改进ABC分类管理法的助航灯光备件管理

于之靖 王科平 郑建文 陶永奎 李雁玲

1(中国民航大学电子信息与自动化学院 天津 300300)2(中国民航大学航空工程学院 天津 300300)

0 引 言

针对备件管理方面存在的缺陷，许多研究人员在不断地进行改进[5]，有学者提出过以下几种方法：ABCD库存控制法[6]、ABC-VED分类法[7]、BP神经网络的ABC分类法[8]、基于AHP的ABC分类法[9]。虽然这些方法在一定程度上能够改进管理，但是备件关键性因素的确定还是受主观影响较大，为此将数学包络法DEA(Data Envelopment Analysis)引入其中，增加研究的客观性。文献[10]最先提出了基于DEA的备件ABC分类法，但是鉴于DEA自身存在指标权重的问题，国内外不少学者对其不断进行改进与创新，以求达到更好的效果。

借鉴于以上研究的基础，本研究依托于某机场助航灯光备件管理现状，提出了一种改进的ABC分类法对助航灯光备件进行分类管理。首先对助航灯光备件确立两阶段化分类的模型[11]，分为快速流动备件、慢速流动备件以及不流动备件[12]；其次，借鉴于AHP和DEA的非均一化灰色关联法的研究接着进行分类，此次研究用SE-DEA代替DEA运用到备件的ABC分类中，提出了针对于助航灯光备件管理的AHP-DEA备件ABC分类法；最后通过实验验证实现合理的分类管理。不仅解决了传统ABC分类法中考虑因素单一这一问题，而且也避免了主观因素的决策影响，能够实现对备件的高效分类。

1 助航灯光备件的分类原理分析

机场的助航灯光维护备件主要有以下几大类：灯泡/灯管、灯具、备用电源、电缆线、闪光灯备件、调光器备件、标记牌备件等。在对其进行管理时，针对影响助航灯光备件分类的关键性因素，即从助航灯光备件消耗的特殊性考虑，按照两步走的方法，首先进行分类为：快速流动备件、慢速流动备件和不流动备件三类，其特性比较如表1所示。

表1 不同类型备件的特性统计结果

对于机场助航灯光备件管理这一方面，由于备件种类繁多，并且消耗量以及使用特性各不相同，所以简单地按照历史消耗量来进行分类管理是行不通的，这就需要考虑多种分类指标，对于不同的消耗特性的备件采用不同的标准来进行分类，其管理分类原理如图1所示。

图1 助航灯光备件管理分类原理

在第一次分类的基础上，选取不同的分类标准继续分类。消耗成本、缺货成本、库存成本等都是分类的依据和指标。对于快速流动备件，需要按照其历史消耗金额作为分类标准来进行分类；对于慢速流动备件，库存资金占用，即为库存成本应该作为其分类标准进行分类。按照此方案进行合理分类，有区别地制定相应的管理策略。A类备件应重点控制，库存管理时应确定其临界预警库存量；B类备件一般控制即可，合理管理；C类备件可简化管理。具体的机场助航灯光备件管理实现流程图如图2所示。

图2 机场助航灯光具体备件管理流程图

2 AHP与SE-DEA结合的助航灯光备件分类法

2.1 备件分类指标与相应的指标层次分析

在进行助航灯光备件分类时，备件分类的指标影响着备件分类的结果。确定其分类指标是最为关键的一步，备件分类指标需要能全面地反映备件的特征与信息，给管理人员提供正确合理的信息。对助航灯光备件整体分析可得，需要确定六个指标：(1) 关键系数：备件的关键等级以及重要程度是关键系数确定的因素，关键系数的确定如表2所示，同样备件的系数越小影响就越小。重要灯光备件指的一旦故障需花费较长时间维修的设备；一般备件指的是有较大影响但是维修时间较短的设备；辅助备件是指损坏对整体影响不大设备。(2) 厂商数量：即为提供备件货源的供应商，某种备件的供货商家越多，其货源渠道越充分，那这一指标的影响因素就越小。(3) 消耗成本：指每一生产阶段中备件消耗使用所需要花费的费用。(4) 库存成本：指备件每一阶段库存维护情况所需要的费用。(5) 缺货成本：指由于备件货源供应不足所产生的消耗费用，这也是影响指标系数确定时的关键一条。(6) 订货周期：备件在购买至投入使用中的时间周期，该周期越短影响就越小。

表2 助航灯光备件分类指标中关键系数确定

对各种助航灯光备件分类因素进行分析总结后，接下来运用层次分析法来确定备件分类指标的权重，具体过程如下：首先，第一步需要构造一个如下式所示的判断矩阵D：

(1)

根据每一个备件指标因素在助航灯光备件分配方面的不同的影响，对6个备件分类指标因素进行对比分析，确定其相应的备件分类判断矩阵：

20世纪50年代以来,计算机的出现和逐步普及,把信息对整个社会的影响逐步提高到一种绝对重要的地位，信息量、信息传播的速度、信息处理的速度以及应用信息的程度等都以几何级数的方式在增长，人类进入了信息时代[1]。网络技术高度发达的21世纪，知识以每三年增加一倍的速度增长，让人们真切体验到了信息时代带来的挑战。21世纪仅仅依靠传统的学习方式，人们已经不能应付知识的总量急剧增长以及知识的更新速度也越来越快的形势，必须要找到一种更快地获取知识和更多地掌握知识的方式。

