電廠粉煤灰銷售派送過程調度建模與實現

沈紅

（福建省福能新型建材有限責任公司，福建 福州 350001）

0 引言

火電廠在作業過程中會產生大量粉煤灰，灰壩回填不僅占用大量土地，而且對環境造成污染。基于環境保護和固廢綠色綜合利用的起因，將粉煤灰變廢為寶，實現循環利用，進而緩解環境污染等問題。隨著我國物流產業的飛速發展，粉煤灰成為建材行業中的主要生產原料，本文將以電廠粉煤灰銷售派送過程中的調度工作展開研究。

1 電廠粉煤灰銷售派送過程調度建模分析

1.1 電廠粉煤灰銷售裝灰環節

（1）基于粉煤灰銷售派送裝灰環節的數據建模機理分析。全球減少碳排放趨勢下，我國近幾年開始大力推行新能源，但是受到技術限制，仍然需要將新能源發電方式與火力發電方式相結合，保證電力供給的穩定性。近年來，我國水利、高鐵高速及建筑行業快速發展，對粉煤灰的需求量日益增大，因此粉煤灰的銷售已成為電廠的一部分經濟來源。根據相關調查顯示，我國部分發電廠在粉煤灰銷售派送過程中仍然采用人工方式與客戶進行業務信息的交流，影響了發電廠的管理效能。因此，電廠要使用科學合理的方法，對業務數據進行有效管理，并且通過數學建模的方式，依照當前業務的運營情況解決實際運營中存在的問題[1]。

（2）基于數學建模對粉煤灰銷售配送過程的對象信息進行研究。發電廠粉煤灰裝灰環節是銷售派送過程的重要一環，只有加強這一環節的研究與規劃，才能保證業務的順利開展。在此環節有3個主要對象，分別是對接客戶、運輸車輛及煤庫點。當客戶提出貨物需求信息時，本文依照科學發展觀設立兩種運作模式：一是客戶通過信息平臺發送貨物請求→平臺顯示客戶需求信息（包含數量、等級、送貨時間、送貨地點等）→司機收到信息訂單截獲→搶單成功后確認信息→下灰作業、裝灰實施配送。二是客戶通過電話向電廠發出需求信息→各煤庫點進行客戶信息需求發布→司機查看信息發布截獲訂單→確認消息經管理審核→下灰并生成裝灰配送全過程計劃。為提高發電廠整體的作業效率，應將車輛納入調度建模范圍之中，采用物聯網技術對車輛進行實時追蹤。

1.2 電廠粉煤灰調度問題研究

（1）調度問題假設。車輛調度是控制發電廠粉煤灰銷售派送成本的關鍵環節，在整個業務環節之中所有調度計劃、建模及模型最終的實施，不僅需要圍繞提高服務質量開展工作，更要保證發電廠的經濟利益。其中，影響此環節的主要因素如下：一是車輛任務的分配；二是車輛行駛的路徑選擇。經研究得知，在已知客戶需求的前提下，若想實現經濟效益的最大化，就要采用一輛車去一個灰庫點的派送方式開展，其中優化的對象為車輛裝灰的順序。如果從發電廠經濟效益最大化及提升客戶服務質量方面考慮，參考以往的研究文獻，提出以下假設內容：機器在加工時，每一個工件都事先設定了加工順序；一個設備一次只能加工一個工件，并且加工過程不能中斷等[2]。

（2）目標函數設定。發電廠要使用數學建模的方式解決實際問題，就必須將實際問題轉化成為目標函數，才能完成最終的求解。基于當前業務需求的考量，其目標函數可以設定為3個部分：一是在最短的時間之內完成最大工量（促進企業運營生產，提高市場核心競爭力）；二是避免出現時間延誤（主要是指在交易過程中可能會發生的交貨延遲等）；三是實現經濟效益最大化（以企業擴大經濟規模和提高經濟效益為目的開展各作業環節）。在建模時使用矩陣方式，第一個矩陣表示工件的加工順序（A）；第二個矩陣表示每一個工件的加工時長（B）。具體設定如下：n（工件個數）、m（設備數量）、R（問題約束）、Cmax（最大完工時間）。當Cmax最小時，則矩陣公式如下：

1.3 電廠粉煤灰派送車輛調度

（1）問題描述。為進一步提高銷售派送過程調度的靈活性，本文采用網絡平臺叫車模式，客戶只負責發布信息，而接收訂單的主體為網絡平臺車輛司機，這種派車方式不但能提高整體流程的運輸效率，還能改善發電廠業務環節信息數據統計不全面的問題。

（2）模型假設。為保證數學建模的準確性，將其條件假設如下：一是車輛之間的最高承載量等同；二是火電廠灰庫點之中的粉煤灰量總是大于客戶需求量；三是排除運輸過程中車輛可能會出現故障問題；四是車輛能夠按照客戶需求完成派送任務；五是在條件允許的狀態之下，車輛可以進行其他任務；六是客戶與電廠位置是已知定數，而車輛的位置是不確定的變數。

