钕铁硼磁体生产设备备件库存管理研究

杜世举，刘民，李俊峰，刘涛，郭炳麟

（安泰科技股份有限公司，北京 100081）

钕铁硼磁体生产设备备件库存管理研究

杜世举，刘民，李俊峰，刘涛，郭炳麟

（安泰科技股份有限公司，北京 100081）

库存管理是现代工业工程学科研究的重点方向之一，也是制造业、物流业企业管控的重点方向之一。控制设备备品备件是装备管理部门进行成本控制、企业自我改进和提升竞争力的重要手段。文章通过采用备件分类管理，对不同种类备件实施连续性盘点（r，Q）策略、周期性盘点（s，S）策略控制库存，优化烧结钕铁硼生产设备的备件管理，以减少库存积压带来的资金压力，并保障设备稼动率，减少设备故障平均修复时间,从而保障生产运行，提高企业生产力和效率。

库存管理；设备备件；经济订货批量；工业工程；钕铁硼磁体

我国拥有着丰富的稀土资源，钕铁硼磁体企业也拥有着原材料优势，我国拥有钕铁硼企业逾200家，产量达到了全球的80%，但在技术、市场方面许多企业仍处于粗放式管理之中，包括设备管理。

经过了解，多家钕铁硼企业在设备管理方面没有形成有效的管理模式，关于设备备件管理基本上是凭借经验，普遍存在库存物资不分控制级别、库存量和订购批量没有规范、库存成本和管理成本居高不下等问题。

近些年来，随着国内劳动力成本的持续上升，国内企业参与国际竞争的价格优势正在被逐步压缩，如何直面市场竞争、保持市场占有率，获得企业的生存空间成为了国内钕铁硼企业的必做功课，而设备备件管理作为企业管理的重要组成部分，也逐渐成为了企业控制成本的关注和研究对象之一。

1 工业工程理论及应用

物流与供应链管理是工业工程理论之一，该理论通过需求分析建立各类物资的库存管理模式和批量订货模型以达到控制成本的目的，已广泛得到了制造业和物流业企业的推广应用。准时制、看板管理、零库存生产和单件流生产作为日本企业精益生产的核心方法，被国内企业作为消除浪费的重要方法而广泛采用。

国内企业在工业工程理论的应用方面也有了显著发展，工业工程理论被建筑、电子、钢铁、汽车等多个行业广泛的应用。一汽集团、中铁集团、美的集团等国内的许多知名大型企业在多个方面按照工业工程思想进行企业管理，获得了显著效果。自20世纪90年代，清华大学等国内多所知名高校设置了工业工程专业，致力于中国的工业工程教育和实践，一批优秀的咨询公司也通过实战积累了大量的工业工程改进经验，为众多中小企业实施工业工程项目改造。近年来众多国内企业认识到了业务流程再造、工艺流程改进、生产现场布局优化、物流控制、库存优化管理等理论和方法对提升企业生产力和竞争力的作用，纷纷加强了人力、财力的投入，使企业工业工程应用进入了发展快车道。

国内外常见的设备备件控制方式包括ABC库存控制法对备件进行分类控制，但在钕铁硼行业设备备件管理中的实际操作性不强且比较繁琐，不利于钕铁硼企业目前的管理水平下推广使用。

2 烧结钕铁硼生产设备备件库存管理现状分析

烧结钕铁硼生产设备备品备件主要有两大类，设备使用的真空泵油等备品和等静压机等设备使用的电磁阀、液压阀、液压泵等备件。对于备品一般需求确定，用量稳定；对于备件一般需求不确定。由于行业内企业规模和所面临的供应链环境不同，对于设备备件库存管理也有所差异，但目前比较通行的做法是按照设备维修经验，由设备主管部门或者设备维修人员确定每种备品备件的库存数量和订购批量。为了保障设备稼动率，一般都会选择将库存数量建的比较大，以便在设备连续故障后能及时更换备件，减少设备维修时间；但在备件金额较大时又不备库存，使得“经费紧张，备件短缺”的矛盾更加突出。

