特高压线路工程物资供应计划统筹优化研究

李志新， 谢鑫， 朱雨辰， 魏明明， 杨平

(1.国网物资有限公司， 北京 100120;2.国网信通亿力科技有限责任公司， 福建 福州 350003)

0 引言

自2015年以来，多项特高压交直流工程相继核准推进，交叉并行建设，使得设备制造商的产能、承运商的运力、现场施工进度对建设物资需求矛盾进一步凸显。同时，特高压电网工程物资供应管理工作牵涉面广、协调难度大、供应计划强，对于铁塔等重点物资供需矛盾分析的需求量和深入程度显著提升，资源统筹方面的工作量与日俱增，而物资供应的及时性、准确性直接影响到工程项目的进展、工程质量、项目的成本控制等诸多方面。特高压线路工程物资供应统筹管理就是通过构建集中统一的统筹管控体系、深化建设有序高效的线路物资供应保障机制，辅以便捷、准确的信息化手段，提供数据收集、汇总、统计、分析的支撑服务，实现供应商供应能力分级管理，主动监控、提前预警，全面提升特高压等工程线路物资供应保障能力[1]。

1 特高压线路工程物资供应计划的实际意义

1.1 适应特高压线路工程建设新形势下的物资供应模式

为适应当前特高压工程并行建设的新形势，国家电网公司在充分总结、借鉴前期特高压工程建设管理的经验及成果的基础上，按照“集约化、属地化、专业化”的管理原则，实施“总部统筹协调、属地省公司管理、专业公司技术支撑”的建设管理组织模式，相应地创新性提出并采用“总部统筹，专业公司、属地省公司分工负责、协同运作”的物资供应新模式，在国网物资部管理指导下，国网物资公司具体实施、统筹配置、协调物资资源[2]。在物资供应新模式下，公司系统物资供应保障能力得到了显著提升，但也凸显出物资供应协调工作量增加，保障特高压工程物资供应面临严峻考验，对物资人员综合素质和业务能力提出了更高的要求。

1.2 物资供应统筹管理是有效解决供需矛盾的必然选择

随着特高压工程建设的不断推进，多条特高压工程交叉并行建设，呈现出建设集中、屡现高峰的局面，各供应商的产能趋于饱和，工程物资供应情况日益严峻，工程需求量大与供应商产能趋近饱和的矛盾逐渐突出。若由属地省公司自行推进所属工程物资供应进度，开展催交催运，在供需日益紧张的形势下必然出现各省公司“抢货”的情况，造成特高压工程物资供需失衡，无法满足国家电网公司特高压电网快速发展的要求[3]。为确保工程物资按期到货，满足工程进度需求，保障特高压工程按期顺利投运，特高压工程物资供应由国家电网公司总体统筹管控，国网物资公司及属地省公司具体实施。国网物资公司全面统筹管理供应计划制定执行、供需分析、监控预警、重点协调、招标联动等环节，统筹平衡各工程和各供应商的供需关系，强化与属地省公司的纵向联动和协作响应，全面提升特高压工程物资供应的保障能力和服务水平。

1.3 推动物资供应统筹管理关键技术应用落地的可靠保障

在物资供应新模式下，由沿线属地省公司具体负责特高压线路工程的建设管理和物资供应保障工作，国网物资公司负责全线工程物资供应计划统筹管理工作，物资供应计划作为物资供应统筹管理的核心内容和管控主线，自身体现出信息庞杂、逻辑严谨等特点，更加凸显出统筹管控供应计划的制定、执行、管控与分析的意义。供应计划排定、审查、变更以及统筹分析，均需要大量的、准确的基础数据做支撑，当前统筹管理实践中，一方面不具备供应计划数据处理的管控功能，另一方面无法适应实时更新与处理的业务需求，依靠人力来收集、汇总、分析基础数据，显然已经难以满足特高压工程物资供应统筹管理的要求[4]。

2 物资供应计划的编排

2.1 物资需求情况分析

收集掌握全网相关在建工程物资需求(现有数据源)，初步推算待建特高压工程物资需求数量。针对未来开工建设的特高压工程，通过对工程核准时间、工程里程碑计划、工程投运时间等因素进行推算，预测物资需求时间，必要时需根据工程线路长度、标段地理位置等因素进行估算。分析计算方法：根据特高压工程核准开工计划、里程碑计划以及招标采购安排，推算物资供货周期。

