南水北調(diào)東線水資源配置與調(diào)度供應鏈的視角

南水北調(diào)東線水資源配置與調(diào)度供應鏈的視角

南水縣是一項水資源保護工程。水資源保護和分配的目的是實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，支持和保障經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展，即有利于提高缺水地區(qū)水資源的承擔狀況，改善經(jīng)濟發(fā)展的滯后。它促進了控制和逐步改善日益惡化的生態(tài)環(huán)境。促進該地區(qū)經(jīng)濟、社會和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。然而,傳統(tǒng)的水資源配置與調(diào)度和不斷變化的市場環(huán)境下的跨區(qū)域的大規(guī)模水資源配置與調(diào)度相比,有其不足之處,主要體現(xiàn)在以下幾個方面。(1)理論和方法。傳統(tǒng)的水資源配置與調(diào)度側重供水和需水兩個端點,對于中間環(huán)節(jié)一般只是從技術角度研究(如輸水管線的規(guī)模尺寸、工程設施和調(diào)度方法等),而在用戶需求、效益成本比、服務質(zhì)量等方面較少考慮。但實踐表明,這些中間環(huán)節(jié)的重要性是不容忽視的。(2)技術思想。傳統(tǒng)的水資源系統(tǒng)的配置與調(diào)度,是以經(jīng)濟效益成本比進行評價,而南水北調(diào)東線水資源的情況復雜且涉及面很廣,目標和要求各異,甚至相互抵觸,要實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu),相對于實際情況來說,往往偏于理想化,而且在模型的構建和算法的實現(xiàn)上缺乏合理性。(3)信息分析。信息不完全往往是困擾水資源復雜大系統(tǒng)運營的重要因素之一。在市場經(jīng)濟條件下,不確定性有可能誤導決策,然而,傳統(tǒng)的水資源配置與調(diào)度過程中對信息進行了假設或?qū)π畔⒅匾暡蛔恪?4)合約的設計。傳統(tǒng)的水資源供需關系,主要是行政指令性的。在市場經(jīng)濟體制下,跨流域調(diào)水中的各個實體是相對獨立而有機聯(lián)合在一起的整體,合約在設計上就與傳統(tǒng)的行政指令性實施有很大差異。基于上述因素,本文從管理科學理論和實際水資源調(diào)度運行實踐出發(fā),將供應鏈的思想和方法應用到南水北調(diào)東線水資源配置與調(diào)度中。1水資源開發(fā)、配置與管理的當代意義隨著時代的發(fā)展,水資源開發(fā)、配置與調(diào)度管理的理念、體制和技術方法由過去的“以需定供”、“技術經(jīng)濟尋優(yōu)”向“以供控需,統(tǒng)一管理”、“溝通與協(xié)調(diào)”過渡和發(fā)展。(1)美國陸軍工程兵(團)資深的水資源專家Whipple準將提出,水資源開發(fā)、配置和管理進入了一個以“溝通與協(xié)調(diào)”為特征的新時期。這種“新時期”的觀點得到不少美國同行的贊同,美國土木工程學會(ASCE)也很重視,支持他們1998年在芝加哥召開的全美科學討論會,隨后出版了會議論文集。(2)Whipple指出,傳統(tǒng)的單純科技途徑,存在一系列算不準和算不出的實際問題,認為近期效益與成本比可靠性低,由于眾多不確定因素的影響,長期經(jīng)濟效益與成本比的可靠性更差。文獻指出,存在各種間接或非經(jīng)濟的不能貨幣化的部分,如人員傷亡,就業(yè)率,公眾健康,兒童受教育狀況,人居環(huán)境質(zhì)量和社會的安定及福利水平等。Grigg和Graham等認為,水資源開發(fā)、配置對環(huán)境和生態(tài)的影響,往往是正面和負面同時共存,無法通過單一指標作出評價,很難建立統(tǒng)一的評價指標體系,更難作出具有足夠可靠程度的預測。