電力物資供應(yīng)鏈全過程精細(xì)化管理系統(tǒng)

江奮航,蔣 雍,李 情

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局，廣東 廣州 510630)

1 引言

由于供應(yīng)鏈技術(shù)屬于一體化管理，這就使得各個(gè)部門之間錯(cuò)綜復(fù)雜，導(dǎo)致電力物資的供應(yīng)出現(xiàn)效率降低，嚴(yán)重的甚至?xí)闺娏ξ镔Y產(chǎn)生質(zhì)量下滑的問題，因此就需要對(duì)電力物資的供應(yīng)鏈進(jìn)行精細(xì)化管理，以此提升供應(yīng)鏈的處理效率與保障出庫電力物資的質(zhì)量。對(duì)于當(dāng)前各個(gè)企業(yè)使用的或正打算使用的公司庫存管理策略，一些國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了明確且簡要的分析，將庫存控制進(jìn)行了供應(yīng)鏈管理理念的引入，并制定出了切實(shí)有效的企業(yè)庫存控制管理系統(tǒng)，該方法起到了非常積極有效的作用，使整個(gè)企業(yè)能更好的進(jìn)行庫存控制，改善了庫存積壓的現(xiàn)狀，并從一定程度上節(jié)約了企業(yè)自身的庫存成本，提高了整體的運(yùn)作效率。國外的一些學(xué)者，主要通過建立數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，并利用優(yōu)化算法對(duì)其求解，使庫存控制模型的建立得到了進(jìn)一步優(yōu)化和完善，讓企業(yè)的庫存在供應(yīng)鏈環(huán)境下達(dá)到有效的優(yōu)化控制。

就此問題，本文提出一種電力物資供應(yīng)鏈全過程精細(xì)化管理系統(tǒng)，通過支持向量機(jī)，對(duì)各類電力物資的消耗情況進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而預(yù)測(cè)物資需求，隨后通過云平臺(tái)將采購訂單上傳至供應(yīng)商，依靠二級(jí)庫進(jìn)行儲(chǔ)存，隨后通過三級(jí)庫進(jìn)行檢驗(yàn)，最后依靠數(shù)據(jù)庫服務(wù)器System、數(shù)據(jù)庫軟件Oracle/(db2)、備份軟件TSM 與平臺(tái)windows2003+spl，組建精細(xì)化管理系統(tǒng)，以此來達(dá)到縮減供應(yīng)鏈整體的供應(yīng)時(shí)間，提高出庫電力物資質(zhì)量的目的。

2 基于支持向量機(jī)的物資需求預(yù)測(cè)

2.1 支持向量機(jī)構(gòu)建

對(duì)于支持向量機(jī)，它的作用主要體現(xiàn)在統(tǒng)計(jì)樣本量較少的時(shí)候，不僅能夠得到良好的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，同時(shí)還能夠憑借支持向量機(jī)依靠歷史數(shù)據(jù)[1]完成對(duì)當(dāng)前物資的供應(yīng)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。支持向量機(jī)其實(shí)是一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，它主要通過搜索架構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化來實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)與置信范圍[2]的最小化，并且使得學(xué)習(xí)機(jī)的泛化性能得到一定程度的提升。

支持向量機(jī)的基本思想即搜索可以讓所有訓(xùn)練樣本點(diǎn)正確分類，且使其中離分類面最近的點(diǎn)至分類面間隔最大的最優(yōu)分類面，被描述成最大間隔電力物資供應(yīng)鏈超平面。超平面的數(shù)學(xué)表達(dá)式能夠表示成：

式中，w代表垂直超平面的向量，x代表超平面內(nèi)的點(diǎn)，融入位移b的目的即提升間隔。

要使間隔能夠達(dá)到最大，就需要獲取支持向量與最優(yōu)超平面平行的同時(shí)離支持向量[3]最近的超平面。這些超平面能夠通過以下公式進(jìn)行描述：

因?yàn)閣是超平面的法向量，因此式(2)與式(3)右側(cè)的1與-1即為便于運(yùn)算而取的常量，假如挑選其他常量，只需要互為相反數(shù)就可以了。

擬定這些訓(xùn)練數(shù)據(jù)即線性可分的，那么符合需求的兩種超平面就能夠找到。沒有任何樣本在它們之間，同時(shí)這兩種超平面之間的間隔也是最大的。

通過幾何理論計(jì)算，能夠得到2/|w|即兩種超平面之間的間隔。為使所有樣本點(diǎn)都在超平面的間隔區(qū)之外，需要確保對(duì)于所有|w|需要滿足以下條件當(dāng)中的一種，即：

