電廠粉煤灰銷售派送過程調(diào)度建模與實(shí)現(xiàn)

沈紅

（福建省福能新型建材有限責(zé)任公司，福建 福州 350001）

0 引言

火電廠在作業(yè)過程中會產(chǎn)生大量粉煤灰，灰壩回填不僅占用大量土地，而且對環(huán)境造成污染?；诃h(huán)境保護(hù)和固廢綠色綜合利用的起因，將粉煤灰變廢為寶，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，進(jìn)而緩解環(huán)境污染等問題。隨著我國物流產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，粉煤灰成為建材行業(yè)中的主要生產(chǎn)原料，本文將以電廠粉煤灰銷售派送過程中的調(diào)度工作展開研究。

1 電廠粉煤灰銷售派送過程調(diào)度建模分析

1.1 電廠粉煤灰銷售裝灰環(huán)節(jié)

（1）基于粉煤灰銷售派送裝灰環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)建模機(jī)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(shù)限制，仍然需要將新能源發(fā)電方式與火力發(fā)電方式相結(jié)合，保證電力供給的穩(wěn)定性。近年來，我國水利、高鐵高速及建筑行業(yè)快速發(fā)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(jīng)濟(jì)來源。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，我國部分發(fā)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(jìn)行業(yè)務(wù)信息的交流，影響了發(fā)電廠的管理效能。因此，電廠要使用科學(xué)合理的方法，對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，并且通過數(shù)學(xué)建模的方式，依照當(dāng)前業(yè)務(wù)的運(yùn)營情況解決實(shí)際運(yùn)營中存在的問題[1]。

（2）基于數(shù)學(xué)建模對粉煤灰銷售配送過程的對象信息進(jìn)行研究。發(fā)電廠粉煤灰裝灰環(huán)節(jié)是銷售派送過程的重要一環(huán)，只有加強(qiáng)這一環(huán)節(jié)的研究與規(guī)劃，才能保證業(yè)務(wù)的順利開展。在此環(huán)節(jié)有3個(gè)主要對象，分別是對接客戶、運(yùn)輸車輛及煤庫點(diǎn)。當(dāng)客戶提出貨物需求信息時(shí)，本文依照科學(xué)發(fā)展觀設(shè)立兩種運(yùn)作模式：一是客戶通過信息平臺發(fā)送貨物請求→平臺顯示客戶需求信息（包含數(shù)量、等級、送貨時(shí)間、送貨地點(diǎn)等）→司機(jī)收到信息訂單截獲→搶單成功后確認(rèn)信息→下灰作業(yè)、裝灰實(shí)施配送。二是客戶通過電話向電廠發(fā)出需求信息→各煤庫點(diǎn)進(jìn)行客戶信息需求發(fā)布→司機(jī)查看信息發(fā)布截獲訂單→確認(rèn)消息經(jīng)管理審核→下灰并生成裝灰配送全過程計(jì)劃。為提高發(fā)電廠整體的作業(yè)效率，應(yīng)將車輛納入調(diào)度建模范圍之中，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤。

1.2 電廠粉煤灰調(diào)度問題研究

（1）調(diào)度問題假設(shè)。車輛調(diào)度是控制發(fā)電廠粉煤灰銷售派送成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在整個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)之中所有調(diào)度計(jì)劃、建模及模型最終的實(shí)施，不僅需要圍繞提高服務(wù)質(zhì)量開展工作，更要保證發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)利益。其中，影響此環(huán)節(jié)的主要因素如下：一是車輛任務(wù)的分配；二是車輛行駛的路徑選擇。經(jīng)研究得知，在已知客戶需求的前提下，若想實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，就要采用一輛車去一個(gè)灰?guī)禳c(diǎn)的派送方式開展，其中優(yōu)化的對象為車輛裝灰的順序。如果從發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)效益最大化及提升客戶服務(wù)質(zhì)量方面考慮，參考以往的研究文獻(xiàn)，提出以下假設(shè)內(nèi)容：機(jī)器在加工時(shí)，每一個(gè)工件都事先設(shè)定了加工順序；一個(gè)設(shè)備一次只能加工一個(gè)工件，并且加工過程不能中斷等[2]。

