Как рассчитать автомат защиты: Расчет автоматов защиты по планируемой нагрузке

по току, нагрузке, сечению провода

Когда осуществляется строительство нового жилого дома или делается ремонт в доме или в квартире, все сталкиваются с такой проблемой, как выбор автоматических выключателей (автоматов). От их выбора зависит электро- и пожаробезопасность всего жилища, поэтому игнорировать правила выбора не рекомендуется.

Содержание

• 1 Основные функции автоматических выключателей
• 2 Разновидность автоматических выключателей
• 3 Параметры автоматических выключателей
  • 3.1 В качестве примера
  • 3.2 Как рассчитать мощность потребителя
• 4 Отключающая способность автоматов
• 5 Характеристики электромагнитного расцепителя
• 6 Лучшие производители
• 7 Видео: обзор производителей автоматических выключателей

Основные функции автоматических выключателей

Автомат защиты от короткого замыкания

Основными функциями автоматов считается защита электропроводки от коротких замыканий и от перегрева, а также своевременное отключение электроприборов при аварийных ситуациях. Когда провода перегреваются, имеется большой риск того, что провода загорятся и, как следствие, возникновение пожара, что чревато большими негативными последствиями. Правильный выбор подобного типа электрооборудования снижает такую вероятность в разы.

Короткое замыкание в электрической сети – это следствие различных факторов, таких, как плохая изоляция в коробках распределения, в электрических щитках, а также неисправность бытовых электроприборов. Зачастую некачественное электрооборудование является следствием коротких замыканий. Не исключаются и бракованные электропровода, которые зачастую продаются без наличия сертификационных документов, подтверждающих их качество.

Чтобы автоматический выключатель действительно защитил электрическую сеть, необходимо правильно подобрать этот прибор по своим характеристикам. Основных параметров 3, но каждый параметр соответствует своей функции.

Разновидность автоматических выключателей

Для защиты однофазной электрической сети напряжением 220 V применяются, как однополюсные, так и двухполюсные автоматы. Как правило, однополюсные приборы служат для отключения одного фазного проводника, а двухполюсные – для отключения, как фазного, так и нулевого проводника. Однополюсные автоматы применяются для защиты цепей 220 V, связанных с внутренним освещением, а также с розетками при условии нормальных параметров эксплуатации.

Для защиты электрических цепей, напряжением 380 V применяются трехполюсные и четырехполюсные автоматические выключатели. Их устанавливают исключительно для защиты действующего электрооборудования, работающего от напряжения 380 V. Это могут быть духовки, варочные панели или электроплиты.

В помещениях, имеющих повышенную влажность, как правило, устанавливают 2-х полюсные выключатели. Их также желательно установить на мощные бытовые приборы, такие, как бойлеры, стиральные машины, электродуховки, посудомоечные машины и т.д.

В случае появления аварийной ситуации, на нулевой провод, а он, как правило соединен с корпусом электроприбора посредством различных радиоэлементов, может попасть фазное напряжение. Если на линию не установить 2-х полюсный автомат, то он отключит фазный провод, а на нулевом проводе останется фазное напряжение. Хотя такое возможно только в случае, когда аварийная ситуация создается до автомата, заставляя работать бытовой прибор в аварийном режиме. Поэтому выбор автоматических выключателей сводится еще и к тому, что на некоторые виды нагрузок устанавливаются однополюсные автоматы, а на некоторые – двухполюсные. При этом, необходимо учитывать схему электрической сети.

Пример разводки трехфазной сети

Если сеть трехфазная, что крайне редко встречается у бытовых потребителей, то применяются 3-х полюсные автоматы. Такой аппарат в обязательном порядке ставится на входе, а также на линиях питания 3-х фазных потребителей. Для защиты однофазных потребителей 3-х фазной сети применяются 2-х полюсные автоматы, для одновременного отключения, как фазного, так и нулевого провода.

Параметры автоматических выключателей не зависят от количества подключаемых проводов. Другими словами, к одному автомату можно подключить несколько проводов (линий). Главное, чтобы их суммарная нагрузка не превышала рабочий ток автомата.

Параметры автоматических выключателей

Необходим правильный подбор номинала

Функция защитного автомата заключается в том, чтобы защищать электрическую проводку до того, как ток превысит допустимое значение. Это означает, что автоматический выключатель по току выбирается всегда меньшим, чем допустимый длительный ток электрической проводки.

Поэтому алгоритм выбора защитного автомата сводится к таким действиям:

• В первую очередь следует рассчитать толщину провода для конкретного участка, в зависимости от величины нагрузки.
• По таблице находится, какой силы ток выдерживают провода, в зависимости от сечения.
• Из всех имеющихся номиналов автоматов выбирается наиболее близкий по параметрам, но меньший, чем нагрузочная способность проводов. Номиналы автоматов имеют привязку к показателям длительного допустимого тока проводов и кабелей.

В качестве примера

Алгоритм выбора, не связан ни с какими сложностями и эффективно работает. Ниже представлена таблица, в которой отмечены максимальные величины электрического тока для проводников, которые прокладываются в домах или в квартирах. В этой же таблице в отдельной графе отмечены автоматы с номинальным рабочим током, которые рекомендовано применять в цепях таких проводников. Чтобы электропроводка не перегревалась и нормально работала, выбираются автоматы с показателями рабочего тока, которые меньше допустимых значений рабочего тока электропроводки.

