飛機(jī)行業(yè)的實(shí)力歷來被公認(rèn)為國家綜合國力的標(biāo)志，代表著一個(gè)國家的整體工業(yè)水平，發(fā)展航空工業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義。我國民用飛機(jī)行業(yè)現(xiàn)處于起步階段，尚不具備完備的研發(fā)能力，不具備通過自主知識品牌創(chuàng)新來占領(lǐng)國際航空市場的一席之地的條件。因此，我國飛機(jī)行業(yè)只有著眼于控制生產(chǎn)成本，減少資源浪費(fèi)，保證交付時(shí)間，穩(wěn)定地保持與國際大生產(chǎn)廠商的合作關(guān)系，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的企業(yè)目標(biāo)。所以，我國飛機(jī)行業(yè)應(yīng)積極地搜索貫穿于整個(gè)生產(chǎn)流程中的各種成本驅(qū)動因素，其中占生產(chǎn)資金比例較高的庫存是需要高度重視的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
如何對制造系統(tǒng)的庫存進(jìn)行有效的優(yōu)化和控制已經(jīng)成為國內(nèi)外很多學(xué)者研究的熱點(diǎn)，許多新的理論和方法相繼被提出。馬士華等研究了基于隨機(jī)提前期的(Q，r)庫存控制模型，分別考慮了需求是常量和需求是隨機(jī)變量2種情況下的庫存優(yōu)化問題，張延林等提出運(yùn)籌法能夠處理服從正態(tài)分布的需求量、前置時(shí)間等條件的庫存系統(tǒng)的存貨策略，李家駒采用模糊聚類分析方法按多個(gè)特征因素對品種數(shù)量龐大的庫存品進(jìn)行有效的分類，能夠進(jìn)行有效的庫存管理，林金鐘運(yùn)用定量訂貨模型建立庫存控制策略成為庫存定量分析的理論基礎(chǔ)。雖然對庫存問題的研究已經(jīng)比較深入，但是我國民用飛機(jī)行業(yè)剛剛起步，基于民用飛機(jī)行業(yè)的庫存研究多數(shù)集中在備件庫存方面，對于周轉(zhuǎn)庫存的研究很少。由于目前對飛機(jī)行業(yè)庫存管理的不重視，我國飛機(jī)行業(yè)普遍存在通過高庫存保證生產(chǎn)連續(xù)性的問題，極大地提高了民機(jī)的生產(chǎn)成本。某飛機(jī)制造企業(yè)，2007年平均存貨24911.95萬元，主要業(yè)務(wù)成本為25651.89萬元，2008年平均存貨38824.04萬元，主要業(yè)務(wù)成本為51454.84萬元，存貨的周轉(zhuǎn)率分別為1.03及1.33，存貨周轉(zhuǎn)率明顯偏低，顯示企業(yè)庫存占有資金流動性低，占用大量的資本。其中，抽取24項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)件庫存，庫存金額為215.7萬，而單機(jī)需要標(biāo)準(zhǔn)件的金額僅為4.8萬，具有大量的剩余物料，一旦工程更改或需求變化，必將給企業(yè)造成損失。截止到2008年12月，工廠僅原材料一項(xiàng)庫存金額就達(dá)2.64億，從數(shù)據(jù)可以看出，現(xiàn)階段該企業(yè)是典型的以高庫存保證生產(chǎn)的連續(xù)性，其弊端顯而易見，改進(jìn)庫存控制模式的需求十分緊迫。在此情況下，如何進(jìn)行庫存控制是十分有必要進(jìn)行研究的課題。
本文在分析民機(jī)物料特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從民機(jī)物料分類人手，通過物料評價(jià)指標(biāo)體系，提出不同類型的物料庫存控制策略，在保證供應(yīng)滿足生產(chǎn)建設(shè)的前提下，調(diào)整、優(yōu)化物料庫存結(jié)構(gòu)，合理儲備，提高了企業(yè)物資的周轉(zhuǎn)率，減少庫存資本占用，從而實(shí)現(xiàn)降低總成本的目的，對于目前我國民機(jī)物料庫存控制有著重要的意義及參考價(jià)值。
1 面向庫存控制的民用飛機(jī)物料分析
1.1 民機(jī)物料的特點(diǎn)分析
