基于集团级数据库的电力物资全寿命周期管理方法及应用

王立健，何 青，赵晓彤

(1. 华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京 102206；2. 中国电力科学研究院电力系统研究所，北京 100192)

我国电力企业同样有着各自比较完善的电力设备仓储管理系统，基本能够实现对电力设备及配件的存储、保养、调配以及设备信息记录等任务[1]。但是在电力资产规模不断扩大的过程中，对电力设备及仓储备品备件可靠性、经济性的要求越来越高，尤其随着节能减排政策的实施，电力成本逐步提高，因此寻求降低电力企业成本的方法对电力集团效益的提升尤为重要。因此，结合目前电力集团拥有的大规模电力物资现状，若能提高电力物资管理的高效化和科学化，对解决电力成本问题具有重要作用。

目前，电力物资管理系统主要是针对电力物资的仓储管理，执行单纯的电力设备资产的入库、库房分配和出库等的记录及管理功能，并不能对电力设备及仓储配件出库后的使用、维修、寿命等情况进行记录和分析。全寿命周期成本理论从设备的整个生命周期角度考虑，以实现设备的最低成本和最大效益，如果将其应用在电力物资仓储管理中，将为电力集团电力设备使用效益的提升带来巨大的推动作用。这种管理系统结合集团级数据库、大数据分析理论和全寿命周期成本理论，以实现对电力物资和设备的全寿命周期管理，并能够通过数据分析反作用于仓储管理系统，针对自身电力资产的特点提出更加科学和高效的管理方案，实现电力集团的电力物资科学化经营和仓储物资的高效管理。

1 全寿命周期成本理论应用概述

1.1 全寿命周期成本理论

以设备的长期经济效益为出发点，综合考虑设备从规划设计、购置安装、运行维护、更新改造直至报废的整个寿命周期全过程中的各项支出费用，这些费用的总和被称作全寿命周期成本(Life Cycle Cost, 简称LCC)[2]。在电力物资管理中运用这一理论，能够对电力设备及配件进行“全系统、全费用、全过程”的全生命周期管理，这一先进管理模式能够综合分析不同厂家的同一种设备的全寿命周期成本，再结合设备使用的实际情况选择成本最低、效率最高的电力设备和仓储备品配件，这样不仅能够提高电企的经营效益，降低电站的发电成本，而且能够最大限度地提升电力企业的科学管理水平。

电力设备及备品配件实施全寿命周期成本管理，不仅能够对设备的采购和选择提供决策支持，而且能够通过对不同设备或零件的历史寿命周期分析，结合目前的使用情况对在运设备或零件的可靠性和安全性进行分析[3]。在设备或零件出现故障之前准确把握设备的当前运行状态，从而做出准确地故障预兆，确定维修策略以及延长或缩短设备的检修周期，以及时解决设备遇到的问题，降低设备故障损失。这一检修方法又称为状态检修，全寿命周期成本理论的应用为状态检修提供决策依据[4]。

1.2 全寿命周期成本理论国内外应用研究现状

全寿命周期成本理论最早由瑞典科学家提出，一经提出便受到其他发达国家的重视并获得飞速发展[5]。1970年，日本科学家对各国在LCC管理方面的经验进行全面总结，提出了一种全员生产维修的设备管理模式；1987年，国际电工委员会颁布了《寿命周期费用评价——概念、程序及应用》标准，标志着寿命周期费用方法在国际上得到了公认；1999年，美国政府颁布政府命令，要求全国政府部门所需的设备以及政府工程必须有LCC报告，否则一律不予批准[6-8]。LCC理论在电力行业中的最早应用，是由美国率先将其应用在核电站的项目管理中，这一做法得到其他国家的认可，便纷纷开始推广这种管理方法[9]。