Сначала следует подобрать сечение провода. Оно выбирается согласно расчетам, исходя из величины нагрузки. Например, чтобы запитать одну из нагрузок, по расчету нужно взять проводник, сечением 2,5 мм квадратных. Из таблицы видно, что этот проводник без проблем выдерживает ток до 27 ампер. Здесь же можно увидеть, что для защиты данного проводника следует установить автомат с рабочим током в 16 А.

Цепь работает следующим образом: до достижения 16 ампер, автомат работает нормально, как и электропроводка. Если ток начинает увеличиваться до определенной величины, автоматический выключатель начинает на него реагировать. Начинает работать тепловая защита. Чем больше превышается рабочий ток автомата, тем быстрее сработает защита. В случае короткого замыкания в сети, автоматический выключатель отключается мгновенно, поскольку защита от коротких замыканий и тепловая защита работают по-разному принципу.

Как рассчитать мощность потребителя

Как правило, характеристики автоматических выключателей выбираются в зависимости от мощности нагрузки. Проще сделать расчеты, если к электрической линии подключен только один электроприбор. Как правило, к одной линии подключают мощные бытовые приборы, а их потребляемая мощность всегда указывается в паспорте. Сложнее с линиями, к которым время от времени подключаются различные бытовые приборы, например, пылесосы, электроутюги, кухонные комбайны и т.д.

Но если учесть, что их работа кратковременная, то электропроводка выбирается в зависимости от того, сколько таких приборов может работать одновременно. Что касается вводного автомата, то он выбирается в зависимости от суммарной мощности всех потребителей. Можно воспользоваться простой формулой, а можно воспользоваться данными, указанными в паспорте. Как правило, в паспорте указывается не только мощность электроприбора, но и его реальный рабочий ток.

Формула расчета мощности потребителя

После того, как определена величина нагрузок, выбирается соответствующий автоматический выключатель по рабочему току. Его номинал может быть намного меньше или немного больше, но в любом случае он должен защищать электропроводку и его показатели не должны завышаться, по отношению к допустимому току электрических проводов.

Как правило, стараются выбирать электрические провода с запасом, хотя и здесь следует придерживаться разумных пределов. В таком случае, автоматы выбираются по току нагрузки и также с запасом, хотя также в разумных пределах. Автомат всегда должен выдерживать ток нагрузки, с некоторым запасом, или же работа приборов окажется не устойчивой и автомат может в любой момент отключить такую нагрузку, что совсем неправильно.

Отключающая способность автоматов

Отключающая способность автоматических защитных выключателей

Автоматический выключатель должен мгновенно отключать электрическую сеть, в случае возникновения короткого замыкания (КЗ). Этот показатель относится к такой характеристике, как отключающая способность. Токи короткого замыкания могут достигать мгновенно тысяч ампер. Отключающий прибор должен не просто выдержать такие токи, но и быстро отключить линию. Подобная характеристика не относится к категории сложной.

Показатель отключающей способности указывает, какую силу тока КЗ он способен отключить и при этом сохранить свою работоспособность. Токи короткого замыкания зависят от различных факторов, но в любом случае, токи КЗ определяются экспериментальным путем. Что касается электропроводки дома или квартиры, то токи короткого замыкания не отличаются особой мощностью, поскольку электрическая сеть имеет значительное удаление от трансформаторной подстанции.

Хотя бывают дома, которые расположены рядом с трансформаторными подстанциями. В таких домах токи короткого замыкания значительно выше. В таких случаях следует выбирать автоматические выключатели с током отключения КЗ порядка 10000 А, в остальных случаях достаточно установки автоматов с током отключения КЗ не больше 6500 А. В сельской местности достаточно автоматов с током отключения КЗ около 4500 А, поскольку здесь обычно старые ЛЭП и больших токов КЗ не бывает. Чем больше у автомата отключающая способность, тем он дороже. Поэтому, выбирая электрическое оборудование, следует учитывать подобные факторы. Зачем платить больше?

Зачастую владельцы не обращают внимание на данные показатели и устанавливают в жилых помещениях автоматические выключатели с низкой отключающей способностью. Конечно, такой автомат способен защитить от токов КЗ, но нет гарантии, что он останется после этого в рабочем состоянии. Существует также вероятность того, что такой автомат просто не успеет сработать, так как контакты могут расплавиться раньше, чем он сработает. Тогда последствия могут оказаться весьма плачевными.

Характеристики электромагнитного расцепителя

Автоматический выключатель должен срабатывать, если в сети повышается ток до определенного уровня. Естественно, что в электрической сети возможны колебания токов нагрузки в определенных пределах. Зачастую эти колебания связаны с пусковыми токами. Например, при включении бытовых приборов, работа которых связана с пуском двигателей, в сети кратковременно возникает бросок тока. Автоматический выключатель не должен реагировать на подобные броски и не отключать нагрузку. Поэтому у них имеется нижний предел, до которого автомат не срабатывает.

При токах короткого замыкания, если автомат своевременно не отключится, то возможны негативные последствия. Чтобы выключение осуществлялось за минимально короткое время, в автомате предусмотрен электромагнитный расцепитель, который реагирует на токи, которые значительно больше токов перегрузки. Этот показатель еще называется током отсечки. Токи отсечки указываются буквами, которые находятся перед цифрами, которые соответствуют рабочему току автоматического выключателя.

