备用零件管理的多标准分类：案例研究外文翻译资料

Multi-criteria classification for spare parts management: a case study

Abstract

Inventory management of spare parts for production equipment is a process that affects the performance of maintenance management and therefore productivity. This paper presents an ongoing project aiming to develop a spare parts classification for integration in a computerized maintenance management system (CMMS) of a manufacturing company. The classification methodology should be able to define groups for which a stock management policy will be associated. Initially, a first classification is carried out to identify the necessity and importance of spare parts for maintenance. After that, a multi-criteria classification, including the previous maintenance classification, is used for defining the groups.

1. Introduction

Spare parts management is a specific branch of inventory management and it is characterized by a highly erratic and intermittent demand, and by parts costs of different magnitude.Whenever a component fails or requires replacement, a need for parts demand is created. Spare parts inventories diverges from manufacturing inventory in many aspects . The spare parts inventory is determined by the demand, instigated by preventive and corrective maintenance. The availability of spare parts should be directly related to maintenance in order to reduce failure downtime and costs. Inventory and maintenance management must be seen as parts interconnected for optimizing companyrsquo;s operations . Spare parts stock management has the functionality of providing support to maintenance service, such as to ensure operability of the installed systems.

According to Kennedy et al. the stock management of spare parts has peculiars characteristics that make them different from product inventories, such as: The decision of whether to repair or replace has profound implications on maintenance inventory levels; The information about reliability is generally not available to the degree needed for the prediction of failure times; Obsolescence may be a problem as the machines for which the spare parts were designed become obsolete and are replaced; The costs associated with the lack of spare parts are difficult to quantify, since they include costs associated with quality and production losses. CMMS is now a central component of many companiesrsquo; maintenance departments, and it offers support on a variety of activities related to maintenance. Concerning spare parts, it can track the movement of spare parts and their requisition when necessary and to facilitate the integration of logistics and maintenance perspectives.The integrated logistics and maintenance decisions will allow a more efficient maintenance programming and its execution.The research work about spare parts management presented in this paper is included in the project of the development of a CMMS prototype based on an upgrade of the current system used by the company. This upgrade consists on software architecture redesign, adding a set of advanced management maintenance methodologies and functionalities .

Spare parts management is not currently included in the CMMS of the company. Management of spare parts is performed by a department that ensures all the plants needs. To a more efficient and effective use of CMMS, it is intended that CMMS should be able to provide information relevant for the inventory management of spare parts. In order to improve inventory management of spare parts, it is intended to develop a classification method to evaluate spare parts according to their relevance, based on the information registered in the CMMS. Classification is required due to the high variety of spare parts and their characteristics.

In this paper, a classification methodology able to support inventory management of spare parts is presented, creating groups of spare parts to assign an inventory management policy.

The paper is organized as follows. In Section 2 a literature review is presented about spare parts classification.

Section 3 defines the approach to perform classification. In Section 4, the methodology is presented through its application in a sample. Finally, in section 5 the main conclusions and further work are presented.

2. Literature Review

Spare parts management has obtained great interest in literature, throughout the last decades. Various topics are addressed concerning spare parts, such as inventory control, demand forecasting and reliability, and supply chain management .

Spare parts classification is a relevant step to guide the whole management process. Many advantages can be achieved by proper classification. The demand forecasting process may be driven by data collected for different classes and performance improvement may focus on critical classes [9]. According to Cavalieri et al. , it is important to perform a categorization of the spare parts used in an industrial plant. This categorization is useful for filtering out those items where to put more attention.

Huiskonen states that spare parts classification allows the determination of an adequate spare parts management. It supports the choice of forecasting demand and inventory control methods, and establishes different performance targets in the levels of service and inventory turnover for each category. According to Huiskonen and Molenaers et al. there are two types of criteria to classify spare parts: process criticality, if its failure or malfunction results in severe consequences for the plant. For example, consequences related to loss of lives,environmental contamination or production loss; Control criticality, a spare part is considered critical if the possibility to ensure immediate availability of the part is difficult to control. To assess the criticality, spare parts classes should be created based on several quantitative and qualitative criteria.

This section is divided into 2 topics, namely, clas

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备用零件管理的多标准分类：案例研究

摘要：

生产设备备件的库存管理是一个影响维护管理性能和生产效率的过程。 本文提出了一个正在进行的项目，旨在开发一个用于集成到制造公司的计算机维护管理系统（CMMS）中的备件分类。 分类方法应该能够定义与库存管理策略相关联的组。 最初，首先进行分类以确定备件维护的必要性和重要性。 之后，使用多标准分类（包括之前的维护分类）来定义组。

1. 介绍

备件管理是库存管理的一个具体分支，其特点是高度不稳定和间歇性的需求，以及不同数量级的零件成本。每当某个组件发生故障或需要更换时，就会创建对零件需求的需求。 备件库存在许多方面与制造库存不同。 备件库存由需求决定，由预防性维修和纠正性维护。 备件的可用性应与维护直接相关，以减少故障停机时间和成本。 库存和维护管理必须被视为优化公司运营的互连部分。 备件库存管理具有为维护服务提供支持的功能，例如确保已安装系统的可操作性。

