核電企業庫存控制淺析

許建華　雒永

摘要：文章通過分析生產性物資庫存控制和備件管理理論、應用分類管理思想，分析了核電企業的備件分類標準和相應的庫存控制辦法。

關鍵詞：核電企業 備件管理 庫存控制 控制方法

一、一般制造企業生產性物資庫存控制方法

典型生產制造企業是以產出產品為最終目的而進行連續性生產性活動的組織，現代制造企業的生產組織方式，可分為福特發明的生產線和以豐田倡導的精益生產兩大生產方式，前者代表傳統的推動式生產，后者則體現為拉動式生產理念。

（一）推動式生產下的庫存控制

推動式生產是以主生產計劃為核心的一種生產方式，其生產物資的補充采購基于未來市場對產品需求，這種需求包括市場預估，客戶訂單和生產計劃，即“以產定銷”。這種情況下的生產物資管理采用MRP模式。

MRP是在已知主生產計劃（MPS，根據客戶實際訂單并結合市場預測制定出來的各種產品的排產計劃）條件下，根據產品結構和物料主數據、加工工藝流程、產品交付期以及成品庫存、半成品庫存、在途量、在制量、原材料庫存等信息編制出的物料采購計劃和物料生產計劃。從產品需求通過BOM（物料清單）計算出生產物資需求，當生產物資需求使得庫存水平低于預期的安全庫存時，則產生補充采購訂單。

MRP能夠應用，需要具備如下保障條件：相對穩定的主生產計劃（MPS）；完善的物料主數據（編碼）及BOM（物料分級清單）；強有力的供應保障能力，確定的平均采購到貨天數；支持柔性的加工能力，生產計劃可以隨物料庫存調整；明確的訂單管理流程，即產品需求是可知的。

（二）拉動式生產下的庫存控制

拉動式生產從客戶有效需求（采購訂單）而不是預計市場需求為前端開始，前端工序向后端工序產生生產物資需求，即“以銷定產”。其生產物資補充采購的觸發基于實際的庫存物資消耗，一般可以采取再訂購點（Reorder Point），最小最大庫存（Min-Max）和看板（Kanban）三種物資管理模式。

1.再訂購點（Reorder Point）。

當渠道庫存（包括在庫庫存，在途庫存，未交貨訂單）小于預設的再訂購點時，補充采購一個固定的訂單量。

再訂購點=平均采購到貨天數*日用量+安全庫存

2.最小最大庫存（Min-Max）。

當渠道庫存小于MAX庫存時，即開始補充采購，補充采購的量為MAX減去渠道庫存的量。

MAX庫存=平均采購到貨天數*日用量+安全庫存

安全庫存則是MIN庫存。

3.看板（Kanban）。

設定一個固定數量的庫存為一個看板，當看板代表的物料被消耗時，補充采購相應的量。

看板大小=平均采購到貨天數*日用量+安全庫存

看板數量=看板大小/每個看板代表的庫存量

（三）生產企業的庫存控制的影響因素

從上面的分析可以看出，盡管兩種生產模式下所采取的物資管理模式不同，但是庫存控制與生產物資補充采購的基礎都需要確定安全庫存，同時上述模式能夠實施都有賴于如下要素的確認：

1.平均采購的到貨天數，即供應商供貨周期，在生產企業與供應商建立的長期合作模式下，每種物項的可供貨周期是可以精確計算，并且波動較小。

2.物資用量是可以預計的，無論是MRP下的產品預估還是拉動式生產下的實際消耗，都可以確切知道每一種物資的預計用量。

3.安全庫存可以確定。安全庫存的設置原則是，不缺料導致停產、在保證生產的基礎上，庫存量最小，因此當缺貨成本和庫存持有成本最低時的庫存，即為安全庫存。ERP就是按照以上的基本模型，把每種安全庫存的成本都一一算出，算出每種情況的總成本，然后再取最小數，此時對應的安全庫存即為最合理的安全庫存。

二、備件管理理論

生產型企業所講的生產物資是經過加工、組裝形成最終產品的物資，上述的庫存控制方法就是針對此類物資而言，但是在連續性生產過程中，同時要保證生產機器設備的穩定性，這就引出了作為設備管理重要部分——備件管理的問題。核電企業的庫存生產物資正是以滿足設備維修需要而儲備的備件和耗材。筆者認為核電耗材類物資的庫存控制近似于拉動式生產下生產類物資的管理。下面就備件管理理論做以說明。