Различают 3 типа автоматов, в зависимости от тока отсечки:

Выбор защитного автомата по данным критериям основан на том, в каком техническом состоянии находится электропроводка в доме, на даче или в квартире.

Поэтому:

• Автоматы с буквой «В» следует устанавливать там, где электрическая проводка достаточно сомнительная: в старых домах, на дачах, в селах, в поселках. Подобные автоматические выключатели трудно найти в магазинах и зачастую их приходится заказывать.
• Автоматы с буквой «С» пользуются большой популярностью и устанавливаются практически везде, после капитальных ремонтов, а также в новостройках.
• Автоматы с буквой «Д» больше распространены в производственных помещениях, где установлено электрооборудование с большими пусковыми токами.

Другими словами, наиболее распространенными считаются автоматы с буквой «С». Эти устройства наиболее подходят для защиты электрических сетей бытовых потребителей.

Лучшие производители

Качество автоматических выключателей, как и любого другого электрооборудования, зависит от производителя. Следует отдавать предпочтение проверенным фирмам. Конечно, такие автоматы стоят недешево, но на своем благополучии экономить не следует.

Испытания автоматов током 1,13·In (АВВ, Schneider Electric, IEK, EKF, КЭАЗ, TDM, Elvert)

Watch this video on YouTube

Как показывает практика, отечественное электрооборудование уступает по качеству зарубежным аналогам. Естественно, что подобные автоматические выключатели стоят несколько дороже. Но все в этом мире относительно, поэтому в последствии можно заплатить огромную цену за такую экономию, поскольку отечественные автоматы покупают в целях экономии средств.

Видео: обзор производителей автоматических выключателей

   

УЗО или ДИФ автомат, что выбрать? Секреты качественного электромонтажа

Watch this video on YouTube

Пример расчета номинала автоматического выключателя

Приветствую вас, дорогие читатели сайта elektrik-sam.info.

В предыдущих публикациях мы подробно рассмотрели, как рассчитать основной параметр автоматического выключателя — его номинальный ток, и выбрать необходимое сечение кабеля.

Давайте на конкретном примере рассчитаем номинал автоматического выключателя.

Предположим, что мы хотим использовать розеточную группу в однофазной сети переменного тока для подключения следующих приборов:

— микроволновка, 1150Вт ;

— электрочайник, 2000Вт;

— посудомоечная машина, 2200Вт.

Суммарная мощность потребителей этой группы составляет 1150+2000+2200=5350 Вт;

Коэффициент спроса примем К_с =0,75;  cos φ=0.98.

Расчетная мощность этой группы   Р_расч =0,75*5350=4013 Вт.

Полная  расчетная мощность  S_pасч=4013/0,98=4095 ВА.

Расчетный ток равен  I_pасч=4095/220=18,61 А. (Напряжение однофазной сети 220 В).

Ближайший больший номинал  автоматического выключателя 20 А, однако мы знаем, что для розеточных групп  номинал автомата не должен превышать 16 А.

Поэтому эту группу необходимо разделить на две: к первой группе будут подключаться чайник и микроволновка, тем более они обычно включаются по отдельности, поскольку работают не долго и тем самым не будут перегружать линию; ко второй группе подключим посудомоечную машину, поскольку она обычно работает продолжительное время.

На практике обычно так и делают – под мощные потребители предусматривают отдельные линии.

Первую и вторую группу выполним кабелем 3х2,5мм² с установкой автомата защиты номиналом 16А в каждой группе.

Подведем итог.

— Если розеточная группа, выполненная кабелем 3х2,5мм² из нескольких розеток и к ней подключается несколько мощных потребителей, нельзя устанавливать автоматы на больший ток, чем допустимо по безопасности, так сказать «чтоб не выбивало».

Помним, что розетки рассчитаны на ток не более 16А, поэтому на розеточные  группы, независимо от количества розеток в самой группе, устанавливаются автоматические выключатели номиналом в 16А, сечение кабеля должно быть 2,5 мм2.

Если мощность всех подключаемых приборов превышает допустимую 3,5  кВт (что соответствует току в линии 16А), эту группу необходимо разделить на две или более групп, и в каждую группу установить автомат номиналом 16А, проводку выполнить кабелем сечением 2,5мм².

Автоматические выключатели на 20 и более ампер устанавливаются только на мощные потребители, которые подключаются непосредственно к кабелю с помощью клеммных соединений, либо устанавливается специальная силовая розетка, при этом применяют кабель соответствующего сечения.

— Для групп освещения применяется кабель 3х1,5мм² с установкой автомата защиты номиналом 10А. При этом, если мощность всех светильников в группе превышает допустимую 2,2 кВт (что соответствует току 10А), эту группу необходимо разделить на две или более групп, и установить в каждую группу автомат номиналом 10А, проводка выполняется кабелем сечением 1,5 мм².

Таким образом, на этих примерах мы разобрали, как правильно рассчитать и подобрать номинал автоматического выключателя для одиночного потребителя и для группы потребителей.

В следующих материалах мы рассмотрим, как подбирать автоматические выключатели по остальным параметрам. В завершении серии публикаций по автоматическим выключателям обобщающий пошаговый алгоритм.

Подписывайтесь на новостную рассылку, и вы не пропустите новые материалы курса Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство.

Более наглядно смотрите видео Пример расчета номинала автоматического выключателя:

Рекомендую материалы по теме:

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство.

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы.

Номинал токовые характеристики автоматических выключателей.

