设备维修备件和材料的零库存.doc

设备维修备件和材料的零库存概述

第一节 概述
机器、设备发生故障的时机一般仅能在有限的范围内加以预测。在许多领域存在这样的趋势，故障发生时间的不确定性大大增加了备件与维修材料的库存量，相关的仓储费用则被低估。与此同时，质量不良、有缺陷的零备件被使用后又将导致设备故障停机时间的增加。维修零备件与材料的库存优化可以在不影响维修工作的前提下使仓储费用及设备故障停机后果费用组成的总体费用降至最低。但是，这一目标的建立将产生效益背反的作用：
通过较高的备件与材料库存减少故障停机时间，但这又将导致总体费用的升高；
·降低备件与材料的库存可以减少仓储费用，但同时将延长
故障停机时间并增加故障后果费用。
高效的物流管理可以通过系统地考虑影响范围以及预先合理地确定相关目标为备件管理的经济性提供保障。在高效的物流管理系统中，为了实现仓储费用和物流环节的优化，仓储费用必须是独立核算并且是可控的。

第二节 维护用材料与零备件仓储的影响范围

为了能够认识维护用材料与零备件仓储的影响范围，有必要将影响范围分为两个方面：
·对维修材料与零备件需求的影响范围；
·对仓库需求的影响范围。
对仓库需求的影响范围涉及到企业及维修部门。为了确保企业生产的正常秩序以及计划性维修的顺利实施，所需的材料及零备件都需要由仓库存储和提供。这一影响还涉及所有对仓储的性质及组织产生影响的因素，如：
·仓库的面积；
·仓库所在的地点；
·必要的设备、器材及工具。
一、对维修材料与零备件需求的影响范围
对维修材料与零备件需求的影响范围涉及什么样的材料与零备件必须在什么时间、什么地点，以及以什么样的数量加以储存。在此基础上产生的问题是，如果这样的需求不能被满足，将会导致什么样的损失；另一个涉及的问题是，如果需求被满足，将必须付出什么样的代价；最后所涉及的问题也是一个非常重要的问题，即如何提高经济性的问题。
与上述问题相关的因素分别是：
·技术方面的需求因素；
·经济方面的需求因素；
·组织方面的需求因素。
上述三项需求因素涉及的范围很广，其重要性也难以笼统地确定，通常情况下是作为有效的参数予以阐述的。但是有一点是重要的，即企业应该自行确定内部维修材料与零备件需求的关系。
二、需求因素的从属性
有许多因素能够影响对维修材料与零备件的需求，以下是其中的一些因素，对这些因素并不要求其具备完整性：
·设备的种类；
·每一种型号设备的数量；
·设备的负载情况；
·维修部门的工作负荷；
·设备的可靠性；
·设备的故障特性(对故障的敏感性)；
·设备的役龄；
·企业制定的安全及各种工作规范、标准、定额；
·有关设备的各种法律、法规；
·维修人员及其技能；
·生产过程控制的能力。
1．需求的技术影响范围
设备的失效期是技术方面影响需求的重要因素，而失效期的期望值在很大程度上又取决于设备的可靠性。失效期的概念已在前面的章节中提及，即设备投入使用后直到其不能正常履行其功能时所经历的时间间隔。
关于可靠性，通常是指产品(设备)在给定的时间间隔内履行
其功能的能力，其概率上的度量就是可靠度。
例如，通过对100台铣床电机100次的观察(每台铣床观察1次)，测算其故障发生的规律。
首先为观察对象进行分组。组别A的数量取决于单一数值n的数量。根据经验公式：
K= 。涉及到上例，k≤ 。
表7-1是关于分组、频率表及故障频率在案例中的应用。
表7-1
组别序号j
按运转时间(h)分组
频率表
故障频率
累积故障数Gj
1
2
3
0～500
501～1 000
1 001～1 500

6

6

4
5
6

1 501～2 000
2001～2 500
2 501～3 000

4

10
7
8
9
3001～3 500
3 501～4000
4001～4 500

13

23
10
11
12
4 501～5 000
5 001～5 500
5 501～6 000

17

40

40

表7-1中的Gj即设备运转到6000h这一刻所发生的累积故障数。
图7-1是表示故障频率的直方图。图7-2则是表示各时段全部故障频率的直方图。图7-3表示了设备在运转过程中的可靠度。

