城轨车辆维保备件的库存控制研究

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1、团结 献身 求是 创新 城轨车辆维保备件的库存控制研究 答辩人：答辩人： 高金东高金东 导导 师：张永师：张永 副教授副教授团结 献身 求是 创新 主要内容:课题研究的背景与意义课题研究的背景与意义课题研究的背景与意义课题研究的背景与意义1可维修备件的库存管理可维修备件的库存管理可维修备件的库存管理可维修备件的库存管理4不可维修备件的需求预测不可维修备件的需求预测不可维修备件的需求预测不可维修备件的需求预测2不可维修备件的分类和库存控制策略不可维修备件的分类和库存控制策略不可维修备件的分类和库存控制策略不可维修备件的分类和库存控制策略3总结与展望总结与展望总结与展望总结与展望5团结 献身 求是

2、 创新课题研究的背景与意义 1 1城轨交通迅速发展城轨车辆维保任务加重维保备件需求量骤增城轨车辆构造复杂、零部件种城轨车辆构造复杂、零部件种类繁多，当发生故障危害严重，类繁多，当发生故障危害严重，如果缺乏更换备件损失严重，如果缺乏更换备件损失严重，因此需要储备大量的备件因此需要储备大量的备件。车辆备件的需求大、价格高，车辆备件的需求大、价格高，占用企业大量流动资金，而备占用企业大量流动资金，而备件无法创造新的经济价值，对件无法创造新的经济价值，对公司造成的经济负担严重。公司造成的经济负担严重。导致导致备件库存管理通过采用合理的备件管理手通过采用合理的备件管理手段，在经济合理和不降低库段，在经济

3、合理和不降低库存服务水平等前提条件下，存服务水平等前提条件下，优化备件的配置节约优化备件的配置节约成本成本团结 献身 求是 创新 不可维修备件的需求预测2 2城轨车辆不可维修备件消耗特点分析：城轨车辆不可维修备件消耗特点分析：（1）备件的历史使用数据较少备件的历史使用数据较少（2）受外界某些人为因素等非规律性影响明显）受外界某些人为因素等非规律性影响明显（3）某些备件消耗随着季节等有规律性变化趋势）某些备件消耗随着季节等有规律性变化趋势备件需求预测方法：组合预测团结 献身 求是 创新 不可维修备件的需求预测2 2Bates. J. M.和Granger. C. W. J在1969年首次提出了组

4、合预测的概念。组合预测就是将两种或两种以上的预测模型有机的进行组合，通过综合不同预测方法的数据信息提高预测精度。组合预测：组合预测：团结 献身 求是 创新 不可维修备件的需求预测2 2基于基于时间序列时间序列的需求的需求预测预测：时时间间序序列列可可以以看看成成是是由由某某一一种种非非线线性性机机制制来来确确定定的的输输入入输输出出系系统统，因因此此时时间间序序列列需需求求预预测测可可以以理理解解为为根根据据备件消耗的历史数据寻找一种映射关系备件消耗的历史数据寻找一种映射关系：用用这这种种映映射射关关系系来来逼逼近近历历史史数数据据中中隐隐含含的的非非线线性性机机制制，这里的，这里的就可作为理

5、想中的预测器就可作为理想中的预测器。支持向量机回归预测支持向量机回归预测团结 献身 求是 创新 不可维修备件的需求预测2 2支持向量机回归预测模型：支持向量机回归预测模型：团结 献身 求是 创新 不可维修备件的需求预测2 2回归预测实验结果及分析回归预测实验结果及分析支持向量机预测模型支持向量机预测模型的训练结果很好，基的训练结果很好，基本能与真实数据相重本能与真实数据相重合；但是模型在测试合；但是模型在测试样本上的表现结果不样本上的表现结果不尽如人意，测试结果尽如人意，测试结果与真实结果存在一定与真实结果存在一定的差距的差距结果分析：结果分析：可见采用基于支持向可见采用基于支持向量机的时间序

6、列预测量机的时间序列预测方法能在一定程度上方法能在一定程度上反映城轨车辆维保备反映城轨车辆维保备件消耗的某些客观规件消耗的某些客观规律性，但无法满足实律性，但无法满足实际需求。际需求。团结 献身 求是 创新 2 2基于相关关系的需求基于相关关系的需求预测预测：备备件件消消耗耗很很大大一一部部分分会会受受到到人人为为因因素素的的影影响响，如如城城轨轨车车辆辆总总数数、车车辆辆检检修修安安排排、备备件件采采购购型型号号等等，这这些些规规律律性性弱弱，但但能能够够提提前前得得知知，因因此此引引入入到到需需求求预测的模型中，以提高备件预测的精确度和适应性。预测的模型中，以提高备件预测的精确度和适应性。

