摘要：本文簡要闡述相關(guān)理論，運(yùn)用實(shí)地調(diào)查法和數(shù)學(xué)建模法，并結(jié)合實(shí)際案例闡述電廠物資需求預(yù)測模型的構(gòu)建與應(yīng)用，提出庫存管理的優(yōu)化策略，包括：優(yōu)化需求預(yù)測組合模型，科學(xué)制定庫存管理制度，實(shí)施庫存管理信息化，以及定期評(píng)估實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；電廠物資；需求預(yù)測；庫存管理

DOI：10.12433/zgkjtz.20243144

一、理論基礎(chǔ)

（一）需求預(yù)測理論

“需求”一詞最先出現(xiàn)于市場營銷中，需求預(yù)測過程中，具體是收集、分析客戶需求，確保后續(xù)規(guī)劃順利實(shí)現(xiàn)。預(yù)測工作開展環(huán)節(jié)，應(yīng)借助科學(xué)的預(yù)測理論與方法，準(zhǔn)確評(píng)估需求變化情況，以此為基礎(chǔ)科學(xué)制定各項(xiàng)決策。需求預(yù)測具有較多特點(diǎn)，包括服務(wù)性、描述性等，能夠?yàn)槠髽I(yè)需求決策提供計(jì)劃性服務(wù)，并能準(zhǔn)確描述需求發(fā)展趨勢。

（二）庫存管理理論

庫存表示的是倉庫中實(shí)際儲(chǔ)存的貨物，根據(jù)實(shí)際作用，可將其分為調(diào)節(jié)庫存、周轉(zhuǎn)庫存等；根據(jù)表現(xiàn)形態(tài)，可將其分為原材料庫存、成品庫存[1]。庫存管理環(huán)節(jié)，會(huì)受到市場環(huán)境、生產(chǎn)波動(dòng)等因素影響，存在一定的復(fù)雜性?？茖W(xué)開展庫存管理工作，能夠防止庫存不足或過剩出現(xiàn)停產(chǎn)、積壓問題，所以電廠生產(chǎn)運(yùn)營中，庫存管理具有供需差異調(diào)整的作用。開展此項(xiàng)工作時(shí)，雖然無法保證供需完全一致，但能夠有效避免庫存浪費(fèi)或短缺造成的成本損失。庫存管理較為常見的方法為物料需求計(jì)劃、ABC管理法等，重點(diǎn)在于通過對供需的有效協(xié)調(diào)，達(dá)到庫存整體最優(yōu)的效果。

（三）BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論

BP（Back Propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)屬于一種按照誤差逆向傳播算法訓(xùn)練的多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其主要特點(diǎn)是能夠存在多個(gè)層次的隱含層。網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)入輸入信號(hào)時(shí)，會(huì)通過接收層進(jìn)行接收，隨后向隱含層進(jìn)行傳遞，在轉(zhuǎn)移函數(shù)作用下，獲得相應(yīng)輸出信息，最終通過輸出層輸出最終結(jié)果。圖1為三層BP網(wǎng)絡(luò)，其中輸入層以及輸出層存在較多節(jié)點(diǎn)，同時(shí)包含一層隱含層，也存在多個(gè)節(jié)點(diǎn)。通常，隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)量＞輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)量＞輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)量。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是利用BP算法實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)，具體過程包括模式順傳播、誤差逆?zhèn)鞑?、記憶?xùn)練以及學(xué)習(xí)收斂。

二、研究方法

本文研究中主要應(yīng)用了以下研究方法：第一，實(shí)地調(diào)查法。通過對某發(fā)電廠進(jìn)行實(shí)地調(diào)查分析，掌握該電廠物資庫存管理情況，獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料，為本文研究提供數(shù)據(jù)支持。第二，數(shù)學(xué)建模法。借助灰色預(yù)測模型以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對電廠需求量進(jìn)行預(yù)測，同時(shí)提出優(yōu)化庫存管理的策略，以實(shí)現(xiàn)庫存管理的有效優(yōu)化。

三、實(shí)證分析

（一）案例選取

某電廠成立于2002年7月，經(jīng)營范圍包括許可項(xiàng)目：發(fā)電業(yè)務(wù)、輸電業(yè)務(wù)、供（配）電業(yè)務(wù)；以自有資金從事投資活動(dòng)；發(fā)電技術(shù)服務(wù)；新興能源技術(shù)研發(fā)；技術(shù)服務(wù)、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)咨詢、技術(shù)交流、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)推廣；熱力生產(chǎn)和供應(yīng)；再生資源加工；再生資源銷售等。該電廠擁有4*23MW超臨界水電機(jī)組，現(xiàn)階段，受到光伏發(fā)電占比不斷增加問題的影響，電廠發(fā)電負(fù)荷率持續(xù)下降。加上其發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間較長，損耗及維修成本逐漸增加，利潤出現(xiàn)逐漸下降趨勢。大數(shù)據(jù)環(huán)境下，發(fā)電廠需要積極探索新的管理理念與模式，對自身物資需求進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，并以此為基礎(chǔ)科學(xué)管理庫存，在減少資源浪費(fèi)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)降本增效。

