（工商管理专业论文）火力发电企业备品配件的库存控制策略研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 在火力发电企业的生产经营过程中，需要储备大量的备品配件，占用大量的流 动资金。保证电力安全生产的需要，并达到节约库存，提高质量，降低成本，加速 资金周转，增加赢利的目标，是备品配件库存控制策略的根本目的。为了解决长期 困扰火力发电企业设备备品配件库存量多，资金占用量大的问题，本文对其库存控制 策略进行探讨，对我国火力发电企业备品配件的管理具有一定的现实指导意义。 本文介绍了目前国内外关于火力发电企业备品配件库存控制策略的研究概况， 详细介绍了备品配件库存管理的现状及目前使用的基本方法，说明了电力企业成本 的分类及特性，描述了库存水平经济评估的指标和方法，讨论了发电设备的可靠性 指标，阐述了由设备的可靠性指标推导并确定备品配件需求的原理，分析了发电设 备备品配件需求的类型及其特点，建立了其库存模型，确定了相应的经济库存策略。 说明了火力发电企业影响备品配件库存策略的诸如库存服务、运输模式、库存质量 等因素的控制及优化方法。 最后，本文以某大型火力发电企业为例，对其进行了实例分析。通过实例计算 分析，研究了由备品配件可靠性模型确定需求的途径及检验方法，详细地介绍了实 际工作中对库存管理进行定量分析的方法，评估了库存控制策略的效果，提出了解 决具有普遍性问题的方案及措施。 关键词：火力发电各品配件库存控制 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nt h ep r o d u c t i o na n dm a n a g e m e n tp r o c e s so ft h et h e r m a lp o w e re n t e r p r i s e s ，ag r e a t d e a lo fc o m p o n e n t sa r es t o r e da n dag r e a td e a lo fc u r r e n tf u n d sa r et a k e du p t og u a r a n t e e t h ed e m a n do ft h ee l e c t r i cp o w e rs a f e t yp r o d u c t i o na n da t t a i nt h et a r g e to fe c o n o m i z i n g t h ei n v e n t o r y ，r a i s i n gt h eq u a n t i t y ，r e d u c i n gt h ec o s t ，a c c e l e r a t i n gt h ef u n d s ，i n c r e a s i n g t h ep r o f i t ，i st h eb a s i cp u r p o s eo ft h ei n v e n t o r yc o n t r o lt a c t i c so fc o m p o n e n t s i no r d e rt o s o l v et h el o t i g - ! e r mp r o b l e m st h a tt h e r ea t et h ev a s ti n v e n t o r ya n dt h ee n o r m o u sf u n d so f c o m p o n e n t si nt h ee n t e r p r i s e so ft h e r m a lp o w e r , t h i st h e s i ss t u d i e so nt h ei n v e n t o r y c o n t r o lt a c t i c so ft h e m ，a n di n t e n t st og i v eg u i d a n c ef o rt h e r m a lp o w e rp l a n t t h ep a p e ri n t r o d u c e st h er e s e a r c hs t a t u si n t h i sa r e a i td e t a i l e d l yi n t r o d u c e st h e p r e s e n tc o n d i t i o na n d t h eb a s i cm e t h o do fc u r r e n tu s a g ei nt h ec o m p o n e n tm a n a g e m e n to f e l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s e s t h ec l a s s i f i c a t i o na n dc h a r a c t e r i s t i c so ft h ee l e c t r i cp o w e r e n t e r p r i s ec o s ta t