基于安全庫存管理的鋼板采購訂單優化

高 霆, 王炬成, 周 紅, 朱小敏

(1.江蘇科技大學 船舶與海洋工程學院，江蘇 鎮江 212100；2.江蘇現代造船技術有限公司，江蘇 鎮江 212003)

0 引 言

鋼板成本在船舶建造成本中占比較大，采購的鋼板若沒有立即投入生產，則會造成資金和成本的占用，對船廠來說無疑是一種資源浪費[1]。船舶建造是一個均衡有序的過程，鋼板采購是整個船舶建造過程的開始。鋼板采購的合理安排可有效降低庫存占用，減少資源浪費，有效降低造船總成本。

船舶設計生產是并行協同的過程，存在邊設計邊生產的階段，鋼板在采購后因設計退審和采購限制等會產生采購變更，導致部分鋼板在采購后冗余，若不能及時發現和使用，長久堆放易產生麻點和生銹等現象。為盡可能消耗大量庫存鋼板，降低庫存，減少惡性占庫，開展基于安全庫存管理的鋼板采購訂單(Purchase Order，PO)優化研究。

1 鋼板采購流程和采購目標

1.1 鋼板采購流程

鋼板采購涉及生產管理部、設計部、采購部和加工部等部門，如圖1所示。生產管理部下達生產計劃。設計部在獲得生產計劃后開始進行詳細的設計和取材工作，設計包括船體各分段的設計建模等，取材包括列出取材計劃、計算訂貨量、提出鋼板采購請求(Purchase Order Request，POR)交由采購部進行采購。采購部依據POR制作PO，PO通常包含船號、分段號、材料編號、鋼板尺寸(厚度、寬度、長度)、船級和材質等信息[2-3]。鋼板在采購到貨后交由加工部進行入庫操作，并在設計取材階段設計部即可發出切割指示，交由加工部完成備料計劃，最后開始進行船體建造。

圖1 鋼板采購流程

1.2 鋼板采購目標

結合實際生產需求，鋼板采購的主要目標是盡可能縮短采購周期、控制庫存量，最終降低采購總成本。

(1)縮短采購周期。一個完整的船舶全生命周期由訂單處理、原材料采購、船舶建造和交付等部分構成。只有每個部分的時間均縮短，才能保證整個船舶周期縮短。縮短采購周期，可實現船舶生產周期的快速響應，加速庫存周轉，降低總成本。

(2)控制庫存量。庫存量和采購息息相關，控制庫存量是在滿足船舶生產需求的基礎上，盡可能減少庫存占用、降低庫存成本。

(3)降低采購總成本。鋼板是船舶產品的主要原材料，降低造船成本的重點是削減鋼板采購成本。船廠應時刻關注鋼板價格，以降低采購總成本為目標指導采購。

2 鋼板安全庫存管理

2.1 鋼板安全庫存定義

鋼板安全庫存是指為防止臨時用量增加或交期延誤等不確定因素而預先設定的保險庫存量[4-6]。安全庫存線的設定取決于企業面對臨時物資短缺的最大承受能力：在物資低于安全庫存線時，企業會面臨物資匱乏、不夠取材之用的窘境，非常影響企業的生產計劃；在物資高于安全庫存線時，企業會出現場地資源長期占用、物資材質變差等不良影響，造成成本浪費。鋼板安全庫存的設定需要滿足不缺料、不呆料的條件[7]，需要將鋼板的庫存量控制在合適的水平，在遇到鋼板缺乏時，可保證鋼板的及時供應。

2.2 鋼板安全庫存影響因素

在船廠鋼板管理業務流程中，從設計部設計到采購部采購，再到鋼板入庫/出庫預處理等，每個環節均存在鋼板安全庫存的影響因素，每個環節所產生的變化均會對安全庫存產生一定的影響。具體因素如下：①采購部采購的鋼板無法按時到達鋼板堆場，耽誤生產計劃實施，攪亂生產節奏；②生產計劃變動，不得已提前或推遲制造部分分段；③設計部在生產設計時出現失誤，造成鋼板需求量的偏差，臨時采購所需要的鋼板；④鋼板到貨時間長，在送到船廠碼頭時未及時卸貨，推遲鋼板入庫時間，延誤鋼板出庫預處理計劃；⑤鋼板供應商供應的鋼板質量或尺寸規格不符合要求，無法使用；⑥船舶所有人臨時棄船造成較大的計劃變更。

2.3 鋼板管理業務流程

船廠的船舶生產以生產管理部所設計的生產計劃為基礎進行。生產計劃推動設計部的預套料和設計取材計劃工作。在一般情況下，設計部會在鋼板切割(Steel Cutting，S/C)的4個月前開始預套料工作[8]，在S/C的3個月前開始取材計劃設計工作，在2 d內完成鋼板與型材的取材工作，用2個月進行鋼板的套料工作。鋼板取材工作需要依靠鋼板物料需求計劃(Material Requirement Planning，MRP)進行，通過對庫存鋼板和在途鋼板進行冗余情況鎖定，生成精確的鋼板POR。采購一般在S/C的80 d前開始，在PO提交后，鋼板供應商有40 d的時間供貨，所需要的鋼板一般在S/C的40 d前到達船廠。在鋼板到達后，鋼板庫管理員在5 d內進行鋼板入庫操作，錄入鋼板信息。鋼板套料工作一般在S/C的25 d前完成，套料完成會推動船廠加工部制定詳細的切割計劃和備料計劃。在完成備料和預處理后，執行鋼板出庫操作。鋼板管理業務流程如圖2所示。