改革开放以来，伴随着LCC理论的发展和广泛应用，我国也开始认识到LCC理论的重要性并开始逐步开展对其的应用和研究工作。为了推进LCC理论的研究工作，我国于20世纪80年代成立了中国设备全寿命周期成本专业委员会，主要负责对LCC理论方法进行相关研究并取得不错成果，成功在军事、交通等领域进行了应用。21世纪初期开始逐步将LCC理论应用到我国的电力行业中。2003年，华东电网公司设立LCC管理试点，计划以试点为起点逐步推进全寿命周期成本理论的应用；2009年，国家电网公司组织全国主要电力设计单位开展了关于全寿命周期成本管理的设计竞赛，旨在积极推进在电力设计中应用LCC理论；2014年，南方电网公司全面推进资产全寿命周期管理，进一步实现了设备资产利用效率、健康水平及供电可靠性的全面提升[10-11]。

1.3 电站设备全寿命周期成本管理的分析方法

全寿命周期成本管理是一种以提高设备可靠性为目标，综合考虑设备整个寿命周期所涉及的全部费用，达到降低成本、提高效率目的的先进管理模式。电站设备全寿命周期成本计算采用以下模型[12]：

CLCC=CP+CO+CM+CF+CR

式中CP——设备购置成本；CO——设备运行成本；CM——设备维护成本；CF——设备故障成本；CR——设备报废处置成本。

在计算LCC时往往采用净现值法，将费用发生所在年份的现值按照复利计算的方法折算到终值。

1.4 全寿命周期成本理论应用的限制因素

每个电力集团少则具有数十座发电站，多则数百座，电力资产动辄上百亿，各种电力设备几十万台[13]。若要记录所有设备的各种购买、安装、调试、维修以及设备型号参数等信息，则需要记录的数据信息量是十分惊人的。这成为全寿命周期成本理论在电力物资管理中应用的主要限制因素，但是这些数据信息对全寿命周期成本分析来说又是必需的。在不同的管理过程中需要进行大量的信息传递和反馈，因此构建一个大型的电力设备及备品配件的信息数据库是十分必要的，以此来支撑电站设备的全寿命周期成本分析，为电站设备的采购、更新、维修等任务提供决策支持。

大型信息数据库的构建需要打破基于职能的分段式管理模式中不同部门、不同业务流程之间的壁垒，实现设备由立项采购到最后设备报废的全寿命周期一体化管理，这也是阻碍LCC管理理论在电力企业发展和应用的主要影响因素之一。基于目前的电力系统设备管理现状分析，电力设备及备品配件仓储管理系统的发展还是比较成熟的，如果能够将电力物资仓储管理系统实现电力设备及备品配件全寿命周期内信息的收集和整合，将为LCC管理理论在电力集团电力物资管理中的应用和推广提供数据支持。

2 电力物资的全寿命周期管理方法

2.1 电力物资仓储管理概述

电力物资仓储管理主要是指电力企业在电力生产的过程中，对本企业所需要的设备及备品配件等物资的采购、储备、保养、配送等行为进行有计划的管理[14-15]。物资仓储管理的目的是对电力物资进行高效合理的管理，以降低电力企业的生产成本，进而促进企业盈利，提升企业的市场竞争力。

随着我国电力需求的不断增加，电力企业日益壮大，仓储管理的物资种类、数量都呈倍数增长趋势，而传统的人工仓储作业模式早就难以适应新时代的电力物资仓储管理需求。近年来，计算机技术和电子信息技术发展迅猛，电力企业通过应用各种程序软件及信息处理技术来提升企业的管理水平和管理效率已成为一种新的发展趋势[16-18]。这种新的发展趋势主要有以下三点。

(1)利用条码识别技术和信息处理技术进行物资的自动识别、管理、查询和跟踪。

(2)利用物联网理论和大数据技术对同一企业的不同仓库进行统一管理和合理调配。

(3)利用智能化手段和LCC理论进行合理分析，为设备选购、维护等提供决策支持。

2.2 集团级电力物资管理数据库

针对电力物资管理的发展趋势，提出了一种集团级的应用大数据技术的电力物资管理数据库。这种集团级数据库主要针对电力集团所有库房的仓储信息化管理，对库房内所有物资分别进行唯一条码标识，能够实现设备或者备品配件由立项采购、入库、维护、移库、出库、配送、安装、检修、改造、更新直至报废的整个寿命周期的全部信息的记录和管理(见图1)。同时，能够对集团下的不同库房的库存情况进行盘点对账和不同库房下的库存物资进行合理分配，使得仓库物资的管理效率得到很大地提升。但这一管理模式的实现需要大数据存储作为技术支持，以实现对整个电力集团的所有库房物资信息进行整合分析。

