XIII International PhD Workshop OWD 2011, 22 25 October 2011 METODY DOSTARCZANIA CZĘŚCI ZAMIENNYCH DLA STATKÓW POWIETRZNYCH METHODS FOR SUPPLYING SPARE PARTS FOR AIRCRAFT Bryzek Anna, Wojskowa Akademia Techniczna Abstract This paper outlines problems of choosing the best buying offer of aircraft spare parts. Nowadays, a great emphasis is placed on planning outlays for the support of the operational process. Current approach to planning makes it impossible to guarantee full and instant availability of spare parts for all the configurations of a complex machine. During an analysis of the operational process of technical equipment comprising a part of the Polish government aviation system, a great need of early purchase planning has been observed, with main reason being long lead times for the delivery of new parts, or renovation or repair of old ones. This in turn makes the use of a machine impossible during the said lead time, and subsequently lowers the flight readiness of aircrafts. In this article, methods how to buy new or how to repair damaged spare parts were presented. For every method cost and time parameters were presented. In the final part of the article, all the methods were presented in a form of real-life examples. Streszczenie Publikacja zawierać będzie opis metod dostarczania sprawnych części zamiennych do statków powietrznych. Dla każdej metody zostanie przedstawione jej najważniejsze założenia oraz charakterystyka badanej oferty dostarczenia sprawnej części zamiennej. W końcowej części zostały przedstawione metody oceny dostępnych ofert usprawnienia części zamiennych oraz metoda oceny opłacalności zastosowania kanibalizmu. 1. Cel analizy metod dostarczania części zamiennych Aktualnie dużą rolę odgrywa planowanie wydatków na wsparcie procesu eksploatacji, co powoduje, że niemożliwe jest zagwarantowanie, aby w magazynie były sprawne części zamienne dla wszystkich elementów konfiguracji złożonego obiektu technicznego. Ponadto, zakup zbyt dużej liczby części zamiennych może spowodować straty w postaci nieuzasadnionego zamrożenia kapitału w częściach oraz zwiększy koszt magazynowania i prawdopodobieństwo utraty niektórych z nich na skutek utraty własności użytkowych podczas przechowywania. Podczas analizy obiektów technicznych eksploatowanych w lotnictwie państwowym zauważono dużą potrzebę wcześniejszego planowania zakupów. Głównym powodem tego wymogu jest bardzo długi czas realizacji zakupu nowej części zamiennej, wykonania remontu lub naprawy, co uniemożliwia eksploatację obiektu w czasie oczekiwania na sprawny element i obniżenie gotowości do lotu statków powietrznych. Jednocześnie cechą charakterystyczną dla tych obiektów jest dokładna kontrola ich stanu technicznego oraz dążenie do zapewnienia bezpiecznej eksploatacji dzięki bezawaryjnej pracy.[1] Planowanie zakupów z uwzględnieniem bezpieczeństwa użytkowania obiektów technicznych jest bardzo ważnym elementem eksploatacji tych obiektów gdyż koszty zakupu, naprawy oraz magazynowania części zamiennych są bardzo wysokie. 2. Stany eksploatacyjne elementów Dla elementów (agregatów) na statku powietrznym oraz dla części zamiennych w magazynie można wyznaczyć następujące stany: Eksploatacja element sprawny eksploatowany na statku powietrznym, 65
