工业工程典型案例分析工业工程典型案例分析工业工程专业工业工程专业1钢厂备件安全库存分析现代工业工程现代工业工程课前知识1.1.课程定位课程定位2.2.课程体系课程体系3.3.课堂纪律课堂纪律4 4. .成绩构成成绩构成5.5.教学方法教学方法6.6.参考资料参考资料2钢厂备件安全库存分析第一章 钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析内内容容提提要要：理论分析，案例背景，备件库存策略与方法，备件库存控制应用实例，维修备件库存管理。本节重点本节重点：备件库存控制方法及算例。 本节难点本节难点：备件库存控制计算方法。教教学学目目标标：通过本节教学，能够了解库存及安全库存的含义、了解维修备件库存的发展现状，理解备件库存控制策略和方法，掌握备件库存控制的基本算法，能够计算简单的确定型需求的库存控制模型案例。 3钢厂备件安全库存分析A 库存的含义 库库存存是是指指各各种种物物资资资资源源的的储储备备，库库存存包包括括很很广广的的范范围围，可可以以指指生生产产企企业业为为生生产产需需要要储储备备的的原原材材料料，生生产产过过程程中中出出现现的的成成品品、半半成成品品，也也可可以以指指批批发发、零零售售商商为为满满足足销销售售需需要要而而储储备备的的消费品。消费品。 物资流动过程中暂处停滞的状态对物资流动来说是完全必要的，因为物资流动是一个由分散到集中，再由集中到分散的流通过程，企业为了保持不间断地销售商品，必须要有一定量的库存，有些商品则需要在流通领域内进行整理、组装和再加工，形成销售前的准备库存，还有一些商品由于在产销时间上的背离，需有一定的季节库存。 本章所指的库存是企业生产系统中的备件备件的库存量。引言:钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析4钢厂备件安全库存分析B 库存成本的构成库存成本的构成 构成库存成本的因素很多，主要由以下几部分构构成库存成本的因素很多，主要由以下几部分构成。成。 （1）、采购成本）、采购成本 （2）、存贮费用）、存贮费用 （3）、缺货成本）、缺货成本 （4）、进价成本）、进价成本 引言:钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析5钢厂备件安全库存分析C 库存控制理论库存控制理论 库库存存控控制制理理论论的的发发展展经经历历了了从从研研究究在在确确定定条条件件下下的的经经济济库库存存控控制制模模型型到到研研究究在在不不确确定定条条件件下下的的安安全全库库存存控控制制模模型型。在在最最开始的经典的经济订货量公式中，隐含了几个假设条件：开始的经典的经济订货量公式中，隐含了几个假设条件： (1)，物物资资消消耗耗是是均均衡衡的的，稳稳定定的的，计计划划期期的的总总需需要要量量是是可可以预定的；以预定的； (2)，每次订购量是不受限制的，企业能够控制供货日期；，每次订购量是不受限制的，企业能够控制供货日期； (3)，物物资资单单价价和和运运费费率率是是固固定定不不变变的的，不不受受采采购购量量大大小小的的影响；影响； (4)，仓库条件和物资保存寿命不受限制；，仓库条件和物资保存寿命不受限制； (5)，资金占用不受限制。，资金占用不受限制。引言:钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析6钢厂备件安全库存分析 国内某钢厂一方面备件库存积压，另一方面设备维修经常面临缺货，目前尚无一个完整的库存解决方案。库存备件从财务的角度来看，构成了企业的生产要素，但是需要占用企业庞大的流动资产；从实物的角度来看，支承着设备的正常运转，但是需要占用企业宝贵的仓储面积与空间。该钢厂目前库存具体表现为： (1)库存结构不合理，备件库存中有3年以上库龄的备件仍占30，而事故件比例偏低，计划件比例偏高。 (2)各单元之间备件库存的比例不平衡；三期单元备件的平均单价明显高于一期、二期；领用机、电、仪备件的比例与库存机、电、仪备件的比例不匹配；临时库存的领用率逐年下降。仓库中库龄长的备件实物量大。 (3)过量库存、积压库存、缺货，称为备件库存的三大弊病过量库存、积压库存、缺货，称为备件库存的三大弊病。1.1 案例背景钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析7钢厂备件安全库存分析合理备件库存的确定有着重要的意义： (1)从设备维修、生产方面考虑，为了使设备维修、生产稳定进行，企业应保证有足够的库存，这样才能满足因接受大量订货任务而急剧增加产量时对设备备件的需要，满足因采购遇到意外而不能及时购得备件、材料时的需要。 (2)从流动资金方面考虑，备件库存在企业总资金中所占比例较大，备件存储会产生附带损失和存储费用，一般包括利息，存储损耗、陈旧、降价所造成的损失，备件的税金和保险费，仓库管理费等。 (3)从订购方面考虑，希望订购次数越少越好，即每次订购量越多越好。同时还需从合理交货期方面考虑，给供应商合理的制造周期，减少紧急备件的计划量。1.1 案例背景钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析8钢厂备件安全库存分析121 备件管理的任务 备备件件就就是是在在设设备备维维修修工工作作中中，为为了了缩缩短短修修理理停停歇歇时时间间，事事先先为进行各种修理所准备的零为进行各种修理所准备的零(部部)件。件。备件管理的主要任务如下： (1)为企业的设备维修系统及时供应合格的备件，以减少设备修理停歇时间，提高维修效率。 (2)保证关键设备正常运转。关键设备对企业的产品产量和质量影响大，备件管理系统的工作重点首先就是确保关键设备的正常运转，尽量减少停机损失。 (3)在保证备件供应的前提下，要尽可能减少备件占用资金，加速备件资金的周转。 (4)提高备件的收发和库存管理工作水平，减少库存亏损等。1.2 备件库存策略与方法钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析9钢厂备件安全库存分析122备件库存控制的方法1）确定型需求的库存控制 这种控制方法就是决定应当在什么时候订货以及补充库存，每次订货的数量是多少，要求既能保证设备生产、维修的正常进行，又可以节省库存费用，获得最佳的经济效益。其控制方法有： (1)经济订货批量，即在年总成本(购买费用、订货费用、库存持有费用三者之和)最小的前提下，求出经济订购批量经济订购批量。 (2)允许适度缺货情况下的库存控制。 (3)有数量折扣的库存控制。1.2 备件库存策略与方法钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析10钢厂备件安全库存分析2）随机型需求的库存控制 现实的库存需求往往呈随机变化的特征，即每次需求虽有随机性，但在一个较长时期内的整体需求却服从某种统计规律，因此可以利用统计规律进行库存控制。它的变化因素有： (1)需求发生随机变化。 (2)订货提前期出现随机变化。 (3)需求与订货提前期都发生随机变化。1.2 备件库存策略与方法钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析11钢厂备件安全库存分析3）ABC分析法 ABC库存分类是一种应用广泛的库存管理方法。 (1)A类备件：类备件： 品种占品种占510，金额占，金额占7075； (2)B类备件：类备件： 品种占品种占1525，金额占，金额占2025； (3)C类备件：类备件： 品种占品种占6575，金额占，金额占5。1.2 备件库存策略与方法钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析12钢厂备件安全库存分析131 确定型需求的库存控制模型实例1)经济订货批量、订货周期、总成本 美国学者哈里斯(FNHarris)从极小化订购费用和存贮费用出发，建立了经典的经济订货量(Economic Order Quantity,EOQ)公式。经济订购批量Q为: (11)H为保存成本，即 H=0.08P (12)1年的订货次数N为 N=RQ (13)经济订货周期T为: (14) 年总成本TC(total cost)为 TC=RP+RCQ 4+HQ2=RP+RCQ+0.08PQ2 (15) 1.3 备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析13钢厂备件安全库存分析 例1，6308ZZ轴承的年需求量为829个，每次的订货费用为60元，每个轴承的单价以60元计，存储费用为8%(每件轴承存储1年所需的存储费用为轴承价格的8)。计算经济订购批量 Q、一年的订货次数 、经济订货周期T、年总成本TC。1.3 备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析14钢厂备件安全库存分析以以1999年为例，该轴承的采购到货情况如表年为例，该轴承的采购到货情况如表11所示。所示。15钢厂备件安全库存分析2有数量折扣的库存控制有数量折扣的库存控制 以以型型号号为为3QT(R25)的的张张减减辊辊为为例例，2002年年的的采采购入库情况如购入库情况如表表12所示。