CN106874598A - 一种电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法 - Google Patents

一种电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法，本发明方法从大型城市电能计量中心现有物流网络的实际背景出发，对计量装置仓储配送网络进行总体设计，将从计量中心向站所直接配送这一模式加入到现有三级配送网络中来，以提升计量装置物流网络整体效率为目标，同时考虑检验能力约束和差异化配送模式选择等实际因素，建立物流网络设计模型，对区域库的选址、辐射范围以及周转站的差异化配送方案进行决策，得到合理的电网“多级+跨级直配”仓储配送网络体系。避免了传统的配送网络的诸多弊端，达到了仓储配送网络整体服务水平的提升和网络总体成本的最优，为电力系统计量装置物流一体化运作的科学决策提供强有力的支撑。

Description

一种电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法
技术领域
本发明属于仓储配送网络优化设计技术领域，尤其是一种电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法。
背景技术
随着现代经济的快速发展，物流技术的不断升级，电能计量装置配送需求也在不断变化，这无疑加剧了物流配送网络面临的不确定性(对象、运行模式与功能、服务区域)，传统三级配送网络体系网络覆盖范围大，配送体系便于管理，但也存在着计量分库的建设投入成本高，库存水平不均衡，人员投入多，管理效率低等缺点，因此设计一种基于动态需求特征分析的“多级+跨级直配模式”的仓储配送网络布局优化方法就显得尤为重要。
经过检索，在现有的已公开专利文献中未发现与本专利申请相同的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节约能源、自动执行、稳定可靠、适于推广的电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法，其特征在于：包括下述步骤：
S1：根据企业总体战略明确物流网络的设计目标，在考虑仓储配送网络能力约束和差异化配送模式选择等实际因素的情况下，以提升计量装置物流网络整体效率为目标；
S2：收集数据，分析数据，收集影响配送网络的建设成本、仓储成本、配送成本等相关的成本数据，并对收集到的数据进行初步的分析，对仓储配送网络进行初步的评估；
S3：进行拟改建节点的区域划分，根据以上数据分析得结果，确定物流网络中各种改建节点的区域的划分，明确这些节点在某个特定区域的作用和容量；
S4：确定备选物流网络节点，在上一步确定的区域内选择合适的改建设施地点。初步选择的地点要覆盖所有范围，以便最后根据设施的实际容量准确定位；
S5：构建考虑电网直配模式下的仓储配送网络布局优化模型；
S6：将此问题转化为可求解的运筹学问题，运用YALMIP工具箱求解；
S7：将数学模型中的计算结果转化为仓储配送网络的优化方案，从而确定设施区位与各级间的服务关系，选择精确的设施布局区位及确定站所、计量分库和计量中心之间的服务对应关系，即确定各级需求分别由谁满足的关系，从而建立完整的仓储配送网络。
而且，S3中所述的进行拟改建的区域划分考虑地理分布、行政区域划分及现有配送格局，将整体区域划分为多个子区域，确立改建策略，包括扩容、新建和关闭。
而且，S5中所述的电网直配模式下的仓储配送网络优化设计模型包括：网络设计目标函数和约束条件，基于电网实际情况和理论分析的需要，先建立以下假设条件：
1)计量中心提供的计量装置总能满足站所的需求；
2)计量分库主要作为周转使用；
3)站所的需求不可分割，每个站所的需求有且只能由一个计量分库或计量中心满足；
4)站所只作为需求点，不考虑其库存成本；
5)模型以年作为周期。
而且，所述目标函数总费用包括站所平库的建设费用、计量分库的扩建总费用、关闭节约费用、网络运营的总配送费用和总存储费用以及服务惩罚费用，其中，网络运营的总存储费用包括所有计量分库及建设的站所平库的总固定存储费用和总可变存储费用。
而且，S6中所述YALMIP是在Mat lab软件的仿真平台上，采用Mat lab的程序设计语言开发的一个工具箱。
本发明的优点和积极效果是：
本发明方法从大型城市电能计量中心现有物流网络的实际背景出发，对计量装置仓储配送网络进行总体设计，将从计量中心向站所直接配送这一模式加入到现有三级配送网络中来，以提升计量装置物流网络整体效率为目标，同时考虑检验能力约束和差异化配送模式选择等实际因素，建立物流网络设计模型，对区域库的选址、辐射范围以及周转站的差异化配送方案进行决策，得到合理的电网“多级+跨级直配”仓储配送网络体系。避免了传统的配送网络的诸多弊端，达到了仓储配送网络整体服务水平的提升和网络总体成本的最优，为电力系统计量装置物流一体化运作的科学决策提供强有力的支撑。
附图说明
图1为直配模式下的仓储配送网络示意图；
