基于需求畫像的業(yè)擴配套項目實物儲備庫存清單優(yōu)化

沈 凱，盧 飛，馮華銘，許迎迎，陳達(dá)強

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司 杭州市余杭區(qū)供電公司，浙江 杭州 311100；2.浙江工商大學(xué) 管理工程與電子商務(wù)學(xué)院，浙江 杭州 310018）

1 引言

營商環(huán)境是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟軟實力和競爭力的重要體現(xiàn)，是市場、政府和社會相互作用的結(jié)果[1]，其發(fā)展?fàn)顩r是觀察經(jīng)濟運行、改革成效的重要標(biāo)準(zhǔn)[2]。為此，黨中央、國務(wù)院高度重視優(yōu)化營商環(huán)境工作，國務(wù)院頒布實施的《優(yōu)化營商環(huán)境條例》就明確指出要“著力提升政務(wù)服務(wù)能力和水平，切實降低制度性交易成本”。為優(yōu)化用電營商環(huán)境，推進(jìn)“獲得電力”提升工作，國家能源局印發(fā)《壓縮用電報裝時間實施方案》[3]。國家電網(wǎng)公司作為改善“獲得電力”的責(zé)任單位，全面開展了獲得電力便利化改革，不僅出臺了《持續(xù)優(yōu)化營商環(huán)境提升供電服務(wù)水平兩年行動計劃》[4]，更是在企業(yè)內(nèi)部管理機制創(chuàng)新方面不斷推進(jìn)。

電力企業(yè)業(yè)務(wù)擴充(以下簡稱“業(yè)擴”)是指為保證用戶新裝和增容用電而必須相應(yīng)進(jìn)行的供電網(wǎng)新建、擴建、改造項目及相關(guān)業(yè)務(wù)[5]，其報裝的提速增效，對縮短客戶接電距離、降低辦電成本具有重要意義。同時，國網(wǎng)精細(xì)化管理和業(yè)擴優(yōu)質(zhì)服務(wù)要求業(yè)務(wù)辦理提速，使得業(yè)擴配套工程面臨諸多瓶頸[6]。但由于目前物資供應(yīng)鏈管理中供貨周期過長、應(yīng)急保障不強、運輸管控缺失、單據(jù)傳遞和合同結(jié)算低效等問題的存在，業(yè)擴配套工程對物資供應(yīng)保障提出了新的更高要求[7]。

為此，國網(wǎng)公司要求“積極利用現(xiàn)代物流新技術(shù)、新裝備，打造國網(wǎng)數(shù)字物流，推進(jìn)物資供應(yīng)可視化、移動化作業(yè)，實現(xiàn)跨專業(yè)智聯(lián)互通、信息高速對接、過程全面管控，確保采購供應(yīng)物資用得放心、供得稱心、體驗舒心”，在物資供應(yīng)方面，大力推行業(yè)擴報裝物資項目包，定量儲備各種物資，并按工程需求領(lǐng)用。但在實際業(yè)擴配套項目物資供應(yīng)的實物庫存實施中存在以下問題：

（1）備貨準(zhǔn)確性偏低。傳統(tǒng)物資供應(yīng)模式由業(yè)務(wù)部門發(fā)起物資需求計劃，物資部門負(fù)責(zé)采購、履約，整個過程一般需要1-2個月，且物資固有生產(chǎn)周期少則半個月、多則1個月，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足3個工作日送抵現(xiàn)場的需求。

（2）供需聯(lián)動不到位。一方面物資需求變動信息無法及時掌握，倉庫不能針對性開展補庫、利庫或物資調(diào)配，給物資儲備、供應(yīng)帶來困擾；另一方面供需信息不透明，需求部門和物資部門分別掌握需求信息和庫存信息，但信息并未有效聯(lián)動，庫存物資可否滿足需求不能做到了然于心，不利于供需雙方工作安排。

（3）需求分析的精度和物資供應(yīng)的柔性有待進(jìn)一步提高。一方面對現(xiàn)場物資庫存及其使用情況自配送車輛交貨完畢駛離后即處于失控狀態(tài)，項目進(jìn)展?fàn)顩r、物資庫存、補貨時間等關(guān)鍵信息均無法實時掌握；另一方面?zhèn)}庫配送計劃制定缺乏需求依據(jù)，在同時面對多個項目需求、需要分先后開展配送的情況下，無法做到按緊急程度靶向供應(yīng)。