（3）定價策略。粉煤灰銷售定價受到內部和外部因素的影響，在定價環節時，一是要加強市場行情的分析；二是要提高對市場影響較大的組合產品的研究。基于當前發電廠粉煤灰業務運營狀況，定價策略的制定具有雙向性特征，客戶和發電廠負責人通過協調，最終達成符合雙方要求的協議。本文對發電廠的實際業務運營狀況進行分析后，確定采用梯級折扣定價。

（4）條件函數。按照提高業務服務質量，及時完成派送任務，實現經濟利益最大化的建設思路，其數學建模公式如下：

總利潤公式（B為利潤、N為灰庫總庫量、C為單價、P為成本、l為車輛與灰庫距離、）Bk=Nkj×（Pj-cj）-lkj×a，表示當有k輛車去j個灰庫點進行裝灰后產生的利潤。采用累計疊加的方式，能夠逐一推斷算裝灰計劃作業的總利潤，目標函數為，其中m為車輛數量。

1.4 電廠粉煤灰送貨路線分析

（1）問題及模型分析。當前，電廠粉煤灰送貨面臨的問題是如何使用最少的車輛，在短距離之內，完成最多訂單的輸送，只有這樣，才能實現經濟效益的最大化。由于所產生的訂單及輸送地點不同，此過程存在的變量較多，因此要根據實際情況進行數學模型的設定，分析最優的送貨路線設置。在假設條件的過程中，應將突發意外情況排除在外，這樣能夠保證模型滿足基本決策需求，例如忽略車輛在運行過程中突發意外事故及單位距離成本一定等情況，目標函數及路徑選擇公式分別表示為；S*=argminf（s），s∈S（ns）。

（2）基于蟻群的算法。蟻群算法是一種建立在仿生學之上的計算方式，由于發電廠粉煤灰銷售派送過程調度具備雙向性特征，因此采用蟻群算法能夠利用雙橋實驗，通過對稱與非對稱型進行相關業務的延伸分析。同時，分析發電廠粉煤灰送貨路線時，為充分了解實際運營情況，可以通過蟻群算法完成信息的搜索與通信交流，并結合其他啟發式算法進行具體分析，進而不斷優化車輛調度問題。計算步驟如下：開始→初始化蟻群迭代計數器清零→用轉移概率計算決定螞蟻移動方向→一次循環結束→評估運行路徑→信息素更新禁忌表清空→迭代結束→輸出結果。

2 發電廠粉煤灰銷售派送過程調度實現方式

2.1 發電廠粉煤灰裝灰過程控制

（1）流程設計。通過對粉煤灰銷售派送第一階段的機理進行分析及建模設計，可以為發電廠在開展業務運營決策時提供理論基礎及科學建議。充分利用物聯網技術及自動化系統，減少由于人為作業產生的失誤，根據建模分析所得出的流程如下：在車輛設置物聯網裝置，客戶辦理IC卡（智能卡）→進場識別→IC卡和FID卡（物聯平臺卡）綁定車輛進行稱重→到達對應庫點→審核→成功以后允許下灰作業→車輛稱毛重→IC卡結算與RFID卡解綁→出廠[3]。

（2）裝灰控制。在裝灰環節需要對兩個過程進行重點控制：一是車輛的安全信息認證；二是運用自動化下灰控制系統。在車輛安全信息認證時，主要采用物聯網RFID技術，減少不同數據之間的干擾，并且能夠快速有效地建立防沖突機制，系統組成部分主要包括閱讀器、電子標簽及應用平臺管理。在自動化下灰控制系統中主要應用PLC設備（控制器設備，內含微型處理器，工作人員可以在系統中預先設定作業指標，使機械能夠按照規定的流程進行生產。

（3）通信實現。為提高各業務環節的銜接程度，應加大力度對建設通信系統，保證系統中各技術層面之間能有效融合，實現工作效率的提升。通信系統的基礎硬件組網結構由RFID設備、數據中心、分選中心、下灰點及磅房所組成。系統通過自由口通信方式完成業務中各重點環節和技術的設備連接，并且對RFID設備的上位機進行設置，從而保證數據的順利接收與傳輸，結合PLC設備上位機的設置，完成粉煤灰銷售派送的第二階段。

2.2 電廠粉煤灰銷售過程管理

（1）銷售過程設計。在設計銷售過程前，明確發電廠粉煤灰派送的銷售過程對控制管理作業的實際需求，當前系統需要解決的問題如下：一是車輛身份信息驗證；二是裝灰環節計劃的制訂與實施；三是車輛檢驗審核；四是完成粉煤灰銷售全過程并實現優化。系統包含兩大結構，分別是瀏覽與服務器架構及客戶端與服務器架構，二者都需要與網絡形成連接，這樣能夠提高系統操作速度，同時兩大結構較為開放，客戶能方便地使用系統。此外，系統中的應用模塊主要分為四大類，分別為日志管理、經營管理、財務管理及現場運營管理[4]。

