余建國(guó)，馮梅琳

（江西理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江西 贛州341000）

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和企業(yè)信息化工程的逐步深入推進(jìn)，企業(yè)的庫(kù)存管理范圍已由單個(gè)企業(yè)內(nèi)部的局部?jī)?yōu)化逐步拓展到整個(gè)供應(yīng)鏈上的全局協(xié)同優(yōu)化[1]，而由此衍生的備品備件庫(kù)存管理理論和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)也備受關(guān)注[2－3]。備品備件的管理水平和效率直接影響到企業(yè)的資金周轉(zhuǎn)成本和生產(chǎn)的安全穩(wěn)定性，因此探索既能滿足安全性要求同時(shí)又能最大限度節(jié)省資金的備品備件庫(kù)存控制優(yōu)化技術(shù)顯得十分的關(guān)鍵。近些年以來(lái)，這一方面的探索和研究已越來(lái)越引起人們的重視并取得了豐碩的研究成果。

在理論研究方面，文獻(xiàn)[4]針對(duì)流程型企業(yè)備件需求的高度不確定性特點(diǎn)，建立庫(kù)存決策模型，并提出一種修訂的 Wagner－Whitin算法以確定備件庫(kù)存的訂購(gòu)計(jì)劃；文獻(xiàn)[5]面向艦載機(jī)在一定飛行計(jì)劃下的使用可用度，按照三級(jí)維修保障策略，建立了有限維修渠道下的備件庫(kù)存模型；文獻(xiàn)[6]提出了適用于具有不同缺貨費(fèi)用的橫向供應(yīng)策略下的多點(diǎn)庫(kù)存單向轉(zhuǎn)運(yùn)模型；文獻(xiàn)[7]針對(duì)航空公司備件保障中如何以合理備件費(fèi)用最大化機(jī)隊(duì)可用度問(wèn)題，建立了多級(jí)庫(kù)存優(yōu)化理論模型。上述研究為備品備件的優(yōu)化管理提供了可靠的理論及應(yīng)用基礎(chǔ)。

在應(yīng)用研究方面，文獻(xiàn)[8]以模具制造企業(yè)中的備件管理系統(tǒng)為研究背景，結(jié)合傳統(tǒng)ABC分類(lèi)法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理，提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的備件ABCD分類(lèi)法。文獻(xiàn)[9]討論了維修備件管理系統(tǒng)內(nèi)部集成和外部集成方法，基于組件化軟件開(kāi)發(fā)方法，建立了航空企業(yè)維修備件管理系統(tǒng)的組件化體系結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)[10]對(duì)比了C／S模式與B／S模式的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了基于ERP的備件管理的優(yōu)點(diǎn)，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)基于ERP的備件管理系統(tǒng)提出了新的思路。文獻(xiàn)[11]針對(duì)礦山設(shè)備備件庫(kù)存管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的庫(kù)存管理工作流程、庫(kù)存管理的主要內(nèi)容進(jìn)行了分析，為煤礦企業(yè)備件庫(kù)存管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供了參考。上述研究，極大地推動(dòng)了備品備件管理的應(yīng)用實(shí)踐工作。

目前，備品備件相關(guān)理論及應(yīng)用以制造業(yè)、電信業(yè)和軍工行業(yè)為主，由于行業(yè)發(fā)展及管理體制等多方面的原因，礦山企業(yè)的研究和應(yīng)用還處在起步階段，大部分側(cè)重于企業(yè)內(nèi)部各個(gè)環(huán)節(jié)的備件優(yōu)化管理。隨著礦山資源開(kāi)采規(guī)模的不斷擴(kuò)大和企業(yè)信息化的不斷普及和深入，礦山企業(yè)經(jīng)歷了規(guī)模由小到大、管理模式由粗到細(xì)、管理范圍從企業(yè)內(nèi)部拓展到整個(gè)供應(yīng)鏈的發(fā)展過(guò)程。面對(duì)經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代復(fù)雜多變的市場(chǎng)環(huán)境，礦山企業(yè)迫切需要基于產(chǎn)品全生命周期從供應(yīng)鏈全局高度對(duì)備品備件進(jìn)行高效率、低成本、可靠化、精細(xì)化和網(wǎng)絡(luò)化管理，因此設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)適應(yīng)我國(guó)礦山企業(yè)未來(lái)發(fā)展的面向供應(yīng)鏈的備品備件管理系統(tǒng)對(duì)提高礦山企業(yè)的備品備件管理水平、增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力具有重大的意義。

