基于用戶需求的電力物資協議庫存分配模式設計

姜　勇，陳衛新，薛　祥，白元強，陸蘇青（.江蘇省電力公司，江蘇南京004；.東南大學電氣工程學院，江蘇南京0096）

基于用戶需求的電力物資協議庫存分配模式設計

姜勇1，陳衛新1，薛祥1，白元強1，陸蘇青2
（1.江蘇省電力公司，江蘇南京210024；2.東南大學電氣工程學院，江蘇南京210096）

電力設備和物料的計劃、采購、貯存和配送是電網基建項目運營的基礎，針對企業資源計劃（ERP）電力物資的管理模型和應用研究能為電網企業項目運營提供有力保障。基于電力物資協議庫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，并建立了相對應的數學模型，在此基礎上對分配方式與模型進行實現，設計了能夠輔助用戶對協議庫存物資進行自動分配的輔助軟件，算例分析表明了該模型的有效性，可有助于提高物質部門的管理創新水平。

ERP；協議庫存；分配模式

企業資源計劃（ERP）［1］是當今世界企業經營與管理技術進步的代表，在國內外眾多大型企業中已廣泛采用。目前電網公司在電力物資分配這一環節還過度依賴人工，由于電力物資需求量極大，依靠人工進行分配不僅效率低下，分配的科學性和合理性也存在問題。電力生產實踐環節中包括對未來一段時間內需要的電力物資進行計劃，并根據計劃對物資采購、貯存和配送，針對電力物資管理的模型和應用研究能為電網企業項目運營提供有力保障［2，3］。文獻［2］從需求計劃預測管理角度出發，根據對未來一定時間內物資采購需求的預測，能夠一次性確定一定時期內的供應商及價格，應對協議庫存計劃存在多變性、不確定性。文獻［3］針對ERP協議庫存采購平臺，設計出對于擴大物資集中采購范圍、提高物資管理效益和效率的戰略目標，通過構建集中統一、精益高效的集團采購平臺來實現物資信息化全業務、全流程覆蓋，為有效管理協議庫存物資提供了新思路。當前對于協議庫存計劃的研究在于對物資數目的預測與試圖搭建一個集采購、貯存和配送的統一管理平臺，而對電力物資的科學、快速、高效分配研究很少。針對這種情況，在參考前人研究的基礎上，提出了能在實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學模型，在此基礎上進行軟件實現，解決長久以來對于電力物資以來人工分配的現狀。

1　協議庫存分配分析

協議庫存是電力公司根據未來一定時期內需求預測，將電力物資分類匯總，通過招標采購的方式確定供應商并簽訂采購協議的過程。作為物資管理的“龍頭”，合理協議庫存計劃能夠縮短采購供應周期，并減少需方自身庫存壓力、節約運營成本［4］。文中設計的電網公司對協議庫存計劃分配設計和修正的流程如圖1所示，其中陰影部分是研究重點，該分配方式可以幫助電力公司完成對協議庫存計劃的分配，并且能夠保證進度偏差保持在規定的范圍內。

圖1　協議庫存計劃分配設計流程

1.1協議庫存分配原則

協議庫存物資分配需要科學合理分配，有如下幾點原則：

（1）公平性。一般物資需求單位分布在全省各地，這類地區分配松散的物資，分配時對于進度均衡尤為重要，利于體現分配公平性。

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

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

1.2協議庫存分配類型

根據協議庫存計劃分配原則，在具體分配中體現為不同物資分配方式的不同。

（1）進度均衡分配，是指每個計劃批次執行的過程中，所有廠家中標金額的總執行進度需要保持一致。當物資中標的供應商遍布全省乃至外省，且物資的運輸成本在總體廠家利潤占比不大時，能充分體現分配的公平性原則。

（2）打包分配模式，是指將物資以某一屬性合并后進行分配。當物資的類別較多，且為了有效管理這些物資，可在分配時優先對物資進行打包，利于需求單位對同一屬性的物資進行管理，體現分配中對于物資管理高效原則。

