（机械制造及其自动化专业论文）机床企业服务备件管理信息系统的研究与开发.pdf

摘要 摘要 论文针对机床企业在传统的服务备件管理模式下，主要依靠人工管理，效 率较低，服务备件库存难以控制，备件信息难以统计和查询的问题，研究提出 利用信息技术平台，在网络和计算机技术的支持下，将先进的库存管理技术纳 入其中，设计开发了一套适用于机床企业的服务备件管理信息系统。该系统不 仅方便了服务备件的业务操作，而且实现了快速查询和统计分析功能，对服务 备件的有效管理提供了实时信息和决策依据。 在充分参考现有的备件管理理论和信息系统应用方案的基础上，本论文主 要进行了以下的工作： 首先，阐述了服务备件管理的概念和核心业务，对比分析了需求确定和需 求未知两种情况下的库存管理和控制方法，研究了服务备件需求特征并提出了 服务备件管理信息系统所采用的库存模型和需求预测方法。 其次，讨论了机床企业服务备件管理信息系统的逻辑结构，提出了应用 j s f + s p r i n g + h i b e r n a t e 的集成框架进行系统开发，并建立了系统软件体系结构。 再次，在对沈阳机床( 集团) 服务备件管理的调研分析基础上，设计和实 现了基于j 2 e e 多层结构的机床企业服务备件管理信息系统原型。 最后，论述了原型系统实现的业务操作和统计分析功能，并进行了实例验 证。 关键词：服务备件，库存控制，需求预测，信息管理，j 2 e e 框架 a b s t r a c t t h et r a d i t i o n a lm o d eo fs e r v i c ep a r t sm a n a g e m e n ti nm a c h i n et o o le n t e r p r i s e s ， r e l y i n gm a i n l yo nm a n u a lm a n a g e m e n t ，l e dt ol e s se f f i c i e n c y ：i ti sv e r yd i f f i c u l tt o i n v e n t o r yc o n t r o l 。a n dt os t a t i s t i c a li n f o r m a t i o na sw e l la se n q u i r i e sf o rs e r v i c ep a r t s i no r d e rt od e a lw i t ht h e s ep r o b l e m s ，t h ep r e s e n tt h e s i s ，s u p p o r t e db yt h en e t w o r ka n d c o m p u t e rt e c h n o l o g y , h a sr e s e a r c h e da n dp r o p o s e das o l u t i o nb yt h ei n t e g r a t i o no f i n f o r m a t i o np l a t f o r ma n da d v a n c e di n v e n t o r ym a n a g e m e n tt e c h n o l o g y o nt h i sb a s i s an e ws e r v i c ep a r t sm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mt om e e tm a c h i n et o o le n t e r p r i s e s i sd e s i g n e da n dd e v e l o p e d t h es y s t e mh a sn o to n l yf a c i l i t a t e dt h es e r v i c ep a n s b u s i n e s so p e r a t i o n s ，b u ta l s oa c h i e v e df u n c t i o n so fr a p i dq u e r ya n ds t a t i s t i c a la n a l y s i s ， w h i c hh a v ep r o v i d e dr e a l t i m ei n f o r m a t i o na n d d e c i s i o nb a s i sf o re f f e c t i v e m a n a g e m e n to fs e r v i c ep a r t s 0 nt h eb a s i so ff u l lr e f e r e n c ea b o u ts e r v i c ep a r t sm a n a g e m e n tt h e o r i e sa n d i n f o r m a t i o ns y s t e ma p p l i c a t i o n s ，t h et h e s i sh a sc o n d u c t e