電網企業急救包物資儲備定額研究

摘 要：本文以電網企業急救包庫存管理策略以及物資儲備定額管理現狀為出發點，系統梳理急救包倉儲配送成本構成以及各類型成本的計算公式，構建了成本最小的數學模型，定量計算成本最小條件下的急救包各類型物資儲備定額。最后，通過對SG供電局某急救包物資儲備定額的計算說明該方法的可行性，為電網企業急救包物資儲備定額的計算提供一種新的思路和方法。

關鍵詞：電網企業 儲備定額 成本模型

一、引言

南方電網有限責任公司于2011年出臺了“大物流、大配送”的物流管理體系，明確了“一體化、集約化”管理思路和“集約、規范、高效”的物流職能戰略目標，提出了大力提高物資管理效率、提升倉儲及配送精益化管理水平、降低倉儲成本，促進傳統物流管理向現代化供應鏈管理的轉變的管理要求。急救包作為電網企業物資倉庫層級結構的最底層，主要負責基層供電所班組日常生產運維、應急搶修所需物資的存放，其科學合理的物資儲備定額有利于電網企業全局庫存資源的充分利用，能夠有效提升物資周轉率、降低庫存積壓和成本、提高資金利用效率，幫助企業降本增效。調研發現，目前電網企業對于急救包儲備定額的設置不夠合理，與實際需求存在一定的差距，缺貨或庫存積壓問題時常發生，一定程度上阻礙了倉儲配送管理水平的提升。究其原因，一方面在于急救包儲備物資需求量呈現季節性或間斷性變化特點，每次用量難以預測，對物資儲備量的確定造成一定影響；另一方面，儲備定額的設置大部分依靠人員經驗，缺乏對歷史數據的分析、缺乏對倉儲配送成本的考量，定額精益化水平不足。因此，迫切需要為急救包設置一套合理的儲備定額，科學指導急救包物資儲備。

目前，對于物資儲備定額的計算方法研究較多，大多數都集中在根據物資需求函數的差異，結合訂貨周期、制造周期等儲備定額影響因素，按照不同類型的計算公式進行計算，從而得出物資儲備的安全庫存、最高儲備量等。以上研究基本都是通過直接代入公式進行儲備定額分析計算，忽略了物資庫存策略、需求特征等實際情況與公式的理論條件之間的差異，并且都是針對物資需求量較大、確定性較高的情況，對于電網企業急救包的物資儲備定額而言，具有一定的不適應性。

二、研究思路

本文以電網企業物資需求特點為基礎，以滿足日常運維及應急搶修需求為條件，通過系統梳理急救包物資倉儲配送成本，明確與物資儲備定額相關的成本類型和計算方法，進而構建成本最小的數學模型，通過對成本模型進行求解，計算在成本最優、服務水平合格條件下的急救包儲備物資的儲備定額，從而確定在倉儲配送成本與物資儲備量之間的價值平衡點。最后，以南方電網有限責任公司下屬SG供電局為研究對象，應用數學模型對其所有急救包的儲備定額進行計算，驗證模型的有效性。

三、儲備定額計算模型建立

1.急救包庫存策略。根據南方電網公司相關管理要求，電網企業二級倉、急救包的庫存管理策略為（T，S，s）型庫存盤點策略（T為庫存檢查周期，S為最高儲備量，s為安全庫存），即每隔T時間段，檢查一次急救包的庫存量，根據其與最高儲備量之間的差額確定補貨量，對急救包進行巡回補貨配送。在（T，S，s）庫存管理策略模型下，需要分緊急補貨和非緊急補貨兩種情況進行討論。在補貨周期內，如果庫存水平未觸及安全庫存（非緊急補貨情形），則補貨至最高儲備量，也就是補貨量為最高儲備量與實際庫存的差額；如果庫存水平觸及安全庫存（緊急補貨情形），則觸發緊急補貨需求，補貨量為最高儲備量與安全庫存的差額。