Niesprawny - element uszkodzony, przekroczony termin magazynowania, Kasacja element przeznaczony do kasacji z następujących przyczyn: o Zły stan techniczne: zakończony resurs techniczny, brak możliwości naprawy; o Przyczyny ekonomiczne: nieopłacalna naprawa/remont; Odnowa: naprawa, remont; Sprawny w magazynie element sprawny przechowywany w magazynie, Rys. 1 Diagram stanów dla elementu statku powietrznego Fig. 1. State diagram for element for aircraft Ponadto agregaty na każdym typie statku powietrznego można podzielić ze względu zużycie na grupy: Znane, przewidywane lub okresowe zużycie elementu dla tych elementów zwykle będzie utrzymywany stały poziom zapasów, Limitowane bardzo małe zużycie zużycie występuje w sporadycznych przypadkach (uszkodzenia, długi czas użytkowania) dla tych elementów należy ustalić bezpieczny poziom zapasów, Dla każdego elementu przyporządkowywana jest też informacja o możliwościach jego naprawy (remontu). Wykonanie naprawy (remontu) może być niemożliwe ze względów technicznych (elementy jednorazowego użytku) lub ekonomicznych (nieopłacalna operacja). W trakcie eksploatacji statku powietrznego może ulec zmianie przyporządkowanie elementu do grupy ze względu na nieopłacalność wykonania remontu elementu, np. zakończenie produkcji nowych elementów sprawi, że naprawa będzie jedyną dostępną opcją uzyskania sprawnego elementu. [1,3] Poniżej zostaną przedstawione charakterystyki oraz ocena poszczególnych metod dostarczania sprawnych części zamiennych do statków powietrznych. Części zamienne do statków powietrznych można dostarczyć z wykorzystaniem następujących metod: Zakup nowej części zamiennej, Remont części, dla której wykorzystany został resurs i do remontu, 66 Naprawa uszkodzonej części lub części zdemontowanej z powodu złego stanu technicznego, Demontaż elementu z innego statku powietrznego. 2.1 Zakup nowej części zamiennej Zakup nowego egzemplarza jest najpopularniejszą metodą pozyskiwania sprawnych części zamiennych. Niestety pozyskanie części zamiennych tą metodą jest nie zawsze możliwe lub opłacalne. Przy planowaniu zakupu nowej części zamiennej w należy brać pod uwagę następujące parametry tego procesu: Koszt zakupu uwzględniające cenę części, koszty transportu i inne koszty związane z zakupem części; Czas dostarczenia elementu uwzględniający czas oczekiwania na realizację zamówienia (czas produkcji, oczekiwanie w kolejce, itd.) oraz czas transportu; Dostępność części do zakupu na rynku. Jednym z czynników wpływających na czas i koszt dostarczenia sprawnego elementu jest czas i metoda dostawy (transportu). Niektóre z części mogą mieć ograniczenia na zastosowanie niektórych środków transportu np. duża podatność na uszkodzenia podczas transportu wymagająca zastosowania określonej metody transportu. Wymagania takie mogą wydłużyć czas transportu (oczekiwanie na możliwość transportu) i zwiększyć koszt. [2] Długi czas eksploatacji statków powietrznych, różnorodność typów i wersji oraz ograniczona liczba eksploatowanych statków powietrznych danego rodzaju powoduje problemy z dostępnością nowych części zamiennych na rynku. Największe problemy z tej przyczyny występują dla elementów, które rzadko się uszkadzają i producent nie zaleca ich okresowej wymiany (sporadycznie występujące zapotrzebowanie). Z racji braku zapotrzebowania na element jego producent zaprzestaje produkcji po zakończeniu montażu elementu na nowych statkach. Po zakończeniu stałej produkcji producent określa zasady dostarczania nowych egzemplarzy: Okresowa produkcja, Produkcja na zamówienie, Całkowite zaprzestanie produkcji. Przy całkowitym zaprzestaniu produkcji elementu lub długim oczekiwaniu na zakup nowego egzemplarza użytkownik zmuszony jest rozważyć i zdecydować się na inne metody dostarczenia sprawnego elementu. Informacje o dostępności elementu na rynku należy uwzględniać podczas podejmowania decyzji o wykonaniu prac na wybudowanym uszkodzonym elemencie oraz jeśli przewidywane jest wystąpienie