dt h ef o l l o w i n gw o r k ： f i r s to fa l l ，t h et h e s i sh a se x p l i c a t e dt h ec o n c e p to fs e r v i c ep a r t sm a n a g e m e n t a n dc o r eb u s i n e s s ，a n da n a l y z e dc o m p a r a t i v e l ym e t h o d so fi n v e n t o r ym a n a g e m e n t a n dc o n t r o la b o u tt h ec e r t a i nd e m a n da n dt h eu n c e r t a i nd e m a n d o nt h er e s e a r c ho f c h a r a c t e r i s t i c so ft h ed e m a n df o rs e r v i c ep a r t s ，t h ei n v e n t o r ym o d e la n dd e m a n d f o r e c a s t i n gm e t h o d s a r ep r o p o s e dw h i c ha r eu s e di ns e r v i c ep a r t sm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m s e c o n d l y , t h el o g i c a ls t r u c t u r eo fs e r v i c ep a r t sm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m i nm a c h i n et o o le n t e r p r i s e si sd i s c u s s e d a n ds y s t e ms o f t w a r ea r c h i t e c t u r ei sw o r k e d o u tb yu s i n go ft h ejs f + s p r i n g + h i b e m a t ei n t e g r a t e df r a m e w o r k t h i r d l y o nt h eb a s i so ft h ei n v e s t i g a t i o ni n t ot h es e r v i c ep a r t sm a n a g e m e n t i n t h es h e n y a n gm a c h i n et o o l ( g r o u p ) ，an e wp r o t o t y p eo fs e r v i c ep a r t sm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nj 2 e em u l t i t i e r e ds t r u c t u r ef o rm a c h i n et o o le n t e r p r i s e s i sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e d f i n a l l y t h et h e s i sh a se x p l i c a t e dt h eo p e r a t i o n a la n ds t a t i s t i c a la n a l y s i sf u n c t i o n s i i a b s t r a c t a c h i e v e db yt h ep r o t o t y p e ，a n dg i v e nt e s tc a s e sw h i c hs h o w e dt h a tt h es y s t e mr e a l i z e d t h ee x p e c t e do b je c t i v e k e yw o r d s ： s e r v i c ep a n s ，i n v e n t o r yc o n t r o l ，d e m a n df o r e c a s t i n g ，i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t ，j 2 e ef r a m e w o r k i i i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：l 司7 赶筝 秒男年l 月i i h 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：f 引辨 名卯8 年月日 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 服务备件管理信息系统研究现状及发展趋势 1 1 1 服务备件管理信息系统研究现状 从应用的角度看，通过信息化建设来改造传统的管理模式，已经成为当今 所有企业的共识。