基于集團級數據庫的電力物資全壽命周期管理方法及應用

王立健，何 青，趙曉彤

(1. 華北電力大學能源動力與機械工程學院，北京 102206；2. 中國電力科學研究院電力系統研究所，北京 100192)

我國電力企業同樣有著各自比較完善的電力設備倉儲管理系統，基本能夠實現對電力設備及配件的存儲、保養、調配以及設備信息記錄等任務[1]。但是在電力資產規模不斷擴大的過程中，對電力設備及倉儲備品備件可靠性、經濟性的要求越來越高，尤其隨著節能減排政策的實施，電力成本逐步提高，因此尋求降低電力企業成本的方法對電力集團效益的提升尤為重要。因此，結合目前電力集團擁有的大規模電力物資現狀，若能提高電力物資管理的高效化和科學化，對解決電力成本問題具有重要作用。

目前，電力物資管理系統主要是針對電力物資的倉儲管理，執行單純的電力設備資產的入庫、庫房分配和出庫等的記錄及管理功能，并不能對電力設備及倉儲配件出庫后的使用、維修、壽命等情況進行記錄和分析。全壽命周期成本理論從設備的整個生命周期角度考慮，以實現設備的最低成本和最大效益，如果將其應用在電力物資倉儲管理中，將為電力集團電力設備使用效益的提升帶來巨大的推動作用。這種管理系統結合集團級數據庫、大數據分析理論和全壽命周期成本理論，以實現對電力物資和設備的全壽命周期管理，并能夠通過數據分析反作用于倉儲管理系統，針對自身電力資產的特點提出更加科學和高效的管理方案，實現電力集團的電力物資科學化經營和倉儲物資的高效管理。

1 全壽命周期成本理論應用概述

1.1 全壽命周期成本理論

以設備的長期經濟效益為出發點，綜合考慮設備從規劃設計、購置安裝、運行維護、更新改造直至報廢的整個壽命周期全過程中的各項支出費用，這些費用的總和被稱作全壽命周期成本(Life Cycle Cost, 簡稱LCC)[2]。在電力物資管理中運用這一理論，能夠對電力設備及配件進行“全系統、全費用、全過程”的全生命周期管理，這一先進管理模式能夠綜合分析不同廠家的同一種設備的全壽命周期成本，再結合設備使用的實際情況選擇成本最低、效率最高的電力設備和倉儲備品配件，這樣不僅能夠提高電企的經營效益，降低電站的發電成本，而且能夠最大限度地提升電力企業的科學管理水平。

電力設備及備品配件實施全壽命周期成本管理，不僅能夠對設備的采購和選擇提供決策支持，而且能夠通過對不同設備或零件的歷史壽命周期分析，結合目前的使用情況對在運設備或零件的可靠性和安全性進行分析[3]。在設備或零件出現故障之前準確把握設備的當前運行狀態，從而做出準確地故障預兆，確定維修策略以及延長或縮短設備的檢修周期，以及時解決設備遇到的問題，降低設備故障損失。這一檢修方法又稱為狀態檢修，全壽命周期成本理論的應用為狀態檢修提供決策依據[4]。

1.2 全壽命周期成本理論國內外應用研究現狀

全壽命周期成本理論最早由瑞典科學家提出，一經提出便受到其他發達國家的重視并獲得飛速發展[5]。1970年，日本科學家對各國在LCC管理方面的經驗進行全面總結，提出了一種全員生產維修的設備管理模式；1987年，國際電工委員會頒布了《壽命周期費用評價——概念、程序及應用》標準，標志著壽命周期費用方法在國際上得到了公認；1999年，美國政府頒布政府命令，要求全國政府部門所需的設備以及政府工程必須有LCC報告，否則一律不予批準[6-8]。LCC理論在電力行業中的最早應用，是由美國率先將其應用在核電站的項目管理中，這一做法得到其他國家的認可，便紛紛開始推廣這種管理方法[9]。