所示。 由由表表可可知知，该该张张减减辊辊年年消消耗耗R=792个个，假假定定1299个个的的单单价价是是1475元元，300599个个的的单单价价是是1400元元，600个个以以上上的的单单价价是是1328元元，每每次次订订货货费费用用1500元元，单单个个轧轧辊辊库库存存持持有有费费用用为为价价格格的的8，求求以最低价计算经济订货批量。以最低价计算经济订货批量。1.3 备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析16钢厂备件安全库存分析求解：求解： 第第1步：计算各区间经济订货批量步：计算各区间经济订货批量 (1)计算价格计算价格P1=1328元时的经济订货批量。元时的经济订货批量。 (2)计算价格计算价格P2=1400元时的经济订货批量。元时的经济订货批量。 (3)计算价格计算价格P3=1475元时的经济订货批量。元时的经济订货批量。 第第2步：计算各间断点的库存总费用步：计算各间断点的库存总费用 第第3步：综合分析步：综合分析1.3 备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析17钢厂备件安全库存分析132 随机型需求的库存控制模型实例随机型需求的库存控制模型实例 下下面面以以型型号号为为650575*1580*5350的的F47工工作作辊辊为为例，计算需求发生随机变化的库存控制模型。例，计算需求发生随机变化的库存控制模型。 保保险险库库存存是是库库存存的的一一部部分分，主主要要是是为为了了应应对对需需求求和和订订货货点点发发生生短短期期的的随随机机变变动动而而设设置置的的。通通过过建建立立适适当当的的保保险险库库存存，可可以以减减少少缺缺货货的的可可能能性性，从从而而在在一一定定程程度度上上降降低低库库存存短短缺缺成成本本。但但保保险险库库存存的的加加大大会会使使库库存存持持有有成成本本增增加加，因因此此必必须须在在缺缺货货成成本本和库存成本之间进行权衡。和库存成本之间进行权衡。 假假设设需需求求变变化化符符合合正正态态分分布布，由由于于提提前前期期是是固固定定数数值值，因因而而可可以以直直接接求求出出在在提提前前期期内内的的需需求求分分布布的的均均值值和和标标准准差差。一一定定顾顾客服务水平下需求变化的安全系数如客服务水平下需求变化的安全系数如图图11所示。所示。1.3 备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析18钢厂备件安全库存分析从而可以得出安全系数表(表13)。 表表13安全系数表安全系数表 通通常常是是根根据据备备件件重重要要程程度度的的大大、中中、小小取取Z=1.651.0较为恰当。较为恰当。 1.3 备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析19钢厂备件安全库存分析则保险库存为则保险库存为 ；订货点；订货点 ROP= LT+ 。式式中中， 为为平平均均月月需需求求； 为为月月需需求求标标准准差差；LT为为订订货货提提前前期天数。期天数。 以以型型号号为为650575*1580*5350的的F4-7工工作作辊辊为为例例，采购周期为采购周期为4个月，个月，2002年年1-8月的领用记录如表月的领用记录如表14所示。所示。1.3 备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析20钢厂备件安全库存分析 标准差的计算方法有很多种。对于不要求精确的备件来标准差的计算方法有很多种。对于不要求精确的备件来说，采用极差说，采用极差R法来推算标准差定值。即法来推算标准差定值。即式中，式中， 是一个修正系数，它与样本容量是一个修正系数，它与样本容量N有关，其值见表。有关，其值见表。1.3 备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析21钢厂备件安全库存分析1.3 备件库存控制应用实例22钢厂备件安全库存分析133 用用ABC分析法控制库存分析法控制库存 连连铸铸机机下下线线四四大大周周转转件件的的备备件件80O多多种种。如如果果用用经经济济批批量量法法逐逐个个品品种种地地计计算算和和求求出出最最佳佳库库存存量量，工工作作量量十十分分巨巨大大，而而如如果果用用ABC分分析析法法去去控控制制库库存存，就就能能对对库库存存备备件件、材材料料进进行行价价值值分分析，进行有重点地控制。析，进行有重点地控制。 