1 礦山備品備件管理現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

通過(guò)部分礦山企業(yè)的調(diào)查和分析，我們發(fā)現(xiàn)雖然大多礦山企業(yè)對(duì)備品備件實(shí)施了“統(tǒng)一采購(gòu)”和“集中管理”模式，減少了部分資金的占用量，但由于管理體制及管理技術(shù)等多方面的影響，備品備件管理水平相對(duì)落后，主要存在下幾個(gè)方面的共性問(wèn)題。

1）管理水平與實(shí)際需求存在差距。礦山企業(yè)設(shè)備備件數(shù)量龐大、備件類(lèi)型多、規(guī)格型號(hào)復(fù)雜、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)薄弱及備件管理體制滯后等諸多問(wèn)題使得備品備件的優(yōu)化管理面臨較大的困難；眾多的中小礦山企業(yè)對(duì)備品備件的管理基本上停留在手工經(jīng)驗(yàn)管理階段，相應(yīng)的備品備件管理流程和管理技術(shù)還不夠規(guī)范，人員素質(zhì)水平不足，資金投入不足，導(dǎo)致備品備件的管理水平與實(shí)際需求存在較大的差距，越來(lái)越不能滿足企業(yè)精益化管理的需要。

2）缺乏科學(xué)的預(yù)測(cè)手段。礦山企業(yè)大多按工程投資建設(shè)比例列出支備件采購(gòu)費(fèi)用，以人工經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定備件采購(gòu)種類(lèi)和數(shù)量，帶有很大的盲目性，與實(shí)際故障率情況不吻合，導(dǎo)致備件庫(kù)存儲(chǔ)備和實(shí)際需求存在較大的差異。有些備品備件采購(gòu)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出需求，造成資源浪費(fèi)，而有些關(guān)鍵備品備件由于價(jià)格昂貴，儲(chǔ)備較少，給生產(chǎn)的可靠性帶來(lái)了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

3）備件維護(hù)能力不足。大量備品備件需要按特定條件進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)保管，并定期進(jìn)行試驗(yàn)和保養(yǎng)，需要有較高水平的備件維護(hù)人員、維護(hù)設(shè)備和維護(hù)資金，而大部分礦山企業(yè)自己沒(méi)有條件來(lái)實(shí)施這一復(fù)雜的維護(hù)工程，導(dǎo)致備品備件的壽命大量縮短和價(jià)值得不到應(yīng)用的發(fā)揮，資源利用率也得不到有效提高，提高了企業(yè)的管理成本。

4）信息孤島嚴(yán)重。盡管礦山企業(yè)生產(chǎn)線自動(dòng)化水平較高，但除財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)應(yīng)用較為普遍外，大多數(shù)企業(yè)尚未建立起生產(chǎn)、銷(xiāo)售、庫(kù)存、采購(gòu)、執(zhí)行、財(cái)務(wù)、人事、客戶等一體化的計(jì)算機(jī)集成制造管理系統(tǒng)，信息不能集成和共享，阻礙了信息的有效利用，對(duì)提高企業(yè)決策水平的作用十分有限。

5）管理范圍狹窄。礦山企業(yè)一般從企業(yè)內(nèi)部?jī)?yōu)化的角度進(jìn)行備品備件的采購(gòu)、管理和維護(hù)，很少?gòu)墓?yīng)鏈的角度考慮將供應(yīng)商、制造商和客戶進(jìn)行整體協(xié)同優(yōu)化管理，導(dǎo)致備品備件的各個(gè)階段管理成本居高不下，備件供應(yīng)與管理的可靠性和穩(wěn)定性嚴(yán)重不足，阻礙了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提高。