(2)

式(2)中竖列的坐标亦如横坐标表示的意思相同，其后通过重要性计算排序，计算判断矩阵的最大特征值λmax，并且代入其次线性方程组中计算，即：

(3)

解出ω1、ω2、…、ω6，得到最大的特征值λmax=6.122 3，并且得到对应的各个助航灯光备件分类指标的权重向量W(0.380 6,0.100 9,0.064 3,0.251 6,0.042 5,0.160 2)。将助航灯光备件分类指标实现定量化后，需要进行一致性检验，CI为判断矩阵的一般一致性指标。

(4)

确定随机一致性指标RI进行分析，指标RI值如表4所示。

表3 1～7阶判断矩阵的指标RI值

根据表3确定RI=1.24，求出CR=CI/RI=0.019 7<0.1。即证明权重满足一致性检验，权重分配合理。在助航灯光备件合理分类管理的条件下，针对不同的灯光站配件管理情况，可以适当地调节相应的指标关键度系数，从而得到不同的分配方案结果。无论结果如何变化，只要分配合理，满足一致性检验即可。

2.2 结合SE-DEA求出备件指标综合权重

研究发现，DEA可以用于备件管理方面的效率评价，但是传统的DEA方法中使用的评价模型并不是全面的，如果所面对的对象问题比较庞大，可能会出现效率值不唯一的问题，这就在很大程度上影响决策分析的效果。在此研究基础上，为了提高决策分析能力以及更加客观地分析，引入一种高效率的思想，产生一种超效率的数据包络分析法(SE-DEA),公式如下：

(5)

ai=βω+(1-β)Si

(6)

2.3 备件灰色关系分析及关联度计算与备件分类

在进行灰色关系度分析时，首先需要确定助航灯光备件管理的最优的分类指标集Q0=(q01,q02,…,q06)，其中q0j(j∈[1,n])表示第j个指标的最优解，最优解在助航灯光备件管理分类指标中起着边界分类管理的作用，它控制着输入指标的min或者是输出指标的max，故此可以推断出方案集矩阵G为：

(7)

通过以上分析后，需要对矩阵G进行统一正规化处理，而后对所得矩阵再进行矩阵的标准化处理，从而得到新的矩阵G：

(8)

G为关联系数矩阵，针对于助航灯光备件分类管理，结合灰度关联分析法就可以计算出a个备件所对应的b个指标并且可以得出相对应的最优的管理系数εab：

(9)

式中：ρ为分辨系数(取值为0.5)，可求由管理系数εab结合而成的矩阵E：

(10)

而相应的关联度ξi即可由矩阵E中的行向量结合综合权重系数进行计算求得：

(11)

对计算得到的关联度ξi的值进行由大到小的排列，ξi的值越大，表示该助航灯光备件越重要，在管理的过程中就要进行重点关注。将关联度的排序结果按照ABC分类原理来进行分类管理，将0～20%的助航灯光备件归为A类，同样，将20%～50%的助航灯光备件归为B类，将剩余的50%的备件归为C类。

3 实例分析

现选取国内某机场一段时间内的助航灯光备件管理情况进行实例分析验证，分别对快速流动备件与慢速流动备件运用该分类方法进行分类计算，其中运用MATLAB软件得出相应的分类结果，并进行统计。以快速流动备件中的15个备件进行整理编号用于实例分析如表4所示，并且列出相应的分类结果情况。

表4 助航灯光备件名称及其编码

运用不同的分类管理方法对15件快速流动备件进行分类比较分析，同时进行不同分类方法结果验证的比较与分析，从而得出本文所提方法的优越性，相应的分类结果如表5所示。

表5 15种助航灯光快速流动备件分类

续表5

综上所述，通过将传统的ABC分类法以及AHP-ABC分类法与本文改进的AHP与SE-EDA结合的方法进行对比，可以得出：传统ABC分类法大部分受到消耗成本这一因素指标的影响，所以分类结果就显得比较片面；而在此基础上采用AHP进行了优化改进形成了改进的AHP-ABC分类法，这一分类虽然对分类结果的标准程度有所提升，但是有些备件的分类还是会受到人为因素的影响，导致分类的差异比较大。例如备件12虽然消耗成本高，但是缺货成本却极低，不适合归为A类，应综合考虑各个指标因素后归为C类；备件5消耗成本与缺货成本都偏高，但是结合备件自身情况不适合归为A类，应按照本文方法归为B类。运用不同的方法对不同备件的具体数据的分析可以确定本文提出的方法比其他两种方法更加具有科学性和合理性。

4 结 语

针对助航灯光备件管理中存在的问题，鉴于ABC分类的原理，提出了一种改进的ABC分类法对助航灯光备件进行分类管理。将已知助航灯光备件分为整体的两阶段化处理：第一步分为快速流动备件、慢速流动备件以及不流动备件；然后通过AHP和SE-DEA相结合的方法作进一步分类管理，并且通过对具体案例分析进一步确定该方法的优越性。根据这种方法可以实现对助航灯光备件的高效管理，不仅解决了传统ABC分类法中考虑因素单一这一问题，而且也避免了主观因素的决策影响，还能够通过及时分析库存需求做到在备件不足情况下的预警。因此，将该方法运用于助航灯光备件管理具有一定的实际意义。