（二）模型應(yīng)用

1. 構(gòu)建需求預(yù)測組合模型

（1）構(gòu)建灰色預(yù)測模型。設(shè)置原始序列：

獲得原始數(shù)據(jù)后，開展累加處理工作，獲得新序列：

微分方程為：

灰色預(yù)測模型方程為：

其中，a表示的是模型發(fā)展系數(shù)，能夠體現(xiàn)X1與X2的發(fā)展敘述；u表示的是模型的協(xié)調(diào)系數(shù)，能夠體現(xiàn)出數(shù)據(jù)間存在的變化關(guān)系。為獲得a與u的具體數(shù)值，可借助最小二乘法進(jìn)行參數(shù)求解。

使A=[a，u]T，通過A=（BTB）-1BTYn求解。

其中：

在以上公式中代入原始數(shù)據(jù)與累加數(shù)據(jù)序列，經(jīng)實(shí)際計(jì)算，獲得a與u的具體數(shù)值，

最終確定模型公式，得X0出灰色預(yù)測模型為：

（2）構(gòu)建灰色預(yù)測模型與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型。在灰色預(yù)測模型的應(yīng)用下，獲得原始序列的預(yù)測值與模擬值，并對其實(shí)施預(yù)處理，得到訓(xùn)練以及測試輸出樣本。

訓(xùn)練輸出樣本表示方式為：

測試輸出樣本表示方式為：

訓(xùn)練模型以及測試模型輸入樣本分別為P（train）、P（test），在輸入、輸出樣本應(yīng)用下，獲得初始權(quán)值以及閾值，開展神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練工作。此環(huán)節(jié)，當(dāng)訓(xùn)練結(jié)果符合誤差目標(biāo)時(shí)，向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中輸入預(yù)測值進(jìn)行仿真預(yù)測，最終獲得組合模型預(yù)測值。

獲得組合模型預(yù)測結(jié)果后，應(yīng)借助相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)對其實(shí)施檢驗(yàn)分析。本研究中，主要選擇了以下評(píng)價(jià)指標(biāo)：

第一，平均絕對誤差：

第二，平均絕對百分比誤差：

T（t）表示的是t時(shí)段的實(shí)際值，P（t）表示的是t時(shí)段的預(yù)測值。

2.組合模型的應(yīng)用

將該發(fā)電廠物資A、物資B、物資C、物資D的庫存物資需求量作為研究對象，利用本文提出的組合模型開展預(yù)測分析工作，了解庫存管理中庫存物資的需求情況，相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

（三）預(yù)測結(jié)果

通過灰色預(yù)測模型進(jìn)行物資需求預(yù)測，得出如表2所示結(jié)果。

將實(shí)際數(shù)據(jù)與預(yù)測數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，借助BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練，將訓(xùn)練精度設(shè)定為0.00001，最大迭代次數(shù)設(shè)為10000，學(xué)習(xí)率為0.01。經(jīng)實(shí)際預(yù)測，得出如表3所示結(jié)果。

為了解灰色預(yù)測模型與組合預(yù)測模型誤差情況，對兩種方法下的平均絕對誤差以及平均絕對百分比誤差進(jìn)行分析，如表4所示。

從以上數(shù)據(jù)中能夠得出，兩種預(yù)測方法中，組合預(yù)測模型預(yù)測的數(shù)值與實(shí)際值更加接近，同時(shí)誤差更小，能夠獲得更加準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果，可用于電廠物資需求預(yù)測。

（四）庫存管理優(yōu)化

1.優(yōu)化需求預(yù)測組合模型

首先，構(gòu)建模型檢測維護(hù)系統(tǒng)。該電廠需要進(jìn)行模型檢測系統(tǒng)構(gòu)建，對模型進(jìn)行不斷優(yōu)化，最大程度上降低數(shù)據(jù)輸出誤差。第一，定期檢測維護(hù)系統(tǒng)。該電廠需要結(jié)合自身庫存動(dòng)態(tài)，做好系統(tǒng)定期檢測維護(hù)工作。一方面，需要將電廠生產(chǎn)計(jì)劃作為基礎(chǔ)，科學(xué)制定檢測維護(hù)周期；另一方面，為滿足用電高峰時(shí)節(jié)需求，科學(xué)開展庫存模型檢測維護(hù)工作，從而更加準(zhǔn)確的預(yù)測實(shí)際物資需求。第二，庫存狀態(tài)檢測維護(hù)系統(tǒng)。借助該系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢測庫存情況，掌握會(huì)對庫存產(chǎn)生較大影響的預(yù)測指標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化模型檢測，提升預(yù)測準(zhǔn)確性[2]。并且，還能在檢測中及時(shí)找出影響因素，使模型在庫存管理中發(fā)揮出實(shí)際作用。