總體來(lái)看，供應(yīng)鏈上各個(gè)單位之間儲(chǔ)備備品備件的相對(duì)獨(dú)立，儲(chǔ)備結(jié)構(gòu)和管理水平的參差不齊，導(dǎo)致備品備件管理效率低下，迫切需要從供應(yīng)鏈的角度來(lái)進(jìn)行備品備件的全局優(yōu)化管理，提高備品備件管理的可靠性和穩(wěn)定性。

2 礦山備品備件系統(tǒng)必要性分析

針對(duì)礦山企業(yè)備品備件管理的難度和現(xiàn)狀，迫切需要設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)適應(yīng)我國(guó)礦山企業(yè)自身特色的備品備件管理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行解決。

1）目前礦山企業(yè)備品備件大多以手工經(jīng)驗(yàn)管理為主、管理水平低下、缺乏科學(xué)預(yù)測(cè)等，為改善其管理效率和降低運(yùn)作成本，必須加強(qiáng)備品備件的管理和監(jiān)控。因此，進(jìn)行礦山企業(yè)備品備件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用是當(dāng)前礦山企業(yè)精益化管理的需要。

2）備品備件管理相關(guān)環(huán)節(jié)的供應(yīng)商、制造商和客戶是一個(gè)有機(jī)整體，單個(gè)環(huán)節(jié)的局部?jī)?yōu)化在一定程度上降低了運(yùn)作成本，但隨著市場(chǎng)需求的波動(dòng)和不確定性越來(lái)越強(qiáng)，單個(gè)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)和難度不斷加大，迫切需要從供應(yīng)鏈全局進(jìn)行備品備件的優(yōu)化管理。因此，面向供應(yīng)鏈進(jìn)行備品備件管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用是提高企業(yè)決策水平，降低經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)的需要。

3）部分礦山企業(yè)應(yīng)用了ERP軟件來(lái)加強(qiáng)企業(yè)計(jì)劃管理，由于工藝流程和管理體制的差異，現(xiàn)有ERP軟件對(duì)備品備件的管理缺乏普適性，不能完全適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要；其次，大部分礦山企業(yè)信息化技術(shù)力量薄弱，軟件二次開(kāi)發(fā)面臨較大困難。因此，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)適應(yīng)我國(guó)礦山企業(yè)自身管理特點(diǎn)的備品備件管理系統(tǒng)是提高備品備件管理水平的有效途徑。

3 礦山備品備件管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計(jì)

礦山備品備件管理系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計(jì)如下：在礦山企業(yè)中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)通過(guò)備品備件管理系統(tǒng)完成備品備件的分類(lèi)管理，基于供應(yīng)鏈協(xié)同優(yōu)化目標(biāo)建立備品備件需求預(yù)測(cè)模型，準(zhǔn)確有效預(yù)測(cè)備品備件的需求；基于備品備件的全生命周期對(duì)備品備件的采購(gòu)、使用、維護(hù)和報(bào)廢等進(jìn)行精細(xì)化管理；對(duì)備品備件的出庫(kù)、入庫(kù)和調(diào)撥等進(jìn)行監(jiān)控管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)備品備件庫(kù)存消耗并進(jìn)行庫(kù)存預(yù)警和采購(gòu)決策；為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)部分提供統(tǒng)一、準(zhǔn)確和全面的備品備件實(shí)時(shí)信息；通過(guò)備品備件管理系統(tǒng)的實(shí)施和應(yīng)用，提高礦山企業(yè)的資產(chǎn)利用率、降低庫(kù)存和節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性，最終提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于模塊化設(shè)計(jì)方法，礦山企業(yè)備品備件管理系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)如下所示。

1）基礎(chǔ)信息管理。建立備品備件相關(guān)的供應(yīng)商、制造商和客戶的基本信息、供貨數(shù)量、供貨價(jià)格、供應(yīng)能力及備件物料信息等基礎(chǔ)信息。

