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摘 要： 摘要：建設(shè)智能電網(wǎng)，加強(qiáng)配網(wǎng)建設(shè)是重中之重。要確保配網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行，就必須保證配網(wǎng)物資的及時(shí)供應(yīng)。配網(wǎng)物資主要用于已經(jīng)建設(shè)好的電網(wǎng)維護(hù)和新建設(shè)工程項(xiàng)目，而新建項(xiàng)目由于工程頻繁變更導(dǎo)致所需物資需求變化較快，出現(xiàn)物資積壓或短缺現(xiàn)象不可
摘要：建設(shè)智能電網(wǎng)，加強(qiáng)配網(wǎng)建設(shè)是重中之重。要確保配網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行，就必須保證配網(wǎng)物資的及時(shí)供應(yīng)。配網(wǎng)物資主要用于已經(jīng)建設(shè)好的電網(wǎng)維護(hù)和新建設(shè)工程項(xiàng)目，而新建項(xiàng)目由于工程頻繁變更導(dǎo)致所需物資需求變化較快，出現(xiàn)物資積壓或短缺現(xiàn)象不可避免�；诩s束理論，對國家電網(wǎng)Z省電力物資采購配送業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及流程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其中存在著采購周期過長、車輛裝載率過低、配送路徑不合理、查驗(yàn)周期超長等問題。為了提高電力物資企業(yè)的物資管理水平和物流效率，增強(qiáng)其核心競爭力，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，應(yīng)建立電力物資采購鏈信息平臺，減小采購批量，縮短采購周期，徹底消除采購周期過長瓶頸;建立車輛配載模型、車輛路徑規(guī)劃模型和電力物資裝載配送平臺，通過裝載可視化、配送智能化，提升車輛裝載率和配送效率，縮短查驗(yàn)周期，建設(shè)高效、智能的電力物資采購配送系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：電力物資,約束理論,采購周期,車輛裝載,配送路徑
一、引言
隨著我國城市建設(shè)的飛速發(fā)展，電力用戶對提高配網(wǎng)供電可靠性、電能質(zhì)量、工作效率和服務(wù)水平等方面都提出了更高的要求。國家電網(wǎng)公司提出建設(shè)智能電網(wǎng)，加強(qiáng)配網(wǎng)建設(shè)是重中之重。配網(wǎng)是整個電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)末端，是電網(wǎng)的重要組成部分，肩負(fù)著向社會居民和中小型企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)、合格、可靠電能的重任，直接反映了電網(wǎng)企業(yè)的供電質(zhì)量、供電能力和供電服務(wù)水平。配網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行與電力物資公司的社會責(zé)任、企業(yè)形象、經(jīng)濟(jì)效益以及客戶的利益密切相關(guān)。要確保配網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、高效地運(yùn)行，就必須保證配網(wǎng)物資的及時(shí)供應(yīng)。
