第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
进入 21 世纪，世界核电加快复苏，我国核电建设在 2008-2010 年迎来一波高峰，中国大陆在役核电机组在 2011 年以前只有 15 台，而到 2017 年 11 月，已快速增加至 37台，并有 20 台机组在建。核电站建设投资巨大，设备系统技术复杂，我国核电站开发比较晚，运行经验相对较少，在充分借鉴国外核电管理经验的基础上，我国核电工作者开始一步步走上自主化的道路。核电站从设计建设到退役时间跨度长，而其中的在役运营是影响核安全的关键环节同时也是一个长期的过程。在役运营期间，机组在运行一年或一年半时间后将开展换料大修的工作。换料大修是对核电机组进行维修保养的主要载体，对于核电机组的安全和质量起到了关键性的作用。换料大修工作通常需要具备“人、机、料、法、环”五个要素，其中“机”就是大修中使用到的工具，根据使用情况可以分为常用工具和专用工具。核电站的专用工具区别于常用是指用于特定维修场合和设备而专门制作的工具，具有专用性，可以自行开发或有设备生产厂家提供。工欲善其事，
1.1 研究背景及意义
进入 21 世纪，世界核电加快复苏，我国核电建设在 2008-2010 年迎来一波高峰，中国大陆在役核电机组在 2011 年以前只有 15 台，而到 2017 年 11 月，已快速增加至 37台，并有 20 台机组在建。核电站建设投资巨大，设备系统技术复杂，我国核电站开发比较晚，运行经验相对较少，在充分借鉴国外核电管理经验的基础上，我国核电工作者开始一步步走上自主化的道路。核电站从设计建设到退役时间跨度长，而其中的在役运营是影响核安全的关键环节同时也是一个长期的过程。在役运营期间，机组在运行一年或一年半时间后将开展换料大修的工作。换料大修是对核电机组进行维修保养的主要载体，对于核电机组的安全和质量起到了关键性的作用。换料大修工作通常需要具备“人、机、料、法、环”五个要素，其中“机”就是大修中使用到的工具，根据使用情况可以分为常用工具和专用工具。核电站的专用工具区别于常用是指用于特定维修场合和设备而专门制作的工具，具有专用性，可以自行开发或有设备生产厂家提供。工欲善其事，
必先利其器，专用工具用于维护核电站设备，对于设备维修的质量、工期有着至关重要的作用，一方面胜任超过人力或处在高剂量区域的工作，另一方面通过一些自动化设计减少工作强度、时间，其中部分专用工具虽然在机组运行期间处于离线状态，但由于其设计复杂、自动化程度高、专有性强、对于核电站设备的安全和质量影响大，必须得到应有的重视，对它们的管理也至关重要。
核电站专用工具自主化运维项目（以整体螺栓拉伸机为例如图1.1）工期从工具维保期结束开始到企业具备操作维保的能力为止，整个项目的完成大概需要两年左右的时间。实施阶段包括了维修能力开发、维修大纲建立、维修资源管理等几个方面，维修资源管理又包括人力资源、备件材料、资金费用、维修工具等，其中备件的管理是影响维修资源的管理成本和可靠性的主要方面，也是项目难点所在。一方面，单单依靠厂家提供的备件清单和库存建议来建立备件库存体系不能满足电厂精益化管理和成本控制的要求；另一方面，库存数量不足将导致专用工具无法得到及时维修，降低了设备可靠性，从而影响维修质量和工期。
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核电站专用工具自主化运维项目（以整体螺栓拉伸机为例如图1.1）工期从工具维保期结束开始到企业具备操作维保的能力为止，整个项目的完成大概需要两年左右的时间。实施阶段包括了维修能力开发、维修大纲建立、维修资源管理等几个方面，维修资源管理又包括人力资源、备件材料、资金费用、维修工具等，其中备件的管理是影响维修资源的管理成本和可靠性的主要方面，也是项目难点所在。一方面，单单依靠厂家提供的备件清单和库存建议来建立备件库存体系不能满足电厂精益化管理和成本控制的要求；另一方面，库存数量不足将导致专用工具无法得到及时维修，降低了设备可靠性，从而影响维修质量和工期。
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1.2 研究目的及内容