2）備件需求預(yù)測(cè)。主要包括備件消耗歷史數(shù)據(jù)記錄、需求預(yù)測(cè)模型管理和在線需求預(yù)測(cè)等功能。

3）備件采購(gòu)管理。主要包括備件采購(gòu)計(jì)劃、備件采購(gòu)訂單、采購(gòu)訂單執(zhí)行監(jiān)控、備件采購(gòu)入庫(kù)和備件采購(gòu)付款等功能。

4）備件庫(kù)存管理。主要包括備件入庫(kù)、備件出庫(kù)、備件庫(kù)存調(diào)撥、安全庫(kù)存設(shè)置、備件庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)、庫(kù)存預(yù)警和庫(kù)存消耗統(tǒng)計(jì)等功能。

5）備件維護(hù)管理。主要包括備件日常維護(hù)、備件檢驗(yàn)管理、備件送修管理等功能。

6）備件報(bào)廢管理。主要包括備件報(bào)廢申請(qǐng)、備件報(bào)廢記錄、備件報(bào)廢統(tǒng)計(jì)等功能。

7）備件成本管理。主要包括備件采購(gòu)成本、備件保管成本、備件折舊成本及成本控制等功能。

8）備件流程管理。主要包括備件管理流程定義、流程節(jié)點(diǎn)設(shè)置、節(jié)點(diǎn)消息設(shè)置和流程運(yùn)行控制等功能。

9）系統(tǒng)權(quán)限管理。主要包括系統(tǒng)賬號(hào)管理、系統(tǒng)角色設(shè)置和角色權(quán)限分配等功能。

10）備件決策支持。主要包括備件采購(gòu)統(tǒng)計(jì)、備件消耗統(tǒng)計(jì)、備件庫(kù)存統(tǒng)計(jì)、備件成本統(tǒng)計(jì)、備件報(bào)廢統(tǒng)計(jì)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表管理等功能。

3.3 系統(tǒng)集成流程設(shè)計(jì)

礦山企業(yè)備品備件管理系統(tǒng)集成包含企業(yè)內(nèi)部各個(gè)工藝階段的功能集成和外部供應(yīng)鏈的功能集成兩個(gè)方面，以供應(yīng)鏈協(xié)同優(yōu)化管理為主線構(gòu)建的系統(tǒng)整體流程如圖1所示。

圖1 礦山企業(yè)備品備件集成管理流程

3.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

目前數(shù)據(jù)模型主要分為層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型三類(lèi)，由于關(guān)系模型嚴(yán)格符合現(xiàn)代數(shù)據(jù)模型的定義，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰，用戶性能好，并有定義、操縱、控制一體化的優(yōu)點(diǎn)，目前得到了廣泛的應(yīng)用。本文采用PowerDesinger軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系模型（部分模塊代表模型）（圖2）。

圖2 礦山企業(yè)備品備件物理數(shù)據(jù)庫(kù)模型

4 礦山備品備件管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

4.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)分析

在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)選擇方面，本文主要考慮金屬礦山企業(yè)以下幾個(gè)方面的需求。

1）網(wǎng)絡(luò)化管理發(fā)展需求。礦山企業(yè)存在跨地區(qū)甚至跨國(guó)經(jīng)營(yíng)的要求，同時(shí)需要對(duì)供應(yīng)鏈上的供應(yīng)商、制造商和終端客戶進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化管理，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)要考慮網(wǎng)絡(luò)化管理發(fā)展趨勢(shì)。

2）跨平臺(tái)集成需求。備品備件管理系統(tǒng)需要同企業(yè)計(jì)劃層ERP、工業(yè)控制層PCS及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理層PDM進(jìn)行有效集成，但各種系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和使用環(huán)境存在較大差異，必須要考慮各種系統(tǒng)的跨平臺(tái)集成問(wèn)題。

