CN113269495A - 基于电力物资配送的优化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了基于电力物资配送的优化方法及系统，包括以下步骤：对电力物资配送的影响因素进行建模分析；输入电力物资配送的基础数据；以综合成本最小为目标函数，构建电力物资配送模型，其中综合成本包括固定成本、运输成本、碳排放量成本和惩罚成本；进行电力物资配送模型的线性化，采用混合整数线性优化算法进行电力物资配送模型的优化求解，确定电力物资配送的最优方案。本公开基于综合成本最小构建电力物资配送模型，采用混合整数线性规划优化算法得到全局最优解，提高电力物资配送优化问题的求解效率和精度，同时提高电力物资配送的运营效率。
Description
技术领域
本公开属于电力物资供应技术领域，具体涉及一种基于电力物资配送的优化方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着经济的发展，电网对电力物流的管理更加规范，电力物资配送在保证供电和加快资金流动方面起着关键作用，这决定着电网企业的物流成本，影响着电网企业物流的运营效率和企业的综合竞争力。
电力物资配送主要包括电力物资储存线路的选择、电力物资运输线路的选择、电力物资运输车辆的调度等，目前电力物资配送管理主要采用人工方式，在进行决策和实施过程中，依靠员工的经验，人为主观性比较强；这种传统的运作模式已无法满足电网电力物资配送的需求，继续科学化的管理模式来对电力物资配送进行优化，以降低配送阶段的各种成本。因此，对电网企业的物资配送进行优化，促进电网企业物流设施建设，对保证供电、提高物流运输效率、降低物流成本具有重要意义。
发明内容
为了解决上述问题，本公开提出了一种基于电力物资配送的优化方法及系统，基于综合成本最小构建电力物资配送模型，采用混合整数线性规划优化算法得到全局最优解，提高电力物资配送优化问题的求解效率和精度，同时提高电力物资配送的运营效率。
根据一些实施例，本公开的第一方案提供了基于电力物资配送的优化方法，采用如下技术方案：
基于电力物资配送的优化方法，具体包括以下步骤：
对电力物资配送的影响因素进行建模分析；
输入电力物资配送的基础数据；
以综合成本最小为目标函数，构建电力物资配送模型，其中综合成本包括固定成本、运输成本、碳排放量成本和惩罚成本；
进行电力物资配送模型的线性化，采用混合整数线性优化算法进行电力物资配送模型的优化求解，确定电力物资配送的最优方案。
根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种基于电力物资配送的优化系统，采用如下技术方案：
基于电力物资配送的优化系统，采用了第一方案中所述方法，包括：
建模分析单元，被配置为：对电力物资配送的影响因素进行建模分析；
输入数据单元，被配置为：输入电力物资配送的基础数据；
构建电力物资配送模型单元，被配置为：以综合成本最小为目标函数，构建电力物资配送模型；
优化单元，被配置为：进行电力物资配送模型的线性化，采用混合整数线性优化算法进行电力物资配送模型的优化求解，确定电力物资配送的最优方案。
根据一些实施例，本公开的第三方案提供了一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：
一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方案所述的基于电力物资配送的优化方法中的步骤。
根据一些实施例，本公开的第四方案提供了一种电子设备，采用如下技术方案：
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方案所述的基于电力物资配送的优化方法中的步骤。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
1.本公开构建了基于综合成本最小的电力物资配送模型，对电力物资配送进行优化，使得配送方案更加合情合理，提高电力物资配送的运营效率；
2.采用混合整数线性规划算法进行电力物资配送的线性优化，提高电力物资配送优化的求解效率和求解精度，大大提高了物流的运输效率，促进电网企业物流建设。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例一中的基于电力物资配送的优化方法的流程图；
