高 霆, 王炬成, 周 紅, 朱小敏

(1.江蘇科技大學(xué) 船舶與海洋工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212100；2.江蘇現(xiàn)代造船技術(shù)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

0 引 言

鋼板成本在船舶建造成本中占比較大，采購的鋼板若沒有立即投入生產(chǎn)，則會造成資金和成本的占用，對船廠來說無疑是一種資源浪費[1]。船舶建造是一個均衡有序的過程，鋼板采購是整個船舶建造過程的開始。鋼板采購的合理安排可有效降低庫存占用，減少資源浪費，有效降低造船總成本。

船舶設(shè)計生產(chǎn)是并行協(xié)同的過程，存在邊設(shè)計邊生產(chǎn)的階段，鋼板在采購后因設(shè)計退審和采購限制等會產(chǎn)生采購變更，導(dǎo)致部分鋼板在采購后冗余，若不能及時發(fā)現(xiàn)和使用，長久堆放易產(chǎn)生麻點和生銹等現(xiàn)象。為盡可能消耗大量庫存鋼板，降低庫存，減少惡性占庫，開展基于安全庫存管理的鋼板采購訂單(Purchase Order，PO)優(yōu)化研究。

1 鋼板采購流程和采購目標

1.1 鋼板采購流程

鋼板采購涉及生產(chǎn)管理部、設(shè)計部、采購部和加工部等部門，如圖1所示。生產(chǎn)管理部下達生產(chǎn)計劃。設(shè)計部在獲得生產(chǎn)計劃后開始進行詳細的設(shè)計和取材工作，設(shè)計包括船體各分段的設(shè)計建模等，取材包括列出取材計劃、計算訂貨量、提出鋼板采購請求(Purchase Order Request，POR)交由采購部進行采購。采購部依據(jù)POR制作PO，PO通常包含船號、分段號、材料編號、鋼板尺寸(厚度、寬度、長度)、船級和材質(zhì)等信息[2-3]。鋼板在采購到貨后交由加工部進行入庫操作，并在設(shè)計取材階段設(shè)計部即可發(fā)出切割指示，交由加工部完成備料計劃，最后開始進行船體建造。

圖1 鋼板采購流程

1.2 鋼板采購目標

結(jié)合實際生產(chǎn)需求，鋼板采購的主要目標是盡可能縮短采購周期、控制庫存量，最終降低采購總成本。

(1)縮短采購周期。一個完整的船舶全生命周期由訂單處理、原材料采購、船舶建造和交付等部分構(gòu)成。只有每個部分的時間均縮短，才能保證整個船舶周期縮短?？s短采購周期，可實現(xiàn)船舶生產(chǎn)周期的快速響應(yīng)，加速庫存周轉(zhuǎn)，降低總成本。

(2)控制庫存量。庫存量和采購息息相關(guān)，控制庫存量是在滿足船舶生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上，盡可能減少庫存占用、降低庫存成本。

(3)降低采購總成本。鋼板是船舶產(chǎn)品的主要原材料，降低造船成本的重點是削減鋼板采購成本。船廠應(yīng)時刻關(guān)注鋼板價格，以降低采購總成本為目標指導(dǎo)采購。

2 鋼板安全庫存管理

2.1 鋼板安全庫存定義

鋼板安全庫存是指為防止臨時用量增加或交期延誤等不確定因素而預(yù)先設(shè)定的保險庫存量[4-6]。安全庫存線的設(shè)定取決于企業(yè)面對臨時物資短缺的最大承受能力：在物資低于安全庫存線時，企業(yè)會面臨物資匱乏、不夠取材之用的窘境，非常影響企業(yè)的生產(chǎn)計劃；在物資高于安全庫存線時，企業(yè)會出現(xiàn)場地資源長期占用、物資材質(zhì)變差等不良影響，造成成本浪費。鋼板安全庫存的設(shè)定需要滿足不缺料、不呆料的條件[7]，需要將鋼板的庫存量控制在合適的水平，在遇到鋼板缺乏時，可保證鋼板的及時供應(yīng)。