ee x p l a i n e d t h ei n d e x e sa n dm e t h o d so ft h ee c o n o m i cv a l u a t i o no ft h e i n v e n t o r yl e v e la r ed e s c r i b e d t h ei n d e x e so ft h ee q u i p m e n tr e l i a b i l i t yo f e l e c t r i cp o w e r a t ed i s c u s s e d i te x p a t i a t e st h ep r i n c i p l et h a td e d u c t i n ga n da s c e r t a i n i n gt h ed e m a n do ft h e e q u i p m e n tc o m p o n e n t so fe l e c t r i cp o w e rf r o mt h ei n d e x e so ft h ee q u i p m e n tr e l i a b i l i t y t h et y p ea n dc h a r a c t e ro ft h ed e m a n do ft h ee q u i p m e n tc o m p o n e n t so fe l e c t r i c # o w e r a r ea n a l y s e d i te s t a b l i s h e st h ei n v e n t o r ym o d e l sa n dd e f i n e st h er e l e v a n tt a c t i c so f e c o n o m i ci n v e n t o r y t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ef a c t o r sc o n t r o l l i n ga n di t s o p t i m i z i n g m e t h o d so fa f f e c t i n gt h ei n v e n t o r yt a c t i c so ft h ec o m p o n e n t s ，s u c ha st h ei n v e n t o r y s e r v i n g ，c o n v e y a n c em o d e ，i n v e n t o r yq u a n t i t ye t c f i n n a l l y ，t h i sp a p e rc a r r i e so u tac a s es t u d yw i t hal a r g et h e r m a lp o w e re n t e r p r i s t h r o u g hi t sc a l c u l a t i n ga n da n a l y s i s i n g ，t h ed e m a n dp a t ha n dt h ee x a m i n i n gm e t h o df r o m t h em o d e l so ft h ee q u i p m e n tr e l i a b i l i t ya r ea s c e r t a i n e d i td e t a i l e d l yi n t r o d u c e st h em e t h o d o ft h eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i si nt h ea c t u a l i t yi n v e n t o r ym a n a g e m e n t i tc a r r i e so nt h er e s u l t v a l u a t i o no fi n v e n t o r yc o n t r o lt a c t i c s t h ep r o j e c ta n dm e a s u r e so fs o l v i n gc a t h o l i c i t y p r o b l e m sa r er a i s e d k e yw o r d s ：t h e r m a lp o w e rc o m p o n e n t si n v e n t o r yc o n t r o l i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导f 进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：舐烤 日期：c 妒f 年p 月倍日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本论文属于 保密口，在j 年解密后适用本授权书。 不保密回。