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核电厂共享备件参数分配方法及应用
Parameter Allocation Methods and Applications of Shared Spare Parts for Nuclear Power Plants
引言
随着核电不断发展，核电机组数量不断增加，库存控制压力逐年增大，为了在保障现场备件供应的前提下有效降低核电厂库存，解决“备件供应保障”与“备件库存成本”之间的矛盾，需要在备件供应保障与备件库存成本之间寻找一个平衡点，常备合理库存。共码备件通过群厂共享，设置群厂共享储备数量，并按照共享备件分配方法分配到各核电厂，分配时不仅要保证各电厂储备金额比例均匀，同时也要保证备件保障率不降低。以前基于领用比例的分配模型存在重要无领用备件未分配安全库存，部分电厂储备金额过高，部分电厂储备金额过低情况，难以满足业务需求。基于此，本文建立了基于领用及多参数的共享备件分配方法，并将其开发至系统中进行应用，提升了备件保障率，提高了备件管理群厂集约化效应。
1 共享备件参数分配方法建模
备件领用为共享备件参数分配时的重要考虑因素，然而备件重要性、采购周期、电厂分配金额、电厂储备金额比例、当前参数等也是影响因素之一，针对重要备件，分配时需要考虑单电厂原始参数设置的安全库存或再订货点，针对非重要备件，分配时无需考虑单电厂原始参数设置的安全库存或再订货点。基于上面分析，建立基于领用比例的共享备件参数分配模型及基于领用比例及多参数的共享备件参数分配模型。本文需要分配的参数包括再订货点（即再订货点及安全库存最大值）及最大库存参数。
1.1 再订货点及最大库存设置方法
再订货点为采购周期内的平均领用量，因备件消耗年度变化存在一定的随机性，因此，一般选取备件年均领用量作为备件的平均消耗量，则再订货点设置及最大库存公式为：
2）
采购提前期（采购周期）时间包括采购部门处理时间、计划交货时间，收货处理时间三部分，其中采购部门处理时间及收货处理时间为定值，计划交货时间为变化值。
批量大小一般取备件一年消耗量，可根据实际需求调整。
1.2 基于领用比例的共享备件参数分配模型
共享备件为两个及以上共码且单价大于一定金额的备件，这里的金额可以根据需要进行设定，下面提到的共享备件均为此定义。对于现场某一共享备件，假设群厂联合虚拟电厂再订货点数量为S，最大库存数量为ZD，总领用数量为LY，需要分配电厂包括1、2…n，i为第i个电厂；需要分配电厂的再订货点分配数量为S1、S2…Sn，Si为第i个电厂的再订货点分配数量；需要分配电厂的最大库存分配数量为ZD1、ZD2…ZDn，ZDi为第i个电厂的最大库存分配数量；需要分配电厂的领用数量为LY1、LY2…LYn,LYi为第i个电厂的领用数量。则第i个电厂分配的再订货点数量计算公式如下：
3）
4）
假设剩余再订货点分配数量为SS，剩余最大库存分配数量为ZZD，假设领用数量最多的电厂为j，则第j个电厂的再订货点分配数量为Sj，最大库存分配数量为ZDj将剩余分配数量分配给领用数量最多的电厂，则剩余分配数量分配公式为：
（5）
（6）
1.3 基于领用比例及多参数的共享备件参数分配模型
备件重要性也是库存参数设置的重要因素，针对部分重要备件，失效会有机组后撤时效性要求，调度不一定能满足备件修复时效性，因此需要常备对应的安全库存或再订货点。同时，针对重要备件，在备件主数据编码阶段已设置对应的安全库存或再订货点，避免备件缺货风险。因此，针对重要备件需在保障当前参数的情况下分配库存参数。
1.3.1 重要备件