2.2 鋼板安全庫存影響因素

在船廠鋼板管理業(yè)務(wù)流程中，從設(shè)計部設(shè)計到采購部采購，再到鋼板入庫/出庫預(yù)處理等，每個環(huán)節(jié)均存在鋼板安全庫存的影響因素，每個環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的變化均會對安全庫存產(chǎn)生一定的影響。具體因素如下：①采購部采購的鋼板無法按時到達鋼板堆場，耽誤生產(chǎn)計劃實施，攪亂生產(chǎn)節(jié)奏；②生產(chǎn)計劃變動，不得已提前或推遲制造部分分段；③設(shè)計部在生產(chǎn)設(shè)計時出現(xiàn)失誤，造成鋼板需求量的偏差，臨時采購所需要的鋼板；④鋼板到貨時間長，在送到船廠碼頭時未及時卸貨，推遲鋼板入庫時間，延誤鋼板出庫預(yù)處理計劃；⑤鋼板供應(yīng)商供應(yīng)的鋼板質(zhì)量或尺寸規(guī)格不符合要求，無法使用；⑥船舶所有人臨時棄船造成較大的計劃變更。

2.3 鋼板管理業(yè)務(wù)流程

船廠的船舶生產(chǎn)以生產(chǎn)管理部所設(shè)計的生產(chǎn)計劃為基礎(chǔ)進行。生產(chǎn)計劃推動設(shè)計部的預(yù)套料和設(shè)計取材計劃工作。在一般情況下，設(shè)計部會在鋼板切割(Steel Cutting，S/C)的4個月前開始預(yù)套料工作[8]，在S/C的3個月前開始取材計劃設(shè)計工作，在2 d內(nèi)完成鋼板與型材的取材工作，用2個月進行鋼板的套料工作。鋼板取材工作需要依靠鋼板物料需求計劃(Material Requirement Planning，MRP)進行，通過對庫存鋼板和在途鋼板進行冗余情況鎖定，生成精確的鋼板POR。采購一般在S/C的80 d前開始，在PO提交后，鋼板供應(yīng)商有40 d的時間供貨，所需要的鋼板一般在S/C的40 d前到達船廠。在鋼板到達后，鋼板庫管理員在5 d內(nèi)進行鋼板入庫操作，錄入鋼板信息。鋼板套料工作一般在S/C的25 d前完成，套料完成會推動船廠加工部制定詳細的切割計劃和備料計劃。在完成備料和預(yù)處理后，執(zhí)行鋼板出庫操作。鋼板管理業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

圖2 鋼板管理業(yè)務(wù)流程

2.4 鋼板安全庫存管理流程

依據(jù)鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)，向鋼板MRP輸入取材計劃、庫存信息和在途信息，生成合適的采購計劃和精確的PO。在一般情況下，所設(shè)計的采購計劃可較完美地滿足工程需要，但經(jīng)常會發(fā)生諸如鋼板到貨缺失和生產(chǎn)計劃變更等情況，影響生產(chǎn)進度。

通過對庫存鋼板和在途鋼板的冗余鎖定，確保鋼板供應(yīng)可及時跟上船廠的生產(chǎn)計劃。鋼板安全庫存管理通過MRP技術(shù)，以船廠生產(chǎn)計劃為指導(dǎo)，根據(jù)設(shè)計部設(shè)計的鋼板POR、鋼板庫存信息和鋼板供應(yīng)商供貨情況，對鋼板的充分冗余情況進行預(yù)警，提醒庫管員或采購員掌握鋼板庫存情況或在途情況。若在預(yù)入庫時發(fā)現(xiàn)部分鋼板未到貨，則開始預(yù)警，并進行在途鋼板匹配，鎖定未到貨鋼板，將未到貨鋼板標記，提醒采購員及時跟蹤。若未到貨鋼板在預(yù)處理計劃前仍不能到達船廠，則需要及時進行庫存鋼板的替代，尋找與未到貨鋼板尺寸規(guī)格和材質(zhì)匹配的庫存鋼板，以生產(chǎn)計劃為第一優(yōu)先，盡可能保證不延誤生產(chǎn)計劃，降低由鋼板供應(yīng)問題帶來的影響。鋼板安全庫存管理流程如圖3所示。