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名： 日期：) 衅d 月f 胴 承烤指剥币酶诫 日期0 。眸f o 月f p 同 华中科技大学硕士学位论文 1 1 电力企业备品配件概述 1 引言 1 1 1 电力企业鲁品配件的概念 备品配件是指电力企业在正常情况下，为保证安全生产，经常储备的设备、零 部件和修理用配件。电力工业企业储备必要的备品配件，对于及时消除设备缺陷， 防止事故的发生和加速事故抢修，缩短检修停机时间，提高设备健康水平，保证安 全经济运行十分重要。 1 1 2 研究备品配件库存控制策略的意义 从目前国内外的各种库存控制管理方面的文献资料，特别是国内方面的核心期 刊以及国外期刊检索来看，论述企业库存控制策略的文献比比皆是，对于火力发电 企业的库存管理也有所涉及，但均为涵盖比较全面的论述，与其他行业特点的企业 库存管理毫无二致。在火力发电企业中占有极其重要地位的备品配件更未涉及，其 难度主要是在于备品配件的库存需求难以确定，无从下手。本文正是从解决库存控 制策略的关键需求源头入手，进尔探讨和研究在保证安全生产的前提下，从整 体考虑如何确定火力发电企业备品配件的库存控制策略。火力发电企业在生产过程 中需要消耗各种各样的生产性物资，流动资金周转量很大，而其中的备品配件的供 应和管理工作占有很大的比重，因此，做好备品配件的库存管理工作，保证企业电 力生产的需要，并达到节约库存，提高质量，降低成本，加速资金周转，增加赢利 的目的，是发电企业备品配件的库存控制策略的根本目的。 1 2 电力企业备品配件库存管理的现状 火力发电企业属于技术密集型、资金密集型企业，其主要设备为电站锅炉、汽 轮机、发电机以及电站辅机等组成。由于设备系统的复杂性，加之长期大负荷、超 高温高压的运行环境，降低了设备的可靠性，许多设备需要备品配件，以保障设备 的及时修理、安全运行。同时，由于主要发电设备的故障会造成机组停运，影响企 华中科技大学硕士学位论文 业经济效益，更重要的是影响电网供电的可靠性，缺电会造成社会经济效益的巨大 损失。因此在火力发电企业长期的生产经营过程中，物资管理需要储备大量的备品 配件，占用大量的流动资金。根据对许多火力发电企业物资管理中库存资金的调查 分析，备品配件所占用的资金占总库存资金的9 5 以上。随着大容量机组的逐渐增 多，备品配件的价值越来越高，流动资金占用量呈直线上升趋势，已经成为困扰火 力发电企业生产经营的严重问题。因此，研究火力发电企业中备品配件的库存控制 策略具有十分重要的意义。 1 2 1 备品配件的特点和分类 备品配件按照其性质不同，可分为设备性备品、材料性备品和配件性备品；按 照其重要性和加工难易程度不同，又分为第一类备品( 事故备品) 和第二类备品( 轮 换备品和消耗备品) 。 ( 1 ) 第一类备品( 事故备品) 的范围包括： 损坏后，在短时间内不易修复，以致造成主设备较长时期不能正常运行的主要 设备的零件( 包括部分设备) ，如汽轮机叶片和汽轮机轴瓦，发电机线棒，励磁机转 子，锅炉的主要阀门等。损坏时，直接影响主要设备的出力和安全运行的主要辅助 设备的零件，如磨煤机大小车轮，主要水泵的叶轮和轴以及特殊轴承等。本单位加 工困难，制造技术复杂，制造周期较长，使用材料特殊，一旦损坏后，将影响机组 安全运行和严重降低出力的零件。 ( 2 ) 第二类备品( 轮换备品和消耗备品) 的范围包括： 检修工作量很大，如利用备品进行轮换，则可以显著缩短检修时间的设备部件。 在设备正常运行情况下经常磨损，检修中需要更换的部件和零件。 ( 3 ) 凡属于下列情况之一者不包括在备品的范围内： 如部件损坏企业有充分时间进行配制更换的，或本单位可以在短时间内修复或 采购方便的配件；检修中使用的一般材料、设备、工器具；不经常使用而加工技术 复杂、耗费人工和费用较多的部件或零件；已安装使用构成固定资产性质的生产备 用设冬如备用变压器、备用开关、备用水泵等。 1 2 2 目前发电企业备品配件存储的方式 ( 1 ) 目前火力发电企业备品配件物资消耗与物资储备的基本方法介绍： 华中科技大学硕士学位论文 发电的生产过程中，需要消耗一定量的备品配件，为了保证电力生产的连续性， 使备品配件得到及时的满足，又需要储备一定量的备品配件。所以，备品配件的库 存控制策略就必须同时考虑和满足其消耗和储备两方面的需要，就必须考虑在企业 现有的库存设施条件下，对备品配件进行科学的库存管理。目前发电企业主要通过 物资定额管理的方法对备品配件进行管理，即：消耗定额、储备定额。储备定额又 分经常性储备定额、保险性储备定额、季节性储备定额。 经常性储备定额指在前后两批备品配件入库的供应间隔期间内保证正常生产 所必须的储备数量，即； 经常性储备定额= ( 入库间隔天数+ 使用前准备天数) x 平均每日需用量 保险性储备定额是为了预防在备品配件可能发生的误期到货等不正常情况以 保证正常生产所必须的储备数量，即： 保险性储备定额= 保险性储备天数x 平均每日需用量 季节性储备定额备品配件指某种的供应具有季节性影响而必须储各的数量， 即： 季节性储备定额= 季节性储备天数x 平均每日需用量 ( 2 ) 制订备品配件消耗定额的基本方法： 统计分析法：根据以往生产中备品消耗水平的统计资料，经过分析研究，并 结合生产技术条件的变化等因素而制订消耗定额。