（2）銷售系統的設計。完善硬件設施、網絡架構及數據庫之后，通過系統設計開發的方式實現系統與人機界面的連接，方便各環節工作人員的操作。整個系統應完成對派送銷售全過程的追蹤，并且能夠顯示出正在排隊的車輛信息、車輛維護信息、充值審核界面、裝灰狀態界面及出廠結算等，并且具有查詢和清空功能，便于電廠人員在繁多車輛進場及作業信息之中快速掌握業務進展狀況，完成發電廠粉煤灰銷售派送的全過程規劃與管理。

2.3 電廠粉煤灰銷售派送系統一體化實現

在組建粗略的設計架構后，要對系統的實現方式進行研究。在實際工作之中，電廠要對粉煤灰銷售系統的實際需求進行分析。依照實際的工作經驗及相關研究，將當前電廠粉煤灰的銷售對系統的基本需求分析如下。

2.3.1 分析問題

當前，發電廠在粉煤灰的銷售及派送方面存在問題如下：一是裝灰計劃受到諸多客觀與人為因素的影響，可能會出現不及時的現象。二是由于裝灰數量較多，而且需要派車進行輪番作業，所以現場的監控難度較大。三是在系統的使用過程中，經常會由于數據處理的時間密度較大而出現紊亂等問題，所以應依照“系統要完成什么-誰來完成-如何完成-什么時候完成-以怎樣的順序完成”的思路進行需求性分析[5]。

2.3.2 解決需求性問題

（1）在設計系統的過程中要注意對車輛身份的確認。此外，為解決數據紊亂和編排不妥當的問題，就要提高排隊功能的實用性。在此環節中，應用“滴滴打車”系統的就近自動分配方式，將其與物聯網技術之中的RFID技術有機結合，從而保證身份信息的認證準確性，也能夠幫助工作人員合理地安排車輛的順序。

（2）結合大數據技術，提高裝灰計劃的質量。例如，不僅可以通過矩陣方式判斷計劃執行的權重和先后，還能夠考量發電廠的長期發展目標，為任務的布局提供良好的信息支持[6]。

（3）制定嚴謹的審核制度，為滿足裝灰及派送一體化需求，可以采用裝灰環節、下灰環節、下灰區域的一體化審核設計，及時分析當前的作業狀況，如果不符合發電廠的設計下灰需求，系統將自主啟動不能下灰審核驗證機制，從而避免由于人為因素導致的操作失誤。在此環節需要提前設定相應的操作流程，可以選用PLC可編程設備進行相關數據信息的設置，在事前有效控制作業風險，提高安全生產質量，減少不必要的經濟損失。

（4）優化整個銷售過程，該系統的建立不僅要最大限度地減少作業運營成本，還要為人員的作業提供便利性，提高人員作業的安全性。因此，在銷售的過程中，系統結合RFID識別技術，通過充值→入廠→稱重→裝灰→再稱重→結算→出廠的業務流程，使系統與業務能夠深度結合。同時，灰庫的工作人員需要對系統中的下灰模式進行控制，在系統派完車輛之后，為了提高派送的準確性，要加大對現場的車輛與系統中的車輛信息核對工作的力度，如果信息出現不匹配的情況，就要立馬開啟審核不過關機制，禁止系統下灰。為能夠保證相關設備的實效性，應配有相應的PLC控制機設備，通過自動和手動雙重設置的方式，避免異常問題的出現。化驗人員需要對粉煤灰開展質檢工作，并且將相關數據信息錄入與管理存儲。財務部門和生產部門是粉煤灰派送工作中的重要部門，其職責的劃分也不可忽視，在此過程中要做好客戶的IC卡充值與RFID卡的校驗工作，并形成系統性的審核報告，定期地匯報，有效地調節系統及業務流程中不規范的情況。生產部門要及時查詢當前灰庫的使用狀態，但不能私自在系統之上進行更改操作。銷售部門確認相應的信息內容，并且要及時地核對客戶信息，保證高管人員能夠及時查閱到相關信息，可以將此信息內容與財務共享系統有效銜接。

3 結語

綜上所述，隨著我國現代化建設的不斷發展，建筑等行業對電廠粉煤灰的需求越來越多，從而為電廠制造了全新的經濟增長點，由于電廠粉煤灰的銷售派送過程對運營及服務品質的影響較大，經常會出現裝灰計劃不科學、車輛調度不合理及現場裝卸局面混輪的現象，所以為能夠提升電廠在粉煤灰銷售派送環節的效率，應該采用科學的調度方法提升生產管理過程的信息化、時代化和合理化水平。