很多企业已经建立起了各种管理信息系统( m i s ) ，大大提高 了企业的效益。根据文献【l 6 j ，在冶金、机械、化工、电子和钢铁企业都进行了 备件管理信息系统的建设，但它们都只是从设备使用部门的维修角度来实施备 件管理的。在涉及到从制造厂家的角度来实施服务备件管理的信息系统，目前 大多还是在家电和汽车维修领域，对于在机床厂家实施服务备件管理信息系统， 在国内还不多见。 从研究的角度看，目前研究的重点在于生产领域，对于不同的生产模式， 提出了不同的备件管理策略和分析模型2 1 ，这些策略和模型对生产决策产生了 良好的效果。但对于服务备件领域，则没有进行专门的研究，而是将其纳入供 应链的范畴来进行考虑的。对于机床维修服务备件，有其特殊性，因此不能简 单地使用供应链中的进销存模型来进行分析，但也没有找到一种现成的方法和 手段来对机床服务备件进行有效管理。实践中有需求，必然会引起学术上的探 讨。从文献上【1 3 1 5 】看，目前已经有学者开始研究服务备件领域的问题了。 从技术的角度看，服务备件管理信息系统是服务备件管理技术与信息技术 的融合。目前对于备件库存理论仍然是基于运筹学来研究的，比如存贮论、动态 规划、随机过程和排队论等，基于价值论的a b c 分析法等【l 缸1 8 】。为了对库存优 化和复杂的存贮模型进行分析，提出了很多的数学计算方法和仿真模型【l 虬2 4 】， 比如迭代、神经网络、遗传算法以及模糊数学分析、层次分析法等。这些方法 和模型是当前库存管理系统的理论基石，对构建具体的备件管理系统具有重要 的借鉴意义。 信息技术的发展，特别是网络技术的发展和普及，极大的改变了生产和管 理的模式，将人们从传统的手工方式转变到计算机信息化管理，提高了工作的 第1 章绪论 效率和管理的水平。目前企业建立的管理信息系统，普遍采用b s 模式，而且 采用统一规范的组件和产品。通过这种方式构建的系统，具有良好的可扩缩性、 鲁棒性和易维护性。 市场上存在两类主要的信息系统开发的组件和产品，一类是基于j 2 e e 规范 的开发平台，另一类是基于n e t 的微软的产品。n e t 主要用于w i n d o w s 平台， 如果w i n d o w s 是公司和用户所使用的唯一平台，n e t 是一个不错的选择。在n e t 中，隐藏了分布式管道技术，从而降低了开发难度并提高了可移植性【2 5 】。 j 2 e e 最大的优点就是跨平台性，在任何装载j a v a 虚拟机( j v m ) 的计算机上 都可以运行。当应用程序需要在不同的平台上运行或者与遗留系统进行集成时， j 2 e e 是最理想的选择。同时j 2 e e 采用m v c ( m o d e l - v i e w - c o n t r o l l e r ) 设计模 式将w e b 层支持的图形化用户界面与e j b 层支持的业务逻辑分离，减少它们之 间的耦合，增强系统的健壮性和可扩展性【2 6 1 。 1 1 2 服务备件管理信息系统的发展趋势 对于建立服务备件管理信息系统，从信息技术的角度看，它是一个备件信 息的录入，存储，和输出的过程，采用常用的关系数据库管理系统就可以完全 实现。当前绝大多数的备件管理信息系统都是通过这种方式实现的。但从备件 管理技术的角度看，则是一个复杂的随机动态过程，比生产库存更难管理。因 此，建立服务备件管理信息系统的难点在于，如何对服务备件进行管理和库存 控制。这是迄今为止，所有的备件管理信息系统需要解决的问题。现在实施的 备件管理信息系统还仅限于对备件信息的简单记录和统计，不能提供决策支持 的功能。如何建立有效的系统模型并让信息系统能实现决策支持的功能，将是 今后管理信息系统的主要研究方向，也是信息系统发挥效益的重要体现1 1 9 , 2 7 - 2 8 】。 1 2 课题的来源、意义和主要内容 本课题来源于沈阳机床( 集团) 有限公司信息化重点建设项目。近几年来， 沈阳机床的产销量大幅度上升，对机床售后服务带来巨大的压力。 沈阳机床( 集团) 有限责任公司是国内最大的金属切削机床制造厂家，共 有3 0 0 多个品种，千余种规格。产品市场覆盖全国，并出口8 0 多个国家和地区， 2 第1 章绪论 市场占有位居国内同行业之首。2 0 0 6 年实现销售收入7 7 亿元，机床产量达7 5 万台，海外市场销售收入突破1 亿美元。面对如此庞大的销售量和由此产生的 售后服务，给公司带来了巨大的压力。通过实地调研，公司目前最迫切需要解 决的售后服务的瓶颈问题是服务备件管理。由于依然采用手工的方式对备件进 行管理，大量库存信息不能及时反馈，导致库存难以控制，有的备件缺货，而 有的备件长期积压。这严重影响了售后服务的质量，又增加了库存成本。 机床设备不仅是现代化企业的重要物质基础，而且是提高企业综合效益和 核心竞争力的重要因素。对于用户来说，购买价格昂贵的机床设备的目的在于 利用其先进技术来增强企业产品的竞争力。