通通过过对对连连铸铸机机下下线线四四大大周周转转件件的的备备件件库库存存的的统统计计分分析析，得得出出如下结论：如下结论： (1)备备件件单单价价在在10万万元元以以上上的的备备件件种种类类为为21种种，但但是是这这21种种备备件件占占四四大大周周转转件件备备件件总总金金额额的的903，而而所所占占的的项项目目数数仅为仅为21。 1.3 备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析23钢厂备件安全库存分析 (2) 对于对于10万元以下的备件进行万元以下的备件进行ABC分类。根据分类。根据ABC的分类的分类原则，原则， A类备件：单价类备件：单价4857元，占剩余总项数的元，占剩余总项数的54；总；总价值价值7263万元，占剩余总金额的万元，占剩余总金额的75。 B类备件：类备件：414元元单价单价4857元，占剩余总项数的元，占剩余总项数的243；总价值；总价值2597万元，占剩余总金额的万元，占剩余总金额的20。 C类备件：单价类备件：单价4857元；元； 实行重点控制实行重点控制 B类备件类备件 414元元单价单价4857元；元； 实行一般管理实行一般管理 C类备件类备件 单价单价414元。元。 实行放松管理实行放松管理1.3 备件库存控制应用实例钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析24钢厂备件安全库存分析 为为了了保保证证生生产产不不停停顿顿，一一种种抵抵消消设设备备故故障障影影响响的的处处理理方方法法是是大大量量存存储储维维修修备备件件。这这种种方方法法主主要要是是通通过过提提高高维维修修效效率率，保保证证维维修修的的及及时时性性，减减少少维维修修等等待待时时间间，从从而而减减少少整整个个生生产产线线的的停停机机时时间间，提提高高生生产产系系统统的的开开工工率率。这这种种方方法法最最大大的的缺缺点点是是占占用用大大量量的的流流动动资资金，需要专门的备件存储空间，增加库存管理费用。金，需要专门的备件存储空间，增加库存管理费用。 14维修备件库存管理钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析25钢厂备件安全库存分析 从从可可用用度度和和最最小小化化成成本本方方面面考考虑虑备备件件管管理理，Kostic讨讨论论了了在在不不同同维维修修层层分分配配最最优优数数量量的的备备件件和和组组合合部部件件的的技技术术和和方方法法，以以最最大大化化系系统统的的可可用用度度和和最最小小化化成成本本及及由由供供应应延延迟迟引引发发的的停停机机时间。时间。 sarker指指出出，在在实实际际中中维维修修和和备备件件库库存存策策略略总总是是分分开开制制定定的的。为为保保证证生生产产系系统统备备件件的的可可用用度度，企企业业总总倾倾向向于于过过多多地地存存储储备备件件，但但过过多多的的库库存存会会占占用用大大量量的的运运营营资资金金。备备件件的的库库存存量量是是依依赖赖于于维维修修策策略略的的，因因此此，要要制制定定既既能能降降低低维维修修成成本本又又能能减减少少相相关关的的库库存存成成本本的的策策略略。Sarker研研究究了了“块块更更新新”维维修修策策略略和连续检查库存策略的联合优化仿真模型。和连续检查库存策略的联合优化仿真模型。 14维修备件库存管理钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析26钢厂备件安全库存分析 Chelbi研研究究了了定定周周期期更更新新和和备备件件供供应应策策略略的的联联合合优优化化问问题题。 Brezavscek研研究究了了疲疲劳劳失失效效系系统统的的预预防防性性维维修修和和备备件件供供应应策策略略的的联联合合优优化化问问题题。他他提提出出了了一一种种联联合合优优化化“块块更更新新”和和“定期检查备件供应策略定期检查备件供应策略”的随机数学模型。的随机数学模型。 De Smidt-Destombes考考虑虑了了k-out-of-N系系统统的的问问题题。当当故故障障部部件件超超过过某某一一临临界界值值时时，就就启启动动维维修修。经经过过了了可可能能的的启启动动时时间间后后，所所有有的的故故障障部部件件都都用用备备件件进进行行更更换换。故故障障部部件件在在维维修修点点进进行行修修理理。系系统统的的可可用用度度依依赖赖于于备备件件的的库库存存量量、维维修修策略和修理能力。策略和修理能力。 14维修备件库存管理钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析27钢厂备件安全库存分析 从从生生产产损损失失方方面面考考虑虑备备件件管管理理，赵赵建建民民研研究究了了预预测更换周期和备件储备量的综合优化决策问题。