Creighton和Priscof分析指出,由于經(jīng)濟、社會、環(huán)境、生態(tài)、科技的發(fā)展變化,相應帶來許多不確定性因素,造成需水預測和成本及效益評價存在較大的誤差,這就從根本上動搖了傳統(tǒng)尋優(yōu)途徑的基礎,不能再依據(jù)傳統(tǒng)的尋優(yōu)途徑擬定開發(fā)、配置和管理方案。(3)美國從1984年就開始組織專家調(diào)查研究,并擬定出相應的方法、程序、體制和對策,制定出一整套“解決爭議的策略(AlternativeDisputeResolution,ADR)”,逐步將“溝通和協(xié)調(diào)”工作法制化。該策略闡述了ADR的核心是強調(diào)吸納有關部門和公眾參與決策的必要性和可行性,并提供一整套具有可操作性的體制和方法。該項策略分別在佛羅里達(Florida)州Sanibel島濕地開發(fā),路易斯安那州(Louisiana),密西西比(Mississippi)州油田區(qū)河道及沿岸土地利用規(guī)劃,ACT-ACF(Alabama-Coosa-TallapoosandAplachicola-Chattahoochee-Flint)兩流域水資源開發(fā)等案例中推廣應用,實踐表明ADR取得滿意的效果。(4)歐美發(fā)達國家的發(fā)展進程和近年的實踐經(jīng)驗表明,要適應水資源開發(fā)、配置與管理的新時期特征,當務之急是要更新觀念,突破原有思想模式,以更加廣闊的眼界來考察水資源開發(fā)、配置與管理問題。從20世紀70年代開始,歐美發(fā)達國家已率先進入新時期。對中國水資源系統(tǒng)運行管理現(xiàn)狀的分析表明,中國水資源開發(fā)、配置和管理也正在經(jīng)歷著歐美發(fā)達國家已出現(xiàn)的變化。然而,中國出現(xiàn)的這種變化是與我國的國情緊密相連的。中國的國情和經(jīng)濟發(fā)展水平與美國有較大的差別,中國南水北調(diào)工程既具有公益性特征又有市場經(jīng)濟的特征,水資源配置和調(diào)度管理需要從市場經(jīng)濟環(huán)境下的管理體制出發(fā),探討規(guī)范化的合理解決方案。(5)20世紀90年代以來,中國在水資源開發(fā)、配置與管理的理論與方法方面也進行了許多有益的探討,以期使水資源配置和調(diào)度管理的理論和方法從過去解決結構化問題的硬系統(tǒng)工程方法逐步向解決半結構化或不良結構問題的所謂軟系統(tǒng)工程方法轉(zhuǎn)變。劉國緯教授首次把水資源系統(tǒng)的運行調(diào)度由以往視為結構化問題推進到視為半結構化問題新階段。2水資源系統(tǒng)采用“與協(xié)調(diào)”的方法,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的方法論,轉(zhuǎn)變原有的方法論,轉(zhuǎn)變原有的方法論隨著水資源開發(fā)配置和調(diào)度管理從“技術經(jīng)濟尋優(yōu)”到“溝通與協(xié)調(diào)”的理念的轉(zhuǎn)變,研究的方法論應該跳出原有系統(tǒng)工程方法論的思維模式,跳出水資源系統(tǒng)配置和管理的傳統(tǒng)思路,從新的視角考慮。而供應鏈管理恰如其分的順應了這一需要。2.1管理體系的完善(1)南水北調(diào)東線水資源系統(tǒng)通過上、下游子系統(tǒng)連接,形成一條串型的供需鏈狀結構的供應鏈。對這條供應鏈的管理包括從“供”到“需”全過程中的所有環(huán)節(jié)的管理,這樣就避免了傳統(tǒng)的水資源配置和調(diào)度僅僅側重供水和需水兩個端點,對于中間環(huán)節(jié),一般只是從技術角度研究(如輸水管線的規(guī)模尺寸,工程設施,調(diào)度方法等),而在用戶需求、效益成本比、服務質(zhì)量等方面考慮較少。