随着科学技术的迅速发展和生产自动化程度的提高，设备和控制的复杂性都在提高，其中机械设备更加复杂，电气设备更加自动，对于维修的可靠性要求较高，故障的维修及日常的保养对于这些复杂机械电气设备至关重要，否则在出现故障时不能及时处理会导致设备老化速度的加快。维修和保养已成为生产过程中管理者必须予以重视的必不可少的新兴领域。在核电领域，专用工具在设备维修中占据着举足轻重的位置，及时维修和保养以保持专用工具的可靠性对于保证维修工作至关重要。备件的保障对于维修和保养十分重要，特别是容易坏而且重要的部件。备件的一个重要特点是维护时缺少的话造成的怠工成本高，因此专用工具备件需要保持一定的库存才能保障专用工具的可靠性。因此，对于核电站专用工具自主化运维项目来说，备件库存管理成为了运维项目中的关切。
本论文将以核电站专用工具——整体螺栓拉伸机的备件库存问题为实例进行分解和分析，以可靠性理论和ABC分析法为基础，通过关键敏感部件分析、故障模式和影响分析法等对备件进行分类和需求预测，以优化的分类方法为基础采用差异化的库存管理策略，达到优化库存的目的，达到提高专用工具可靠性，降低管理成本的目的，为自主化运维项目的成功实施攻坚克难。
随着科学技术的迅速发展和生产自动化程度的提高，设备和控制的复杂性都在提高，其中机械设备更加复杂，电气设备更加自动，对于维修的可靠性要求较高，故障的维修及日常的保养对于这些复杂机械电气设备至关重要，否则在出现故障时不能及时处理会导致设备老化速度的加快。维修和保养已成为生产过程中管理者必须予以重视的必不可少的新兴领域。在核电领域，专用工具在设备维修中占据着举足轻重的位置，及时维修和保养以保持专用工具的可靠性对于保证维修工作至关重要。备件的保障对于维修和保养十分重要，特别是容易坏而且重要的部件。备件的一个重要特点是维护时缺少的话造成的怠工成本高，因此专用工具备件需要保持一定的库存才能保障专用工具的可靠性。因此，对于核电站专用工具自主化运维项目来说，备件库存管理成为了运维项目中的关切。
本论文将以核电站专用工具——整体螺栓拉伸机的备件库存问题为实例进行分解和分析，以可靠性理论和ABC分析法为基础，通过关键敏感部件分析、故障模式和影响分析法等对备件进行分类和需求预测，以优化的分类方法为基础采用差异化的库存管理策略，达到优化库存的目的，达到提高专用工具可靠性，降低管理成本的目的，为自主化运维项目的成功实施攻坚克难。
在论文研究内容和研究思路的指导下，本文的撰写框架如下：第1章是绪论，绪论部分主要介绍论文的总体规划，提出研究课题和方向，罗列论文中使用到的研究方法，阐述研究的意义等；第2章是国内外研究现状与基础理论，结合文献研究和理论阐述对国内外研究现状和基础理论进行了介绍，打实论文的地基；第3章是核电站专用工具库存管理现状与问题分析，这一部分介绍了核电站专用工具的库存在实际情况中存在的一些问题，并进行了库存管理因素的分析，提出了改进备件分类方法是优化备件库存管理的主要方式；第4章是基于可靠性的备件库存ABC分类方法，这一部分主要从可靠性考虑，参考帕累托法则建立一套改进的分类方法，将备件进行ABC分类，使用故障模式影响分析法，集中精力抓住那些故障率高、可能带来重大风险的少数关键敏感部件，达到备件优化分类的目的，并进行了备件分类的案例分析；第5章是基于可靠性分析的ABC各类备件库存优化管理策略，这一部分在第4章分类的基础上采取不同的库存管理策略，达到要求的管理目标，并且将多基地同型号整体螺栓拉伸机备件进行统筹考虑，建立多基地整体螺栓拉伸机虚拟联合库存，引入备件联合储存共享机制，达到库存进一步优化和降低备件管理成本的目的，最后展示了库存优化管理在实际应用中的效果情况；第6章是总结与展望，这一部分对本论文的主要研究工作进行总结，归纳了论文主要的创新点，并对后续研究提出了展望。
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第2章 国内外研究现状与基础理论
2.1 国内外研究现状
2.1.1 备件分类研究现状
