海上钻井平台离散型需求备件库存决策研究.pdf

第1 1 期 2 5 一 海上钻井平台离散型需求备件库存决策研究 邓津林 中海油田服务股份有限公司钻井事业部，天津3 0 0 4 5 2 [ 摘 要] 海上钻井平台作业环境特殊，风险性高，设备维护运转要求的备件服务水平较高。本文对钻井平台离散型需求备 件库存特点进行了研究，充分考虑了该类备件需求不确定的特点和其它影响因素，建立了一套离散型需求备件库存决策系统 方案。该方案可在备件需求预测和缺货损失分析的基础上，确定最为经济合理的库存水平。 [ 关键词]海上钻井平台；离散型需求；库存决策；分析 海 上 钻井 平 台主 要 从 事海 上石 油 钻探 井 作 业 ，作业难度大 ，风险性高 ，要求设备具备有较 强 作业 能力 和较 高 安全稳 定 性 。基 于这些 特殊 性 ，钻 井平 台 的备件 库存 管 理有 着很 多独 特之 处 。一方面 ，平 台远离岸 基支持，运输 方式一般 通过船舶或直升飞机，物 资运输十 分不 便。另一 方面 ，钻井平台设备备件 需求种类 多，但 需求数 量少 ，备件的价格梯度大且多数为关键备件。 海 上钻 井 平 台 的钻井 作 业一 般 实行 按 日收 费 。目前 国际上 自升式钻井平 台平均 日费率为1 6 万美元 ，半潜式为4 3 ． 3 万美元 [ 】 】 ， 由此可见 ，因缺 货而导致 的停产损失很高 ，海上钻井平台为此必 须保持很高 的库存服务水平 。海洋石油属于资金 及技术密集型行业 ，每一钻井平台为了保障海上 正常生产 ，备件库存经常处于高位水平 ，库存管 理较为粗放，库存周转率远低 于其他行业 。随着 近年来 国际上钻井平台数 量不断增加 ，市场竞争 日趋激 烈。在设备作业 能力相 当的情况下 ，平 台 运营成本 的高低已成为竞争成败 的关键因素。 备件 库 存 管 理是 库 存 管理 的重 点 。离 散 型 需求 的备件库存管理是其中的难点。该类 备件 需 求偶发性高 ，难 以准确预测 。库存 管理 中对连续 型需求的备件库存控制方法较 多且能达 到相对准 确 。而针对 无规律的离散 型需求库存管理策 略的 研究较少，本文对钻井平 台离散型需求备件 的库 存策略进行 了研 究，建立 了一套系统性库存决策 方法， 以最 大限度地发挥备件库存 的作用 ，构建 经济合理 的库存量 ，同时具备较高 的库存服务水 平 。 1 影响库存决策要素分析 影 响备 件库 存 决策 的 因素 很 多 ，其 中备 件 需求预测 、缺货风 险分析、订货前置期确定这三 种为库存 决策 的基本要素 。另外，设备维修保养 人员的技术水平 、设备老化程度等都影 响库存决 策。本文为便于研究 ，在假定其他影 响因素基本 相同的前提下 ，主要针对 这三个关键影 响要素进 行分析 。 1 ． 1 备件需求预测 需求是库存 决策 的基础 。对于离散型需求备 件库存而言 ，最 困难的是需求预测 。离散型需求 备件预测之所 以困难在 于 1 这类备件 的需求是 非连续的 、间歇的，缺少规律性 ； 2 备件需求分 散 ，缺少单个备件 的历史消耗数据 ，难 于预测订 购前置期 的需求数量 ； 3 影响备件需求发生的因 素多，包括设备老化 、人员操作水平 、设备维修 保养水平等。 对 于连 续型 需求 的备件 ，常用 的指 数平 滑 法、移动平均法等预测方法准确度较高口 】 。而海上 钻井平台需求 的备件 ，因周转速度慢 、历史数据 消耗少甚至无 消耗 ，用上述方法预测 的准确度较 差。为准确预测离散型需求备件 ，应综合运用定 性预测和定量预测的方法 。定性预测常用德尔菲 法 专家调查法 ，通 过若干专业人员独立地对 备件 的需求进行预测，然 后进行综合对 比，找到 其 中的相似性从而确 定预测量 。定量预测一般采 用时间序列平滑模型，通过统计近年来该备件的 实 际需求量，应用简单移动平均法进行预测 。