相較于國網(wǎng)的末端基層項目物資儲備，從物流相關(guān)行業(yè)當(dāng)前發(fā)展主流趨勢和典型企業(yè)的做法來看，個性化物流服務(wù)，尤其是為滿足各個企業(yè)及其部門對物料清單(BOM)形式與意義的不同需求[8]，并由此開展保障個性化需求的清單式實物儲備庫存成為一種趨勢。張金金等[9]認(rèn)為客戶個性化需求的表達(dá)及其在業(yè)務(wù)運作過程中的可滿足性是倉儲物流中心亟待解決的問題。儲備清單優(yōu)化機制成為制造業(yè)解決備品備件分類維度不夠、備品備件儲備定額不科學(xué)、物資系統(tǒng)的頂層設(shè)計考慮不周到及儲備管理流程執(zhí)行不夠徹底等問題的主要對策[10]。而電力物流與其它行業(yè)物流相比，具有品種類別復(fù)雜、需求特性差異化較大、供應(yīng)周期長等特點，這在一定程度上加大了物資供應(yīng)計劃與物流之間銜接的難度[11]，為此，國家電網(wǎng)[12]和南方電網(wǎng)[13]均提出急救包儲備清單編制的方法，以確定所需儲備物資的種類。在配電網(wǎng)故障搶修物資供應(yīng)方面，李禮兵[14]認(rèn)為搶修物料清單標(biāo)準(zhǔn)化配置有助于提高配電網(wǎng)故障搶修效率。

綜上，本文基于個性化服務(wù)理念，提出對業(yè)擴配套項目的實物儲備庫存清單進(jìn)行優(yōu)化。首先，通過設(shè)計能表達(dá)業(yè)擴配套項目物資需求個性化特點的需求標(biāo)簽；其次，提出基于FCM的業(yè)擴配套項目需求畫像實現(xiàn)典型項目的聚類劃分；第三，基于需求畫像分兩步走優(yōu)化實物儲備庫存清單；最后，以余杭公司的實物儲備庫存清單優(yōu)化管理實踐為例，為提升電力物資倉儲的集約化管理水平和用戶個性化物資需求的滿足提供實踐指導(dǎo)和決策借鑒。

2 業(yè)擴配套項目需求標(biāo)簽

業(yè)擴配套項目聚類的目的是全面掌握不同業(yè)擴配套項目類型的物資需求特征，從而實現(xiàn)不同業(yè)擴配套項目類型的差異化服務(wù)。因此，需要選擇最能反映業(yè)擴配套項目物資需求特征的標(biāo)簽。基于歷史業(yè)擴配套項目報裝、工程聯(lián)系單及其物資需求提報等數(shù)據(jù)，經(jīng)多次梳理和業(yè)務(wù)分析，篩選得到6項標(biāo)簽見表1。

表1 業(yè)擴配套項目需求標(biāo)簽

各標(biāo)簽屬性及其數(shù)值化處理如圖1所示。

圖1 需求標(biāo)簽屬性及其數(shù)值化處理

由于聚類算法只能對數(shù)值向量進(jìn)行聚類分析，因此對上述業(yè)擴配套項目需求標(biāo)簽做數(shù)值化處理，各標(biāo)簽按圖中順序自左向右取值逐步遞增，例如容量需求中，容量小取值1、中等取值2、較大取值3、大取值4，以此類推。

3 基于FCM的業(yè)擴配套項目需求畫像

3.1 業(yè)擴配套項目FCM聚類算法

模糊C均值算法（Fuzzy C-Means，F(xiàn)CM）原理簡單，操作簡便，是目前應(yīng)用最為廣泛的聚類方法之一[15-16]。FCM通過模糊數(shù)學(xué)優(yōu)化了硬劃分聚類算法，通過計算待聚類樣本與聚類中心的隸屬度實現(xiàn)樣本的聚類劃分，其優(yōu)點在于FCM以使各聚簇類內(nèi)距離最小、類間距離最大為優(yōu)化目標(biāo)，在迭代過程中不斷調(diào)整各樣本數(shù)據(jù)的類屬，使聚類結(jié)果不斷優(yōu)化完善。目前FCM聚類算法在圖形分割[17]、客戶分類[18]、故障診斷[19]、負(fù)荷聚類[20]等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

假定待聚類的業(yè)擴配套項目為n條項目樣本的m維數(shù)據(jù)集：

為此，有關(guān)業(yè)擴配套項目的FCM可定義為一個含等式約束的最優(yōu)化問題：

其中，Z為有關(guān)業(yè)擴配套項目的FCM的價值函數(shù)；h為加權(quán)系數(shù)，用于調(diào)整業(yè)擴配套項目隸屬度指標(biāo)在優(yōu)化目標(biāo)中的影響程度，取值為2。

為求解該優(yōu)化問題，一般采用拉格朗日乘子法將等式約束引入到目標(biāo)函數(shù)中，得到式（2）：

該無約束優(yōu)化問題的極值點，可以通過偏導(dǎo)數(shù)求得，這里需要對聚類中心ck和隸屬度μki求導(dǎo)：

通過式（3），可求得業(yè)擴配套項目FCM的聚類中心和隸屬度系數(shù)的迭代公式：

參照迭代式(4)對隸屬度系數(shù)和聚類中心迭代，依此循環(huán)往復(fù)，直至達(dá)到FCM的收斂條件（達(dá)到最大迭代次數(shù)或業(yè)擴配套項目FCM目標(biāo)函數(shù)小于預(yù)設(shè)值）。

