电厂粉煤灰销售派送过程调度建模与实现

沈红

（福建省福能新型建材有限责任公司，福建 福州 350001）

0 引言

火电厂在作业过程中会产生大量粉煤灰，灰坝回填不仅占用大量土地，而且对环境造成污染。基于环境保护和固废绿色综合利用的起因，将粉煤灰变废为宝，实现循环利用，进而缓解环境污染等问题。随着我国物流产业的飞速发展，粉煤灰成为建材行业中的主要生产原料，本文将以电厂粉煤灰销售派送过程中的调度工作展开研究。

1 电厂粉煤灰销售派送过程调度建模分析

1.1 电厂粉煤灰销售装灰环节

（1）基于粉煤灰销售派送装灰环节的数据建模机理分析。全球减少碳排放趋势下，我国近几年开始大力推行新能源，但是受到技术限制，仍然需要将新能源发电方式与火力发电方式相结合，保证电力供给的稳定性。近年来，我国水利、高铁高速及建筑行业快速发展，对粉煤灰的需求量日益增大，因此粉煤灰的销售已成为电厂的一部分经济来源。根据相关调查显示，我国部分发电厂在粉煤灰销售派送过程中仍然采用人工方式与客户进行业务信息的交流，影响了发电厂的管理效能。因此，电厂要使用科学合理的方法，对业务数据进行有效管理，并且通过数学建模的方式，依照当前业务的运营情况解决实际运营中存在的问题[1]。

（2）基于数学建模对粉煤灰销售配送过程的对象信息进行研究。发电厂粉煤灰装灰环节是销售派送过程的重要一环，只有加强这一环节的研究与规划，才能保证业务的顺利开展。在此环节有3个主要对象，分别是对接客户、运输车辆及煤库点。当客户提出货物需求信息时，本文依照科学发展观设立两种运作模式：一是客户通过信息平台发送货物请求→平台显示客户需求信息（包含数量、等级、送货时间、送货地点等）→司机收到信息订单截获→抢单成功后确认信息→下灰作业、装灰实施配送。二是客户通过电话向电厂发出需求信息→各煤库点进行客户信息需求发布→司机查看信息发布截获订单→确认消息经管理审核→下灰并生成装灰配送全过程计划。为提高发电厂整体的作业效率，应将车辆纳入调度建模范围之中，采用物联网技术对车辆进行实时追踪。

1.2 电厂粉煤灰调度问题研究

（1）调度问题假设。车辆调度是控制发电厂粉煤灰销售派送成本的关键环节，在整个业务环节之中所有调度计划、建模及模型最终的实施，不仅需要围绕提高服务质量开展工作，更要保证发电厂的经济利益。其中，影响此环节的主要因素如下：一是车辆任务的分配；二是车辆行驶的路径选择。经研究得知，在已知客户需求的前提下，若想实现经济效益的最大化，就要采用一辆车去一个灰库点的派送方式开展，其中优化的对象为车辆装灰的顺序。如果从发电厂经济效益最大化及提升客户服务质量方面考虑，参考以往的研究文献，提出以下假设内容：机器在加工时，每一个工件都事先设定了加工顺序；一个设备一次只能加工一个工件，并且加工过程不能中断等[2]。

（2）目标函数设定。发电厂要使用数学建模的方式解决实际问题，就必须将实际问题转化成为目标函数，才能完成最终的求解。基于当前业务需求的考量，其目标函数可以设定为3个部分：一是在最短的时间之内完成最大工量（促进企业运营生产，提高市场核心竞争力）；二是避免出现时间延误（主要是指在交易过程中可能会发生的交货延迟等）；三是实现经济效益最大化（以企业扩大经济规模和提高经济效益为目的开展各作业环节）。在建模时使用矩阵方式，第一个矩阵表示工件的加工顺序（A）；第二个矩阵表示每一个工件的加工时长（B）。具体设定如下：n（工件个数）、m（设备数量）、R（问题约束）、Cmax（最大完工时间）。当Cmax最小时，则矩阵公式如下：

1.3 电厂粉煤灰派送车辆调度

（1）问题描述。为进一步提高销售派送过程调度的灵活性，本文采用网络平台叫车模式，客户只负责发布信息，而接收订单的主体为网络平台车辆司机，这种派车方式不但能提高整体流程的运输效率，还能改善发电厂业务环节信息数据统计不全面的问题。

（2）模型假设。为保证数学建模的准确性，将其条件假设如下：一是车辆之间的最高承载量等同；二是火电厂灰库点之中的粉煤灰量总是大于客户需求量；三是排除运输过程中车辆可能会出现故障问题；四是车辆能够按照客户需求完成派送任务；五是在条件允许的状态之下，车辆可以进行其他任务；六是客户与电厂位置是已知定数，而车辆的位置是不确定的变数。

