民用機(jī)場(chǎng)助航燈光備件庫(kù)存控制與管理研究

雷曉萍 ，蘇 新，宗海濱 ，袁 捷

（1.同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201804；2.中國(guó)民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)集團(tuán)公司機(jī)場(chǎng)工程科研基地，北京100101；3.上海機(jī)場(chǎng)（集團(tuán)）有限公司，上海 200335）

民用機(jī)場(chǎng)特定的功能要求決定了機(jī)場(chǎng)備件的庫(kù)存控制有其獨(dú)特特點(diǎn)。目前，中國(guó)大部分民航機(jī)場(chǎng)對(duì)助航燈光備件的庫(kù)存管理仍然采用經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)的模式：采購(gòu)決策和庫(kù)存控制主要依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人為估計(jì)；在備件的儲(chǔ)備上偏重于供應(yīng)的充足性，忽視成本預(yù)算和成本控制；庫(kù)存結(jié)構(gòu)不合理，不考慮備件的特殊性，所有備件采用同一控制模式。

這種粗放式管理模式容易導(dǎo)致庫(kù)存積壓，占用大量資金和管理力量，增加運(yùn)營(yíng)成本。為解決這一問(wèn)題，提高備件管理水平，有必要對(duì)助航燈光備件的庫(kù)存管理優(yōu)化進(jìn)行深入研究。

國(guó)外對(duì)備件管理的研究較早，發(fā)展方向主要體現(xiàn)在備件分類、需求預(yù)測(cè)、庫(kù)存控制與管理幾方面，現(xiàn)階段較為突出的研究成果主要有：綜合考慮備件影響因素所進(jìn)行的備件分類、間斷需求或慢速流動(dòng)的備件需求預(yù)測(cè)、低需求的備件多級(jí)庫(kù)存模型及算法、備件庫(kù)存管理的信息化等[1-4]。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究工作主要集中在備件庫(kù)存的控制與管理方面[5]，研究者在分析總結(jié)備件管理的特殊規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了各類備件庫(kù)存控制策略與模型[6-8]。

本文依托上海某4E機(jī)場(chǎng)助航燈光備件管理現(xiàn)狀的調(diào)研分析，依據(jù)現(xiàn)代備件倉(cāng)儲(chǔ)控制理論，對(duì)備件的合理分類和庫(kù)存控制方法進(jìn)行了探討。

1 助航燈光備件分類

備件的庫(kù)存分類是一種普遍應(yīng)用且非常有效的庫(kù)存控制方法，合理分類是合理庫(kù)存結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。

1.1 備件分類方法

1.1.1 傳統(tǒng)ABC分類法

目前最普遍采用的備件分類管理方法是ABC分類控制方法[9]，基本思想是：以“關(guān)鍵的少數(shù)”和“次要的多數(shù)”作為依據(jù)，將備件分為A、B、C三類，分清重點(diǎn)和一般，從而有區(qū)別地確定管理方式。

一般ABC分類法常以品種數(shù)和對(duì)應(yīng)的金額數(shù)作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，即注重備件的批量和價(jià)值。但實(shí)際應(yīng)用中，僅僅根據(jù)品種、金額的多少難以科學(xué)分類。備件的消耗具有特殊性，有的備件消耗量非常低但單價(jià)很高，有的備件消耗量非常大但單價(jià)較低，在進(jìn)行備件ABC分類時(shí)應(yīng)對(duì)這種消耗特殊性予以考慮。

1.1.2 考慮備件消耗特性的兩階段ABC分類

國(guó)內(nèi)學(xué)者丁留明等[10]在進(jìn)行備件庫(kù)存ABC分類法改進(jìn)研究時(shí)，提出了考慮設(shè)備關(guān)鍵性的兩階段分類模型。借鑒于此，本文提出對(duì)機(jī)場(chǎng)助航燈光備件實(shí)施考慮備件消耗特性的兩階段ABC分類。