表1是某企业在库存优化前的一类设备备件表。

表1中包括了等静压机常用的备件。备件按照维修主管的经验制订了最低库存数量，最低库存数一般是以满足设备维保至少一个月用量为准。低于最低库存时由设备主管在月底盘点时列入月采购计划并按计划进行采购，采购批量由设备主管确定，一般按照近期使用频率进行采购，采购量至少满足3个月的设备维保用量，即至少采购3倍的最低库存数。

2.1 设备使用过程中存在的问题

经统计和定性分析，发现设备使用过程中存在以下几个问题。

（1）经常出现因几台设备同时故障或同一台设备连续故障需更换相同部件，从而导致部分备品备件数量不足，影响设备的及时维修，造成MTTR（设备平均维修时间）指标超标。

（2）备件订购提前期未明确列出，在到达最小库存时，部分订货时间长的备件不能及时到货，导致缺少备件而延误设备维修。

（3）有大量的备件长期在库，造成库存积压和备件过期，库存成本高、浪费大。

（4）部分物资频繁采购，造成采购人员工作繁忙、订货成本居高不下。

通过对上述数据和现场问题的定性分析，初步认为通过应用工业工程关于备件分类管理、库存优化管理、针对性制定盘点策略、经济订货批量等理论和方法可以有效解决或改善上述问题。

2.2 问题的解决方法设想

（1）将种类繁杂的备件按照一定规则划分为甲类和乙类，对甲类投入更大力量来管理，对于乙类减少管控力量，但无论甲类乙类都以能达到使用需要并且能有效控制成本为目的。

（2）通过以往备件使用的数据计算出每类备件的月均需求和需求波动，明确各类备件的订货提前期、订货固定成本和可变成本等数据。

（3）确定甲乙类备件的盘点策略，控制风险的同时减少采购频次和库存数量。

（4）规范“安全库存”、“再订货水平”、“订货批量”等管理术语，理清概念，为建立模型奠定基础。

（5）计算出安全库存量确定再订货水平和订货批量，使其能满足期望的服务水平且具有较低的成本，减少临急采购带来的订货成本。

表1 备件统计

3 备件分类管理

按照工业工程库存管理理论，在为企业做备件库存管理优化时，将设备备件按照备件价值、使用频率、供货渠道分为甲类备件和乙类备件，分类详细规则如下。

甲类备件：备件价值高、瓶颈工序设备备件、市面难以购买需要向设备厂家定制、市场采购提前期不确定的备件均列为甲类备件。

表2 备件需求统计及分类

乙类备件：除了甲类备件之外的设备备件均列为乙类备件。

为进行备品备件分类和后续分析，对企业该设备备品备件的订货提前期、月需求数量、单价、供货渠道进行调研和统计，结果如表2。

通过调查分析，企业备件1～11的购买渠道是市场，长期合作的五金供应商在企业提出需求后的24h时内即可送货上门。而备件12～13也是市场购买，但因为物资价格较高、通用性较低，五金供应商无法快速取得，需要提前订货；备件14～17均为设备厂家定制备件，无法从市场取得，一般设备厂家在接到企业需求后定制周期较长，且供货时间具有较大不确定性；上述各备件总价值均不高。

综上将市场通用型且价值不高的备件定位乙类备件，将从市场上订购和设备厂家订购的备件定位甲类备件，如表2所列。将备件分为甲乙两类备件的目的是按照库存管理理论进行差异化管理，如盘点策略的不同、订购批量的不同等。

4 备件的库存优化管理

4.1 甲类备件库存优化

（1）选择盘点策略。

甲类备件缺货对设备维修的影响大，即缺货成本高、备货过多又占用较大资金带来高额的库存成本，因此为了控制成本又减小缺货影响，适宜实施连续性盘点（r，Q）策略。其中再订货水平为r，每次订货量为Q。同时考虑到甲类备件的重要性，设置备件的安全库存为ss。

该策略中，仓库管理人员在维保人员领用甲类备件后一旦发现备件数量低于再订货水平r，则即刻通知设备管理员，由设备管理员发出订购Q个该型备件。该策略的优点在于备件库存量低、可在满足期望服务水平条件下实现备件库存低成本，节约资金。