图7-1 表示故障频率的直方图

图7-2 表示各时段全部故障频率的直方图
图7-3中可靠度曲线的说明：
设备的不可靠度为
F(t)=1-R(t)

图7-3 设备运转过程中的可靠度
式中R(t)——在确定时刻尚未发生故障的设备可靠度。
由于图7-3中所显示的设备运行1 500h的可靠度为0．96，
因而其不可靠度(即运行1 500h后发生故障的概率)为
9(1 500)=1-R(1 500)=1-0．94=0．06；
同理，设备运行3 000h的可靠度为0．9，不可靠度为
F(3 000)=1-R(3 000)=1-0．90=0．10；
设备运行4 500h的可靠度为0．77，不可靠度为
9(4 500)=1-R(4 500)=1-0．77=0．23；
设备运行6000h的可靠度为0．60，不可靠度为
F(6 000)=1-R(6000)=1-0．60=0．40。
设备使用寿命及可靠度随着不同的运转条件而改变，因此，诸如温度、振动、环境等外部因素都将对设备使用寿命及可靠度的数值产生重要影响。此外，设备的负载(满载、超载或轻载)对使用寿命及可靠度也是至关重要的影响因素。负载的变化既可能与加工材料有关，也可能是由刀具、工具的不同所造成的。由于许多设备的转速及受力状况是经常变化的，因而也就不难理解为什么设备使用寿命及可靠性的确定是一个非常困难的问题。在多数情况下，人们都是将以往的统计数据作为确定使用寿命和可靠性的有效前提。这样就可以在事后，也就是使用寿命的末期对相关数据进行修正。
2．需求的经济影响范围
一般说来，需求的经济影响范围可以归结于以下方面。
(1)零备件的仓储形式
在企业中，经常出现零备件不恰当的仓储形式，例如许多设备重要的备件被储存在一个公用的货架上，只有在发生故障，急需零备件的时候才提出新的需求。其后果就是零备件的库存过高；需用时寻找困难，延误维修时机。在涉及不同的维修部门时，这样的仓储形式将会更加加剧维修工作的困难。在实践中，一般不以制造厂商作为分类存储的标准，而是将相同或类似的零备件按产品分支进行分类存放。由于组成一种产品的零备件数量及型号、种类都不尽相同，因而进行系统地分类是十分必要的。在按产品进行零备件的分类时，应尽可能地将不同制造厂商生产的相同功能、相同尺寸的零备件存放在一起。
这种分类方式自然是可变的，在原有基础上还可以扩展。通过这种分类所获取的信息应保存在相应的备件卡片上。
这种分类储存方式的优点在于：
·防止出现过局的零备件库存；
·使得在同一个维修单位内部进行零备件更换成为可能；
·可以实现集中管理下的分散式仓储。
(2)维修费用
涉及维修材料与零备件需求的经济影响还有费用问题。
图7-4描述了相关的费用之间的关系。

