特高壓線路工程物資供應(yīng)計劃統(tǒng)籌優(yōu)化研究

李志新， 謝鑫， 朱雨辰， 魏明明， 楊平

(1.國網(wǎng)物資有限公司， 北京 100120;2.國網(wǎng)信通億力科技有限責(zé)任公司， 福建 福州 350003)

0 引言

自2015年以來，多項特高壓交直流工程相繼核準(zhǔn)推進(jìn)，交叉并行建設(shè)，使得設(shè)備制造商的產(chǎn)能、承運(yùn)商的運(yùn)力、現(xiàn)場施工進(jìn)度對建設(shè)物資需求矛盾進(jìn)一步凸顯。同時，特高壓電網(wǎng)工程物資供應(yīng)管理工作牽涉面廣、協(xié)調(diào)難度大、供應(yīng)計劃強(qiáng)，對于鐵塔等重點(diǎn)物資供需矛盾分析的需求量和深入程度顯著提升，資源統(tǒng)籌方面的工作量與日俱增，而物資供應(yīng)的及時性、準(zhǔn)確性直接影響到工程項目的進(jìn)展、工程質(zhì)量、項目的成本控制等諸多方面。特高壓線路工程物資供應(yīng)統(tǒng)籌管理就是通過構(gòu)建集中統(tǒng)一的統(tǒng)籌管控體系、深化建設(shè)有序高效的線路物資供應(yīng)保障機(jī)制，輔以便捷、準(zhǔn)確的信息化手段，提供數(shù)據(jù)收集、匯總、統(tǒng)計、分析的支撐服務(wù)，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商供應(yīng)能力分級管理，主動監(jiān)控、提前預(yù)警，全面提升特高壓等工程線路物資供應(yīng)保障能力[1]。

1 特高壓線路工程物資供應(yīng)計劃的實(shí)際意義

1.1 適應(yīng)特高壓線路工程建設(shè)新形勢下的物資供應(yīng)模式

為適應(yīng)當(dāng)前特高壓工程并行建設(shè)的新形勢，國家電網(wǎng)公司在充分總結(jié)、借鑒前期特高壓工程建設(shè)管理的經(jīng)驗及成果的基礎(chǔ)上，按照“集約化、屬地化、專業(yè)化”的管理原則，實(shí)施“總部統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、屬地省公司管理、專業(yè)公司技術(shù)支撐”的建設(shè)管理組織模式，相應(yīng)地創(chuàng)新性提出并采用“總部統(tǒng)籌，專業(yè)公司、屬地省公司分工負(fù)責(zé)、協(xié)同運(yùn)作”的物資供應(yīng)新模式，在國網(wǎng)物資部管理指導(dǎo)下，國網(wǎng)物資公司具體實(shí)施、統(tǒng)籌配置、協(xié)調(diào)物資資源[2]。在物資供應(yīng)新模式下，公司系統(tǒng)物資供應(yīng)保障能力得到了顯著提升，但也凸顯出物資供應(yīng)協(xié)調(diào)工作量增加，保障特高壓工程物資供應(yīng)面臨嚴(yán)峻考驗，對物資人員綜合素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力提出了更高的要求。