（3）定价策略。粉煤灰销售定价受到内部和外部因素的影响，在定价环节时，一是要加强市场行情的分析；二是要提高对市场影响较大的组合产品的研究。基于当前发电厂粉煤灰业务运营状况，定价策略的制定具有双向性特征，客户和发电厂负责人通过协调，最终达成符合双方要求的协议。本文对发电厂的实际业务运营状况进行分析后，确定采用梯级折扣定价。

（4）条件函数。按照提高业务服务质量，及时完成派送任务，实现经济利益最大化的建设思路，其数学建模公式如下：

总利润公式（B为利润、N为灰库总库量、C为单价、P为成本、l为车辆与灰库距离、）Bk=Nkj×（Pj-cj）-lkj×a，表示当有k辆车去j个灰库点进行装灰后产生的利润。采用累计叠加的方式，能够逐一推断算装灰计划作业的总利润，目标函数为，其中m为车辆数量。

1.4 电厂粉煤灰送货路线分析

（1）问题及模型分析。当前，电厂粉煤灰送货面临的问题是如何使用最少的车辆，在短距离之内，完成最多订单的输送，只有这样，才能实现经济效益的最大化。由于所产生的订单及输送地点不同，此过程存在的变量较多，因此要根据实际情况进行数学模型的设定，分析最优的送货路线设置。在假设条件的过程中，应将突发意外情况排除在外，这样能够保证模型满足基本决策需求，例如忽略车辆在运行过程中突发意外事故及单位距离成本一定等情况，目标函数及路径选择公式分别表示为；S*=argminf（s），s∈S（ns）。

（2）基于蚁群的算法。蚁群算法是一种建立在仿生学之上的计算方式，由于发电厂粉煤灰销售派送过程调度具备双向性特征，因此采用蚁群算法能够利用双桥实验，通过对称与非对称型进行相关业务的延伸分析。同时，分析发电厂粉煤灰送货路线时，为充分了解实际运营情况，可以通过蚁群算法完成信息的搜索与通信交流，并结合其他启发式算法进行具体分析，进而不断优化车辆调度问题。计算步骤如下：开始→初始化蚁群迭代计数器清零→用转移概率计算决定蚂蚁移动方向→一次循环结束→评估运行路径→信息素更新禁忌表清空→迭代结束→输出结果。

2 发电厂粉煤灰销售派送过程调度实现方式

2.1 发电厂粉煤灰装灰过程控制

（1）流程设计。通过对粉煤灰销售派送第一阶段的机理进行分析及建模设计，可以为发电厂在开展业务运营决策时提供理论基础及科学建议。充分利用物联网技术及自动化系统，减少由于人为作业产生的失误，根据建模分析所得出的流程如下：在车辆设置物联网装置，客户办理IC卡（智能卡）→进场识别→IC卡和FID卡（物联平台卡）绑定车辆进行称重→到达对应库点→审核→成功以后允许下灰作业→车辆称毛重→IC卡结算与RFID卡解绑→出厂[3]。

（2）装灰控制。在装灰环节需要对两个过程进行重点控制：一是车辆的安全信息认证；二是运用自动化下灰控制系统。在车辆安全信息认证时，主要采用物联网RFID技术，减少不同数据之间的干扰，并且能够快速有效地建立防冲突机制，系统组成部分主要包括阅读器、电子标签及应用平台管理。在自动化下灰控制系统中主要应用PLC设备（控制器设备，内含微型处理器，工作人员可以在系统中预先设定作业指标，使机械能够按照规定的流程进行生产。

（3）通信实现。为提高各业务环节的衔接程度，应加大力度对建设通信系统，保证系统中各技术层面之间能有效融合，实现工作效率的提升。通信系统的基础硬件组网结构由RFID设备、数据中心、分选中心、下灰点及磅房所组成。系统通过自由口通信方式完成业务中各重点环节和技术的设备连接，并且对RFID设备的上位机进行设置，从而保证数据的顺利接收与传输，结合PLC设备上位机的设置，完成粉煤灰销售派送的第二阶段。

2.2 电厂粉煤灰销售过程管理

（1）销售过程设计。在设计销售过程前，明确发电厂粉煤灰派送的销售过程对控制管理作业的实际需求，当前系统需要解决的问题如下：一是车辆身份信息验证；二是装灰环节计划的制订与实施；三是车辆检验审核；四是完成粉煤灰销售全过程并实现优化。系统包含两大结构，分别是浏览与服务器架构及客户端与服务器架构，二者都需要与网络形成连接，这样能够提高系统操作速度，同时两大结构较为开放，客户能方便地使用系统。此外，系统中的应用模块主要分为四大类，分别为日志管理、经营管理、财务管理及现场运营管理[4]。

