飛機行業(yè)的實力歷來被公認為國家綜合國力的標志，代表著一個國家的整體工業(yè)水平，發(fā)展航空工業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義。我國民用飛機行業(yè)現處于起步階段，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)新來占領國際航空市場的一席之地的條件。因此，我國飛機行業(yè)只有著眼于控制生產成本，減少資源浪費，保證交付時間，穩(wěn)定地保持與國際大生產廠商的合作關系，才能實現可持續(xù)發(fā)展的企業(yè)目標。所以，我國飛機行業(yè)應積極地搜索貫穿于整個生產流程中的各種成本驅動因素，其中占生產資金比例較高的庫存是需要高度重視的關鍵環(huán)節(jié)。
如何對制造系統(tǒng)的庫存進行有效的優(yōu)化和控制已經成為國內外很多學者研究的熱點，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變量2種情況下的庫存優(yōu)化問題，張延林等提出運籌法能夠處理服從正態(tài)分布的需求量、前置時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特征因素對品種數量龐大的庫存品進行有效的分類，能夠進行有效的庫存管理，林金鐘運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。雖然對庫存問題的研究已經比較深入，但是我國民用飛機行業(yè)剛剛起步，基于民用飛機行業(yè)的庫存研究多數集中在備件庫存方面，對于周轉庫存的研究很少。由于目前對飛機行業(yè)庫存管理的不重視，我國飛機行業(yè)普遍存在通過高庫存保證生產連續(xù)性的問題，極大地提高了民機的生產成本。某飛機制造企業(yè)，2007年平均存貨24911.95萬元，主要業(yè)務成本為25651.89萬元，2008年平均存貨38824.04萬元，主要業(yè)務成本為51454.84萬元，存貨的周轉率分別為1.03及1.33，存貨周轉率明顯偏低，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項標準件庫存，庫存金額為215.7萬，而單機需要標準件的金額僅為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，工廠僅原材料一項庫存金額就達2.64億，從數據可以看出，現階段該企業(yè)是典型的以高庫存保證生產的連續(xù)性，其弊端顯而易見，改進庫存控制模式的需求十分緊迫。在此情況下，如何進行庫存控制是十分有必要進行研究的課題。
本文在分析民機物料特點的基礎上，從民機物料分類人手，通過物料評價指標體系，提出不同類型的物料庫存控制策略，在保證供應滿足生產建設的前提下，調整、優(yōu)化物料庫存結構，合理儲備，提高了企業(yè)物資的周轉率，減少庫存資本占用，從而實現降低總成本的目的，對于目前我國民機物料庫存控制有著重要的意義及參考價值。
1 面向庫存控制的民用飛機物料分析
1.1 民機物料的特點分析
飛機是一種高精尖、高質量、高附加值及高風險產品。由于飛機產品的特殊性，致使其物料管理工作有著自己的獨特之處：
a.物料品種繁多且要求不一。
飛機制造極為復雜，專業(yè)性強，一個機型下的全部零件有幾十萬個，并且是按客戶需求定制生產的，同一種機型，可能每一架需求的物料都不相同，因此飛機制造行業(yè)具有物料需求品種多、數量多、單批次采購數量少的特點，物料采購管理更為復雜。
為更好地全面認識和了解飛機的零部件，滿足庫存控制的可操作性，按零件在飛機制造中所處的位置和功能的不同，將飛機全機分成了機載系統(tǒng)成品件、機載結構零組件、金屬原材料、零件與標準件，飛走材料等，如圖1所示。
圖1 飛機物料基本分類
b.采購的物料相對成本差距大。
飛機物料品種繁多，從價格不菲的發(fā)動機到一顆螺絲釘，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.物料需求時間不一。
飛機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，需求時間間隔很長，如在飛機開始配置的時候就齊套全部物料，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。
由于飛機產品的特殊性，就要求其在生命周期內的質量具有可追溯性。為保證飛機在生產過程中以及使用維護中發(fā)現質量問題可以及時追蹤質
量源頭，同一種型號的飛機在飛機制造公司中，是依據客戶訂單按批次下達生產計劃。同一批次飛機物料的編號貫穿整個生產周期。為此，物料需求計劃需要針對相同批次或架次飛機采用批量供應法。
e.有效性。
由于飛機都是在標準機型上按客戶需求定制的，同一種機型每架需求的物料都不相同，這造成了飛機物料有特有的有效性，物料的有效性貫穿了整個飛機制造過程。