因此，加強(qiáng)配網(wǎng)生產(chǎn)過程中所需的各種物資的選購、運(yùn)輸、儲備、供應(yīng)，提高物資管理水平，對保證配網(wǎng)生產(chǎn)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高公司經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，都有著積極的意義。配網(wǎng)物資主要用于已經(jīng)建設(shè)好的電網(wǎng)的維護(hù)和新建設(shè)工程項(xiàng)目。其中，已經(jīng)建設(shè)好的電網(wǎng)維護(hù)所需物資比較穩(wěn)定，需求預(yù)測可以做到比較準(zhǔn)確，不是本研究關(guān)注的重點(diǎn)。而新建設(shè)工程項(xiàng)目由于工程頻繁變更而導(dǎo)致所需物資需求變化較快，出現(xiàn)物資積壓或短缺現(xiàn)象不可避免，這正是本文研究的主要問題。
本文以Z省電力有限公司為例，研究配網(wǎng)電力物資采購配送情況。雖然該省電力物資采購配送管理走在全國前列，但還存在一些問題，旨在通過本研究，為該省提升配電網(wǎng)物資供應(yīng)水平提供幫助。約束理論(TheoryofConstraints，TOC)既是一種管理理論，也是一種生產(chǎn)管理方式。它強(qiáng)調(diào)把企業(yè)看作一個整體系統(tǒng)，注重提高整體效益，致力于消除系統(tǒng)瓶頸;允許企業(yè)存在合理的庫存和運(yùn)作費(fèi)用，并不提倡一味降低成本。本研究將TOC理論應(yīng)用到配電網(wǎng)物資的采購配送體系中，解決Z省電力公司在物資采購配送時(shí)存在的采購周期及查驗(yàn)周期長、配送車輛裝載率和配送效率過低等問題。
二、文獻(xiàn)綜述
(一)TOC理論應(yīng)用研究
TOC理論，即瓶頸理論或者約束理論，是由以色列物理學(xué)家高德拉特博士提出的，與精益生產(chǎn)、六西格瑪并稱為全球三大管理理論。國外學(xué)者對約束理論的研究主要從其開創(chuàng)者高德拉特博士開始。1984年高德拉特博士的論著《目標(biāo)》(TheGoal)出版，書中詳細(xì)介紹了約束理論的原理和應(yīng)用方法，并將其應(yīng)用于制造業(yè)環(huán)境下，取得了很好的成效，成功地使優(yōu)尼公司起死回生。
20世紀(jì)80年代后期，TOC提出運(yùn)用有效產(chǎn)出(Throughput)、存貨(Inventory)和營運(yùn)費(fèi)用(OperatingExpenses)三個指標(biāo)來衡量企業(yè)的經(jīng)營狀況。1991年，約束理論又衍生出思維流程(ThinkingProcesses)，使TOC的理論體系日臻完善[1]。
古普塔(Gupta)[2]認(rèn)為，約束理論從管理的范疇和覆蓋行業(yè)來看包括很多方面，通過對組織進(jìn)行整體思考可以有效提高投資收益。目前，國內(nèi)專家學(xué)者對約束理論的研究也比較可觀。陳啟申[3]提出了傳統(tǒng)物料需求計(jì)劃(Ma⁃terialRequirementPlanning，MRP)和制造資源計(jì)劃(ManufacturingResourcePlanning，MRPⅡ)的不足之處，介紹了約束理論的基本要點(diǎn)，包括三個指標(biāo)、DBR排程法(Drum-Buffer-Rope，DBR)、五步驟工作法等，并指出TOC軟件在處理功能上的特點(diǎn)。
唐帥[4]通過對約束理論和流程管理的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，將約束理論應(yīng)用于現(xiàn)代企業(yè)流程管理中，并指出其獨(dú)特優(yōu)勢。劉輝[5]以作業(yè)指標(biāo)體系、瓶頸資源等為前提，對約束理論的管理思想和管理工具進(jìn)行了細(xì)致的分析，并將其應(yīng)用于物流企業(yè)中。