（3）相對就近分配模式，是指需求計劃所在地區的物資需求盡可能由當地的供應商供應。當如水泥桿這類物資，運輸成本較大，分配時盡量滿足本地需求本地消化，減輕供應商成本負擔提高供應效率，體現分配時對于成本控制的原則。

（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。有前期廠家存在時的分配模式，首先需求計劃優先分配給前期廠家，剩余的計劃按照前三類分配模式繼續分配；有緊急物資急需生產時，指定一家信譽良好的供應商進行生產，省去中間步驟加快生產節奏，從而縮短生產運輸周期；用戶需要分配寄售類物資時，根據用戶制定的寄售類物資對應表進行物資分配。

2　分配模型及算法設計

2.1滿足不同分配模式的統一模型

協議庫存的計劃受區域分布、前期廠家、產品質量、廠家涉法情況等因素影響，為實現優化分配目標，在分配模式的基礎上對于電力物資分配不同模式和分配規則進行建模，構建滿足進度均衡、打包分配、相對就近3種不同分配模式的統一模型，實現電力物資公平、快速、合理分配。構建計及偏度最小的目標函數：

式中：N為供應商n的總數；k為物資M的對應區域；TM為供應商對物資M的中標金額；T'M截止至當前（第i批計劃）的已分配金額；T'Mn是供應商n已執行金額；tMi為第i批計劃的分配金額；Bn表示供應商n的決策向量，Bn=（bn1，bn2，…，bnJ）；TMi表示第i批次下物資M的每條計劃的金額，有TMi=（tmi1，tmi2，…，tmiJ）'；α1，α2為計劃分配要求的權重；SMnk是供應商n針對物資M在需求區域k的總中標金額；S'Mnk是供應商n針對物資M在需求區域k的已執行金額。式（1）權重的取值根據不同的分配模式而設定；式（2）區域分配時執行進度比例不能超出上限v；式（3）、（4）表示對供應商n針對區域k的中標金額總和為物資的中標總額；式（5）（6）表示每條計劃只能分配1次；式（7）表示計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劃總數為Q條；式（9）表示每條計劃只能分配1次；式（10）表示打包并不改變待分配計劃金額大小。

2.2適應進度均衡方式的模型演變

以時間進度均衡分配，以各供應商進度執行偏差最小為目標，對待分配計劃與供應商的地區屬地要求最低。目標函數在式（1）的基礎上修改α1，α2計劃分配權重，此時取α1=1，α2=0，約束條件取式（3）、（4）、（5）和（7）。

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

2.3適應打包分配方式的模型演變

打包分配時以某一要求對待分配計劃進行捆綁合并，對待分配計劃地區屬地要求較高，供應商屬地要求最低，并以各供應商執行偏差最小為目標。目標函數在式（1）基礎上修改α1，α2計劃分配權重以及TMi，此時取α1=1，α2=0，TMi進行打包后變為T'Mi，條目數從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、項目等為單位進行合并為一個包，避免了同一市屬地物資由多個供應商生產供貨或者一個供應商向多個地區供應同一項物資，便于管理，但供應商之間的進度差可能較大。

2.4適應相對就近方式的模型演變

此種方式下物資計劃的分配是將中標物資在某一區域內就近分配給中標的供應商，根據“有近分配，兼顧進度”的原則進行配置，也就是說在所有區域內，供應商的分配比例達到某一比例前優先執行就近分配，兼顧區域內供應商均衡，在達到分配比例后著重均衡性原則分配。目標函數在式（1）的基礎上修改α1，α2計劃分配權重和進度比例上限v，此時α1，α2的取值與v值有關，可根據用戶需求設定，如在v=6以內，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）。

相對就近分配方案物資需求就近滿足，能夠提高物資供應效率，節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的物資需求不能由本地區供應商提供的情況，反而降低了供應效率。