備件庫存系統的不同點主要在于：維修策略決定了對備件的需求；若可以通過拆件完成修理任務，則不必產生對備件的需求；可靠性信息不足以預測故障發生的時間；故障部位不獨立且故障之間的關聯信息不易預測。故而維修策略和可靠性對于備件庫存系統的影響，形成了備件庫存系統在需求和運行機制等方面的特點。

按照備件是否可以修復將其分為可修復件（repairable item，recoverable item）和不可修復件（consumable item）。修理故障設備時，若失效件是不可修復件，從庫存中拿出備件進行更換并按照運行規則補充庫存，失效件報廢處理；若是可修復件，先從庫存中拿出備件進行更換，失效件進行修復后再放回庫存。

維修策略分為非計劃維修與計劃維修。非計劃維修稱為事后維修，設備發生故障后，分離出失效件并進行更換。對于非計劃維修，設備故障與備件需求有直接的因果關系，即備件需求只受可靠性的影響。

計劃維修稱為預先維修或者基于壽命的維修，有定時更換和視情更換之分。計劃維修中，備件需求受到設備故障和修理間隔的影響，而修理間隔是修理策略的參數，也就是說，采用計劃維修時，備件需求受可靠性和修理策略的雙重影響，因而備件需求與設備故障不完全相關。

此種情況下，庫存系統的復雜性在于它的不確定性，而需求對于庫存系統的不確定性貢獻最大。備件需求確定時值得注意的問題三點：設備的可靠性和維修策略對于備件需求的影響；以概率推理和模擬仿真描述隨機分布的不確定需求；基于需求的分類庫存控制的實際應用。

三、核電企業庫存控制

（一）核電企業庫存控制因素和策略

美國核動力研究所（INPO：Insfitute of Nuclear Power Operations）出版的設備可靠性過程描述（Equipment Reliability Process Description）AP-913和工作管理過程描述（Work Management Process Description）AP-928兩份文件分別說明了影響備件庫存的外部需求的設備可靠性和維修策略，結合華中科技大學與大亞灣基地相關合作項目的研究，將影響核電企業庫存控制策略的因素總結如下：

1.備件分類管理原則：安全性、經濟性。

2.影響備件庫存控制的因素：備件需求量（受維修策略和設備可靠性（表現為設備維修周期）影響）、備件壽命期限，備件庫存管理費用、備件訂貨費用、備件缺貨損失、備件采購周期等在確定備件分類的基礎上，確定備件的安全庫存和補充采購條件則以經濟分析為主。

（二）寧德核電ERP環境下的庫存控制

結合上述分析，核電企業庫存控制從物資分類人手，針對每一種分類制定不同的庫存控制策略，是目前比較可行的辦法。核電企業庫存物資分為四類，分別予以說明。

下面的分析假定所有備件編碼不存在錯號，一號多物，一物多號等信息錯漏，即備件編碼與實物一一對應，如果編碼系統不全或者與實際相差太大，將對庫存控制產生重大影響，因此，編碼工作是實現ERP系統下庫存控制的基礎。

1.戰略備件。

（1）戰略備件的界定。一般核電企業認為戰略備件需滿足三個基本條件：

設備在正常運行中故障概率低，但存在不可預期的損壞（中廣核大亞灣基地定義為在電廠設計壽命期限內，沒有定期更換要求的整體）。

價格昂貴（參考金額單價大于￥50萬人民幣，或5萬美元以上）。

制造周期（大于6個月），主要針對國外采購設備和其他短期內無法完成生產制造的備件。

在此基礎上，滿足下列任何要素之一的，即可認定為是戰略備件。

停機停堆風險：即單獨失效導致自動或強迫停機停堆的設備或部件。

核安全影響：因故障導致核安全設備不可用，有可能違反技術規范規定的后撤時間或維修時間，造成核安全風險的設備。

可用率影響：故障后導致電站無法接受的長期機組可用性損失或風險的關鍵設備或部件。（這類功率損失的持續時間長通常是由設備的修復時間太長或備件重新制造所需制造周期過長所導致）。