而后，孟輝[6]、宋斌等[7]構(gòu)建基于約束理論、制造資源計(jì)劃推動體系和即時(shí)(JustInTime，JIT)生產(chǎn)控制拉動體系結(jié)合的集成化生產(chǎn)計(jì)劃與控制模型，使得整個系統(tǒng)大大節(jié)省編制時(shí)間，過程實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)整，計(jì)劃可以準(zhǔn)確有效地實(shí)施。
集成后的系統(tǒng)提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的敏捷性，能快速響應(yīng)客戶需求。陳子順等[8]深入分析了TOC五大核心步驟在應(yīng)用過程中存在的障礙，提出將發(fā)明問題解決理論(TheoryoftheSolutionofInventiveProb⁃lems，TRIZ)與精益生產(chǎn)應(yīng)用到TOC五大核心步驟之中，利用模型中的TRIZ工具識別出潛力約束并解決存在的沖突，進(jìn)一步合理配置非約束環(huán)節(jié)的工藝資源，并維持改進(jìn)成果的穩(wěn)定性。同時(shí)，江志斌和周利平[9]將精益管理、六西格瑪、TOC理論通過組合、整合以及融合三種方式，優(yōu)劣互補(bǔ)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。夏燦明等[10]以生產(chǎn)制造企業(yè)為例，對公司生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，改變排產(chǎn)方式、提升瓶頸工序產(chǎn)能等，使公司的生產(chǎn)效率有了明顯的改善。
(二)車輛裝載問題研究
車輛裝載問題(VehicleFillingProblem，VFP)一般是指在一些約束條件下，將一批貨物按照恰當(dāng)?shù)难b載方法裝入適合車型的車廂中，滿足配送要求的同時(shí)，使得車輛裝載率達(dá)到最高。車輛裝載問題是物流中公認(rèn)的一個NP難題(Non-Deter⁃ministicPolynomialProblems，NPC)，一般都被歸結(jié)為經(jīng)典的裝箱問題或背包問題來考慮[11-12]。
國外有關(guān)裝載問題方面的研究成果主要有：阿卜杜和馬斯利(Abdou&El-Masry)[13]提出了混裝并符合穩(wěn)定性要求的三維貨板裝載算法;雷和孫(Lei&Sun)[14]結(jié)合貪心算法與啟發(fā)式算法，設(shè)計(jì)了求解多品種裝箱問題的貪心啟發(fā)式算法;洛(Loh)等[15]設(shè)計(jì)了求解帶有重量約束的一維裝箱問題的模擬退火啟發(fā)式算法;卡洛(Carlo)[16]設(shè)計(jì)了近似算法來求解總質(zhì)量一定而物品數(shù)目不定的一維裝箱問題;弗朗索瓦(Francois)等[17]將兩種精確算法演變成了新的精確算法，求解了傳統(tǒng)的二維裝填問題。在國內(nèi)，井祥鶴等[18]對集裝箱的裝載問題進(jìn)行了研究，在基本遺傳算法(GeneticAlgorithm)和三維自由變形算法(Free-FormDeformation，F(xiàn)FD)的基礎(chǔ)上，提出了一種求解鐵路多車型平車裝載問題的混合遺傳算法。
陳晨[19]、許光濘等[20]、張德富等[21]分別采用自適應(yīng)遺傳算法、模擬退火算法、混合遺傳算法等啟發(fā)式方法，對集裝箱和軍用物資的裝載問題進(jìn)行了研究。張磊等[22]對車輛路徑及裝載的整合優(yōu)化問題進(jìn)行了研究。牟欣[23]將在配送過程中相互聯(lián)系、相互制約的車輛裝載問題和車輛路徑問題結(jié)合在一起考慮，進(jìn)行整合問題研究，從而達(dá)到同時(shí)優(yōu)化車輛配送路徑與車輛裝載方案的目的。