針對(duì)備件的消耗特殊性，國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者進(jìn)行了慢速流動(dòng)備件和快速流動(dòng)備件的理論研究[11]，并根據(jù)備件的消耗量大小對(duì)二者加以區(qū)別。一般情況下，慢速流動(dòng)備件消耗量低、單價(jià)高、易報(bào)廢，應(yīng)該重點(diǎn)管理并嚴(yán)格控制采購(gòu)批量，但按照傳統(tǒng)ABC分類標(biāo)準(zhǔn)卻可能被劃分為C類備件，成為次要管理對(duì)象；快速流動(dòng)備件消耗量大，單價(jià)低，可簡(jiǎn)化管理，但按照消耗值指標(biāo)，此類備件亦有可能被劃分為需重點(diǎn)控制的A類。

總之，單純地按消耗量或消耗值作為備件分類指標(biāo)均不全面。對(duì)于機(jī)場(chǎng)助航燈光這樣一個(gè)龐大的電氣系統(tǒng)，備件種類繁多，消耗特性各異，應(yīng)采用基于流動(dòng)特性的兩階段ABC分類方法，對(duì)不同消耗特性的備件采用不同標(biāo)準(zhǔn)施行ABC分類，分類原理如圖1所示。

圖1 助航燈光備件兩階段ABC分類原理Fig.1 Two-stage ABC classification principle of airfield lighting spare parts

備件第一次分類：根據(jù)歷史消耗量數(shù)據(jù)，將備件分為快速流動(dòng)件、慢速流動(dòng)件和不流動(dòng)件三類。

備件第二次分類：在第一次分類的基礎(chǔ)上，對(duì)不同流動(dòng)特性的備件選取不同的ABC分類標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于快速流動(dòng)備件，按歷史消耗金額進(jìn)行ABC分類；對(duì)于慢速流動(dòng)備件，庫(kù)存資金占用應(yīng)成為企業(yè)重點(diǎn)管理的對(duì)象，因此選擇按現(xiàn)有庫(kù)存值進(jìn)行ABC分類。

在合理分類的基礎(chǔ)上，有區(qū)別地采取庫(kù)存策略：A類備件應(yīng)重點(diǎn)控制，嚴(yán)格清點(diǎn)，庫(kù)存可壓縮到最低限度；B類備件應(yīng)一般控制，合理儲(chǔ)備；C類備件可簡(jiǎn)化管理，稍加控制。

1.2 備件兩階段ABC分類應(yīng)用示例

以上海某4E機(jī)場(chǎng)燈光科備件管理為例，應(yīng)用上述所提出的兩階段ABC分類法進(jìn)行備件分類管理，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖2所示。

圖2 助航燈光備件兩階段ABC分類流程圖Fig.2 Two-stage ABC classification process of airfield lighting spare parts

根據(jù)機(jī)場(chǎng)燈光科提供的2007年1月到2008年4月的燈光備件消耗數(shù)據(jù)、備件現(xiàn)有庫(kù)存量數(shù)據(jù)、以及備件采購(gòu)價(jià)格資料，本文共對(duì)燈光備件的62個(gè)種類進(jìn)行了分類，結(jié)果如表1所示（表1中備件品種僅列部分示意）。

1.3 備件兩階段ABC分類應(yīng)用分析

分類方法可行性分析：本文所論述的基于備件流動(dòng)特性的兩階段ABC分類方法原理簡(jiǎn)明，決定分類的參數(shù)數(shù)量少，只需備件歷史消耗量、單價(jià)信息和現(xiàn)有庫(kù)存量三類數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)均屬于備件日常管理的基本記錄信息，獲取方便，并且數(shù)據(jù)累積越多分類越科學(xué)合理。

表1 助航燈光備件兩階段ABC分類表Tab.1 Two-stage ABC classification results of airfield lighting spare parts

如上所述，該方法分類指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)容易確定，分類過(guò)程中涉及到的計(jì)算均為簡(jiǎn)單的基本運(yùn)算，整個(gè)流程簡(jiǎn)潔易行。對(duì)民用機(jī)場(chǎng)助航燈光備件實(shí)施此分類管理方法，總體上具有較強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性，易于實(shí)現(xiàn)。并且，這兩個(gè)階段的分類管理動(dòng)態(tài)變化，隨著設(shè)備使用條件的變化，快、慢速流動(dòng)備件可相互轉(zhuǎn)變，這兩個(gè)階段的ABC分類更符合備件管理實(shí)際。