这意味着机床制造企业除了生产高 科技的产品外，还必须同时提供满意的售后服务，使之与用户分享技术成果并 实现双方的共同持续发展【2 钆3 0 】。在短缺经济时代，备件存储和管理都是由设各 的使用部门来承担的，但在当今竞争日益激烈的市场环境下，生产厂家必须参 与备件的管理，并及时有效地为客户提供所需的备件和服务。随着计算机网络 的日益普及，采用信息化技术来改造传统的服务模式已经成为一种趋势。通过 建立服务备件管理信息系统来提升企业的服务水平和管理的效率，已经成为决 策者的一种共识。 尽管目前市场上已经有完整的c r m 管理软件，但它们大多数仅适用于服务 性行业，在制造企业实施的成功率并不甜3 1 】，而且对于服务备件管理的功能过 于简单。而专门针对机床企业的c r m 软件，则更是罕见。因此机床企业需要开 发满足自身需求的服务备件管理信息系统。 根据沈阳机床( 集团) 的信息化建设的总体规划，服务备件管理信息系统 的主要内容包括：规范和完善服务备件产品目录；建立服务备件管理的业务操 作系统；提供简单实用的库存统计分析功能。 1 3 本文的主要研究和开发内容 本文主要是针对机床企业售后服务中的备件管理问题，结合企业的实际需 求，将备件库存管理模型和信息系统相结合，为机床企业的服务备件管理信息 系统的开发提供良好的解决方案。论文研究的主要内容有： 第一章绪论首先介绍了服务备件管理信息系统的研究现状和发展趋势。然 后介绍了本课题的背景和研究意义。最后介绍了论文的主要研究和开发的内容。 3u 第l 章绪论 第二章是关于服务备件管理理论的研究。首先介绍了服务备件管理的基本 概念。接着对服务各件的库存模型的特点进行对比分析，最后提出了服务备件 管理的库存模型和需求预测方法。 第三章是关于服务备件管理信息系统的体系结构研究。首先对用户需求进 行分析，建立了系统的功能结构模型。接着分析了j 2 e e 多层架构体系和开发模 式的特点。然后对j s f 表现层技术、s p r i n g 业务框架技术和h i b e r n a t e 的持久 层技术的应用整合进行了论述。在此基础上，提出了应用j s f + s p r i n g + h i b e r n a t e 框架进行本系统开发并建立了系统的软件体系结构。 第四章是机床企业服务备件管理信息系统的设计和实现。采用规范化的设 计方法，对数据结构进行了详细设计。通过面向接口编程，实现了系统的主要 功能方法。重点论述了系统的关键部分的实现过程、算法设计和数据访问优化 配置等。 第五章是系统运行与实例，对原型系统运行环境、业务操作和统计分析功 能进行论述，并进行实例验证。 第六章是结论与展望，总结了全文的研究工作，展望了将来的发展前景和 工作方向。 4 第2 章服务备件管理的库存模型和需求预测 第2 章服务备件管理的库存模型和需求预测 2 1 服务备件管理的目标和内涵 服务备件是企业售出产品后，为了实现售后服务的承诺，提供给客户在设 备保养和维修过程中，用来替换在用件的零部件【3 2 1 。服务备件管理就是对服务 备件进行有效的管理和库存控制，使服务备件既能满足客户需求，又能降低企 业服务成本。 服务备件管理的目标由企业的总体经营战略决策所决定。企业经营战略必 须首先认同赢得顾客满意的重要性，因为没有顾客的满意，企业的生存就会出 现危机。其后才是如何获取最大利润。服务备件管理要进行库存的管理和存货 的控制，因为库存过多，会产生高昂的存货成本，而库存过低，又会增加缺货 损失。这两方面都会给企业经营绩效带来重大影响。 在短缺经济时代，设备供应商是市场的主导者，对售后服务及其相应的备 件管理均不重视，他们总是让客户去维持备件的库存。但到了当今的充分竞争 的市场环境下，客户可选择的产品众多，因此售后服务成为企业差异化竞争的 重要手段。及时地提供服务备件，减少客户的停机损失，将会提高企业品牌形 象，增加产品的再定货几率。 企业为了提高售后服务水平，往往需要提高备件的库存水平，但同时却增 加了库存成本。如何在减少库存成本和缺货损失之间寻求平衡，是服务备件管 理的核心内容。服务备件管理要完成需求预测、定货、出入库操作、存储、配 送和运输等事务的一体化管理，从而减少备件采购量与实际需求的差异，优化 配送货网络，减少运输成本，提高服务响应速度。 服务备件管理包括物质流、信息流的管理1 3 3 1 。从物质流的角度看，服务备 件从备件供应商经过运输到达服务部门的备件库，然后随着维修服务活动的进 行，备件逐渐由备件库流向最终客户。从更广义的角度看，还要涉及到备件回 收、刷新和报废处理。从信息流的角度看，服务部门根据预测制定采购计划， 向备件供应商发送定单。当客户在维修保养中，需要备件更换时，由维修工程 师或者相关人员向服务部门提出申请。因此，服务备件的管理由企业的服务部 5 第2 章服务备什管理的库存模型和需求预测 门进行主导。 企业在进行服务备件管理的信息化建设中，需要对业务流程进行优化。大 致包括：服务备件计划采购流程，定单处理流程，出入库操作流程，盘点流程， 发运流程等。根据企业的实际经验，对核心业务流程进行重组和再造，建立有 效的服务备件管理平台。另外，根据实际需要，采取某种库存模型和控制策略， 对服务备件进行动态监控和需求预测，为实施有效的服务备件管理提供参考信 息和决策依据。 