特高壓智慧供應(yīng)鏈一體化管理和應(yīng)用

梅國強，黃若函，胡月峰

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司 檢修分公司，浙江 杭州 310009）

1 特高壓供應(yīng)鏈的底層物資現(xiàn)狀

特高壓技術(shù)的廣泛使用極大程度提高了遠(yuǎn)距離、大容量輸電的效率，減少了輸電損耗，降低了輸電成本，實現(xiàn)了更大范圍的資源優(yōu)化配置，有力推動了國家能源的高效開發(fā)和利用，促進(jìn)了經(jīng)濟與社會的可持續(xù)發(fā)展；相應(yīng)地，也對大型電網(wǎng)企業(yè)設(shè)備運維檢修管理水平提出了更高的要求。特高壓設(shè)備及物資是電網(wǎng)安全運行的基礎(chǔ),也是其穩(wěn)定運營、應(yīng)急修復(fù)的基本支撐,在電網(wǎng)安全保障方面具有舉足輕重的作用。由于特高壓設(shè)備的運維檢修工作具有責(zé)任重、技術(shù)高、跨度長等特點，如何充分發(fā)揮專業(yè)化運維檢修資源的優(yōu)勢，建立智慧模式的物資管理機制，對大型電網(wǎng)企業(yè)提高設(shè)備管理水平、保障電力安全和優(yōu)質(zhì)服務(wù)都具有重要意義，也是客觀需求所在。

特高壓設(shè)施設(shè)備種類繁多，部分物資存在長度與重量之間計量單位的換算，而且鋼絞線等線纜類物資由于沒有刻度，需要通過密度、周長、重量等可知參數(shù)進(jìn)行計算并得出數(shù)量值，這些都會造成一定程度的偏差；部分廢舊及鐵附件類物資難以實現(xiàn)完整的稱重盤點，主要通過目視及照片固化的形式進(jìn)行確認(rèn)。同時，很多地區(qū)存在大量的呆滯物資（存在倉庫或其他地方過久而未進(jìn)入運轉(zhuǎn)狀態(tài)），占用了倉庫儲備庫存，物資也沒有得到及時充分地利用，造成了大量資源的浪費；加之物流信息的相對獨立形成了孤島，增加了喚醒呆滯物資的難度。

2 特高壓智慧供應(yīng)鏈一體化管理

以上各類問題總結(jié)起來就是種類多、規(guī)格多、供應(yīng)商多，給物資的分類、倉儲、檢測、調(diào)運、配送及使用狀態(tài)管理、報廢管理帶來較大的挑戰(zhàn)。面對此種情形，就愈發(fā)難以適應(yīng)電力發(fā)展新形勢下的精益化管理要求，物資管理成為當(dāng)前供電企業(yè)提質(zhì)增效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。而電網(wǎng)企業(yè)是在一個集成式的綜合系統(tǒng)環(huán)境下，全面管理龐大的供應(yīng)鏈中的生產(chǎn)、采購和履約活動[1]。因此，在這個從采購、制造、銷售、實施等全流程始終貫穿一體化思想的供應(yīng)鏈里，利用數(shù)字化、信息化等技術(shù)手段和互動化管理方式實現(xiàn)智慧供應(yīng)鏈一體化管理，達(dá)到物資精細(xì)管理的目的。

智慧供應(yīng)鏈一體化是利用現(xiàn)代供應(yīng)鏈的管理方法和技術(shù)有機地與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化技術(shù)結(jié)合，在供應(yīng)鏈上各個環(huán)節(jié)的企業(yè)間構(gòu)建的，能夠?qū)崿F(xiàn)供應(yīng)鏈的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和自動化的技術(shù)與管理綜合集成系統(tǒng)，減少中途時間的停滯，確保整個供應(yīng)鏈流程高效運作[2]。電力行業(yè)中的智慧供應(yīng)鏈一體化是將信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電力管理進(jìn)行綜合集成，系統(tǒng)化地整合運用現(xiàn)代技術(shù)，管理整條供應(yīng)鏈上的企業(yè)和部門，從而實現(xiàn)精確地指導(dǎo)現(xiàn)代電力供應(yīng)鏈管理與運營。