图2是本公开实施例二中的基于电力物资配送的优化系统的结构图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本实施例提供了一种基于电力物资配送的优化方法。
如图1所示的基于电力物资配送的优化方法，具体包括以下步骤：
步骤S01：对电力物资配送的影响因素进行建模分析；
步骤S02：输入电力物资配送的基础数据；
步骤S03：以综合成本最小为目标函数，构建电力物资配送模型，其中综合成本包括固定成本、运输成本、碳排放量成本和惩罚成本；
步骤S04：进行电力物资配送模型的线性化，采用混合整数线性优化算法进行电力物资配送模型的优化求解，确定电力物资配送的最优方案。
作为一种或多种实施方式，在步骤S01中，电力物资配送的影响因素包括所配送电力物资的类别、所配送电力物资的数量、电力物资配送车辆的数量、电力物资的配送模式和电力物资配送车辆的类别。
其中，所配送电力物资的类别主要包括工程项目类物资、运维检修类物资、应急类物资和废旧类物资；其中，工程项目类物资主要是指电力基建项目建设过程中所消耗的物资，常见的电网工程项目有主配网建设项目、大修技改项目等；运维检修类物资实质随着使用年限增加各类电力设备出现的老旧磨损、损坏问题，需要定期进行运维检修维护而消耗的物资；应急类物质是指为防范恶劣自然灾害造成电网停电、电站停运，满足短时间恢复供电需要的电网抢修设备、电网抢修材料、应急抢修工器具、应急救灾物资和应急救灾装备等；废旧类物资是指已办理固定资产报废手续的物资、已办理流动资产报废手续的库存物资、已办理非固定资产报废手续属于列卡登记的低值易耗品、其他废弃物资等。
根据不同的区分标准，电力物资的配送模式有着不同的划分，主要有以下两种：
1.所配送的电力物资是否有计划性
(1)区域配送
区域配送主要是指有计划性的由上级仓库运往下级需求单位的物资运输，一般是指对运维检修类物资、工程材料类物资、工程余料等物资进行运输。
(2)应急配送
应急配送通常是指对自然灾害、大型设备损坏等突发性时间所进行的物资配送。
2.电力物资配送的参与者
(1)共同配送
共同配送主要是物资部门与多家供应企业共同进行的配送模式，主要适用于时效性较差、有计划性的物资采购活动。
(2)独立配送
独立配送通常是电网物资部门对大型电气设备进行采购时所运动的配送方式；由供货商依据自身配送现状以及采购计划直接将设备运输到需求单位，加快了物资流动速度、降低了能源消耗、节约成本，负荷低碳物流配送的发展要求。
(3)集团配送
集团配送实质依据不同物流企业的配送特点，将多家物流企业组织起来，形成专业的物流运输配送集团进行物资配送。
作为一种或多种实施方式，在步骤S02中，所述电力物资配送的基础数据包括电力物资配送车辆的损耗和电力物资配送的人工成本。
作为一种或多种实施方式，在步骤S03中，综合考虑电网企业物资配送的特点，兼顾低碳环保问题，综合计算电力物资配送过程中的各项成本，以客户需求、电力物资配送车辆的载重量和时间窗为约束条件，构建以综合成本最小为目标的物资配送优化模型。
在本实施例中，综合成本包括固定成本、运输成本、碳排放量成本和惩罚成本。
(1)固定成本
在电力物资配送过程中，固定成本主要包括电力物资配送车辆的损耗成本、司机工资等固定费用，该费用与电力物资配送过程中电力物资配送车辆的载重量和行驶路程无关的常数。
电力物资配送过程中的固定成本Y1为
其中，m表示配送中心电力物资配送车辆的数量，fk表示第k辆车的损耗成本，lk表示第k辆车的司机工资。
(2)运输成本
在电力物资配送过程中，运输成本主要包括电力物资配送车辆行驶过程中的油耗费用、保养费用和过路费用。
在本实施例中，以每一辆电力物资配送车辆行驶的单位距离为基础进行运输成本的相关研究。
电力物资配送过程中的固定成本Y2为
其中，m表示配送中心电力物资配送车辆的数量，n表示该配送中心需求点的总数，ck表示第k辆车形式单位距离所产生的费用，dij表示需求点i和需求点j之间的距离，xijk＝0表示第k辆车未从需求点i行驶到需求点j，xijk＝1表示第k辆车已经从需求点i行驶到需求点j。
(3)碳排放成本