飛機(jī)是一種高精尖、高質(zhì)量、高附加值及高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)品。由于飛機(jī)產(chǎn)品的特殊性，致使其物料管理工作有著自己的獨(dú)特之處：
a.物料品種繁多且要求不一。
飛機(jī)制造極為復(fù)雜，專業(yè)性強(qiáng)，一個(gè)機(jī)型下的全部零件有幾十萬個(gè)，并且是按客戶需求定制生產(chǎn)的，同一種機(jī)型，可能每一架需求的物料都不相同，因此飛機(jī)制造行業(yè)具有物料需求品種多、數(shù)量多、單批次采購數(shù)量少的特點(diǎn)，物料采購管理更為復(fù)雜。
為更好地全面認(rèn)識和了解飛機(jī)的零部件，滿足庫存控制的可操作性，按零件在飛機(jī)制造中所處的位置和功能的不同，將飛機(jī)全機(jī)分成了機(jī)載系統(tǒng)成品件、機(jī)載結(jié)構(gòu)零組件、金屬原材料、零件與標(biāo)準(zhǔn)件，飛走材料等，如圖1所示。
圖1 飛機(jī)物料基本分類
b.采購的物料相對成本差距大。
飛機(jī)物料品種繁多，從價(jià)格不菲的發(fā)動機(jī)到一顆螺絲釘，相對成本差距千萬倍，對此，不同物料的采購管理絕不可同日而語。
c.物料需求時(shí)間不一。
飛機(jī)的制造工藝路線從配置到制造完成，周期持續(xù)1～2年，用于前期制造的物料，與后期所需的物料，需求時(shí)間間隔很長，如在飛機(jī)開始配置的時(shí)候就齊套全部物料，眾多物料保存在庫房中，既占用資金且占用管理人員精力。
d.可追溯性。
由于飛機(jī)產(chǎn)品的特殊性，就要求其在生命周期內(nèi)的質(zhì)量具有可追溯性。為保證飛機(jī)在生產(chǎn)過程中以及使用維護(hù)中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題可以及時(shí)追蹤質(zhì)
量源頭，同一種型號的飛機(jī)在飛機(jī)制造公司中，是依據(jù)客戶訂單按批次下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃。同一批次飛機(jī)物料的編號貫穿整個(gè)生產(chǎn)周期。為此，物料需求計(jì)劃需要針對相同批次或架次飛機(jī)采用批量供應(yīng)法。
e.有效性。
由于飛機(jī)都是在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型上按客戶需求定制的，同一種機(jī)型每架需求的物料都不相同，這造成了飛機(jī)物料有特有的有效性，物料的有效性貫穿了整個(gè)飛機(jī)制造過程。
1.2 面向庫存控制的民機(jī)物料類型分類
由于各物料自身特性的差異，決定了我們不可能對所有物料采用同一種管理方法，對飛機(jī)物料進(jìn)行合理的分類是進(jìn)行庫存控制的首要條件。在實(shí)踐中，ABC庫存分類法常常被用于解決此類問題，其分類核心是資金占用。然而，由于這種分類方法只考慮資金，勢必造成物料管理的不準(zhǔn)確性。
本文將經(jīng)濟(jì)性、影響度(缺貨成本)、不可獲得性作為物料的主要影響因素，并且考慮飛機(jī)制造周期長的特點(diǎn)，將物料的保質(zhì)期作為一個(gè)約束條件，考慮飛機(jī)制造業(yè)中可追溯性的特點(diǎn)，將采購數(shù)量與有效架次關(guān)聯(lián)作為第二個(gè)約束條件，提出一種新的物料分類體系。
經(jīng)濟(jì)性(Financial)是指物料本身的經(jīng)濟(jì)成本，以及在采購、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、保管等活動中涉及金錢的一系列因素，是控制庫存的重要影響因素。不可獲得性(Unprocurable)是指供應(yīng)市場的復(fù)雜程度，它決定了采購物料是否能夠及時(shí)供應(yīng)，其復(fù)雜程度直接影響采購管理的難度，影響采購方的談判力和支配權(quán)。
影響度(缺貨成本)(Impact)是采購物料的重要性，這是衡量所購物料在經(jīng)濟(jì)與質(zhì)量2個(gè)方面對企業(yè)的影響程度，對于企業(yè)影響大的物料應(yīng)在采購戰(zhàn)略上給予高度重視。
本文將民機(jī)行業(yè)的物料劃分為9種類型，見表1。
