石油行业供应链优化方案研究

石油行业供应链优化方案研究王华，王喆，杨磊，卢文成，董丰莲（中国石油规划总院，北京100083）摘要：石油供应链链条长，业务面广，结构复杂。当前油品市场波动频繁，价格和客户需求大起大落，使石油企业的生产经营协调难度加大。为快速应对市场变化，增强石油供应链的敏捷性，就必须利用信息技术实现供应链的集成化、模型化和可视化。根据石油供应链的结构，主要业务可以分为油田、炼厂、销售三个领域，国际石油公司多是对这三个业务领域独立运作，以增加灵活性。对于上中下游业务刚性连接的石油企业，则需要建立集成的优化模型，以实现各业务领域的协调与互动，及时掌握供应链节点的信息，面对市场变化可以快速调整计划，帮助企业做出正确的决策，降低成本，提高效益。关键词：石油；供应链；一体化优化；模型；信息技术StudyonIntegratedOptimizationofOilIndustrySupplyChainWangHua,WangZhe,YangLei,LuWencheng,DongFenglian(PetroChinaPlanningandEngineeringInstitute,Beijing,100083)Abstract:Longchainofoilsupplycoversawiderangebusinessandacomplexstructure.Recently,thefrequentfluctuationsontheoilmarket,priceandcustomerdemandmakemoredifficulttocoordinateproductionandoperationforoilcompanies.Inordertoresponsemarketchangerapidly,andenhancetheoilsupplychainagility,itisnecessarytoachievesupplychainintegrated,modeledandvisualizedbyusinginformationtechnology.Typically,themainbusinessofoilsupplycanbedividedintothreeareas,includingoilfield,refinery,andsale.Theinternationaloilcompaniesoperatethethreeareasindependently,whichcanincreasethemanagementflexibility.Forsomeoilcompanieswhichhavearigidconnectiononitsupstream,midstreamanddownstreambusiness,itneedstosetupanintegratedoptimizationmodelstoachievetheirbusiness’coordinationandinteraction,andgainpromptinformationfromthesupplychainnode.Sotheoilcompaniescanadjusttheprogramrapidlyandmaketherightdecisionsonfacingthefrequentchangedmarket.Inthatcase,thecompaniescanreducecostsandimproveitsbenefits.Keyword:oil;supplychain;integratedoptimization;model;informationtechnology引言供应链(Supplychain)是生产及流通过程中，涉及将产品或服务提供给最终用户活动的上游与下游企业，所形成的网链结构。狭义地讲，供应链是从原材料采购开始，经过生产、制造，到销售至终端用户的全过程。作为常规能源的石油，由于其易用性和不可再生性，已经超越了一般消费品的范畴，成为战略储备物资、经济风向标和资金炒作的热点。近年来，国际原油价格变幻莫测，油价大幅波动，且振荡幅度越来越大。受国际经济形势和原油价格影响，成品油的销售市场在供不应求与滞销低迷之间转换。在错综复杂的经济形势下，石油企业的生产经营正面临着巨大的挑战，如何合理安排原油开采、炼化生产和产品销售，成为制约企业生存和发展的关键问题。要解决好上述问题，需要企业采用先进的管理思想、方法、技术和手段，对市场变化快速做出反应，及时调整，科学决策。石油供应链优化，就是统筹安排生产和销售，提高供应链的敏捷性和灵活性，提高经济效益。1石油供应链的特点石油供应链是一个复杂的大系统，它以油品为主物流，以油田、炼化和销售为主要业务环节，通过对物流、资金流和信息流的控制，把供应、生产、销售及运输等方面连成一个整体的功能网链结构，是相互作用、相互依赖的有机整体。市场/零售存储/分销炼油化工油气生产原油输送一次物流二次配送市场/零售存储/分销炼油化工油气生产原油输送一次物流二次配送图1典型的石油供应链大型石油企业多是上、中、下游一体化的企2009-07-10收到初稿，2009-08-31收到修改稿联系人：王华.第一作者：王华男高级工程师业集团，供应链节点企业组成往往由多个、多类型甚至多国企业构成。石油供应链流程长，业务类型多，如上游油田属于采矿业，中游炼厂属于制造业，下游销售属于批发/零售业。石油的生产加工过程涉及复杂的物理、化学变化，原油、成品油运输方式包括管道、铁路、公路、水运等多种方式。因此石油供应链十分复杂，协调管理难度大。市场的变化，要求石油企业优化供应链管理，增强敏捷性，有效预测市场需求，合计安排生产计划和销售计划，使之能够对客户需求变化做出迅速的反应，并为客户提供有效的服务。2优化方法和技术2.1优化方法供应链管理（Supplychainmanagement，简称SCM）理论将其分为供应驱动型和需求拉动型两种类型。