（2）销售系统的设计。完善硬件设施、网络架构及数据库之后，通过系统设计开发的方式实现系统与人机界面的连接，方便各环节工作人员的操作。整个系统应完成对派送销售全过程的追踪，并且能够显示出正在排队的车辆信息、车辆维护信息、充值审核界面、装灰状态界面及出厂结算等，并且具有查询和清空功能，便于电厂人员在繁多车辆进场及作业信息之中快速掌握业务进展状况，完成发电厂粉煤灰销售派送的全过程规划与管理。

2.3 电厂粉煤灰销售派送系统一体化实现

在组建粗略的设计架构后，要对系统的实现方式进行研究。在实际工作之中，电厂要对粉煤灰销售系统的实际需求进行分析。依照实际的工作经验及相关研究，将当前电厂粉煤灰的销售对系统的基本需求分析如下。

2.3.1 分析问题

当前，发电厂在粉煤灰的销售及派送方面存在问题如下：一是装灰计划受到诸多客观与人为因素的影响，可能会出现不及时的现象。二是由于装灰数量较多，而且需要派车进行轮番作业，所以现场的监控难度较大。三是在系统的使用过程中，经常会由于数据处理的时间密度较大而出现紊乱等问题，所以应依照“系统要完成什么-谁来完成-如何完成-什么时候完成-以怎样的顺序完成”的思路进行需求性分析[5]。

2.3.2 解决需求性问题

（1）在设计系统的过程中要注意对车辆身份的确认。此外，为解决数据紊乱和编排不妥当的问题，就要提高排队功能的实用性。在此环节中，应用“滴滴打车”系统的就近自动分配方式，将其与物联网技术之中的RFID技术有机结合，从而保证身份信息的认证准确性，也能够帮助工作人员合理地安排车辆的顺序。

（2）结合大数据技术，提高装灰计划的质量。例如，不仅可以通过矩阵方式判断计划执行的权重和先后，还能够考量发电厂的长期发展目标，为任务的布局提供良好的信息支持[6]。

（3）制定严谨的审核制度，为满足装灰及派送一体化需求，可以采用装灰环节、下灰环节、下灰区域的一体化审核设计，及时分析当前的作业状况，如果不符合发电厂的设计下灰需求，系统将自主启动不能下灰审核验证机制，从而避免由于人为因素导致的操作失误。在此环节需要提前设定相应的操作流程，可以选用PLC可编程设备进行相关数据信息的设置，在事前有效控制作业风险，提高安全生产质量，减少不必要的经济损失。

（4）优化整个销售过程，该系统的建立不仅要最大限度地减少作业运营成本，还要为人员的作业提供便利性，提高人员作业的安全性。因此，在销售的过程中，系统结合RFID识别技术，通过充值→入厂→称重→装灰→再称重→结算→出厂的业务流程，使系统与业务能够深度结合。同时，灰库的工作人员需要对系统中的下灰模式进行控制，在系统派完车辆之后，为了提高派送的准确性，要加大对现场的车辆与系统中的车辆信息核对工作的力度，如果信息出现不匹配的情况，就要立马开启审核不过关机制，禁止系统下灰。为能够保证相关设备的实效性，应配有相应的PLC控制机设备，通过自动和手动双重设置的方式，避免异常问题的出现。化验人员需要对粉煤灰开展质检工作，并且将相关数据信息录入与管理存储。财务部门和生产部门是粉煤灰派送工作中的重要部门，其职责的划分也不可忽视，在此过程中要做好客户的IC卡充值与RFID卡的校验工作，并形成系统性的审核报告，定期地汇报，有效地调节系统及业务流程中不规范的情况。生产部门要及时查询当前灰库的使用状态，但不能私自在系统之上进行更改操作。销售部门确认相应的信息内容，并且要及时地核对客户信息，保证高管人员能够及时查阅到相关信息，可以将此信息内容与财务共享系统有效衔接。

3 结语

综上所述，随着我国现代化建设的不断发展，建筑等行业对电厂粉煤灰的需求越来越多，从而为电厂制造了全新的经济增长点，由于电厂粉煤灰的销售派送过程对运营及服务品质的影响较大，经常会出现装灰计划不科学、车辆调度不合理及现场装卸局面混轮的现象，所以为能够提升电厂在粉煤灰销售派送环节的效率，应该采用科学的调度方法提升生产管理过程的信息化、时代化和合理化水平。