王丹玥，王 艾，王雪媛

（1.中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院物流中心，北京100076；2.北京科技大學(xué)，北京100083；3.北京林業(yè)大學(xué)，北京100083）

1 背景

2016-04-24，首個(gè)“中國航天日”習(xí)近平作出重要指示，“探索浩瀚宇宙，發(fā)展航天事業(yè)，建設(shè)航天強(qiáng)國，是我們不懈追求的航天夢”。航天作為服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要手段，60年來，中國長征系列運(yùn)載火箭，形成了較為完備的運(yùn)載火箭型譜，廣泛涉及海洋維權(quán)、交通運(yùn)輸、教育醫(yī)療、城市建設(shè)等經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，2017年共發(fā)射運(yùn)載火箭18次。隨著發(fā)射需求的增加以及研制任務(wù)的緊迫，物資供應(yīng)的及時(shí)性以及生產(chǎn)成本的控制問題被擺在了突出的位置。

金屬物資作為型號物資采購中較重要的一部分，很大程度上影響著型號用物資供應(yīng)，目前金屬物資管理分為通用料管理與非通用料管理，金屬物資通用料指面向多型號、質(zhì)量性能穩(wěn)定、物資交付周期可控、存貨損失風(fēng)險(xiǎn)小、使用頻率高的物資。而目前金屬物資通用料管理存在以下問題：缺乏準(zhǔn)確判定金屬物資通用料的規(guī)則，導(dǎo)致在識別通用料的過程中易摻雜管理者主觀印象，影響識別的準(zhǔn)確性；通用料的管理沒有實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理，通用料清單內(nèi)的金屬物資沒有準(zhǔn)入及準(zhǔn)出機(jī)制，沒有與金屬物資采購規(guī)律建立強(qiáng)關(guān)聯(lián)。

本文通過數(shù)據(jù)挖掘手段識別金屬物資通用料在采購供應(yīng)方面顯示出的“數(shù)據(jù)”特征，建立合理且符合實(shí)際業(yè)務(wù)的金屬物資通用料分類器，提出合理的金屬物資通用料識別及確定方法，為后續(xù)通用料的實(shí)際管理決策提供理論支撐并提升管理水平。

2 型號物資采購業(yè)務(wù)流程及采購數(shù)據(jù)分析

2.1 型號物資采購流程

航天型號用金屬物資通用采購業(yè)務(wù)流程如圖1所示，其中需求申請為用戶通過系統(tǒng)提交至采購計(jì)劃員，采購業(yè)務(wù)流程的開始即為新采購需求申請的提交。

圖1 金屬物資采購流程圖

與非金屬物資通用料采用“一單一采”方式進(jìn)行采購不同，金屬物資通用料系統(tǒng)有“補(bǔ)充訂貨量”和“再訂貨點(diǎn)”的屬性，當(dāng)金屬物資通用料的現(xiàn)存量低于再訂貨點(diǎn)時(shí)，計(jì)劃員可直接通過自制請購單的方式提交新的采購需求。

2.2 金屬物資采購業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)現(xiàn)狀分析

目前按照物資類別、型號規(guī)格、技術(shù)條件等統(tǒng)計(jì)，物流中心現(xiàn)采購的金屬物資共有4384項(xiàng)，而被定義為通用料的金屬物資共有486項(xiàng)，占金屬物資總數(shù)的11.1%，按照金屬物資分類統(tǒng)計(jì)，其中各類金屬物資內(nèi)的通用料項(xiàng)數(shù)如表1所示。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，金屬物資近3年平均采購額約為2.9億元，通用料物資采購額約占總采購額的12.6%。

表1 各類金屬物資內(nèi)通用料項(xiàng)數(shù)統(tǒng)計(jì)表

ERP系統(tǒng)包含金屬物資基本屬性和采購屬性，基本屬性包含存貨名稱、規(guī)格、型（牌）號、質(zhì)量等級、技術(shù)條件、物資狀態(tài)、尺寸等；采購屬性包含需求數(shù)量、到貨周期、實(shí)出數(shù)量、銷售成本、需求單位等205個(gè)屬性。

根據(jù)ERP系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)顯示，2015年至今系統(tǒng)內(nèi)共保存了31萬余條采購數(shù)據(jù)，共用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表30余個(gè)，數(shù)據(jù)規(guī)模及數(shù)據(jù)量滿足使用數(shù)據(jù)挖掘手段的要求。由系統(tǒng)導(dǎo)出的采購原始數(shù)據(jù)基本包含了需要用于識別金屬物資通用料特征的所有信息，但還存在如下問題：數(shù)據(jù)量大，導(dǎo)致業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表處理難度較大；較多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表存在構(gòu)成表內(nèi)每條數(shù)據(jù)唯一標(biāo)識的屬性較多的問題，難以快速建立數(shù)據(jù)倉庫以便進(jìn)行分析數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)中某些屬值缺失或存在無效值（不符合實(shí)際，如負(fù)值）。