王超、金淳等[24]在三維裝載約束下的CVRP問題的基礎(chǔ)上，考慮配送數(shù)目與路徑總距離兩個目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建了三維裝載與聯(lián)合多目標(biāo)優(yōu)化問題模型，并證明其模型是有效的。楊廣全、馬玉坤等[25]針對手工編制集裝箱裝車裝載方案費(fèi)時(shí)、裝載不合理等問題，基于集裝箱和鐵路車輛的參數(shù)，考慮集裝箱裝車后鐵路車輛的轉(zhuǎn)向架承重、左右兩轉(zhuǎn)向架承重差和重心橫向偏離量幾個方面，建立集裝箱裝載方案的優(yōu)化模型。
(三)車輛路徑規(guī)劃研究
國內(nèi)外學(xué)者發(fā)表了大量關(guān)于車輛路徑優(yōu)化問題(VehicleRoutingProblem，VRP)的研究成果。早在1983年，博丁(Bodin)等[26]在長達(dá)140多頁的對VRP研究進(jìn)展進(jìn)行綜述的文章中，就列舉了699篇相關(guān)參考文獻(xiàn)。
目前，各國學(xué)者對這個問題的研究已較為成熟，國外近年的研究成果主要如下。貝克(Baker)等[27]用遺傳算法很好地求解了實(shí)際應(yīng)用中的車輛路徑問題;格尼沙(Ganesh)等[28]設(shè)計(jì)了種群搜索式啟發(fā)式算法來求解集送貨一體化車輛路徑問題;威廉(William)等[29]提出了求解多貨點(diǎn)車輛路徑問題的混合遺傳算法;恩里克(En⁃rique)等[30]提出了求解帶有容積約束的車輛路徑問題的細(xì)胞遺傳算法;秀城(Hideki)等[31]設(shè)計(jì)了多次迭代局部搜索算法來求解帶靈活時(shí)間窗和訪問次數(shù)限制的路徑問題等。
在國內(nèi)的研究中，邱榮祖等[32]將時(shí)間窗這一條件加入了規(guī)劃模型，并用地理信息系統(tǒng)(Geo⁃graphicInformationSystem，GIS)與禁忌搜索算法(TabuSearchAlgorithm，TSA)聯(lián)合開發(fā)農(nóng)產(chǎn)品物流配送路徑優(yōu)化系統(tǒng)，為車輛路徑優(yōu)化問題開辟了數(shù)字化和信息化的道路。徐優(yōu)香[33]重點(diǎn)研究了冷鏈物流配送領(lǐng)域的車輛路徑優(yōu)化問題，在特殊的環(huán)境下分析配送的時(shí)間價(jià)值和場所價(jià)值，具有突出的現(xiàn)實(shí)意義。李東寶和王永良[34]分析了在應(yīng)急物流情況下的配送路徑優(yōu)化問題。
宋偉剛、張宏霞等[35]針對非滿載率的路徑優(yōu)化，在單車場單車型情況下，考慮有時(shí)間窗，建立車輛路徑優(yōu)化模型，并利用遺傳算法得到了最優(yōu)解。李進(jìn)、傅培華等[36]基于節(jié)能減排的新視角，在安排車輛路徑時(shí)考慮能耗、碳排放和租車費(fèi)用，建立了非滿載運(yùn)輸方式下低碳路徑模型，并利用禁忌算法得到最優(yōu)解。葛顯龍等[37]基于商業(yè)中心相對分散的現(xiàn)狀，提出“多對多”的城市聯(lián)合配送機(jī)制，考慮運(yùn)輸距離、實(shí)載率等與成本密切相關(guān)的油耗成本因素，并以其為優(yōu)化目標(biāo)，建立面向城市多區(qū)域聯(lián)合配送需求的車輛路徑模型。
(四)評述
綜上所述，國內(nèi)外關(guān)于TOC理論的應(yīng)用研究有一些新的進(jìn)展，但在電力物資領(lǐng)域并沒有得到很好的應(yīng)用;關(guān)于車輛裝載和路徑優(yōu)化問題的研究，許多學(xué)者均對不同情況做了比較深入的分析，但是在解決采購配送鏈整體思路上還未利用TOC理論。因此，本研究針對電力物資，基于TOC理論，找出采購配送系統(tǒng)的實(shí)際問題，并分步提出相應(yīng)的解決方法，對采購配送系統(tǒng)研究提出一個新的解決問題的思路。
三、浙江省電力采購配送業(yè)務(wù)現(xiàn)狀分析