zapotrzebowania na element w badanym okresie planowania zaopatrzenia w części zamienne: termin zgłoszenia zapotrzebowania uwzględniające czas oczekiwania na część. Element trudno dostępny może spowodować unieruchomienie statku powietrznego na długi czas i straty wynikłe z tego faktu, przewyższające koszty przechowywania elementu w magazynie. [2, 4, 5] 2.2 Naprawa (remont) części zamiennej Po demontażu nesprawnej części z statku powietrznego należy podjąć decyzje o dalszych czynnościach wykonywanych na zdemontowanym elemencie. Jeśli element został zdemontowany po wykorzystaniu resursu do remontu to nalży podjąć decyzje czy wykonać remont: czyli czy wykonanie remontu jest opłacalne z punktu widzenia ekonomicznego. Pod uwagę należy wziąć następujące parametry przeprowadzenia czynności mającej na celu usprawnienie agregatu: Czas wykonania, który oprócz czasu wykonania samej usługi uwzględnia też czas oczekiwania w kolejce na wykonanie usługi oraz czasy transportu, Cena cena usługi oraz koszty transportu do zakładu wykonującego oferowaną usługę, Rozpatrując wybór najlepszej metody postępowania z niesprawnym elementem powinny zostać rozpatrzone korzyści oferowane przez wykonanie usługi przez określonego usługodawcę takie jak: Okres o jaki przedłużany zostanie resurs; Okres co jaki należy wykonywać przeglądy, po usprawnieniu agregatu; Dozwolony czas przechowywania po wykonaniu usługi; Przewidywany czas do uszkodzenia. 2.4 Demontaż elementu z innego statku powietrznego Następną metodą dostarczenia części zamiennej dla statku powietrznego jest jej demontaż z innego samolotu. Jeżeli część jest demontowana z czasowo uszkodzonego statku powietrznego zjawisko to nazywane jest kanibalizmem. Dzięki temu usprawniany jest jeden statek powietrzny kosztem innego. Zastosowanie tego rozwiązania w niektórych sytuacjach pozwoli na zmniejszenie liczby niesprawnych statków powietrznych: zamiast dwóch uszkodzonych maszyn będzie stała i oczekiwała na części zamienne tylko jedna z nich. Kanibalizm jednak powoduje dodatkowe koszty: Koszt i czas demontażu elementu z innego statku powietrznego; 67 Koszt sprawdzenia stanu zdemontowanego elementu przed montażem; Demontaż części na innym statku powietrznym zwiększa też ryzyko wystąpienia następujących zdarzeń: Uszkodzenie elementów statku powietrznego podczas demontażu; Błędy ludzkie popełnione przez osoby wykonujące demontaż zmniejszenie bezpieczeństwa lotów; Inną metodą demontażu części zamiennych jest demontaż części z samolotu wycofanego z dalszej eksploatacji, np. po zakończeniu resursu technicznego. Samolot ten nie będzie już eksploatowany jednak można z niego wymontować sprawne elementy, dla których nie upłynął jeszcze resurs techniczny. Takie pozyskiwanie części zamiennych powoduje oszczędności wynikające z braku zakupu nowej części. Niestety z racji wymagania przeprowadzenia dokładnego sprawdzenia stanu technicznego elementu oraz często małego pozostałego resursu, nie jest to wcale metoda tania. Jednak do zastosowania tego rozwiązania użytkownik czasami jest zmuszony: brak możliwości zakupu elementu przy wykorzystaniu innych dostępnych metod. [1,3] 3. Kryteria wyboru najlepszej metody Wybór najlepszej metody dostarczenia elementu będzie się różnił w zależności od przeznaczenia uzyskania sprawnej części zamiennej: Zakup części zamiennej do magazynu Zakup części zamiennej dla stateku powietrznego, który