特高壓智慧供應(yīng)鏈一體化以“WMS+TMS”系統(tǒng)（倉儲管理系統(tǒng)和運輸管理系統(tǒng)）平臺為核心，對供應(yīng)鏈中庫內(nèi)和配送至施工現(xiàn)場的物資實施精準(zhǔn)化管理。它向上對接企業(yè)的ERP 系統(tǒng)，橫向貫穿生產(chǎn)管理系統(tǒng)，通過收集、計算與解析，整合不同專業(yè)、原本分散割裂的數(shù)據(jù)和信息，高效匯聚海量數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)管理域、處理域、分析域，實現(xiàn)業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)各個分散數(shù)據(jù)庫的合并、發(fā)展與提升，在應(yīng)用層提供邏輯統(tǒng)一的數(shù)據(jù)支持[3]。通過物聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)向供應(yīng)商、承運商、協(xié)同機構(gòu)開放，實現(xiàn)物資全流程信息多端互聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時共享，展示出數(shù)據(jù)匯聚和融合的價值，并體現(xiàn)跨部門協(xié)調(diào)指揮的職能。具體來講，建立一整套的供應(yīng)鏈一體化管理系統(tǒng)，對招標(biāo)采購、合同履約、倉儲配送、現(xiàn)場實施、應(yīng)急供應(yīng)、廢舊管理等關(guān)鍵業(yè)務(wù)在內(nèi)的全流程信息進(jìn)行整合監(jiān)控、實時跟蹤顯示，把碎片化、分散的信息整合在一起，直觀展現(xiàn)供應(yīng)鏈各個環(huán)節(jié)的運作情況，對物資供應(yīng)、資金支付進(jìn)度、庫存物資狀態(tài)、出庫物資配送安裝進(jìn)度等關(guān)鍵指標(biāo)做到全程有效監(jiān)控，有效解決因物資供應(yīng)狀態(tài)不清、實時信息溝通不暢、物資配送方案不明等情況，出現(xiàn)供應(yīng)鏈流程停滯、實施工期被壓縮，施工進(jìn)度受阻的問題。

以特高壓設(shè)備換流閥的制造為例，它作為交直流電能轉(zhuǎn)換的核心單元，提高換流閥的外絕緣耐壓能力成為關(guān)鍵技術(shù)難題，大到屏蔽罩小到螺栓都會影響閥內(nèi)電場分布。結(jié)合原材料的采購、到設(shè)計、制造、安裝，甚至后續(xù)的安全監(jiān)測，這都需要多個企業(yè)和部門提供相關(guān)經(jīng)驗和技術(shù)支持，他們之間整合成一體，得到一個最佳優(yōu)化；滿足在地域差異、電壓等級不同導(dǎo)致的外界條件變化下的各類換流閥，就亟需實現(xiàn)特高壓供應(yīng)鏈一體化。不僅是制造，從該設(shè)備招標(biāo)開始，履行合同、運輸存儲、配送安裝等做到全流程監(jiān)控、精細(xì)化管理，設(shè)備當(dāng)前信息通過網(wǎng)絡(luò)、信息化技術(shù)手段實時傳遞至平臺，平臺就可以實時了解設(shè)備的流程狀態(tài)、數(shù)量、地理位置、運行異常等信息，能在關(guān)鍵節(jié)點上做到有效監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)問題，協(xié)調(diào)各部門及時推進(jìn)各項工作進(jìn)度。

3 特高壓智慧供應(yīng)鏈一體化應(yīng)用場景分析

特高壓智慧供應(yīng)鏈一體化的應(yīng)用場景主要包括基礎(chǔ)建設(shè)物資性能、規(guī)格、數(shù)量需求；設(shè)備安全高效運行的維護(hù)工具、設(shè)備老化或升級更新；設(shè)備在用情況下的可靠性動態(tài)跟蹤；物資回收及二次利用、廢舊報損的流程與節(jié)點管控。從物資的計劃、采購、生產(chǎn)、檢測、入庫、使用、在用、回收形成一個閉環(huán)的供應(yīng)鏈流程，減少人工的干預(yù)和可能的差錯，通過大數(shù)據(jù)分析、模糊研判、智能預(yù)警等模塊，輸出可視化、可量化的指標(biāo)。