2.5模型的求解算法及流程

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

根據分配方式改變權重大小，完成不同方式下的分配工作，對未能分配的計劃進行替換調整：

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

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

（3）根據未分配計劃，重新計算優先分配后的可用額度、進度上限，進行分配，直至未分配計劃條目不能被替換，即剩余的計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，中標供應商為A供應商，B供應商，C供應商，D供應商，金具物資的運輸成本較高，分配時采用何種方式需要用戶抉擇。表1為供應商對金具的中標情況，表2是第一批需要分配的計劃中金具的需求單位、數目以及總金額的匯總情況。案例中的省檢修與省建設公司的物資屬于其他區域。

3.1基于進度均衡方式分配結果

進度均衡時供應商執行情況見表3。進度均衡分配時執行進度能夠控制在一個較小的偏差內，通常條目數較多且沒有單條過大的金額時，偏差會控制在2%以內，上例中供應商執行進度的偏差在0.01%。

圖2　協議庫存分配求解流程

3.2基于打包方式分配結果

基于打包方式分配，首先以某一物資屬性進行打包捆綁，而后對于打包后的物資計劃進行分配，使得各供應商執行進度偏差最小。該例中以市級屬地進行打包，結果如表4、表5所示。

此種分配方式下，打包后條目數會變少，單條金額變大，顆粒度變大雖然對執行進度均衡不利，例中執行進度的偏差在5%，大于進度均衡中供應商進度偏差，但依然在可接受范圍內。集中供應的好處會大大降低供應商運輸成本，減少需求單位的管理成本。

表1　供應商中標匯總情況

表2　待分配計劃屬地與金額情況

表3　進度均衡時供應商執行情況

表4　打包分配時供應商執行情況

3.3基于相對就近方式分配結果

基于相對就近的分配方式，若進度比例上限v設為0.6，供應商進度在0.6之內，分配權重取α1=0.5，α2=0.5，結果如表6、表7所示。

表5　打包分配供應商情況

表6　相對就近時供應商執行情況

表7　相對就近分配供應商情況

相對就近分配時，供應商減少物流成本的效果是最明顯的，最優情況為本地的需求由本地的供應商提供，其次是本區域的需求由本區域內的供應商提供，類似金具這類運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性。

4　結束語

用戶對于協議庫存計劃分配的需求不同，不同協議庫存物資會有不同的分配方式。在江蘇省實地調研的基礎上，分析了協議庫存的分配需求，細化了用戶在分配時的要求，包括物資金額取實際單價、對有涉法的廠家進行凍結和份額扣減，制定了三類分配方式，時間進度均衡分配、打包分配、相對就近分配。運用分配金具的算例表明：用戶對于同一協議庫存計劃可以有不同的分配方式，不同分配方式下的分配結果發生明顯變化，但總體執行進度的偏差在10%以內，時間進度分配時進度最為均衡；打包時顆粒度變大，進度偏差值會變大，但同一生產集中供貨利于管理；相對就近分配時優先滿足本地物資由本地供應商生產，在此基礎上遵循進度偏差盡量最小。以上結果能夠為電力公司推薦并制定適合其所需分配計劃的分配方式，針對既定目標的項目，可選擇最合適的分配方式。其研究結果可為電力公司對協議庫存物資自動輔助分配提供參考。參考文獻：

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［2］魏華，王家冕.供應鏈管理模式下的協議庫存物資計劃預測管理探討［J］.中國電力教育，2014（9）：210-212.

［3］畢子健，王翎穎.ERP協議庫存采購系統平臺設計［J］.中國電力教育，2013（12）：136-137.

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［5］游維.基于貪婪策略的0/1背包問題算法研究［J］.計算機與現代化，2007（4）：10-12.

［6］黃宇林.0/1背包問題的貪心算法［J］.鄂州大學學報，2007，13（6）：38-40.

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，高級工程師，從事電力生產及管理工作；

陳衛新（1961），男，江蘇南通人，高級經濟師，從事電力生產及管理工作；

薛祥（1962），男，江蘇江都人，高級工程師，從事電力生產及管理工作；

白元強（1963），男，江蘇徐州人，高級工程師，從事電力生產及管理工作；

陸蘇青（1990），男，江蘇蘇州人，碩士在讀，研究方向為電力市場和需求側管理。

2015-04-08；

2015-06-16