Автоматические выключатели технические характеристики.

Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?

Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?

Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?

Конструкция (устройство) УЗО.

Устройство УЗО и принцип действия.

Работа УЗО при обрыве нуля.

Как проверить тип УЗО?

Почему УЗО выбирают на ступень выше?

Гидравлические расчеты для проектирования спринклерной системы (с формулами)

Гидравлические расчеты очень важны при проектировании систем противопожарной защиты, поскольку они обеспечивают подачу по трубопроводу достаточного количества воды для тушения любого пожара. В частности, автоматические спринклерные системы подпадают под действие стандарта NFPA 13 в США и эквивалентного международного стандарта EN 12845.

Процедура гидравлического расчета касается трех очень важных аспектов системы пожаротушения:

• Если возник пожар, сколько воды потребуется для его тушения?
• Достаточно ли имеющегося запаса воды?
• Какова оптимальная компоновка трубопроводной системы и какие возникают потери на трение?

---

Получите профессиональный дизайн пожарного спринклера для вашего следующего строительного проекта.

Узнать больше

---

Надлежащая противопожарная защита защищает ваше здание и его жителей. Если вы строите коммерческие помещения для сдачи в аренду, надежная противопожарная защита также является ценным свойством для потенциальных арендаторов.

Сколько воды требуется для противопожарной защиты?

Перед началом гидравлического расчета необходимо провести испытание на расход воды. Этого можно добиться путем измерения давления и расхода в водяном гидранте, но эта информация также может быть общедоступной в муниципальном управлении водоснабжения.

Могут быть случаи, когда муниципального водоснабжения недостаточно для противопожарной защиты или оно недоступно. В этом случае трубопровод может быть спроектирован для забора воды из других источников, которые можно классифицировать как открытые или закрытые:

• Озера, пруды и реки являются примерами открытых источников.
• Подземные, надземные и приподнятые резервуары для воды являются примерами закрытых источников.

Когда вода поступает из статического источника, такого как озеро или подземный резервуар, для эффективной противопожарной защиты требуется дополнительное давление. Это необходимо учитывать в процедуре гидравлического расчета, и повышение давления может быть достигнуто с помощью пожарного насоса или резервуара под давлением.

Конфигурации системы трубопроводов

Схемы трубопроводов большинства систем противопожарной защиты можно разделить на три основных типа в зависимости от того, как устроены отдельные трубы: дерево, петля и решетка.

Конфигурация трубопровода	Описание
Дерево	В этой конфигурации используется основная труба, которая разветвляется на более мелкие трубы, подобно тому, как ветви дерева растут из его ствола. Отводные трубы обеспечивают водой отдельные спринклеры и другие элементы противопожарной защиты.
Петля	Эта конфигурация также имеет основную трубу, от которой ответвляются все остальные трубы. Однако основная труба возвращается в исходную точку, замыкая петлю у источника.
Сетка	В этой конфигурации используются две основные линии, проходящие параллельно друг другу и соединенные меньшими сегментами трубопровода. К каждому разбрызгивателю ведет более одного пути, что снижает трение.

Стандарты противопожарной защиты обычно требуют использования метода Хазена-Вильямса для определения потерь на трение в системе трубопроводов, независимо от используемой схемы:

• Для компоновки трубопроводов в виде дерева и контура используется более простая процедура, и возможны расчеты вручную.
• С другой стороны, для сетки трубопроводов требуется программное обеспечение для анализа и балансировки потока воды по всем возможным путям.

Современные системы противопожарной защиты обычно проектируются с использованием компьютерных расчетов, независимо от используемой схемы. Программные расчеты позволяют вносить изменения и перерасчеты всего лишь за долю времени, необходимого для ручных процедур.

На интенсивность и масштабы пожара влияет множество факторов, в том числе материалы, хранящиеся в здании, и их расположение. Нормы противопожарной защиты содержат таблицы и типовые расчетные значения, полученные в результате десятилетий испытаний и подробного моделирования пожаров. В Справочнике NFPA 13 есть приложение, в котором рассматриваются теория и процедуры гидравлических расчетов.

Расчет плотности спринклера на основе потребности

Классификация опасностей при нахождении в помещении является критическим фактором при проектировании автоматической спринклерной системы. Если пожарная опасность недооценена, спринклерная система будет недостаточной мощности для возгорания, которое может возникнуть. Система не сможет потушить пламя, что приведет к значительному материальному ущербу и потенциальным жертвам.

Класс опасности должен определяться опытными инженерами по пожарной безопасности. Процедуры расчета нет, а анализ качественный — зависит от опыта и ознакомления со стандартами NFPA.

• На основании классификации опасности инженеры по пожарной безопасности могут определить оптимальное расположение труб и спринклеров пожаротушения.
• Следующим шагом является определение максимального количества разбрызгивателей, которые могут активироваться одновременно, и расчет необходимого давления, чтобы гарантировать достаточный поток воды.
• В любом сценарии с менее активными разбрызгивателями, чем предполагается, трубопровода и водоснабжения будет более чем достаточно.

Количество спринклеров, учитываемых при проектных расчетах, в основном определяется классом опасности. Тем не менее, есть свобода для корректировок, которые дизайнер считает подходящими.

NFPA предоставляет графики, устанавливающие взаимосвязь между площадью покрытия и плотностью потока. Разработчики противопожарной защиты выбирают адекватное сочетание площади и плотности в зависимости от применения.

