姜　勇，陳衛(wèi)新，薛　祥，白元強(qiáng)，陸蘇青（.江蘇省電力公司，江蘇南京004；.東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇南京0096）

基于用戶需求的電力物資協(xié)議庫(kù)存分配模式設(shè)計(jì)

姜勇1，陳衛(wèi)新1，薛祥1，白元強(qiáng)1，陸蘇青2
（1.江蘇省電力公司，江蘇南京210024；2.東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇南京210096）

電力設(shè)備和物料的計(jì)劃、采購(gòu)、貯存和配送是電網(wǎng)基建項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)，針對(duì)企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）電力物資的管理模型和應(yīng)用研究能為電網(wǎng)企業(yè)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)提供有力保障。基于電力物資協(xié)議庫(kù)存分配原則和分配類型的分析，提出了三類通用的分配模式，并建立了相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上對(duì)分配方式與模型進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了能夠輔助用戶對(duì)協(xié)議庫(kù)存物資進(jìn)行自動(dòng)分配的輔助軟件，算例分析表明了該模型的有效性，可有助于提高物質(zhì)部門的管理創(chuàng)新水平。

ERP；協(xié)議庫(kù)存；分配模式

企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）［1］是當(dāng)今世界企業(yè)經(jīng)營(yíng)與管理技術(shù)進(jìn)步的代表，在國(guó)內(nèi)外眾多大型企業(yè)中已廣泛采用。目前電網(wǎng)公司在電力物資分配這一環(huán)節(jié)還過度依賴人工，由于電力物資需求量極大，依靠人工進(jìn)行分配不僅效率低下，分配的科學(xué)性和合理性也存在問題。電力生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)中包括對(duì)未來一段時(shí)間內(nèi)需要的電力物資進(jìn)行計(jì)劃，并根據(jù)計(jì)劃對(duì)物資采購(gòu)、貯存和配送，針對(duì)電力物資管理的模型和應(yīng)用研究能為電網(wǎng)企業(yè)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)提供有力保障［2，3］。文獻(xiàn)［2］從需求計(jì)劃預(yù)測(cè)管理角度出發(fā)，根據(jù)對(duì)未來一定時(shí)間內(nèi)物資采購(gòu)需求的預(yù)測(cè)，能夠一次性確定一定時(shí)期內(nèi)的供應(yīng)商及價(jià)格，應(yīng)對(duì)協(xié)議庫(kù)存計(jì)劃存在多變性、不確定性。文獻(xiàn)［3］針對(duì)ERP協(xié)議庫(kù)存采購(gòu)平臺(tái)，設(shè)計(jì)出對(duì)于擴(kuò)大物資集中采購(gòu)范圍、提高物資管理效益和效率的戰(zhàn)略目標(biāo)，通過構(gòu)建集中統(tǒng)一、精益高效的集團(tuán)采購(gòu)平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)物資信息化全業(yè)務(wù)、全流程覆蓋，為有效管理協(xié)議庫(kù)存物資提供了新思路。當(dāng)前對(duì)于協(xié)議庫(kù)存計(jì)劃的研究在于對(duì)物資數(shù)目的預(yù)測(cè)與試圖搭建一個(gè)集采購(gòu)、貯存和配送的統(tǒng)一管理平臺(tái)，而對(duì)電力物資的科學(xué)、快速、高效分配研究很少。針對(duì)這種情況，在參考前人研究的基礎(chǔ)上，提出了能在實(shí)際工作中滿足用戶需求的三類通用的分配模式，并建立基于三類具體分配模式的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)，解決長(zhǎng)久以來對(duì)于電力物資以來人工分配的現(xiàn)狀。

1　協(xié)議庫(kù)存分配分析

協(xié)議庫(kù)存是電力公司根據(jù)未來一定時(shí)期內(nèi)需求預(yù)測(cè)，將電力物資分類匯總，通過招標(biāo)采購(gòu)的方式確定供應(yīng)商并簽訂采購(gòu)協(xié)議的過程。作為物資管理的“龍頭”，合理協(xié)議庫(kù)存計(jì)劃能夠縮短采購(gòu)供應(yīng)周期，并減少需方自身庫(kù)存壓力、節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本［4］。文中設(shè)計(jì)的電網(wǎng)公司對(duì)協(xié)議庫(kù)存計(jì)劃分配設(shè)計(jì)和修正的流程如圖1所示，其中陰影部分是研究重點(diǎn)，該分配方式可以幫助電力公司完成對(duì)協(xié)議庫(kù)存計(jì)劃的分配，并且能夠保證進(jìn)度偏差保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。