3.2 基于FCM的業(yè)擴配套項目需求聚類

基于FCM算法的業(yè)擴配套項目需求模式聚類方法計算流程如圖2所示。

圖2 業(yè)擴配套項目需求聚類流程

（1）初始化：設(shè)定業(yè)擴配套項目聚類個數(shù)K和隸屬度因子h，隨機初始化隸屬度矩陣U；

（2）參數(shù)更新：按式（3）計算聚類中心C，按式（4）計算各需求標(biāo)簽與聚類中心的迭代隸屬度矩陣U，并將項目歸于隸屬度最高的聚類中心；

（3）收斂判斷：業(yè)擴配套項目FCM目標(biāo)函數(shù)的變化是否在預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)，如果是，輸出聚類結(jié)果，如果否，轉(zhuǎn)步驟2)；

（4）聚類結(jié)束：保存并輸出聚類結(jié)果。

4 基于需求畫像的實物儲備庫存清單

基于業(yè)擴配套項目需求標(biāo)簽形成的需求畫像，能夠直觀、快速地展現(xiàn)業(yè)擴配套項目的物資需求特征，可以為電力公司開展電力物資儲備管理提供支撐。由此，本文提出基于業(yè)擴配套項目需求畫像的實物儲備庫存清單優(yōu)化兩步走操作步驟，即根據(jù)業(yè)擴配套項目物資供應(yīng)歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合項目典型設(shè)計材料清冊，基于業(yè)擴配套項目需求畫像的項目聚類數(shù)據(jù)，通過物資品項（含規(guī)格型號）、數(shù)量、時間等數(shù)據(jù)匯總五類業(yè)擴配套項目主要物資，并基于ABC分類管理原則形成具體品項物資的小類清單。

實物儲備庫存清單優(yōu)化步驟如下：

（1）基于項目典型設(shè)計材料清冊的業(yè)擴配套項目主要物資分類，就某項目類型其具體操作流程如下：

①根據(jù)典型設(shè)材料清冊和項目聚類數(shù)據(jù)，梳理匯總各類項目的關(guān)鍵物資類別；

②按型號和技術(shù)參數(shù)統(tǒng)計各關(guān)鍵物資類別的細(xì)分物資小類，并統(tǒng)計需求頻率。

（2）基于ABC分類管理原則的各品項物資的小類清單，就某具體物資其具體流程如下：

①收集數(shù)據(jù)：收集具體物資各型號的類別數(shù)量、以及各型號的所有項目的需求頻率/次數(shù)；

②處理數(shù)據(jù)：對收集來的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行整理，對兩類數(shù)據(jù)分別計算累計數(shù)和累計百分比；

③確定ABC分類標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)合物資數(shù)據(jù)情況，擬定分類參考標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 ABC分類標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)

④根據(jù)ABC分析表確定分類：列出ABC各類所包含的具體物資型號。

根據(jù)上述步驟實現(xiàn)的實物儲備庫存清單優(yōu)化，一方面基于項目典型設(shè)計材料清冊的業(yè)擴配套項目主要物資分類確保了各類業(yè)擴配套項目物資的完備性，另一方面基于ABC分類管理原則的各品項物資的小類清單實現(xiàn)了小類物資的明細(xì)化，有利于指導(dǎo)在庫存儲作業(yè)和成組配套配送等作業(yè)方式的開展。

5 實物儲備庫存清單優(yōu)化應(yīng)用與實踐

5.1 典型業(yè)擴配套項目需求畫像

以國家電網(wǎng)杭州公司余杭區(qū)公司2018年871項樣本業(yè)擴配套項目為例，首先對各項目需求標(biāo)簽進(jìn)行統(tǒng)計。分析結(jié)果如圖3所示。

從圖3中可以看出，871項樣本業(yè)擴配套項目需求標(biāo)簽分布特性如下：

（1）項目性質(zhì)分布相對均衡，從小到大均有分布，其中近半為接入項目；

（2）就項目類型而言，三種情形差異不大；

（3）就季節(jié)特性而言，夏季業(yè)擴配套項目較多，其他三季相差不大；

（4）建設(shè)時限方面，各類時限分布相對均衡，其他情況較少；

（5）配套工程量方面，大多數(shù)項目為無；

（6）接入方式上，大多數(shù)項目為停電作業(yè)。

同時，應(yīng)用Matlab對FCM聚類算法進(jìn)行實現(xiàn)，并對上述871項樣本業(yè)擴配套工程項目進(jìn)行標(biāo)簽聚類，其中未聚類樣本散點圖、聚類區(qū)域為K=1～5個的聚類示意圖，如圖4所示。