• Конструкция пожарных спринклеров может варьироваться от высокой плотности потока на небольшой площади до низкой плотности на большой площади.
• В обоих случаях цель состоит в сдерживании огня до того, как он распространится за пределы расчетной зоны.

Как рассчитать требуемый расход спринклера?

Расчет потока относительно прост, поскольку инженерам-проектировщикам нужно только умножить площадь покрытия и плотность потока, которые были определены ранее:

• Q (расход) = площадь покрытия x плотность потока

Спринклеры, включенные в перечень, обычно имеют требования к минимальному расходу в своих технических характеристиках, которые зависят от расстояния между ними. Требования производителя к потоку должны преобладать, если они превышают расчетные значения.

Как рассчитать требования к давлению спринклера?

Расчет давления является более сложным, так как пожарные спринклеры включают преобразование энергии давления в кинетическую энергию. В расчете используется формула расхода воды через отверстие в зависимости от давления внутри трубы:

• Q (расход) = 29,83 x C _D x d ² x √P
• C _D – коэффициент расхода, который основан на характеристиках отверстия и определяется экспериментально.
• С другой стороны, буквы d и P просто обозначают диаметр и давление.

Поскольку у пожарных спринклеров уже есть расчетный диаметр, все факторы, кроме давления, можно объединить в «K-фактор» для упрощения расчетов. Это приводит к более компактной формуле:

• Q = К х √P

Когда требуемый расход (Q) известен, формулу можно изменить следующим образом для расчета требуемого давления (P):

• P = (Q / K) 2

NFPA 13 устанавливает минимальное давление 7 фунтов на квадратный дюйм, даже если процедура расчета дает меньшее значение. Это гарантирует, что спринклеры производят правильную форму распыления. Однако NFPA 13 также предусматривает исключения из этого метода, которые рассматриваются в главе 7. Ниже приведены некоторые примеры:

• Применения, в которых используются сухотрубные спринклерные системы.
• Спринклеры быстрого срабатывания под плоские гладкие потолки ограниченной высоты.
• Неосвещаемые и возгораемые скрытые помещения в здании.
• Помещения, разбитые на несколько отсеков, где альтернативные методы позволяют использовать меньшее количество спринклеров.
• Жилые помещения и примыкающие к ним коридоры, в которых применяется упрощенная процедура с расчетной зоной с четырьмя спринклерами.

Заключение

Автоматические спринклерные системы предъявляют строгие требования к конструкции, что имеет смысл ввиду их важности для противопожарной защиты. Проектирование спринклерной системы, отвечающей нормам, при оптимальной стоимости является сложной инженерной задачей, для решения которой требуется опыт противопожарной защиты и знание стандартов.

В Нью-Йорке все коммерческие объекты, подпадающие под действие Местного закона 26, должны были быть оснащены спринклерами пожаротушения к 1 июля 2019 года. Если у вас есть недвижимость, которая не уложилась в установленный срок, лучше всего обратиться в квалифицированную инженерную фирму МООС. КАК МОЖНО СКОРЕЕ.

Системы противопожарной защиты имеют решающее значение для безопасности зданий и подчиняются строгим нормам. NY Engineers предлагает 80 % утверждений с первого раза, и вы можете написать по адресу [email protected] или позвонить по телефону (786) 788-0295212-575-5300.

 

6 Лучшие формулы страхового запаса в Excel

Как рассчитать страховой запас?

В Google можно найти множество способов расчета. Иногда это может выглядеть сложным . В этой статье я объясню простыми словами основные методы расчета в Excel, а также те, которые я рекомендую.

Пошаговый видеоурок: как рассчитать страховой запас в Excel 👇

Скачать калькулятор страхового запаса

Содержание

Определение страхового запаса

Страховой запас (или буферный запас ) — это уровень запасов , который ограничивает запасы нехватка из-за непредвиденных событий (прогнозы не соответствуют спросу, более длительное, чем ожидалось, время поставки и т. д.)

Зачем нужен страховой запас?

Вам нужен страховой запас , чтобы обезопасить себя от двух опасностей или неопределенностей: спрос и время выполнения .

1) Неопределенность спроса

Товары имеют разные уровни неопределенности спроса.

Например, есть стабильные продукты, такие как туалетная бумага, и другие, гораздо более ненадежные, такие как зонты, которые продаются только в дождливые периоды. У вас, вероятно, будет лучшее качество прогноза на туалетной бумаге, чем на зонтике. У вас может быть более надежный страховой запас на зонтике, чтобы покрыть более высокие риски нехватки.

2) Неопределенность времени выполнения заказа (или неопределенность поставки)

Существуют также опасности поставок: в частности, неопределенность времени выполнения заказа.

Действительно, существует множество факторов, влияющих на общее время выполнения заказа :

• Период проверки: как часто вы заказываете
• Задержка ИТ-подтверждения / задержки заказа на поставку завод
• Время ожидания перед отправкой
• Время транспортировки/время в пути
• Таможня
• Время доставки

Любая опасность, связанная с одним из этих факторов, напрямую влияет на время выполнения заказа и, следовательно, на риск нехватки или избыточного запаса.