圖1　協(xié)議庫(kù)存計(jì)劃分配設(shè)計(jì)流程

1.1協(xié)議庫(kù)存分配原則

協(xié)議庫(kù)存物資分配需要科學(xué)合理分配，有如下幾點(diǎn)原則：

（1）公平性。一般物資需求單位分布在全省各地，這類地區(qū)分配松散的物資，分配時(shí)對(duì)于進(jìn)度均衡尤為重要，利于體現(xiàn)分配公平性。

（2）管理高效性。針對(duì)類別繁多且需求量極大地物資，可以對(duì)物資打包，同一屬性的物資捆綁后進(jìn)行分配，有利于體現(xiàn)管理高效性。

（3）物流成本。如水泥桿、金具類物流成本能左右廠家利潤(rùn)，為體現(xiàn)分配結(jié)果的科學(xué)合理，需要在分配中充分體現(xiàn)控制物流成本的措施。

1.2協(xié)議庫(kù)存分配類型

根據(jù)協(xié)議庫(kù)存計(jì)劃分配原則，在具體分配中體現(xiàn)為不同物資分配方式的不同。

（1）進(jìn)度均衡分配，是指每個(gè)計(jì)劃批次執(zhí)行的過程中，所有廠家中標(biāo)金額的總執(zhí)行進(jìn)度需要保持一致。當(dāng)物資中標(biāo)的供應(yīng)商遍布全省乃至外省，且物資的運(yùn)輸成本在總體廠家利潤(rùn)占比不大時(shí)，能充分體現(xiàn)分配的公平性原則。

（2）打包分配模式，是指將物資以某一屬性合并后進(jìn)行分配。當(dāng)物資的類別較多，且為了有效管理這些物資，可在分配時(shí)優(yōu)先對(duì)物資進(jìn)行打包，利于需求單位對(duì)同一屬性的物資進(jìn)行管理，體現(xiàn)分配中對(duì)于物資管理高效原則。

（3）相對(duì)就近分配模式，是指需求計(jì)劃所在地區(qū)的物資需求盡可能由當(dāng)?shù)氐墓?yīng)商供應(yīng)。當(dāng)如水泥桿這類物資，運(yùn)輸成本較大，分配時(shí)盡量滿足本地需求本地消化，減輕供應(yīng)商成本負(fù)擔(dān)提高供應(yīng)效率，體現(xiàn)分配時(shí)對(duì)于成本控制的原則。

（4）特殊類分配模式，特殊類的分配方式多種多樣，這里僅僅列出幾種常用的分配模式。有前期廠家存在時(shí)的分配模式，首先需求計(jì)劃優(yōu)先分配給前期廠家，剩余的計(jì)劃按照前三類分配模式繼續(xù)分配；有緊急物資急需生產(chǎn)時(shí)，指定一家信譽(yù)良好的供應(yīng)商進(jìn)行生產(chǎn)，省去中間步驟加快生產(chǎn)節(jié)奏，從而縮短生產(chǎn)運(yùn)輸周期；用戶需要分配寄售類物資時(shí)，根據(jù)用戶制定的寄售類物資對(duì)應(yīng)表進(jìn)行物資分配。

2　分配模型及算法設(shè)計(jì)

2.1滿足不同分配模式的統(tǒng)一模型

協(xié)議庫(kù)存的計(jì)劃受區(qū)域分布、前期廠家、產(chǎn)品質(zhì)量、廠家涉法情況等因素影響，為實(shí)現(xiàn)優(yōu)化分配目標(biāo)，在分配模式的基礎(chǔ)上對(duì)于電力物資分配不同模式和分配規(guī)則進(jìn)行建模，構(gòu)建滿足進(jìn)度均衡、打包分配、相對(duì)就近3種不同分配模式的統(tǒng)一模型，實(shí)現(xiàn)電力物資公平、快速、合理分配。構(gòu)建計(jì)及偏度最小的目標(biāo)函數(shù)：