一是已完成可研的工程，物资需求来源于工程前期相关资料；对尚未完成可研的工程，根据各工程规划、投资规模与交直流部沟通，估算特高压工程物资总需求量。二是根据特高压项目规划中既定的工程核准及投产时间目标，按照预计招标采购时间倒推分解物资采购供应的主要时间节点，即预计首批交货开始时间、预计全部交货完成时间。三是按照以上原则，得出特高压工程物资供货周期及周期内的年需求量、月均需求量[5]。

2.2 供应商产能分析

建立完善供应商产能动态信息库。供应商产能是指在计划期内，参与生产的全部固定资产，在既定的组织技术条件下，所能生产的产品数量，或者能够处理的原材料数量，是一个静态指标。产能是反映供应商所拥有的加工能力的一个技术参数，它也可以反映供应商的生产规模。充分掌握供应商产能情况，是开展物资供应计划预排产和统筹管控的前置条件。以资质能力核实的供应商产能(即理论产能)为基础，对特高压工程供应商产能进行分类整理、汇总，建立特高压工程供应商产能动态信息库。

下面以铁塔为例，在考虑其他工程占用部分产能后，推算铁塔供应商剩余的实际供货能力。在实际应用中，根据铁塔供应商在国网、南网以及海外项目中的中标比例，结合理论产能对供应商产能进行推算，原则上供应商理论产能的80%即作为实际供货能力。针对部分钢管塔供应商，必要时参照前期特高压工程履约全过程反馈的供应商实际供货能力按比例推算其实际产能，用于供需趋势分析。

2.3 物资供需总体趋势分析

根据已有的在建工程特高压铁塔物资需求和推算获取的待建工程特高压铁塔需求，比对供应商实际供货能力，形成铁塔供需趋势图，分析未来某个月度/季度存在供需冲突的现象，为后续物资供应管控提供决策支撑。汇集特高压工程铁塔预排计划和配套工程铁塔供货计划，结合供应商产能，进行特高压工程铁塔需求与供应商产能对比分析，综合平衡特高压铁塔供需情况。汇总特高压铁塔供应计划表。根据特高压工程(含配套)铁塔供应计划表(含预排计划)，将同期统计收集的铁塔供应计划汇总为一份特高压铁塔供应计划汇总表，随即任何子表(各工程特高压铁塔供应计划表)、任何时间的变更调整皆可同步至汇总表中，保持数据信息的统筹性、一致性、及时性[6]。建立特高压铁塔需求表。根据特高压铁塔供应计划汇总表获取特高压铁塔需求透视表，包括供应商名称、物料描述、工程名称、单位名称、月度需求等信息。根据供应商产能信息表和特高压钢管塔(角钢塔)需求表，结合实际可用产能占理论产能的比例，进行铁塔统筹平衡对比分析。对于供应商月度供货量大于自身生产能力的月份，进行预警。同时，对比出供应商该工程供货期间全部月份的剩余产能裕度，并在统筹平衡表中逐一列出。为特高压工程铁塔预排计划提供参考。在铁塔供应综合平衡中，如发现铁塔供应商需求过度集中或超出其实际供货能力，适时向相关属地省公司发出预警信息，要求接警单位重新排定铁塔排产计划，排定计划结果实时更新铁塔供应计划汇总表中，重新分析比对供应商产能合理性，确保铁塔供应计划审定会有序召开。

2.4 初步形成物资供应计划

物资供应计划必须具备可执行性。供应计划制定过程中，应首先对物资供应计划基础数据的逻辑错误、供需匹配及产能饱和问题进行排查，并通过不断修正、完善，保障供应计划的科学性。辅助工具根据生产流程时序对导入的供应计划数据逻辑进行分析，发现逻辑错误时提示定向修改。逻辑错误修改完成后，辅助工具自动对物资供应计划和需求计划进行匹配分析，对不能满足供需匹配的物资进行预警提示。同时，通过匹配各月待建工程交货供应计划、在建工程交货计划和产能，对超过实际产能的月份进行预警提示。供应计划与产能匹配分析如图1所示。