缺点是条件经常变化，统计资料 之间缺乏可比性。 经验估计法：由有关生产技术专业人员组成，参照有关经验资料和生产技术 条件变化因素，通过估计制订消耗定额。缺点是科学性较差。 技术计算法：根据有关技术设计图纸和工艺资料，在计算的基础上吸取生产 人员先进经验而制订消耗定额。缺点是计算量大，准确性差。 实际测定法：通过实际测定计算来制订消耗定额。缺点是经常缺乏典型的测 定条件。 ( 3 ) 制订备品配件储备定额的基本方法 全面储备法：指所有的备品配件均储备一定量。缺点是资金占用量大，时间 较长，周转速度慢。 经验估计法：指由有关专业人员组成，参照有关经验资料和生产技术条件变 化因素，通过估计制订储备定额。缺点是科学性较差。 华中科技大学硕士学位论文 重点储备法：指按照备品配件的重要程度，进行分类，在分类的基础上，对 重要性程度较高的备品配件制订储备定额。缺点是资金和设备安全性难以兼顾。 长期以来，火力发电企业为了确保机组的安全稳定运行，采取万无一失的储备 策略，每种备品配件都要从基建投产时进行储备，始终处于拥有大量备品配件库存 的状态。有的备品配件甚至直到机组报废，都未使用，长期占用大量的流动资金， 而且，长期的储备要耗费大量的人力物力，造成浪费。并且随着设备的不断改型、 改造，造成部分备品配件无法使用，导致较大的经济损失。由于备品库存的控制策 略尚未进行深入的研究，存储策略基本上采用经验估计数据，主观影响因素较多， 缺乏有效的依据，随意性大，科学性差。所以，经常出现存储时该存的未存，不该 存的却有丈量的存货的现象，不仅导致资金损失，而且对安全生产也产生了极大的 隐患。 ( 4 ) 目前备品配件的核算和管理模式： 日常设备发生故障时，如库存有则领出，财务稽核计入成本。如无，则订货采 购，到货后验收入库。使用时按照程序领用出库，财务稽核计入成本。大修或小修 项目时，则无论某些易损易坏设备实际上是否仍可运行，但根据经验计划检修间隔 期限，即订货采购，验收入库，领料出库后，财务稽核计入成本。 1 3 发电企业财务成本的分类及特性描述 1 3 1 发电成本项目的含义 企业在生产经营过程中，必然要发生各种耗费，如机器设备等劳动手段的耗费 和人工等劳动力的耗费，以及其他有关的耗费。费用是指企业在生产经营过程中发 生的各种耗费。企业费用通常有两个特征：费用最终会导致企业资源的减少，最终 会减少企业的所有者权益。成本是指按特定生产目的归集的费用。企业为生产一定 种类和数量的产品所发生各项费用的总和称为产品成本。成本和费用都是生产资料 的消耗。费用与一定的时期相联系，成本与一定的成本计算对象相联系，成本是对 象化了的费用，即生产产品所发生的费用，先有费用的归集，才能进行成本的计算。 根据工业企业财务制度和成本开支范围的规定，凡与产品生产经营有关的各项 费用支出应计入产品成本，凡与产品生产经营无直接关系的各项费用支出，如为购 置和建造固定资产、无形资产和其他资产有关的费用支出，企业支付的赔偿金、罚 4 华中科技大学硕士学位论文 款等，不得列入成本费用。 燃料费：指发电耗用用的各种燃料，如煤炭、燃油。 电费：指为启动或新机试运从电网购入的有功电量的电费。 水费：指发电生产用的外购水费，包括火电厂除灰、冷却和补给水水费。 材料费：指电力生产经营过程中耗用的材料、事故备品、低值易耗品以及不 应计入燃料项目的其他各种生产用的燃料。 工资及福利费：指从事电力生产经营的职工( 包括固定职工、合同制职工、 临时工、学徒工及经批准的计划外用3 2 ) 的工资、津贴( 补贴、奖金) 及按照职工 工资总额与规定比例提取的职工福利费。 修理费：指企业发生的固定资产修理费用，包括可以分别列入材料费、工资 及福利费、其他费用等成本项目，也可以综合列入本项目。 折旧费：指固定资产折旧费。 其他费用：指不属于以上各项而应计入电力成本的其他费用。 1 3 2 计入当期损益的期间费用 期间费用是指某些费用不受企业产品产量增减的影响，不应计入产品的生产成 本，直接体现为当期损益，在损益期内，应全部进行分摊的费用。它包括管理费用、 财务费用和产品销售费用。 ( 1 ) 企业管理费用是指企业行政管理部门为管理组织经济活动而发生的各种费 用，包括公司经费、工会经费、职工教育经费、劳动保险费、董事会费、咨询费、 审计费、无形资产摊销、开办摊销、业务招待费，存货盘亏、毁损和报废损失，以 及其他管理费用。 ( 2 ) 财务费用是指企业为筹集资金而发生的各种费用，包括企业经营期间发生 的利息净支出、汇兑净损失、金融机构手续费以及企业为筹资发生的其他财务费用。 ( 3 ) 产品销售费用是指发电企业在电力销售等过程中发生的各项费用。由于目 前发电企业实行厂网分开、独立核算，该部分费用的具体开支项目仍有待确定。但 备品配件基本没有涉及此项费用。 1 3 3 备品配件的库存管理成本涉及项目的细分 ( 1 ) 运输成本：包括人工费用，如工资、福利费、奖金、津贴和补贴等；营运 华中科技大学硕士学位论文 费用如营运车辆的燃料费、轮胎费、折旧费、维修费、租赁费、车辆牌照检查费、 车辆清理费、养路费、过路过桥费、保险费、公路运输管理费等；其他费用，如差 旅费、事故损失、相关税金等。 ( 2 ) 流通加工成本：包括流通加工设备费用、流通加工材料费用、流通加工劳 务费用以及流通加工的其他费用。除上述费用外，在流通加工中耗用的电力、燃料、 油料以及车间经费等费用，也应加到流通加工费用之中。 ( 3 ) 配送成本：是企业的配送中心在进行分货、配货、送货过程中所发生的各 项费用的总和，其成本由阻下费用构成：配送运输费、分拣费用、配装费用。 ( 4 ) 包装成本：其构成包括以下几个方面，包装材料费用、包装机械费用、包 装技术费用、包装辅助费用、包装的人工费用。 ( 5 ) 装卸与搬运成本：其构成包括，人工费用、固定资产折旧费、维修费、能 源消耗费、材料费、装卸搬运合理损耗费用以及如办公费、差旅费、保险费、相关 税金等。 ( 6 ) 仓储成本：其主要构成包括，仓储持有成本、订货或生产准备成本、缺货 成本和在途库存持有成本。 1 3 4 发电企业备品配件的成本归集项目 在发电企业的实际工作中备品配件主要列入材料费中计入成本，根据电力生产 的特点，电力企业的材料主要可以划分为以下几类； ( 1 ) 原材料：是指电力企业用于生产运行、维修及其它方面的各种材料。包括 辅助材料、消耗性备品、轮换性备品等。辅助材料是指用于生产运行和设备检修等 方面的材料，如变压器的透平油、树脂、酸碱等；消耗性备品是指容易磨损且经常 需要更换的设备零部件，如磨煤机钢球等；轮换性备品是指设备修理时需要更换的 零部件，如轴承、风机叶片等。 ( 2 ) 事故备品：是指电力企业为应付事故而储备的主要设备、主要设备的零部 件及修理用备品配件。 ( 3 ) 低值易耗品：是指电力企业由于价值低、易损耗等原因而不能列入固定资 产的各种劳动资料。 华中科技大学硕士学位论文 1 3 5 成本项目材料费的计价与核算 电力企业生产需要的材料来源不同，有的是外购取得的，有的是委托加工取得 的，还有的是自制的，不同来源的材料，其成本组成的内容也不完全相同，但无论 何种来源，应按其取得时的成本进行计价。如果采用计划成本核算的，对存货的实 际成本与计划成本之间的差异应当单独核算，按期结转其成本差异，将计划成本调 整为实际成本。 1 3 6 由以上描述可以分析得出以下结论 备品配件的库存价值本身作为存货科目的内容，只有在生产领用后，才计入成 本，此时影响成本的是其入库价格，库存维持费用以及与之有关的订货费用等。在 库存存放中，备品配件的价值对企业经营的影响主要是占用流动资金，及其付出的 资金价值、机会成本、沉没成本等。因此，对不同库存控制策略的经济评估，必须 应用资金的时间价值原理对不同情况下的库存资金使用效益进行定量分析。 华中科技大学硕士学位论文 2库存模型的建立 2 1 发电设备及辅机设备备品配件的可靠性描述 发电设备的可靠性是指发电设备在设计条件下和规定的时间内，正常完好运行 的概率。设备是由若干元件组成的，设备的正常运行和发生故障都与其组成元件的 正常运行和故障发生情况有着直接的关系。发电设备能否正常运行又与经济效益具 有密切的关系。备品配件存储的目的是为保证发电设备的正常运行，因此，研究发 电设备的正常可能运行周期，必须研究其可靠性问题，而研究发电设备的可靠度， 则首先要对其组成元件的可靠性进行研究。因为任何可独立发挥作用的设备都是一 个若干元件按照串联和并联子网络组成的系统，均可通过分解方法把复杂子网络转 换为等价的串联和并联形式。即其可靠度都可由其每一个元件的可靠度计算出来。 2 1 1 发电设备及辅机设备的可靠性指标 设备可靠性方面的基本量度是失效率、可靠度和平均无故障时间。 ( 1 ) 失效率z ( t ) 的定义是： z ( n ；一l i m 型= 些箜；上一d s ( t ) 、 一o s “) - a ts “) d t 式中：s ( f 1 = k 个同种试验单元中在时刻t 时保持完好的单元数， s o + a t ) = 在时刻t + f 时保持完好的单元数。 ( 2 ) 可靠度：是衡量可靠性的主要特性指标。它表示一个元件、设备或系统在预 定时间内和规定条件下能完成规定功能的概率。可靠度的定义式为： 月o ) = p ( r f ) 式中：t 为预定时间， r ( t 1 为时间的可靠度， r 为元件或设备的寿命， 华中科技大学硕士学位论文 p 为概率 同时。还可以表示时刻t 时的可靠度尺( f ) 为：r o ) ：掣 ( 3 ) 不可靠度：表示一个元件、设备或系统在预定时间内和规定条件下不能完成 规定功能的概率。不可靠度的定义式为： f ( f ) = p ( f 墨f ) = 1 一只( f ) 式中：f ( f ) 为时间f 的不可靠度 ( 4 ) 故障概率密度函数定义式：，( f ) = 些笋_ - a a j 厂( t ) ( 5 ) 故障轨) = 器一- 去掣 根据推导z ( f ) 还可表示为：z ( f ) = i f 西( o 特别需要明确的是失效率指随时间变化的故障率，故障率指不随时间变化的故 障率。 ( 6 ) 可靠度函数r ( t ) = 唧 一j ：z o 如】 ( 7 ) 在已知可靠度函数时，元件的平均无故障时间为： m 1 t f 4 正r ( t ) d t 。