根据肯尼迪等人。备件的库存管理具有特殊性，使其与产品库存不同，例如：维修或更换的决定对维护库存水平有深远的影响;有关可靠性的信息一般不能用于预测故障时间所需的程度;过时可能是一个问题，因为备件设计的机器已经过时并被替换;与缺乏备件相关的成本难以量化，因为它们包括与质量和生产损失相关的成本。 CMMS现在是许多公司维护部门的核心组成部分，并且提供与维护相关的各种活动的支持。关于备件，它可以在必要时跟踪备件的移动和他们的需求，并促进物流和维护角度的整合。综合的物流和维护决策将允许更高效的维护编程和执行。关于备件的研究工作本文提出的零件管理包含在CMMS原型的开发项目中，该项目基于公司现有系统的升级。此次升级包括重新设计软件架构，增加一套先进的管理维护方法和功能。

备件管理目前不包括在公司的CMMS中。备件的管理由确保所有工厂需求的部门完成。为了更高效和有效地使用CMMS，CMMS应该能够提供与备件库存管理相关的信息。为了改善备件的库存管理，打算根据CMMS中登记的信息，开发一种根据其相关性评估备件的分类方法。由于备件种类繁多及其特点，需要进行分类。

在本文中，介绍了一种能够支持备件库存管理的分类方法，创建了一组备件以分配库存管理策略。

本文的结构如下。在第2部分中，对备件分类进行了文献回顾。

第3节定义了执行分类的方法。在第4节中，该方法通过其在样本中的应用来呈现。最后，第5节介绍了主要结论和进一步的工作。

2．文献综述

在过去的几十年里，备件管理已经引起了文学界的极大兴趣。 涉及备件的各种主题，如库存控制，需求预测和可靠性以及供应链管理。

备件分类是指导整个管理过程的相关步骤。 通过适当的分类可以获得许多优点。 需求预测过程可能由不同类别收集的数据驱动，并且性能改进可能集中在关键类别[9]。 根据卡瓦列里等人。 ，对工业厂房中使用的备件进行分类很重要。 这种分类对于过滤掉那些需要更多关注的项目非常有用。

Huiskonen表示，备件分类允许确定足够的备件管理。它支持预测需求和库存控制方法的选择，并为每个类别的服务和库存周转水平确定不同的绩效目标。根据Huiskonen和Molenaers等人的报道。有两种类型的备件分类标准：过程关键性，如果其故障或故障导致设备严重后果。例如，与生命损失，环境污染或生产损失有关的后果;控制关键性，如果确保零件立即可用性的可能性难以控制，则认为备件是关键的。为评估关键性，应根据若干定量和定性标准创建备件类别。

本部分分为2个主题，即备件常用的分类技术和主要分类标准。

2.1．分类技术

可以采用两种方法来分类备件的重要性：定量方法和定性方法。

在工业中，传统的分类方法是ABC分析，ABC分析广泛用于确定备件的服务需求。分类有助于公司简化库存管理。 ABC分析的目标是将库存物品或库存单位（SKU）分为三类，即：A（非常重要的物品）; B（中等重要项目）和C（相对不重要项目）。 ABC分析易于使用，并支持对性质相当均匀的材料进行库存管理[12]。用于分类的标准是产品年需求量和平均单价[13]。 Huiskonen [10]提到，作为品种

项目的控制特性增加了一维ABC分类不包括不同类型项目的所有控制要求。在文献中，普遍认为“经典”ABC分析可能无法在实践中提供良好的分类。

另一种定量方法是FSN，其将物品分为三类：快速移动，F，慢速移动，S和不移动，N。该方法基于对需求模式的分析并导致不同类型的分类，这是关注备件的移动率。

通常用于备件分类的定性方法基于粗略判断或评分方法。 VED（Vital，Essential，Desirable）分类是一种定性方法。 VED分类系统基于维护专家的知识。备件可以分为重要的，必要的或可取的[6]。尽管其结构明显简单，但它的实现可能会受到用户主观判断的困扰，因此可能是一项艰巨的任务。 Gajpal，Ganesh和Rajendran建议使用层次分析法（AHP）来应用VED分类，以限制主观判断的问题。

通常在文献中报道的用于备件分类的另一种定性方法是AHP。 AHP一直被认为是最流行的多标准决策技术之一。由于通常输入数据很容易获得，AHP吸引了研究人员的注意力。它被广泛应用于各个领域，特别是在运营管理领域，通过优先选择替代方案来解决复杂的决策问题。当需要考虑定性和定量因素时，可以使用这种技术，并且通过定义类似于家谱的分层结构来帮助定义关键因素。

在AHP中，相关数据是从使用一组成对比较中获得的。层次分析法的应用有助于将复杂的决策缩减为一系列简单的比较，因此它有助于综合显示最佳决策和明确选择理由的结果。 AHP使用目标，标准，次标准和替代方案的多级分层结构。这些比较用于定义每个标准的权重和每个标准的备选方案的相对绩效评估。该方法还验证了比较的一致性，并提供了一种机制，在比较不一致的情况下对其进行改进。

