□ 謝宏志，王坤其

(中廣核核電運(yùn)營(yíng)有限公司 備件中心，廣東 深圳 518124)

1 引言

備品備件是核電站設(shè)備檢修的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，備件的充分性以及備件的有效管理可以減少設(shè)備檢修時(shí)間、縮短換料大修工期。核電站運(yùn)行的備件需求與備件庫(kù)存控制之間是一對(duì)矛盾體，備品備件儲(chǔ)備不足或供應(yīng)不及時(shí)，將會(huì)降低設(shè)備可靠性，增加電站運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，但是持有過(guò)量的庫(kù)存，將會(huì)增加核電站的運(yùn)營(yíng)成本，影響電站的現(xiàn)金流。故需要對(duì)備件庫(kù)存進(jìn)行管控，在保障供應(yīng)和控制庫(kù)存之間尋求一個(gè)合理的平衡點(diǎn)[1-2]。通常備件的保障率與備件總庫(kù)存呈正相關(guān)關(guān)系，為提高備件保障率，需對(duì)部分備件進(jìn)行提前預(yù)留，但提前預(yù)留也會(huì)對(duì)備件的總庫(kù)存造成影響。為研究備件預(yù)留對(duì)總庫(kù)存和保障率的影響，本文選用某核電站9000項(xiàng)備件，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定庫(kù)存參數(shù)，在不同預(yù)留提前期及預(yù)留準(zhǔn)確率情形下對(duì)備件的總庫(kù)存金額和保障率進(jìn)行仿真計(jì)算，并給出了備件安全庫(kù)存及預(yù)留提前的設(shè)置參考原則。

2 庫(kù)存模型介紹

設(shè)置合理備件庫(kù)存模型的目的是在確保備件供應(yīng)的前提下，優(yōu)化庫(kù)存結(jié)構(gòu)，降低整體庫(kù)存成本。庫(kù)存模型中的庫(kù)存參數(shù)主要由再訂貨點(diǎn)、安全庫(kù)存和采購(gòu)批量組成[3]。再訂貨點(diǎn)主要用于控制缺貨風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)至少滿(mǎn)足采購(gòu)周期內(nèi)的需求量。安全庫(kù)存又稱(chēng)為緩沖庫(kù)存，它是除去基本庫(kù)存外設(shè)立的緩沖庫(kù)存，是為防止不確定性因素而預(yù)計(jì)的保險(xiǎn)儲(chǔ)備量[4-5]，實(shí)際應(yīng)用中備件的再訂貨點(diǎn)為采購(gòu)周期的領(lǐng)用量加上安全庫(kù)存數(shù)量。采購(gòu)批量是指該備件的采購(gòu)數(shù)量，通常情況下采購(gòu)批量可以設(shè)置為備件一年的需求量。如圖1所示，再訂貨點(diǎn)由采購(gòu)周期和備件需求量決定，采購(gòu)批量的大小決定了備件發(fā)單間隔時(shí)間。

圖1 備件庫(kù)存模型結(jié)構(gòu)

3 庫(kù)存參數(shù)設(shè)置及仿真方法介紹

3.1 再訂貨點(diǎn)的設(shè)置方法

3.2 采購(gòu)批量的設(shè)置方法

3.3 仿真方法介紹

4 無(wú)預(yù)留情況安全庫(kù)存對(duì)庫(kù)存金額及保障率的影響

在無(wú)備件預(yù)留的情況下，備件的庫(kù)存金額與保障率與其安全庫(kù)存數(shù)量直接相關(guān)，如圖2所示，在無(wú)安全庫(kù)存的情況下，庫(kù)存金額經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)整，最終下降至7800萬(wàn)元左右，備件的保障率也下降到55%左右，根據(jù)3.1小點(diǎn)關(guān)于再訂貨點(diǎn)的計(jì)算公式，再訂貨點(diǎn)為采購(gòu)周期內(nèi)的平均消耗量，一旦實(shí)際領(lǐng)用數(shù)量出現(xiàn)波動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)一半的領(lǐng)用需求無(wú)法有效保障，但由于部分備件的初始庫(kù)存量過(guò)高，該部分備件在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都不會(huì)出現(xiàn)缺貨情況，故在無(wú)安全庫(kù)存的情況下保障率會(huì)略高于50%。在安全庫(kù)存為12個(gè)月的消耗量情況下，庫(kù)存金額在1.1億元左右波動(dòng)，備件保障率也能基本維持在90%以上。由于大量備件的采購(gòu)周期都在11個(gè)月左右，在仿真的前11個(gè)月內(nèi)到貨備件較少，隨著備件的領(lǐng)用消耗，整體庫(kù)存金額呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在11個(gè)月時(shí)，隨著新采購(gòu)的備件逐漸到貨，庫(kù)存金額出現(xiàn)了大量增長(zhǎng)的情況。