1.2 面向庫存控制的民機物料類型分類
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，對飛機物料進行合理的分類是進行庫存控制的首要條件。在實踐中，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確性。
本文將經濟性、影響度(缺貨成本)、不可獲得性作為物料的主要影響因素，并且考慮飛機制造周期長的特點，將物料的保質期作為一個約束條件，考慮飛機制造業(yè)中可追溯性的特點，將采購數量與有效架次關聯(lián)作為第二個約束條件，提出一種新的物料分類體系。
經濟性(Financial)是指物料本身的經濟成本，以及在采購、運輸、檢驗、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)是指供應市場的復雜程度，它決定了采購物料是否能夠及時供應，其復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。
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濟與質量2個方面對企業(yè)的影響程度，對于企業(yè)影響大的物料應在采購戰(zhàn)略上給予高度重視。
本文將民機行業(yè)的物料劃分為9種類型，見表1。
2 民機物料分類評價指標體系
2.1 民機物料分類的評價指標體系的設計
a.經濟性(Financial)評價指標的確定。
經濟性主要指物料所有涉及費用的綜合，其一般考慮因素包括采購金額、庫存成本、訂貨成本、運輸成本等，如圖2所示，我國民機行業(yè)物料90％都由國外供應商提供，運輸成本很高，某些物料的運輸成本高達采購件單件價格的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個因素，在實際的采購中，一些標準件、零件與原材料會涉及到最小采購數量，即供應商的最小訂貨量；世界期貨市場的價格時常有起伏，在漲價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、囤積多少數量，則需進行整體的考慮。在采購過程中，采購物料的數量會影響物料的單價，差價可能達到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重要考慮因素，采購部門追求的是單價最低，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指標中，進行綜合的合理的判斷，折扣優(yōu)惠是一項十分重要的評價指標。
圖2 經濟性評價指標
b.影響度(Impact)(缺貨成本)評價指標的確定。
影響度主要指加工裝配有需求但無法獲得所造成的損失，這些損失包括經濟損失、質量損失及工廠的信譽損失。其中經濟損失既要考慮該工位造成的經濟損失，且應考慮由此引發(fā)的后續(xù)工位的經濟損失，質量損失是由于缺件所用的替代件引起質量上的變化，即互換性，如圖3所示。民用飛機制造廠作為航空業(yè)的供應商，會受到其供應商管理的評價約束，由于缺件造成交付時間的延遲，以及替代件造成的質量下降，會降低我國民機制造業(yè)的信譽，從而帶給剛剛起步的我國民機產業(yè)致命性的打擊。
圖3 影響度評價指標
c.不可獲得性(Unprocurable)評價指標的確定。
不可獲得性主要指物料供貨機會的高低(供應商數量的多少)，物料運輸時間長短(物流系統(tǒng)保障性)與質量(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，供應商由于生產繁忙，不能保障每種物料都處于生產階段，造成了供應商生產的時間和能否提供足額的供貨
數量不能保障，或者由于國家政策、環(huán)境、經濟等造成物料的生產不穩(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 不可獲得性評價指標
d.約束條件一：保質期(Shelf-Life)。
由于飛機制造有著嚴格的排產計劃，一架飛機的生產時間節(jié)點在提前1年或2年前就已經安排完畢，所需物料根據MBOM、一級計劃與二級網絡計劃擁有了一個確定的、惟一的開工時間，采購需要考慮物料的保存期限在開工時間之間。
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量不能大于單架所需數量、架次范圍與安全庫存數量之和，否則將造成浪費行為，開放性的多架次由于需求數量不斷增加，可以按照庫存控制策略進行合理控制。
2.2物料分類評判模型
支持向量機(Support Vector Machine，SVM)，是由Vapnik提出的一種新興的基于數據學習的機器學習技術，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的集大成者。SVM的優(yōu)越性主要表現在：
a.根據結構風險最小化原則，盡量提高學習機的泛化能力，即由有限的訓練樣本得到的較小的誤差能夠保證對獨立的測試集仍保持較小的誤差。
