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)實驗室，上海 201804；2.中國民航機(jī)場建設(shè)集團(tuán)公司機(jī)場工程科研基地，北京100101；3.上海機(jī)場（集團(tuán)）有限公司，上海 200335）

民用機(jī)場特定的功能要求決定了機(jī)場備件的庫存控制有其獨(dú)特特點(diǎn)。目前，中國大部分民航機(jī)場對助航燈光備件的庫存管理仍然采用經(jīng)驗或半經(jīng)驗的模式：采購決策和庫存控制主要依靠經(jīng)驗進(jìn)行人為估計；在備件的儲備上偏重于供應(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)致庫存積壓，占用大量資金和管理力量，增加運(yùn)營成本。為解決這一問題，提高備件管理水平，有必要對助航燈光備件的庫存管理優(yōu)化進(jìn)行深入研究。

國外對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、庫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的備件需求預(yù)測、低需求的備件多級庫存模型及算法、備件庫存管理的信息化等[1-4]。國內(nèi)相關(guān)研究工作主要集中在備件庫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，提出了各類備件庫存控制策略與模型[6-8]。

本文依托上海某4E機(jī)場助航燈光備件管理現(xiàn)狀的調(diào)研分析，依據(jù)現(xiàn)代備件倉儲控制理論，對備件的合理分類和庫存控制方法進(jìn)行了探討。

1 助航燈光備件分類

備件的庫存分類是一種普遍應(yīng)用且非常有效的庫存控制方法，合理分類是合理庫存結(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值。但實際應(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很高，有的備件消耗量非常大但單價較低，在進(jìn)行備件ABC分類時應(yīng)對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

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

針對備件的消耗特殊性，國內(nèi)外大量學(xué)者進(jìn)行了慢速流動備件和快速流動備件的理論研究[11]，并根據(jù)備件的消耗量大小對二者加以區(qū)別。一般情況下，慢速流動備件消耗量低、單價高、易報廢，應(yīng)該重點(diǎn)管理并嚴(yán)格控制采購批量，但按照傳統(tǒng)ABC分類標(biāo)準(zhǔn)卻可能被劃分為C類備件，成為次要管理對象；快速流動備件消耗量大，單價低，可簡化管理，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。對于機(jī)場助航燈光這樣一個龐大的電氣系統(tǒng)，備件種類繁多，消耗特性各異，應(yīng)采用基于流動特性的兩階段ABC分類方法，對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件、慢速流動件和不流動件三類。

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

在合理分類的基礎(chǔ)上，有區(qū)別地采取庫存策略：A類備件應(yīng)重點(diǎn)控制，嚴(yán)格清點(diǎn)，庫存可壓縮到最低限度；B類備件應(yīng)一般控制，合理儲備；C類備件可簡化管理，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，具體實現(xiàn)過程如圖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)有庫存量數(shù)據(jù)、以及備件采購價格資料，本文共對燈光備件的62個種類進(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特性的兩階段ABC分類方法原理簡明，決定分類的參數(shù)數(shù)量少，只需備件歷史消耗量、單價信息和現(xiàn)有庫存量三類數(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，分類過程中涉及到的計算均為簡單的基本運(yùn)算，整個流程簡潔易行。對民用機(jī)場助航燈光備件實施此分類管理方法，總體上具有較強(qiáng)的可操作性和實用性，易于實現(xiàn)。并且，這兩個階段的分類管理動態(tài)變化，隨著設(shè)備使用條件的變化，快、慢速流動備件可相互轉(zhuǎn)變，這兩個階段的ABC分類更符合備件管理實際。

應(yīng)用效果分析：本研究的應(yīng)用案例共對助航燈光備件的62個種類進(jìn)行了分類。結(jié)果顯示，快速流動備件共有12項，其中燈泡/燈管類9項，保險絲、隔離變壓器和電纜連接線各1項?？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；慢速流動備件共27項，其中燈具類18項，隔離變壓器5項，其他電器配件4項。慢速件主要用于跑道和進(jìn)近燈光系統(tǒng)，大部分為單價高、不易損壞的整燈，消耗小，更換周期長。第二層次的ABC分類結(jié)果也與虹橋機(jī)場助航燈光運(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，對助航燈光備件實施基于流動特性的兩階段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備量計算

由于受到不確定供應(yīng)、不確定需求和運(yùn)營連續(xù)性等諸多因素的制約，機(jī)場燈光科應(yīng)設(shè)置一個保證機(jī)場安全運(yùn)營的安全庫存，作為庫存的下限。

根據(jù)備件ABC分類管理，三類備件的儲備量控制原則如表2所示。

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

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

2.1 儲備量計算模型

針對助航燈光流動備件，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)的備件儲備量計算模型。

對于機(jī)場助航燈光系統(tǒng)來說，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，在計算備件數(shù)量時使用的模型為泊松分布[11]。

泊松分布備件儲備量計算模型[12]如下

式中：P為需要備件時能得到的概率，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間內(nèi)的故障次數(shù)（假定備件在存放期內(nèi)無失效）；t為備件更換周期（h）；j為遞增符號，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，備件儲備量可用正態(tài)分布近似計算，這時備件需求量的計算式簡化為

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

2.2 最低儲備量計算模型工程應(yīng)用示例

以上海某4E機(jī)場為例，選取快速流動件的A類備件——200W/6.6A（東風(fēng)產(chǎn)特種）燈泡為計算對象，說明泊松分布備件儲備量計算模型的應(yīng)用。

該機(jī)場燈光系統(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，由于燈泡實際工作電流小于6.6 A，所以在保障期內(nèi)累積工作時間可達(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，則備件儲備量可以用正態(tài)分布近似計算，得到200W/6.6A（東風(fēng)產(chǎn)特種）燈泡的最低儲備量為

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

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

2.3 計算模型工程應(yīng)用分析

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

需要指出的是，本研究計算備件最低儲備量時，只考慮依據(jù)機(jī)場日常維護(hù)維修計劃，在一個保障期內(nèi)的備件更換情況。對于大中修級別的設(shè)備批量整修更新，應(yīng)依據(jù)維修計劃，針對維護(hù)范圍制定具體的備件庫存標(biāo)準(zhǔn)，限于篇幅，本文不予論述。

3 結(jié)語

結(jié)合民用機(jī)場特定的功能要求及其備件庫存管理的特點(diǎn)，針對中國大部分民航機(jī)場備件管理的經(jīng)驗或半經(jīng)驗?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：

1）民用機(jī)場傳統(tǒng)的備件倉儲管理控制模式單一，庫存結(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)，庫存資金浪費(fèi)嚴(yán)重；

2）提出對機(jī)場助航燈光備件實施基于流動特性的兩階段ABC分類管理方法。通過依托工程的應(yīng)用，驗證該方法比較符合管理實際；

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

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

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