Возьмем следующий пример: вы производите в Китае и доставляете во Францию ​​со средним временем выполнения заказа 40 дней. У вас есть различные риски при поставке: недостающие компоненты, более длительное время производства, чем ожидалось, проблемы с транспортировкой третьей стороны, задержки таможенного оформления или даже проблемы с ИТ. Кроме того, ваше время выполнения сильно различается: некоторые поставки прибывают раньше, а другие — намного позже, чем ваше среднее время выполнения.

Распределение времени выполнения ваших продуктов выглядит следующим образом:

Поскольку в большинстве случаев вы не можете предсказать, когда эти проблемы произойдут, вам нужен страховой запас для покрытия неопределенностей поставок.

Страховой запас с EOQ (Экономичный объем заказа)

Базовый сценарий страхового запаса следует Политике непрерывного контроля: количества для заказа фиксированы .

Оптимальным количеством для заказа с точки зрения экономии затрат является EOQ (экономичный объем заказа). Чтобы узнать больше об EOQ, ознакомьтесь с моей статьей: 9Формула 0047 EOQ с примерами в Excel.

Затем мы можем объединить EOQ с страховым запасом, чтобы обеспечить оптимизацию объемов заказа и защиту от неопределенности.

Определение точки повторного заказа

Точка повторного заказа — это уровень запасов, при котором нам необходимо пополнить запасы. Мы делаем заказ, когда достигаем точки повторного заказа, и получаем товар, когда достигаем уровня страхового запаса.

Формула точки повторного заказа:

RP = Страховой запас + Средний объем продаж ×  Время выполнения

Это в теории, но на самом деле спрос и предложение гораздо более хаотичны. Вот почему мы используем страховой запас.

Риски, связанные со страховым запасом

Прежде чем рассматривать формулы, я хотел бы подчеркнуть риски, связанные с страховым запасом. Страховой запас может быть обнадеживающим, но он часто отражает фундаментальные проблемы: низкая точность данных, плохая точность прогнозов, устаревшие ИТ-системы, отсутствие связи с поставщиками… Как правило, поддержание высокого страхового запаса — это уловка, позволяющая скрыть первопричины наших проблем . Если вы держите ненужные уровни запасов для покрытия всех этих проблем, у вас будут необоснованно высокие затраты на запасы.

Я советую вам быть бдительными в отношении страхового запаса и сосредоточиться на фундаментальных вопросах, указанных выше.

Цель резервного запаса — найти правильный баланс между скоростью обслуживания клиентов и стоимостью запасов.

Расчет страхового запаса: 6 различных формул

Мы рассмотрим 6 методов расчета страхового запаса, от самых простых до самых сложных.

Метод 1: Базовая формула страхового запаса

Первый метод — это самый простой метод , который я также называю «старомодным способом».

Проще говоря, мы хотим «обеспечить запасы на X дней», поэтому нам нужно оценить «дни безопасности».

Допустим, вы продаете в среднем 100 штук товара в день со средним временем выполнения заказа 10 дней. По опыту вы знаете, что владения запасами на 5 дней достаточно, чтобы снизить риски спроса и предложения.

Формула и расчет страхового запаса: 

Таким образом, ваш страховой запас равен 100 × 5 = 500 штук. Это дает нам точку повторного заказа в размере 1500 штук.

Если предположить, что EOQ равен 2000, то уровень запасов в зависимости от времени выглядит следующим образом:

• Когда остается 1500 единиц, вы заказываете 2000 штук
• В течение 10-дневного транзитного времени вы потребляете 1000 штук , что снижает уровень ваших запасов до 500.
• Вы получаете заказанные детали, и уровень ваших запасов внезапно достигает максимального количества в 2500.

Тем не менее, этот метод расчета является чрезвычайно простым : он не имеет никакой логики и скорее используется «из опыта».

Если вы его используете, то советую хотя бы совместить его с классификацией ABC.

Метод 2: Среднее значение – Формула макс. Мы исходим из того, что то, что произошло в прошлом, повторится: если мы защитим от самого экстремального случая (наибольшее изменение предложения в сочетании с самым высоким изменением спроса), то мы «уверены» покрыть любой будущий риск.

Это метод среднего – максимального , который я также называю методом «благоразумного отца».

Формула страхового запаса:

SS = (Максимальное время выполнения заказа × Максимальная продажа) – (Среднее время выполнения заказа × Средняя продажа)

Расчет страхового запаса:

Excel среднего – максимальная формула. Обязательно всегда используйте одну и ту же единицу времени для времени выполнения заказа и спроса. Здесь мы используем единицы дней.

• У нас есть 12 000 продаж за 12 месяцев. Это средняя продажа 33 штуки в день.
• Максимальное количество продаж в месяц 1200. Это в среднем 39,5 штук в день .
• За 12 месяцев у нас было 10 доставок. Среднее время выполнения составило 35 дней , а максимальное время выполнения — 40 дней .

Применяя формулу, мы имеем страховой запас в размере 427 штук.

Для точки повторного заказа формула остается той же, что и в предыдущем примере:
Точка повторного заказа = Страховой запас + Средняя продажа (или Средний прогноз) x Среднее время выполнения заказа. Здесь у нас точка дозаказа 1578 единиц.

Преимущество этого метода в том, что его очень просто реализовать. Но есть много недостатков.

Во-первых, вы должны учитывать значения выбросов : если у вас есть экстремальное время выполнения заказа или стоимость продажи один раз в ваших прошлых данных, это даст вам очень высокий страховой запас.