（2）目標(biāo)函數(shù)設(shè)定。發(fā)電廠要使用數(shù)學(xué)建模的方式解決實(shí)際問題，就必須將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成為目標(biāo)函數(shù)，才能完成最終的求解?；诋?dāng)前業(yè)務(wù)需求的考量，其目標(biāo)函數(shù)可以設(shè)定為3個(gè)部分：一是在最短的時(shí)間之內(nèi)完成最大工量（促進(jìn)企業(yè)運(yùn)營生產(chǎn)，提高市場核心競爭力）；二是避免出現(xiàn)時(shí)間延誤（主要是指在交易過程中可能會發(fā)生的交貨延遲等）；三是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化（以企業(yè)擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)規(guī)模和提高經(jīng)濟(jì)效益為目的開展各作業(yè)環(huán)節(jié)）。在建模時(shí)使用矩陣方式，第一個(gè)矩陣表示工件的加工順序（A）；第二個(gè)矩陣表示每一個(gè)工件的加工時(shí)長（B）。具體設(shè)定如下：n（工件個(gè)數(shù)）、m（設(shè)備數(shù)量）、R（問題約束）、Cmax（最大完工時(shí)間）。當(dāng)Cmax最小時(shí)，則矩陣公式如下：

1.3 電廠粉煤灰派送車輛調(diào)度

（1）問題描述。為進(jìn)一步提高銷售派送過程調(diào)度的靈活性，本文采用網(wǎng)絡(luò)平臺叫車模式，客戶只負(fù)責(zé)發(fā)布信息，而接收訂單的主體為網(wǎng)絡(luò)平臺車輛司機(jī)，這種派車方式不但能提高整體流程的運(yùn)輸效率，還能改善發(fā)電廠業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不全面的問題。

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

（3）定價(jià)策略。粉煤灰銷售定價(jià)受到內(nèi)部和外部因素的影響，在定價(jià)環(huán)節(jié)時(shí)，一是要加強(qiáng)市場行情的分析；二是要提高對市場影響較大的組合產(chǎn)品的研究?；诋?dāng)前發(fā)電廠粉煤灰業(yè)務(wù)運(yùn)營狀況，定價(jià)策略的制定具有雙向性特征，客戶和發(fā)電廠負(fù)責(zé)人通過協(xié)調(diào)，最終達(dá)成符合雙方要求的協(xié)議。本文對發(fā)電廠的實(shí)際業(yè)務(wù)運(yùn)營狀況進(jìn)行分析后，確定采用梯級折扣定價(jià)。

（4）條件函數(shù)。按照提高業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，及時(shí)完成派送任務(wù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化的建設(shè)思路，其數(shù)學(xué)建模公式如下：

總利潤公式（B為利潤、N為灰?guī)炜値炝?、C為單價(jià)、P為成本、l為車輛與灰?guī)炀嚯x、）Bk=Nkj×（Pj-cj）-lkj×a，表示當(dāng)有k輛車去j個(gè)灰?guī)禳c(diǎn)進(jìn)行裝灰后產(chǎn)生的利潤。采用累計(jì)疊加的方式，能夠逐一推斷算裝灰計(jì)劃作業(yè)的總利潤，目標(biāo)函數(shù)為，其中m為車輛數(shù)量。

1.4 電廠粉煤灰送貨路線分析

（1）問題及模型分析。當(dāng)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(nèi)，完成最多訂單的輸送，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。由于所產(chǎn)生的訂單及輸送地點(diǎn)不同，此過程存在的變量較多，因此要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的設(shè)定，分析最優(yōu)的送貨路線設(shè)置。在假設(shè)條件的過程中，應(yīng)將突發(fā)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(yùn)行過程中突發(fā)意外事故及單位距離成本一定等情況，目標(biāo)函數(shù)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(xué)之上的計(jì)算方式，由于發(fā)電廠粉煤灰銷售派送過程調(diào)度具備雙向性特征，因此采用蟻群算法能夠利用雙橋?qū)嶒?yàn)，通過對稱與非對稱型進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)的延伸分析。同時(shí)，分析發(fā)電廠粉煤灰送貨路線時(shí)，為充分了解實(shí)際運(yùn)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(jié)合其他啟發(fā)式算法進(jìn)行具體分析，進(jìn)而不斷優(yōu)化車輛調(diào)度問題。計(jì)算步驟如下：開始→初始化蟻群迭代計(jì)數(shù)器清零→用轉(zhuǎn)移概率計(jì)算決定螞蟻移動(dòng)方向→一次循環(huán)結(jié)束→評估運(yùn)行路徑→信息素更新禁忌表清空→迭代結(jié)束→輸出結(jié)果。

2 發(fā)電廠粉煤灰銷售派送過程調(diào)度實(shí)現(xiàn)方式

2.1 發(fā)電廠粉煤灰裝灰過程控制

（1）流程設(shè)計(jì)。通過對粉煤灰銷售派送第一階段的機(jī)理進(jìn)行分析及建模設(shè)計(jì)，可以為發(fā)電廠在開展業(yè)務(wù)運(yùn)營決策時(shí)提供理論基礎(chǔ)及科學(xué)建議。充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及自動(dòng)化系統(tǒng)，減少由于人為作業(yè)產(chǎn)生的失誤，根據(jù)建模分析所得出的流程如下：在車輛設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)裝置，客戶辦理IC卡（智能卡）→進(jìn)場識別→IC卡和FID卡（物聯(lián)平臺卡）綁定車輛進(jìn)行稱重→到達(dá)對應(yīng)庫點(diǎn)→審核→成功以后允許下灰作業(yè)→車輛稱毛重→IC卡結(jié)算與RFID卡解綁→出廠[3]。