备件的分类在现代库存控制中起着至关重要的作用，能够极大地提高控制的有序性和合理性，从而节约管理费用和人力。这是现代管理学的重要学科方向，也是现代企业的管理重点。我们在图书馆中可以看到所有的图书被归类为了不同学科、不同方向，通过图书管理系统可以很方便的搜索到想要找的书籍，这就是典型的分类，而备件的分类也与之相似。特别是对于大型生产企业来说对备件进行合理的分类可以显著提高管理水平，对于资金的控制和周转都起着十分重要的作用。在某些高风险企业中，备件的良好分类对于企业降低维修风险上也起着重要作用。因此，它是现代企业库存控制的重要手段之一。
第2章 国内外研究现状与基础理论
2.1 国内外研究现状
2.1.1 备件分类研究现状
备件的分类在现代库存控制中起着至关重要的作用，能够极大地提高控制的有序性和合理性，从而节约管理费用和人力。这是现代管理学的重要学科方向，也是现代企业的管理重点。我们在图书馆中可以看到所有的图书被归类为了不同学科、不同方向，通过图书管理系统可以很方便的搜索到想要找的书籍，这就是典型的分类，而备件的分类也与之相似。特别是对于大型生产企业来说对备件进行合理的分类可以显著提高管理水平，对于资金的控制和周转都起着十分重要的作用。在某些高风险企业中，备件的良好分类对于企业降低维修风险上也起着重要作用。因此，它是现代企业库存控制的重要手段之一。
事物的分类由来已久，但对于备件的分类研究最开始是由意大利经济学家帕累托提出的。1906年，帕累托首先提出引入备件的价值用于分类。备件价值有高有低，价值和重要性等价后备件的重要性就有了一个有依据的排序。根据统计和经验，他认为任何一个排列中，前20%的部分虽然数量少但最为重要，后80%的部分尽管多但并不是那么重要，这就是大家熟知的 “二八定律”。根据这个定律，80%的价值被20%的备件占据，如果能够倾斜精力来有效管理好这部分备件，则就能够良好的管理好所有备件。这种分类方法的原则就是分清主次，根据所起的作用或者所体现的价值来区分出主要部分，开展重点管理。帕累托的研究为备件的ABC分类奠定的理论基础，真正将其命名为ABC分类法的是50年后的管理学家戴克，并将其作为项目管理的一种常用方法。ABC分类法将事物分成A、B、C三类，这样极大地降低了管理的复杂性，不同类的事物采用了不同类的管理方法，从而提高效率。这种分类方法的前提是找到一种分类准则，从而根据准则来区分。根据准则的不同，ABC分类法又可以引申出不同种类的ABC分类法，但原理大同小异。
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2.2 本文的基础理论和方法
分类是简化管理的重要基础，同样，备件的分类则是备件库存管理的基础。其分类的方法多种多样，需要根据企业自身的特点和设备情况来因地制宜的制定，选用准则是要能方便管理、采购并且能帮助维修。良好的分类方法可以很好的提高备件管理的效率，促进企业备件库存管理的改进。一般情况下，备件分类的方法为ABC分类法，也有根据企业特点进行改进的基于ABC分类的改进方法。本节介绍了本论文需要参考和选用的一些基础理论和方法包括传统备件ABC分类法及其改进方法，库存需求预测方法及虚拟库存理论，备件库存管理策略，可靠性分析法等。
分类是简化管理的重要基础，同样，备件的分类则是备件库存管理的基础。其分类的方法多种多样，需要根据企业自身的特点和设备情况来因地制宜的制定，选用准则是要能方便管理、采购并且能帮助维修。良好的分类方法可以很好的提高备件管理的效率，促进企业备件库存管理的改进。一般情况下，备件分类的方法为ABC分类法，也有根据企业特点进行改进的基于ABC分类的改进方法。本节介绍了本论文需要参考和选用的一些基础理论和方法包括传统备件ABC分类法及其改进方法，库存需求预测方法及虚拟库存理论，备件库存管理策略，可靠性分析法等。
2.2.1 备件 ABC 分类法