3 金屬物資通用料特征識別

通過對ERP系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的清洗與整理，將金屬物資采購業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分為物資描述類數(shù)據(jù)、物資數(shù)量類數(shù)據(jù)、采購流程內(nèi)周期類數(shù)據(jù)、方差類、財(cái)務(wù)類數(shù)據(jù)以及物資應(yīng)用類數(shù)據(jù)六大類數(shù)據(jù)。

金屬物資通用料的特征將按照原始通用料定義中的條件信息，即“面向多型號，質(zhì)量性能穩(wěn)定，物資交付周期可控，存貨損失風(fēng)險(xiǎn)小，使用頻率高”，在六大類數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵字段如需求數(shù)量、用戶單位等，剔除非關(guān)鍵字段如采購員、庫位信息等屬性后，通過統(tǒng)計(jì)分析的方法識別出金屬通用料物資的特征重新對通用料物資進(jìn)行定義，并完成構(gòu)建分類器的工作，從而確定新的金屬物資通用料清單。

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

將200余個(gè)金屬物資屬性進(jìn)行關(guān)鍵屬性識別提取、綜合計(jì)算后，將滿足通用料特征識別的23個(gè)關(guān)鍵屬性分別分類匯總，具體分類情況及其相關(guān)屬性的數(shù)據(jù)字典如表2所示。

表2 金屬物資關(guān)鍵屬性數(shù)據(jù)字典

3.2 通用料重點(diǎn)特征篩選

對關(guān)鍵屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理后，選用2015年與2016年的采購數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，并主要使用兩種方式進(jìn)行金屬物資通用料特征識別工作。

數(shù)據(jù)分布對比分析法：通過繪制柱狀曲線圖分析通用料與非通用料屬性數(shù)據(jù)的顯示出的差異程度來判斷該類屬性信息是否為通用料重點(diǎn)特征。

帕累托分析法：依據(jù)“關(guān)鍵的少數(shù)和次要的多數(shù)”原理，將影響判斷是否為通用料的眾多影響因素按其對重點(diǎn)特征的影響程度大小用直方圖順序排列，從而確定金屬物資通用料的重點(diǎn)特征。

3.2.1 數(shù)據(jù)分布對比分析法

物資需求申請類屬性中的“型號工程種數(shù)”，采用數(shù)據(jù)分布對比分析法進(jìn)行通用料的特征識別，通用料“型號工程種數(shù)”數(shù)值分布和非通用料“型號工程種數(shù)”數(shù)值分布如圖2和圖3所示。

圖2 通用料“型號工程種數(shù)”分布圖

圖3 非通用料“型號工程種數(shù)”分布圖

通用料應(yīng)用的型號工程種數(shù)平均值為10.21，說明每一種通用料大約應(yīng)用于10種型號工程，85%的型號工程種數(shù)集中在[1，20]區(qū)間內(nèi)。

非通用料的型號工程種數(shù)平均值為3.08，說明每一種非通用料大約應(yīng)用于3種型號工程，91%的工程種數(shù)集中在[1，8]區(qū)間內(nèi)。

若某金屬物資應(yīng)用于少于8種的型號工程，則為非通用料的比例較大；若該金屬物資應(yīng)用于多余20種的型號工程，則為通用料的比例極大。

綜上所述，通用料的型號工程種數(shù)與非通用料型號工程種數(shù)差異較大，因此可將“型號工程種數(shù)”作為通用料的重點(diǎn)特征之一。

3.2.2 帕累托分析法

由于物資需求申請類屬性中的“領(lǐng)用總頻次”字段數(shù)據(jù)區(qū)間為[0，13716]，范圍較大，使用數(shù)據(jù)分布對比分析法效果不明顯，此類數(shù)據(jù)選擇帕累托分析法，“領(lǐng)用總頻次”帕累托分析如圖4所示。

圖4 “領(lǐng)用總頻次”帕累托分析圖

根據(jù)圖4可知，鋼棒類通金屬物資用料在“領(lǐng)用總頻次”數(shù)據(jù)上顯示為占比最多，與實(shí)際業(yè)務(wù)中鋼棒類金屬物資通用料項(xiàng)數(shù)占總通用料物資項(xiàng)數(shù)58%的情況較為相符，所以“領(lǐng)用總頻次”類數(shù)據(jù)判斷效果較好，可作為重點(diǎn)特征之一進(jìn)行考慮。