正f f ( t ) d t 2 1 2 故障的规律 浴盆曲线及威布尔故障分布：一般零件或设备的故障曲线形状如西式浴盆，故 称之为浴盆曲线。曲线分为三个区段，也就是零件或设备的故障可按其特征分成三 个故障时期：早期故障期、偶发故障期和磨损故障期。早期故障期的特征是：零件 或设备使用初期往往发生较多的故障，故障率较高，在采取了试运行、维修、完善 化等各种措旌后，故障率会很快衰减。所以这一时期可称为故障率下降区。偶发故 障期的特征是：零件或设备正常运行，一般情况下不会或不易发生故障，即使发生 故障也是由于一些偶然因素引起的，所以故障率较低，而且基本上是一个常数。所 以这一时期可称为故障率稳定区。磨损故障期的特征是：零件或设备使用较长时间 9 华中科技大学硕士学位论文 以后，由于磨损、老化和腐蚀等累积性因素而容易发生故障，不断发生同类型故障。 由于这一时期故障率有不断增加的趋势，所以这一时期可称为故障率上升区。 威布尔分布函数：可选用适当参数的威布尔分布来表达浴盆曲线。 ( 1 ) 威布尔分布的故障率表达式为： 雄) = a b t a - 1 ( t o ，a o b o ) 式中：a 为形状参数，b 为位置参数，t 为时刻。当a l 时，故障曲线星上升特性。 朐：a b t a - 1 e 一所4 ( i o , a o b o ) 一庐( f ：掣1 当a ：1 时，a o ) ：b ，有指数密度函数：f ( t ) = b e - b 等篇鞯 泊松分布概率密度函数为：，b ) ：皇堡尝( 0 。a t 。哆肌。o j , 2 ，3 j r n ! 式中： = 常量故障率， f = 时刻， 坍= 故障数。 1 0 华中科技大学硕士学位论文 ( 5 ) 二项分布 二项分靠概率密度甄数为：，b ) 2 仁) p “( 1 一p ) 卜m 式中：，纰成功所要求的同种单元数， p = 一个单元的成功概率。 m t t f 一如 2 1 3 发电设备单一故障模式基本可靠性结构 系统的可靠性既和组成系统的元件的可靠性有关，也和系统的结构( 元件之间 的相互联结方式) 有关。系统是由最基本的串联、并联结构组成的。 ( 1 ) 串联系统可靠度疋s 2 r ； ( 2 ) 串联系统不可靠度瓦= 1 。珥( 1 一只) ( 3 ) 并联系统可靠度r n = 1 珥【1 一曩】 ( 4 ) 并联系统不可靠度，二。珥e 式中：r 第i 个元件的可靠度 在对系统可靠性分析中一般使用框图简化法、框图分解法、应力强度模式、人 工可靠性模型等方法，可以很容易地计算出系统的故障概率( 不可靠度) 。 2 1 4 设备备品配件的可靠性费用优化 在电力设备的可靠性管理过程中，如果能够在一定成本费用条件下，通过合理 优化，使设备的可靠性达到最大化，无疑对其后期备品配件的库存控制打下良好的 基础。 ( 1 ) 如果电力设备由，1 个部件串联组成的，只要有一个部件失灵，整个系统就不 华中科技大学硕士学位论文 能工作。为提高系统的可靠性，可以增加部件的备用件。由于系统成本的限制，应 合理选择各个部件的备件数，使设备的可靠性最大。槲- i ( i t l ，2 ，”) 上装有t 个 备用件，该部件正常工作的概率为p i ) 。设装一个部件f 的备用件的成本为c ，要 求备件的总费用为c 。那么该问题模型为： p 。驭p 荟 “ 葺己0 且为楚数i 一1 ，2 ，n 如果用动态规划方法来解该问题，将问题分为玎个阶段，状态变量吼表示从第k 个到第托个部件所允许使用的总费用，决策变量k 为部件七上装的备用件的个数。最 优化函数 ( 气) 表示从部件k 到部件h 的最大可靠性。该问题的动态规划的基本方程 如下： ( s k ) - m a x p k o ；) “h + 1 ) ) ki ，甩- 1 , ，1 趣 + ，o 。) - 1 s k + 1 s k c k x k 最后，计算a ( s ，) 即为所求问题的最大可靠性。 ( 2 ) 如果电力设备由甩个部件并联组成，只有当n 个部件都失灵，整个系统就不 能工作。假设只“) 为第i 个部件失灵的概率，为提高系统的可靠性，可以增加部件 的备用件。由于系统成本的限制，应合理选择各个部件的备件数，使设备的可靠性 最大。在这个问题中，系统的可靠性为1 一p r “) ，那么该问题的数学模型为： m i n p 。i = 【p 知一) 荟。 “ 华中科技大学硕士学位论文 t2 0 且为整数f ；1 ，2 ，n 如果用动态规划方法来解该问题，将问题分为一个阶段，状态变量文仍表示从第 k 个到第，1 个部件所允许使用的总费用，决策变量黾仍为部件七上装的备用件的个 数。最优化函数a ( s 。) 则表示从部件七到部件拜的最小的失灵概率。该问题的动态规 划的基本方程如下： 瓴) 。哩n n 瓴) 五+ 瓴+ ) ) 七l 蚪，一一1 ，1 厶+ 。瓴+ ，) - 1 + 1 。一。女x k 最后，计算 “) 即为所求问题设备的最小失灵的概率。 实际上通过可靠性费用优化，可以在设备管理中保持一定可靠性不降低的前提 下，尽可能地减少备品配件的需求量，从而使库存控制拥有良好的前提。 2 2 备品配件可靠性与其库存需求的联系 罐 任何可独立发挥作用的设备都是一个若干元件按照串联和并联子网络组成的系 统，均可通过分解方法把复杂子网络转换为等价的串联和并联形式。