图1 集团级电力物资管理数据库架构图

2.3 新型的电力物资管理方法

本文提出一种集团级电力物资管理数据库概念，能够实现电力仓储物资信息的全寿命周期信息记录和管理，为电力物资的全寿命周期成本管理提供了数据支持。因此，将提出的集团级电力物资管理数据库与全寿命周期成本理论结合，提出了一种基于全寿命周期成本理论的电力物资仓储管理方法。将全寿命周期成本分析系统建立在这种集团级管理数据库信息系统之上，构建基于全寿命周期成本的分析模块，然后利用科学计算方法来分析设备的可靠性，同时可以对设备的运行状态进行准确评估，从而进行科学的设备管理(见图2)。

图2 基于集团级数据库的LCC管理架构图

3 新型电力物资管理方法的应用

本文提出基于集团级数据库的电力物资全寿命周期管理方法，实现了对电力集团所有仓储物资的全寿命周期内所有信息的记录，而这些设备信息的完整记录恰好为电站设备的全寿命周期成本分析提供了数据支持。因此，将全寿命周期理论应用到电力设备仓储管理中，对提高仓储管理效率具有重要意义，同时也对LCC理论在电力企业的应用推广起到重要的推动作用。

这种管理方法是基于整个电力集团的电力物资管理方案，在应用实施的过程中需要整个电力集团的信息共享和互相配合。管理方法应用前期，主要是设备全寿命周期的信息记录和整理，在集团级数据库的电力物资信息达到具有评估分析价值之后，通过全寿命周期成本分析模块的计算分析，对整个电力集团的同一属性的不同规格配件进行全寿命周期成本分析，为电力设备的备品配件科学选择提供重要依据。同时，通过对电力设备及备品配件的全寿命周期的记录，能够对不同的电力设备及配件进行运行状态评估，为设备定期维修的时间间隔确定提供支持，这样能够最大化的利用电力设备及配件的使用价值，降低电力设备的维修成本，从而提高电力企业的生产效益。

4 应用全寿周期成本的意义

(1)能够实现电力库房物资的科学化管理。通过实时跟踪和信息记录功能可以实时掌握仓储中物资的数量、存储位置，方便设备查询、配送和不同库房的物资调配，对电力物资进行统一化管理。

(2)集团级数据库能够实现信息共享。每个电力集团都有众多电力物资库房分布在全国各地，每个库房储存的电力设备也是种类繁多，因此将不同库房的管理信息汇集到集团数据库中，能够实现资源共享，信息共用，将会大大提高企业库房的管理效率，降低企业成本。

(3)提供科学的库房物资采购计划。利用全寿命周期成本理论对数据库的物资设备信息进行科学化分析，对同一种类的设备进行全寿命周期成本进行比较，选择最优的设备或者配件进行采购。

(4)实现电厂设备的全寿命周期成本管理。通过对电厂设备的全寿命周期成本分析能够实现设备的状态检修，根据设备的历史使用信息和对目前使用状态进行分析，能够准确地确定设备的检修周期并且选择合理的检修、改造、更新方式。实现最大程度地延长设备的使用时间，保证设备的安全性和经济型，最大限度地降低企业的生产成本，提高经营效益。

5 结语

通过了解电力设备的全寿命周期成本理论和电力物资仓储管理的基本概念，提出了一种集团级的电力物资管理数据库理念，并将全寿命周期成本理论应用到这种集团级电力物资仓储管理数据库中，从而形成一种新型的基于集团级数据库的电力物资全寿命周期管理方法，并对这种管理方法的实际应用进行了分析探讨。该方法不仅能够对电力物资进行科学的全寿命周期管理，还能够通过集团级数据库的数据分析而反作用于仓储管理系统，对仓储管理系统提出优化策略，实现电力物资的科学化管理和电站设备管理的智能化决策。

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