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        電力物資供應(yīng)鏈全過(guò)程精細(xì)化管理系統(tǒng)

        2022-09-29 00:56:32江奮航
        關(guān)鍵詞:超平面消耗庫(kù)存

        江奮航,蔣 雍,李 情

        (廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局,廣東 廣州 510630)

        1 引言

        由于供應(yīng)鏈技術(shù)屬于一體化管理,這就使得各個(gè)部門之間錯(cuò)綜復(fù)雜,導(dǎo)致電力物資的供應(yīng)出現(xiàn)效率降低,嚴(yán)重的甚至?xí)闺娏ξ镔Y產(chǎn)生質(zhì)量下滑的問(wèn)題,因此就需要對(duì)電力物資的供應(yīng)鏈進(jìn)行精細(xì)化管理,以此提升供應(yīng)鏈的處理效率與保障出庫(kù)電力物資的質(zhì)量。對(duì)于當(dāng)前各個(gè)企業(yè)使用的或正打算使用的公司庫(kù)存管理策略,一些國(guó)內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了明確且簡(jiǎn)要的分析,將庫(kù)存控制進(jìn)行了供應(yīng)鏈管理理念的引入,并制定出了切實(shí)有效的企業(yè)庫(kù)存控制管理系統(tǒng),該方法起到了非常積極有效的作用,使整個(gè)企業(yè)能更好的進(jìn)行庫(kù)存控制,改善了庫(kù)存積壓的現(xiàn)狀,并從一定程度上節(jié)約了企業(yè)自身的庫(kù)存成本,提高了整體的運(yùn)作效率。國(guó)外的一些學(xué)者,主要通過(guò)建立數(shù)學(xué)優(yōu)化模型,并利用優(yōu)化算法對(duì)其求解,使庫(kù)存控制模型的建立得到了進(jìn)一步優(yōu)化和完善,讓企業(yè)的庫(kù)存在供應(yīng)鏈環(huán)境下達(dá)到有效的優(yōu)化控制。

        就此問(wèn)題,本文提出一種電力物資供應(yīng)鏈全過(guò)程精細(xì)化管理系統(tǒng),通過(guò)支持向量機(jī),對(duì)各類電力物資的消耗情況進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)而預(yù)測(cè)物資需求,隨后通過(guò)云平臺(tái)將采購(gòu)訂單上傳至供應(yīng)商,依靠二級(jí)庫(kù)進(jìn)行儲(chǔ)存,隨后通過(guò)三級(jí)庫(kù)進(jìn)行檢驗(yàn),最后依靠數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器System、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件Oracle/(db2)、備份軟件TSM 與平臺(tái)windows2003+spl,組建精細(xì)化管理系統(tǒng),以此來(lái)達(dá)到縮減供應(yīng)鏈整體的供應(yīng)時(shí)間,提高出庫(kù)電力物資質(zhì)量的目的。

        2 基于支持向量機(jī)的物資需求預(yù)測(cè)

        2.1 支持向量機(jī)構(gòu)建

        對(duì)于支持向量機(jī),它的作用主要體現(xiàn)在統(tǒng)計(jì)樣本量較少的時(shí)候,不僅能夠得到良好的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,同時(shí)還能夠憑借支持向量機(jī)依靠歷史數(shù)據(jù)[1]完成對(duì)當(dāng)前物資的供應(yīng)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。支持向量機(jī)其實(shí)是一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的機(jī)器學(xué)習(xí)算法,它主要通過(guò)搜索架構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)與置信范圍[2]的最小化,并且使得學(xué)習(xí)機(jī)的泛化性能得到一定程度的提升。

        支持向量機(jī)的基本思想即搜索可以讓所有訓(xùn)練樣本點(diǎn)正確分類,且使其中離分類面最近的點(diǎn)至分類面間隔最大的最優(yōu)分類面,被描述成最大間隔電力物資供應(yīng)鏈超平面。超平面的數(shù)學(xué)表達(dá)式能夠表示成:

        式中,w代表垂直超平面的向量,x代表超平面內(nèi)的點(diǎn),融入位移b的目的即提升間隔。

        要使間隔能夠達(dá)到最大,就需要獲取支持向量與最優(yōu)超平面平行的同時(shí)離支持向量[3]最近的超平面。這些超平面能夠通過(guò)以下公式進(jìn)行描述:

        因?yàn)閣是超平面的法向量,因此式(2)與式(3)右側(cè)的1與-1即為便于運(yùn)算而取的常量,假如挑選其他常量,只需要互為相反數(shù)就可以了。

        擬定這些訓(xùn)練數(shù)據(jù)即線性可分的,那么符合需求的兩種超平面就能夠找到。沒(méi)有任何樣本在它們之間,同時(shí)這兩種超平面之間的間隔也是最大的。

        通過(guò)幾何理論計(jì)算,能夠得到2/|w|即兩種超平面之間的間隔。為使所有樣本點(diǎn)都在超平面的間隔區(qū)之外,需要確保對(duì)于所有|w|需要滿足以下條件當(dāng)中的一種,即:

        式(4)與式(5)能夠簡(jiǎn)化描述成:

        在此約束下,從最初的搜索最佳超平面的問(wèn)題,就變成了一種二次規(guī)劃內(nèi)的優(yōu)化問(wèn)題,即最小化||w||2,取其一半,滿足ci(w xi-b)≥1,其中1≤i≤n。

        所以約束問(wèn)題能夠描述成:

        式(7)即為了搜索一種鞍點(diǎn),經(jīng)過(guò)擬定對(duì)應(yīng)的ai為零,這樣所有能夠被ci(w xi-b)>0分離的點(diǎn)就是無(wú)關(guān)緊要的了。

        再通過(guò)二次規(guī)劃[4]技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與程序來(lái)對(duì)上面的問(wèn)題進(jìn)行有效的解決,最后用訓(xùn)練向量的線性組合來(lái)對(duì)結(jié)論描述:

        由于只有很少ci會(huì)超過(guò)零,因此對(duì)應(yīng)的xi即支持向量,因?yàn)檫@些支持向量在邊緣上能夠滿足ci(w xi-b)=1,并被擬定成偏移量b。一般NSV的支持向量魯棒性沒(méi)有支持向量強(qiáng):

        對(duì)于非線性向量機(jī)的狀況,超平面不能對(duì)上述這樣的問(wèn)題進(jìn)行處理,這時(shí)候就需要依靠核函數(shù)。支持向量機(jī)的關(guān)鍵在于核函數(shù)[5],依靠核函數(shù)的處理流程主要是將最初輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至另一空間,以便通過(guò)線性決策邊界進(jìn)行正、負(fù)例的分割,這種轉(zhuǎn)換后的新的空間被描述成特征空間,而初始的數(shù)據(jù)空間被描述成輸入空間。

        K(x,z)表示核函數(shù),是非線性映射φ(·)的復(fù)合函數(shù),常規(guī)的組建形式即首先構(gòu)建非線性映射φ(·),然后憑借K(x,z)的定義將其表達(dá)式寫(xiě)出來(lái),需要確保函數(shù)內(nèi)確實(shí)含有一種φ(·)與直接組建出來(lái)的K(x,z)是相應(yīng)的,需要滿足K(x,z)條件。使X能夠代表K(x,z)的定義域,K(x,z)滿足:

        (1)對(duì)稱:K(x,z)=K(z,x),z,x;

        (2)半正定:即針對(duì)定義域X其能夠被描述成一種有限集合,即X={x1,x2,x3,…,xn}。半正定定義即下式矩陣半正定:

        對(duì)定義域X為Rn的連續(xù)緊子集,半正定定義成:

        憑借Mercer定理,滿足上述條件時(shí)需要存在:

        式中,φj代表K(·)的特征函數(shù)≥0代表K(·)的特征值。

        憑借不同的核函數(shù)能夠獲得不同的支持向量算法,當(dāng)前最常見(jiàn)的核函數(shù)存在以下四種即:

        2.2 電力物資需求預(yù)測(cè)分析

        在申請(qǐng)計(jì)劃時(shí)各電力生產(chǎn)單位提報(bào)物資很多且并不是急需的,不會(huì)考慮生產(chǎn)能力對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的干擾,致使采購(gòu)不準(zhǔn)確,大量電力物資被閑置與流動(dòng)資金被占用,而產(chǎn)生損耗,電力物資的生產(chǎn)與供應(yīng)過(guò)程中[6]的急需物資供應(yīng)卻經(jīng)常不及時(shí)。

        要得到有效合理的物資計(jì)劃,首先需要知道物資計(jì)劃的需求總量,隨后才能夠有效合理的制定物資計(jì)劃。和其他行業(yè)不同,因?yàn)殡娏π袠I(yè)的特殊性,受客觀條件制約,各個(gè)電力物資生產(chǎn)單位分散,生產(chǎn)條件不斷變化等因素干擾,物資需求存在物資消耗不能形成產(chǎn)品實(shí)體、物資消耗的類型與數(shù)量被自然條件干擾、物資相互間的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)、部分物資能夠回收利用、物資需求總量和電力物資的生產(chǎn)量存在關(guān)聯(lián)等特性。

        物資需求和物資消耗存在關(guān)聯(lián),而物資消耗和物資生產(chǎn)計(jì)劃與地理因素和人為因素等都存在關(guān)聯(lián)。電力物資的生產(chǎn)技術(shù)以電網(wǎng)企業(yè)指標(biāo)為準(zhǔn),并且會(huì)受到產(chǎn)生的影響。所以就能夠通過(guò)對(duì)物資消耗進(jìn)行預(yù)測(cè)綜合顯示庫(kù)存數(shù)量[7]進(jìn)而就得到物資需求量。

        2.3 電力物資消耗預(yù)測(cè)指標(biāo)

        憑借本文的預(yù)測(cè)方法對(duì)物資消耗進(jìn)行預(yù)測(cè),其流程如圖2所示。

        圖2 物資消耗預(yù)測(cè)流程

        通過(guò)圖2能夠看出,首先需要確準(zhǔn)預(yù)測(cè)目標(biāo),包括預(yù)測(cè)的物資類型與預(yù)測(cè)時(shí)間,綜合以往的物資計(jì)劃特性,物資特性提報(bào)擬定成按月提報(bào),所以該預(yù)測(cè)模型的選取時(shí)間以月為單位,另外即收集與數(shù)據(jù)整理,數(shù)據(jù)的收集需要憑借實(shí)際的調(diào)查得到,因?yàn)槭菍?duì)電力物資消耗[8]數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè),因此數(shù)據(jù)還需要明確來(lái)源與干擾物資消耗的相關(guān)因素,包括地理?xiàng)l件、生產(chǎn)性能等,數(shù)據(jù)整理即對(duì)采集好的數(shù)據(jù)進(jìn)行最后的預(yù)測(cè)處理。