图7-4 维修费用与故障费用之间的关系
从图7-4中可以看出，维修费用与维修强度呈线性增长的关系，这种关系在实际工作中是很难改变的。在所有相关的费用中，故障后果费用应该是优先予以考虑的。故障后果费用与修理费用一样，都是由于故障所引发的，两者共同构成总维修费用。
故障后果费用由以下费用组成：
·故障停机损失费用；
·故障停机检修费用；
·重新启动费用；
·附加费用。
由于故障停机损失费用和重新启动费用与仓储因素无关，因而故障停机检修费用与附加费用被纳入维修费用的范畴是有较大意义的。
故障停机检修费用由以下费用组成：
·检修期间的人工费用；
·检修期间所使用的设备费用；
·检修期间材料与器材等所消耗的费用；
·检修用零备件的仓储费用；
·检修期间用于外购商品的费用；
·检修期间用于部门之间协作的费用。
上述费用可以按照单位停机检修时间所发生的费用加以计算。
相比之下，附加费用则较难加以确定，一般情况下取决于生产任务及企业生产能力。
附加费用通常由以下费用组成：
·附加工序所发生的费用；
·重复工序所发生的费用；
·收益降低所产生的损失；
·设备性能下降所产生的损失。
修理费用发生在两种情况下，即利用仓储零备件进行的及时修理，以及以同样的费用额度外购或临时加工零备件进行的延缓修理。
3.需求的组织影响范围
随着现代工业生产规模的日益扩大及科学技术的发展，仓储系统已由简单的仓库储存发展为现代的物流系统；库存的品种也
由早期的数百、上千种发展到今日的上万种。在市场竞争日益激烈的今天，任何一个企业都不得不去认真思考如何降低仓储方面的费用。
(1)小型仓库
小仓库的业务范围不仅涉及库存物资的采集与发散，同时还关系到以较少的时间、较低的费用在确定的转运、配送场所按规定交货期及时供货的问题。进货、入库、出库、检验、包装、配送等业务都是在仓库范围内通过运输设备及仓储技术以经济的手段形成的总体上的物流。
按照计划工程师及企业经济师的观点，物流管理的首要的问题就是组织问题。通过现代仓储技术、优化的仓储空间利用、较低的人员投入以及较高的配送效率，人们将致力于在物流组织系统中对库存商品、系统所承担的各项任务以及配送频率建立起相应的规范。
图7-5是仓库的作业流程图。可以看出，仓储商品以任意顺序入库，在仓库中根据其产品类型进行分类整理，有需求时则依据任务单的要求重新进行编排与包装后出库。
(2)生产的组织
生产的组织是以生产设备的配置为基础的，是以加工方式为原则还是以物流的原则进行配置时必须首先予以考虑的问题。由于生产过程中各类仓储材料及备品配件往往来自不同的仓库，因而设备的配置又将对所发生的相关费用产生影响。
按照加工方式配制生产设备，各工位之间的空间位置可以按照相同的设备类型、相同的加工方式(如车、铣、钻、镗、刨、装配、贮存、检验等)进行安排。

图7-5 仓库中的作业流程
按照物流的原则配置生产设备，各工位可以按照各生产工序之间的顺序直接地依次进行安排，加工对象可以以较短的路径直接从一个工位流动到另一个工位。
(3)维修组织
作为生产组织的分支，维修组织的作用是不可忽视的。对于预防性维修(计划维修)来说，必要的材料及零备件库存是必不可少的。所有将要实施的修理作业都必须在物流及维修部门之间进行协调与相应的准备工作。
(4)仓库的组织形式
通常情况下，仓库可以划分为中心仓库和分散型仓库。
中心仓库自有其许多优势，但是位置固定，库存商品集中又显示出许多弊端。如果现有仓库由于所在的位置不合适，在生产中不能被充分利用，势必要新建仓库以满足生产上的需求，这在经济上可能是不合理的。
出于经济性考虑而设置的分散型仓库可以有效提高消耗性材料及易损零备件的周转率，同时这种仓储形式也有利于降低仓库建设投资，提高现有资金的使用效率。此外，时间与管理方面的因素也是分散型仓库越来越受到重视的原因。
入库量、平均仓储时间、供货地点及仓库设施应该是决定采用中心仓库或是分散型仓库的前提条件。
在实践中，人们出于经济上的考虑，往往采用结合两者长处的混合形式的仓储方式。这样就可以减少购置价格高的重要零部件在中心仓库的安全储备量，同时也可降低消耗性材料及易损零备件在分散型仓库中的库存数量。

第三节 自有或外委式仓储方式

采用何种形式的仓储是一个经常遇到的问题。自制备品配件，采用自有仓储方式无疑可以降低生产上的风险，但同时又将导致各种费用的增加。与此相对应的是，租用外部仓库进行储存将加大对供货商的依赖性，导致受制于他人，供货条件也有可能不利于委托方。考虑到这些问题，可以针对不同情况，因地制宜地选择适合企业自身条件的混合仓储方式。
上述仓储方式经常为企业所采用，但是究竟采用何种方式还没有一个明确的标准。