(2)在水資源系統(tǒng)供應鏈中,物流涉及有關水的安全、及時輸送水的輸送過程中水質(zhì)的保護等;系統(tǒng)的供需狀況受到氣象、水文、調(diào)度管理及設施運行實況等眾多不確定因素影響,信息不完全往往是困擾水資源復雜大系統(tǒng)運營的重要因素之一,信息流涉及有關水的需求預測、供需信息的傳遞、對水質(zhì)水量的監(jiān)控及預警等;資金流涉及有關水市場的研究、水價的制定以及收入分配問題等。特別是在市場經(jīng)濟條件下,不確定性有可能誤導決策。通過對水資源系統(tǒng)供應鏈中物流、信息流進行設計規(guī)劃和控制,對資金流進行分解與控制,使水資源系統(tǒng)中物流、信息流等合理有序,以及改進運營管理是必要的,也是可行的。(3)在水資源系統(tǒng)成員的供需關系中,供方和需方也可以定義為賣方和買方,只有當買、賣雙方組成的結點間產(chǎn)生正常的交易時,才發(fā)生物流、信息流、資金流的流動或交換。表達這種流動或交換的方式之一就是契約關系(即供需水協(xié)議關系),供應鏈上的成員通過建立契約關系來協(xié)調(diào)買方和賣方的利益。供應鏈管理強調(diào)的是用系統(tǒng)的觀點,尋求使供應鏈整體最優(yōu),而不是局部最優(yōu),并使供應鏈中各成員獲得相應利益。(4)對于水資源系統(tǒng)的運營績效,傳統(tǒng)的方法是以經(jīng)濟效益成本比評價水資源系統(tǒng)的運營,南水北調(diào)東線水資源復雜且涉及面很廣,需要以“溝通與協(xié)調(diào)”替代“技術經(jīng)濟尋優(yōu)”。傳統(tǒng)的水資源供需關系,主要是行政指令性的。從無到有地建立市場經(jīng)濟體制下的新關系,需要首先完成和制定一系列供需方契約。供需方之間簽署的契約能充分反映和有效協(xié)調(diào)南水北調(diào)東線工程供水區(qū)內(nèi)對水資源的供需關系。(5)供應鏈本身就是市場經(jīng)濟的產(chǎn)物,采用供應鏈研究南水北調(diào)東線工程水資源配置與調(diào)度問題,能夠適應市場經(jīng)濟下的管理體制。在南水北調(diào)東線工程水資源供應鏈中不以組織機構和行政隸屬關系作為支撐,而以強調(diào)合作和簽訂契約作為管理職能實現(xiàn)的基礎。成員之間串型鏈接,通過供需“協(xié)議”,實現(xiàn)“溝通與協(xié)調(diào)”,使整個水資源系統(tǒng)處于“雙贏”平衡狀態(tài)。(6)供應鏈管理在國內(nèi)外已有許多成功的案例。供應鏈管理是市場競爭的產(chǎn)物。近年來,隨著企業(yè)所面臨的市場環(huán)境日趨復雜化,使得傳統(tǒng)的模式對市場巨變的響應顯得越來越遲緩和被動。為擺脫困境,企業(yè)雖然采取了許多先進的單項制造技術和管理手段并取得了一定的成效,但在響應市場的靈活性方面并沒有實質(zhì)性的改觀。20世紀80年代末,歐美等國家提出的供應鏈管理新概念,在短短十幾年中成為當前管理理論和實踐中的一個熱門領域。1996年4月,由美國先進制造研究(AMR)公司和國際咨詢公司PittiglioRabinTodd&McGrath(PRTM)聯(lián)合成立了供應鏈委員會(SupplyChainCouncil),目前已有300多家世界上最大的制造企業(yè)加入了該委員會,委員會為其成員提供供應鏈管理方面的咨詢服務和技術支持。美國一些大公司,如HP,IBM,AT&T和AlliedSignal等紛紛采用供應鏈管理技術,并取得了顯著效益。歐洲許多國家,如愛爾蘭、荷蘭、德國等學術機構和企業(yè)界也積極開展與供應鏈管理相關技術的研究,如愛爾蘭的先進制造技術咨詢服務機構“AMTIreland”、荷蘭Nijenrode大學的技術科學與管理商業(yè)學院聯(lián)合成立的供應鏈管理中心,都專門研究供應鏈管理技術,并為企業(yè)提供有關供應鏈的技術服務。中國從1998年開始,國家“863”計劃現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(CIMS)主題將供應鏈技術與系統(tǒng)列入該主題的研究與開發(fā),在應用基礎研究、重大關鍵技術攻關等方面給予資助,目前已取得了一些研究成果,部分成果已在企業(yè)中成功應用,取得了初步的經(jīng)濟與社會效益。