式中：N為供應(yīng)商n的總數(shù)；k為物資M的對(duì)應(yīng)區(qū)域；TM為供應(yīng)商對(duì)物資M的中標(biāo)金額；T'M截止至當(dāng)前（第i批計(jì)劃）的已分配金額；T'Mn是供應(yīng)商n已執(zhí)行金額；tMi為第i批計(jì)劃的分配金額；Bn表示供應(yīng)商n的決策向量，Bn=（bn1，bn2，…，bnJ）；TMi表示第i批次下物資M的每條計(jì)劃的金額，有TMi=（tmi1，tmi2，…，tmiJ）'；α1，α2為計(jì)劃分配要求的權(quán)重；SMnk是供應(yīng)商n針對(duì)物資M在需求區(qū)域k的總中標(biāo)金額；S'Mnk是供應(yīng)商n針對(duì)物資M在需求區(qū)域k的已執(zhí)行金額。式（1）權(quán)重的取值根據(jù)不同的分配模式而設(shè)定；式（2）區(qū)域分配時(shí)執(zhí)行進(jìn)度比例不能超出上限v；式（3）、（4）表示對(duì)供應(yīng)商n針對(duì)區(qū)域k的中標(biāo)金額總和為物資的中標(biāo)總額；式（5）（6）表示每條計(jì)劃只能分配1次；式（7）表示計(jì)劃僅有被分配與不被分配2種情況，被分配為1，未被分配則為0；式（8）表示合并后待分配計(jì)劃總數(shù)為Q條；式（9）表示每條計(jì)劃只能分配1次；式（10）表示打包并不改變待分配計(jì)劃金額大小。

2.2適應(yīng)進(jìn)度均衡方式的模型演變

以時(shí)間進(jìn)度均衡分配，以各供應(yīng)商進(jìn)度執(zhí)行偏差最小為目標(biāo)，對(duì)待分配計(jì)劃與供應(yīng)商的地區(qū)屬地要求最低。目標(biāo)函數(shù)在式（1）的基礎(chǔ)上修改α1，α2計(jì)劃分配權(quán)重，此時(shí)取α1=1，α2=0，約束條件取式（3）、（4）、（5）和（7）。

按進(jìn)度均衡進(jìn)行分配，能保證所有中標(biāo)廠家的執(zhí)行進(jìn)度均衡，從理論上講，是最為公平、精確的方案，但可能造成供應(yīng)效率降低以及管理成本上升。

2.3適應(yīng)打包分配方式的模型演變

打包分配時(shí)以某一要求對(duì)待分配計(jì)劃進(jìn)行捆綁合并，對(duì)待分配計(jì)劃地區(qū)屬地要求較高，供應(yīng)商屬地要求最低，并以各供應(yīng)商執(zhí)行偏差最小為目標(biāo)。目標(biāo)函數(shù)在式（1）基礎(chǔ)上修改α1，α2計(jì)劃分配權(quán)重以及TMi，此時(shí)取α1=1，α2=0，TMi進(jìn)行打包后變?yōu)門'Mi，條目數(shù)從J條縮減為Q條，約束條件取式（3）、（4）、（8）、（9）和（10）。

打包分配方案可將物資按照市屬地、項(xiàng)目等為單位進(jìn)行合并為一個(gè)包，避免了同一市屬地物資由多個(gè)供應(yīng)商生產(chǎn)供貨或者一個(gè)供應(yīng)商向多個(gè)地區(qū)供應(yīng)同一項(xiàng)物資，便于管理，但供應(yīng)商之間的進(jìn)度差可能較大。

2.4適應(yīng)相對(duì)就近方式的模型演變

此種方式下物資計(jì)劃的分配是將中標(biāo)物資在某一區(qū)域內(nèi)就近分配給中標(biāo)的供應(yīng)商，根據(jù)“有近分配，兼顧進(jìn)度”的原則進(jìn)行配置，也就是說在所有區(qū)域內(nèi)，供應(yīng)商的分配比例達(dá)到某一比例前優(yōu)先執(zhí)行就近分配，兼顧區(qū)域內(nèi)供應(yīng)商均衡，在達(dá)到分配比例后著重均衡性原則分配。目標(biāo)函數(shù)在式（1）的基礎(chǔ)上修改α1，α2計(jì)劃分配權(quán)重和進(jìn)度比例上限v，此時(shí)α1，α2的取值與v值有關(guān)，可根據(jù)用戶需求設(shè)定，如在v=6以內(nèi)，取α1= 0.5，α2=0.5，v＞0.6后，取α1=1，α2=0，約束條件取式（3）、（4）、（5）、（6）和（7）。