即其可靠度都 可由其每一个元件的可靠度计算出来。设备的平均无故障工作时间可计算出来，也 可由统计得出。设备的平均无故障工作时间可以看作备品配件的订货时间或间隔， 数量可以从设备清册同类备品配件统计中得到。即：发电设备各部分的故障周期、 同类设备的故障数量，决定了发电设备相应备品配件的需求周期、需求数量，因此， 发电设备的可靠性决定了火力发电企业备品配件供应的供给周期、供给数量。库存 模型与以下几个要素有关：需求方式即库存物资的输出方式，补充方式即物资的输 入方式，有关生产、库存、订货、缺货的费用，通过控制输入方式，控制订货时间 和订货数量，形成库存控制的策略。从研究发电设备及辅机设备的可靠性入手，分 析其故障周期，以其故障周期作为库存控制的供给周期，考虑库存控制的经济性、 安全性、服务水平等因素，完备地构成备品配件的库存控制策略。 在实际工作中设备的平均无故障工作时间可计算出来，需求量加上安全库存量 华中科技大学硕士学位论文 即为供货量z ，也可由统计得出。 即：供货周期r = m t t f ，需求数最q = z z t 需求速率d = q t ，生产率p = z t 2 3 库存模型的建立及分类 2 3 1 火力发电企业库存控制中有关概念含义的明确 d ：需求速率，单位时间内的需求量。 p ：生产速率或再补给速率，如果所需货物能一次性得到满足，供应速率可以看 作是无穷大，称为瞬时供货，当货物只能按某一速率供应时，称为边供应边需求。 一：生产准备费用，次订货或生产所发生的固定费用。准备费用包括发出订货 单、电信往来、旅差、采购、收货、验收、调整设备、进仓等项目所发生的费用， 生产前的组织、准备、工艺设计、设备的调整、更换或制造工模夹具、生产后的清 洗保养等费用。准备费用与订货次数有关，计量单位是每次订货所发生的固定费用。 c ：单位货物获得成本，是货物价格或生产单位产品的成本。 h ：单位时间内单位货物持有( 储存) 成本，包括仓库保管费( 如占用仓库的租 金或仓库设施的运行费、维修费、管理人员工资等) 、货物占用流动资金的利息、保 险费、存储物资变坏、陈旧及降价等造成的损失费。如果品种繁多，般按货物平 均库存资金的百分比( 或称为存储费率) 计算。 b ：单位时间内单位货物的缺货费用，指因缺货不能满足需要而来的损失费用。 如失去销售机会的损失费、原材料供不应求造成停工的损失、不能履行合同按期交 货的罚款费用不允许缺货时，缺货费用看作是无穷大。 n ：单位货物的缺货费用，与时间无关，这种缺货费与缺货多长时间无关，只 要缺货，其单位货物的缺货费用相同。 t ：订货区间，周期性订货的时间间隔期，也称为订货周期。 l 提前期，从提出订货到所订货物且进入存储系统之间的时间间隔，也称为订 货提前时间或拖后时间。提前期实际上是为了保证某一时刻能补充存储必须提前订 货的时间期。如果需要马上可以得到补充，则提前期为零。 q ：订货批量或生产批量，一批订货或生产的货物数量。 1 4 华中科技大学硕士学位论文 s ：最大缺货量，即最大缺货订单，允许缺货时，出于缺货暂时不能满足需要， 货物到达后补充其缺货量，就是延期交货量。这种缺货形式称为缺货预约或缺贷补 充。如果缺货后即使货物到达也不再补充，这时就失去订单或销售量。两种情形都 有缺货费用。 r ：再订货点，当提前期不等于零时，货物的存储量降到某一水平时就要再次提 出订货，这一存储量称为再订货点。 n ：单位时间内的订货次数，显然有甩= 1 t 。 2 3 2 模型目标函数的建立原则及需求分类 模型的目标函数是以总费用( 总订货费+ 总存储费+ 总缺货费) 最小这一准则建 立的。根据需求的不同特点、不同的供货速率和不同要求的存储量( 允许缺货和不 允许缺货) 建立不同的存储摸型，求出最优存储策略( 即最优解) 。 根据备品配件的分类及其特点对其需求的特点可进行如下的划分： ( 1 ) 需求确定型 瞬时供货，不允许缺货。如热工计算机模件。 瞬时供货，允许缺货。如一般性阀门。 边供应边需求，不允许缺货。如重要设备的电子元件。 边供应边需求，允许缺货。如一般设备的轴承。 ( 2 ) 需求不确定型 需求连续随机，价格下跌幅度大，设备更新快的，如计算机模块。 需求离散随机重要设备的事故备品，如磨煤机磨环。 ( 3 ) 生产存储型。如汽包端盖是非标准配件，需自制。 2 3 3 模型的建立 ( 1 ) 需求确定型 瞬时供货，不允许缺货的经济批量模型 发电企业中一部分备品配件属于该类型，其为标准型号，供应充足。可瞬时供 货。此模型的特征是：供货速率为无穷大，不允许缺货，提前期固定、每次订货手 续费不变，单位时间内的储存费不变。需求速率d 为均匀连续的，每次订货量不变， 以周期t 循环订货。先考虑提前期为零( 即当存量降至零时，可以立即得到订货量q 华中科技大学硕士学位论文 的情形。最优存储策略是：求使总费用最小的订货批量q 及订货周期f 根据资料， 其存储模型为： 11 m i n f ( q ) ；妄艘+ - 六a d + c d ￥ q = d t , q o ，f 0 瞬时供货，允许缺货的经济批量模型 此模型的特征是：当存量降到零时，不一定非要立即补充，允许一段时间缺货， 但到货后应将缺货数量马上全部补齐，即缺货预约，其他特征同模型一。 