2 2 服务备件管理的库存模型 2 2 1 库存的基本概念 1 、存货价值【3 4 j 只要有库存，就会有存货。存货是一种资产，它具有一定的价值，根据会 计惯例，常用存货价值的概念加以说明。一般来说，可以通过把存货的的单位 价值与存货的数量相乘的方式来计算出存货的总价值。然而，存货水平变化的 幅度比较大，只能通过某一时间点，或者某一时间段内的存货平均值来反映总 体存货的价值。此外，由于存货通常被企业持有一段时间，存货价值还受到货 币价值、折扣、品质变化等不同因素的影响，因此，不能以当初采购时的价格 来进行计算，通常采用以下方法进行估算： ( 1 ) 实际成本法。孩方法通过实际付出的价格来确认存货中的每项物品的价 值。实际成本法把关注的重点放在每一种产品的最初价值上，而不是市场价值。 ( 2 ) 先进先出法。该方法假定那些先行购进的存货将会首先使用，剩余存货 的价值是根据最后购进的存货的价值而定的。 ( 3 ) 后进先出法。该方法假定最后购进的存货将会首先使用，剩余存货的价 值是根据先行购进的存货的价值而定的。 ( 4 ) 加权平均成本法。该方法通过计算一段时间内的所有采购存货的平均价 值，以此作为全部存货的单位平均值。具体做法是，把一段时间内的所有交易 的金额相加，除以采购存货的实际总体数量，得出单位存货的加权平均值。该 方法的优点是简单实用。计算公式： 平均成本= 所有存货的总成本存货的总数量 ( 2 1 ) 6 第2 章服务备什管理的库存模型和需求预测 存货价值本身十分重要，它反映了企业资产构成状况。采用哪种方法进行 估算，由企业的会计惯例进行决定。 服务备件的库存也是一种存货，也具有存货价值。由于服务备件的流通不 能和普通的货品完全相同，比如保修期内的服务备件是免费提供的，而且还要 保证不能缺货，因此对其存货价值的计算只能是会计意义上的评估。在本系统 中，对服务备件的存货价值的计算采用全周期加权平均成本法。 2 、存货周转次数 存货周转次数是评价库存管理绩效的重要指标。它的计算公式： 存货周转次数= 某段时间内售出的产品单位数量平均存货数量( 2 2 ) 有时企业间接通过财务数据，而不是通过实际计数的方式，来计算出存货 的周转次数。由此，存货周转次数的计算公式： 存货周转次数= 售出产品成本总值平均存货价值( 2 3 ) 存货周转次数从宏观上反映了一段时间内库存周转情况，由此推断出这段 时间内的库存管理的综合水平，具有直观清晰的特点。在不影响客户服务水平 的基础上，提高存货周转次数，将会降低总体成本，提高流动资金的运作效率。 服务备件往往都是离散的，而且会周期性的盘点，因此比较容易获得库存 的实际数量，在计算存货周转次数时，采用产品单位数量与平均存货数量的比 值进行计算比较方便。 3 、独立需求与关联需求【3 5 j 独立需求与相关需求是需求的两种基本分类，需求类型的不同，直接反映 库存模型和库存管理方法的差异。 独立需求是指某种产品的需求相对于其他产品的需求是相对独立的，不会 受到其他产品需求的影响。这样，这种产品的需求来自于不同客户的需求的线 性叠加。针对独立需求的库存模型就是寻求最优的定单批量和定货时间点。独 立需求受到外部环境的影响，需求量是不确定的，通常用预测的方法来估算。 关联需求是指不同物品的需求是相互关联的。对某种物品的需求变动会影 响到相关的物品的需求。因此，物品的需求不再是单个需求的线形叠加，而是 从生产计划中推导出来的。针对关联需求的解决方案，形成了物料需求计划 ( m a t e r i a lr e q u i r e m e n t sp l a n n i n g ，m r p ) 及其衍生物( 比如制造资源计划m r p i i ， 企业资源计划e r p 和准时工作制j i t ) 。 服务备件的需求具有独立需求的特征。因此，在本系统中，将采用独立需 7 第2 章服务备件管理的库存模型和需求预测 求的库存模型来进行库存管理。 2 2 2 库存模型及其特征 1 、经济定货批量模型 经济定货批量模型( e c o n o m i co r d e rq u a n t i t y ，e o q ) 也称( q ，r ) 模型【j 引， 是库存管理的一个基本的定量分析模型，其他很多复杂的模型都是在它的基础 上进行拓展的。它在理想化的存货体系中，计算出存货持有成本与定货成本之 和最小的定货批量，从而解决了对某种产品的单次定货的数量问题。 经济定货批量模型对存货体系作出了一些假设： ( 1 ) 只涉及一种产品。因此，无法通过以其他产品替代或者把几种产品集并 为一个定单的方式降低成本。 ( 2 ) 需求已知并具有延续性，而且在一段时间内不发生变化。 ( 3 ) 成本己知，而且为常数。 ( 4 ) 没有数量折扣，即采购价格和再定货成本不随定货数量的大小而变化。 ( 5 ) 各批量单独运送和接收。 ( 6 ) 补货及时，即同一定单下的所有货物同时到达，并且可以立即投入使用。 这些假设中最重要的一条就是需求已知。因此，经济定货批量模型是一个 已知需求的库存模型。