3）維護(hù)簡(jiǎn)單化需求。礦山企業(yè)技術(shù)軟件維護(hù)技術(shù)力量不足，應(yīng)最大限度地降低系統(tǒng)維護(hù)成本，降低維護(hù)難度，減少維護(hù)工作量。

為滿足上述需求，本文采用了J2EE框架技術(shù)和B／S結(jié)構(gòu)模式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)共分為客戶端、業(yè)務(wù)層、訪問(wèn)層和資源層等四個(gè)層次。J2EE基于Java平臺(tái)，其應(yīng)用程序不依賴任何特定操作系統(tǒng)、中間件、硬件，有效解決了系統(tǒng)的跨平臺(tái)集成問(wèn)題。B／S多層架構(gòu)將信息顯示、業(yè)務(wù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)庫(kù)操作等功能完全分離，系統(tǒng)維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 備品備件管理系統(tǒng)J2EE四層次框架圖

4.2 系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)

本文采用tomcat作為WEB服務(wù)器，SQLServer作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，Myeclipse作為系統(tǒng)編碼和測(cè)試集成工具進(jìn)行了備品備件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試工作，部分關(guān)鍵功能模塊的開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)介如下所示。

1）系統(tǒng)主界面（圖4）。該模塊按用戶角色及權(quán)限顯示了與其相關(guān)的備件基礎(chǔ)信息、需求預(yù)測(cè)、采購(gòu)計(jì)劃、庫(kù)存信息、驗(yàn)收信息、報(bào)廢信息、成本信息和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息（如庫(kù)存統(tǒng)計(jì)、消耗統(tǒng)計(jì)、采購(gòu)統(tǒng)計(jì)、報(bào)廢統(tǒng)計(jì)、成本統(tǒng)計(jì)等信息），輔助各類(lèi)人員進(jìn)行信息查詢和快速?zèng)Q策。

圖4 備品備件管理系統(tǒng)主界面

2）需求預(yù)測(cè)模塊（圖5）。該模塊主要通過(guò)備品備件的替換和維修歷史數(shù)據(jù)記錄，調(diào)用備件需求預(yù)測(cè)模型，對(duì)備件需求進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，輔助企業(yè)人員進(jìn)行預(yù)測(cè)決策和分析。

圖5 備品備件需求預(yù)測(cè)模塊

3）庫(kù)存管理及預(yù)警模塊（圖6）。該模塊通過(guò)備品備件的采購(gòu)、入庫(kù)、出庫(kù)、消耗及報(bào)廢全流程監(jiān)控，對(duì)備件庫(kù)存實(shí)時(shí)更新，庫(kù)存不足時(shí)進(jìn)行預(yù)警，輔助管理人員進(jìn)行備件采購(gòu)決策。

5 結(jié)論

系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成后，經(jīng)過(guò)德興銅礦、宜春鉭鈮礦和江西鎢業(yè)集團(tuán)公司等多家金屬礦山企業(yè)的示范應(yīng)用，極大地提高了企業(yè)備品備件的管理效率，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）通過(guò)供應(yīng)商、制造商和客戶等多個(gè)環(huán)節(jié)的信息集成和備品備件的有效預(yù)測(cè)，企業(yè)可以建立合理的備件采購(gòu)計(jì)劃，備件供應(yīng)也可以得到有效保障，降低了企業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。

圖6 備品備件庫(kù)存管理及預(yù)警模塊

2）通過(guò)備品備件管理系統(tǒng)企業(yè)可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地掌控備品備件的采購(gòu)信息、使用信息、庫(kù)存信息、成本信息、資金占用信息和報(bào)廢信息，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，輔助企業(yè)進(jìn)行備件管理優(yōu)化決策。

3）通過(guò)備品備件管理系統(tǒng)的實(shí)施應(yīng)用，使得礦山企業(yè)備貨成本降低了20%左右，物料利用率提高了10%左右，物料庫(kù)存降低了15%左右，有效地提高了備品備件管理的整體水平和競(jìng)爭(zhēng)力。

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