        3 精細(xì)化電力物資供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)構(gòu)建

        3.1 管理系統(tǒng)軟硬件配置方案

        數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器使用的是System,X3850/X3755,接口和測(cè)試服務(wù)器是System,X3455,數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件是Oracle/(db2),系統(tǒng)備份軟件是TSM,數(shù)據(jù)備份服務(wù)器是System,X3105。系統(tǒng)的平臺(tái)配置是windows2003+spl。機(jī)器配置:普通PC機(jī)器,CPU 為P42.0G,內(nèi)存為1G,服務(wù)點(diǎn)通過(guò)J2EE 技術(shù)架構(gòu)開(kāi)發(fā),通過(guò)J2SE平臺(tái)與Java語(yǔ)言,其存在編寫(xiě)一次,實(shí)時(shí)運(yùn)行與可移植性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),主體通過(guò)C8051 與CP2102 芯片構(gòu)建,電路節(jié)點(diǎn)擬定成CAN 節(jié)點(diǎn),但因?yàn)橹皇褂肅AN 控制器與UART的外設(shè)接口,因此無(wú)需添加其他外接口,這就使得外圍的電路能夠更為簡(jiǎn)潔。節(jié)點(diǎn)通過(guò)3.3V低功耗RS485收發(fā)器來(lái)連接兩線制RS485總線,通信軟件通過(guò)CP2102 與USB 協(xié)議進(jìn)行構(gòu)建,上位機(jī)需要安裝SILabs 免費(fèi)供應(yīng)的CP2102驅(qū)動(dòng)程序,在主機(jī)CAN節(jié)點(diǎn)中添加一種虛擬的COM接口,使得用戶能夠憑借串行口控制的模式實(shí)現(xiàn)通信。

        3.2 電力物資供應(yīng)鏈的管理流程優(yōu)化模塊

        電力物資供應(yīng)鏈精細(xì)化管理流程能夠分成兩部分,供應(yīng)商管理與配送鏈,以及電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)的采購(gòu)、需求、倉(cāng)儲(chǔ)使用。為了提升管理效率,對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的流程進(jìn)行優(yōu)化,緊密配合上下、內(nèi)外部門之間的工作,高效率的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)工作。

        以電力生產(chǎn)部作為發(fā)起點(diǎn),推送到電網(wǎng)企業(yè)的各個(gè)供應(yīng)鏈庫(kù)房?jī)?nèi)處理。有庫(kù)存的電力物資直接輸送至供應(yīng)鏈中,零庫(kù)存的電力物資經(jīng)過(guò)云平臺(tái)推送到供應(yīng)商門戶中。供應(yīng)商在協(xié)作云平臺(tái)接收電力物資的訂單,完成采購(gòu)、生產(chǎn)、配貨業(yè)務(wù)。并推送配送信息到電網(wǎng)企業(yè)的物資管理部門,電力物資庫(kù)房掃描配送單就能夠得到配送信息,對(duì)電力物資進(jìn)行驗(yàn)收,信息化數(shù)據(jù)自動(dòng)入庫(kù)。同步完成物資出庫(kù)與配送業(yè)務(wù),最后通過(guò)發(fā)起點(diǎn)接收,完成電力物資使用消耗的記錄。通過(guò)上述對(duì)供應(yīng)鏈的細(xì)化管理,分別對(duì)向內(nèi)和向外的業(yè)務(wù)進(jìn)行了細(xì)化監(jiān)管。其中向內(nèi)增強(qiáng)了各級(jí)庫(kù)房、賬務(wù)、物資消耗監(jiān)管等,向外進(jìn)行上游供應(yīng)商信息鏈規(guī)范化的管理、物資質(zhì)量與配送評(píng)測(cè)等,完全實(shí)現(xiàn)了以電力物資管理為源頭的內(nèi)外一體化業(yè)務(wù)細(xì)化監(jiān)管。

        3.3 電力物資二級(jí)庫(kù)管理優(yōu)化模塊

        二級(jí)庫(kù)管理模式以物資消耗作為需求導(dǎo)向,通過(guò)發(fā)起點(diǎn)作為推送申請(qǐng)的基礎(chǔ),推送到電力物資庫(kù)房外進(jìn)行采購(gòu)。高值耗材經(jīng)過(guò)備貨的形式預(yù)存到二級(jí)庫(kù)內(nèi),按照客戶的需求,記錄消耗,憑借二級(jí)庫(kù)自動(dòng)高低儲(chǔ)產(chǎn)生新一輪備貨需求,循環(huán)補(bǔ)足基數(shù)庫(kù)存,解決電力物資以領(lǐng)代銷的不精確管理弊端。