通過對Z省電力物資進(jìn)行實(shí)地調(diào)研可知，目前Z省電網(wǎng)物資配送有三個層級，按順序分別是中心庫、周轉(zhuǎn)庫、倉儲點(diǎn)。其中有3個中心庫，分別由J電力物資公司、W電力物資公司、X電力物資公司管理。J電力物資公司管轄J市以及周邊幾個地級市，J中心庫位于J市，對于J市，J中心庫也是周轉(zhuǎn)庫，下設(shè)9個縣級倉儲點(diǎn)，用Ai(i=1，2，…，9)表示。
下文主要以J電力物資公司為例，分析Z省電力物資采購配送系統(tǒng)。J電力物資公司遵循“統(tǒng)一受理，一口對外”的原則，對J管轄區(qū)域內(nèi)所有配網(wǎng)物資進(jìn)行集中招標(biāo)采購，采購的物資分為統(tǒng)購統(tǒng)配和寄售兩種方式，經(jīng)過中心庫檢測，然后向周轉(zhuǎn)庫、倉儲點(diǎn)下?lián)?參見圖1)。而所有物資按照規(guī)格可以分為通用類物資和定制定長類物資。其中，通用類物資納入中心庫集中存儲、檢測、配送，定制定長類物資需求由調(diào)配室集中審核(平衡利庫)后申報(bào)，匹配結(jié)果下達(dá)后分發(fā)各單位，由客服經(jīng)理跟蹤履約，具體步驟是：
第一步，需求計(jì)劃及平衡利庫。首先根據(jù)Z省公司下發(fā)的物資目錄，結(jié)合J中心庫的倉儲物資種類情況，調(diào)整物資目錄并將其下發(fā)至需求單位。其次，項(xiàng)目單位和倉儲點(diǎn)根據(jù)需求上報(bào)需求計(jì)劃，在中心庫召開的月度供應(yīng)計(jì)劃平衡會上進(jìn)行討論，會上匯總并審核J中心庫的月度需求計(jì)劃，將最終月度需求計(jì)劃上報(bào)Z省公司調(diào)配平臺。
第二步，物資履約排產(chǎn)。Z省公司集中分配協(xié)議庫存，下達(dá)匹配結(jié)果;根據(jù)需求變化，由調(diào)配室協(xié)同Z省物資公司配合匹配結(jié)果調(diào)整，與供應(yīng)商進(jìn)行匹配結(jié)果確認(rèn);供應(yīng)商確認(rèn)匹配結(jié)果后進(jìn)行排產(chǎn)，將排產(chǎn)計(jì)劃匯總到調(diào)配室;調(diào)配室通過分析當(dāng)月物資供需情況，編制月度到貨計(jì)劃并下發(fā)至倉儲各部門;供應(yīng)商按照月度到貨計(jì)劃發(fā)貨，之后中心庫到貨驗(yàn)收。
第三步，檢測中心集中檢查。跟蹤中心庫實(shí)物到貨信息，生成抽檢計(jì)劃;由檢測中心進(jìn)行抽檢送檢，開展集中抽檢，并反饋檢測結(jié)果和處理不合格產(chǎn)品。統(tǒng)購統(tǒng)配物資經(jīng)檢查合格后，可以進(jìn)行結(jié)算。
第四步，開展周配送。需求單位上報(bào)周領(lǐng)用計(jì)劃，經(jīng)客服經(jīng)理和調(diào)配室審批后，由中心庫配送物資至需求單位。
第五步，物資調(diào)配消缺與物資結(jié)算。需求單位物資接收時(shí)發(fā)現(xiàn)配送缺陷(物資缺失、損壞等)，中心庫倉儲班根據(jù)缺貨承諾書處理配送缺陷。這一環(huán)節(jié)后，統(tǒng)購統(tǒng)配物資則完成了電力物資全部采購配送流程，寄售類物資需要經(jīng)過物資結(jié)算環(huán)節(jié)，結(jié)算后完成電力物資采購配送流程。
四、電力物資采購配送瓶頸及措施