测更换周期和备件储备量的综合优化决策问题。 从从设设备备维维护护方方面面考考虑虑备备件件管管理理，sung考考虑虑了了由由备备件件库库存存中中心心和和修修理理中中心心组组成成的的维维修修系系统统中中多多零零件件备备件的优化策略。件的优化策略。 Vauqhan讨讨论论了了备备件件库库存存策策略略，而而备备件件的的需需求求是是由由计计划划性性的的预预防防性性维维修修和和设设备备随随机机故故障障引引起起的的。由由这这两两种种原原因因引引起起的的备备件件订订货货策策略略可可以以采采用用随随机机动动态态规规划模型来刻画。划模型来刻画。14维修备件库存管理钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析28钢厂备件安全库存分析 维维修修备备件件库库存存管管理理是是库库存存管管理理中中的的一一个个要要点点，同同时时也也是是一一个个难难点点。由由于于备备件件需需求求时时间间难难以以预预测测、需需求求数数量量难难以以估估计计，因因此此很很难难确确定定合合理理的的备备件件库库存存量量。维维修修备备件件需需求求量量的的大大小小与与设设备备的的使使用用寿寿命命、设设备备的的维维修修情情况况密密切切相相关关；维维修修备备件件的的及及时时供供应应也是为了保障维修活动的顺利进行。也是为了保障维修活动的顺利进行。 针针对对各各种种设设备备系系统统，将将备备件件库库存存策策略略与与设设备备维维修修策策略略进进行行联合优化研究，才有可能有效地解决备件库存中存在的问题。联合优化研究，才有可能有效地解决备件库存中存在的问题。14维修备件库存管理钢厂备件安全库存分析钢厂备件安全库存分析29钢厂备件安全库存分析本章内容小结：第1章钢厂备件安全库存分析1 、库存的含义（复习巩固）、库存的含义（复习巩固）2 、成本的构成、成本的构成 （1）、采购成本；）、采购成本； （2）、存贮费用；）、存贮费用； （3）、缺货成本；）、缺货成本； （4）、进价成本。）、进价成本。3、库存控制理论、库存控制理论4、备件管理的主要任务、备件管理的主要任务5、备件库存控制的方法：、备件库存控制的方法：1）确定型需求的库存控制；）确定型需求的库存控制； 2）随机型需求的库存控制；）随机型需求的库存控制； 3）ABC分析法。分析法。6、 确定型需求的库存控制模型实例确定型需求的库存控制模型实例 1）经济订货批量、订货周期、总成本）经济订货批量、订货周期、总成本 2）有数量折扣的库存控制）有数量折扣的库存控制 7、维修备件库存管理（研究现状）、维修备件库存管理（研究现状） 工业工程典型案例分析工业工程典型案例分析30钢厂备件安全库存分析现代工业工程现代工业工程复习与思考复习与思考：1、简述你对现代工业工程的、简述你对现代工业工程的理解。理解。2、备件库存控制的方法有哪、备件库存控制的方法有哪些？些？预习第二章地区性物流配送中预习第二章地区性物流配送中心设计分析（参心设计分析（参1：P54-69）。）。31钢厂备件安全库存分析现代工业工程现代工业工程32钢厂备件安全库存分析第1章 钢厂备件安全库存分析 2学时第2章 地区性物流配送中心设计分析 4学时第3章 基于知识的客车内饰布置设计及知识管理 2学时第4章 应用6方法缩短交货周期 2学时第5章 田口参数实验设计 2学时第6章 马钢车轮公司轮芯加工工作研究及设施规划 4学时第7章 精益生产（李兵老师讲授）。 计16学时现代工业工程课程体系返回返回现代工业工程现代工业工程33钢厂备件安全库存分析1、书籍资料A、工业工程实践案例及方法，蒋祖华、奚立峰主编，清华大学出版社，、工业工程实践案例及方法，蒋祖华、奚立峰主编，清华大学出版社，2008年年B、现代工业工程、现代工业工程 李兵李兵 老师整理教材。老师整理教材。C、现代工业工程与管理 齐二石主编 天津大学出版社 2007 F406/H157=2D、现代工业工程 赵景华主编 冶金工业出版社 1996 F406/H155 E、新丰田生产方式 (日)门田安弘著 河北大学出版社 2006 F431.364F、工业与系统工程概论，Wayne C. Turner 等著 清华大学出版社 2002 F406/H1612、期刊杂志、学术论文3、网络资料 返回返回基本参考资料现代工业工程现代工业工程34钢厂备件安全库存分析返回返回35钢厂备件安全库存分析返回返回图图11 需求量、需求密度与顾客服务水平的关系需求量、需求密度与顾客服务水平的关系 36钢厂备件安全库存分析