图1 供应计划与产能匹配分析图

由图1看出，5月份在建工程和待建工程累计到货数量超过供应商实际产能，待建工程供应计划不具备执行性。当出现以上预警信息时，可将供应商和需求单位对供应计划进行协调，直至预警消除。科学的供应计划同时满足供应商生产和需求单位的要求，物资供应管控中，通过保障供应计划刚性执行，可实现供需高度匹配[7]。

3 特高压工程物资供应计划的统筹优化思路

在中标结果发布、设计确认后，首先由特高压建设各属地省公司组织业主单位、施工单位、监理和供应商进行铁塔供应计划预排，此时排定的特高压铁塔供货计划只考虑单一工程供应商的供货情况，在满足工程里程碑计划的前提下，考虑供应商产能、原材料采购、运费、运输时间、节假日、环保等因素，对各种因素的指标进行统筹综合衡量后，做出最合理的决策。铁塔供货计划预排完成后，再进一步统筹平衡工程间、各单位间及各时间段间铁塔供应计划。通过铁塔统筹优化分析后对各属地省公司各供应商铁塔供货计划进行审定。如果铁塔供货计划审定通过，则该计划为最终供货计划；若预排供货计划因工程间需求期冲突或供应商产能等因素未能审定通过，则将未审定通过原因及相关数据支撑信息发给相应属地公司，由属地省公司调整预排计划直至审定通过。

多个特高压工程或总部直管工程并行建设同步供应时，供应商群体可能高度重叠，一家供应商同时在供多个工程的情况普遍出现，需要站在全国网特高压建设高度上对电网工程物资进行统筹平衡，决策的目标不再是单个工程，而是整体特高压工程建设全局。只有对全部特高压工程物资需求及供应商产能进行整体分析后，综合各种因素，才能做出合理决策。

4 特高压工程物资供应计划统筹优化模型

为保证特高压各个工程间供应商产能的分配与需求计划之间的匹配平衡，须对物资供应计划的优化，使物资供应进度能满足各个工程施工进度和工程里程碑计划要求。根据特高压工程建设实际情况，供应商各月产能基本已知，实际变量为各供应商在各个工程及时段间的供货的分配情况[8]。

先考虑最简单的情况。在其他工程物资供应计划既定的前提下，编排当前A工程的物资供应计划，实际是资源分配的问题。从供应商角度，生产能力在短期内不会发生改变的，短期内，供应商考虑的是如何在现有的生产能力约束条件下，实现利润最大化(生产成本最小化)或最大化产量。供应商一般具备以下特点。

(1) 产能有限且一般固定；

(2) 产能和市场需求不能推后；

(3) 有选择接受订单的权利，但一旦接受后不可撤销或修改；

(4) 订单接受决策需在较短时间内做出；

(5) 原材料价格变化大，不宜提前多备料。

而从工程物资供应的角度，供应商的当期生产供应量xn应大于等于当期的需求量yn，根据以上特点，可据此进行线性规划设计，如式(1)。

(1)

在产能富裕的情况下，供应商最终目的是创造收益，所以此模型的目标函数是产品利润最大化。当产能紧张的情况时，供应商最终目标是尽可能生产更多的产品满足需求。

同时考虑多个工程时，在供应商产能无法满足需求的情况，此时问题转化为著名的背包问题，模型表达如式(2)。

(2)

5 算例分析

2016年3-5月上海庙-临沂、锡盟-泰州、榆横-潍坊等特高压工程集中建设，铁塔供货需求集中。为保证各工程间铁塔有序供应，对2016年前10个月铁塔供货计划按上述思路进行了编排与优化。

2016年3-5月上海庙-临沂、锡盟-泰州、榆横-潍坊共涉及9家省公司，44家供应商，铁塔总合同量约为84万吨。由于角钢塔与钢管塔生产流程差别较大，厂家在计算产能时一般不互相冲突，因此将钢管塔和角钢塔分开进行优化计算。经优化计算，各供应商月产能与实际生产均能保证供货，除个别月份外，各特高压工程间铁塔供货量协调平衡。

6 总结

本文主要阐述在特高压工程物资供应统筹实践的基础上，运用运筹学理论与方法，构建出特高压工程物资供应统筹优化理论，为进一步提升物资供应统筹实践奠定了理论基础，同时建立了物资供应计划优化数学模型，并用实际算例进行了验证，算例结果与实际情况趋于一致，算例表明，建立的物资供应计划优化模型具有实用性[9]。