针对重要备件，对于现场某一共享备件，假设本次要分配的群厂联合虚拟电厂再订货点数量为S，第i个电厂再订货点数量为Si，最大库存数量为ZD，总领用为LY，需要分配电厂包括1、2…n,i为第i个电厂，需要分配电厂的最大库存分配数量为ZD1、ZD2…ZDn，第i个电厂最大库存为ZDi，需要分配电厂的再订货点数量为S1、S2…Sn，Si为第i个电厂的再订货点分配数量，需要分配电厂的领用数量为LY1、LY2…LYn,第i个电厂的领用数量为LYi。当前数据库中群厂联合虚拟电厂再订货点数量为SA，第i个电厂的再订货点为SAi，最大库存数量为ZDA，第i个电厂最大库存为ZDAi；
则第i个电厂分配的再订货点数量计算公式如下：
针对 
分，先将当前各电厂数据库再订货点分配到分配后再订货点，计算公式如下：
（7）
再将（S-SA）数量按照剩余数量分配模型分配，分配完成得到的Si及ZDi即为分配后电厂的再订货点。如ZD为0，则分配后ZDi均为0；如ZD不为0，则需要按照领用比例进行分配，其中最大库存分配电厂则取分配后设置了再订货点的电厂，则第i个电厂分配的最大库存数量计算公式如下：
（8）
分配完成后再按照剩余数量分配模型进行分配得到ZDi。
针对
部分,则Si按照当前各电厂数据库再订货点分配到分配后再订货点，计算公式与如上公式（7）一致。针对最大库存分配，如待分配虚拟库电厂最大库存数量ZD为0，则分配后各电厂的最大库存ZDi均为0；如待分配虚拟库电厂最大库存数量ZD不为0，则需要按照领用比例进行分配，其中最大库存分配电厂则取设置再订货点的电厂，则第i个电厂分配的最大库存数量计算公式见公式（8）, 分配完成后判定下剩余分配数量是否为0，如为0则不需要再进行分配，如不为0则分配完成后再按照剩余数量分配模型进行分配得到ZDi。
剩余数量分配模型
假设再订货点剩余分配数量为SS，最大库存剩余分配数量为ZZD，将参与再订货点或最大库存分配电厂数量小数位从大到小排列，如遇到小数位相同情况，则分配给储备金额最小电厂，然后依次分配1个给对应电厂，直至分配完成即为每个电厂分配的数量Si及ZDi。
各电厂分配金额及储备金额比例计算
选取n项备件，假设虚拟库联合储备电厂第i项备件再订货点为Si,单价为Mi；假设有m个电厂,第j个电厂第i项备件库存策略模型推送再订货点为Sji，单价为Mji。群厂参数采购金额CG，m电厂参数采购金额为CGm，第j个电厂分配金额为FPj。则群厂参数采购金额计算公式如下：
（9）
各电厂参数采购金额计算公式如下：
（10）
第j个电厂分配金额计算公式如下：
（11）
假设第j个电厂已分配了k项备件，则第j个电厂储备金额比例CCBL计算公式如下：
（12）
1.3.2 非重要备件
针对非重要备件，对于现场某一共享备件，假设本次要分配的群厂联合虚拟电厂再订货点数量为S，第i个电厂再订货点数量为Si，最大库存数量为ZD，总领用为LY，需要分配电厂包括1、2…n,i为第i个电厂，需要分配电厂的最大库存分配数量为ZD1、ZD2…ZDn，第i个电厂最大库存为ZDi，需要分配电厂的再订货点数量为S1、S2…Sn，Si为第i个电厂的再订货点分配数量，需要分配电厂的领用数量为LY1、LY2…LYn,第i个电厂的领用数量为LYi。当前数据库中群厂联合虚拟电厂再订货点数量为SA，第i个电厂的再订货点为SAi，最大库存数量为ZDA，第i个电厂最大库存为ZDAi；
针对
部分，分配后共享电厂再订货点与当前数据库再订货点保持一致。即Si=SAi，这样同样的群厂备件保障程度情况下，可以减少当前数据库参数修改。针对S不等于SA部分，则再订货点需要先按照领用比例进行分配，分配时电厂数量取未冻结的共享电厂，则第i个电厂分配的再订货点数量计算公式如下：
（13）