前面提到管理学家戴克以帕累托法则为基础提出了ABC分类法，又称为帕累托分析法，它是项目管理的常用方法之一。意大利经济学家帕累托从人口研究中发现了“关键的少数和次要的多数”之间的关系，他发现关键的部分大约占据20%的份额，而剩下80%的部分则是次要的，他认为数量较多的事物的管理不宜采用相同的方法或策略，而需要对这些事物进行分类，对其中重要的20%的部分进行加强管理，可以减轻管理负担，提高效率。这种方法中最重要的就是如何进行分类。库存管理应用ABC分类法则是在近现代企业管理中逐步确立和推广的。美国电气公司的H.F.迪克认为库存成本太高，占据了企业的较多资金，如果能够在库存管理中引进ABC分类法则能够降低成本，因为企业只需要集中精力管理那些重要的东西就可以有效控制库存服务水平了，这对于成本的降低是十分明显的，当然，这种管理方式的引入不单单只降低了成本，还对库存安全，维修质量，企业安全有着重要的帮助。传统的备件ABC分类法的分类依据是备件的价值，价值高的一类备件分成一类，而这一类的比例则是按照总库存的20%左右来控制，同理进行B、C类的区分。A为金额大的备件；B为中等金额的备件；C为金额较小的备件。价值与重要性进行等价。而越重要的备件采用的库存策略也同时要求越高，A类库存重点管理，B类和C类库存采用一般管理也可以再进行细分，具体的分类标准见表2-1。
前面提到管理学家戴克以帕累托法则为基础提出了ABC分类法，又称为帕累托分析法，它是项目管理的常用方法之一。意大利经济学家帕累托从人口研究中发现了“关键的少数和次要的多数”之间的关系，他发现关键的部分大约占据20%的份额，而剩下80%的部分则是次要的，他认为数量较多的事物的管理不宜采用相同的方法或策略，而需要对这些事物进行分类，对其中重要的20%的部分进行加强管理，可以减轻管理负担，提高效率。这种方法中最重要的就是如何进行分类。库存管理应用ABC分类法则是在近现代企业管理中逐步确立和推广的。美国电气公司的H.F.迪克认为库存成本太高，占据了企业的较多资金，如果能够在库存管理中引进ABC分类法则能够降低成本，因为企业只需要集中精力管理那些重要的东西就可以有效控制库存服务水平了，这对于成本的降低是十分明显的，当然，这种管理方式的引入不单单只降低了成本，还对库存安全，维修质量，企业安全有着重要的帮助。传统的备件ABC分类法的分类依据是备件的价值，价值高的一类备件分成一类，而这一类的比例则是按照总库存的20%左右来控制，同理进行B、C类的区分。A为金额大的备件；B为中等金额的备件；C为金额较小的备件。价值与重要性进行等价。而越重要的备件采用的库存策略也同时要求越高，A类库存重点管理，B类和C类库存采用一般管理也可以再进行细分，具体的分类标准见表2-1。
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第 3 章 核电站专用工具库存管理现状与问题分析·················16
3.1 核电站专用工具自主化运维项目简介······················17
3.2 核电站专用工具备件库存现状及存在的问题················18
3.3 核电站专用工具备件库存管理策略影响因素分析············19
第 4 章 基于可靠性的备件库存 ABC 分类法·······················22
4.1 核电站专用工具备件分类方法的选择······················22
4.2 可靠性分析中的关键部件识别及分类······················23
4.3 可靠性分析中的故障概率分析及分类······················25
第 5 章 基于可靠性分析的 ABC 各类备件库存优化管理策略·········34
5.1 A 类备件库存管理目标和管理策略························34
5.2 B 类备件库存管理目标和管理策略························37
5.3 C 类备件库存管理目标和管理策略························38
第5章 基于可靠性分析的各类备件库存优化管理策略
5.1 A 类备件库存管理目标和管理策略
A类备件有着相对较大的综合权重，对专用工具的可靠性产生很大的影响。A类备件通常有以下几个特点：
1) 重要性高，从分类原则上可以看出，A类备件对于故障维修和设备可靠性都影响较大；
2) 缺货成本很大，如果缺货可能导致工期延长和安全质量降低，成本往往难以估计；
3) 使用频率较高，如果不实施经常性的检查，容易造成缺货。