（2）裝灰控制。在裝灰環(huán)節(jié)需要對兩個(gè)過程進(jìn)行重點(diǎn)控制：一是車輛的安全信息認(rèn)證；二是運(yùn)用自動(dòng)化下灰控制系統(tǒng)。在車輛安全信息認(rèn)證時(shí)，主要采用物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)，減少不同數(shù)據(jù)之間的干擾，并且能夠快速有效地建立防沖突機(jī)制，系統(tǒng)組成部分主要包括閱讀器、電子標(biāo)簽及應(yīng)用平臺管理。在自動(dòng)化下灰控制系統(tǒng)中主要應(yīng)用PLC設(shè)備（控制器設(shè)備，內(nèi)含微型處理器，工作人員可以在系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定作業(yè)指標(biāo)，使機(jī)械能夠按照規(guī)定的流程進(jìn)行生產(chǎn)。

（3）通信實(shí)現(xiàn)。為提高各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的銜接程度，應(yīng)加大力度對建設(shè)通信系統(tǒng)，保證系統(tǒng)中各技術(shù)層面之間能有效融合，實(shí)現(xiàn)工作效率的提升。通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)硬件組網(wǎng)結(jié)構(gòu)由RFID設(shè)備、數(shù)據(jù)中心、分選中心、下灰點(diǎn)及磅房所組成。系統(tǒng)通過自由口通信方式完成業(yè)務(wù)中各重點(diǎn)環(huán)節(jié)和技術(shù)的設(shè)備連接，并且對RFID設(shè)備的上位機(jī)進(jìn)行設(shè)置，從而保證數(shù)據(jù)的順利接收與傳輸，結(jié)合PLC設(shè)備上位機(jī)的設(shè)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(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)銷售過程前，明確發(fā)電廠粉煤灰派送的銷售過程對控制管理作業(yè)的實(shí)際需求，當(dāng)前系統(tǒng)需要解決的問題如下：一是車輛身份信息驗(yàn)證；二是裝灰環(huán)節(jié)計(jì)劃的制訂與實(shí)施；三是車輛檢驗(yàn)審核；四是完成粉煤灰銷售全過程并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。系統(tǒng)包含兩大結(jié)構(gòu)，分別是瀏覽與服務(wù)器架構(gòu)及客戶端與服務(wù)器架構(gòu)，二者都需要與網(wǎng)絡(luò)形成連接，這樣能夠提高系統(tǒng)操作速度，同時(shí)兩大結(jié)構(gòu)較為開放，客戶能方便地使用系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)中的應(yīng)用模塊主要分為四大類，分別為日志管理、經(jīng)營管理、財(cái)務(wù)管理及現(xiàn)場運(yùn)營管理[4]。

（2）銷售系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。完善硬件設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及數(shù)據(jù)庫之后，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與人機(jī)界面的連接，方便各環(huán)節(jié)工作人員的操作。整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)完成對派送銷售全過程的追蹤，并且能夠顯示出正在排隊(duì)的車輛信息、車輛維護(hù)信息、充值審核界面、裝灰狀態(tài)界面及出廠結(jié)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(jìn)場及作業(yè)信息之中快速掌握業(yè)務(wù)進(jìn)展?fàn)顩r，完成發(fā)電廠粉煤灰銷售派送的全過程規(guī)劃與管理。

2.3 電廠粉煤灰銷售派送系統(tǒng)一體化實(shí)現(xiàn)

在組建粗略的設(shè)計(jì)架構(gòu)后，要對系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行研究。在實(shí)際工作之中，電廠要對粉煤灰銷售系統(tǒng)的實(shí)際需求進(jìn)行分析。依照實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)研究，將當(dāng)前電廠粉煤灰的銷售對系統(tǒng)的基本需求分析如下。

2.3.1 分析問題

當(dāng)前，發(fā)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(jì)劃受到諸多客觀與人為因素的影響，可能會出現(xiàn)不及時(shí)的現(xiàn)象。二是由于裝灰數(shù)量較多，而且需要派車進(jìn)行輪番作業(yè)，所以現(xiàn)場的監(jiān)控難度較大。三是在系統(tǒng)的使用過程中，經(jīng)常會由于數(shù)據(jù)處理的時(shí)間密度較大而出現(xiàn)紊亂等問題，所以應(yīng)依照“系統(tǒng)要完成什么-誰來完成-如何完成-什么時(shí)候完成-以怎樣的順序完成”的思路進(jìn)行需求性分析[5]。