图2为本发明提供的直配模式下的仓储配送网络优化设计方法。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法，
如图1所示，本发明提供的直配模式下的配送网络优化设计方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1：根据企业总体战略明确物流网络的设计目标，即在考虑仓储配送网络能力约束和差异化配送模式选择等实际因素的情况下，以提升计量装置物流网络整体效率为目标。
步骤2:收集数据，分析数据，收集影响配送网络的建设成本、仓储成本、配送成本等相关的成本数据，并对收集到的数据进行初步的分析，对仓储配送网络进行初步的评估。
步骤3:进行拟改建节点的区域划分，根据以上数据分析得结果，确定物流网络中各种改建节点的区域的划分，明确这些节点在某个特定区域的作用和容量。
步骤4:确定备选物流网络节点，在上一步确定的区域内选择合适的改建设施地点。初步选择的地点要覆盖所有范围，以便最后根据设施的实际容量准确定位。
步骤5:构建考虑电网直配模式下的仓储配送网络布局优化模型。
步骤6:将此问题转化为可求解的运筹学问题，运用YALMIP工具箱求解。
步骤7：将数学模型中的计算结果转化为仓储配送网络的优化方案，从而确定设施区位与各级间的服务关系，选择精确的设施布局区位及确定站所、计量分库和计量中心之间的服务对应关系，即确定各级需求分别由谁满足的关系，从而建立完整的仓储配送网络。
步骤3中所述的进行拟改建的区域划分考虑地理分布、行政区域划分及现有配送格局，将整体区域划分为多个子区域，确立改建策略，包括扩容、新建和关闭。
步骤5中所述的电网直配模式下的仓储配送网络优化设计模型包括：网络设计目标函数和约束条件，基于电网实际情况和理论分析的需要，先建立以下假设条件：
1)计量中心提供的计量装置总能满足站所的需求；
2)计量分库主要作为周转使用；
3)站所的需求不可分割，每个站所的需求有且只能由一个计量分库或计量中心满足；
4)站所只作为需求点，不考虑其库存成本；
5)模型以年作为周期；
所述目标函数为：
所述目标函数总费用包括站所平库的建设费用、计量分库的扩建总费用、关闭节约费用(可正可负)、网络运营的总配送费用和总存储费用以及服务惩罚费用。其中，网络运营的总存储费用包括所有计量分库及建设的站所平库的总固定存储费用和总可变存储费用。式中
I：表示站所集合；
J：表示计量分库集合；
K0：表示计量装置种类集合；
K1：表示平库可存储的计量装置种类集合，其中，K1∈K0；
K2：表示只能由分库存储的计量装置种类集合，其中，K2∈K0；
表示第i个站所平库的单位库容建设费用；
表示第j个计量分库的单位库容扩建费用；
表示关闭第j个计量分库产生的关闭节约费用。在实际问题中，该费用指的是计量分库关闭后可再利用资产的价值，如计量分库内的设施设备等；
表示一年内计量装置在第i个站所平库的固定存储费用，该费用与存储的
计量装置数量无关；
表示一年内计量装置在第j个计量分库的固定存储费用，该费用与存储的计量装置数量无关；
表示一年内计量装置k在第i个站所平库的单位可变存储费用，
即在该库中存储一个计量装置k一年产生的费用(k∈K1)；
表示一年内计量装置k在第j个计量分库的单位可变存储费用，即在该分库中存储一个计量装置k一年产生的费用；
表示站所i的年周转次数；
表示计量分库j的年周转次数；
λk：表示单位计量装置k的能力占用率，即存储单位计量装置k时占用的仓库能力；
Vj：表示第j个计量分库的通过能力或存储能力；
dik：表示站所i对计量装置k的年需求量；
表示将计量装置k从第j个计量分库送至第i个站所的单位配送费用。当配送不可行时，令
表示将计量装置k从计量中心送至第j个计量分库的单位配送费用。当配送不可行时，令
表示将计量装置k从计量中心直接送至第i个站所的单位配送费用。当配送不可行时，令
M：表示允许保留的计量分库的最大数目；
α1：网络建设费用的权重系数；
α2：运输费用的权重系数；
α3：存储费用的权重系数；
η：直配模式要求不满足情况下的惩罚系数，该系数是一个极大正实数；
P：表示计量分库未来的有效规划年数；
γ：表示银行年利率。
根据相关研究，设置如下决策变量：
引入一个0-1变量函数：
所述的系统总费用先进行一体化处理。其中，分库扩建费用、关闭节约费用以及平库建设费用分摊到规划期内各年内进行考虑时，记分摊系数
所述存储费用，是指网络总存储费用就是所有计量分库的总存储费用与站所平库的总存储费用之和，即所有计量分库和建设的站所平库的总固定存储费用和总可变存储费用之和。根据实际业务需要，站所平库只存放指定类型的计量装置，如高压电流互感器，批量新装业务下的各类计量装置等，因此，站所平库中的产生的总存储费用只与高压/批量业务表计有关。而计量分库可以存储所有表计，特别是在三级配送模式下，由于高压/批量业务表计不能存储在站所周转柜中，因此，高压/批量业务表计要一直存储在计量分库中直至被领走到现场安装，及相比于日常维护下的其他表计，高压/批量业务表计会在计量分库中多存储一个站所周转周期。