改革開放以來，伴隨著LCC理論的發展和廣泛應用，我國也開始認識到LCC理論的重要性并開始逐步開展對其的應用和研究工作。為了推進LCC理論的研究工作，我國于20世紀80年代成立了中國設備全壽命周期成本專業委員會，主要負責對LCC理論方法進行相關研究并取得不錯成果，成功在軍事、交通等領域進行了應用。21世紀初期開始逐步將LCC理論應用到我國的電力行業中。2003年，華東電網公司設立LCC管理試點，計劃以試點為起點逐步推進全壽命周期成本理論的應用；2009年，國家電網公司組織全國主要電力設計單位開展了關于全壽命周期成本管理的設計競賽，旨在積極推進在電力設計中應用LCC理論；2014年，南方電網公司全面推進資產全壽命周期管理，進一步實現了設備資產利用效率、健康水平及供電可靠性的全面提升[10-11]。

1.3 電站設備全壽命周期成本管理的分析方法

全壽命周期成本管理是一種以提高設備可靠性為目標，綜合考慮設備整個壽命周期所涉及的全部費用，達到降低成本、提高效率目的的先進管理模式。電站設備全壽命周期成本計算采用以下模型[12]：

CLCC=CP+CO+CM+CF+CR

式中CP——設備購置成本；CO——設備運行成本；CM——設備維護成本；CF——設備故障成本；CR——設備報廢處置成本。

在計算LCC時往往采用凈現值法，將費用發生所在年份的現值按照復利計算的方法折算到終值。

1.4 全壽命周期成本理論應用的限制因素

每個電力集團少則具有數十座發電站，多則數百座，電力資產動輒上百億，各種電力設備幾十萬臺[13]。若要記錄所有設備的各種購買、安裝、調試、維修以及設備型號參數等信息，則需要記錄的數據信息量是十分驚人的。這成為全壽命周期成本理論在電力物資管理中應用的主要限制因素，但是這些數據信息對全壽命周期成本分析來說又是必需的。在不同的管理過程中需要進行大量的信息傳遞和反饋，因此構建一個大型的電力設備及備品配件的信息數據庫是十分必要的，以此來支撐電站設備的全壽命周期成本分析，為電站設備的采購、更新、維修等任務提供決策支持。

大型信息數據庫的構建需要打破基于職能的分段式管理模式中不同部門、不同業務流程之間的壁壘，實現設備由立項采購到最后設備報廢的全壽命周期一體化管理，這也是阻礙LCC管理理論在電力企業發展和應用的主要影響因素之一。基于目前的電力系統設備管理現狀分析，電力設備及備品配件倉儲管理系統的發展還是比較成熟的，如果能夠將電力物資倉儲管理系統實現電力設備及備品配件全壽命周期內信息的收集和整合，將為LCC管理理論在電力集團電力物資管理中的應用和推廣提供數據支持。

2 電力物資的全壽命周期管理方法

2.1 電力物資倉儲管理概述

電力物資倉儲管理主要是指電力企業在電力生產的過程中，對本企業所需要的設備及備品配件等物資的采購、儲備、保養、配送等行為進行有計劃的管理[14-15]。物資倉儲管理的目的是對電力物資進行高效合理的管理，以降低電力企業的生產成本，進而促進企業盈利，提升企業的市場競爭力。

隨著我國電力需求的不斷增加，電力企業日益壯大，倉儲管理的物資種類、數量都呈倍數增長趨勢，而傳統的人工倉儲作業模式早就難以適應新時代的電力物資倉儲管理需求。近年來，計算機技術和電子信息技術發展迅猛，電力企業通過應用各種程序軟件及信息處理技術來提升企業的管理水平和管理效率已成為一種新的發展趨勢[16-18]。這種新的發展趨勢主要有以下三點。

(1)利用條碼識別技術和信息處理技術進行物資的自動識別、管理、查詢和跟蹤。

(2)利用物聯網理論和大數據技術對同一企業的不同倉庫進行統一管理和合理調配。

(3)利用智能化手段和LCC理論進行合理分析，為設備選購、維護等提供決策支持。

2.2 集團級電力物資管理數據庫

針對電力物資管理的發展趨勢，提出了一種集團級的應用大數據技術的電力物資管理數據庫。這種集團級數據庫主要針對電力集團所有庫房的倉儲信息化管理，對庫房內所有物資分別進行唯一條碼標識，能夠實現設備或者備品配件由立項采購、入庫、維護、移庫、出庫、配送、安裝、檢修、改造、更新直至報廢的整個壽命周期的全部信息的記錄和管理(見圖1)。同時，能夠對集團下的不同庫房的庫存情況進行盤點對賬和不同庫房下的庫存物資進行合理分配，使得倉庫物資的管理效率得到很大地提升。但這一管理模式的實現需要大數據存儲作為技術支持，以實現對整個電力集團的所有庫房物資信息進行整合分析。