7、基于基于BP神经网络的需求神经网络的需求预测预测不可维修备件的需求预测团结 献身 求是 创新 2 2相关关系预测实验结果及分析相关关系预测实验结果及分析不可维修备件的需求预测结果分析：结果分析：该模型在训练该模型在训练样本集上能够取得样本集上能够取得较好的拟合效果，较好的拟合效果，平均绝对误差为平均绝对误差为1.2，但在测试样，但在测试样本集上效果一般，本集上效果一般，平均绝对误差达到平均绝对误差达到2.4城轨车辆备件的消城轨车辆备件的消耗会受到其他某些耗会受到其他某些稳定因素的因素，稳定因素的因素，可能包括气候、环可能包括气候、环境温湿度等等，部境温湿度等等，部分因素无法提前预分因素无法提前

8、预知或量化知或量化，使得模使得模型不能够型不能够展示展示模拟模拟最真实场景。最真实场景。团结 献身 求是 创新 2 2不可维修备件的需求预测组合需求预测模型组合需求预测模型团结 献身 求是 创新 2 2不可维修备件的需求预测组合预测实验结果及分析组合预测实验结果及分析（1）平均绝对误差(MAE): （2）均方误差(MSE)：（3）平均绝对百分比误差(MAPE)：（4）均方百分比误差(MSPE)：误差度量评价指标：误差度量评价指标：团结 献身 求是 创新 2 2MAEMSEMAPEMSPE时间序列预测7.63519.81060.25420.3311相关关系预测2.26623.03980.0745

9、0.1020组合预测0.75600.58820.02520.0186组合预测模型与单项预测模型评价指标结论：结论：根据维保备件消耗的时间序列和相关影响因素，根据维保备件消耗的时间序列和相关影响因素，建立非线性组合预测模型，能获取精度更高的需求建立非线性组合预测模型，能获取精度更高的需求预测值，适用于城轨列车维保备件的需求预测。预测值，适用于城轨列车维保备件的需求预测。不可维修备件的需求预测团结 献身 求是 创新 维保备件分类及库存控制策略3 3城轨车辆不可维修备件城轨车辆不可维修备件特点：特点：种类多，而且由于新购列车型号不同、备件存种类多，而且由于新购列车型号不同、备件存在可替代型号等原因，

10、不可维修备件的种类在可替代型号等原因，不可维修备件的种类型号型号会会发生很大变化发生很大变化。选取典型备件基于AHP分类构造SVM分类模型其余备件分类团结 献身 求是 创新 3 3维保备件分类及库存控制策略属性属性标定说明备件重要性高、中、低由城轨车辆检修人员对备件在车辆维护中的重要程度及缺货损失大小进行综合评定备件单价人民币备件的采购单价，取最近一次的采购单价采购提前期周备件从发出订单至备件到达仓库所需要的时间供应商等级高、中、低由仓储管理人员根据备件供应商的供货质量、信用度、售后技术支持服务等进行综合评定备件可替代性强、中、弱备件在使用过程中是否可被其他备件替代，及替代备件的可获得性等，有

11、仓储管理人员评定年使用量个数备件每年的平均使用数量城城轨车辆维保保备件件分分类属性属性说明：明：团结 献身 求是 创新 3 3维保备件分类及库存控制策略基于基于AHP的城轨车辆维保备件分类的城轨车辆维保备件分类：（1）将准则层的六个分类准则两两比较并量化，得到分类准则比较矩阵 ；（2）计算准则层的各个准则对目标层权重： 从而我们可得到准则层对目标层的特征向量：（5）计算各个备件的总权重（3）验证分类准则比较矩阵的一致性；（4）统计所有备件的六个属性，量化并做最大-最小正规化处理，可得到备件属性向量：团结 献身 求是 创新 3 3维保备件分类及库存控制策略基于基于支持向量机支持向量机分类分类：团

12、结 献身 求是 创新 3 3维保备件分类及库存控制策略基于基于支持向量机支持向量机的城轨车辆维保备件分类的城轨车辆维保备件分类：基于1-a-r的调整组合方法部分分类准则分类器城轨车辆备件分类样本集划分非A类SVMA类备件 VS B类备件+C类备件非B类SVMB类备件 VS A类备件+C类备件非C类SVMC类备件 VS A类备件+B类备件SVM二分类器团结 献身 求是 创新 3 3维保备件分类及库存控制策略基于基于支持向量机支持向量机的城轨车辆维保备件分类的城轨车辆维保备件分类：A类正确率B类正确率C类正确率备件训练样本20/2027/3050/50备件测试样本备件测试样本9/1014/1525

13、/25A类正确率B类正确率C类正确率备件训练样本19/2027/3048/50备件测试样本9/1013/1523/25A类正确率正确率B类正确率正确率C类正确率备件件训练样本本20/2028/3048/50备件件测试样本本10/1013/1523/25非A类SVM分类结果非B类SVM分类结果非C类SVM分类结果基于基于SVM的的ABC分分类器器测试结果果A A类正确率正确率B B类正确率正确率C C类正确率正确率综合合分分类正确率正确率备件件训练样本本19/2028/3048/5095/100备件件测试样本本9/1013/1523/2545/50团结 献身 求是 创新 3 3维保备件分类及库存