尽管假设并不完全符合实际情况，但它展示了一些有用 的结果，对存货水平的变动规律提供了直观性的表述，为库存管理的定货批量 和定货时间等核心问题的解决奠定了理论基础。 根据经济定货批量模型，可以推导出最佳定货量( q 。) 和最佳定货周期( t 。) ： 驴、2 d s 二 t 。：鱼 d 式中：d 表示需求单位数； s 表示每批定货成本； h 表示单位物品持有成本。 例：某件物品一年总需求d = 1 0 0 0 件， 持有成本h = i o 元年，则最佳定货批量 8 ( 2 4 ) ( 2 5 ) 每批再定货成本s = 5 0 元，每件物品 第2 章服务备件管理的库存模犁和需求预测 驴犀= 2 x l o o 亚o x 5 0 圳。件 最佳定货周期 t o o o ：j 掣毫：0 1 年3 7 天 d1 0 0 0 t 午年 在实际的操作中，定单批量往往会偏离最佳定货批量，这时需要考虑定单 批量偏离最佳定货批量时的成本变动的敏感度有多大。根据研究表明【3 4 1 ，当采 用定单批量正好位于e o q 附近时，所产生的成本与最小化的成本十分接近。由 此，给实际业务带来方便，即定单批量可以根据实际情况在e o q 附近进行调整。 另外，e o q 中的补货及时性假设认为定货至交货周期为零，只要发布定单， 就立即到货，并投入使用。在现实条件下，这种情况几乎不会发生。如果定货 至交货周期很短，可以忽略其影响。如果周期较长，则需要确定定货时间。在 需求已知的情况下，常用的简便方法就是设定再定货水平( 如图2 1 所示) 。当 存货下降到再定货水平的时候，就需要发布定单了。 存货水平 定货批量 = 1 0 0 单位 再定货水平 = 2 0 单位 图2 1 已知需求条件下的定货批量与再定货水平的关系 2 、未知需求模型1 3 4 , 3 6 】 在库存管理方面，存在很多不确定的因素，比如价格的变动，供应商交货 9 第2 章服务备件管理的库存模型和需求预测 周期的变动等。但最主要的不确定性在于客户需求方面。在需求未知的情况下， 为了减少定货至交货周期内的缺货风险，企业通常需要持有额外库存即安全库 存( s a f e t ys t o c k ) 。这些安全库存在通常情况下是不会投入使用的，它只是为 了应对送货延误或者实际需求超出预测的情况。安全库存越多，缺货风险越小， 但库存成本也越高。因此，必须权衡安全库存与缺货损失。 从理论上讲，只要计算出缺货损失，就可以确定安全库存。实际上缺货损 失无法精确计算。因此引入服务水平( s e r v i c el e v e l ) 这个指标，即在定货至交 货周期内，存货可以满足需求的可能性。比如9 5 的服务水平意味着存货可以满 足9 5 的客户需求，而缺货风险为5 。 为了建立未知需求的定量模型，假定对某种产品的总体需求来自于大量客 户小批量需求的线性叠加，这样就可以认为总体需求服从正态分布。如果定货 至交货周期恒定为l t ，则在该周期内的需求也呈正态分布，并且单位时间内的 平均需求量为d ，标准差为0 。由此，可以利用正态分布的特点计算出安全库存 和再定货水平( 如图2 2 所示) ： 存货水平 再定货水平 安全库存 再 定 货 批 量 珏 服务水平 缺货概率 交货周期时间( 天) 图2 2 未知需求条件下的安全库存与再定货水平的关系 安全库存= z 定货至交货周期内需求的标准偏差= z o 历 ( 2 6 ) 式中：z 表示服务水平所对应平均值的标准差； 1 0 rl：r 一 。，一 一 一 第2 章服务备件管理的库存模型和需求预测 0 表示单位时间内需求的标准差； l t 表示定货至交货周期。 再定货水平= 定货至交货周期内的需求+ 安全库存 = l t d + z o 以丁( 2 7 ) 例：企业承诺保证9 5 的服务水平，定货至交货周期恒定为4 周，产品需求 服从均值d = 1 0 0 产品单位，标准差o = 1 0 产品单位的正态分布，则 由正态分布表：9 5 的服务水平的z = i 6 4 安全库存= z 0 三丁= 1 6 4 1 0 4 3 3 产品单位 再定货水平= 4 x1 0 0 + 3 3 = 4 3 3 产品单位 为了确定何时存货低于再定货水平，需要采用永续盘存制，即对库存状况 进行持续监控。采用库存管理信息系统，可以方便地对库存状态进行监测和预 警，提高管理的效率。 2 2 3 服务备件库存模型的选择 服务备件的库存具有一般产品库存的特征，它的作用主要有两方面：一方 面是通过库存提供缓冲，满足难以精确预测的客户需求；另一方面是通过库存 实现采购和运输的批量作业，合理利用经济定货批量的好处，降低运作成本。 服务备件的需求具有不确定性。它取决与产品的市场拥有量以及产品的故 障率。对于机床等设备而言，还受到操作人员的使用习惯、设备工作状况( 比 如车间环境是否恶劣，设备是否清洁保养，设备是否超负荷运转) 、设备使用频 次等因素的影响。因此服务备件的需求具有随机性，难以精确预测。 服务备件的需求具有长期性。由于机床等设备价值高昂，使用寿命比一般 产品长得多。在整个生命周期内，设备进行维修保养时，需要长期提供服务备 件。即便某种产品停止生产，也必须提供该产品的服务备件，否则，客户的机 床设备一旦发生故障，将无法维修，不得不提前报废。 