2 民機(jī)物料分類評價(jià)指標(biāo)體系
2.1 民機(jī)物料分類的評價(jià)指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)
a.經(jīng)濟(jì)性(Financial)評價(jià)指標(biāo)的確定。
經(jīng)濟(jì)性主要指物料所有涉及費(fèi)用的綜合，其一般考慮因素包括采購金額、庫存成本、訂貨成本、運(yùn)輸成本等，如圖2所示，我國民機(jī)行業(yè)物料90％都由國外供應(yīng)商提供，運(yùn)輸成本很高，某些物料的運(yùn)輸成本高達(dá)采購件單件價(jià)格的50％以上，本文在一般因素之外增加了最小訂貨量、折扣優(yōu)惠與囤積策略3個(gè)因素，在實(shí)際的采購中，一些標(biāo)準(zhǔn)件、零件與原材料會涉及到最小采購數(shù)量，即供應(yīng)商的最小訂貨量；世界期貨市場的價(jià)格時(shí)常有起伏，在漲價(jià)之前囤積一些成本敏感的物料是降低成本的明智選擇，但如何判斷是否囤積、囤積多少數(shù)量，則需進(jìn)行整體的考慮。在采購過程中，采購物料的數(shù)量會影響物料的單價(jià)，差價(jià)可能達(dá)到30％，在一般的工廠采購活動中，折扣優(yōu)惠是采購人員的一項(xiàng)重要考慮因素，采購部門追求的是單價(jià)最低，但是其未考慮采購之后涉及到的庫存成本與資金積壓等情況，引起制造成本的此起彼伏現(xiàn)象，造成單架總成本的上升，所以將折扣優(yōu)惠放入整體的庫存控制評價(jià)指標(biāo)中，進(jìn)行綜合的合理的判斷，折扣優(yōu)惠是一項(xiàng)十分重要的評價(jià)指標(biāo)。
圖2 經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)
b.影響度(Impact)(缺貨成本)評價(jià)指標(biāo)的確定。
影響度主要指加工裝配有需求但無法獲得所造成的損失，這些損失包括經(jīng)濟(jì)損失、質(zhì)量損失及工廠的信譽(yù)損失。其中經(jīng)濟(jì)損失既要考慮該工位造成的經(jīng)濟(jì)損失，且應(yīng)考慮由此引發(fā)的后續(xù)工位的經(jīng)濟(jì)損失，質(zhì)量損失是由于缺件所用的替代件引起質(zhì)量上的變化，即互換性，如圖3所示。民用飛機(jī)制造廠作為航空業(yè)的供應(yīng)商，會受到其供應(yīng)商管理的評價(jià)約束，由于缺件造成交付時(shí)間的延遲，以及替代件造成的質(zhì)量下降，會降低我國民機(jī)制造業(yè)的信譽(yù)，從而帶給剛剛起步的我國民機(jī)產(chǎn)業(yè)致命性的打擊。
圖3 影響度評價(jià)指標(biāo)
c.不可獲得性(Unprocurable)評價(jià)指標(biāo)的確定。
不可獲得性主要指物料供貨機(jī)會的高低(供應(yīng)商數(shù)量的多少)，物料運(yùn)輸時(shí)間長短(物流系統(tǒng)保障性)與質(zhì)量(一次性合格率)是否有保證，季節(jié)性是由供料的季節(jié)性或用料季節(jié)性所形成的，供應(yīng)商由于生產(chǎn)繁忙，不能保障每種物料都處于生產(chǎn)階段，造成了供應(yīng)商生產(chǎn)的時(shí)間和能否提供足額的供貨
數(shù)量不能保障，或者由于國家政策、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等造成物料的生產(chǎn)不穩(wěn)定，這些因素造成物料采購活動中的不可獲得性，如圖4所示。
圖4 不可獲得性評價(jià)指標(biāo)
d.約束條件一：保質(zhì)期(Shelf-Life)。
由于飛機(jī)制造有著嚴(yán)格的排產(chǎn)計(jì)劃，一架飛機(jī)的生產(chǎn)時(shí)間節(jié)點(diǎn)在提前1年或2年前就已經(jīng)安排完畢，所需物料根據(jù)MBOM、一級計(jì)劃與二級網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃擁有了一個(gè)確定的、惟一的開工時(shí)間，采購需要考慮物料的保存期限在開工時(shí)間之間。
