基于需求量预测与库存控制的地铁设备系统备件分类研究

卢立家

摘  要：该文通过对地铁行业的分析、研究，针对地铁备件的特点，结合ABC备件分类和层次分析法（AHP）等，制定出符合实际应用的地铁备件分类方法。该方法通过对地铁维修模式的研究，进行备件大类划分，利用AHP层次分析法构建指标体系，赋值量化，利用比较矩阵、故障分布进行权重分配。该文方法成功应用到石家庄地铁的备件分类中，对提高设备系统备件需求量预测的精度、优化库存控制具有十分重要的战略意义。

关键词：地铁  备件分类  需求预测  AHP  ABC分类法

中图分类号：U231                          文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）05（a）-0074-03

Abstract： This paper， through the analysis and research of the subway industry， according to the characteristics of subway spare parts， combined with ABC spare parts classification and AHP analytic hierarchy process， has developed a classification method of subway spare parts which is in line with the practical application. This method divides spare parts into different categories by studying the maintenance mode of metro. AHP is used to construct index system， and the quantitative value is assigned. The weight distribution is carried out by using comparison matrix and fault distribution. This method is successfully applied to the spare parts classification of Shijiazhuang metro， which is of great strategic significance to improve the accuracy of spare parts demand forecast and optimize inventory control.

Key Words： Metro; Spare parts classification; Demand forecast; Analytic hierarchy process （AHP）; ABC classification

1  研究背景及意義

随着地铁线路的开通运营，在方便人民出行的同时，地铁的安全运行得到了越来越多的关注，其中地铁备件是地铁安全运营的物资基础[1]。因此，为解决既要保障地铁安全运营，又要最大程度地降低资金占用，控制运营成本的矛盾问题，制定一套科学合理的地铁备件需求量预测与库存控制的方法对地铁企业的发展具有十分重要的意义，而地铁备件的细化分类是做好科学预测、优化库存控制策略的重要基础和前提[2]。

2  备件分类方法综述与分析

2.1 ABC分类法

ABC分类法的核心是将物资按其价值占比的高低来进行分类管理。ABC分类法因为它仅从备件占用的资金角度来区分备件的重要性，没有考虑到备件对保障地铁运营的重要性、采购提前期、备件的组成级别等方面，其局限性较大，并不适用于地铁备件的分类研究[3]。

2.2 3A分类法

3A分类法是根据备件的组成级别属性，按照备件对保障运营、服务的重要程度对备件进行分类。3A分类法从设备、部件、零件这3个组成级别逐级对备件进行分类，每个级别都分为A、B、C三类。例如：某备件的各组成级别分别为关键设备、重要部件、重要零件，则其等级表示就是ABB[4-5]。

3A分类法在实现该类方法的实际应用过程中，缺乏等级划分的定量评价标准，对备件所处设备、部件、零件的等级难以定性区分，重要程度较难把握，加之地铁备件种类繁多、等级划分复杂。因此，3A分类法不适用于地铁备件的分类研究。

2.3 基于ABC的改进方法

在ABC的改进方法中，数据包络法和BP神经网络法以及层次分析法（AHP）等方法在定性和定量处理上具有明显的优势，其中基于AHP层次分析法的ABC分类法运用较为广泛且影响力大。

AHP-ABC分类法有效地结合了定性指标和定量标准，实现了备件分类由定性区分到定量判断的结合与转化，同时兼顾到了地铁备件的重要性、经济性、采购提前期、采购难易性、可修复性等影响因素。通过对各项指标的权重判定，使备件分类更加的科学合理[6-7]。

基于对以上分类方法的分析，结合地铁行业备件特点，该文选取AHP-ABC分类法对地铁备件进行分类研究。

3  地铁备件的分类研究

由于地铁行业的特殊性，地铁设备组成种类繁多、系统差异性大、涉及范围广、专业化程度高等，需要采用多维度、多指标评价的综合分类法对备件进行分类研究[8]。

3.1 地铁维修模式的研究及分类应用

目前，国内外地铁维修模式主要分为3大类：定期维修（计划修）、故障后维修（故障修）、预知维修（保障性维修）。定期维修是根据设备维护、保养计划，依据设备的物料清单（Bill of Material，BoM）标准，经过固定的时间周期对设备进行维修或保养。故障后维修是设备在运行过程中，或者维护保养过程中发现的由于某些原因造成的故障，在故障后才对设备进行补修的模式。预知维修是对设备的运行状态进行实时监控，在此基础上预测设备未来的运行状态，在问题出现之前采取事先维护的维修模式。

