一、引言

目前，仓储配送成为提升电网整体供应链水平的要害环节之一。进行电网仓储配送网络研究，建立运行畅、结构优、质量高的仓储配送网络体系，无论是关于公司深化挖潜增效、降本提质，照旧对效劳新业态、满足新要求、支撑新生长，都具有重要意义。

目今电网物资仓储配送保存的问题主要体现在四个方面:(1)仓储资源配置时空不均，库容利用率呈季节性波动，部分货仓间效劳半径重叠，资源配置有待优化。(2)协议库存疏散，仅少部分集中储备于区域配送中心，全省宁静库存水平高。(3)网络计划条理简单，多停留在货仓选址层面，未实现全局性、系统性、集成化最优。(4)数字化治理水平有限，数据测算精度缺乏。

针对仓储配送问题，海内外学者划分从运用启发式算法[1,2,3,4]、精确求解算法[5,6,7]，构建离散型选址模型[8,9,10]、连续型选址模型[11,12]以及接纳定性剖析法[13,14]等一系算法模型进行研究。比较仓储配送网络计划常用要领优缺点，定性法过于主观，量化缺乏，常用于辅助定量规则划;网络计划属NP-hard难题，数学模型盘算较科学，但对算力要求高，甚至无法求得最优解[15,16,17,18,19]，因此关于求解模型和算法，需要结合实际问题的特点与需求灵活选用或革新，以提高问题解决的准确性和可靠性。

通太过析电网企业仓储配送网络实际情况及其特点，可以发明电力企业仓储配送网络计划切合典范的有容量限制设施选址问题(CFLP)[20,21,22]。为解决前述问题，文中综合考虑效劳、本钱和能力，结合电网企业特点与治理需求，对典范CFLP模型进行改良、优化，构建了更具针对性的Advanced-CFLP模型。模型运用遗传算法进行求解，应用仓储配送网络计划辅助决策系统进行算例剖析，设置效劳包管率、库存周期、补库间隔期等业务参数，在静态总量数据基础上输出总本钱最低的网络计划，结果验证了Advanced-CFLP模型的有效性。

二、问题描述与焦点要素

(一)问题描述

已知有M个货仓、N个需求单位，共K类需求物资，其中K1类物资为定额储备模式，K2类物资为入库中转模式。现需从M个货仓中选取若干作为区域库、若干作为周转库，确定区域库与周转库、周转库与需求单位之间的网络辐射关系，并确定区域库、周转库划分存储的物资种类及数量，使仓储配送网络整体本钱最优，比照现有计划模型特点，可知该问题切合典范的有容量限制设施选址问题(CFLP)，属于NP-hard计划问题。

(二)焦点要素

为全面优化仓储配送网络，文中综合考虑了效劳、本钱和能力三个焦点要素。具体为:

(1)以满足效劳包管水平为前提。在仓储配网络计划模型中考虑效劳包管率、库容利用率等因素，在提高物资供应效劳水平前提下寻找降低本钱的网络计划。

(2)以仓储物流本钱最优为目标。本钱是影响仓储网络结构的重要因素，综合考虑仓储配送各环节业务，确定仓储物流本钱组成:货仓和设备租赁本钱、货仓运营本钱、存货持有本钱、运输本钱。

(3)以切合货仓能力要求为约束条件。统筹考虑物资存放要求、存储条件、货仓库容能力等约束条件，规避因计划不对理或自己能力缺乏泛起的货仓爆仓或利用率缺乏等情况。

三、Advanced-CFLP仓储配送网络优化模型

(一)模型符号说明

为更好理解文中所建模型，首先对模型中所涉及的符号进行说明，模型中各符号寄义如下:

Ft1:区域库t的租赁费;

Fi2:周转库i的租赁费;

r1K1、r2K2:物资K的运输费率;

d1ti:区域库t与周转库i之间的距离，为实际行程距离;

d2ij:周转库i与需求单位j之间的距离，为实际行车距离;

EjK1、EjK2:需求单位j对物资K的年需求总量;

b1K1、b2K2:物资K的最小包装单位的重量;

q1K01、q2K2:物资K的最小包装单位数量;

p1K1、p2K2:物资K的平均中标单价;