第四节 维修材料的仓储

一、问题的提出
确定必要的润滑材料(包括润滑脂、润滑油以及清洗材料等)的订货量并不是维修材料仓储中的难点，难点在于由设备制造厂商所指定的润滑材料的限制与短缺。对这类问题的处理需要具有良好的润滑技术知识，从众多型号中确定少数对企业生产至关重要的润滑材料的订货时间及批量。对这些重要的润滑材料，也要进行必要的仓储并以库存卡片的形式加以记录。
通过对维修材料进行合理的分类，一方面可以改善仓储的经济性，另一方面有利于加强仓库的组织管理，避免发生可能的错误与损失。
二、改善维修材料仓储的方法
维修材料仓储合理化的一个重要步骤就是根据企业内部制定的标准对相关材料进行分类检验。分类检验的目标应该是减少材料的种类，简化仓储材料的管理。
对维修材料进行分类检验后，下一步就是确定每一时间段对维修材料的需求量。每台设备都应该根据设备制造厂商提供的润滑指导意见或维修部门制定的润滑计划确定具体需求量。
润滑计划
润滑部位
润滑材料
序号
设备名称
编号
零部件
数量
润滑材料的更换润滑油的过滤

时间
司隔
数量
时间
司隔
数量

序号
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月

维护提示：

表7-2是一份润滑卡片的样本。
通过对维修材料分类卡片检查便可以确定每一时间段内每一个品种所必须供应的数量。根据企业生产规模，对特别重要的设备，其润滑过程应该通过确认，并以此作为润滑作业的凭证。通过确认，可以迅速地了解材料消耗的数量，同时也使得编制不同时间段内的需求计划成为可能，而这对于仓储管理是非常有意义的。
三、经济批量
1．经济批量的概念
在产品的年度市场需求量非常大的条件下，由于生产设备无法一年不停机地连续运转，因而不得不将年产量分配到不同的时间段内，问题是在各时段的生产过程中如何以最经济的方式完成年度总产量。在各时间段内完成的产量称为生产批量。
所谓经济批量就是在一次生产任务中以最经济的方式生产出来的产品产量，也就是以最低的单位产品成本生产出来的产品产量。
2．经济批量的确定
工作准备总是要求生产设备不断地进行调整，这种调整又将导致设备的临时停机。在按品种的批量生产及连续成批生产过程中，这种临时性的停机也将产生大量的经济损失。这些损失包括资产变换费用(设备安装与拆卸费用的总和)以及准备过程中发生的各项费用等，而这些费用的大小与所选择的生产批量大小无关，也可称之为批次固定费用。但是对于单位产品或产品品种来说，生产批量越大或批次数越少，在每一个时间段内发生的批次固定费用也就越少。另外，较高的生产批量将导致出现较高的仓储费用(批次可变费用)，仓储费用中包括管理费用、库存占用资金以及资金利息等。如果要尽可能地降低年度生产总费用，就必须求出一个使总费用最低的点，在这一点上的生产批量，其单位产品中批次固定费用与仓储费用之和保持在最低水平。这样的生产批量就是经济批量，如图7-6所示。

图7-6 费用与经济批量之间的关系
经济批量的详细计算要使用复杂的数学手段，在企业中往往并不适用。图7-6用图解的方式简要地表示了由仓储费用(批次可变费用)及批次固定费用组成的总费用与生产批量之间的关系，在总费用曲线下凹处最低点对应的批量就是经济批量。
图7-7用图解方式表示了零备件库存与时间之间的关系。