圖2 鋼板管理業務流程

2.4 鋼板安全庫存管理流程

依據鋼板堆場數字化管理系統，向鋼板MRP輸入取材計劃、庫存信息和在途信息，生成合適的采購計劃和精確的PO。在一般情況下，所設計的采購計劃可較完美地滿足工程需要，但經常會發生諸如鋼板到貨缺失和生產計劃變更等情況，影響生產進度。

通過對庫存鋼板和在途鋼板的冗余鎖定，確保鋼板供應可及時跟上船廠的生產計劃。鋼板安全庫存管理通過MRP技術，以船廠生產計劃為指導，根據設計部設計的鋼板POR、鋼板庫存信息和鋼板供應商供貨情況，對鋼板的充分冗余情況進行預警，提醒庫管員或采購員掌握鋼板庫存情況或在途情況。若在預入庫時發現部分鋼板未到貨，則開始預警，并進行在途鋼板匹配，鎖定未到貨鋼板，將未到貨鋼板標記，提醒采購員及時跟蹤。若未到貨鋼板在預處理計劃前仍不能到達船廠，則需要及時進行庫存鋼板的替代，尋找與未到貨鋼板尺寸規格和材質匹配的庫存鋼板，以生產計劃為第一優先，盡可能保證不延誤生產計劃，降低由鋼板供應問題帶來的影響。鋼板安全庫存管理流程如圖3所示。

圖3 鋼板安全庫存管理流程

3 鋼板PO優化

3.1 鋼板PO

在收到設計部制定的POR后，采購部結合先行中日程計劃，形成采購計劃，制定鋼板PO，完成采購任務。采購部的采購員需要綜合考慮納期、廠商信譽和鋼板材質等因素，按照POR指定的分段計劃、鋼板材質和數量的要求選擇廠商，并安排廠商分批次供貨，減少鋼板在鋼板庫中的存放時間，提高鋼板庫效率。

鋼板PO的主要目的是在已知限制條件(例如廠商條件、運輸鋼板成本條件、船廠鋼板堆場等)下，可在合適的時間訂購合適的鋼板數量，并使鋼板在運輸中或在鋼板庫中的流動均可滿足船廠的生產節奏，盡可能降低鋼板采購成本和鋼板在船廠的儲存成本。鋼板PO樣表如表1所示，其中，DNV為挪威船級社。

表1 鋼板PO樣表

3.2 鋼板PO優化流程

設計部門在形成POR后，會采用鋼板堆場數字化管理系統將POR與鋼板庫存和在途鋼板信息進行對比。在完成鋼板信息對比后，在鋼板庫中找出與POR規格相近的鋼板，但該鋼板的入庫時間應符合要求。確定在POR中可被替代的庫存鋼板的規格與數量，精確計算鋼板訂貨量。根據實時更新的鋼板庫存信息及時優化鋼板POR，生成精確的POR。這樣，通過優先使用庫存的積壓鋼板，降低鋼板庫的資源占有率，確保鋼板POR的合理性和準確性，降低船廠采購成本。鋼板堆場數字化管理系統在獲得取材物料清單(Bill of Material，BOM)、鎖定庫存和在途鋼板后生成POR，如圖4所示。

圖4 在獲得取材BOM、鎖定庫存和在途鋼板后生成POR

分段鋼板匹配庫存鋼板和在途鋼板依據取材BOM自動鎖定，如圖5所示。在鋼板堆場數字化管理系統界面中選擇取材BOM匹配，選擇工程，在左側裝配結構樹中選擇相應分段，確認廠區、備料完成、預處理完成和切割完成等工作的時間，右側即可出現分段所需要的鋼板基本信息。右擊選中一塊鋼板，選擇匹配庫存鋼板，系統會自動匹配規格相近的鋼板作為替代，此時右側會出現庫存匹配信息，包含鋼板的唯一編號(UNIQ NO)、庫存廠區位置、規格、庫存位置和庫存狀態等，通過這些信息可找到在庫存中滿足替代條件的鋼板。若在鋼板庫中不存在符合替代條件的鋼板，則可選擇匹配在途鋼板，在途鋼板匹配成功會在庫存匹配右側顯示在途鋼板的采購規格、到貨狀態和PO所在廠區等信息，如圖6所示。系統在完成庫存鋼板信息對比、庫存鋼板替代決策和在途鋼板信息對比后生成最新的PO。

圖5 分段鋼板匹配庫存鋼板和在途鋼板

圖6 匹配在途鋼板

4 結 語

為合理安排鋼板采購，開展基于安全庫存管理的鋼板PO優化研究，結合鋼板堆場數字化管理系統應用，可較大改善鋼板堆場惡性庫存的現狀。實施鋼板PO優化可幫助船廠在鋼板采購時減少不必要的板材浪費，達到降本增效的目的。