2.模型構建。

2.1基本假設。由于電力物資需求的不確定性高，兩次需求發生之間的間隔期長，因此假設急救包儲備物資的月需求具有以下兩個規律：第一，單月內需求可能發生也有可能不發生，需求發生的概率為（可認為是月均需求點數），需求不發生的概率為；第二，某月內需求發生，那么該月的需求量服從概率密度函數為的隨機分布。單個急救包每種物資的補貨提前期為，急救包的補貨提前期內的需求服從概率密度函數為的正態分布，。為保證儲備物資的及時供應，假設急救包在補貨提前期內的需求滿足率大于某一給定服務水平。

2.2成本梳理。本文考慮的倉儲成本包括庫存持有成本、缺貨成本（因缺貨造成的經濟損失）和補貨運輸成本。（1）庫存持有成本。庫存持有成本是指在現有物資儲備量的條件下，所發生的資金占用成本、人工成本和倉庫成本，由于急救包倉庫成本和人員成本固定，不隨物資儲備量變化而變化，故在此不納入模型。因此，庫存持有成本僅考慮資金占用成本，則庫存持有成本=單位物資平均持有成本。（2）缺貨成本。缺貨成本指急救包在訂貨提前期內發生缺貨時的成本。在非緊急補貨情況下，急救包提出補貨需求時的庫存水平為；在緊急補貨情況下，急救包提出補貨需求時的庫存水平為。（3）補貨運輸成本。訂貨成本是指每次訂貨所耗費的成本，一般包括單次訂貨的運輸成本訂貨作業成本、人員管理成本等。為抓住重點、簡化模型，所以本模型只考慮物資補貨運輸成本。補貨運輸成本主要指對急救包補貨的運輸費用。假設單位物資的運輸成本為。考慮到不同運輸距離的單位運價可能不一致，且不同物資的運輸成本與其單價基本成正比。當運輸距離小于時，單位物資的運輸成本為；當運輸距離超過時，單位物資的運輸成本為。其中，表示公里以內，每一元物資的單位距離的運輸成本；表示超過公里時，每一元物資的單位距離的運輸成本，為配送的距離。發生緊急補貨時，該物資的補貨運輸成本會增加，增加的比例為。

2.3儲備定額模型。急救包補貨策略模型的目標函數為使每種物資的期望庫存成本最小化，決策變量為儲備定額參數（最高儲備量和安全庫存）。

3.模型求解。由于儲備定額模型的目標函數及約束條件比較復雜，難以直接計算精確解，故采用智能優化算法進行求解。首先對每種物資的需求分布進行參數估計，然后采用模擬退火算法求解近似最優解。上述過程可由MATLAB編程實現。

3.1物資需求分布函數及參數估計。單月需求發生概率的估計。假設單月需求發生概率服從兩點分布，將統計時間段內需求發生的月份數與總月份數的比例作為需求發生概率的估計值。單月需求量的概率分布檢驗。匯總急救包至少近三年的歷史出庫數據，梳理每一類物資的需求情況，并利用Kolmogorov–Smirnov檢驗判斷每種物資的需求分布，并對該分布的參數進行估計。通過查閱相關電力物資需求預測查閱與電力物資需求預測的文獻，結合以往經驗，符合電力物資需求特點的概率分布主要集中在正態分布、伽馬分布、指數分布和威布爾分布四種類型。

3.2模擬退火算法求解。模擬退火算法（Simulated Annealing，SA）最早由Kirkpatrick等應用于組合優化領域，它是基于Monte-Carlo迭代求解策略的一種隨機尋優算法。通過對各種算法進行比較，模擬退火算法更加簡單，容易程序化，能夠在較短的CPU時間內獲得高質量的全局最優解，比較適于本研究要求。