圖2 安全庫(kù)存為0/6/12個(gè)月時(shí)對(duì)庫(kù)存金額及備件保障率的影響

隨著安全庫(kù)存數(shù)量的增多，庫(kù)存金額及保障率也隨之增加。若僅通過(guò)設(shè)置安全庫(kù)存數(shù)量的情況下將保障率提升至90%以上，需要至少儲(chǔ)備11個(gè)月的安全庫(kù)存，并且每提升1%的備件保障，需多花費(fèi)100萬(wàn)元的庫(kù)存金額。

5 有預(yù)留情況下對(duì)保障率及庫(kù)存金額的影響

核電站的維修工作主要可以分為預(yù)防性維修和糾正性維修兩類(lèi)，通常預(yù)防性維修工作都會(huì)對(duì)維修活動(dòng)中所需要的備件提前進(jìn)行預(yù)留。預(yù)防性維修中所需的備件也可細(xì)分為A類(lèi)備件和B類(lèi)備件，A類(lèi)備件指維修活動(dòng)必須更換的備件，B類(lèi)備件指維修活動(dòng)中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)選擇性跟換的備件。A類(lèi)備件的預(yù)留準(zhǔn)確率可以接近100%，B類(lèi)備件的預(yù)留準(zhǔn)確率可以達(dá)到60%，本文假設(shè)仿真中所用的9000項(xiàng)備件均為A類(lèi)備件或者B類(lèi)備件，按照其對(duì)應(yīng)的預(yù)留準(zhǔn)確率進(jìn)行仿真計(jì)算。

5.1 預(yù)留準(zhǔn)確率為100%

在無(wú)安全庫(kù)存的情況下，備件的庫(kù)存金額與保障率與其預(yù)留提前期直接相關(guān)，如圖3所示，在預(yù)留提前期達(dá)到12個(gè)月，庫(kù)存金額在1億元左右波動(dòng)，備件保障率能夠維持在95%以上。通過(guò)對(duì)比圖2和圖3，可以得到在相同的備件保障率情況下，通過(guò)預(yù)留的方式可以降低整體庫(kù)存金額。

圖3 預(yù)留(準(zhǔn)確率100%)提前期為0/6/12個(gè)月時(shí)對(duì)庫(kù)存金額及保障率的影響

隨著預(yù)留提前期的增加，庫(kù)存金額及保障率也隨之增加。若僅通過(guò)設(shè)置備件預(yù)留提前期的情況下將保障率提升至90%以上，需要至少提前8個(gè)月進(jìn)行預(yù)留，并且每提升1%的備件保障，需多花費(fèi)53萬(wàn)元的庫(kù)存金額。

5.2 預(yù)留準(zhǔn)確率為60%

圖4 預(yù)留(準(zhǔn)確率60%)提前期為0/6/12個(gè)月時(shí)對(duì)庫(kù)存金額及保障率的影響

在無(wú)安全庫(kù)存的情況下，預(yù)留準(zhǔn)確率越低其總庫(kù)存金額越高，如圖4所示，在預(yù)留提前期達(dá)到12個(gè)月，庫(kù)存金額增長(zhǎng)到約1.4億元，但是此時(shí)的備件保障率可以接近100%。通過(guò)對(duì)比圖3和圖4，可以得到在相同的預(yù)留提前期的情況下，預(yù)留準(zhǔn)確率越低其整體庫(kù)存金額越高。

隨著預(yù)留提前期的增加，庫(kù)存金額及保障率也隨之增加。若僅通過(guò)設(shè)置備件預(yù)留提前期的情況下將保障率提升至90%以上，需要至少提前5個(gè)月進(jìn)行預(yù)留，并且每提升1%的備件保障，需多花費(fèi)86萬(wàn)元的庫(kù)存金額。通過(guò)對(duì)比僅設(shè)置安全庫(kù)存、僅設(shè)置預(yù)留(準(zhǔn)確率100%)提前期、僅設(shè)置預(yù)留(準(zhǔn)確率60%)提前期三種方案，可以得到當(dāng)預(yù)留準(zhǔn)確率為100%時(shí)有著最好的效果，在該方案下提升相同的保障率其新增的庫(kù)存金額最少。

