模具制造设备备件随机库存控制策略研究

摘要

模具制造具有资金密集、技术密集、单件小批量生产特征，属于典型的按单定制型生产模式，质量、成本、交货期是模具的三要素。模具制造过程复杂、技术含量高，没有高质量、高精度的加工设备就无法高效地生产高水平的模具。有2个因素促使企业必须储备备件，首先，若设备停机，其停机损失非常大;其次，由于故障到达的随机性和采购的不确定性，为了缩短维修时间，减少停机损失，不得不储备部分备件。若备件库存管理不当，造成的结果往往是:一方面备件库存居高不下，有很多备件长期呆在仓库成为呆滞物料，占用大量的流动资金，加上现在技术发展迅猛，设备更新加速，设备折旧导致呆滞备件的报废问题也一直存在;另一方面是设备停机之后，相关备件又常常没有或不够。因此，在保持设备正常运行条件下，如何平衡备件库存持有成本和缺货成本是企业期望解决的问题。备件是维持制造系统正常运转不可或缺的因素，良好的备件管理不仅可以保证生产系统的正常运行，还可以大大降低备件对企业流动资金的占用，从而提高企业经济效益。
　　首先，建立备件的需求模型。按照传统的ABC分类法，针对模具制造设备B类备件需求和故障的关系，建立了故障备件对应表，应用线性方程组理论得到了B类备件的需求统一模型。
　　其次，建立备件的库存控制模型。采用瞬时补货的(s，S)库存控制策略，鉴于某些解析式算法求解的局限性，考虑到此策略下备件的库存量和缺货量本身所具有的马尔可夫特性，应用马尔可夫链构建了备件库存量和缺货量的马尔可夫模型并推导出了状态转移概率矩阵的计算公式。在此基础上，建立了满足一定服务水平前提下，以一个盘点周期内期望库存总成本最小为目标的备件随机最优库存控制模型。
　　再次，算法的提出及算法的适应性验证。提出了模型求解的启发式算法，为了加快最优解的收敛速度，提出了启发式搜索规则。分别以某小型、中型、大型模具制造企业为例，通过MATLAB仿真实现本文提出的算法并得到了启发式规则，验证了该算法的适应性，表明该方法可较好地解决随机库存系统的B类备件库存控制问题。
　　最后，结合某大型轮胎模具制造企业的ERP系统，开发了备件库存控制模块，为设备管理人员的备件订货提供辅助支持。
　　总之，本文针对模具制造企业B类备件库存控制问题进行了一定的研究，建立了备件的需求统一模型和随机最优库存控制模型，提出了启发式算法以及启发式搜索规则并推导出了马尔可夫链状态转移矩阵的计算公式。在此基础上，通过算法在不同规模模具制造企业中的仿真实例，验证了算法的有效性及适应性，具有一定的理论及应用价值。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景及意义

1．2．1 模具制造产业概况

1．2．2 模具制造设备备件的管理特点

1．2．3 课题研究意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 备件的分类

1．3．2 备件的需求预测

1．3．3 备件的随机库存控制模型

1．3．4 库存仿真

1．3．5 文献综述总结与问题分析

1．4 课题来源及研究内容

1．4．1 课题来源

1．4．2 研究内容及研究方法

1．5 本章小结

第二章 备件需求描述

2．1 B类备件需求统一模型

2．1．1 问题描述

2．1．2 需求统一模型的建立

2．2 单类故障单个需求下B类备件的需求描述

2．2．1 问题描述

2．2．2 单类故障单个需求下B类备件的需求建模

2．3 本章小结

第三章 (s，S)策略下备件的随机最优库存控制模型

3．1 问题描述

3．2 模型建立与优化算法

3．2．1 随机最优库存控制模型的建立

3．2．2 启发式算法

3．3 提前期对(s，S)策略的影响

3．3．1 考虑订货提前期的必要性

3．3．2 考虑订货提前期的修正策略

3．4 本章小结

第四章 算例验证

4．1 实验设计

4．1．1 实验方法

4．1．2 基本数据

4．2 模具制造企业的设备特点和故障特征

4．2．1 小型模具制造企业的设备特点和故障特征

4．2．2 中型模具制造企业的设备特点和故障特征

4．2．3 大型模具制造企业的设备特点和故障特征

4．3 算例验证

4．3．1 小型模具制造企业B类备件的算例验证

4．3．2 中型模具制造企业B类备件的算例验证

4．3．3 大型模具制造企业B类备件的算例验证

4．4 算例结果分析

4．5 本章小结

第五章 备件库存控制模块的设计与实现

5．1 模块的管理背景及开发意义

5．2 备件库存控制模块介绍

5．3 应用实例

5．4 本章小结

总结与展望

论文总结

研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

声明

致谢