分配完成后判定下剩余分配数量是否为0，如为0则不需要再进行分配，如不为0则需要将剩余分配数量按照再订货点剩余数量分配模型进行分配，得到各电厂Si数量。将再订货点分配完成后，再开展最大库存分配工作，其中最大库存分配电厂取设置再订货点的电厂，最大库存先按照领用比例进行分配，则第i个电厂分配的最大库存数量计算公式见公式（8），分配完成后判定下剩余分配数量是否为0，如为0则不需要再进行分配，如不为0则分配完成后再按照剩余数量分配模型进行分配得到ZDi。
2 应用范围与评价
2.1 应用范围
目前根据各电厂的实际情况，多电厂运作模式采用的是“虚拟联储电厂模式”，虚拟电厂联储模式是指某备件为两个及以上电厂共用，原共用电厂均设置库存参数，均进行自行储备采购，经虚拟联储后，群厂建立一个虚拟电厂用于设置库存参数，虚拟电厂汇总群厂库存正订预留等参数后确定总储备数量，再分配到各个电厂。
本文中核电厂共享备件参数分配方法适用于核电厂所有共享备件及由共码备件扩容为共享备件的备件，该方法即从领用情况、备件保障、分配金额等角度考虑了备件库存储备、供应保障及调度情况。针对重要备件，充分考虑了现场备件的保障情况，针对待分配参数与数据库相同备件，减少了参数的重新分配及重复性修改。
由于群厂MRP参数计算逻辑及各电厂联储贡献度分配逻辑非常复杂，目前已将联储中备件MRP参数及各电厂储备数量分配逻辑开发到信息化系统中，通过程序自动进行计算群厂参数，并自动完成群厂参数分配。
2.2 应用评价
选取1464项样本备件进行分析，将基于领用比例分配模型定为模型1，本文提到的基于领用比例及多参数分配模型定为模型2，将两种模型进行对比评价。通过分析，从各电厂备件保障率角度分析，相比模型1，模型2各电厂保障率提升了6.1%（如表1）。
| 模型 | 样本数量 | 备件保障率 |
|---|---|---|
| 模型1 | 1,464 | 85.70% |
| 模型2 | 1,464 | 91.80% |
从储备金额比例角度出发，模型2各电厂储备金额比例基本接近90%，分配金额与储备金额较符合，分配较为均匀，模型1有三个电厂低于80%（如表2）。
| 储备金额比例 | ||
|---|---|---|
| 电厂 | 模型1 | 模型2 |
| 电厂A | 85.2% | 90.3% |
| 电厂B | 92.4% | 95.5% |
| 电厂C | 76.1% | 106.6% |
| 电厂D | 111.1% | 120.6% |
| 电厂E | 77.7% | 89.6% |
| 电厂F | 581.5% | 113.4% |
通过上述数据分析可以得出，相比于模型1，模型2分配方法各电厂保障率更高，分配更为均匀，同时也考虑了重要备件的保障，属于更优模型。
3 结语
备品备件的高效管理对于库存控制及备件供应保障意义重大，为提升核电厂共享备件保障率，提升重要备件保障，同时减少备件调度，本文通过总结核电厂共享备件参数分配经验，建立了基于领用比例及多参数的核电厂共享备件参数分配模型，相比于模型1，在公平性提升的基础上，备件保障率提升了6.1%。同时本文提出的共享备件参数分配已固化到平台软件中，实现参数设置分配自动化。
随着核电厂业务的不断壮大，后续共享备件数量将越来越多，虚拟联储将发挥更大的集约化价值，分配方法也将发挥更大的价值，该方法也可推广到其他类似行业进行复用。
参考文献：
- [1] 小林俊一.精益制造009：库存管理[M].上海：东方出版社, 2012.
- [2] 柳鹏，郭向利，姚丽阳.核电厂备件计划管理措施[J].中国核电, 2016，9（03）：241-246.
- [3] 刘宝红.供应链管理：高成本、高库存、总资产的解决方案[M].北京：机械工业出版社, 2016.
- [4] 张旭凤.库存管理[M].北京：北京大学出版社, 2013.