3.1 特高壓智慧供應(yīng)鏈一體化應(yīng)用到檢修設(shè)備中

以某電力公司為例，根據(jù)每次檢修完成記錄的數(shù)據(jù)，對其中設(shè)備正常運行時間和故障出現(xiàn)的時間進(jìn)行整理分析，掌握各種設(shè)備的熱故障率，確定檢修周期、檢修等級，起到直接防止或延遲故障的作用，在時間周期和設(shè)備實際熱故障概率、使用壽命等之間尋找最佳平衡點。通過智慧供應(yīng)鏈平臺，運用概率論及其隨機處理的數(shù)字方法，來確定設(shè)備的可靠性，從而確定設(shè)備的檢修內(nèi)容和檢修時間，研判和梳理統(tǒng)計來評定待檢需求的必要程度。例如在某特高壓換流站中的戶外敞開式斷路器在連續(xù)24個檢修周期內(nèi)發(fā)生熱故障率見表1，故障率隨時間的變化遵循浴缸曲線，如圖1所示。

表1 某設(shè)備熱故障率在連續(xù)24個檢修周期的變化曲線

圖1 某設(shè)備故障率隨時間的變化曲線

在第五個檢修周期a點之前，該設(shè)備處于初始故障期，設(shè)備的故障多由設(shè)計、制造過程中的缺陷引起，隨著調(diào)試運行、各類故障的排除，設(shè)備逐漸運行正常進(jìn)入a 和b 之間的階段，而在第20 個檢修周期b點之后設(shè)備逐漸老化，零部件磨損嚴(yán)重，故障又會增加。在Δt 時間范圍內(nèi)，發(fā)生故障的部件數(shù)量為c，而整個設(shè)備共包括N個設(shè)備，則故障率為：

平均無故障時間MTBF：

其中，MDT表示故障時間，則可靠性A、熱故障率σ為：

若MTBF=1 000h，MDT=0.9h，則A=99.91%。

因此，整個設(shè)備無故障需要同時考慮平均無熱故障的時間和平均熱故障時間。對于該斷路器而言，通過記錄大量檢修過程的數(shù)據(jù)對比其可靠性，在可靠性A 首次出現(xiàn)下降的時間點a 點，并在a 點之前的早期故障期加大檢修力度，有效降低故障率，達(dá)到防止或延遲故障的目的。同時，在b點之后的耗損故障期，由于設(shè)備零部件的腐蝕、疲勞、磨損和老化，故障率也出現(xiàn)了明顯提升，可在b點之前安排適用的檢修，主動淘汰老舊設(shè)備來降低故障率。

通過一體化傳遞信息和數(shù)據(jù)分析，根據(jù)全面質(zhì)量管理的要求和設(shè)備綜合工程學(xué)的基本知識，確定檢修工作流程及操作步驟。同時追蹤多個戶外敞開式斷路器的檢修數(shù)據(jù)，通過與同類型設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)比對，科學(xué)預(yù)測下個周期的故障率，在故障率異常時及時做出防范措施，做好檢修工作。既要使電網(wǎng)設(shè)備盡可能長時間處于健康運行狀態(tài)，又要使供電可靠性保持在最佳狀態(tài)。充分利用智能硬件、軟件和信息集成技術(shù)，對諸多歷史參數(shù)、實時運行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行定性、定量分析，根據(jù)設(shè)備的壽命理論歷史地、科學(xué)地分析設(shè)備壽命周期內(nèi)故障可能性及使用存在安全隱患。進(jìn)一步綜合分析、優(yōu)化組合，自動生成出設(shè)備警戒狀態(tài)、變化趨勢、檢修成本，推薦設(shè)備的最佳檢修時間和檢修項目。例如對于換流站換流變壓器，若采用解端子斷引預(yù)試的方式進(jìn)行預(yù)防性試驗，來確認(rèn)電氣設(shè)備在長期運行中是否保持良好狀態(tài)，由于變壓器的數(shù)量眾多（特高壓每站24臺在運），試驗的工作量極大，且施工過程隱含設(shè)備損壞風(fēng)險，因此通過以上硬件和軟件獲得的各類歷史數(shù)據(jù)、運行參數(shù)等分析生成得到最佳檢修時間和優(yōu)先檢查項目，按生成的變壓器的檢修時間和檢修項目排序，依次進(jìn)行檢修，提升效率的同時也降低了變壓器被損壞的風(fēng)險。

