電網(wǎng)企業(yè)急救包物資儲(chǔ)備定額研究

摘 要：本文以電網(wǎng)企業(yè)急救包庫(kù)存管理策略以及物資儲(chǔ)備定額管理現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，系統(tǒng)梳理急救包倉(cāng)儲(chǔ)配送成本構(gòu)成以及各類型成本的計(jì)算公式，構(gòu)建了成本最小的數(shù)學(xué)模型，定量計(jì)算成本最小條件下的急救包各類型物資儲(chǔ)備定額。最后，通過對(duì)SG供電局某急救包物資儲(chǔ)備定額的計(jì)算說明該方法的可行性，為電網(wǎng)企業(yè)急救包物資儲(chǔ)備定額的計(jì)算提供一種新的思路和方法。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)企業(yè) 儲(chǔ)備定額 成本模型

一、引言

南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司于2011年出臺(tái)了“大物流、大配送”的物流管理體系，明確了“一體化、集約化”管理思路和“集約、規(guī)范、高效”的物流職能戰(zhàn)略目標(biāo)，提出了大力提高物資管理效率、提升倉(cāng)儲(chǔ)及配送精益化管理水平、降低倉(cāng)儲(chǔ)成本，促進(jìn)傳統(tǒng)物流管理向現(xiàn)代化供應(yīng)鏈管理的轉(zhuǎn)變的管理要求。急救包作為電網(wǎng)企業(yè)物資倉(cāng)庫(kù)層級(jí)結(jié)構(gòu)的最底層，主要負(fù)責(zé)基層供電所班組日常生產(chǎn)運(yùn)維、應(yīng)急搶修所需物資的存放，其科學(xué)合理的物資儲(chǔ)備定額有利于電網(wǎng)企業(yè)全局庫(kù)存資源的充分利用，能夠有效提升物資周轉(zhuǎn)率、降低庫(kù)存積壓和成本、提高資金利用效率，幫助企業(yè)降本增效。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前電網(wǎng)企業(yè)對(duì)于急救包儲(chǔ)備定額的設(shè)置不夠合理，與實(shí)際需求存在一定的差距，缺貨或庫(kù)存積壓?jiǎn)栴}時(shí)常發(fā)生，一定程度上阻礙了倉(cāng)儲(chǔ)配送管理水平的提升。究其原因，一方面在于急救包儲(chǔ)備物資需求量呈現(xiàn)季節(jié)性或間斷性變化特點(diǎn)，每次用量難以預(yù)測(cè)，對(duì)物資儲(chǔ)備量的確定造成一定影響；另一方面，儲(chǔ)備定額的設(shè)置大部分依靠人員經(jīng)驗(yàn)，缺乏對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析、缺乏對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)配送成本的考量，定額精益化水平不足。因此，迫切需要為急救包設(shè)置一套合理的儲(chǔ)備定額，科學(xué)指導(dǎo)急救包物資儲(chǔ)備。

目前，對(duì)于物資儲(chǔ)備定額的計(jì)算方法研究較多，大多數(shù)都集中在根據(jù)物資需求函數(shù)的差異，結(jié)合訂貨周期、制造周期等儲(chǔ)備定額影響因素，按照不同類型的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，從而得出物資儲(chǔ)備的安全庫(kù)存、最高儲(chǔ)備量等。以上研究基本都是通過直接代入公式進(jìn)行儲(chǔ)備定額分析計(jì)算，忽略了物資庫(kù)存策略、需求特征等實(shí)際情況與公式的理論條件之間的差異，并且都是針對(duì)物資需求量較大、確定性較高的情況，對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)急救包的物資儲(chǔ)備定額而言，具有一定的不適應(yīng)性。

二、研究思路

本文以電網(wǎng)企業(yè)物資需求特點(diǎn)為基礎(chǔ)，以滿足日常運(yùn)維及應(yīng)急搶修需求為條件，通過系統(tǒng)梳理急救包物資倉(cāng)儲(chǔ)配送成本，明確與物資儲(chǔ)備定額相關(guān)的成本類型和計(jì)算方法，進(jìn)而構(gòu)建成本最小的數(shù)學(xué)模型，通過對(duì)成本模型進(jìn)行求解，計(jì)算在成本最優(yōu)、服務(wù)水平合格條件下的急救包儲(chǔ)備物資的儲(chǔ)備定額，從而確定在倉(cāng)儲(chǔ)配送成本與物資儲(chǔ)備量之間的價(jià)值平衡點(diǎn)。最后，以南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司下屬SG供電局為研究對(duì)象，應(yīng)用數(shù)學(xué)模型對(duì)其所有急救包的儲(chǔ)備定額進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證模型的有效性。