oczekuje na jej dostarczenie, a na stanie nie posiadamy żadnego sprawnego egzemplarza. W tej sytuacji należy dodatkowo uwzględniać koszty kosztuje przestoju statku powietrznego. Przykładowymi kosztami związanymi z przestojem statku powietrznego są, np.: Straty wynikające z niewykorzystania statku powietrznego do pracy (odwołanie planowanych lotów), Kary umowne, Wymaganie wykonania dodatkowych obsług po przestoju. Koszty te będą określane na jednostkę czasu przestoju statku powietrznego (np. jeden dzień). Często w takiej sytuacji jest duży problem z określeniem pieniężnej wartości poniesionych strat wynikłych z przestoju samolotu. [2, 5] 4. Przykład wykorzystania metod wyboru najbardziej opłacalnej oferty Opis sytuacji: Ze statku powietrznego demontowany jest uszkodzony element. Sprawnej części zamiennej nie ma na stanie w magazynie. W
magazynie znajdują się jeden niesprawny element: przekroczony termin składowania gwarantujący dobry stan techniczny elementu. Na rynku aktualnie dostępna jest oferta zakupu nowego egzemplarza części oraz dwie firmy oferują wykonanie naprawy uszkodzonego elementu (element demontowany ze statku powietrznego) oraz jedna z firm oferuje wykonanie remontu elementu. Każdy dzień, podczas którego statek powietrzny nie jest eksploatowany powoduje straty(koszty przestoju). Jednak te koszty są trudne do określenia dla osoby podejmującej decyzje, której celem jest wybranie oferty powodującej najmniejsze straty (uzyskanie sprawnego elementu i straty wynikające z przestoju statku powietrznego). Należy przeanalizować jak zmieni się opłacalność wykonanej obsługi w zależności od zmiany kosztu przestoju statku powietrznego oraz zastosowania zjawiska kanibalizmu. Parametry oferowanych przez dostawców usług są stałe. Każda z ofert różni się od siebie parametrami oferowanej usługi. Dla uproszczenia w przykładzie analizujemy jedynie dwa parametry usługi: koszt usługi oraz czas oczekiwania na sprawną część. Parametry oferowanych usług na dostarczenie sprawnej części zamiennej zostały podane poniżej w tabeli 1. Tab. 1 Parametry ofert na usprawnienie części zamiennej Parameters of offers on buying or repairing spare parts for aircraft Zakup nowego Koszt (zł) 7000 Czas (dzień) 5 Naprawa uszk. elem. (Firma X) Koszt (zł) 2000 Czas (dzień) 70 Naprawa uszk. elem. (Firma Y) Koszt (zł) 3500 Czas (dzień) 30 Remont elementu z magazynu Koszt (zł) 1000 Czas (dzień) 120 Kanibalizm: Aktualnie na stanie właściciela znajduje się statek z uszkodzeniem innego agregatu. Agregat jest trudno dostępny i dostawa sprawnej części nastąpi po określonym czasie. W badanym przykładzie przyjęte zostały następujące parametry dostępnej możliwości kanibalizmu: część dostępna jest na 45 dni (po 45 dniach zostanie dostarczony inny brakujący element i statek powietrzny będzie mógł być usprawniony). Analiza opłacalności ofert przy zmiennych kosztach przestoju (brak kanibalizmu) Chcemy określić, przy jakich dziennych stratach wynikających z nieużytkowania statku powietrznego (Kp koszty przestoju) będzie najbardziej opłacalne dostarczenie elementu za pomocą poszczególnych z metod. Całkowity koszt obsługi uszkodzenia: koszt zakupu części (usługi) plus koszty przestoju wyznaczamy z wzoru: - całkowity koszt; - koszt zakupu części/usługi; - koszt przestoju; liczba dni oczekiwania na sprawną część. (1) Najbardziej opłacalna jest ta opcja, dla której zostaną otrzymane najmniejsze całkowite koszty przywrócenia sprawności statku powietrznego. Aby określić, która z metod jest najbardziej opłacalna przy