b.SVM算法是一個凸優(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。這些維度包括經濟型、影響度及不可獲得性。
b.提取物料的各項評價指標的值。
c.從物料數據中，隨機抽取一組物料樣本，由專家對其進行分類。這組樣本將作為SVM的訓練樣本。
d.建立SVM，對訓練樣本進行學習。在對訓練樣本進行學習的過程中，需要根據學習情況，選擇合適的核函數，并調整核函數參數以及懲罰參數。
使用該分類模型，能夠根據物料的多個相關屬性對物料進行客觀全面的評估，判斷物料所屬的類別。在物料分類過程中，無需大量的學習數據，避免了聚類分析的需要大量數據、難以實際應用的弊端。由于SVM固有的全局優(yōu)化的特點在分類過程中無需設定指標的權重，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物料庫存控制策略與方法
3.1 民機物料庫存控制策略
庫存控制是一種系統(tǒng)性的、以數據分析為基礎的管理方法，它的目的是在保障生產正常進行的基礎上，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)內部與外部的特點，根據不同的物料類型采取不同的庫存控制策略，以增大庫存周轉率。
民機物料應用庫存控制策略后，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，及需要進行庫存監(jiān)控的關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主導型物料的市場供應狀況及趨勢，每一種物料都有明確的管理需求，而對于數量眾多，價格低廉，供應穩(wěn)定的物料則由系統(tǒng)進行管理與判斷，大大減少庫存管理的工作量，規(guī)范庫存控制的方法，優(yōu)化庫存結構。針對民機的物料分類，不同的物料采用不同的庫存控制策略，見表2。
3.2民機物料庫存控制方法
庫存控制方法通過生產計劃、物料計劃、庫存計劃與預測本身，以及運送發(fā)貨策略，甚至海關流程管理進行物料的大生命周期管理，在飛機制造過程中，生產計劃提前1～2年就已安排完畢，不同部件的物料需求是通過生產計劃互相關聯(lián)的，采購部門從一級計劃與二級網絡計劃著手，從物料需求的具體工位開工時間出發(fā)，結合物料需求明細表，再根據已有的庫存量與安全庫存安排相應的采購訂單，最終得出所有物料的需求量及交付時間，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量及采購時間，結合傳統(tǒng)中的“推”動生產與新型“拉”動式生產，減少供應與需求兩方面的信息不對稱。
4 應用實例
在某飛機制造廠的企業(yè)資源計劃(EntERPrise Resource Planning，ERP)系統(tǒng)中為了更好地進行庫存管理，根據本文研究設計了庫存控制系統(tǒng)，并且在瀏覽器／服務器(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數據庫實現了軟件的開發(fā)，現以機載系統(tǒng)成品件為例，給出該系統(tǒng)的部分功能界面。
物料的評價指標等級錄入功能，根據物料分類指標的具體值將物料屬性的等級及數值輸入系統(tǒng)。輸入信息有單價、單機定額、保管成本、庫位需求、損壞率、訂貨成本、運輸成本、檢驗成本、最小采購量、折扣優(yōu)惠、囤積策略、延誤時間、涉及范圍、互換性等。
物料的查詢功能，可以根據物料的版本、牌號件號、有效架次、是否低于安全庫存4個查詢條件查詢物料的詳細信息，并可以從物料的牌號點擊進人物料屬性及評價指標修改的界面，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、單機定額、庫存量、安全庫存量、工位與開工時間、建議提前采購期、建議采購數量等信息，并擁有提示采購計劃PS需要采購物料的功能。
預警功能，在采購計劃PS中具有提示功能。其一是提示采購計劃人員有新的需要采購的物料，其二建議采購計劃人員合理采購數量及交付時間。
5 結束語
作為民用飛機，庫存資金在整個飛機制造資金鏈上占有65%的比重，合理地對庫存進行控制意義十分重大，本文對民用飛機制造中的物料進行分類，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)已就用在某飛機制造廠，取得了一定的效果，但隨著數據的積累，以及經驗的增加，對此庫存控制的研究應當進行優(yōu)化與調整。在我國民機批量生產且與國外供應商形成戰(zhàn)略伙伴之后，庫存控制的重心應轉為基于供應鏈的庫存控制。
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本文標題：基于民用飛機物料分類的庫存控制研究
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