Например, предположим, что у вашего поставщика возникла исключительная проблема, и у одной из ваших поставок было очень большое время выполнения. Вы не хотите использовать это значение в расчетах, так как это не отражает ваш «обычный бизнес» : вы не хотите покрывать такую ​​высокую неопределенность.

Тогда, даже если вы исключите выбросы, вы всегда будете охватывать самый крайний случай : это означает, что у вас будет высокий уровень запасов в течение всего года и, следовательно, высокие затраты на хранение. Помните, что цель состоит в том, чтобы сбалансировать стоимость запасов и скорость обслуживания клиентов . Хитрость здесь состоит в том, чтобы произвольно «покрыть» максимальное время выполнения заказа или продажи процентным соотношением, чтобы получить более низкий уровень страхового запаса. Вы можете установить более высокий или более низкий процент на продукт в соответствии с желаемой ставкой обслуживания, но это совершенно произвольно. В следующих методах я рассмотрю, как лучше интегрировать тариф за обслуживание в ваши расчеты.

4 Методы с нормальным распределением

Чтобы полностью понять этот метод, вы можете скачать калькулятор страхового запаса (шаблон Excel) ЗДЕСЬ.

В следующем методе предполагается нормальное распределение спроса (также называемое методом Кинга). Нормальное распределение — это распределение вероятностей, симметричное среднему. Чем дальше данные от среднего, тем ниже вероятность появления.

Например, предположим, что вы продаете в среднем 1000 штук в месяц, и мы предполагаем, что спрос распределяется нормально. Каждый месяц у вас есть высокая вероятность продать около 1000 штук, и у вас гораздо меньше вероятность продать около 500 или 2000 штук.

Поскольку распределение симметрично, вероятность того, что в следующем месяце вы продадите менее 1000 штук, с такой же вероятностью, как и более 1000 в следующем месяце. Также существует связь между уровнем обслуживания («приемлемое число» недостач) и осью X кривой распределения: это коэффициент обслуживания или коэффициент обслуживания Z .

Допустим, вы хотите, чтобы средняя скорость обслуживания составляла 50 %: это означает, что вы планируете иметь достаточно запасов, чтобы удовлетворить спрос вашего клиента в 50 % случаев. Тогда вам не нужен страховой запас (Z=0), потому что в следующем месяце есть вероятность 50/50 продать больше или меньше, чем в среднем .

Уровень обслуживания 100% (у вас никогда не бывает дефицита) невозможен, потому что вам потребуется бесконечный запас .

Для других значений Z у нас есть эта справочная таблица:

В следующих примерах мы используем целевую скорость обслуживания 90%, поэтому коэффициент обслуживания равен 1,28.

Мы пройдемся по 4 различным формулам, используя нормальное распределение.

Метод 3: нормальное распределение с неопределенностью спроса

В первом случае мы будем рассматривать только неопределенность спроса. Это наиболее используемый метод.

В отличие от предыдущих примеров, здесь мы решили использовать единицы измерения времени в месяцах. Вы также можете сделать это в днях, если вы используете одни и те же единицы времени для всех переменных (иначе весь расчет неверен).

У нас есть следующие ежемесячные данные о продажах:

Колебания спроса и уровень обслуживания

Непосредственно используя формулу стандартного отклонения спроса в Excel, мы получаем стандартное отклонение спроса 141,4 штук в месяц . Среднее время выполнения заказа составляет 1,15 месяца .

Чтобы получить количество страхового запаса, нам нужно умножить коэффициент обслуживания Z на стандартное отклонение спроса σ и квадратный корень из времени выполнения заказа L.

Формула страхового запаса с неопределенностью спроса

Расчет страхового запаса:

Получаем страховой запас уровня 194 шт. Применяя ту же формулу, что и в предыдущих примерах, мы имеем точку повторного заказа 1345 штук.

Я рекомендую использовать этот метод, если:

• Время выполнения достаточно стабильно, а колебания незначительны по сравнению с неопределенностью спроса.
• У вас почти нет информации о прошлых данных о времени выполнения заказа: очевидно, вам нужно поработать над своими данными и устранить основную причину отсутствия информации. Но вы все равно должны начать оценивать уровни своего страхового запаса, не принимая во внимание неопределенность предложения: не ждите, пока будет доступна вся информация для принятия решений. Вы будете улучшать свои данные и расчеты шаг за шагом.

Метод 4: Нормальное распределение с неопределенностью времени выполнения заказа

Во втором методе мы рассматриваем неопределенность только времени выполнения заказа.

Итак, нам нужно оценить стандартное отклонение времени выполнения заказа .

Изменения времени выполнения заказа

Здесь мы имеем стандартное отклонение времени выполнения заказа, равное 0,14 месяца.

Чтобы получить количество страхового запаса, нам нужно умножить коэффициент обслуживания Z на стандартное отклонение времени выполнения заказа σ и средний спрос μ (здесь средний спрос — это средний объем продаж. Было бы иначе, если бы мы использовали прогноз) .

Формула страхового запаса с неопределенностью времени выполнения заказа

Расчет страхового запаса: 

Мы получаем более низкую стоимость страхового запаса (и, следовательно, более низкое значение точки повторного заказа), чем в предыдущем случае, потому что в этом примере изменение времени выполнения заказа довольно мал.

Этот метод можно использовать, если неопределенность спроса незначительна по сравнению с изменением времени выполнения заказа. На практике специалисты по цепям поставок редко сталкиваются с такой ситуацией. Даже если спрос очень устойчив, все же рекомендуется оценить стандартное отклонение. Вот почему я не рекомендую этот метод.