在討論了23個(gè)業(yè)務(wù)屬性后，最后確定通用料重點(diǎn)特征共有7個(gè)，分別為型號工程種數(shù)、領(lǐng)用總頻次、實(shí)出數(shù)量、請購次數(shù)、領(lǐng)用總頻次方差、需求單位個(gè)數(shù)、月份數(shù)量。

4 金屬物資通用料分類器構(gòu)建

4.1 構(gòu)建方案論證

分類問題的本質(zhì)是當(dāng)給定這樣一個(gè)數(shù)據(jù)集后，要求訓(xùn)練出（或建立）一個(gè)模型，當(dāng)出現(xiàn)一組新的特征向量時(shí)，可以預(yù)測（或判斷）擁有這樣一組特征向量的對象應(yīng)當(dāng)屬于哪個(gè)類別。

由于C4.5算法的分類規(guī)則易于理解、準(zhǔn)確率較高，所以選擇基于C4.5算法構(gòu)建金屬物資通用料分類器，對金屬物資通用料進(jìn)行分類篩選，并使用確定的通用料物資重點(diǎn)屬性作為分類器的分類標(biāo)簽，將2015-01-01—2017-12-31的金屬物資通用料的采購數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，決策樹結(jié)果如圖5所示。經(jīng)驗(yàn)證，此決策樹判別的準(zhǔn)確率為89.8%。

由該決策樹生成的四條判定規(guī)則如下：當(dāng)型號工程種數(shù)小于等于5時(shí)，此物料為非通用料；當(dāng)型號工程種數(shù)大于5、月份數(shù)量小于等于16時(shí)，此物料為非通用料；當(dāng)型號工程種數(shù)大于5且小于等于31、月份數(shù)量大于16、請購次數(shù)小于等于7時(shí)，此物料為非通用料；當(dāng)型號工程種數(shù)大于31、月份數(shù)量大于16時(shí)，此物料為通用料；當(dāng)型號工程種數(shù)大于5且小于等于31、月份數(shù)量大于16、請購次數(shù)大于7時(shí)，此物料為通用料。

圖5 金屬物資分類決策樹

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在金屬4384項(xiàng)物資中，按原來的分類，其中通用料項(xiàng)數(shù)為486，非通用料項(xiàng)數(shù)為3898。通過本研究工作，利用2017年至今的采購數(shù)據(jù)，對金屬物資重新分類后，得到的結(jié)果如下：新生成的通用料清單金屬物資通用料總數(shù)為496；在新生成的496個(gè)金屬物資通用料中，211個(gè)是穩(wěn)定通用料，即原本是通用料，經(jīng)新判定評價(jià)體系判定后仍是通用料；在新生成的496個(gè)金屬物資通用料中，新準(zhǔn)入通用料285個(gè)，即原本不是通用料，經(jīng)新的判定評價(jià)體系判定后成為通用料；準(zhǔn)出通用料為275個(gè)，即原本是通用料，經(jīng)新的判定體系判定其成為非通用料。

其中275個(gè)物資由通用料變?yōu)榉峭ㄓ昧系脑蛑饕缦拢?7項(xiàng)物資其型號工程種數(shù)值為空，即無相應(yīng)的型號使用記錄；59項(xiàng)物資的領(lǐng)用月份數(shù)量為空，即僅一年來沒有領(lǐng)用記錄；179項(xiàng)物資的三年請購次數(shù)為空，即僅一年來沒有用戶單位發(fā)起需求申請記錄。

5 結(jié)論

本次研究提出了一種能夠更合理、更準(zhǔn)確的識別型號用金屬物資通用料的方案，實(shí)現(xiàn)了金屬物資通用料的動(dòng)態(tài)管理，提升了通用料的采購效率及管理水平，避免了通用料判定的主觀性，給出了金屬通用料的動(dòng)態(tài)管理模式。研究成果未來可以動(dòng)態(tài)調(diào)整補(bǔ)充訂貨量、再訂貨點(diǎn)等管理參數(shù)，提升了金屬物資采購管理水平。

目前軍工企業(yè)的物資采購主要為計(jì)劃導(dǎo)向而非市場導(dǎo)向，而計(jì)劃具有不確定性和突發(fā)性，在管理方面存在較大的難度。所以依靠數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析歷史采購數(shù)據(jù)，更加科學(xué)地掌握采購規(guī)律才是未來軍工企業(yè)采購領(lǐng)域的主要研究方向。