三、儲(chǔ)備定額計(jì)算模型建立

1.急救包庫(kù)存策略。根據(jù)南方電網(wǎng)公司相關(guān)管理要求，電網(wǎng)企業(yè)二級(jí)倉(cāng)、急救包的庫(kù)存管理策略為（T，S，s）型庫(kù)存盤點(diǎn)策略（T為庫(kù)存檢查周期，S為最高儲(chǔ)備量，s為安全庫(kù)存），即每隔T時(shí)間段，檢查一次急救包的庫(kù)存量，根據(jù)其與最高儲(chǔ)備量之間的差額確定補(bǔ)貨量，對(duì)急救包進(jìn)行巡回補(bǔ)貨配送。在（T，S，s）庫(kù)存管理策略模型下，需要分緊急補(bǔ)貨和非緊急補(bǔ)貨兩種情況進(jìn)行討論。在補(bǔ)貨周期內(nèi)，如果庫(kù)存水平未觸及安全庫(kù)存（非緊急補(bǔ)貨情形），則補(bǔ)貨至最高儲(chǔ)備量，也就是補(bǔ)貨量為最高儲(chǔ)備量與實(shí)際庫(kù)存的差額；如果庫(kù)存水平觸及安全庫(kù)存（緊急補(bǔ)貨情形），則觸發(fā)緊急補(bǔ)貨需求，補(bǔ)貨量為最高儲(chǔ)備量與安全庫(kù)存的差額。

2.模型構(gòu)建。

2.1基本假設(shè)。由于電力物資需求的不確定性高，兩次需求發(fā)生之間的間隔期長(zhǎng)，因此假設(shè)急救包儲(chǔ)備物資的月需求具有以下兩個(gè)規(guī)律：第一，單月內(nèi)需求可能發(fā)生也有可能不發(fā)生，需求發(fā)生的概率為（可認(rèn)為是月均需求點(diǎn)數(shù)），需求不發(fā)生的概率為；第二，某月內(nèi)需求發(fā)生，那么該月的需求量服從概率密度函數(shù)為的隨機(jī)分布。單個(gè)急救包每種物資的補(bǔ)貨提前期為，急救包的補(bǔ)貨提前期內(nèi)的需求服從概率密度函數(shù)為的正態(tài)分布，。為保證儲(chǔ)備物資的及時(shí)供應(yīng)，假設(shè)急救包在補(bǔ)貨提前期內(nèi)的需求滿足率大于某一給定服務(wù)水平。

2.2成本梳理。本文考慮的倉(cāng)儲(chǔ)成本包括庫(kù)存持有成本、缺貨成本（因缺貨造成的經(jīng)濟(jì)損失）和補(bǔ)貨運(yùn)輸成本。（1）庫(kù)存持有成本。庫(kù)存持有成本是指在現(xiàn)有物資儲(chǔ)備量的條件下，所發(fā)生的資金占用成本、人工成本和倉(cāng)庫(kù)成本，由于急救包倉(cāng)庫(kù)成本和人員成本固定，不隨物資儲(chǔ)備量變化而變化，故在此不納入模型。因此，庫(kù)存持有成本僅考慮資金占用成本，則庫(kù)存持有成本=單位物資平均持有成本。（2）缺貨成本。缺貨成本指急救包在訂貨提前期內(nèi)發(fā)生缺貨時(shí)的成本。在非緊急補(bǔ)貨情況下，急救包提出補(bǔ)貨需求時(shí)的庫(kù)存水平為；在緊急補(bǔ)貨情況下，急救包提出補(bǔ)貨需求時(shí)的庫(kù)存水平為。（3）補(bǔ)貨運(yùn)輸成本。訂貨成本是指每次訂貨所耗費(fèi)的成本，一般包括單次訂貨的運(yùn)輸成本訂貨作業(yè)成本、人員管理成本等。為抓住重點(diǎn)、簡(jiǎn)化模型，所以本模型只考慮物資補(bǔ)貨運(yùn)輸成本。補(bǔ)貨運(yùn)輸成本主要指對(duì)急救包補(bǔ)貨的運(yùn)輸費(fèi)用。假設(shè)單位物資的運(yùn)輸成本為?？紤]到不同運(yùn)輸距離的單位運(yùn)價(jià)可能不一致，且不同物資的運(yùn)輸成本與其單價(jià)基本成正比。當(dāng)運(yùn)輸距離小于時(shí)，單位物資的運(yùn)輸成本為；當(dāng)運(yùn)輸距離超過時(shí)，單位物資的運(yùn)輸成本為。其中，表示公里以內(nèi)，每一元物資的單位距離的運(yùn)輸成本；表示超過公里時(shí)，每一元物資的單位距離的運(yùn)輸成本，為配送的距離。發(fā)生緊急補(bǔ)貨時(shí)，該物資的補(bǔ)貨運(yùn)輸成本會(huì)增加，增加的比例為。