服务备件的交付具有及时性。机床设备一般都要求故障停机时间不能过长， 特别是对于关键设备，一旦发生故障，将会造成巨大的停机损失。因此，服务 备件必须准确及时的交付。特别是三包期内的服务备件，更要及时提供。另外， 服务备件的单次配送批量小、品种多、频次高，因此，容易发生差错。 根据服务备件的特点，选择未知需求的库存模型，通过安全库存，来满足 第2 章服务备件管理的库存模型和需求预测 需求的不确定性。对于安全库存的确定和服务水平指标的计算，将使用缺货数 来进行衡量，不使用正态分布进行计算。因为无法准确把握j 下态分布的分布规 律，也就无法确定计算参数。采用缺货数，即当前库存与实际需求之间的差额 来估计安全库存和服务水平，是一种简单实用的方法。如果缺货数为正，表明 存货充足。如果缺货数为负，表明存货过少，不能及时满足客户需求，需要进 行补货。本系统将根据这一原理来对库存进行监控。 2 3 服务备件的需求预测 2 3 1 需求预测的方法及特征 l 、判断预测法 判断预测法是一种主观预测方法。它是依靠专家的主观看法和意见，在缺 乏可靠的历史数据的情况下，对需求进行预测的方法。最常见的判断预测法包 括个人看法、团队共识、市场调查、历史推论和德尔菲法( d e l p h im e t h o d ) 。判 断预测法非常灵活，适用于各种场合，但是可靠性不如定量预测。 2 、摄影预测法 摄影预测法是基于时间序列的预测方法。它使用历史数据来预测未来的需 求。常用的有简单平均法、移动平均法、指数平滑法以及季节和趋势预测法。 简单平均法和移动平均法都是计算过去的实际需求的平均值，通过平均值 来预测未来的需求。这种方法简单，在需求稳定的情况下，预测非常准确，但 是当需求模式改变时，它就不再适用了。平均法对所有历史数据使用相同的权 重，由此将会因为历史数据的陈旧而对需求预测产生干扰。 指数平滑法是对平均法的改进。它通过对不同的数据赋予不同的权重，从 而改变不同的历史数据对预测结果的影响程度。在实际使用当中，只要使用最 近一次的实际需求和之前的预测值就能推导出新的预测值。计算公式： 新的预测值= a 最近一次的实际需求+ ( 卜a ) x 之前的预测值 ( 2 8 ) 式中：a 为平滑系数，取值范围e o ，1 。 一种预测方法受到需求变化的影响程度叫做敏感性。在指数平滑法当中， 给定的平滑系数确定了预测的敏感性。当a 增加时，最近一次的实际需求的权 重增加，这样得到的预测结果就更加敏感，当a 减小时，预测结果的敏感度就 12 第2 章服务备件管理的库存模型和需求预测 降低。当预测结果敏感度提高，对需求变化趋势的响应越快，但不能得到更加 准确的结果，因为a 值越高，预测值就越容易受到随机干扰的影响。但是当a 过低，可能会忽略实际需求的变化趋势。因此，在采用指数平滑法进行预测时， 需要对a 的取值进行综合考虑，通常依靠经验或者采用试验的方式来确定。 季节和趋势预测法是对具有明显周期波动的需求的一种综合性的预测方 法。它将需求分解成多个组成部分，再对各个组成部分进行单独预测，然后将 各个部分的预测值进行叠加，得出最终的预测结果。通过对需求进行分解，然 后单独预测，为解决复杂的需求预测问题提供了思路。季节和趋势预测法是在 确认需求具有明显周期波动的前提下使用的，否则，将会影响到预测结论的准 确性。 2 3 2 服务备件需求预测方法的选择 在库存模型中，有一个重要的前置条件就是需求的特点。在独立需求的情 况下，必须通过预测来得到未来的需求信息。需求预测的结果的有效性直接影 响库存计划的准确性。 尽管通过安全库存可以减少由于需求变动而产生的缺货损失，但是安全库 存会产生库存成本，积压流动资金。因此，准确的需求预测对库存控制具有重 要的意义。 服务备件的需求具有随机性，但是不具有明显的周期性和趋势性，因此， 不能使用季节与趋势预测法进行预测。服务备件需求除了与零部件的可靠性有 关联外，还与实际工作状况有很大的关系。比如机床运动部件容易磨损，更换 频次高，而床身等部件，在整个机床生命周期内基本上不用更换。因此可以将 服务备件分为易损备件和非易损备件。这种分类方法已经在企业中广泛应用， 但它是一种定性的估计方法，就具体的零部件而言，无法确定什么时候需要更 换，因此具有随机性的特点。 服务备件的需求具有稳定性。对于机床设备，总是会出现故障，而且出现 故障，不会立即报废，因此，服务备件总是有需求。而且，尽管单台机床设备 故障是在某个时i 日j 内发生，但对于多台这样的设备，故障发生的时刻将会近似 均匀分散在各个时间段内。那么这种设备备件需求将具有稳定性。 由于服务备件具有需求独立性和稳定性的特征，而且一般为短期预测，根 1 3 第2 章服务备件管理的库存模型和需求预测 据文献【3 4 , 3 7 - 3 8 1 结论，采用指数平滑预测法具有较好的效果。本系统将采用指数平 滑法进行服务备件的需求预测。 为了便于库存管理的实施，本系统在逻辑上只设定一个服务备件中心库。 这个中心库将汇集所有的库存和业务信息，方便信息的实时汇总和共享。通过 这种方式，可以集中掌握历史信息并对需求进行总体预测，减小预测的误差。 对库存进行统一调度和监控，平抑局部需求过大的波动，增强服务备件需求的 稳定性。 