14、控制策略A类备件库存控制策略类备件库存控制策略: A类备件重要等级高、占用资金大，是备件库存控制中的重中之重，需要严格采用最佳库存量的方法，提出基于需求预测的 库存控制策略对A类备件进行管理。团结 献身 求是 创新 3 3维保备件分类及库存控制策略B类备件库存控制策略类备件库存控制策略: B类备件重要性等仅次于A类备件，本文采用 库存控制策略对其管理。 库存控制策略是每隔一个固定周期 检查仓库备件的库存量，然后发出备件订货，使得备件到货是库存量达到最大值 。团结 献身 求是 创新 3 3维保备件分类及库存控制策略C类备件库存控制策略类备件库存控制策略:C类备件重要程度、价值量等指标最低，因此所

15、需花费的管理成本及精力应当最小，本文采用 库存控制策略对其进行控制，通过设定订货点平的数量值实现计算机的自动管理。团结 献身 求是 创新 4 4城轨车辆可维修备件的库存管理可维修备件两级维修供应体系工作流程图可维修备件库存管理可维修备件库存管理 建立城轨车辆可维修备件的两级维修供应库存管理模型，通过合理配置基层级和基地级的备件库存量，在有限的资源条件下实现最大的城轨车辆可用度及备件满足率。备件备件供应供应渠道渠道分布分布备件备件短缺短缺量分量分布布库存库存管理管理模型模型优化优化模型模型最优最优配置配置团结 献身 求是 创新 4 4城轨车辆可维修备件的库存管理基于备件满足率的基地备件库存管理模

16、型基于备件满足率的基地备件库存管理模型：基地维修中心备件的备件满足率建优化模型如下所示：团结 献身 求是 创新 4 4城轨车辆可维修备件的库存管理基地维修中心模型求解：基地维修中心模型求解：(1) 首先通过增加各类备件量使得备件满足设定的备件满足率；(2) 通过计算各个备件增加一件带来的备件满足率提高量与各个备件价格的比值，选取比值最大的备件作为下一个增加备件量；(3) 循环执行第二步，直至系统备件满足率达到要求。团结 献身 求是 创新 4 4城轨车辆可维修备件的库存管理基于设备可用度的基层级备件库存管理模型：基于设备可用度的基层级备件库存管理模型：设备可用度与短缺数期望值的关系模型：基层维修

17、中心设备可用度为 对于整个可维修备件两级库存管理系统而言，设备可用度为所建优化模型如下所示：团结 献身 求是 创新 4 4城轨车辆可维修备件的库存管理基层级维修中心模型求解：基层级维修中心模型求解： 基层维修中心备件库存模型以设备可用度为指标，采用边际分析法进行优化。设备可用度的边际因子设为：团结 献身 求是 创新 4 4城轨车辆可维修备件的库存管理实例仿真：实例仿真：LRU1LRU2SRU11SRU12SRU13SRU21SRU22基地维修中心13756535基层维修中心17423412基层维修中心26425312基层维修中心36424312团结 献身 求是 创新 4 4城轨车辆可维修备件的

18、库存管理结果分析：结果分析：基层维修中心1费效曲线斜率趋势费效曲线斜率呈下降趋费效曲线斜率呈下降趋势，显示费效曲线上的势，显示费效曲线上的点均是凸点，点均是凸点，表明表明采用采用边际分析模型模型优化边际分析模型模型优化方法，基层维修中心中方法，基层维修中心中每一个配置的备件均能每一个配置的备件均能对总的可用度带来最大对总的可用度带来最大提升，维修备件库存配提升，维修备件库存配置为最佳配置置为最佳配置。团结 献身 求是 创新 总结与展望5 5研究了城轨车辆不可维修备件的需求研究了城轨车辆不可维修备件的需求预测预测研究了不可维修备件的分类方法研究了不可维修备件的分类方法1研究了不可维修备件的库存控

19、制策略研究了不可维修备件的库存控制策略2研究了可维修备件的库存分配模型研究了可维修备件的库存分配模型34团结 献身 求是 创新 总结与展望5 5本本文文设设计计的的城城轨轨车车辆辆维维保保备备件件的的库库存存控控制制模模型型研研究究还还不不够全面，作者认为还可以从以下几个方面进一步改进：够全面，作者认为还可以从以下几个方面进一步改进：（1）加加强强备备件件消消耗耗信信息息统统计计的的同同时时，另另一一方方面面需需要要提提高高数数据挖掘能力；据挖掘能力；（2）通通过过引引入入库库存存管管理理模模式式，从从供供应应链链上上控控制制备备件件的的库库存存量；量；（3）对对于于可可维维修修备备件件，可可以以通通过过提提高高设设备备的的故故障障预预测测和和寿寿命分析的研究，提高维修备件的需求分布预测的精度。命分析的研究，提高维修备件的需求分布预测的精度。展望展望团结 献身 求是 创新谢谢！谢谢！