备品配件的暂时缺货现象在实际中是存在的。因缺货而耽误需求会造成缺货损 失，另一方面，由于允许缺货就可减少存储量和订货次数，因而节省存储费和订货 费。因此企业除支付缺货费外没有其它损失时，在每个周期内有缺货现象对企业有 利。除了模型中的参数外，还假设： s ：在周期t 内的最大缺货量。 q i ：在周期t 内的最大存储量。 t l ：存储量为非负的时间周期。 屯：缺货周期( 存储量为负数的时间周期) 。 由于采取缺货预约存储策略，所以在一个周期内的订货量仍为q = d t ，在t l 内有 存量，需求量为q i = d t l ，在t 2 内缺货量为s = d t 2 ，不难看出关系：q = q 1 + s = d ( t l + t e ) = d t 。 则在计划期内总费用最小的存储模型为 r a i n f 一去瑚 + - 刍8 ( q q ，) ，) + 孚+ c _ _ ，q q q a d t ，q x - d t l ，q ，q 1 ，t ，t l o 边供应边需求，不允许缺货的经济批量模型 发电企业中大部分备品配件属于该类型，其为非标准型号，有一定的订货周期。 不能成批订制。这种模型的特征是：物资的供应不是成批的，而是以速率p ( p d ) 均匀连续的供应，存储量逐渐补充，不允许缺货。设f 为生产周期，t 1 为一个供货周 期t 内的生产时间，产量为d f ，1 是生产需求量d t 所花费的时间周期，显然t 1 q 时，总缺货费期望值为c n j ：o q ) ，o ) 出 总费用期望值为 ，( q ) - c o r ( q 叫似) a x + c 。弘一q ) f ( x ) d x 生产存储问题 电力企业有时对外委加工不方便的备品配件进行自制，此时就必须对于自制备 品配件的存储问题进行研究。要考虑合理安排采购与库存问题，达到既要满足生产 的需要，又要尽量降低成本费用。因此，如何正确制定采购策略，确定不同时期的 采购量和库存量，使得总的采购费用和库存费用之和最小的问题就是生产一存储问 题。 若电力企业对某种备品配件要制定一项n 个时期的采购计划。已知它的初始库 存量为零( 也可为一个已知常数) ；每个时期生产该备品配件的数量有上限m 的限制 ( 或无限制) ；每个时期生产对该备品配件的需求量是已知的，必须保证供应，不允 许缺货；在第n 个时期末的库存量为零( 也可为一个已知常数) 。要制订每个时期的 采购与库存计划，从而使总成本最小。其中d 。为第k 时期对产品的需求量，以为第 k 时期该产品的生产量，为第k 时期开始产品的库存量，由于各个时期的需求量保 证供应，所以& 土o , k - 1 ，2 ， ，且凡一s 。一0 。c i o 。) 表示在第k 个时期生产以 个产品的成本，包括固定成本k 和可变成本4 。扎，h k ( s 。) 表示在第k 时期开始时有 库存量所需要的存储费用。 因而，上述问题的数学模型为： 华中科技大学硕士学位论文 r a i n z 。著刚x t ) + h k ( s t ) 1 j j s 1 = 0 ，s 。+ 1 0 驴善矿善小0 ， 拈2 ，川 0sx t 墨m ， k 一1 ，2 ，n x f 为整数 华中科技大学硕士学位论文 3 库存控制相关问题分析 3 1 库存服务的特点及模型 3 1 1 库存服务的特点 电力企业库存服务根据其需求数量比较而言，可以分为大批量和小批量两类。在 大批量领料时，因工作时间等因素限制，服务容量有限，而小批量领料时，则没有 容量限制。其它特点均为输入过程：顾客源是无限的，顾客单个到来，相互独立， 一定时间的到达数服从泊松分布( 参数为a ) ，到达过程已是平稳的。排队规则；单 队，先到先服务。服务机构：单服务台，各顾客的服务时间是相互独立的，服从相 同的负指数分布( 参数为弘) 。而且，到达时间和服务时间是相互独立的，实际上符 合删1 和删1 ( n ) 排队系统的特点。系统状态为n 的概率： p - ， t 1 ( 1 ) m i m l l 模型 小批量的 乏：；z 矿 在系统中的平均顾客数：k2 1 - p p 2 i 。j r a 在队列中等待的平均顾客数：岛一t p i p i 2 一j 刍 顾客在系统中逗留的时间w ( 随机变量) ，在m i m 1 的情形下，服从参数为一 的负指数分布。 在系统中顾客逗留时间的期望值：职t e 缈) 。i 与 华中科技大学硕士学位论文 在队列中顾客等待时间的期望值：= 巩一吉= i 与 ( 2 ) m m i ( n ) 模型 大批量的输入过程：顾客单个到来，相互独立，一定时间的到达数服从泊松分 布( 参数为 ) ，到达过程已是平稳的。排队规则：单队且队长由于工作时间等因素， 服务容量有限，先到先服务。服务机构：单服务台，各顾客的服务时间是相互独立 的，服从相同的负指数分布( 参数为p ) 。而且，到达时间和服务时间是相互独立的。 系统状态为n 的概率：p - 尘c 1 昂一括 异2 括p 1 p _ 1 ns n 胀l 乇一警簪 队列长：l 日- l 。一( 1 一岛) 顾客逗留时间的期蚰职一南一南t 顾客等待时间的期望值： - 一丢 3 2 库存运输及优化 3 2 。1