离 散型需求模型的预测公式如下 作者简介邓津林 1 9 7 9 一，男，湖南衡阳人， 学士，工程师。 主要从事海洋石油物资装备管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 2 6 一 ■ 论文广场 石 油 和 化工 设 备 2 0 1 3 年第1 6 卷 sM At I ㈡ 。 t rI- 式中S MA 为t 周期末简单移动平均值 ，可 作为t 1 周期的预测 ；A。 为i 周期的实际需求；n 为 移动 均采用的周期数 。 1 ． 2缺货风险分析 基 l『海上 钻 井作业 的风 险 性 ，钻井 平 台的 关键 性设备采用了冗余性方案设计，即重复配备 某些 设备以防万一 ，如柴油发 电机、振动筛 、泥 浆泵 等。对于这类设备备件 的缺货并不意味着立 即会造成 生产损失 。但并非所有关键性设备都采 用了冗余性方案，如顶驱 、钻井绞车等 。这类关 键性 设备 的某些备件 由于缺货可能会 引起设备停 工，给 正常生产造成巨大损失 。此时的缺货成本 远大于其库存持有成本 ，因此这类备件必须保持 一 定的库存储备。 对 了 海上钻井平 台库存系统 ，由于 随机不确 定性 因素很 多，其备件 需求 以及订货前置期常具 有不确定性 ，在进行库存控制 时要保证不允许缺 货是相当困难 的。冈此，在确定库存策略 时需要 评估 缺货成本 。由于在实际操作过程中，缺货成 本很难准确估算 ，所 以在确定库存策略时常 以在 ⋯一 定的服务水平下实现最小化库存 成本来衡量 。 库存持有量满足需求 的可能性反映了服务水 平越高，保证供应 不缺货 的程度越 高。其缺 货风险相应越低 。缺货风 险是服务水平 的补充概 念，9 5 ％的客户服务水平表示缺货风险为5 0 ／ 0 【 。 即 服务水平 1 0 0 ％一 缺货风险 安全库存的持有量往往取决于 以下因素平 均需求率与平均提前期 、需求与提前期变化 量、 欲达到的库存服务水平。它们之间的关系如图l 所 ＼ ＼ ＼ 掘蔺 内n最 、＼ k 。f 需求 ＼ ＼ 提 前籀 肉的 ＼ ＼ ＼ 誊 、 ＼ ＼ ＼ ／ ／ ， 懑 ； ●◆J 订提前置 图1 安全库存水平图 如 果该 备件 极 为关键 ，缺 货将 造成 生产 中 断 。此 时库存 成本就 并 不重要 了 。服 务水平 越 高，安全库 存量越大 ，花费的代价越大。但服务 水平过低又对现场生产产生影 响，可能造成钻井 平台的费率损失。 1 - 3订货前置期确定 订货前置期包括采购 中请单编制、采购 申 请审批 、运输方式 、采购价格最终确定 、供方的 交货 能力 交货期及其质量 等 。通常是指从采 购方开始下单订购到供货商交货所 间隔的时间， 以天数或小时计算 】 。 通过缩短前置期可 以降低缺货损 失，减少安 全库存 ，提 高库存 的服务水平 。且前置时间的缩 短可使备件 的需求预测更加准确 ，给整个库存决 策带来很大好处。 根据实际经验，海 上钻井平 台一般备件 订货 前置期国产件通常为3 个月 ，进 口件 为6 个月甚 至更长 。然而对于离散型需求备件 ，因大多数为 关键性备件 ，订货前置期存在许 多不确定因素， 难 以准确计算 。这类备件 多数为石油行业专业 备 件 ，其供应商往往是 国内或国际上 的行业垄断企 业 ，如宝鸡石油机械 ，Na t i o n a l Oi l we l l V a r c o 国 民油井华高 ，C a t e r p i l l a r 卡特彼勒等 。他们 往往采用接单生产方式 ，供货周期长且 时间不确 定，这给确定订货点和订货时间造成很大 的不确 定性。 2 库存决策方法 海 上钻 井平 台 的大量 备件 库存 对 日常 生产 作业发挥 了积极 的作用平衡 了供需关系，缓解 了供需矛盾 ；衔接着平台中各部 门之间的相互作 业；提升了钻井平台的作业服务质量。