所述网络总配送费用，是指电能计量装置在整个网络中流通产生的全部配送运输费用，包括计量装置从计量中心到计量分库，从计量分库到站所及从计量中心到站所三个层次的配送费用之和。一般来说，配送成本具有“效益递减”的性质，减少配送中心以及存货量，必然引起存货补充频繁，从而增加运输次数，同时配送中心的减少会导致配送距离变长，运输费用增加，反之，如果增加配送中心以及存货的数量，补货次数和运输费用会减少，但会增加配送中心的运营成本和存货成本。对于整个电网系统，仓库周转率会影响仓库存货的数量，尤其当需求规模一定，周转率越大，仓库周转越快，仓库的存货越少，仓库的存货成本减少，而配送频率加快，导致配送总距离变长，配送总成本增加；反之，较小的周转率会增加仓库的存货成本，降低配送总成本。因此，仓储网络布局中计量装置配送成本的计算需要考虑仓库周转率的影响。
在对整个电网系统的实际测算中,整个电网系统各库房的周转率和相应的单位配送成本均已知，可直接将数据代入模型计算；至于对参数周转率进行敏感性分析阶段，周转率变化下的配送成本则需要重新测算，根据前面对周转率和配送成本影响关系的分析，当网络结构和站所需求一定时，周转率增加导致网络中配送总成本增加，因此单位配送成本增加，结合实际配送成本变动规律，将单位配送成本按如下公式量化：
其中，分别是与取值不同的站所、分库周转率。
所述的电网企业的网络中实行三级配送(中心库—计量分库—站所)和中心库直接配送并存的差异化配送模式如图1。
根据整个电网系统计量装置仓储配送业务的特点，对既有模型进行改进，将直配考虑到既有模型中，实现对普通三级配送和中心库直接配送并存的差异化配送模式的定量刻画。
步骤6中所述YALMIP是在Matlab软件的仿真平台上，采用Matlab的程序设计语言开发的一个工具箱。它不仅可以利用Matlab强大的计算能力，调用Matlab软件自带的优化工具箱和Matlab语言编写的其他工具箱中的函数，而且还能将多种优化求解器结合在一起使用。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法，其特征在于：包括下述步骤：
S1：根据企业总体战略明确物流网络的设计目标，在考虑仓储配送网络能力约束和差异化配送模式选择等实际因素的情况下，以提升计量装置物流网络整体效率为目标；
S2：收集数据，分析数据，收集影响配送网络的建设成本、仓储成本、配送成本等相关的成本数据，并对收集到的数据进行初步的分析，对仓储配送网络进行初步的评估；
S3：进行拟改建节点的区域划分，根据以上数据分析得结果，确定物流网络中各种改建节点的区域的划分，明确这些节点在某个特定区域的作用和容量；
S4：确定备选物流网络节点，在上一步确定的区域内选择合适的改建设施地点。初步选择的地点要覆盖所有范围，以便最后根据设施的实际容量准确定位；
S5：构建考虑电网直配模式下的仓储配送网络布局优化模型；
S6：将此问题转化为可求解的运筹学问题，运用YALMIP工具箱求解；
S7：将数学模型中的计算结果转化为仓储配送网络的优化方案，从而确定设施区位与各级间的服务关系，选择精确的设施布局区位及确定站所、计量分库和计量中心之间的服务对应关系，即确定各级需求分别由谁满足的关系，从而建立完整的仓储配送网络。
2.根据权利要求1所述电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法，其特征在于：S3中所述的进行拟改建的区域划分考虑地理分布、行政区域划分及现有配送格局，将整体区域划分为多个子区域，确立改建策略，包括扩容、新建和关闭。
3.根据权利要求1所述电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法，其特征在于：S5中所述的电网直配模式下的仓储配送网络优化设计模型包括：网络设计目标函数和约束条件，基于电网实际情况和理论分析的需要，先建立以下假设条件：
1)计量中心提供的计量装置总能满足站所的需求；
2)计量分库主要作为周转使用；
3)站所的需求不可分割，每个站所的需求有且只能由一个计量分库或计量中心满足；
4)站所只作为需求点，不考虑其库存成本；
5)模型以年作为周期。
4.根据权利要求3所述电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法，其特征在于：所述目标函数总费用包括站所平库的建设费用、计量分库的扩建总费用、关闭节约费用、网络运营的总配送费用和总存储费用以及服务惩罚费用，其中，网络运营的总存储费用包括所有计量分库及建设的站所平库的总固定存储费用和总可变存储费用。
5.根据权利要求1所述电能计量装置直配模式下的仓储配送网络优化设计方法，其特征在于：S6中所述YALMIP是在Matlab软件的仿真平台上，采用Matlab的程序设计语言开发的一个工具箱。
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