1.2 物資供應(yīng)統(tǒng)籌管理是有效解決供需矛盾的必然選擇

隨著特高壓工程建設(shè)的不斷推進(jìn)，多條特高壓工程交叉并行建設(shè)，呈現(xiàn)出建設(shè)集中、屢現(xiàn)高峰的局面，各供應(yīng)商的產(chǎn)能趨于飽和，工程物資供應(yīng)情況日益嚴(yán)峻，工程需求量大與供應(yīng)商產(chǎn)能趨近飽和的矛盾逐漸突出。若由屬地省公司自行推進(jìn)所屬工程物資供應(yīng)進(jìn)度，開展催交催運(yùn)，在供需日益緊張的形勢下必然出現(xiàn)各省公司“搶貨”的情況，造成特高壓工程物資供需失衡，無法滿足國家電網(wǎng)公司特高壓電網(wǎng)快速發(fā)展的要求[3]。為確保工程物資按期到貨，滿足工程進(jìn)度需求，保障特高壓工程按期順利投運(yùn)，特高壓工程物資供應(yīng)由國家電網(wǎng)公司總體統(tǒng)籌管控，國網(wǎng)物資公司及屬地省公司具體實(shí)施。國網(wǎng)物資公司全面統(tǒng)籌管理供應(yīng)計劃制定執(zhí)行、供需分析、監(jiān)控預(yù)警、重點(diǎn)協(xié)調(diào)、招標(biāo)聯(lián)動等環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌平衡各工程和各供應(yīng)商的供需關(guān)系，強(qiáng)化與屬地省公司的縱向聯(lián)動和協(xié)作響應(yīng)，全面提升特高壓工程物資供應(yīng)的保障能力和服務(wù)水平。

1.3 推動物資供應(yīng)統(tǒng)籌管理關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用落地的可靠保障

在物資供應(yīng)新模式下，由沿線屬地省公司具體負(fù)責(zé)特高壓線路工程的建設(shè)管理和物資供應(yīng)保障工作，國網(wǎng)物資公司負(fù)責(zé)全線工程物資供應(yīng)計劃統(tǒng)籌管理工作，物資供應(yīng)計劃作為物資供應(yīng)統(tǒng)籌管理的核心內(nèi)容和管控主線，自身體現(xiàn)出信息龐雜、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)忍攸c(diǎn)，更加凸顯出統(tǒng)籌管控供應(yīng)計劃的制定、執(zhí)行、管控與分析的意義。供應(yīng)計劃排定、審查、變更以及統(tǒng)籌分析，均需要大量的、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)做支撐，當(dāng)前統(tǒng)籌管理實(shí)踐中，一方面不具備供應(yīng)計劃數(shù)據(jù)處理的管控功能，另一方面無法適應(yīng)實(shí)時更新與處理的業(yè)務(wù)需求，依靠人力來收集、匯總、分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，顯然已經(jīng)難以滿足特高壓工程物資供應(yīng)統(tǒng)籌管理的要求[4]。

2 物資供應(yīng)計劃的編排

2.1 物資需求情況分析

收集掌握全網(wǎng)相關(guān)在建工程物資需求(現(xiàn)有數(shù)據(jù)源)，初步推算待建特高壓工程物資需求數(shù)量。針對未來開工建設(shè)的特高壓工程，通過對工程核準(zhǔn)時間、工程里程碑計劃、工程投運(yùn)時間等因素進(jìn)行推算，預(yù)測物資需求時間，必要時需根據(jù)工程線路長度、標(biāo)段地理位置等因素進(jìn)行估算。分析計算方法：根據(jù)特高壓工程核準(zhǔn)開工計劃、里程碑計劃以及招標(biāo)采購安排，推算物資供貨周期。

一是已完成可研的工程，物資需求來源于工程前期相關(guān)資料；對尚未完成可研的工程，根據(jù)各工程規(guī)劃、投資規(guī)模與交直流部溝通，估算特高壓工程物資總需求量。二是根據(jù)特高壓項目規(guī)劃中既定的工程核準(zhǔn)及投產(chǎn)時間目標(biāo)，按照預(yù)計招標(biāo)采購時間倒推分解物資采購供應(yīng)的主要時間節(jié)點(diǎn)，即預(yù)計首批交貨開始時間、預(yù)計全部交貨完成時間。三是按照以上原則，得出特高壓工程物資供貨周期及周期內(nèi)的年需求量、月均需求量[5]。