式(4)與式(5)能夠簡化描述成：

在此約束下，從最初的搜索最佳超平面的問題，就變成了一種二次規(guī)劃內(nèi)的優(yōu)化問題，即最小化||w||2，取其一半，滿足ci(w xi-b)≥1，其中1≤i≤n。

所以約束問題能夠描述成：

式(7)即為了搜索一種鞍點(diǎn)，經(jīng)過擬定對(duì)應(yīng)的ai為零，這樣所有能夠被ci(w xi-b)＞0分離的點(diǎn)就是無關(guān)緊要的了。

再通過二次規(guī)劃[4]技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與程序來對(duì)上面的問題進(jìn)行有效的解決，最后用訓(xùn)練向量的線性組合來對(duì)結(jié)論描述：

由于只有很少ci會(huì)超過零，因此對(duì)應(yīng)的xi即支持向量，因?yàn)檫@些支持向量在邊緣上能夠滿足ci(w xi-b)=1，并被擬定成偏移量b。一般NSV的支持向量魯棒性沒有支持向量強(qiáng)：

對(duì)于非線性向量機(jī)的狀況，超平面不能對(duì)上述這樣的問題進(jìn)行處理，這時(shí)候就需要依靠核函數(shù)。支持向量機(jī)的關(guān)鍵在于核函數(shù)[5]，依靠核函數(shù)的處理流程主要是將最初輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至另一空間，以便通過線性決策邊界進(jìn)行正、負(fù)例的分割，這種轉(zhuǎn)換后的新的空間被描述成特征空間，而初始的數(shù)據(jù)空間被描述成輸入空間。

K(x，z)表示核函數(shù)，是非線性映射φ(·)的復(fù)合函數(shù)，常規(guī)的組建形式即首先構(gòu)建非線性映射φ(·)，然后憑借K(x，z)的定義將其表達(dá)式寫出來，需要確保函數(shù)內(nèi)確實(shí)含有一種φ(·)與直接組建出來的K(x，z)是相應(yīng)的，需要滿足K(x，z)條件。使X能夠代表K(x，z)的定義域，K(x，z)滿足：

(1)對(duì)稱：K(x，z)=K(z，x)，z，x；

(2)半正定：即針對(duì)定義域X其能夠被描述成一種有限集合，即X={x1，x2，x3，…，xn}。半正定定義即下式矩陣半正定：

對(duì)定義域X為Rn的連續(xù)緊子集，半正定定義成：

憑借Mercer定理，滿足上述條件時(shí)需要存在：

式中，φj代表K(·)的特征函數(shù)≥0代表K(·)的特征值。

憑借不同的核函數(shù)能夠獲得不同的支持向量算法，當(dāng)前最常見的核函數(shù)存在以下四種即：

2.2 電力物資需求預(yù)測(cè)分析

在申請(qǐng)計(jì)劃時(shí)各電力生產(chǎn)單位提報(bào)物資很多且并不是急需的，不會(huì)考慮生產(chǎn)能力對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的干擾，致使采購不準(zhǔn)確，大量電力物資被閑置與流動(dòng)資金被占用，而產(chǎn)生損耗，電力物資的生產(chǎn)與供應(yīng)過程中[6]的急需物資供應(yīng)卻經(jīng)常不及時(shí)。

要得到有效合理的物資計(jì)劃，首先需要知道物資計(jì)劃的需求總量，隨后才能夠有效合理的制定物資計(jì)劃。和其他行業(yè)不同，因?yàn)殡娏π袠I(yè)的特殊性，受客觀條件制約，各個(gè)電力物資生產(chǎn)單位分散，生產(chǎn)條件不斷變化等因素干擾，物資需求存在物資消耗不能形成產(chǎn)品實(shí)體、物資消耗的類型與數(shù)量被自然條件干擾、物資相互間的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)、部分物資能夠回收利用、物資需求總量和電力物資的生產(chǎn)量存在關(guān)聯(lián)等特性。

物資需求和物資消耗存在關(guān)聯(lián)，而物資消耗和物資生產(chǎn)計(jì)劃與地理因素和人為因素等都存在關(guān)聯(lián)。電力物資的生產(chǎn)技術(shù)以電網(wǎng)企業(yè)指標(biāo)為準(zhǔn)，并且會(huì)受到產(chǎn)生的影響。所以就能夠通過對(duì)物資消耗進(jìn)行預(yù)測(cè)綜合顯示庫存數(shù)量[7]進(jìn)而就得到物資需求量。

2.3 電力物資消耗預(yù)測(cè)指標(biāo)