minimalnych kosztach przestoju przyjmijmy zerowy koszt przestoju K p=0. Przy tym założeniu wzór 1 przyjmuje postać: (2) Wniosek przy zerowych kosztach przestoju najbardziej opłacalna jest opcja o najniższym koszcie zakupu (przestój SP nie powoduje strat). W analizowanym przypadku będzie to opcja czwarta remont elementu z magazynu. Następnym krokiem jest znalezienie, przy jakim koszcie przestoju opcja bazowa przestaje być opłacalna. Aby uzyskać przy jakim koszcie przestoju opłacalna jest inna z dostępnych opcji należy zastosować następujący wzór: (3) numer oferty bazowej oferta dla której całkowity koszt obsługi usunięcia uszkodzenia jest najniższy w badanym przedziale dziennych kosztów przestoju; numer analizowanej oferty; koszt przestoju, dla którego całkowity koszt usunięcia uszkodzenia dla j-tej oferty jest równy całkowitemu kosztowi usunięcia uszkodzenia dla i-tej oferty; koszt zakupu części/usługi w i-tej ofercie; koszt zakupu części/usługi w j-tej ofercie (oferta bazowa); liczba dni oczekiwania na część w i-tej ofercie; liczba dni oczekiwania na część w j-tej ofercie (oferta bazowa); 68
Dla przykładowych danych (opcja 4 jako opcja bazowa) otrzymamy następujące wyniki: Z otrzymanych danych wynika, że jeśli dzienny koszt przestoju wzrośnie do 20 jednostek bardziej opłacalne jest wybranie opcji drugiej. Otrzymana wartość określa przy jakich dziennych kosztach przestoju bardziej opłacalne jest wybranie oferty drugiej zamiast czwartej. Otrzymane wyniki mogłyby zasugerować, że przy wartości dziennego kosztu przestoju od 27,8 jednostki powinna zostać wybrana opcja 3. Sprawdźmy jednak, jakie wartości otrzymamy porównując drugą opcję z pozostałymi dwoma. Otrzymane wyniki to: Dzięki analizie wyników dla oferty drugiej jako bazowej dodamy zasadę, że wzór 3 należy stosować do wyznaczenia wartości dziennego kosztu przestoju SP przy jakiej należy wybrać inną z opcji dostarczenia sprawnej części zamiennej. Tą metodę zastosujemy do wyznaczenia przedziałów, przy jakich najbardziej opłacalne jest zastosowanie poszczególnych ofert dostarczenia sprawnej części. liczba dni oczekiwania na sprawną część. Z powyższej zależności otrzymamy też informacje, przy jakich maksymalnie kosztach obsługi kanibalizmu wykonanie go będzie opłacalne. Dla omawianego przykładu przyjmijmy następujące wartość dziennych kosztów przestoju: Z warunków zadania mamy wartości: W wyniku otrzymamy, że kanibalizm będzie opłacalny, jeśli Przedstawiona zależność może także posłużyć do określenia przy jakich kosztach wykonania kanibalizmu jest on opłacalny jeśli część potrzebna jest na okres mniejszy niż okres na jaki mamy do dyspozycji zkanibalizowaną część. W tym przypadku zamiast liczby dni, na które dostępna jest część do kanibalizmu należy podać liczbę dni oczekiwania na część. W analizowanym przykładzie liczba dni oczekiwania jest mniejsza od liczby dni na jaki dostępny jest kanibalizm w ofercie pierwszej (zakup nowej części) oraz trzeciej (naprawa uszkodzenia przez firmę Y). Dla tych dwóch ofert otrzymano następujące wartości kosztów kanibalizmu, dla których jest opłacalne zastosowanie tej możliwości: Rys. 2. Rozkład opłacalności ofertw zależności od wartości dziennych kosztów przestoju Fig. 2. The distribution of cost-effectiveness of offers, depending on the daily cost of downtime Analiza opłacalności ofert przy zmiennych kosztach przestoju (z kanibalizmem) W dalszej części zostanie przeprowadzona analiza opłacalności wyboru każdej z metod dostarczania sprawnej części zamiennej przy wykorzystaniu dostępnej opcji kanibalizmu. Zakładamy, że koszt wykonania kanibalizmu jest stały i w analizowanym przykładzie jest to wartość: Korzyści wynikające z zastosowania kanibalizmu Jako pierwszy krok należy się zastanowić czy dla dostępny kanibalizm jest opłacalny? W tym celu sprawdzamy czy spełniona jest następująca zależność: koszt kanibalizmu; - koszt przestoju; 69 Całkowity koszt obsługi uszkodzenia: koszt zakupu części (usługi) plus koszty przestoju wyznaczamy z wzoru: - całkowity koszt; - koszt zakupu części/usługi; - koszt przestoju; (4)
