位，消耗快速流动备件D单位，单位时间净增加的备件库存(P-D)单位。直至tp时出现最大库存量，其值为(P-D)tp。tp内共补充库存量Q，而Q全部用于满足t内的需求，故：Ptp=Q=Dt

得每家单位的快速流动备件的最优存储周期：

最大快速流动备件库存量：

每家单位的平均总费用：

4.2 慢速流动备件库存控制模型

由于集团型制造企业内各单位使用的慢速流动备件主要由电子市场进行统一储存和管理，其消耗的备件直接由电子市场仓库配送供应，因此只需要考虑电子市场慢速流动备件库存的控制模型。此模型是为了求解在总费用约束下，最大限度满足集团内企业慢速流动备件供应的电子市场库存控制策略。对此类备件本文采用(S-1，S)库存模型对其进行管理。

假设设备发生故障的时间间隔服从指数分布且均值为常数，则任意时间内的故障备件数量服从泊松分布，即：

式（4）及下式中符号定义如下，x为备件发生故障的次数；P为满足集团内企业某一种慢速流动备件需求的概率；c为慢速流动备件的单价；S为电子市场慢速流动备件库存量； C为总费用约束；d为集团型制造企业总慢速流动备件消耗量；t为慢速流动备件的周转时间；dj(j=1,2,…,n)为集团内各单位慢速流动备件的消耗率，d0为集团型制造企业整体的慢速流动备件消耗率；rj为故障备件能够被修复返回备件仓库的概率，Rj为故障备件修复所需时间。

集团内企业的慢速流动备件单价往往高于其存储成本，且备件存储成本经常可视为固定值。因而进行备件库存优化时只考虑备件单价和采购数量构成的成本费用即可，则总费用为cS，此时目标函数及约束两件为：

根据假设任意时间内的故障备件数量服从泊松分布，则可得同一种慢速流动备件需求满足的概率为：

在两级库存模型下，集团型制造企业总慢速流动备件消耗量可以通过下述方法确定：

集团型制造企业整体慢速流动备件消耗率为：

则集团型制造企业总慢速流动备件消耗量d服从均值为d0R0的泊松分布。

综上，根据费用约束，可以计算出一定备件需求满足率下电子市场慢速流动备件的库存量S。下面对P(S)函数的增减性进行分析，讨论如何在一定费用约束下确定maxP(S)。

由此可以看出，lnP(S)是库存量S的单调递增函数。

令H(S)=lnP(S)-λcS(λ＞0)，因为cS是库存量S的单调增函数，所以如果在库存方案集S中存在库存方案s*∈S使函数H(S)取得最大值，即H(s*)≥H(S)。

即

λ是指将慢速流动备件增加单位数量带来的目标函数效能增量与费用增量的比值。由以上分析可知，拉格朗日乘子的变化可以得到不同费用约束下的备件库存方案。总费用约束C给定时，慢速流动备件对应的拉格朗日乘子最小值也就确定了。

5 总结

本文结合现代集团型制造企业备件库存管理的现状和存在问题，利用电子市场作为管理手段，基于协同管理战略思维，从备件库存管理运作设计和库存控制模型两个方面进行研究，提出了一种基于电子市场的集团型制造企业内部各企业针对不同种类备件实施协同的两级库存管理新模式。这种新型管理模式有利于解决集团型制造企业备件管理中库存环节存在的问题，集团内成员单位通过电子市场实行协同库存，不仅大幅减少了人员需求，降低了人力成本，还减少了总库存量和管理费用，降低了单个企业由于备件库存不足造成设备停机、生产受阻的风险。电子市场有效连接备件供应商和备件需求企业，解决了两者信息沟通不畅的问题，有助于形成高效的用户响应，及时进行备件补充，缩短备件供应期。

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Study on Spare Parts Inventory Management of Manufacturing Enterprise Group Based on E-market

Jiang Tian
(Beijing Institute of Aerospace Testing Technology,Beijing 100074,China)

In this paper,after analyzing the categorization of the spare parts and the current status of the spare parts inventory management by the manufacturing enterprise groups,we proposed the basic principle for the hierarchical management of the spare parts of a manufacturing enterprise group,then introduced the supermarket-styled management for the spare parts in the form of the e-market, formulated the framework model of the two-echelon spare parts inventory management based on the e-market,and then further analyzed the functional structure,operational process and issues worth attention in the inventory management of the e-market.At the end,we built the two-echelon inventory control model capable of effectively integrating and optimizing the information and inventory resource between the supplier and the e-market and between the e-market and the members in the enterprise group.

spare part;manufacturing enterprise;inventory control;e-market;collaborative management

F253；F426

A

1005-152X(2015)10-0237-04

2015-08-05

姜天（1987-），女，河北唐山人，北京航天试验技术研究所助理工程师，主要研究方向：电子商务与物流、信息管理与信息系统。

10.3969/j.issn.1005-152X.2015.10.063