憑借本文的預(yù)測(cè)方法對(duì)物資消耗進(jìn)行預(yù)測(cè)，其流程如圖2所示。

圖2 物資消耗預(yù)測(cè)流程

通過圖2能夠看出，首先需要確準(zhǔn)預(yù)測(cè)目標(biāo)，包括預(yù)測(cè)的物資類型與預(yù)測(cè)時(shí)間，綜合以往的物資計(jì)劃特性，物資特性提報(bào)擬定成按月提報(bào)，所以該預(yù)測(cè)模型的選取時(shí)間以月為單位，另外即收集與數(shù)據(jù)整理，數(shù)據(jù)的收集需要憑借實(shí)際的調(diào)查得到，因?yàn)槭菍?duì)電力物資消耗[8]數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)，因此數(shù)據(jù)還需要明確來源與干擾物資消耗的相關(guān)因素，包括地理?xiàng)l件、生產(chǎn)性能等，數(shù)據(jù)整理即對(duì)采集好的數(shù)據(jù)進(jìn)行最后的預(yù)測(cè)處理。

3 精細(xì)化電力物資供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 管理系統(tǒng)軟硬件配置方案

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器使用的是System，X3850/X3755，接口和測(cè)試服務(wù)器是System，X3455，數(shù)據(jù)庫的軟件是Oracle/(db2)，系統(tǒng)備份軟件是TSM，數(shù)據(jù)備份服務(wù)器是System，X3105。系統(tǒng)的平臺(tái)配置是windows2003+spl。機(jī)器配置：普通PC機(jī)器，CPU 為P42.0G，內(nèi)存為1G，服務(wù)點(diǎn)通過J2EE 技術(shù)架構(gòu)開發(fā)，通過J2SE平臺(tái)與Java語言，其存在編寫一次，實(shí)時(shí)運(yùn)行與可移植性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，主體通過C8051 與CP2102 芯片構(gòu)建，電路節(jié)點(diǎn)擬定成CAN 節(jié)點(diǎn)，但因?yàn)橹皇褂肅AN 控制器與UART的外設(shè)接口，因此無需添加其他外接口，這就使得外圍的電路能夠更為簡潔。節(jié)點(diǎn)通過3.3V低功耗RS485收發(fā)器來連接兩線制RS485總線，通信軟件通過CP2102 與USB 協(xié)議進(jìn)行構(gòu)建，上位機(jī)需要安裝SILabs 免費(fèi)供應(yīng)的CP2102驅(qū)動(dòng)程序，在主機(jī)CAN節(jié)點(diǎn)中添加一種虛擬的COM接口，使得用戶能夠憑借串行口控制的模式實(shí)現(xiàn)通信。

3.2 電力物資供應(yīng)鏈的管理流程優(yōu)化模塊

電力物資供應(yīng)鏈精細(xì)化管理流程能夠分成兩部分，供應(yīng)商管理與配送鏈，以及電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)的采購、需求、倉儲(chǔ)使用。為了提升管理效率，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的流程進(jìn)行優(yōu)化，緊密配合上下、內(nèi)外部門之間的工作，高效率的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)工作。

以電力生產(chǎn)部作為發(fā)起點(diǎn)，推送到電網(wǎng)企業(yè)的各個(gè)供應(yīng)鏈庫房內(nèi)處理。有庫存的電力物資直接輸送至供應(yīng)鏈中，零庫存的電力物資經(jīng)過云平臺(tái)推送到供應(yīng)商門戶中。供應(yīng)商在協(xié)作云平臺(tái)接收電力物資的訂單，完成采購、生產(chǎn)、配貨業(yè)務(wù)。并推送配送信息到電網(wǎng)企業(yè)的物資管理部門，電力物資庫房掃描配送單就能夠得到配送信息，對(duì)電力物資進(jìn)行驗(yàn)收，信息化數(shù)據(jù)自動(dòng)入庫。同步完成物資出庫與配送業(yè)務(wù)，最后通過發(fā)起點(diǎn)接收，完成電力物資使用消耗的記錄。通過上述對(duì)供應(yīng)鏈的細(xì)化管理，分別對(duì)向內(nèi)和向外的業(yè)務(wù)進(jìn)行了細(xì)化監(jiān)管。其中向內(nèi)增強(qiáng)了各級(jí)庫房、賬務(wù)、物資消耗監(jiān)管等，向外進(jìn)行上游供應(yīng)商信息鏈規(guī)范化的管理、物資質(zhì)量與配送評(píng)測(cè)等，完全實(shí)現(xiàn)了以電力物資管理為源頭的內(nèi)外一體化業(yè)務(wù)細(xì)化監(jiān)管。