應(yīng)用效果分析：本研究的應(yīng)用案例共對(duì)助航燈光備件的62個(gè)種類進(jìn)行了分類。結(jié)果顯示，快速流動(dòng)備件共有12項(xiàng)，其中燈泡/燈管類9項(xiàng)，保險(xiǎn)絲、隔離變壓器和電纜連接線各1項(xiàng)?？焖偌餐瑢傩詾閴勖桃讚p壞、廣泛用于各燈光回路、消耗量大；慢速流動(dòng)備件共27項(xiàng)，其中燈具類18項(xiàng)，隔離變壓器5項(xiàng)，其他電器配件4項(xiàng)。慢速件主要用于跑道和進(jìn)近燈光系統(tǒng)，大部分為單價(jià)高、不易損壞的整燈，消耗小，更換周期長(zhǎng)。第二層次的ABC分類結(jié)果也與虹橋機(jī)場(chǎng)助航燈光運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定相符，亮燈率要求嚴(yán)格的回路備件基本上均得到重點(diǎn)控制。

總之，對(duì)助航燈光備件實(shí)施基于流動(dòng)特性的兩階段ABC分類，重點(diǎn)管理關(guān)鍵備件，從而達(dá)到壓縮庫(kù)存，節(jié)約資金，合理分配管理資源的效果。

2 助航燈光備件最小儲(chǔ)備量計(jì)算

由于受到不確定供應(yīng)、不確定需求和運(yùn)營(yíng)連續(xù)性等諸多因素的制約，機(jī)場(chǎng)燈光科應(yīng)設(shè)置一個(gè)保證機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)營(yíng)的安全庫(kù)存，作為庫(kù)存的下限。

根據(jù)備件ABC分類管理，三類備件的儲(chǔ)備量控制原則如表2所示。

因此，需要確定一合理的儲(chǔ)備量計(jì)算模型，輔助庫(kù)存管理決策。通過(guò)此模型可以求算符合機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)最低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，并且保證燈光設(shè)備能得到及時(shí)性維護(hù)的備件最低儲(chǔ)備量。

表2 備件ABC分類管理法儲(chǔ)備量控制原則Tab.2 Reserve control principles of spare parts based on ABC classified management

2.1 儲(chǔ)備量計(jì)算模型

針對(duì)助航燈光流動(dòng)備件，從備件使用壽命的角度出發(fā)，確定了基于零件使用壽命概率函數(shù)的備件儲(chǔ)備量計(jì)算模型。

對(duì)于機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其大部分備件為電子產(chǎn)品，壽命分布近似服從指數(shù)分布，在計(jì)算備件數(shù)量時(shí)使用的模型為泊松分布[11]。

泊松分布備件儲(chǔ)備量計(jì)算模型[12]如下

式中：P為需要備件時(shí)能得到的概率，也稱保障概率；N為某零部件的在用件數(shù)；λ為裝備中某零部件的失效率，即可更換單元單位時(shí)間內(nèi)的故障次數(shù)（假定備件在存放期內(nèi)無(wú)失效）；t為備件更換周期（h）；j為遞增符號(hào)，j從0開始逐一增加，直至某S值，使得P≥規(guī)定的保障概率，該S值即為所求備件需求量。

當(dāng)Nλt>5時(shí)，備件儲(chǔ)備量可用正態(tài)分布近似計(jì)算，這時(shí)備件需求量的計(jì)算式簡(jiǎn)化為

其中，up為與P對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布分位數(shù)，可從GB4086.1統(tǒng)計(jì)分布數(shù)值表——正態(tài)分布中查出。

2.2 最低儲(chǔ)備量計(jì)算模型工程應(yīng)用示例

以上海某4E機(jī)場(chǎng)為例，選取快速流動(dòng)件的A類備件——200W/6.6A（東風(fēng)產(chǎn)特種）燈泡為計(jì)算對(duì)象，說(shuō)明泊松分布備件儲(chǔ)備量計(jì)算模型的應(yīng)用。