相對(duì)就近分配方案物資需求就近滿足，能夠提高物資供應(yīng)效率，節(jié)省物流成本及管理成本，但由于未來物資需求的不可知性，可能人為造成了本地區(qū)的物資需求不能由本地區(qū)供應(yīng)商提供的情況，反而降低了供應(yīng)效率。

2.5模型的求解算法及流程

模型最優(yōu)解或者次優(yōu)解的求取通過背包算法得到。其中考慮了物資金額約束、進(jìn)度偏差約束，文中優(yōu)化問題屬于混合整數(shù)優(yōu)化問題，可利用貪婪決策和背包算法相結(jié)合進(jìn)行求解，可避免陷入局部最優(yōu)解［5，6］。基于貪婪決策的背包問題流程如圖2所示。

根據(jù)分配方式改變權(quán)重大小，完成不同方式下的分配工作，對(duì)未能分配的計(jì)劃進(jìn)行替換調(diào)整：

（1）將未分配的計(jì)劃中最大的條目挑出，找出某個(gè)廠家下從小到大排列的已分配計(jì)劃中與之最接近且金額和略大于該條目的一系列條目；

（2）將未分配計(jì)劃條目與找出的最接近的這組條目進(jìn)行替換，保證大粒度的計(jì)劃條目被優(yōu)先分配；

（3）根據(jù)未分配計(jì)劃，重新計(jì)算優(yōu)先分配后的可用額度、進(jìn)度上限，進(jìn)行分配，直至未分配計(jì)劃條目不能被替換，即剩余的計(jì)劃條目均為最小粒度條目。

3　算例

算例中選取電力物資為金具，中標(biāo)供應(yīng)商為A供應(yīng)商，B供應(yīng)商，C供應(yīng)商，D供應(yīng)商，金具物資的運(yùn)輸成本較高，分配時(shí)采用何種方式需要用戶抉擇。表1為供應(yīng)商對(duì)金具的中標(biāo)情況，表2是第一批需要分配的計(jì)劃中金具的需求單位、數(shù)目以及總金額的匯總情況。案例中的省檢修與省建設(shè)公司的物資屬于其他區(qū)域。

3.1基于進(jìn)度均衡方式分配結(jié)果

進(jìn)度均衡時(shí)供應(yīng)商執(zhí)行情況見表3。進(jìn)度均衡分配時(shí)執(zhí)行進(jìn)度能夠控制在一個(gè)較小的偏差內(nèi)，通常條目數(shù)較多且沒有單條過大的金額時(shí)，偏差會(huì)控制在2%以內(nèi)，上例中供應(yīng)商執(zhí)行進(jìn)度的偏差在0.01%。

圖2　協(xié)議庫(kù)存分配求解流程

3.2基于打包方式分配結(jié)果

基于打包方式分配，首先以某一物資屬性進(jìn)行打包捆綁，而后對(duì)于打包后的物資計(jì)劃進(jìn)行分配，使得各供應(yīng)商執(zhí)行進(jìn)度偏差最小。該例中以市級(jí)屬地進(jìn)行打包，結(jié)果如表4、表5所示。

此種分配方式下，打包后條目數(shù)會(huì)變少，單條金額變大，顆粒度變大雖然對(duì)執(zhí)行進(jìn)度均衡不利，例中執(zhí)行進(jìn)度的偏差在5%，大于進(jìn)度均衡中供應(yīng)商進(jìn)度偏差，但依然在可接受范圍內(nèi)。集中供應(yīng)的好處會(huì)大大降低供應(yīng)商運(yùn)輸成本，減少需求單位的管理成本。