3.3 電力物資二級(jí)庫管理優(yōu)化模塊

二級(jí)庫管理模式以物資消耗作為需求導(dǎo)向，通過發(fā)起點(diǎn)作為推送申請(qǐng)的基礎(chǔ)，推送到電力物資庫房外進(jìn)行采購。高值耗材經(jīng)過備貨的形式預(yù)存到二級(jí)庫內(nèi)，按照客戶的需求，記錄消耗，憑借二級(jí)庫自動(dòng)高低儲(chǔ)產(chǎn)生新一輪備貨需求，循環(huán)補(bǔ)足基數(shù)庫存，解決電力物資以領(lǐng)代銷的不精確管理弊端。

3.4 物資檢驗(yàn)精細(xì)化管理再優(yōu)化模塊

在二級(jí)庫的基礎(chǔ)上，延伸出三級(jí)庫的管理模式。檢驗(yàn)三級(jí)庫憑借實(shí)際要求發(fā)起物資申領(lǐng)，在二級(jí)庫備貨庫房內(nèi)依靠三級(jí)庫需求進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的出庫配送，在庫存不足的時(shí)候進(jìn)行采購提報(bào)中心庫，推送采購信息到協(xié)作云平臺(tái)，供應(yīng)商在云平臺(tái)內(nèi)對(duì)訂單進(jìn)行處理，同時(shí)把信息輸送到電力物資管理系統(tǒng)內(nèi)。物資中心庫核對(duì)驗(yàn)收，并生成物資檢驗(yàn)二級(jí)庫備貨信息，三級(jí)庫接收入庫。

3.5 基于協(xié)作云平臺(tái)的電力物資內(nèi)外供應(yīng)鏈信息化推送

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)作云平臺(tái)即電網(wǎng)企業(yè)和供應(yīng)商門戶組建的一種基于互聯(lián)網(wǎng)的信息協(xié)作平臺(tái)，覆蓋了電網(wǎng)對(duì)供應(yīng)商相關(guān)的采購業(yè)務(wù)、信息管理、質(zhì)量管理等業(yè)務(wù)。同時(shí)也便于供應(yīng)商直接在線接收和處理電力物資的業(yè)務(wù)，在線實(shí)現(xiàn)電力物資的各種采購訂單、對(duì)特殊的耗材備貨、流程業(yè)務(wù)處理、共享庫存、相關(guān)數(shù)據(jù)查詢等信息的同步推送，提高信息推送的準(zhǔn)確性與及時(shí)性，也減少了工作人員日常處理的工作量，極大的提高了工作的效率。

4 實(shí)驗(yàn)證明

為了證明本文方法對(duì)電力物資供應(yīng)鏈精細(xì)化管理的實(shí)用性，通過對(duì)沒有進(jìn)行精細(xì)化的供應(yīng)鏈與已經(jīng)通過本文系統(tǒng)精細(xì)化后的供應(yīng)鏈進(jìn)行全過程效率對(duì)比，其結(jié)果如圖3所示。

圖3 非精細(xì)化供應(yīng)鏈與精細(xì)化供應(yīng)鏈全過程效率對(duì)比

通過圖3 能夠看出，隨著電力物資總量的不斷提升，兩種供應(yīng)鏈都出現(xiàn)了不同程度的供應(yīng)時(shí)間上升的情況，但由于本文方法會(huì)依靠支持向量機(jī)對(duì)物資需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，因此上升的程度并不高，而非精細(xì)化供應(yīng)鏈的上升卻較為嚴(yán)重。

5 結(jié)束語

為了加強(qiáng)出庫電力物資的質(zhì)量與優(yōu)化電力物資供應(yīng)鏈的效率，提出一種電力物資供應(yīng)鏈全過程精細(xì)化管理系統(tǒng)，通過支持向量機(jī)與云平臺(tái)對(duì)電力物資供應(yīng)鏈進(jìn)行精細(xì)化管理。但隨著研究的不斷推進(jìn)，還是發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)中存在的弊端即：由于本文方法只針對(duì)重要物資的供應(yīng)鏈進(jìn)行精細(xì)化管理，而電力物資的分類中還存在另外三種類型，這就導(dǎo)致系統(tǒng)存在較大的局限性，因此下一步需要研究的課題即：在系統(tǒng)內(nèi)增添，二級(jí)庫與數(shù)據(jù)挖掘算法，通過二級(jí)庫儲(chǔ)存更多的物資種類，憑借數(shù)據(jù)挖掘算法對(duì)不同種類的物資進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類與計(jì)算。