图7-7 零备件库存与时间之间的关系
x—订货量；xB—订货点库存量；t—根据
消耗周期确定的订货周期；tB—供货周期
对经济批量的确定事关企业资金及设备的占用，对产品市场需求预测的不确定性以及库存空间的有效利用，因而是一个十分重要的问题，也是诸多影响因素中重要的一项。在考虑到前述问题时，也可以考虑选择其他批量作为经济批量。
四、易损零部件的仓储
所谓易损零部件就是指在设备正常使用条件下很快出现磨损状态的零部件，易损零部件的磨损以至失效取决于设备运转时间及负载。易损零部件必须进行经常性的提前更换，这种提前更换并不取决于计划修理，而是通过维护作业或根据事先确定的设备运转时间进行的。因此，对易损零部件的适量储备是十分必要的。
在由诸多零部件组成的设备中，易损零部件的磨损速度远远高于设备本身。因此，相对于维修材料的仓储来说，预期使用寿命较短的易损零部件的仓储方面的问题要多一些。就企业的生产经营而言，易损零部件的存储应该是以尽可能低的成本以及易损零部件失效时库存所提供的保障为目标的，而且这一目标对于计划 (预防)维修或是按一定规律实施的计划修理都应该是适用的。
从储存的角度来看，易损零部件的经济使用寿命也具有较大的意义。对易损零部件经济使用寿命的研究首先是将计算的使用寿命作为参考数值，在易损零部件发生提前失效的情况下应及时予以更换。此外，易损零部件还应随着设备的计算折旧额扣除其价值。图7-8以图解的方法表示了这一折旧的过程。

图7--8 设备价值随时间递减的过程
（直线法计算的折旧过程）
图7-8描述了设备价值随时间递减的过程，也就是以直线折
旧方式计算的折旧过程。从图中可以看出，设备投入使用后，其购置价值在每一个相同的折旧期内等额递减。在直线折旧中，折旧率是一个常数，扣除折旧额后的设备价值就是折余价值，设备使用寿命终结时的价值即所谓名义价值，或称为残值(在德国，名义价值通常按1马克计)。
为了确定易损零部件的库存，当设备的使用期超出计算折旧期时，必须重新将设备新的投入使用的时间纳入计划。
综上所述，计算使用寿命可以确定为从投入使用直到计算折 1日期终了时的时间间隔。此外，在确定易损零部件的库存时，必须将设备制造厂商生产的易损零部件考虑进去。当某种型号的设备及配套易损零部件已不再生产时，继续使用该型号的设备将遇到一些麻烦。
必须提及的是，企业的标准化管理对于改善易损零部件的仓储是非常有益的。
五、备件的仓储
所谓备件，就是为减少由于不可预见的故障造成的设备停机时间而储存在仓库中的备用零部件。备件是仓储的对象，当设备零部件在正常使用期间发生偶发故障(如断裂)，而当这种故障又发生在依据设计规范确定的使用寿命终结之前时，就可使用备用的零部件置换损坏的零部件，使设备得以继续运转。就备件而言，关键不是储存多少数量和储存多长时间，而是储存与否的问题。
在备件的仓储过程中，首先要考虑其经济性。问题在于维修所需的零部件是否应该在购置设备时一并购买并加以储存；或者说为了避免在设备使用寿命终结时储存的备件一并报废而造成的浪费，应该在故障出现后再及时购置所需的零部件。回答这一问题并不是很容易的，首先要考虑的是设备在生产中的地位及其重要性以及零部件发生故障的可能性。此外，还应该了解和掌握零部件的供货周期。零部件是否应该进行储备必须在充分考虑到前述问题后再进行决策。在备件的仓储管理中，组织数据(如储存地点、备件索引卡片的正确记录等)的确定是非常重要的，而备件库存对维修作业的保障及周转速度也取决于前面提及的各项因素。
定期的维护与修理并不能从根本上防止和杜绝设备故障，不可预见的故障总还是不断出现。其中一些属于某些确定零部件的重复性故障，此类故障的特性可以通过系统的分析了解和掌握。对于这种类型的零部件必须加以储备，以便在出现需求的任何时刻都能够为维修提供保障。如果发生故障后再临时购买，势必将导致故障影响的扩大。
在储备过程中，对于老化及不再适用的备件应及时进行处理。编制短缺备件目录也是一项必须进行的工作，但是对每一种备件进行鉴定、识别和准备将是十分困难的。备件购置的优化可以围绕以下方面进行：
·公开询价；
·供货商信息的公布；
·库存及仓储费用的管理；
·陈旧老化备件的及时处理；
·通过对备件供应埋单及需求方面的准备以减少设备的停机时间。