选定策略后，对甲类备件库存盘点策略中的Q、ss、r进行分析，列出每个参数的计算模型。

（2）确定经济订货批量EOQ。

按照工业工程理论中经济订货批量公式，

通过对企业备件使用和订购历史数据的分析计算可知：备件的订货成本K分为两类，一是市场订购类，主要为合作单位送货人员的单次送货费用，一般约定在100元/次，在模型计算时用递归法可知经济订货批量下，订货成本约20元/件；二是厂家订购类，主要为快递运输成本，一般约50元/次。

（3）确定安全库存ss。

按照工业工程理论中安全库存公：

甲类备件由于需要向设备厂家定制，因此订货提前期存在不确定性，考虑服务水平，备件订货提前期L取上限，见表3。

企业制定的设备稼动率指标为98%，通常情况下，故障设备在更换备件后即可恢复正常，即备件供应满足设备维保需求的概率为98%（第一类服务水平）。通过对设备故障需求备件数量的历史数据进行点统计和分布拟合，可以得出数据近似符合正态分布，由标准正态分表查出α=98%时z= 2.05，结合需求波动可以得出安全库存水平ss。

（4）确定再订货水平r。

按照工业工程理论中再订货水平公式：

表3 策略化备件管理

接上表：

L——订货提前期。

4.2 乙类备件库存优化

（1）选择盘点策略。对于乙类备件由于其价值较低、购买渠道稳定可靠、波动性小，可以进行适度批量的备货以减少采购频次并控制库存数量，因此适宜实施周期性盘点（s，S）策略。其中再订货水平为s，补货后库存最高水平为S，安全库存为ss，每次订货量为Q。

该策略中，在每月月末由仓库管理员进行盘点，当发现某备件数量低于s时，通知设备管理员一次性采购该备件至数量达到S。该策略的优点在于满足库存成本保持在较低水平的同时，每月只需要进行一次盘点和补货，大幅减少工作量、采购和送货次数，但库存量较大。

同样地，依次确定该策略中关注的几个参数。（2）确定经济订货批量EOQ。与甲类备件模型中的EOQ计算方法相同。

（3）确定安全库存ss。计算方法与甲类备件模型中ss的计算方法类似，但因为需要定期盘点，所以在考虑订货提前期时需要考虑盘点周期，即：

式中：T——盘点周期；

L——订货提前期。

（4）确定补货点s。与确定安全库存类似，在计算补货点s时，也要考虑盘点周期，即：

（5）确定库存水平S。

按照工业工程理论中再订货水平公式：

（6）确定需要补货的数量Q：

Q=S-当前库存量。

由此可以得出乙类备件实施周期性盘点（s，S）策略时的三个参数，确定安全库存ss、是否订购的判断基准s和每次订购的批量Q。实施该策略后，在满足98%的备件需求的条件下，控制备件采购次数，同时实现较低的库存成本。

5 改善效果

通过备件分类并实施差异化管理，明确甲类备件实施（r，Q）策略，乙类备件实施（s，S）策略，并对两类备件的订货点和订货量进行计算，重新制定企业的甲乙两类备件管理要求，如表3。

通过上述优化管理，有效解决了企业备件管理与使用中存在的问题，取得了显著的效益。优化后重要备件种类和库存数量被科学的制定，设备维修及时性及MTBF指标得到了保障；备件积压现象大幅下降、平均库存减少50%，持货成本大幅下降；同时订货次数减少70%以上，减少了人员工作量。

6 结语

在全球工业制造业中，钕铁硼行业是一个相对较小的行业，从诞生至今仅有30余年，企业专业化的管理尚存在较多的欠缺。精益管理在设备管理，特别是设备的备品备件管理中刚刚起步。因此，在当今企业面临成本的巨大压力下，库存优化管理成为了企业降低成本、提高竞争力的一个重要手段。

文章在烧结钕铁硼生产设备备件库存优化管理过程中，通过分析企业现状，比较系统的利用了备件分类、盘点策略选择、订货点及订货批量计算模型，改变备件库存分类、库存数量，明确了备件订购批量、系统的优化了库存管理方案，从根本上改善了备件不足、过期、库存积压、频繁采购、管理成本高等问题，获得了保障生产、降低成本的效果。

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