R:银行贷款利率;

a、b、c、θ:与作业量、库存相关的运营本钱可变用度参数;

Mt1g:区域库t中g型号货位的总数量;

Mi2g:周转库i中g型号货位的总数量;

Hg:g型号货位的高度，若物资为平置区码放存储，则为物资码放高度;

Wg:g型号货位的宽度;

Cg:g型号货位的长度;

Bg:g型号货位的承重;

h1K1、h2K1:物资K的最小包装单位的高度;

W1K1、W2K1:物资K的最小包装单位的宽度;

C1K1、C2K1:物资K的最小包装单位的长度;

SS:宁静库存量;

d:单位时间内需求均值;

σ:单位时间内需求的标准差;

δL:订货提前期的标准差;

L:订货提前期均值;

σD:订货提前期内需求的标准差;

z:效劳水平对应的标准正态漫衍函数的反函数值;

E:收支库金额;

I:平均库存金额;

a>0、b>0、c为可酿本钱系数;

0<θ<1为运营本钱规模效应系数。

(二) Advanced-CFLP仓储配送网络优化模型

1. 目标函数

以整体仓储物流本钱最优为目标函数，包括货仓和设备租赁费、货仓运营本钱、存货持有本钱、物资转运配送本钱、需求单位领料运输本钱，其中运营本钱包括货仓治理本钱、货仓作业本钱、货仓运维本钱。本钱越低，标明计划后网络结构越优，文中以总本钱最小化为模型的目标函数，体现如下:

其中:

(8)I=年需求总量×库存周期/365为物资K2的平均库存。

(10) Y=c×(a E+b I)θ为仓储运营本钱

2. 约束条件

货仓的角色分为区域库和周转库，也有的货仓同时具备两种角色。为更抵达所求计划目标，前述目标函数主要在以下约束条件下实现。

if货位类型为货架:

if物资只能存放在平置区:

else:

if货位类型为平置:

if物资堆码存放:

if物资单体存放:

3. 约束条件说明

(1)、(2)、(3)、(4)约束条件中变量为0-1变量;

(5) Zi=1时，即货仓i既是区域库又是周转库;

(6)一个周转库只能由一个区域库辐射;

(7)需求单位仅至一个周转库领料;

(8)需求单位仅可至保存的周转库领料;

(9)区域库t是否存储需求单位j物资K1取决于区域库t是否给周转库i配送物资K1以及周转库i与需求单位j的辐射关系;

(10)区域库与周转库的配送距离不得凌驾R1;

(11)周转库与需求单位之间的距离不凌驾R2;

(12)区域库种种型货架存储的物资总数即是K1类物资平均库存水平;

(13)周转库种种型货架存储的物资总数即是K2类物资平均库存水平;

(14)区域库种种型货位的需求数量不得凌驾其可用货位数量，当区域库也是周转库时，可用货位数量还要满足周转库物资存放量;

(15)周转库种种型货位的需求数量不得凌驾其可用货位数量;

(16)至少有1个区域库;

(17)-1针对货架区，如果物资只能存放在平置区，为制止分子为0，单个货位可存储物资数量取极小值;

(17)-2针对货架区，单个货位可存储物资的数量取货位尺寸和承重可担负的最小值，若可承载量为0，为制止分子为0，单个货位可存储物资数量取极小值;

(17)-3针对平置区堆码存放物资，一平方米可存放的物资数量;

(17)-4体现平置区单体存放物资，一平方米可存放的物资数量。

(三)基于Advanced-CFLP模型的计划历程

为了求解有容量限定的两级仓储网络结构计划问题，文中提出了基于遗传算法的免疫革新算法。具体算法流程办法如下:

(1)随机初始化N个计划，放入计划集;

(2)凭据计划本钱盘算公式，盘算所有计划计划的本钱，并且盘算个体计划的编码的浓度，以确定计划的亲和度;

(3)凭据计划的亲和度选择哪些计划可以被选择和遗传，免疫算法的焦点就是通过抑制高浓度的网络结构以制止计划演进走向简单化，坚持多样性;