由Braglia等人提出的多属性备用树分析（MASTA）具有基于项目关键性的分类标准。该方法提供了两个连续的步骤：第一步提出识别四个备件重要性类来分析使用逻辑树的供应方法。下一步就是为四个定义的类别中的每一个获取合适的库存管理策略。 AHP用于支持逻辑树中每个节点的决策问题。

2.2．标准选择

多标准分类方法的第一阶段是重要标准的定义。在四个案例研究中使用的流行的标准类型是：提前期，项目失败的概率，潜在供应商的数量和价格。在Molenaers等人提出的案例研究中。提出了一种基于备件关键性的多准则分类方法。他们研究工作的贡献是在工业环境中实际实施分类方法。

Stoll等人开发的方法。旨在与工业公司合作评估基于实际库存的备件。目标是解决备件库存问题。由Braglia等开发的方法（MASTA）提出了备件库存管理模型。该模型考虑了造纸工业中部件分类的一组属性。

在Cakir和Canbolat的研究中，提出了一个适用于小型电气公司的多标准库存分类。该分类结合了近期信息技术的潜力，如Java Servlets，MySql数据库和模糊AHP方法的建模原理。

3.多标准分类步骤

进行本研究的公司根据机器供应商提供的信息和维修部门的经验确定备件订购数量和安全库存价值。目前，通过基于一个参数（消耗）的ABC分类和通过考虑移动频率的FSN分类对备件进行分类。目前，18％的库存商品被归类为不移动（FSN分类）。这种分类证明了许多年来没有移动的备件。

基于ABC和FSN的分类仅考虑单一标准。尽管如此，单一的分类标准通常不能代表项目的整个关键性。例如，缺乏缓慢移动的产品可能会对生产力产生重大影响。因此，在备件物流方面，应该制定一种包括临界性作为基本标准的方法。公司的CMMS目前不支持备件管理。备件库存管理通过在ERP系统中执行记录以及用于维护行为的材料“超市”来完成。

在本文中，开发了备件的多标准分类，以便为每个备件分配适当的库存策略，并结合一系列标准。与目前使用ABC和FSN分析的情况相反。

第一步确定备件的重要性，确定备件生产的重要性和需求。主要目标是使用名称VED（与文献中介绍的VED概念不同）将各种备件划分为三个关键类别：重要的，必要的和可取的，从而为每个备件分配一定程度的关键性。

bull;重要：零件故障对生产过程有很大影响;

bull;至关重要：零件故障对生产过程产生中等影响;

bull;理想：零件失败对生产过程没有风险。

在文献中，VED概念通常与AHP方法相结合。在这种情况下，矩阵中的两个标准和各个级别是共轭的，因为两个标准具有相同的重要程度。

备件重要性的结果将用作多标准分类的输入，其目标是对使用相同库存策略的备件进行分组。图1显示了所提出的备件分类方法中涉及的两个步骤。这种分类的第一步的目的是将备件分类为它们对维护的必要性和重要性。因此，此步骤的结果是将备件分配到三个关键程度中的一个。这将用于旨在创建备件组的第二类分类

共享相同的库存管理策略。在第二步中，执行将备件的关键性与库存管理相关的标准相结合的多标准分类。

4.一个应用示例

本节介绍分类方法的应用实例。 分类的第一步，备件的重要性，使用一组备件进行验证。 在分类的第二步中，提出了标准和方法。 该选择基于文献分析和本文其余部分介绍的工业评估，并有助于确定分类备件时要考虑的最合适标准。

4.1．备件的重要性

备件分类第一步的目标是以高效和详细的方式评估备件的重要性。在定义关键性分配规则之前，必须选择最合适的标准。定义了两个标准，即功能和对生产的影响。功能标准分为3个等级和4个等级的生产标准。

4.2．多标准分类

在第二步中，临界水平被用作备件多标准分类的标准。另外还增加了两个标准：前置时间和价格。间隔定义为公司涵盖所有备件。在确认标准和相应级别后，有必要选择比较方法。因此，建议使用决策树。在定义库存管理政策时，重要的是要考虑两个方面：使用备件的机器数量和对备件的需求。为了确定备件需求，将进行可靠性研究。在定期更换部件（预防性干预）的情况下，有必要在预防性维护间隔期间了解该项目发生故障的可能性。

5．结论

备件库存管理由于数据收集困难，需要考虑的信息量以及涉及的大量物品而成为一个复杂的问题。 备件对于保持生产过程高效运行非常重要，从而避免生产和质量损失。 另一方面，高库存水平是昂贵的，由于资本固定和存储空间。 因此，许多研究都试图优化存储的备件数量。 为此，必须了解影响备件采购和存储决策的因素。本文提出了一项研究，旨在为每个备件的库存管理策略的定义制定多标准分类。开发 这种多标准分类工具将有助于组织根据定量和客观信息做出决定，以库存备件。

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