2.2 供應(yīng)商產(chǎn)能分析

建立完善供應(yīng)商產(chǎn)能動態(tài)信息庫。供應(yīng)商產(chǎn)能是指在計劃期內(nèi)，參與生產(chǎn)的全部固定資產(chǎn)，在既定的組織技術(shù)條件下，所能生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量，或者能夠處理的原材料數(shù)量，是一個靜態(tài)指標(biāo)。產(chǎn)能是反映供應(yīng)商所擁有的加工能力的一個技術(shù)參數(shù)，它也可以反映供應(yīng)商的生產(chǎn)規(guī)模。充分掌握供應(yīng)商產(chǎn)能情況，是開展物資供應(yīng)計劃預(yù)排產(chǎn)和統(tǒng)籌管控的前置條件。以資質(zhì)能力核實(shí)的供應(yīng)商產(chǎn)能(即理論產(chǎn)能)為基礎(chǔ)，對特高壓工程供應(yīng)商產(chǎn)能進(jìn)行分類整理、匯總，建立特高壓工程供應(yīng)商產(chǎn)能動態(tài)信息庫。

下面以鐵塔為例，在考慮其他工程占用部分產(chǎn)能后，推算鐵塔供應(yīng)商剩余的實(shí)際供貨能力。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)鐵塔供應(yīng)商在國網(wǎng)、南網(wǎng)以及海外項目中的中標(biāo)比例，結(jié)合理論產(chǎn)能對供應(yīng)商產(chǎn)能進(jìn)行推算，原則上供應(yīng)商理論產(chǎn)能的80%即作為實(shí)際供貨能力。針對部分鋼管塔供應(yīng)商，必要時參照前期特高壓工程履約全過程反饋的供應(yīng)商實(shí)際供貨能力按比例推算其實(shí)際產(chǎn)能，用于供需趨勢分析。

2.3 物資供需總體趨勢分析

根據(jù)已有的在建工程特高壓鐵塔物資需求和推算獲取的待建工程特高壓鐵塔需求，比對供應(yīng)商實(shí)際供貨能力，形成鐵塔供需趨勢圖，分析未來某個月度/季度存在供需沖突的現(xiàn)象，為后續(xù)物資供應(yīng)管控提供決策支撐。匯集特高壓工程鐵塔預(yù)排計劃和配套工程鐵塔供貨計劃，結(jié)合供應(yīng)商產(chǎn)能，進(jìn)行特高壓工程鐵塔需求與供應(yīng)商產(chǎn)能對比分析，綜合平衡特高壓鐵塔供需情況。匯總特高壓鐵塔供應(yīng)計劃表。根據(jù)特高壓工程(含配套)鐵塔供應(yīng)計劃表(含預(yù)排計劃)，將同期統(tǒng)計收集的鐵塔供應(yīng)計劃匯總為一份特高壓鐵塔供應(yīng)計劃匯總表，隨即任何子表(各工程特高壓鐵塔供應(yīng)計劃表)、任何時間的變更調(diào)整皆可同步至匯總表中，保持?jǐn)?shù)據(jù)信息的統(tǒng)籌性、一致性、及時性[6]。建立特高壓鐵塔需求表。根據(jù)特高壓鐵塔供應(yīng)計劃匯總表獲取特高壓鐵塔需求透視表，包括供應(yīng)商名稱、物料描述、工程名稱、單位名稱、月度需求等信息。根據(jù)供應(yīng)商產(chǎn)能信息表和特高壓鋼管塔(角鋼塔)需求表，結(jié)合實(shí)際可用產(chǎn)能占理論產(chǎn)能的比例，進(jìn)行鐵塔統(tǒng)籌平衡對比分析。對于供應(yīng)商月度供貨量大于自身生產(chǎn)能力的月份，進(jìn)行預(yù)警。同時，對比出供應(yīng)商該工程供貨期間全部月份的剩余產(chǎn)能裕度，并在統(tǒng)籌平衡表中逐一列出。為特高壓工程鐵塔預(yù)排計劃提供參考。在鐵塔供應(yīng)綜合平衡中，如發(fā)現(xiàn)鐵塔供應(yīng)商需求過度集中或超出其實(shí)際供貨能力，適時向相關(guān)屬地省公司發(fā)出預(yù)警信息，要求接警單位重新排定鐵塔排產(chǎn)計劃，排定計劃結(jié)果實(shí)時更新鐵塔供應(yīng)計劃匯總表中，重新分析比對供應(yīng)商產(chǎn)能合理性，確保鐵塔供應(yīng)計劃審定會有序召開。

