引力模型在电网公司物流网络节点布局优化中的应用研究

文/冯晓倩

关键字：物流网络节点布局；引力模型

一、引言

电力行业是关乎国计民生的基础性行业，其发展对我们的日常生活和国家的经济建设有着至关重要的作用。作为传统的国有垄断企业，电网公司的物资管理仍处于原始、落后、低效的状态，电力物流的服务能力还有待提高，而这些都基于电网公司物流网络的节点布局。电网公司的物流网络节点指的是存储电力物资的仓库，我国电网公司的物资仓库由于历史沿革等原因，大部分隶属当地供电局（所）管辖，存在行政壁垒、物资配送、信息调拨成本高效率低等问题，无法发挥物流的规模化、集约化和标准化作用。因此，对电网公司物流网络节点进行优化，是提高电网公司的物流服务水平的前提和基础。

引力模型[1]源自于牛顿的“万有引力”模型，后经1880年英国人口学家雷文茨坦引入社会科学领域后获得了广泛而成功的应用。20世纪20～30年代，美国学者发现了人文地理学领域三个方面的引力模型，即农民的移动、商品的流动和婚姻距离，掀起了引力模型研究应用的一次高潮。现如今，引力模型被广泛应用于经济学领域，多用来研究区域或城市层面的物流行业空间吸引范围的确定和划分，较少涉及物流节点。根据电网公司的物流特性，可以对万有引力模型中的质量因子和距离因子进行改进，构建适合电网公司的引力模型，并将其应用于研究物流节点的空间吸引范围，从而对电网公司物流网络的节点布局进行优化。

本文的研究重点即为电网公司物流网络节点的布局优化，就现有电网公司物流网络节点布局的现状和存在的问题进行分析，建立电网公司物流网络节点布局的引力模型，并以某电网公司为例论证模型的合理性和有效性。

二、电网公司物流网络节点布局的现状和存在的问题

目前我国电网公司的物资仓库实行分级管理，采取“一级仓+二级仓+急救包”的层级模式[2]，主要存在以下几个问题：

1.电网公司物流网络节点的选址受限于供电局。大部分一、二级仓依托于电网公司的供电局网点，而急救包设置在供电所中。此布局方式，使得仓库设施靠近生产需求生成地，对保证生产效率有一定的作用。但忽略了物流节点分布原则，无法充分发挥物流的规模化、集约化、标准化的特点。

2.各地区网络成熟度不均衡。目前我国电网公司的物资仓库网点布局普遍存在经济发达地区物流网络节点布局比较成熟，管理模式有效，运作效率高，有效地支持了当地经济发展。在经济欠发达地区，由于物流需求相对较少，时效性要求相对较低，管理模式还停留在摸索阶段，存在运作效率比较低的问题，网络布局有待进一步完善。

3.网络资源区域自管，无法实现系统整体最优。各网省电网公司没有起到统筹管理的带头作用，没有更好地履行物资统一调拨这一职责，从而使得其下辖子公司、分公司之间物资调拨存在障碍。这一问题的存在，使得各省电网物资无法在全省区域内实现资源共享。在出现自然灾害等重大事故时，无法做到快速统一调拨，无法快速响应物资需求，将会严重影响事故问题的解决。

三、优化模型

本文将引力模型应用到电网公司物流网络中表示节点与节点之间的物流需求引力，用电网物资需求量表示影响节点间物流需求引力的作用因素，用运输距离和运输费率表示节点间的经济距离，更加合理有效地优化电网公司物流网络的节点布局。改进后的引力模型公式：。其中，F表示电力物资需求引力；r表示仓库的物资需求量；d表示运输距离；c表示运输费率；表示仓库之间连接的0～1指标。

当电网公司物流网络总体物资需求引力达到最大时，区域聚合最佳，即：

图1 某省电网公司物流网络节点布局图

表1 区域聚合模型所需参数的参数值

其中：Z表示电网公司物流网络总体物资需求引力；M表示一级仓的备选点集合；表示仓库是否为聚合中心的0～1指标；A表示聚合后的物流区域个数；r1和r2分别表示区域的物流需求总量阈值；a1和a2分别表示物流区域个数的阈值；表示仓库是否为聚合中心的0～1指标。

图2 优化的物流网络节点布局图

图3 物流网络总体物资需求引力变化图

四、案例分析

某省位于中国南部，该省电网公司在省内共有19个物资仓库，其中1个区域物流平台，4个一级混合储备仓和14个二级仓，具体分布如图1所示。

由于该省电网公司的各物资仓库定位不清，故本文拟将该省区域内的19个仓库全部作为一级仓的备选节点。该模型所需设定的参数值见表1。

使用混合粒子群算法对模型进行求解，得出优化后的物流网络节点布局如图2所示，该省电网公司物流网络总体物资需求引力变化如图3所示。

五、总结

通过以上对某省电网公司物流网络节点布局的优化案例分析，可以看出优化后的物流网络的物资需求引力在省内达到最大，有效提高了该省电网公司的物流服务能力。进一步论证了引力模型在电网公司物流网络节点布局优化中的可行性和适用性。