在电力物资配送过程中，碳排放成本与电力物资配送车辆的型号、载重量、行驶速度、行驶里程和行驶路况等因素息息相关。
本实施例在进行碳排放成本的分析中只考虑了电力物资配送车辆的载重量和车辆配送过程中的行驶路程两个因素，并且假设电力物资在配送过程中经过每一个需求点都会发生取货或者是卸货行为。
因电力物资配送车辆的载重量发生变化(载重量增加或者是减少)会影响车辆行驶单位里程的燃油消耗量，单位距离的燃油消耗量与车辆的载重量之间的关系为θ(q)＝β(q+q0)+α，其中，q表示电力物资配送车辆的载货量，θ(q)表示电力物资配送车辆的载货量为q时车辆行驶单位里程的燃油消耗量，q0表示电力物资配送车辆的自身重量，α、β均表示常数。
在这里，设定电力物资配送车辆的最大载货量为Q，车辆满载时行驶单位里程的燃油消耗量为θm，车辆空载时行驶单位里程的燃油消耗量为θ0，则有θm＝β(Q+q0)+α、θ0＝βq0+α。
通过对θ(q)＝β(q+q0)+α、θm＝β(Q+q0)+α、θ0＝βq0+α进行因式变换，能够得到电力物资配送车辆行驶单位里程载货的燃油消耗量与车辆的载货量之间的关系为
电力物资配送过程中的固定成本Y3为
其中，c0表示单位质量碳排放成本，η0表示油料消耗转换为温室气体系数，di,j表示配送点i(i＝1,2,3,…,n)到配送点j(j＝1,2,3,…,n)之间的距离，xijk＝0表示第k辆车未从需求点i行驶到需求点j，xijk＝1表示第k辆车已经从需求点i行驶到需求点j。
(4)惩罚成本
车辆在配送电力物资的过程中可能会受到汽车抛锚、交通堵塞、恶劣天气等多种情况影响，不能在客户期望的时间内将货物送达，从而产生一定的惩罚成本。惩罚成本主要包括配送超时的迟到费用(车辆晚于配送点期望时间到达产生的迟到成本)和配送提前的等待费用(车辆早于配送点期望时间到达产生的等待成本)；通常会设置两个时间窗，即最佳服务时间窗和可以接受时间窗，在最佳服务时间窗内完成客户需求，将不会产生惩罚成本；在最佳服务时间窗外，可以接受时间窗之内完成货物配送，将产生少额的惩罚成本；在可接受时间之外将货物送到，客户将不再接受服务，产生较大数额的惩罚成本。
在本实施例中，用tjk表示车辆k到达配送点j的时间，po表示车辆等待的单位时间成本，pl表示车辆迟到的单位时间成本，M表示车辆在可接受时间之外到达的惩罚成本，在可接受时间外不接受货物配送活动，M被设置为一个非常大的数，[ETj,LTj]为配送点j所期望的时间窗，[EETj,LLTj]为配送点j能接受的时间窗。配送点j的惩罚成本Y4(j)为:
则总的惩罚成本Y4为
因此，以综合成本最小为目标函数的电力物资配送模型为
作为一种或多种实施方式，在步骤S04中，进行电力物资配送模型的线性化，具体方法为：将电力物资配送的影响因素进行线性化处理，包括采用分段线性化技术和绝对值线性化技术；根据得到的线性表达的电力物资配送影响因素表达式，进而得到目标函数的线性表达式；最后对模型中含0,1变量的非线性约束进行线性化处理，最终得到均为线性约束的混合整数线性规划电力物资配送模型。
在电力物资配送模型中由于影响因素的选择而导致的0,1变量bli的引入会使模型变为混合整数规划问题。对于模型求解时0,1变量乘以0,1变量，以及0,1变量乘以连续变量的情况，可用下述方法进行线性化处理：
假设b，c为0,1变量，x为连续变量，以及变量z1＝b*c，变量z2＝b*x。
线性化z1＝b*c，即0,1变量乘以0,1变量的方法如下：
z1≥0；
z1≤b；
z1≤c；
z1≥b+c-1；
即将z1＝b*c这一个非线性表达式转化为上述四个线性表达式。
线性化z2＝b*x，即0,1变量乘以连续变量的方法如下：
z2≥b*xmin；
z2≤b*xmax；
z2≥x-xmax*(1-b)；
z2≤x-xmin*(1-b)；
上式中，xmin和xmax分别为连续型变量x可取到的最小值和最大值。该转换将z2＝b*x这一非线性表达式转换为上述四个线性表达式。
这时候，整个模型的非线性化约束均被转换为线性化约束，整个规划模型转化为混合整数线性规划求解的问题，继而可以采用混合整数线性规划求解器，如CPLEX进行求解。
实施例二
本实施例提供了一种基于实施例一中基于电力物资配送的优化方法的电力物资配送的优化系统。