3.2 特高壓智慧供應(yīng)鏈一體化應(yīng)用到搶修中

電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施檢修是關(guān)系電網(wǎng)安全穩(wěn)定的工作，所涉及的物資與工器具門類繁多。設(shè)備檢修必須有足夠的備件，以保證設(shè)備檢修特別是應(yīng)急搶修的需要。檢修物資和工器具集中存儲，一方面有利于統(tǒng)一管理和調(diào)配，提高周轉(zhuǎn)與利用效率；另一方面由于區(qū)域跨度大、配送路徑遠(yuǎn)，會在一定程度上影響工作效率，增加運輸成本，尤其是在應(yīng)急搶修情況下，如遇所在站點倉庫備品備件不足或不齊，遠(yuǎn)距離調(diào)配耗時過長。

如在某輸電線路上，出現(xiàn)事故需要應(yīng)急搶修，需更換電壓等級1 000KV的某型號的跳線間隔棒8支，而所在轄區(qū)的倉庫僅有庫存5支，傳統(tǒng)跨區(qū)域配送的解決方案需花費大量的時間溝通、協(xié)商和配送，執(zhí)行周期過長、工作效率過慢。其他倉庫通過智慧供應(yīng)鏈一體化管理，將運行設(shè)備和備品備件、工器具進(jìn)行集中管理，各站點、各業(yè)務(wù)板塊均能夠?qū)ο嚓P(guān)信息互通互享，及時協(xié)作、精確支撐，在本質(zhì)上將設(shè)備與物資管理納入整個生產(chǎn)、運行機制中。共享的信息就能使領(lǐng)料人在系統(tǒng)上觀察到就近倉庫可配送的跳線間隔棒，及時進(jìn)行配送。而且從跳線間隔棒進(jìn)入生產(chǎn)計劃開始賦予唯一碼，生產(chǎn)制作、運輸銷售、存儲、配送、安裝、回收、報廢等過程全程跟蹤，唯一碼上更新物資狀態(tài)，使該物資的實時信息推送至后臺動態(tài)，確保物資供應(yīng)執(zhí)行全過程的跟蹤，并且全過程做到了痕跡化，確保跳線間隔棒被準(zhǔn)確安裝至現(xiàn)場。同時，以“WMS+TMS”為核心的特高壓智慧供應(yīng)鏈一體化，在各區(qū)域倉庫的備品備件達(dá)到設(shè)定的安全庫存時，系統(tǒng)會及時提醒相應(yīng)人員補足所缺備品備件，若仍存在所需搶修物資不足，根據(jù)系統(tǒng)提供的共享數(shù)據(jù)，優(yōu)先調(diào)配滿足條件就近倉庫的物資。在應(yīng)急搶修中，將各類物資的備品備件和工器具等統(tǒng)一管理，各個站點信息共享，能夠按現(xiàn)場需要盡快匹配到最佳方案，體現(xiàn)智慧供應(yīng)鏈一體化管理所帶來的效率上的提升和生產(chǎn)運輸成本的降低。

4 結(jié)語

特高壓智慧供應(yīng)鏈一體化以“WMS+TMS”系統(tǒng)運轉(zhuǎn)為中心，特高壓智慧供應(yīng)鏈一體化平臺通過物聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)獲取產(chǎn)品的數(shù)據(jù)和信息[4]，優(yōu)化當(dāng)前物資計劃、采購、運輸、到庫、在庫、領(lǐng)用、安裝驗收、安全運行、退役、報廢、殘值回收等全生命周期管理；并在這個系統(tǒng)上分析數(shù)據(jù)、規(guī)劃業(yè)務(wù)、預(yù)測需求，形成供應(yīng)鏈策略優(yōu)化機制[5]。特高壓智慧供應(yīng)鏈的一體化管理能整合物資資源，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)了物資需求、合同、倉儲、配送、供應(yīng)商、廢舊物資處置等信息資源，統(tǒng)計、分析物資供應(yīng)全過程信息，為特高壓電力安全、穩(wěn)定運行提供物資保障和決策支持。