2.3儲(chǔ)備定額模型。急救包補(bǔ)貨策略模型的目標(biāo)函數(shù)為使每種物資的期望庫(kù)存成本最小化，決策變量為儲(chǔ)備定額參數(shù)（最高儲(chǔ)備量和安全庫(kù)存）。

3.模型求解。由于儲(chǔ)備定額模型的目標(biāo)函數(shù)及約束條件比較復(fù)雜，難以直接計(jì)算精確解，故采用智能優(yōu)化算法進(jìn)行求解。首先對(duì)每種物資的需求分布進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，然后采用模擬退火算法求解近似最優(yōu)解。上述過程可由MATLAB編程實(shí)現(xiàn)。

3.1物資需求分布函數(shù)及參數(shù)估計(jì)。單月需求發(fā)生概率的估計(jì)。假設(shè)單月需求發(fā)生概率服從兩點(diǎn)分布，將統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)需求發(fā)生的月份數(shù)與總月份數(shù)的比例作為需求發(fā)生概率的估計(jì)值。單月需求量的概率分布檢驗(yàn)。匯總急救包至少近三年的歷史出庫(kù)數(shù)據(jù)，梳理每一類物資的需求情況，并利用Kolmogorov–Smirnov檢驗(yàn)判斷每種物資的需求分布，并對(duì)該分布的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。通過查閱相關(guān)電力物資需求預(yù)測(cè)查閱與電力物資需求預(yù)測(cè)的文獻(xiàn)，結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，符合電力物資需求特點(diǎn)的概率分布主要集中在正態(tài)分布、伽馬分布、指數(shù)分布和威布爾分布四種類型。

3.2模擬退火算法求解。模擬退火算法（Simulated Annealing，SA）最早由Kirkpatrick等應(yīng)用于組合優(yōu)化領(lǐng)域，它是基于Monte-Carlo迭代求解策略的一種隨機(jī)尋優(yōu)算法。通過對(duì)各種算法進(jìn)行比較，模擬退火算法更加簡(jiǎn)單，容易程序化，能夠在較短的CPU時(shí)間內(nèi)獲得高質(zhì)量的全局最優(yōu)解，比較適于本研究要求。

3.2.1算法參數(shù)設(shè)置。設(shè)定模擬退火算法的初始溫度，最低溫度，溫度的衰減系數(shù)，每次退火的最大迭代次數(shù)，每次退火允許最大連續(xù)未改進(jìn)的次數(shù)，Boltzmann常數(shù)。

3.2.2算法流程。

（1）初始化：設(shè)定初始溫度，初始解狀態(tài)，每個(gè)值的最大迭代次數(shù)和最大連續(xù)未改進(jìn)的次數(shù)。

（2） 對(duì)轉(zhuǎn)至第（3）至第（6）步。

（3）生成新解，并判斷新解是否滿足解的上限和下限，若不滿足則再生成新解，直至滿足約束條件為止。

（4）計(jì)算增量，其中為評(píng)價(jià)函數(shù)。

（5）若且新解滿足約束條件，則接受作為新的當(dāng)前解，否則以概率接受作為新的當(dāng)前解。

（6）降低溫度至新的溫度，然后轉(zhuǎn)至第（2）步。

（7）當(dāng)溫度降至最低溫度時(shí)，滿足終止條件，則輸出當(dāng)前解作為最優(yōu)解，結(jié)束程序。

四、示例應(yīng)用

以南方電網(wǎng)責(zé)任有限公司下屬SG供電局某急救包為例，采用上述成本模型計(jì)算成本最小條件下急救包各類型物資的儲(chǔ)備定額，以驗(yàn)證模型和方法的有效性和可行性。

1.需求處理。選取SG供電局某急救包2013年1月-2016年8月的物資出庫(kù)數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)每種物資每個(gè)月的需求量，剔除單月需求為負(fù)數(shù)的數(shù)據(jù)。其中，部分物資的需求統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)以上各類型物資的需求情況，利用MATLAB軟件對(duì)需求進(jìn)行Kolmogorov–Smirnov檢驗(yàn)，判斷各類型物資的需求分布函數(shù)，并明確函數(shù)參數(shù)。急救包部分物資的需求分布函數(shù)及參數(shù)如下表所示：