在此，考慮將K=5時的聚類結(jié)果作為現(xiàn)階段分類依據(jù)，由此可得五大典型項目，見表3。

圖3 樣本業(yè)擴配套項目需求標(biāo)簽分布

表3 五大典型業(yè)擴配套項目需求標(biāo)簽特征

其中類型1指的是“10Kkv業(yè)擴開關(guān)接入工程”、類型2指的是“0.4千伏低壓非居業(yè)擴接入工程”、類型3指的是“160kvA及以下用戶接入工程”、類型4指的是“充電樁業(yè)擴接入工程”、類型5指的是“0.4kv配電線路整治工程”等。從表3來看，五類項目特性鮮明，說明了本文提出的五類項目的6項需求標(biāo)簽較合理，所設(shè)計的聚類算法有效。

5.2 典型業(yè)擴配套項目實物儲備庫存清單

以國家電網(wǎng)杭州公司余杭區(qū)公司2018年業(yè)擴配套項目為例，各類型業(yè)擴配套項目關(guān)鍵物資類別見表4。

相較于現(xiàn)行物資管理中有關(guān)“160kvA及以下用戶接入工程”業(yè)擴配套項目的具體物資明細(xì)（見表5），表4中“160kvA及以下用戶接入工程”所列重點物資現(xiàn)行目錄更具針對性和簡約型。

圖4 樣本業(yè)擴配套項目標(biāo)簽聚類示意圖

表4 各類型業(yè)擴配套項目關(guān)鍵物資類別

同時，以“160kvA及以下用戶接入工程”業(yè)擴配套項目的重點物資電纜為例，其ABC分類分析表見表6，其中A電纜物資的類型占比為29%、需求次數(shù)占比為74%，B電纜物資的類型占比為14%、需求次數(shù)占比為16%，C電纜物資的類型占比為57%、需求次數(shù)占比為10%，分類結(jié)果見表6第5列。據(jù)此，對于“160kvA及以下用戶接入工程”業(yè)擴配套項目而言，其中A和B類電纜是該類業(yè)擴配套項目中需求頻率高、數(shù)量大的電纜類型，可采取訂購點策略對其進(jìn)行儲備控制，并根據(jù)資源池的數(shù)據(jù)更新提前補貨；對于C類電纜，這部分庫存需求較為不穩(wěn)定，只需要根據(jù)項目實際需求，保證一定的提前期庫存即可。

表5 部分160kvA接入工程物資明細(xì)一覽表

表6 業(yè)擴配套項目電纜類物資ABC分類表（電纜）

5.3 實施成效與拓展場景

基于需求畫像的業(yè)擴配套項目實物儲備庫存清單優(yōu)化管理的做法在余杭公司得到了有效的實踐，主要取得以下成效：

（1）余杭公司業(yè)擴配套項目的物資供應(yīng)更精準(zhǔn)，庫存儲備更具針對性；

（2）在顯著增強主動服務(wù)能力的同時，庫存資金和周轉(zhuǎn)得到了大幅提升，倉庫周轉(zhuǎn)率達(dá)到26，較2017年提升近18%；

（3）儲而不全、儲非所用的現(xiàn)象得到緩解，呆滯物料筆數(shù)占總物料筆數(shù)的比重降低至5%以下；

（4）項目運行至今需求單位的物資需求100%得到滿足，緊急物資需求配送響應(yīng)速度由4天縮短至2天，響應(yīng)速度提升50%，有效提升了用戶體驗。

此外，在實際物資管理工作中，物資管理部門可以將本方法拓展至其他項目的物資管理，進(jìn)而基于該方法去支撐物資儲備定額的預(yù)測和項目技術(shù)規(guī)范的優(yōu)化，最終全面提升物資管理的成效。

6 結(jié)論

本研究基于歷史的業(yè)擴配套項目報裝、工程聯(lián)系單及其物資需求提報等數(shù)據(jù)，綜合考慮業(yè)擴配套項目物資需求特征、影響因素，建立了業(yè)擴配套項目需求標(biāo)簽庫，并采用模糊聚類算法進(jìn)行業(yè)擴配套項目需求標(biāo)簽聚類，實現(xiàn)不同類型業(yè)擴配套項目需求模式畫像。算例結(jié)果表明：文中選取的業(yè)擴配套項目需求標(biāo)簽合理有效，采用的標(biāo)簽聚類算法效果顯著。

在浙江電力余杭公司的實踐證明基于需求畫像的業(yè)擴配套項目實物儲備庫存清單優(yōu)化管理能夠有效支撐精準(zhǔn)化存儲、輔助制定物資明細(xì)，可為科學(xué)的業(yè)擴配套項目物資儲備定額的制定提供分類依據(jù)。