其次，優(yōu)化建模方式。通過聯(lián)合應(yīng)用灰色預(yù)測模型以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，能夠獲得更加準(zhǔn)確的需求預(yù)測結(jié)果。組合建模環(huán)節(jié)，涉及較多組合方式，如混合型、串聯(lián)型等。本文研究中，構(gòu)建模型時(shí)選用的方式為串聯(lián)型，獲得了較為理想的預(yù)測結(jié)果。不過為更好地在庫存管理中發(fā)揮出預(yù)測模型的作用，還需從多方面入手進(jìn)行模型組合模式的全面考量，從而獲得更加可靠的預(yù)測結(jié)果。

2.科學(xué)制定庫存管理制度

電廠庫存管理優(yōu)化過程中，完善的管理制度不可或缺。通過科學(xué)的管理制度，能夠使生產(chǎn)活動(dòng)擁有更加科學(xué)的流程，對管理人員行為進(jìn)行監(jiān)督，促進(jìn)電廠效益最大化目標(biāo)的良好實(shí)現(xiàn)。所以，電廠需要做好以下工作：

第一，優(yōu)化庫存周期保障制度。實(shí)踐環(huán)節(jié)，重點(diǎn)做好庫存控制、采購計(jì)劃等流程的細(xì)化工作，獲得更加完整、可行的庫存周期制度[3]。第二，完善基礎(chǔ)管理制度。該電廠需要做好基礎(chǔ)管理制度完善工作，包括監(jiān)督檢查制度、物資盤點(diǎn)制度等，并且還應(yīng)對績效考核等制度進(jìn)行優(yōu)化。第三，健全供應(yīng)商合作制度。電廠需要與供應(yīng)商形成良好的合作關(guān)系，在良好的溝通下，明確合作目標(biāo)以及合作模式，并構(gòu)建出供應(yīng)商信息共享渠道，確保物資的及時(shí)供應(yīng)。第四，優(yōu)化庫存管理安全體系。電廠需要將需求預(yù)測模型作為基礎(chǔ)，從自身生產(chǎn)情況入手，進(jìn)行庫存安全體系的科學(xué)構(gòu)建，動(dòng)態(tài)調(diào)整生產(chǎn)過程，提升庫存管理安全性。

3.實(shí)施庫存管理信息化

大數(shù)據(jù)環(huán)境下，電廠需要進(jìn)一步提升自身庫存管理信息化水平。

第一，引入視頻監(jiān)控系統(tǒng)。電廠可積極引入先進(jìn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)設(shè)備運(yùn)行情況的收集，實(shí)現(xiàn)對庫存管理所有區(qū)域、環(huán)節(jié)的全面覆蓋，全面開展物資驗(yàn)收、出庫等方面的監(jiān)管工作。在監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用下，使庫存管理工作流程更加規(guī)范，獲得更高的庫存管理效率。

第二，實(shí)現(xiàn)調(diào)度采樣流程智能化。電廠可引入智能調(diào)度系統(tǒng)，科學(xué)開展物資入場車輛信息識(shí)別工作，有效監(jiān)管入場物資計(jì)量、采樣等環(huán)節(jié)。而且通過自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)作用的良好發(fā)揮，進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)生成、實(shí)時(shí)生成，同物資管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)形成良好匹配。借助自動(dòng)采樣系統(tǒng)對物資進(jìn)行識(shí)別，確保物資得到良好應(yīng)用。通過自動(dòng)包裝系統(tǒng)，避免出現(xiàn)物資污染等問題。通過調(diào)度采樣流程智能化的實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)齑娓鞣N影響因素進(jìn)行控制，獲得更高的庫存控制水平，避免出現(xiàn)較大庫存成本。

4.定期評(píng)估實(shí)施方案

第一，結(jié)合預(yù)測以及檢修計(jì)劃科學(xué)確定庫存。該電廠開展生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，每年會(huì)進(jìn)行較多設(shè)備維護(hù)工作，設(shè)備維護(hù)過程中，由于生產(chǎn)活動(dòng)暫停會(huì)出現(xiàn)庫存積壓問題。為避免機(jī)組維護(hù)期間影響到庫存管理工作科學(xué)推進(jìn)，電廠需要科學(xué)開展預(yù)測分析工作，對停機(jī)情況加以考慮，并且科學(xué)調(diào)整預(yù)測模型與管理方案，確保庫存供需合理性[4]。

第二，監(jiān)督庫存管理效果。確定并實(shí)施庫存管理方案后，若想獲得更加準(zhǔn)確的預(yù)測及管理效果，電廠需要做好模型及管理方案監(jiān)督工作。

在實(shí)踐環(huán)節(jié)，應(yīng)結(jié)合自身發(fā)電計(jì)劃以及以往發(fā)電情況開展需求預(yù)測工作，同時(shí)結(jié)合年度需求進(jìn)行訂貨計(jì)劃的科學(xué)制定。計(jì)劃制定后，需要結(jié)合庫存管理效果，對模型數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)完善，結(jié)合每月、每季度庫存情況，對相應(yīng)模型準(zhǔn)確度進(jìn)行分析，滿足庫存管理優(yōu)化需求。

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（作者單位：四川華電瀘定水電有限公司）