圖3 鋼板安全庫存管理流程

3 鋼板PO優(yōu)化

3.1 鋼板PO

在收到設(shè)計部制定的POR后，采購部結(jié)合先行中日程計劃，形成采購計劃，制定鋼板PO，完成采購任務(wù)。采購部的采購員需要綜合考慮納期、廠商信譽和鋼板材質(zhì)等因素，按照POR指定的分段計劃、鋼板材質(zhì)和數(shù)量的要求選擇廠商，并安排廠商分批次供貨，減少鋼板在鋼板庫中的存放時間，提高鋼板庫效率。

鋼板PO的主要目的是在已知限制條件(例如廠商條件、運輸鋼板成本條件、船廠鋼板堆場等)下，可在合適的時間訂購合適的鋼板數(shù)量，并使鋼板在運輸中或在鋼板庫中的流動均可滿足船廠的生產(chǎn)節(jié)奏，盡可能降低鋼板采購成本和鋼板在船廠的儲存成本。鋼板PO樣表如表1所示，其中，DNV為挪威船級社。

表1 鋼板PO樣表

3.2 鋼板PO優(yōu)化流程

設(shè)計部門在形成POR后，會采用鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)將POR與鋼板庫存和在途鋼板信息進行對比。在完成鋼板信息對比后，在鋼板庫中找出與POR規(guī)格相近的鋼板，但該鋼板的入庫時間應(yīng)符合要求。確定在POR中可被替代的庫存鋼板的規(guī)格與數(shù)量，精確計算鋼板訂貨量。根據(jù)實時更新的鋼板庫存信息及時優(yōu)化鋼板POR，生成精確的POR。這樣，通過優(yōu)先使用庫存的積壓鋼板，降低鋼板庫的資源占有率，確保鋼板POR的合理性和準確性，降低船廠采購成本。鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)在獲得取材物料清單(Bill of Material，BOM)、鎖定庫存和在途鋼板后生成POR，如圖4所示。

圖4 在獲得取材BOM、鎖定庫存和在途鋼板后生成POR

分段鋼板匹配庫存鋼板和在途鋼板依據(jù)取材BOM自動鎖定，如圖5所示。在鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)界面中選擇取材BOM匹配，選擇工程，在左側(cè)裝配結(jié)構(gòu)樹中選擇相應(yīng)分段，確認廠區(qū)、備料完成、預(yù)處理完成和切割完成等工作的時間，右側(cè)即可出現(xiàn)分段所需要的鋼板基本信息。右擊選中一塊鋼板，選擇匹配庫存鋼板，系統(tǒng)會自動匹配規(guī)格相近的鋼板作為替代，此時右側(cè)會出現(xiàn)庫存匹配信息，包含鋼板的唯一編號(UNIQ NO)、庫存廠區(qū)位置、規(guī)格、庫存位置和庫存狀態(tài)等，通過這些信息可找到在庫存中滿足替代條件的鋼板。若在鋼板庫中不存在符合替代條件的鋼板，則可選擇匹配在途鋼板，在途鋼板匹配成功會在庫存匹配右側(cè)顯示在途鋼板的采購規(guī)格、到貨狀態(tài)和PO所在廠區(qū)等信息，如圖6所示。系統(tǒng)在完成庫存鋼板信息對比、庫存鋼板替代決策和在途鋼板信息對比后生成最新的PO。

圖5 分段鋼板匹配庫存鋼板和在途鋼板

圖6 匹配在途鋼板

4 結(jié) 語

為合理安排鋼板采購，開展基于安全庫存管理的鋼板PO優(yōu)化研究，結(jié)合鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)應(yīng)用，可較大改善鋼板堆場惡性庫存的現(xiàn)狀。實施鋼板PO優(yōu)化可幫助船廠在鋼板采購時減少不必要的板材浪費，達到降本增效的目的。