因此对于A类备件应尽可能严加控制，对预防性维修预留的数量和库存量要做经常性的检查和统计，对出入库情况进行精确的记录，在满足一定服务水平的情况下，尽可能压缩采购提前期，增加采购频率，降低单次采购量。
综合上述分析，本文对A类备件采用连续型的（R，Q）的库存策略。管理过程中首先确定A类备件的再订货点R，再确定每次订购的备件数量Q，经常性地检查这类备件的库存和预留情况，一旦出现库存量减去预留数量的数值低于再订货点R时，立马触发订货量为Q的订单，在尽可能短的采购时间内到达仓库成为库存，采购期结束时的库存量应大于安全库存，否则将产生影响生产的风险。具体如图5.1所示。
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第6章 总结和展望
核电站专用工具是核电站维修工作的重要保障，是安全运行重要基石。其自主化运维项目是为了掌握维修核心能力，实现专业化和自主化维修。备件的保障是维修的基本条件之一，是保障设备处于良好状态的重要因素。核电站专用工具自动化程度高，涉及机械、电气、仪表等各个方面，备件种类多、数量大，大部分采购备件需要国外进口，采购难度较大，周期长。在实际生产中，由于信息的缺失和管理的粗放，备件的供应与需求很难完全匹配，总会发生供不应求或供过于求的情况，甚至由于长时间未采购、供应商转业务等情况导致买不到，造成了专用工具状态的不稳地，可靠性降低，对维修安全、质量、工期产生了重要影响。因此，如何对备件库存进行有效的管理，寻找一种最佳库存控制策略，使库存水平保持在合理的水平上，减少资金的占用量，提高资源的利用率，保障维修质量是每一个企业都应认真思考的问题。有效的库存管理对于本项目的顺利实施及企业的生产经营都起着积极的作用，也是项目管理专业的重要课题和研究方向。因此本项目将备件库存管理作为项目的核心内容之一，具有十分重要的现实意义。为此，本文提出了专用工具备件库存优化管理问题，采用了大量项目管理的理论和方法，开展了相应研究，主要体现在以下几个方面：
1) 总结国内外研究现状，较为全面地展示了国内外关于备件分类、需求预测、库存管理的研究现状，在此基础上，对备件分类方法、库存管理等基础理论进行了归纳和说明。
2) 传统备件分类方法仅考虑了备件对于所属设备的重要性程度，未考虑到备件对于设备可靠性的影响。在分析了传统备件分类方法不足的情况下，结合项目特点和核电站的管理理念，创新性地提出了引入可靠性理论来备件分类研究，提出了基于可靠性理论的备件ABC分类准则和方法，并用实例进行了说明和验证。
3) 针对A类备件的库存管理问题，本文通过采用连续型的（R，Q）库存策略以期望达到降低备件的平均库存，减少这部分采购资金的占用量，节约成本的管理目标。针对B类备件，本文根据特性将其进行了统一管理采用周期性（t，S）控制策略进行库存管理达到保持适度服务水平的同时尽量减少库存成本的目的。C类备件则因为其影响可靠性的程度低采用零库存管理，从而大幅减轻仓库压力，降低备件采购储存成本。最后通过多基地虚拟联合库存的方式展望了备件库存共享的优化方向。并通过项目实际应用的效果验证了基于可靠性的备件分类方法对于库存管理优化的促进作用。
参考文献（略）
2) 传统备件分类方法仅考虑了备件对于所属设备的重要性程度，未考虑到备件对于设备可靠性的影响。在分析了传统备件分类方法不足的情况下，结合项目特点和核电站的管理理念，创新性地提出了引入可靠性理论来备件分类研究，提出了基于可靠性理论的备件ABC分类准则和方法，并用实例进行了说明和验证。
3) 针对A类备件的库存管理问题，本文通过采用连续型的（R，Q）库存策略以期望达到降低备件的平均库存，减少这部分采购资金的占用量，节约成本的管理目标。针对B类备件，本文根据特性将其进行了统一管理采用周期性（t，S）控制策略进行库存管理达到保持适度服务水平的同时尽量减少库存成本的目的。C类备件则因为其影响可靠性的程度低采用零库存管理，从而大幅减轻仓库压力，降低备件采购储存成本。最后通过多基地虚拟联合库存的方式展望了备件库存共享的优化方向。并通过项目实际应用的效果验证了基于可靠性的备件分类方法对于库存管理优化的促进作用。
参考文献（略）