TOC理論的核心觀點(diǎn)主要立足于企業(yè)系統(tǒng)，通過聚焦于瓶頸問題的改善，達(dá)到系統(tǒng)各環(huán)節(jié)同步與整體改善的目標(biāo)。TOC提出任何系統(tǒng)都至少存在著一個制約因素，因此要提高一個系統(tǒng)的產(chǎn)出，必須找到該系統(tǒng)的限制因素并打破瓶頸。TOC有一套思考的方法和持續(xù)改善的程序，稱為五大核心步驟：第一步，找出系統(tǒng)中的瓶頸;第二步，最大限度地利用瓶頸;第三步，使企業(yè)的所有其他活動服從于第二步的決定;第四步，打破瓶頸，提升瓶頸產(chǎn)能;第五步，重返第一步，找出新的瓶頸問題繼續(xù)解決。TOC理論的提出，極大地提高了企業(yè)的有效產(chǎn)出，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。以J中心庫為例，整個采購配送周期是69天，其中采購周期為41天，配送周期為28天。在采購周期中，需求計(jì)劃制訂最短需要30天，供應(yīng)商生產(chǎn)供應(yīng)需要11天時(shí)間�；赥OC理論，本研究將以采購配送周期作為主要制約因素，找出瓶頸問題并給出解決措施。
(一)瓶頸分析Z省電力物資采購配送流程實(shí)施過程中存在四個主要問題，分別為電力物資采購配送實(shí)施周期過長、庫存積壓大且同時(shí)存在物資短缺現(xiàn)象、供需協(xié)同效率低、配送車輛裝載和車輛路徑規(guī)劃不科學(xué)。由圖3可知，整個采購配送周期是69天，其中采購周期41天、配送周期28天。TOC約束理論需要找出整個采購配送周期中的瓶頸，從時(shí)間維度上不難找出系統(tǒng)的瓶頸為長達(dá)41天的采購周期。歸根結(jié)底，庫存積壓、物資短缺、供需協(xié)調(diào)效率低等現(xiàn)象都是由采購周期過長造成的。當(dāng)采購周期縮短時(shí)，物資采購批量減小，工程項(xiàng)目變更概率變小，進(jìn)而庫存積壓和物資短缺現(xiàn)象將得到明顯緩解，物資供需協(xié)調(diào)效率會相應(yīng)地明顯提高。因此，采購周期過長是采購配送系統(tǒng)中的瓶頸。
(二)采購周期過長的解決措施1.利用瓶頸——減小采購批量，縮短采購周期電力物資采購配送系統(tǒng)中不改變?nèi)藛T、設(shè)備設(shè)施等瓶頸資源，通過減小采購批量，盡可能地縮短采購周期，以達(dá)到最大限度利用瓶頸的目的。目前，Z省電力物資每年采購需求相對穩(wěn)定，根據(jù)訂貨點(diǎn)庫存控制法合理地減小采購批量，會縮短每個采購實(shí)施環(huán)節(jié)用時(shí)，也就是縮短需求計(jì)劃制訂周期和供應(yīng)商生產(chǎn)供應(yīng)周期，最終將大大縮短整個系統(tǒng)的采購周期。
如果單純考慮采購系統(tǒng)，采購批量理論上可以無限減小直至單件，采購周期可以極大縮短無限接近到供應(yīng)商生產(chǎn)及配貨時(shí)間。但是，在采購配送系統(tǒng)中，為了尋求與配送、倉儲等系統(tǒng)整體能力平衡，采購批量在減小到一定量時(shí)將不再繼續(xù)減小，采購周期也將不再縮短。最大利用瓶頸的具體措施如下。
五、結(jié)論
綜上所述，基于現(xiàn)狀調(diào)研對Z省電力物資采購配送系統(tǒng)進(jìn)行分析，利用TOC理論，從尋找瓶頸、利用瓶頸、遷就瓶頸、突破瓶頸四個層面，進(jìn)行了對電力物資采購配送系統(tǒng)的優(yōu)化。首先，本文詳細(xì)地論述了解決采購周期過長這一瓶頸的方法，依據(jù)TOC理論，通過減小采購批量、縮短采購周期，建立電力物資采購鏈信息平臺，徹底消除采購周期過長的瓶頸。其次，針對配送瓶頸提出對策，如建立車輛配載模型、建立車輛路徑規(guī)劃模型、建立電力物資裝載配送平臺，實(shí)現(xiàn)裝載可視化、配送智能化的目標(biāo)，為最終建立電力物資綜合管理信息平臺而努力。通過前期的調(diào)研和后期的研究，筆者認(rèn)為，Z省電力物資公司已具備實(shí)施智能采購倉儲配送的基本條件，可試點(diǎn)實(shí)施并逐步推廣。今后的研究重點(diǎn)應(yīng)放在確定自營物流運(yùn)用比例和集中配送比例、提高人員工作效率、減少物流工作環(huán)節(jié)等方面。
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