(4)对选择的计划编码进行交叉和变异，连同影象因子一起爆发新一代计划集。交叉和变异由交叉概率和变异概率决定，催化更高效和有效的演进，避免计划集无法收敛，交叉和变异方法也凭据网络计划约束条件的特点进行定制，避免计划集早熟;

(5)判断每个计划是否满足约束条件，如果不满足约束条件则凭据约束条件对计划进行修正。主约束条件为货仓库容限制和两级供应网络结构约束。

计划流程如图1所示。

(四)模型结果说明

优化历程中，基于开发的辅助决策系统，运用革新后免疫算法对Advanced-CFLP模型进行求解，针对差别场景自界说治理参数，输出一系列最优计划决策荟萃。由于在模型加入了一系列可变系数(如运营本钱中的可酿本钱系数a、b、c、θ)，使得整个计划模型处于动态计划之中，随着参数的变革，能够动态盘算差别条件下最优计划的库存、本钱等数值，同时还可以在同一参数下，凭据实际业务需要或经验调解网络结构，快速输出计划及相应指标值，辅助最终决策计划。对各计划输出目标值，构建形成效劳包管率与本钱的外包络曲线(如图2所示)，标明效劳包管率要求越高，所需要的本钱越大。同时，每一效劳包管率下，有多种计划计划(本钱)，最终所有计划的本钱都在包络线四周及内部，其中包络线四周本钱为每个效劳包管率下计划最小本钱。

图1 计划流程示意   

图2 仓储配送网络计划效劳—本钱包络线   

四、算例剖析

以某省电网公司仓储配送网络计划的实际案例进行剖析。目前，某省电网公司全省主业单位共有76座注册库，形成了以“5个区域配送中心+14个市周转库+57个县终端库”为节点的三级仓储网络架构。对这76座货仓进行网络计划。

借助辅助决策系统，利用Advanced-CFLP模型进行计划，接纳革新后免疫算法，在优化物资供应模式的基础上，对76座货仓进行计划，选取若干作为区域库，用于存储定额储备类物资，选取若干货仓作为周转库，用于暂存入库中转类物资，并确定区域库与周转库、周转库与需求单位之间的网络辐射关系及种种物资库存数量，使仓储配送网络整体本钱最优。

首先综合考虑物资供应与仓储治理实际情况，设定一系列治理参数要求，其中a、b、θ为基于货仓运营本钱调研统计和货仓运营治理经验，拟合运营本钱函数系数值，详情如表1所示。

表1 设置仓储治理基本参数  下载原图

计划后输出最优计划，形成“14个区域库+55个周转库”的两级仓储网络，释放了7座仓储资源，基本情况与计划前对好比表2所示。

表2 计划前后变革比照情况  下载原图

表2中本钱率是对应本钱项与实体库出库总金额(需求)的比率，即运转一单位物资所需本钱，总体看计划后呈下降趋势;人均运营本钱和单位面积运营本钱也呈下降趋势;库存周转天数由原来的52天下降为42天，大大缩减了物资在库时间，提高了物资周转效率，降低资金占用时间。优化后网络释放了7座仓储资源，优化网络的同时，充分提高了全省货仓利用率，释放的仓储资源还可接纳退租、外租等手段降低本钱或获取收益。

五、结论

针对电网企业仓储配送网络优化问题，在深入研究仓储配送网络计划问题基础上，建立了Advanced-CFLP模型，运用革新后免疫算法求解问题，并借助决策辅助系统，输出给定约束条件下的最优计划。相比于常用的网络计划模型，该模型具有四个方面的优点:(1)是在既定货仓规模内和有多重限制条件下，进行仓储配送网络结构优化;(2)区别于古板以简单本钱为目标，综合考虑效劳水平与本钱双重目标;(3)精准考虑“物料—货位—货仓”映射关系，将古板货仓级网络计划精细至物料与货位级计划;(4)综合考虑了具有网络集约效应的库存持有本钱和具有治理规模效益的动态运营本钱，本钱测算越发精益。通过案例实证，本计划模型能够实现越发全面、科学、精细的网络优化，充分满足电网物资类别繁杂、货架型号多等特殊需求，在包管一定效劳水平的前提下，统筹优化仓储网络结构，释放仓储资源，降低仓储物流本钱，有效提高仓储配送网络运行效果。