3.2.1算法參數設置。設定模擬退火算法的初始溫度，最低溫度，溫度的衰減系數，每次退火的最大迭代次數，每次退火允許最大連續未改進的次數，Boltzmann常數。

3.2.2算法流程。

（1）初始化：設定初始溫度，初始解狀態，每個值的最大迭代次數和最大連續未改進的次數。

（2） 對轉至第（3）至第（6）步。

（3）生成新解，并判斷新解是否滿足解的上限和下限，若不滿足則再生成新解，直至滿足約束條件為止。

（4）計算增量，其中為評價函數。

（5）若且新解滿足約束條件，則接受作為新的當前解，否則以概率接受作為新的當前解。

（6）降低溫度至新的溫度，然后轉至第（2）步。

（7）當溫度降至最低溫度時，滿足終止條件，則輸出當前解作為最優解，結束程序。

四、示例應用

以南方電網責任有限公司下屬SG供電局某急救包為例，采用上述成本模型計算成本最小條件下急救包各類型物資的儲備定額，以驗證模型和方法的有效性和可行性。

1.需求處理。選取SG供電局某急救包2013年1月-2016年8月的物資出庫數據作為樣本數據，統計每種物資每個月的需求量，剔除單月需求為負數的數據。其中，部分物資的需求統計數據如表1所示。

根據以上各類型物資的需求情況，利用MATLAB軟件對需求進行Kolmogorov–Smirnov檢驗，判斷各類型物資的需求分布函數，并明確函數參數。急救包部分物資的需求分布函數及參數如下表所示：

2.參數設置。

2.1庫存持有成本。資金占用成本：上海銀行間同業拆放利率可用于計算庫存物資資金占用成本，是對庫存物資占用資金的機會成本的最低衡量標準。根據上海銀行間同業拆放利率網站（www.shibor.org），截止到2016年10月份，1M的Shibor值為2.736%。故平均每月的利率為0.228%。

2.2缺貨成本。考慮到發生缺貨時，會影響應急搶修的時效，因而造成一定的經濟損失。假設單位物資的缺貨成本為0.1。其中，對于單位為“千米”或者“噸”的物資，需先將其計量單位分別轉換為“米”或者“公斤”，然后確定缺貨成本。

2.3運輸成本。根據電網公司的相關規定，運輸成本分為兩個部分計算，第一部分為15公里以內的運輸成本，第二部分為超過15公里的運輸成本，即。考慮到每種物資的重量與其價格之間基本呈正比關系，可由計算每一元物資單位路程所耗費的運輸成本，進而得到每種物資的運輸成本。計算得到15公里以內每一元物資單位路程的運輸成本為0.004，15公里以外每一元物資單位路程的運輸成本為0.0005。

2.4補貨周期和補貨提前期。目前SG供電局的補貨流程為每月25日由各縣區局提報補貨需求，然后在下個月初進行統一補貨。結合電網公司的相關規定和實際情況，設定急救包的補貨周期為1月，補貨提前期為7天。

2.5緊急補貨成本。目前SG供電局的配送單價分為計劃配送和緊急配送兩種情形。經測算，緊急配送情形下的補貨成本大約比計劃配送情形下高40%。因此，設定緊急補貨成本增加的比例為40%。

2.6服務水平。設定SG供電局急救包的服務水平為90%，即急救包發生缺貨的概率不大于。

3.計算結果及運用。根據需求樣本數據和相關參數，通過Maltab 2014b編程計算該急救包中每種物資的儲備定額。以4位街碼為例，經過約250次迭代運算后，目標函數收斂到穩定值，該值即為最小期望庫存成本。模擬退火算法的優化過程如圖2所示。

按照以上計算方法，代入不同物資的需求函數，計算出所有物資的儲備上限和安全庫存。部分物資的儲備定額如下表所示：

由于本文中的儲備定額模型是在成本最優條件下構建的，急救包管理人員可按照模型計算的結果，每月對急救包中各類物資進行補貨，從而降低急救包倉儲配送成本，提高物資周轉率，改善物資儲備結構，實現電網企業物資配送的精細化管理。

五、結語

本文根據電網企業急救包物資需求特點以及庫存管理策略，系統梳理了急救包倉儲配送成本，并分緊急或非緊急情況考慮構建了成本最小的儲備定額計算模型。通過對SG供電局下屬某急救包進行實例計算，可以看出儲備定額計算模型對解決急救包物資儲備問題具有一定的理論價值和實際意義。

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