2.參數(shù)設(shè)置。

2.1庫(kù)存持有成本。資金占用成本：上海銀行間同業(yè)拆放利率可用于計(jì)算庫(kù)存物資資金占用成本，是對(duì)庫(kù)存物資占用資金的機(jī)會(huì)成本的最低衡量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)上海銀行間同業(yè)拆放利率網(wǎng)站（www.shibor.org），截止到2016年10月份，1M的Shibor值為2.736%。故平均每月的利率為0.228%。

2.2缺貨成本?？紤]到發(fā)生缺貨時(shí)，會(huì)影響應(yīng)急搶修的時(shí)效，因而造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。假設(shè)單位物資的缺貨成本為0.1。其中，對(duì)于單位為“千米”或者“噸”的物資，需先將其計(jì)量單位分別轉(zhuǎn)換為“米”或者“公斤”，然后確定缺貨成本。

2.3運(yùn)輸成本。根據(jù)電網(wǎng)公司的相關(guān)規(guī)定，運(yùn)輸成本分為兩個(gè)部分計(jì)算，第一部分為15公里以內(nèi)的運(yùn)輸成本，第二部分為超過15公里的運(yùn)輸成本，即?？紤]到每種物資的重量與其價(jià)格之間基本呈正比關(guān)系，可由計(jì)算每一元物資單位路程所耗費(fèi)的運(yùn)輸成本，進(jìn)而得到每種物資的運(yùn)輸成本。計(jì)算得到15公里以內(nèi)每一元物資單位路程的運(yùn)輸成本為0.004，15公里以外每一元物資單位路程的運(yùn)輸成本為0.0005。

2.4補(bǔ)貨周期和補(bǔ)貨提前期。目前SG供電局的補(bǔ)貨流程為每月25日由各縣區(qū)局提報(bào)補(bǔ)貨需求，然后在下個(gè)月初進(jìn)行統(tǒng)一補(bǔ)貨。結(jié)合電網(wǎng)公司的相關(guān)規(guī)定和實(shí)際情況，設(shè)定急救包的補(bǔ)貨周期為1月，補(bǔ)貨提前期為7天。

2.5緊急補(bǔ)貨成本。目前SG供電局的配送單價(jià)分為計(jì)劃配送和緊急配送兩種情形。經(jīng)測(cè)算，緊急配送情形下的補(bǔ)貨成本大約比計(jì)劃配送情形下高40%。因此，設(shè)定緊急補(bǔ)貨成本增加的比例為40%。

2.6服務(wù)水平。設(shè)定SG供電局急救包的服務(wù)水平為90%，即急救包發(fā)生缺貨的概率不大于。

3.計(jì)算結(jié)果及運(yùn)用。根據(jù)需求樣本數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)，通過Maltab 2014b編程計(jì)算該急救包中每種物資的儲(chǔ)備定額。以4位街碼為例，經(jīng)過約250次迭代運(yùn)算后，目標(biāo)函數(shù)收斂到穩(wěn)定值，該值即為最小期望庫(kù)存成本。模擬退火算法的優(yōu)化過程如圖2所示。

按照以上計(jì)算方法，代入不同物資的需求函數(shù)，計(jì)算出所有物資的儲(chǔ)備上限和安全庫(kù)存。部分物資的儲(chǔ)備定額如下表所示：

由于本文中的儲(chǔ)備定額模型是在成本最優(yōu)條件下構(gòu)建的，急救包管理人員可按照模型計(jì)算的結(jié)果，每月對(duì)急救包中各類物資進(jìn)行補(bǔ)貨，從而降低急救包倉(cāng)儲(chǔ)配送成本，提高物資周轉(zhuǎn)率，改善物資儲(chǔ)備結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)物資配送的精細(xì)化管理。

五、結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)電網(wǎng)企業(yè)急救包物資需求特點(diǎn)以及庫(kù)存管理策略，系統(tǒng)梳理了急救包倉(cāng)儲(chǔ)配送成本，并分緊急或非緊急情況考慮構(gòu)建了成本最小的儲(chǔ)備定額計(jì)算模型。通過對(duì)SG供電局下屬某急救包進(jìn)行實(shí)例計(jì)算，可以看出儲(chǔ)備定額計(jì)算模型對(duì)解決急救包物資儲(chǔ)備問題具有一定的理論價(jià)值和實(shí)際意義。

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