圖1 集團級電力物資管理數據庫架構圖

2.3 新型的電力物資管理方法

本文提出一種集團級電力物資管理數據庫概念，能夠實現電力倉儲物資信息的全壽命周期信息記錄和管理，為電力物資的全壽命周期成本管理提供了數據支持。因此，將提出的集團級電力物資管理數據庫與全壽命周期成本理論結合，提出了一種基于全壽命周期成本理論的電力物資倉儲管理方法。將全壽命周期成本分析系統建立在這種集團級管理數據庫信息系統之上，構建基于全壽命周期成本的分析模塊，然后利用科學計算方法來分析設備的可靠性，同時可以對設備的運行狀態進行準確評估，從而進行科學的設備管理(見圖2)。

圖2 基于集團級數據庫的LCC管理架構圖

3 新型電力物資管理方法的應用

本文提出基于集團級數據庫的電力物資全壽命周期管理方法，實現了對電力集團所有倉儲物資的全壽命周期內所有信息的記錄，而這些設備信息的完整記錄恰好為電站設備的全壽命周期成本分析提供了數據支持。因此，將全壽命周期理論應用到電力設備倉儲管理中，對提高倉儲管理效率具有重要意義，同時也對LCC理論在電力企業的應用推廣起到重要的推動作用。

這種管理方法是基于整個電力集團的電力物資管理方案，在應用實施的過程中需要整個電力集團的信息共享和互相配合。管理方法應用前期，主要是設備全壽命周期的信息記錄和整理，在集團級數據庫的電力物資信息達到具有評估分析價值之后，通過全壽命周期成本分析模塊的計算分析，對整個電力集團的同一屬性的不同規格配件進行全壽命周期成本分析，為電力設備的備品配件科學選擇提供重要依據。同時，通過對電力設備及備品配件的全壽命周期的記錄，能夠對不同的電力設備及配件進行運行狀態評估，為設備定期維修的時間間隔確定提供支持，這樣能夠最大化的利用電力設備及配件的使用價值，降低電力設備的維修成本，從而提高電力企業的生產效益。

4 應用全壽周期成本的意義

(1)能夠實現電力庫房物資的科學化管理。通過實時跟蹤和信息記錄功能可以實時掌握倉儲中物資的數量、存儲位置，方便設備查詢、配送和不同庫房的物資調配，對電力物資進行統一化管理。

(2)集團級數據庫能夠實現信息共享。每個電力集團都有眾多電力物資庫房分布在全國各地，每個庫房儲存的電力設備也是種類繁多，因此將不同庫房的管理信息匯集到集團數據庫中，能夠實現資源共享，信息共用，將會大大提高企業庫房的管理效率，降低企業成本。

(3)提供科學的庫房物資采購計劃。利用全壽命周期成本理論對數據庫的物資設備信息進行科學化分析，對同一種類的設備進行全壽命周期成本進行比較，選擇最優的設備或者配件進行采購。

(4)實現電廠設備的全壽命周期成本管理。通過對電廠設備的全壽命周期成本分析能夠實現設備的狀態檢修，根據設備的歷史使用信息和對目前使用狀態進行分析，能夠準確地確定設備的檢修周期并且選擇合理的檢修、改造、更新方式。實現最大程度地延長設備的使用時間，保證設備的安全性和經濟型，最大限度地降低企業的生產成本，提高經營效益。

5 結語

通過了解電力設備的全壽命周期成本理論和電力物資倉儲管理的基本概念，提出了一種集團級的電力物資管理數據庫理念，并將全壽命周期成本理論應用到這種集團級電力物資倉儲管理數據庫中，從而形成一種新型的基于集團級數據庫的電力物資全壽命周期管理方法，并對這種管理方法的實際應用進行了分析探討。該方法不僅能夠對電力物資進行科學的全壽命周期管理，還能夠通過集團級數據庫的數據分析而反作用于倉儲管理系統，對倉儲管理系統提出優化策略，實現電力物資的科學化管理和電站設備管理的智能化決策。

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