定義采購周期為Tc，開工日期為Tk，物料的保存期限為Tb，發(fā)放訂單的日期為Td(單位：天)。
則約束條件為：
e.約束條件二：有效架次(EffectiVe)。
飛機(jī)的每一條物料都有著特殊的屬性——有效架次的定義，有效架次可以是單架次，例如103架，也可以是架次區(qū)間，例如103—107架，或者開放性的架次，如105+，針對有效性的不同，對采購的數(shù)量及策略有著重要影響，單架次的物料只需一次采購即可完成，屬于短期一次性采購范圍，區(qū)間架次多次采購的總數(shù)量不能大于單架所需數(shù)量、架次范圍與安全庫存數(shù)量之和，否則將造成浪費(fèi)行為，開放性的多架次由于需求數(shù)量不斷增加，可以按照庫存控制策略進(jìn)行合理控制。
2.2物料分類評判模型
支持向量機(jī)(Support Vector Machine，SVM)，是由Vapnik提出的一種新興的基于數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，是最大間隔超平面、Mercer核、凸二次規(guī)劃、稀疏解和松弛變量等技術(shù)的集大成者。SVM的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：
a.根據(jù)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原則，盡量提高學(xué)習(xí)機(jī)的泛化能力，即由有限的訓(xùn)練樣本得到的較小的誤差能夠保證對獨(dú)立的測試集仍保持較小的誤差。
b.SVM算法是一個(gè)凸優(yōu)化問題，因此局部最優(yōu)解一定是全局最優(yōu)解。
基于本文的分析，可建立一個(gè)基于SVM的航材分類模型：
a.確定備件分類維度。這些維度包括經(jīng)濟(jì)型、影響度及不可獲得性。
b.提取物料的各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的值。
c.從物料數(shù)據(jù)中，隨機(jī)抽取一組物料樣本，由專家對其進(jìn)行分類。這組樣本將作為SVM的訓(xùn)練樣本。
d.建立SVM，對訓(xùn)練樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)。在對訓(xùn)練樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程中，需要根據(jù)學(xué)習(xí)情況，選擇合適的核函數(shù)，并調(diào)整核函數(shù)參數(shù)以及懲罰參數(shù)。
使用該分類模型，能夠根據(jù)物料的多個(gè)相關(guān)屬性對物料進(jìn)行客觀全面的評估，判斷物料所屬的類別。在物料分類過程中，無需大量的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，避免了聚類分析的需要大量數(shù)據(jù)、難以實(shí)際應(yīng)用的弊端。由于SVM固有的全局優(yōu)化的特點(diǎn)在分類過程中無需設(shè)定指標(biāo)的權(quán)重，避免了將人為的主觀性帶人判斷過程。
3 基于物料分類的民機(jī)物料庫存控制策略與方法
3.1 民機(jī)物料庫存控制策略
庫存控制是一種系統(tǒng)性的、以數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的管理方法，它的目的是在保障生產(chǎn)正常進(jìn)行的基礎(chǔ)上，使制造企業(yè)獲得最低總成本，而不僅僅是倉儲管理，庫存控制要充分融合企業(yè)內(nèi)部與外部的特點(diǎn)，根據(jù)不同的物料類型采取不同的庫存控制策略，以增大庫存周轉(zhuǎn)率。
民機(jī)物料應(yīng)用庫存控制策略后，庫存管理人員的主要精力與工作只要集中在管理戰(zhàn)略型物料，及需要進(jìn)行庫存監(jiān)控的關(guān)鍵型物料和瓶頸型物料上，采購人員需注意杠桿型物料和供應(yīng)主導(dǎo)型物料的市場供應(yīng)狀況及趨勢，每一種物料都有明確的管理需求，而對于數(shù)量眾多，價(jià)格低廉，供應(yīng)穩(wěn)定的物料則由系統(tǒng)進(jìn)行管理與判斷，大大減少庫存管理的工作量，規(guī)范庫存控制的方法，優(yōu)化庫存結(jié)構(gòu)。針對民機(jī)的物料分類，不同的物料采用不同的庫存控制策略，見表2。