該機(jī)場(chǎng)燈光系統(tǒng)回路中“200W/6.6A（東風(fēng)產(chǎn)特種）燈泡”的現(xiàn)用量為418只，即N=418；燈泡失效率λ為10-4次/h；在功率不大于200 W、額定電流6.6 A的使用條件下，額定壽命為1 000 h，由于燈泡實(shí)際工作電流小于6.6 A，所以在保障期內(nèi)累積工作時(shí)間可達(dá)到其額定壽命；這種燈泡主要安裝用于進(jìn)近燈，根據(jù)該機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，正常情況下進(jìn)近燈光系統(tǒng)的亮燈率要求為95%，即P=0.95。

由 Nλt=418×10-4×1 000=41.8>5，則備件儲(chǔ)備量可以用正態(tài)分布近似計(jì)算，得到200W/6.6A（東風(fēng)產(chǎn)特種）燈泡的最低儲(chǔ)備量為

儲(chǔ)備量取整數(shù)值，即燈光科在一個(gè)保障期（1 000 h）內(nèi)至少應(yīng)儲(chǔ)備53只200 W/6.6 A（東風(fēng)產(chǎn)特種）燈泡。

依據(jù)機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求，運(yùn)用該模型可精確計(jì)算出其余相關(guān)備件的最低儲(chǔ)備量。

2.3 計(jì)算模型工程應(yīng)用分析

該4E機(jī)場(chǎng)現(xiàn)行的備件存儲(chǔ)量確定方法主要是依靠人為估計(jì)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定下一周期航材消耗系數(shù)，下一周期的訂貨量是簡(jiǎn)單依據(jù)當(dāng)期的消耗量乘以消耗系數(shù)得出。這種庫(kù)存策略主要依靠經(jīng)驗(yàn)，缺乏理論支持，不夠精確。本文所述的備件儲(chǔ)備量計(jì)算模型，合理考慮了備件的損耗規(guī)律，應(yīng)用于依托工程，計(jì)算得出的備件合理儲(chǔ)備量建議值大多小于原有經(jīng)驗(yàn)庫(kù)存值，壓縮了庫(kù)存，并得到了機(jī)場(chǎng)管理部門的認(rèn)可。

需要指出的是，本研究計(jì)算備件最低儲(chǔ)備量時(shí)，只考慮依據(jù)機(jī)場(chǎng)日常維護(hù)維修計(jì)劃，在一個(gè)保障期內(nèi)的備件更換情況。對(duì)于大中修級(jí)別的設(shè)備批量整修更新，應(yīng)依據(jù)維修計(jì)劃，針對(duì)維護(hù)范圍制定具體的備件庫(kù)存標(biāo)準(zhǔn)，限于篇幅，本文不予論述。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合民用機(jī)場(chǎng)特定的功能要求及其備件庫(kù)存管理的特點(diǎn)，針對(duì)中國(guó)大部分民航機(jī)場(chǎng)備件管理的經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，分析研究其管理現(xiàn)狀的不足之處，初步得出如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1）民用機(jī)場(chǎng)傳統(tǒng)的備件倉(cāng)儲(chǔ)管理控制模式單一，庫(kù)存結(jié)構(gòu)不盡合理，并存在成本預(yù)算和成本控制不足等缺點(diǎn)，庫(kù)存資金浪費(fèi)嚴(yán)重；

2）提出對(duì)機(jī)場(chǎng)助航燈光備件實(shí)施基于流動(dòng)特性的兩階段ABC分類管理方法。通過(guò)依托工程的應(yīng)用，驗(yàn)證該方法比較符合管理實(shí)際；

3）根據(jù)助航燈光備件的壽命函數(shù)，確定了其最小儲(chǔ)備量計(jì)算模型。該模型的合理性已通過(guò)應(yīng)用于依托工程得到了驗(yàn)證；

本文的研究成果已應(yīng)用于上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)助航燈光管理系統(tǒng)功能模塊中，系統(tǒng)試運(yùn)行半年以來(lái)反應(yīng)良好，為備件庫(kù)存管理決策提供了一定的技術(shù)支持。

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