表1　供應(yīng)商中標(biāo)匯總情況

表2　待分配計(jì)劃屬地與金額情況

表3　進(jìn)度均衡時(shí)供應(yīng)商執(zhí)行情況

表4　打包分配時(shí)供應(yīng)商執(zhí)行情況

3.3基于相對(duì)就近方式分配結(jié)果

基于相對(duì)就近的分配方式，若進(jìn)度比例上限v設(shè)為0.6，供應(yīng)商進(jìn)度在0.6之內(nèi)，分配權(quán)重取α1=0.5，α2=0.5，結(jié)果如表6、表7所示。

表5　打包分配供應(yīng)商情況

表6　相對(duì)就近時(shí)供應(yīng)商執(zhí)行情況

表7　相對(duì)就近分配供應(yīng)商情況

相對(duì)就近分配時(shí)，供應(yīng)商減少物流成本的效果是最明顯的，最優(yōu)情況為本地的需求由本地的供應(yīng)商提供，其次是本區(qū)域的需求由本區(qū)域內(nèi)的供應(yīng)商提供，類似金具這類運(yùn)輸成本占總成本中較大比重的物資，較少物流將大大提高物資分配的合理性與科學(xué)性。

4　結(jié)束語(yǔ)

用戶對(duì)于協(xié)議庫(kù)存計(jì)劃分配的需求不同，不同協(xié)議庫(kù)存物資會(huì)有不同的分配方式。在江蘇省實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，分析了協(xié)議庫(kù)存的分配需求，細(xì)化了用戶在分配時(shí)的要求，包括物資金額取實(shí)際單價(jià)、對(duì)有涉法的廠家進(jìn)行凍結(jié)和份額扣減，制定了三類分配方式，時(shí)間進(jìn)度均衡分配、打包分配、相對(duì)就近分配。運(yùn)用分配金具的算例表明：用戶對(duì)于同一協(xié)議庫(kù)存計(jì)劃可以有不同的分配方式，不同分配方式下的分配結(jié)果發(fā)生明顯變化，但總體執(zhí)行進(jìn)度的偏差在10%以內(nèi)，時(shí)間進(jìn)度分配時(shí)進(jìn)度最為均衡；打包時(shí)顆粒度變大，進(jìn)度偏差值會(huì)變大，但同一生產(chǎn)集中供貨利于管理；相對(duì)就近分配時(shí)優(yōu)先滿足本地物資由本地供應(yīng)商生產(chǎn)，在此基礎(chǔ)上遵循進(jìn)度偏差盡量最小。以上結(jié)果能夠?yàn)殡娏就扑]并制定適合其所需分配計(jì)劃的分配方式，針對(duì)既定目標(biāo)的項(xiàng)目，可選擇最合適的分配方式。其研究結(jié)果可為電力公司對(duì)協(xié)議庫(kù)存物資自動(dòng)輔助分配提供參考。參考文獻(xiàn)：

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Analysis of the Power Material Apportionment Involved in Protocol Based on Inventory Model

JIANG Yong1，CHEN Weixin1，XUE Xiang1，BAI Yuanqiang1，LU Suqing2
（1.Jiangsu Electric Power Company，Nanjing 210024，China；2.School of Electrical Engineering，Southeast University，Nanjing 210096，China）

Electrical equipment and materials planning，procurement，storage and distribution are the basis of project operation of power systems.The research and application of material management of ERP power model provides a powerful guarantee for the operation of power grid enterprises.The requirements of power supplies inventory protocol program and the distribution pattern of research and design are analyzed.Three kinds of distribution modes are proposed，and their corresponding mathematical formulations are established.On the basis，the software to aid costumers distribute power materials is designed according to the proposed approach.Example results show that the proposed approach is effective and improves the efficiency of power materials management.

ERP；inventory protocol program；distribution mode

F274；TM769

A

1009-0665（2015）05-0029-05

姜勇（1976），男，江蘇興化人，高級(jí)工程師，從事電力生產(chǎn)及管理工作；

陳衛(wèi)新（1961），男，江蘇南通人，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，從事電力生產(chǎn)及管理工作；

薛祥（1962），男，江蘇江都人，高級(jí)工程師，從事電力生產(chǎn)及管理工作；

白元強(qiáng)（1963），男，江蘇徐州人，高級(jí)工程師，從事電力生產(chǎn)及管理工作；

陸蘇青（1990），男，江蘇蘇州人，碩士在讀，研究方向?yàn)殡娏κ袌?chǎng)和需求側(cè)管理。

2015-04-08；

2015-06-16