5.3 在安全庫(kù)存及預(yù)留共同作用下對(duì)庫(kù)存金額及保障率的影響

通過(guò)提高備件的安全庫(kù)存及預(yù)留提前期都可以提升備件保障率，但同時(shí)也會(huì)提高備件的整體庫(kù)存金額。理論情況下，當(dāng)備件的預(yù)留提前期大于備件的采購(gòu)周期時(shí)，可以不需要儲(chǔ)備任何庫(kù)存，一旦有備件使用需求時(shí)，直接發(fā)訂單采購(gòu)即可，但實(shí)際過(guò)程中，預(yù)留提前期不能無(wú)限期的提前，在大多數(shù)情況下都基本能實(shí)現(xiàn)6個(gè)月以?xún)?nèi)的預(yù)留提前期，故本文以預(yù)留提前期為0～6個(gè)月，安全庫(kù)存數(shù)量為0～6個(gè)月為例，通過(guò)仿真測(cè)試在安全庫(kù)存及預(yù)留共同作用下對(duì)庫(kù)存金額及保障率的影響。如圖5所示，圖中(a)為在安全庫(kù)存及預(yù)留(準(zhǔn)確率100%)共同作用對(duì)保障率的影響；圖中(b)為在安全庫(kù)存及預(yù)留(準(zhǔn)確率100%)共同作用對(duì)庫(kù)存金額的影響；圖中(c)為在安全庫(kù)存及預(yù)留(準(zhǔn)確率60%)共同作用對(duì)保障率的影響；圖中(d)為在安全庫(kù)存及預(yù)留(準(zhǔn)確率60%)共同作用對(duì)庫(kù)存金額的影響。在安全庫(kù)存及預(yù)留共同作用下，隨著安全庫(kù)存數(shù)量及預(yù)留提前期的增加，備件保障率和庫(kù)存金額迅速上升，且預(yù)留準(zhǔn)確率越低，上升的趨勢(shì)越明顯。

圖5 預(yù)留提前期與安全庫(kù)存對(duì)保障率及庫(kù)存金額的影響

為進(jìn)一步展現(xiàn)安全庫(kù)存與預(yù)留的組合對(duì)保障率及庫(kù)存金額的影響，本文將不同情形下的保障率與庫(kù)存金額的關(guān)系進(jìn)行匯總。如圖6所示，(a)為在安全庫(kù)存及預(yù)留(準(zhǔn)確率100%)、安全庫(kù)存及預(yù)留(準(zhǔn)確率60%)共同作用下保障率與庫(kù)存金額的關(guān)系；(b)為僅設(shè)置安全庫(kù)存、僅設(shè)置預(yù)留(準(zhǔn)確率100%)提前期、僅設(shè)置預(yù)留(準(zhǔn)確率60%)提前期三種方案下保障率與庫(kù)存金額的關(guān)系。從圖6(a)中可以得到，備件的庫(kù)存金額與保障率呈現(xiàn)凹函數(shù)的特征，當(dāng)備件保障率提升到一定階段后，需要大量增加庫(kù)存金額才能提升備件的保障率。在備件保障率不低于90%的標(biāo)準(zhǔn)下，若僅選用安全庫(kù)存或者預(yù)留方案情況下，優(yōu)先選擇預(yù)留的方案，且預(yù)留準(zhǔn)確率越高，效果越高。

圖6 在不同情形下保障率與庫(kù)存金額的關(guān)系

6 結(jié)語(yǔ)

核電站在維修過(guò)程中會(huì)提前對(duì)一些備件進(jìn)行預(yù)留，預(yù)留在提高備件保障率的同時(shí)也會(huì)增加備件的庫(kù)存金額，為進(jìn)一步提升備件的保障率，需要對(duì)部分備件設(shè)定一定數(shù)量的安全庫(kù)存，但安全庫(kù)存在提高備件保障率的同時(shí)也會(huì)增加庫(kù)存金額。本文通過(guò)對(duì)安全庫(kù)存及預(yù)留提前期進(jìn)行組合分析，給出了安全庫(kù)存及預(yù)留提前期的設(shè)置參考原則。在備件保障率不低于90%的標(biāo)準(zhǔn)下，若某備件無(wú)預(yù)留，則建議至少儲(chǔ)備11個(gè)月的安全庫(kù)存；若某備件部分需求能實(shí)現(xiàn)提前預(yù)留，則根據(jù)預(yù)留占總需求中的比例適當(dāng)降低安全庫(kù)存的儲(chǔ)備數(shù)量；若某備件所有需求都能實(shí)現(xiàn)提前預(yù)留，當(dāng)預(yù)留提前期為2～3個(gè)月的情況下，建議根據(jù)預(yù)留準(zhǔn)確率儲(chǔ)備3～6個(gè)月的安全庫(kù)存，當(dāng)預(yù)留提前期增加，可在原基礎(chǔ)上適當(dāng)減少安全庫(kù)存的儲(chǔ)備數(shù)量。