2.4 初步形成物資供應(yīng)計劃

物資供應(yīng)計劃必須具備可執(zhí)行性。供應(yīng)計劃制定過程中，應(yīng)首先對物資供應(yīng)計劃基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯錯誤、供需匹配及產(chǎn)能飽和問題進(jìn)行排查，并通過不斷修正、完善，保障供應(yīng)計劃的科學(xué)性。輔助工具根據(jù)生產(chǎn)流程時序?qū)?dǎo)入的供應(yīng)計劃數(shù)據(jù)邏輯進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)邏輯錯誤時提示定向修改。邏輯錯誤修改完成后，輔助工具自動對物資供應(yīng)計劃和需求計劃進(jìn)行匹配分析，對不能滿足供需匹配的物資進(jìn)行預(yù)警提示。同時，通過匹配各月待建工程交貨供應(yīng)計劃、在建工程交貨計劃和產(chǎn)能，對超過實(shí)際產(chǎn)能的月份進(jìn)行預(yù)警提示。供應(yīng)計劃與產(chǎn)能匹配分析如圖1所示。

圖1 供應(yīng)計劃與產(chǎn)能匹配分析圖

由圖1看出，5月份在建工程和待建工程累計到貨數(shù)量超過供應(yīng)商實(shí)際產(chǎn)能，待建工程供應(yīng)計劃不具備執(zhí)行性。當(dāng)出現(xiàn)以上預(yù)警信息時，可將供應(yīng)商和需求單位對供應(yīng)計劃進(jìn)行協(xié)調(diào)，直至預(yù)警消除。科學(xué)的供應(yīng)計劃同時滿足供應(yīng)商生產(chǎn)和需求單位的要求，物資供應(yīng)管控中，通過保障供應(yīng)計劃剛性執(zhí)行，可實(shí)現(xiàn)供需高度匹配[7]。

3 特高壓工程物資供應(yīng)計劃的統(tǒng)籌優(yōu)化思路

在中標(biāo)結(jié)果發(fā)布、設(shè)計確認(rèn)后，首先由特高壓建設(shè)各屬地省公司組織業(yè)主單位、施工單位、監(jiān)理和供應(yīng)商進(jìn)行鐵塔供應(yīng)計劃預(yù)排，此時排定的特高壓鐵塔供貨計劃只考慮單一工程供應(yīng)商的供貨情況，在滿足工程里程碑計劃的前提下，考慮供應(yīng)商產(chǎn)能、原材料采購、運(yùn)費(fèi)、運(yùn)輸時間、節(jié)假日、環(huán)保等因素，對各種因素的指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)籌綜合衡量后，做出最合理的決策。鐵塔供貨計劃預(yù)排完成后，再進(jìn)一步統(tǒng)籌平衡工程間、各單位間及各時間段間鐵塔供應(yīng)計劃。通過鐵塔統(tǒng)籌優(yōu)化分析后對各屬地省公司各供應(yīng)商鐵塔供貨計劃進(jìn)行審定。如果鐵塔供貨計劃審定通過，則該計劃為最終供貨計劃；若預(yù)排供貨計劃因工程間需求期沖突或供應(yīng)商產(chǎn)能等因素未能審定通過，則將未審定通過原因及相關(guān)數(shù)據(jù)支撐信息發(fā)給相應(yīng)屬地公司，由屬地省公司調(diào)整預(yù)排計劃直至審定通過。

多個特高壓工程或總部直管工程并行建設(shè)同步供應(yīng)時，供應(yīng)商群體可能高度重疊，一家供應(yīng)商同時在供多個工程的情況普遍出現(xiàn)，需要站在全國網(wǎng)特高壓建設(shè)高度上對電網(wǎng)工程物資進(jìn)行統(tǒng)籌平衡，決策的目標(biāo)不再是單個工程，而是整體特高壓工程建設(shè)全局。只有對全部特高壓工程物資需求及供應(yīng)商產(chǎn)能進(jìn)行整體分析后，綜合各種因素，才能做出合理決策。