Метод 5: Нормальное распределение с неопределенностью спроса и времени выполнения заказа (независимые)

В третьем методе мы рассматриваем как время выполнения заказа, так и неопределенность спроса, предполагая , что они независимы , т.е. время выполнения заказа не означает изменения спроса, и наоборот.

Вот полная формула:

Формула страхового запаса с неопределенностью времени выполнения заказа и спроса (независимая)

Расчет страхового запаса: 

В итоге у нас есть 267 единиц страхового запаса. У нас более высокие значения, потому что мы принимаем во внимание обе неопределенности.

Я рекомендую этот метод, если у вас есть четкое представление о сроках поставки и колебаниях спроса.

Метод 6: Нормальное распределение с неопределенностью спроса и времени выполнения (зависимое)

Последний метод учитывает как время выполнения заказа, так и неопределенность спроса, предполагая , что они зависят , то есть: изменение времени выполнения может означать изменение спроса и наоборот.

У нас есть следующая формула (это сумма методов 3 и 4):

Формула страхового запаса с неопределенностью времени выполнения заказа и спроса (зависимая)

Расчет страхового запаса: 

Это сумма методов 3 и 4. Поскольку вариации коррелированы, нам нужен еще больший страховой запас, чем в предыдущем методе.

Примером зависимости времени выполнения и спроса является ситуация, когда существует глобальный высокий спрос, что приводит к задержкам поставок. Но вы редко будете сталкиваться с такими случаями, поэтому я не рекомендую этот метод.

Пределы нормального распределения для вашего страхового запаса:

Какой бы метод ни использовался, существуют ограничения:

• Ваша целевая норма обслуживания не является вашей реальной нормой обслуживания. Скорость обслуживания, которую мы оптимизируем с помощью формулы, представляет собой частоту отсутствия товара на складе во время цикла пополнения запасов (также известную как скорость обслуживания за цикл). Принимая во внимание, что компании измеряют (OTIF или ключевые показатели эффективности заполняемости) общего процента отсутствующих запасов за период.
• Плохо работает при малых объемах продаж.
• Не учитывает сезонность (если у вас есть прогноз, учитывающий сезонность, вы можете использовать его с соответствующим отклонением).
• Недооценка крайних случаев. На практике профиль спроса колеблется вокруг среднего значения, при этом объем продаж в течение года невелик. Таким образом, распределение спроса редко бывает симметричным , кривая скорее «расширяется вправо». То же самое касается времени выполнения: ваш поставщик будет иногда раньше, иногда опаздывать, а иногда очень поздно (и никогда очень рано).
• Недостаток доверия, вызванный предыдущими проблемами, может подтолкнуть практиков к увеличению параметров скорости обслуживания вручную (мы возвращаемся к этой идее страхового запаса как «уловки» для сокрытия проблем).

Я рекомендую использовать целевую скорость обслуживания на основе классификации. См. мою статью ABC XYZ здесь.

Другие способы расчета страхового запаса

Существуют и другие методы расчета страхового запаса, которые могут решить проблему спроса и времени выполнения заказа, которые не распределены нормально:

• Биномиальное распределение
• Гамма-распределение
• Распределение Пуассона
• Метод McKinsey
• и т. д. …

может добавить немного больше сложности, попробовав эти методы. В противном случае я предлагаю вам придерживаться методов, представленных выше.

Будущее управления запасами: машинное обучение

Некоторые компании уже начали использовать ИИ и машинное обучение для оптимизации управления запасами.

Вы можете выбрать этот путь, если в вашей компании уже есть специальная группа по анализу данных, у вас достаточно бюджета на консультационные услуги по искусственному интеллекту или если вы сами являетесь специалистом по данным.

Я рекомендую сначала освоить основы, чтобы полностью понять проблемы управления запасами, прежде чем пробовать такие передовые методы.

Как правильно выбрать формулу страхового запаса?

Имейте в виду, что качество данных важнее, чем метод.

Вот несколько советов по выбору метода:

• У вас небольшие объемы: попробуйте метод среднего/максимального значения
• У вас большие объемы: используйте метод нормального распределения. Сначала попробуйте метод 3 или 5, в зависимости от ваших данных.
• У вас нет данных о времени выполнения заказа (или недостоверные данные): это обычное дело. Вы по-прежнему можете использовать метод 3.
• Отслеживайте свою производительность и корректируйте (см. следующий план действий, который я рекомендую).

Страховой запас: ваш план действий

1. Загрузите калькулятор страхового запаса (шаблон Excel)
2. Выберите правильный метод
3. Сравните с вашими текущими значениями
4. Выявите и отрегулируйте продукты с существенными отклонениями
5. Автоматизируйте
6. Отслеживайте производительность
7. Оптимизируйте

Другое Invent ory Management content

Я рекомендую вам посмотреть наши видео учебник :

1. Анализ ABC XYZ для определения целевой скорости обслуживания (учебное пособие по Excel)
2. Формула EOQ для оптимизации экономичного объема заказа (учебное пособие по Excel)
3. 11 решений для оптимизации запасов и дефицита

Станьте экспертом по управлению запасами

Если вы хотите перейти на следующий уровень, присоединяйтесь к моему следующему семинару по управлению запасами (бесплатно): «Как избежать дефицита и избытка во времена большой неопределенности» .