但库存量 过大的 问题亦十分 明显增加 了保管场所和保管 费用； 占用企业大量流动资金 ；容易造成备件积 压，乃至备件发生锈蚀 、损坏甚至报废 。 海上钻井平台中的设备备件 ，因风 险性大 ， 不确定因素 多，很大一部分 需求表现为离散型特 点 ，即使用频次低 ，需求 间隔时间长且无规律可 言 。对这部分备件 ，现有管理方式通常凭技术人 员 的经验和查看 以往消耗记录 ，管理方式粗放 ， 缺少针对 该类离散型需求备件 的经济合理库存 的 评定标准。 为了定量研究该类物资 的库存水平和确定订 货数量，依据 Q，r 策略，即对于任意 的订货点r 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第1 1 期 邓津林海上钻井平台离散型需求备件库存决策研究 一 2 7 和订购批量O，结合 以上分析的库存决策三要素 备件 需求预测 、缺货风险分析 、订货前置期 ，可 得到年平均总成本 T C Q, r C D O 卜 1 式中A为单位采购成本 ，h 为单位年库存成 本，b 为单位年均缺货成本， 0为前置期 内的需求 预测 ，c 为备件 购买价格，D为年总需求量预测 ， 单周期内平均缺货量为n r 。 令 1 式对Q 和r 的偏导为零 ，可得 F- l 1 一 由于缺货成本很难量化 ， 服务水平F 。 ，来计算r 和Q。 2 3 所 以一 般采 用给 定 ，F一 F o 将式 4 带入式 3 得 6 丽 h Q 将式 5 带入式 2 得 Q 4 5 6 当缺 货成 本 不可 知 时 ，根 据备 件 的 重要程 度 ，确 定其库存服 务水 平F 。 ，这样就 可 以按照式 4 、式 6 确定订货点和订货量。通常将备件 的重 要程度分为高、中、低三类 ，对应的服务水平 分别可取9 5 ％、8 5 ％、7 0 ％。 3结语 本 文 从海 上钻 井平 台作业 的实 际出发 ，分 析 了离散型需求备件库存决策 的三个基本影响因 素 备 件需 求预测 、缺 货风 险 分析 、订货 前置 期 。在假定其他影响因素相 同的基础上，充分考 虑 了三者对库 存决策 的影响 ，采用定性分析和定 量计算相结合的方法 ，建立 了离散型需求备件 的 库存模型，确 定了一套海上钻井平台的库存决策 系 统优化 方案 。 由于海 上作 业 的复杂 性和 风 险 性 ，还有多种 影响库存 的因素未能充分考虑 。如 何更好地综合运用定量计算和多因素定性分析方 法 ，建立系统 的程式化 的库存管理方案 尚待进一 步研究探讨。 ◆参考文献 【 l 】 迟愚，刘照伟，史海东． 全球海洋钻井平台市场现状及发 展趋势[ J ] ． 国际石油经济，2 0 0 9 ，0o 1 7 - 2 3 ． 『 2 12 加利恩德斯，约翰逊等著，张杰等译． 采购与供应管 理【 M】 ． 北京机械工业出版社，2 0 1 l ，1 2 1 ． 1 2 7 ． 【 3 ] 杨杰 ，张斌 ，华 中生． 间断需求预测方法综述 [ j ] ． 预测 ， 2 0 0 5 ，2 4 5 7 0 7 5 ． [ 4 】 王正元，李瑾，朱昱等． 基于备件保障率的备件运行量模 型[ J 】 ． 兵工学报 ，2 0 0 6 ，2 7 6 1 1 3 6 - 1 1 3 9 ． 【 5 ] 周永务，王圣东． 库存控制理论与方法[ M】 ． 北京科学出 版社，2 0 0 9 ，1 4 8 ． 1 8 5 ． 上接2 ,4 页 图4 设备外形图 3小结 通过设计计算 、设备选型 、现场调试 等工作，完成 了压力水柜的设计 。压力水 柜适用于2 0 0 英尺钻井船 1 2 0 人生活楼供水 及各处供水使用要求。 ◆参考文献 [ I 】 黄恒祥． 船舶设计实用手册 轮机分册[ MI ． 北 京国防工业出版社，1 9 9 9 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m