3.2 地铁备件重要程度层次结构模型

基于对地铁备件需求量预测与库存控制的目地，对地铁备件进行分类时，影响备件重要程度的因素包括关键性、经济性、消耗量、采购提前期、采购难易性、备件可修复性以及备件组成级别，这些指标对于地铁备件的评价都有重要的意义，结合地铁备件的特点将这7个方面作为分类的准则。通过对各指标的优先等级的确定，制定出各个准则的相对权重，再根据层次分析法计算出地铁各专业系统备件的相对权重，最后计算出各备件的综合权重，根据计算结果对备件进行排序分类。

地铁备件重要程度的层次结构模型为目标层、准则层、方案层这3个层次。

3.3 地铁备件的分类评价指标及判断标准

依据地铁备件评价指标的不同作用以及重要程度，将地铁备件的七类评价指标根据优先等级从高到低依次分为四类。具体如下。

对于地铁备件来说，保障地铁安全运营和高品质的服务是最基础、最重要的评价因素，所以将关键性指标列为一类指标W1。备件的单位价值和消耗量直接影响着备件的需求量预测大小，以及对于库存的资金占用大小，所以将经济性和消耗量列为二类指标W2、W3。将采购提前期和采购难易性列为三类指标W4、W5，将备件可修复性和备件的组成级别列为四类指标W6、W7。

3.4 权重的计算及分配

3.4.1 计算准则层对目标层的权重

根据准则重要程度，由地铁专业工程师分别对准则层的7个指标进行分析、比较，得出比较矩阵（见表1），根据矩阵表1的数据，按照公式（1）来计算出备件准则Ai对目标的权重。

式中，（0<<1）是经过归一化计算后的每个指标对上层目标的组合权重，并且，其中i=1，2，3，4，5，6，7。

3.4.2 地铁各专业系统权重分配

该文根据地铁的实际情况将地铁组成分为9大系统，26个专业。

地铁各专业系统计算出各自的分值，进而求出各自的分值占比，即为地铁各系统的权重占比。

最后，对地铁备件按照该文的四类指标及判断标准，对应相对的赋值，计算出各自的分值，各指标再乘以相应的权重，其中不同的专业系统要乘以各自的系统权重，并且分线别进行计算，即可得出研究备件的分值分布。取排在前20%的备件定为A类备件，取中间70%的备件定为B类备件，取后面10%的备件定为C类备件。

4 AHP-ABC备件分类方法在石家庄地铁中的应用

按照该文的备件分类研究方法，在石家庄地铁的备件分类中，首先按照地铁的维修模式对地铁备件进行大类别划分，具体为计划修备件、故障修备件、保障性备件[9-10]。大类别的划分为地铁备件需求量预测的分类研究奠定了基础，计划修备件可分为可维修和不可维修两小类进行公式计算预测，故障修备件分为连续型需求备件、间断型需求备件，其中间断型需求备件又分为自相关和非自相关备件。根据各类备件的特点分别进行需求量的预测，对故障修备件划分的A、B、C分类中，将分出的A类备件与大类中的保障性备件都归为重点关注的备件，总归为A类备件。A类备件作为库存控制的重点备件，是保障地铁安全运营的关键性备件，需要做必要的安全库存。同时为有效控制地铁备件的库存数量，降低资金占用，有效节约运营成本，将划分出的B、C类备件采用以需定供，尽量减少库存占用的策略，石家庄地铁在备件的分类应用中取得了明显的成果。

5  结语

该文提出的基于地铁备件需求量预测与库存控制的分类研究的方法，结合了层次分析法（AHP）、ABC分类法、3A分类法以及对地铁维修模式的研究与利用。从备件的关键性、经济性、消耗量、采购提前期、采购难易性、备件可修复性、备件组成级别这7个方面的标准对地铁备件的重要程度进行判定，避免了单一标准的不足。另外，基于对地铁行业的深刻认识与对地铁备件特点的充分把握，对备件的7个标准进行权重分配以及对地铁的各组成专业系统进行权重分配，使得该文的地铁备件分类方法更加客观、更具有实际的应用价值。

参考文献

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[2] 陶瑶，周建勤.基于DEA模型的动车组备件分类研究[J].中国储运，2018（6）：104-108.

[3] 曾翔，徐廷学，安进，等.备件分类算法研究综述[J].航空兵器，2018（2）：77-82.

[4] 周茂庆.六维度分析无锡地铁库存备件[J].物流工程与管理，2019，41（4）：68-69.

[5] 于丹丹，徐永能，李昊真.地铁车辆设备ABC分类研究[J].城市公共交通，2017（4）：31-34.

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[8] 王焕澄，徐海.无锡地铁安全库存管理研究[J].物流工程与管理，2019，41（8）：87-88，56.

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