大修關鍵路徑影響：備件所屬設備的檢修工作為關鍵路徑上的工作項，通過整體更換故障設備或部件縮短設備檢修時間。

淘汰品風險：特定廠家生產的列入停產計劃的EPR機組專用重要設備或部件，且在電站損失可接受的時間內不能完成物項替代。

高輻射風險：備件所屬設備的安裝位處于輻射控制區，在該區域內開展日常檢修和大修工作存在高輻射風險，整體更換故障備件可減少工作人員所受的輻射劑量。

（2）戰略備件的庫存。由于戰略備件一般都屬于價格昂貴的重大設備，庫存數量基本都在一項左右，一部分來源于電站工程建設階段，另一部分在電站運行階段補充采購；戰略備件的庫存數量一般通過采購技術經濟分析論證確定；戰略備件的庫存策略還可以結合設備老化壽期管理要求進行調整。同時因為戰略備件一旦缺貨，造成的缺貨成本（安全風險、政治因素等）遠遠大于備件的庫存成本，因此需采取保守原則，不宜采用概率模型。

戰略備件的安全庫存設置在引入集團備件共享和同型號機組跨集團共享等戰略協議之后，則不必在各個基地按最小1項的原則儲備。

2.CCM備件。

（1）CCM備件的定義。CCM設備是指單獨失效能導致自動或強迫停機停堆的設備。CCM部件是CCM設備上部件單獨失效能導致自動或強迫停機停堆的部件的總稱。CCM備件是CCM設備維修需要更換的CCM部件或設備。

CCM備件可以進一步分為三類：自動停機停堆CCM備件；強迫停機停堆CCM備件；高風險CCM備件。

（2）CCM備件的庫存控制。華中科技大學和大亞灣基地的合作項目，應用神經網絡理論，建立了基于優先級的備件庫存模型。也有基于備件需求是泊松分布，然后建立需求不確定情況下的備件庫存模型。總體來講，這些模型的初衷都是假設或者推論備件需求和設備穩定性符合某種概率模型，然后運用缺貨成本和庫存持有成本最小的經濟分析，確定最小庫存和補充采購策略。包括秦山電站在內，其所采取的辦法并沒有優劣之分，但是數學模型過于復雜，最終都需要開發形成軟件系統才可能應用于實際工作。

目前一般新建電廠采取的是類似于專家法的一種辦法，即由有經驗的維修工程師根據經驗制定庫存策略，這是操作成本最小，且易于操作。

3.一般備件和消耗性材料。

（1）一般備件和消耗性材料定義。所謂一般設備備件是指非關鍵設備的備品備件和設備或系統上容易損壞、消耗量較大的備品備件（包括燈泡、電阻、電容、儀控模塊、二極管、墊片、填料、0型圈等），通常價格相對較低、采購周期相對較短的備品備件。此類備件有很多是通用性的備品備件，而且通常存在特定的存儲有效期。

所謂消耗性材料是指除上述備件外，設備維修是所需要的輔助性物資。

（2）一般備件和消耗性材料庫存控制。此類物資在保證供應渠道穩定的前提下，理論上可以做到“零庫存”，但基于核電站保守決策的出發點，可以參照拉動式生產下的庫存控制辦法，但是仍需要歷史使用數據的支持，一般生產企業至少采用過去52周的歷史數據作為分析的基礎。除此之外，鑒于核電企業采購管理的特殊性，采用VMI或者JMI等供應鏈管理策略可以降低物資采購周期，從而降低庫存管理成本。

四、總結

本文通過分析一般生產企業的生產物資管理和核電企業的備件管理理論，總結了相關核電企業的實際經驗做法與理論探索，希望對核電企業物資庫存管理能夠有所啟發。此外，基于服務外包的供應鏈管理服務企業，在工業品供應鏈整合方面也有諸多值得借鑒之處，核電企業也可以將采購與庫存管理等非核心業務外包，基于社會化的工業品供應鏈管理平臺能更有效，更大范圍的跨電站、跨企業，甚至跨行業協調，從而更大程度降低供應鏈運營成本，提升核電企業的物資采購與庫存管理能力。