4 特高壓工程物資供應(yīng)計劃統(tǒng)籌優(yōu)化模型

為保證特高壓各個工程間供應(yīng)商產(chǎn)能的分配與需求計劃之間的匹配平衡，須對物資供應(yīng)計劃的優(yōu)化，使物資供應(yīng)進(jìn)度能滿足各個工程施工進(jìn)度和工程里程碑計劃要求。根據(jù)特高壓工程建設(shè)實(shí)際情況，供應(yīng)商各月產(chǎn)能基本已知，實(shí)際變量為各供應(yīng)商在各個工程及時段間的供貨的分配情況[8]。

先考慮最簡單的情況。在其他工程物資供應(yīng)計劃既定的前提下，編排當(dāng)前A工程的物資供應(yīng)計劃，實(shí)際是資源分配的問題。從供應(yīng)商角度，生產(chǎn)能力在短期內(nèi)不會發(fā)生改變的，短期內(nèi)，供應(yīng)商考慮的是如何在現(xiàn)有的生產(chǎn)能力約束條件下，實(shí)現(xiàn)利潤最大化(生產(chǎn)成本最小化)或最大化產(chǎn)量。供應(yīng)商一般具備以下特點(diǎn)。

(1) 產(chǎn)能有限且一般固定；

(2) 產(chǎn)能和市場需求不能推后；

(3) 有選擇接受訂單的權(quán)利，但一旦接受后不可撤銷或修改；

(4) 訂單接受決策需在較短時間內(nèi)做出；

(5) 原材料價格變化大，不宜提前多備料。

而從工程物資供應(yīng)的角度，供應(yīng)商的當(dāng)期生產(chǎn)供應(yīng)量xn應(yīng)大于等于當(dāng)期的需求量yn，根據(jù)以上特點(diǎn)，可據(jù)此進(jìn)行線性規(guī)劃設(shè)計，如式(1)。

(1)

在產(chǎn)能富裕的情況下，供應(yīng)商最終目的是創(chuàng)造收益，所以此模型的目標(biāo)函數(shù)是產(chǎn)品利潤最大化。當(dāng)產(chǎn)能緊張的情況時，供應(yīng)商最終目標(biāo)是盡可能生產(chǎn)更多的產(chǎn)品滿足需求。

同時考慮多個工程時，在供應(yīng)商產(chǎn)能無法滿足需求的情況，此時問題轉(zhuǎn)化為著名的背包問題，模型表達(dá)如式(2)。

(2)

5 算例分析

2016年3-5月上海廟-臨沂、錫盟-泰州、榆橫-濰坊等特高壓工程集中建設(shè)，鐵塔供貨需求集中。為保證各工程間鐵塔有序供應(yīng)，對2016年前10個月鐵塔供貨計劃按上述思路進(jìn)行了編排與優(yōu)化。

2016年3-5月上海廟-臨沂、錫盟-泰州、榆橫-濰坊共涉及9家省公司，44家供應(yīng)商，鐵塔總合同量約為84萬噸。由于角鋼塔與鋼管塔生產(chǎn)流程差別較大，廠家在計算產(chǎn)能時一般不互相沖突，因此將鋼管塔和角鋼塔分開進(jìn)行優(yōu)化計算。經(jīng)優(yōu)化計算，各供應(yīng)商月產(chǎn)能與實(shí)際生產(chǎn)均能保證供貨，除個別月份外，各特高壓工程間鐵塔供貨量協(xié)調(diào)平衡。

6 總結(jié)

本文主要闡述在特高壓工程物資供應(yīng)統(tǒng)籌實(shí)踐的基礎(chǔ)上，運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)理論與方法，構(gòu)建出特高壓工程物資供應(yīng)統(tǒng)籌優(yōu)化理論，為進(jìn)一步提升物資供應(yīng)統(tǒng)籌實(shí)踐奠定了理論基礎(chǔ)，同時建立了物資供應(yīng)計劃優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并用實(shí)際算例進(jìn)行了驗證，算例結(jié)果與實(shí)際情況趨于一致，算例表明，建立的物資供應(yīng)計劃優(yōu)化模型具有實(shí)用性[9]。