3.2民機(jī)物料庫存控制方法
庫存控制方法通過生產(chǎn)計(jì)劃、物料計(jì)劃、庫存計(jì)劃與預(yù)測本身，以及運(yùn)送發(fā)貨策略，甚至海關(guān)流程管理進(jìn)行物料的大生命周期管理，在飛機(jī)制造過程中，生產(chǎn)計(jì)劃提前1～2年就已安排完畢，不同部件的物料需求是通過生產(chǎn)計(jì)劃互相關(guān)聯(lián)的，采購部門從一級計(jì)劃與二級網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃著手，從物料需求的具體工位開工時(shí)間出發(fā)，結(jié)合物料需求明細(xì)表，再根據(jù)已有的庫存量與安全庫存安排相應(yīng)的采購訂單，最終得出所有物料的需求量及交付時(shí)間，從而再利用不同物料類型的訂貨模式模型確定合理的采購數(shù)量及采購時(shí)間，結(jié)合傳統(tǒng)中的“推”動生產(chǎn)與新型“拉”動式生產(chǎn)，減少供應(yīng)與需求兩方面的信息不對稱。
4 應(yīng)用實(shí)例
在某飛機(jī)制造廠的企業(yè)資源計(jì)劃(EntERPrise Resource Planning，ERP)系統(tǒng)中為了更好地進(jìn)行庫存管理，根據(jù)本文研究設(shè)計(jì)了庫存控制系統(tǒng)，并且在瀏覽器／服務(wù)器(Browser／Server，B／S)模式下，使用Java 2平臺企業(yè)版(Java 2 platform EntERPrise Edition，J2EE)和Oracle數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了軟件的開發(fā)，現(xiàn)以機(jī)載系統(tǒng)成品件為例，給出該系統(tǒng)的部分功能界面。
物料的評價(jià)指標(biāo)等級錄入功能，根據(jù)物料分類指標(biāo)的具體值將物料屬性的等級及數(shù)值輸入系統(tǒng)。輸入信息有單價(jià)、單機(jī)定額、保管成本、庫位需求、損壞率、訂貨成本、運(yùn)輸成本、檢驗(yàn)成本、最小采購量、折扣優(yōu)惠、囤積策略、延誤時(shí)間、涉及范圍、互換性等。
物料的查詢功能，可以根據(jù)物料的版本、牌號件號、有效架次、是否低于安全庫存4個(gè)查詢條件查詢物料的詳細(xì)信息，并可以從物料的牌號點(diǎn)擊進(jìn)人物料屬性及評價(jià)指標(biāo)修改的界面，查詢頁面的具體信息有牌號／件號物料類型、材料規(guī)格與規(guī)范、單機(jī)定額、庫存量、安全庫存量、工位與開工時(shí)間、建議提前采購期、建議采購數(shù)量等信息，并擁有提示采購計(jì)劃PS需要采購物料的功能。
預(yù)警功能，在采購計(jì)劃PS中具有提示功能。其一是提示采購計(jì)劃人員有新的需要采購的物料，其二建議采購計(jì)劃人員合理采購數(shù)量及交付時(shí)間。
5 結(jié)束語
作為民用飛機(jī)，庫存資金在整個(gè)飛機(jī)制造資金鏈上占有65%的比重，合理地對庫存進(jìn)行控制意義十分重大，本文對民用飛機(jī)制造中的物料進(jìn)行分類，并將SVM方法引入到分類的模型中，給出最后的庫存控制策略與方法，目前此庫存控制系統(tǒng)已就用在某飛機(jī)制造廠，取得了一定的效果，但隨著數(shù)據(jù)的積累，以及經(jīng)驗(yàn)的增加，對此庫存控制的研究應(yīng)當(dāng)進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整。在我國民機(jī)批量生產(chǎn)且與國外供應(yīng)商形成戰(zhàn)略伙伴之后，庫存控制的重心應(yīng)轉(zhuǎn)為基于供應(yīng)鏈的庫存控制。
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本文標(biāo)題：基于民用飛機(jī)物料分類的庫存控制研究
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