如图2所示的一种基于电力物资配送的优化系统，包括：
建模分析单元，被配置为：对电力物资配送的影响因素进行建模分析；
输入数据单元，被配置为：输入电力物资配送的基础数据；
构建电力物资配送模型单元，被配置为：以综合成本最小为目标函数，构建电力物资配送模型；
优化单元，被配置为：进行电力物资配送模型的线性化，采用混合整数线性优化算法进行电力物资配送模型的优化求解，确定电力物资配送的最优方案。
实施例三
本公开实施例三提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例一所述的基于电力物资配送的优化方法中的步骤。
详细步骤与实施例一提供的基于电力物资配送的优化方法相同，在此不再赘述。
实施例四
本公开实施例四提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例一所述的基于电力物资配送的优化方法中的步骤。
详细步骤与实施例一提供的基于电力物资配送的优化方法相同，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (10)
1.基于电力物资配送的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
对电力物资配送的影响因素进行建模分析；
输入电力物资配送的基础数据；
以综合成本最小为目标函数，构建电力物资配送模型，其中综合成本包括固定成本、运输成本、碳排放量成本和惩罚成本；
进行电力物资配送模型的线性化，采用混合整数线性优化算法进行电力物资配送模型的优化求解，确定电力物资配送的最优方案。
2.如权利要求1中所述的基于电力物资配送的优化方法，其特征在于，所述电力物资配送的影响因素包括所配送电力物资的类别、所配送电力物资的数量、电力物资配送车辆的数量、电力物资的配送模式和电力物资配送车辆的类别。
3.如权利要求2中所述的基于电力物资配送的优化方法，其特征在于，所述所配送电力物资的类别包括工程项目类物资、运维检修类物资、应急类物资和废旧类物资；所述电力物资的配送模式包括区域配送或应急配送，共同配送、独立配送或集团配送。
4.如权利要求1中所述的基于电力物资配送的优化方法，其特征在于，所述电力物资配送的基础数据包括电力物资配送车辆的损耗和电力物资配送的人工成本。
5.如权利要求1中所述的基于电力物资配送的优化方法，其特征在于，所述运输成本的约束条件包括电力物资配送车辆行驶过程中的油耗费用、保养费用和过路费用；所述碳排放成本的约束条件包括电力物资配送车辆的型号、载重量、行驶速度、行驶里程和行驶路况。
6.如权利要求1中所述的基于电力物资配送的优化方法，其特征在于，所述惩罚成本的约束条件包括配送超时的迟到费用和配送提前的等待费用。
7.如权利要求1中所述的基于电力物资配送的优化方法，其特征在于，所述进行电力物资配送模型的线性化，具体方法为：
将电力物资配送的影响因素进行线性化处理，包括采用分段线性化技术和绝对值线性化技术；根据得到的线性表达的电力物资配送影响因素表达式，进而得到目标函数的线性表达式；最后对模型中含0,1变量的非线性约束进行线性化处理，最终得到均为线性约束的混合整数线性规划电力物资配送模型。
8.基于权利要求1-7中任一项所述方法的电力物资配送的优化系统，其特征在于，包括：
建模分析单元，被配置为：对电力物资配送的影响因素进行建模分析；
输入数据单元，被配置为：输入电力物资配送的基础数据；
构建电力物资配送模型单元，被配置为：以综合成本最小为目标函数，构建电力物资配送模型；
优化单元，被配置为：进行电力物资配送模型的线性化，采用混合整数线性优化算法进行电力物资配送模型的优化求解，确定电力物资配送的最优方案。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于电力物资配送的优化方法中的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于电力物资配送的优化方法中的步骤。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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