2.3.2 解決需求性問題

（1）在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過程中要注意對車輛身份的確認(rèn)。此外，為解決數(shù)據(jù)紊亂和編排不妥當(dāng)?shù)膯栴}，就要提高排隊(duì)功能的實(shí)用性。在此環(huán)節(jié)中，應(yīng)用“滴滴打車”系統(tǒng)的就近自動(dòng)分配方式，將其與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之中的RFID技術(shù)有機(jī)結(jié)合，從而保證身份信息的認(rèn)證準(zhǔn)確性，也能夠幫助工作人員合理地安排車輛的順序。

（2）結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，提高裝灰計(jì)劃的質(zhì)量。例如，不僅可以通過矩陣方式判斷計(jì)劃執(zhí)行的權(quán)重和先后，還能夠考量發(fā)電廠的長期發(fā)展目標(biāo)，為任務(wù)的布局提供良好的信息支持[6]。

（3）制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶徍酥贫?，為滿足裝灰及派送一體化需求，可以采用裝灰環(huán)節(jié)、下灰環(huán)節(jié)、下灰區(qū)域的一體化審核設(shè)計(jì)，及時(shí)分析當(dāng)前的作業(yè)狀況，如果不符合發(fā)電廠的設(shè)計(jì)下灰需求，系統(tǒng)將自主啟動(dòng)不能下灰審核驗(yàn)證機(jī)制，從而避免由于人為因素導(dǎo)致的操作失誤。在此環(huán)節(jié)需要提前設(shè)定相應(yīng)的操作流程，可以選用PLC可編程設(shè)備進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息的設(shè)置，在事前有效控制作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高安全生產(chǎn)質(zhì)量，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

（4）優(yōu)化整個(gè)銷售過程，該系統(tǒng)的建立不僅要最大限度地減少作業(yè)運(yùn)營成本，還要為人員的作業(yè)提供便利性，提高人員作業(yè)的安全性。因此，在銷售的過程中，系統(tǒng)結(jié)合RFID識別技術(shù)，通過充值→入廠→稱重→裝灰→再稱重→結(jié)算→出廠的業(yè)務(wù)流程，使系統(tǒng)與業(yè)務(wù)能夠深度結(jié)合。同時(shí)，灰?guī)斓墓ぷ魅藛T需要對系統(tǒng)中的下灰模式進(jìn)行控制，在系統(tǒng)派完車輛之后，為了提高派送的準(zhǔn)確性，要加大對現(xiàn)場的車輛與系統(tǒng)中的車輛信息核對工作的力度，如果信息出現(xiàn)不匹配的情況，就要立馬開啟審核不過關(guān)機(jī)制，禁止系統(tǒng)下灰。為能夠保證相關(guān)設(shè)備的實(shí)效性，應(yīng)配有相應(yīng)的PLC控制機(jī)設(shè)備，通過自動(dòng)和手動(dòng)雙重設(shè)置的方式，避免異常問題的出現(xiàn)?；?yàn)人員需要對粉煤灰開展質(zhì)檢工作，并且將相關(guān)數(shù)據(jù)信息錄入與管理存儲。財(cái)務(wù)部門和生產(chǎn)部門是粉煤灰派送工作中的重要部門，其職責(zé)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(yàn)工作，并形成系統(tǒng)性的審核報(bào)告，定期地匯報(bào)，有效地調(diào)節(jié)系統(tǒng)及業(yè)務(wù)流程中不規(guī)范的情況。生產(chǎn)部門要及時(shí)查詢當(dāng)前灰?guī)斓氖褂脿顟B(tài)，但不能私自在系統(tǒng)之上進(jìn)行更改操作。銷售部門確認(rèn)相應(yīng)的信息內(nèi)容，并且要及時(shí)地核對客戶信息，保證高管人員能夠及時(shí)查閱到相關(guān)信息，可以將此信息內(nèi)容與財(cái)務(wù)共享系統(tǒng)有效銜接。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，建筑等行業(yè)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(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，由于電廠粉煤灰的銷售派送過程對運(yùn)營及服務(wù)品質(zhì)的影響較大，經(jīng)常會出現(xiàn)裝灰計(jì)劃不科學(xué)、車輛調(diào)度不合理及現(xiàn)場裝卸局面混輪的現(xiàn)象，所以為能夠提升電廠在粉煤灰銷售派送環(huán)節(jié)的效率，應(yīng)該采用科學(xué)的調(diào)度方法提升生產(chǎn)管理過程的信息化、時(shí)代化和合理化水平。