上述關于“供應鏈”的理論、方法和許多領域的成功例子表明,應用“供應鏈”理論與方法進行南水北調(diào)東線水資源系統(tǒng)配置與調(diào)度是可行的。2.2供應鏈信息化討論水資源配置與調(diào)度中供應鏈模型,首先應清楚供應鏈的構成:①供應鏈主體:供水方和需水方。②供應鏈行為過程:抽水、泵站提水、湖泊與水庫存水、管道輸水、供用水等。③供應鏈的媒介:物流(水流)、資金流和信息流等。④供應鏈的拓撲結構:網(wǎng)絡、鏈條、網(wǎng)鏈?；诖?對南水北調(diào)水資源配置與調(diào)度中供應鏈模型作如下闡述:基于南水北調(diào)物流(水流)、資金流和信息流的溝通媒介下,調(diào)水系統(tǒng)中供水方和需水方之間按照串行鏈狀和串并行結合網(wǎng)鏈狀的結構,通過一系列的行為過程協(xié)調(diào)實現(xiàn)合理的水資源配置與調(diào)度,這一既定目標成本最小、效用最大。2.3基于cas的系統(tǒng)模型分析南水北調(diào)工程是一項規(guī)模宏大,涉及多流域、多水源、多地區(qū)、多部門、多用戶和多目標的非常復雜的水資源配置工程。南水北調(diào)水資源配置和調(diào)度中供應鏈的運作模式具有以下的策略性原則。(1)南水北調(diào)調(diào)水供應鏈可以看作是一個開放復雜系統(tǒng)(以下簡稱CAS)。與簡化的、線性的傳統(tǒng)系統(tǒng)理論相比,復雜性科學則提供了一個完全不同的世界觀。它主要研究非線性反饋網(wǎng)絡,特別是復雜自適應系統(tǒng)。CAS是一個開放復雜巨系統(tǒng),由許多具有適應性的主體(AdaptiveAgent)組成。這些自治的簡單的智能體按照既定規(guī)則相互作用,反應彼此行動,改進自我行為,進而改善整個系統(tǒng)的行為。換言之,這種系統(tǒng)的運行方式包含學習,從某種意義上說,CAS和其他系統(tǒng)構成共同演化的大系統(tǒng),并在創(chuàng)造和學習中走向未來。基于CAS的運用,系統(tǒng)將是一個動態(tài)進化學習的系統(tǒng),在這個系統(tǒng)中更加重視過程,將中間環(huán)節(jié)的各個節(jié)點集成起來,力求達到整個供應鏈全局的動態(tài)最優(yōu)目標。(2)基于南水北調(diào)水資源配置與調(diào)度供應鏈主體是供水方和需水方,供應鏈是一個合作共生系統(tǒng)。供應鏈成員之間是相互信任、互相理解、互惠互利的合作伙伴關系。這種合作與共存是由利益驅(qū)動,由共同的、平等的“游戲規(guī)則”來維持的。在這種合作模式中,個體的獨立自主性和整體的協(xié)調(diào)一致性在具有充分的信息交流、完全的信息共享、并行運作的網(wǎng)絡中被統(tǒng)一起來。每個個體都是一個自律的單位,享有獨立自主決策的權利,可是,這種獨立自主性并不會破壞整體的協(xié)調(diào)一致性;整個系統(tǒng)具有共同的目的、共同的利益和協(xié)調(diào)的行為,但是,它并不需要犧牲個體的獨立自主性。這種合作模式在保證整體的協(xié)調(diào)一致性的前提下,最大限度地發(fā)揮了個體的積極性。因此,供應鏈思想中靈活的“溝通與協(xié)調(diào)”替代單純地“技術經(jīng)濟尋優(yōu)”。(3)水流、信息流、資金流貫穿于南水北調(diào)水資源配置與調(diào)度過程中,信息的不完全、不對稱又是困擾水資源復雜大系統(tǒng)運營的重要因素之一。因此,供應鏈中的信息技術平臺對完善物流、信息流等,實現(xiàn)信息交換、信息共享和信息化集成,改進運營管理模式是必要的也是可行的。(4)跨流域調(diào)水是政府優(yōu)化配置水資源的一種重要手段,水資源的分配涉及到多方參與和存在利益沖突的博弈問題。例如,在市場經(jīng)濟體制下,供應鏈上每個節(jié)點上供水方和需水方間的動態(tài)博弈;在流域水資源的分配利用中,各流域的利益總和是一定的,流域內(nèi)一個節(jié)點利用多,另一個節(jié)