pozostała liczba dni oczekiwania na sprawną część po wykorzystaniu dni z kanibalizmu. (5) - liczba dni oczekiwania na sprawną część; liczba dni, na jaki dostępna jest część w ramach kanibalizmu; Przy rozpatrzeniu kanibalizmu wzór 3 będzie miał postać: (6) - koszt przestoju z uwzględnieniem kanibalizmu, dla którego całkowity koszt usunięcia uszkodzenia dla j-tej oferty jest równy całkowitemu kosztowi usunięcia uszkodzenia dla i-tej oferty; W analizowanym przykładzie otrzymane zostaną następujące wartości: Tabela 2 zawiera zestawienie danych do porównania wartości dziennych kosztów przestoju, dla których opłaca się wybrać inną ofertę dostarczenia sprawnej części zamiennej oraz zawiera całkowite koszty usunięcia uszkodzenia. Tab. 2. Koszty przestoju i całkowite koszty naprawy SP przy zmianach opłacalności inwestycji The costs of downtime and total costs of repairing aircraft when the other offer is more profitability Zakup nowej części Naprawa przez Firmę X Naprawa przez Firmę Y Remont elem. z magazynu Brak kanibalizmu Z kanibalizmem Kp Ck Kp Ck 100 - od 6500 x x 20-37,5 4625-6500 20-60 2800-3800 37,5-100 3400-4625 60 - od 3800 0-20 do 3400 0-20 do 2800 Dzięki zastosowaniu kanibalizmu uzyskano zmniejszenie całkowitych kosztów usprawniania statku powietrznego po wykryciu uszkodzenia. Natomiast po wykorzystaniu części zamienna dostępną na innym statku powietrznym okazało się, że oferta zakupu nowej części jest całkowicie nieopłacalna oraz dłużej opłacalne jest wybranie oferty drugiej. Dzięki zastosowaniu Kanibalizmu uzyskano także zmniejszenie całkowitych kosztów usunięcia uszkodzenia. Wybór najlepszej oferty dostarczenia sprawnej części zamiennej często nie jest oczywisty. Dokonanie właściwego wyboru utrudnia często brak informacji o niektórych parametrach eksploatacji statków powietrznych: np. dzienny koszt przestoju. Warto wtedy jest określić, przy jakich wartościach tego parametru będzie najbardziej opłacalna każda z ofert. Literatura 1. Bryzek A: Identyfikacja głównych elementów procesu budowania planu zamówień na części zamienne do statków powietrznych, Materiały Konferencyjne OWD 2004, 16-19 października 2010, Wisła 2. Krzyżaniak S., Cyplik P.: Zapasy i magazynowanie, Biblioteka Logistyka - Poznań 2007 3. Grzybowska K.: Gospodarka zapasami i magazynem, Difin - Warszawa 2009 4. Jaźwiński J., Żurek J.: Wybrane problemy sterowania zapasami, Biblioteka Problemów Eksploatacji Radom 2007 5. Pod redakcją Rutkowski K.: Logistyka dystrybucji, Szkoła Główna Handlowa w Warszawie Warszawa 2005 Adres służbowy Autora: Mgr inż. Bryzek Anna Wojskowa Akademia Techniczna ul. gen. S. Kaliskiego 2 00-908 Warszawa email: anna.bryzek@wat.edu.pl i Resurs - zdefiniowany czas bezpiecznej eksploatacji elementu na statku powietrznym przed wykonaniem określonej czynności. Wyróżniamy resurs techniczny całkowity czas eksploatacji elementu, resurs do remontu, naprawy głównej, itd. czas eksploatacji przed wykonaniem czynności serwisowych po których element można dalej eksploatować. 70