        3.4 物資檢驗(yàn)精細(xì)化管理再優(yōu)化模塊

        在二級(jí)庫(kù)的基礎(chǔ)上,延伸出三級(jí)庫(kù)的管理模式。檢驗(yàn)三級(jí)庫(kù)憑借實(shí)際要求發(fā)起物資申領(lǐng),在二級(jí)庫(kù)備貨庫(kù)房?jī)?nèi)依靠三級(jí)庫(kù)需求進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的出庫(kù)配送,在庫(kù)存不足的時(shí)候進(jìn)行采購(gòu)提報(bào)中心庫(kù),推送采購(gòu)信息到協(xié)作云平臺(tái),供應(yīng)商在云平臺(tái)內(nèi)對(duì)訂單進(jìn)行處理,同時(shí)把信息輸送到電力物資管理系統(tǒng)內(nèi)。物資中心庫(kù)核對(duì)驗(yàn)收,并生成物資檢驗(yàn)二級(jí)庫(kù)備貨信息,三級(jí)庫(kù)接收入庫(kù)。

        3.5 基于協(xié)作云平臺(tái)的電力物資內(nèi)外供應(yīng)鏈信息化推送

        互聯(lián)網(wǎng)協(xié)作云平臺(tái)即電網(wǎng)企業(yè)和供應(yīng)商門戶組建的一種基于互聯(lián)網(wǎng)的信息協(xié)作平臺(tái),覆蓋了電網(wǎng)對(duì)供應(yīng)商相關(guān)的采購(gòu)業(yè)務(wù)、信息管理、質(zhì)量管理等業(yè)務(wù)。同時(shí)也便于供應(yīng)商直接在線接收和處理電力物資的業(yè)務(wù),在線實(shí)現(xiàn)電力物資的各種采購(gòu)訂單、對(duì)特殊的耗材備貨、流程業(yè)務(wù)處理、共享庫(kù)存、相關(guān)數(shù)據(jù)查詢等信息的同步推送,提高信息推送的準(zhǔn)確性與及時(shí)性,也減少了工作人員日常處理的工作量,極大的提高了工作的效率。

        4 實(shí)驗(yàn)證明

        為了證明本文方法對(duì)電力物資供應(yīng)鏈精細(xì)化管理的實(shí)用性,通過(guò)對(duì)沒(méi)有進(jìn)行精細(xì)化的供應(yīng)鏈與已經(jīng)通過(guò)本文系統(tǒng)精細(xì)化后的供應(yīng)鏈進(jìn)行全過(guò)程效率對(duì)比,其結(jié)果如圖3所示。

        圖3 非精細(xì)化供應(yīng)鏈與精細(xì)化供應(yīng)鏈全過(guò)程效率對(duì)比

        通過(guò)圖3 能夠看出,隨著電力物資總量的不斷提升,兩種供應(yīng)鏈都出現(xiàn)了不同程度的供應(yīng)時(shí)間上升的情況,但由于本文方法會(huì)依靠支持向量機(jī)對(duì)物資需求進(jìn)行預(yù)測(cè),因此上升的程度并不高,而非精細(xì)化供應(yīng)鏈的上升卻較為嚴(yán)重。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        為了加強(qiáng)出庫(kù)電力物資的質(zhì)量與優(yōu)化電力物資供應(yīng)鏈的效率,提出一種電力物資供應(yīng)鏈全過(guò)程精細(xì)化管理系統(tǒng),通過(guò)支持向量機(jī)與云平臺(tái)對(duì)電力物資供應(yīng)鏈進(jìn)行精細(xì)化管理。但隨著研究的不斷推進(jìn),還是發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)中存在的弊端即:由于本文方法只針對(duì)重要物資的供應(yīng)鏈進(jìn)行精細(xì)化管理,而電力物資的分類中還存在另外三種類型,這就導(dǎo)致系統(tǒng)存在較大的局限性,因此下一步需要研究的課題即:在系統(tǒng)內(nèi)增添,二級(jí)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘算法,通過(guò)二級(jí)庫(kù)儲(chǔ)存更多的物資種類,憑借數(shù)據(jù)挖掘算法對(duì)不同種類的物資進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類與計(jì)算。

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