2 4 本章小结 本章首先论述了服务备件管理的目标和内涵，服务备件管理是物质流与信 息流管理的统一。然后介绍了需求己知和需求未知两种情况下的库存模型和需 求预测方法。由于机床服务备件的需求具有独立性、及时性、随机性和稳定性 的特征，通过安全库存和需求预测来降低缺货损失，提高服务水平。最后对指 数平滑预测法进行了说明，并作为服务备件需求的预测方法。 1 4 第3 章服务各件管理信息系统的体系结构 第3 章服务备件管理信息系统的体系结构 3 1 用户需求分析 3 1 1 系统目标 沈阳机床( 集团) 有限责任公司是国内最大的金切机床制造企业，主要生产 基地分布在中国的沈阳、昆明以及德国的阿瑟斯雷本，机床产销量、市场占有 率居国内同行业首位。集团的战略发展目标是打造世界知名品牌，创建世界知 名公司。 为了实现公司长期发展战略，完善和提高售后服务水平，降低售后服务成 本，沈阳机床( 集团) 制定了建立支撑客户售后服务的管理信息系统的总体规 划。其中，服务备件管理信息系统旨在实现服务备件管理的信息化，完成对服 务备件信息的记录、统计分析，方便查询和管理，优化库存，提高服务的效率。 主要内容包括：规范和完善服务备件产品目录；建立服务备件管理的业务操作 系统；提供简单实用的库存统计分析功能。系统应用范围为沈阳机床各个部门 和特约维修中心( 4 s 店) ， 3 1 2 系统功能需求 通过实地调研分析，确定用户主要的功能需求如下： 1 、需求信息管理：客户服务人员登记客户备件需求信息，提供增、删、改、 查和审核功能。 2 、采购计划管理：采购计划由技术服务部统一编制，根据采购来源不同， 备件分三类：外购件、自制件和外协件。制定备件计划时，能够提供简单的需 求预测作为备件计划时的参考。 3 、库存信息管理：不同情况下的出、入库登记。辅助库存盘点和统计，并 输出汇总信息。 4 、发运信息管理：登记备件发运信息，内容包括客户信息、备件信息、委 托物流公司信息和客户确认收货信息。 15 第3 章服务备件管理信息系统的体系结构 5 、提供模糊查询和关键字组合查询的功能。 6 、能根据岗位和业务操作的需要，赋予相应的权限。 7 、基础信息维护：对服务备件目录和用户信息进行维护。 8 、统计分析功能：自动生成备件出入库报表和库存台帐；实现简要的统计 分析功能，为服务备件管理提供决策信息。 9 、监控功能：对于库存低于安全库存或者缺货等异常情况，自动进行提示。 3 1 3 系统性能需求 1 、系统可以运行在w i n d o w s 操作系统平台上，并具有友好的用户界面。 2 、系统性能稳定、安全、易扩展。 3 、系统经济实用、可实施性强。 3 2 系统功能模块划分 系统功能模块如图3 。l 所示。主要有：基础信息维护、备件需求业务、备 件计划业务、备件出入库业务、库存盘点业务、备件发运业务、统计分析和登 录八个模块。 l 、基础信息维护 ( 1 ) 备件基本信息维护：创建和维护服务备件目录。 ( 2 ) 用户基本信息维护：登记新用户的基本信息，维护用户的信息，修改用 户的角色。 2 、备件需求业务 ( 1 ) 备件需求信息查询：根据业务编号、客户名称、审核状态进行模糊查询 或者组合查询。审核状态分为已审核和未审核两种情况。 ( 2 ) 备件需求业务操作：客户服务人员登记服务备件需求信息和客户信息， 包括客户名称、联系人、联系电话等。已经登记的需求信息，如果还处 于未审核状态，则可以修改和删除；如果处于己审核状态，则不能修改 和删除。 ( 3 ) 备件需求审核：审核人员对服务备件信息进行审核，确认客户是否已经 付款或者是否属于服务范围。 1 6 第3 章服务备件管理信息系统的体系结构 图3 1 系统功能模块结构图 1 7 第3 章服务备件管理信息系统的体系结构 3 、备件计划业务 ( 1 ) 备件计划业务操作：备件计划员查看备件库存状况，系统对低于安全库 存的备件用红色标示；计划员根据对未来需求预测确定实际的定货批 量。 ( 2 ) 查看备件计划：根据业务编号和经办人编号可以模糊查询或者组合查询 备件计划信息。 4 、备件出入库业务 ( 1 ) 入库信息查询：根据业务编号、经办人编号、审核状态进行模糊查询或 者组合查询。审核状态分为已审核和未审核两种情况。 ( 2 ) 入库业务操作：库房管理员输入备件的编号、数量、单价和相关凭证进 行入库登记。登记时根据入库性质，选择采购入库、调拨入库、帐目调 整和盘盈入库。 ( 3 ) 入库审核：物流人员对入库记录进行确认，如果发现与实际情况不符合， 可以通知库房管理员修改。 ( 4 ) 出库信息查询：根据业务编号、经办人编号、审核状态进行模糊查询或 者组合查询。审核状态分为已审核和未审核两种情况。 ( 5 ) 出库业务操作：库房管理员输出备件的编号、数量、单价和相关凭证进 行出库登记。登记时根据出库性质，选择客户定货、调拨出库、帐目调 整和盘盈出库。如果出库数量大于实际库存数量，则给予提示并禁止执 行操作。 ( 6 ) 出库审核：物流人员对出库记录进行确认，如果发现与实际情况不符合， 可以通知库房管理员修改。 5 、库存盘点业务 ( 1 ) 盘点业务操作：对服务备件库存进行实物盘点，然