随着市场的发育和商品化程度提高，需求拉动成为供应链调整和优化的主要趋势。时间管理是供应链优化的基本原则，即加强各环节的协同与衔接，提高供应链的运作效率，快速满足客户需求。通常在石油供应链优化时，首先会从布局和流程方面考虑，通过结构调整并借助技术手段，加强整体的合理性和集成性。（1）布局优化目的在于通过全局空间的布局优化，在合适的地点设置原油供应点、炼油厂、成品油集散仓、分销库和加油站等设施，统筹兼顾生产地、消费地和运输半径，既要节省投资费用，又要减少运输时间和操作成本，保证服务质量。（2）流程优化流程优化的主要措施是根据市场需求和企业战略对供应链本身进行调整或重构，并对组织机构和职能进行相应的调整，实现扁平化管理，提高供应链管理效率。流程优化要求从企业内部和外部两个层面进行。通过内部流程的优化，优化企业内部资源，提高市场反应能力。外部流程优化主要是将企业内部供应链与外部供应商、客户集成起来，形成一个集成化供应链网络，实现操作协同和信息共享，提高预测能力和计划水平。（3）管理优化利用管理方法和技术手段，预测市场需求波动，把握客户需求变化，从而使供应链管理更具有前瞻性和可控性。通过信息技术，准确掌握原油和成品油库存、销售数据等信息，在保证供应和控制资源流向的前提下，利用系统优化技术，优化资源配置和运输路径，降低生产经营成本，增强竞争能力。2.2优化技术供应链管理和优化主要应用数学、系统工程、自动化、信息技术等理论、方法和手段，其中信息技术对供应链管理发展的推动最为显著。在供应链管理中主要应用了以下技术手段。（1）集成化供应链管理既是一种管理方法，又是一套信息系统。SCM作为信息系统，从功能上可分为需求预测、供应（采购）计划、生产计划与调度、运输计划、销售计划等子系统。与SCM关系紧密的信息系统还有客户关系管理（CRM）、企业资源计划（ERP）。这些系统既相互独立，又有一定的功能交叉和集成关系，如SCM往往会把客户关系管理中数据存储在供应链管理中，甚至开发一些客户管理的功能；ERP的重点是企业内部流程的操作执行，既是供应链需求预测的数据源，有时也会成为供应链计划的执行系统。通过集成还可以将企业内部的信息系统与合作伙伴的信息系统连接起来，实现及时准确的信息交互，实现物流、信息流和资金流的有机协调与控制。（2）模型化石油企业生产产能、原料供应、产品销售都是在一定范围内运作，并受到一些实际条件的约束，在不同时间周期内，还会遇到各种计划内或计划外的变化，如装置检修、原料供应不足、库容不够、产品滞销、运力受限、客户要求插入急单，取消订单等。由于石油供应链链条长、变量多、单凭个人的经验很难制定出合理、优化的计划，因此需要将业务规划抽象和固化，建立数学模型。石油供应链模型的目标函数是效益最大或成本最低，主要变量是产品量。由于优化理论和技术已经成熟，计算机运算能力和数学算法完全能够支持庞大模型的求解，所以利用模型可以快速生成计划，并可以通过多方案对比，选择最优方案。（3）可视化供应链的可视化就是能方便的获得每个节点的信息，如各种产品的库存，产品的来源和去向，并实现各种产品信息的标准化。信息化是可视化的基础，通过对供应链建模和信息化，可以获得供应链各节点、产品、路径的数据，从而使管理者可以随时掌握实时数据，便于计划、调度指挥、协调、应急处理和优化。供应管理和优化需要可视化的工具，不但能快速产生优化结果，还要能够将各种数据信息方便地展现出来，方便地分析。通过信息的可视化与共享，使供应链的管理者、操作者能及时地掌握供应链的运行情况，减少信息失真和错误决策。3优化方案研究3.1业务模式分类由于业务的多样性和复杂性，石油供应链的运作有两种典型方式：（1）上中下游各业务独立运作，分领域优化；（2）上中下游业务整体运作，一体化优化。对于方式一，油田和炼厂之间有原油交易，炼厂与销售公司间有产品交易，本公司下游的用户等同于普通客户，通过原油和产品的交易来获得资源。从经济效益的角度看，购买本公司资源与购买其它公司资源没什么区别。这种方式通过原油和产品贸易来平衡整条供应链上的供应和需求，使供应链上原料和产品供需平衡能力增强，降低了下游产品销售对上游原料供应的影响。一些跨国石油公司如BP公司、Shell公司采取此种业务模式。原油生产原油库存原油交易（采购和销售）炼油厂原油库存炼化加工炼油厂产品库存成品油库存成品油销售产品贸易（购买和销售）物流物流物流原油生产原油库存原油交易（采购和销售）炼油厂原油库存炼化加工炼油厂产品库存成品油库存成品油销售产品贸易（购买和销售）物流物流物流图2分业务领域运作的石油供应链对于方式二，供应链各环节联系紧密，物流自上游向下游供应，自有资源供应占主导地位。上中下游各业务单元自我调节的自由度小，如原油贸易量小，且以长期合同来保障原油供应；原油生产主要符合年度计划；销售部门以销售本公司产品为主，确保销售通畅和上游价值实现是主要职责。虽然这种供应链是刚性的，但供应链上的各个环节可能被不同的部门所管理，如油田生产，炼油化工、销售、管道等。中国石油采取此种业务模式，中国石化整体上也接近此种业务模式。原油生产原油库存炼油厂原油库存炼化加工炼油厂产品库存成品油库存成品油销售原油销售原油采购物流原油生产原油库存炼油厂原油库存炼化加工炼油厂产品库存成品油库存成品油销售原油销售原油采购物流图2上中下游整体运作的石油供应链3.2供应链整体优化的必要性自2008年以来，国际石油市场发生了剧烈变化，原油价格最高达140多美元/桶，成品油需求旺盛，生产企业满负荷开工，保供压力很大。此后，原油价格快速回落，到2008年底最低时接近30美元/桶，市场需求萎缩，油品库存激增，炼化企业关闭部分装置、低负荷运行，部分油田关井限产，产运销衔接和资源平衡矛盾突出。对于上、中、下游独立运作的企业，因业务链较短，采取应对措施调整生产和销售的速度快，协调产销和库存的能力强。对于上中下游一体化运作的企业，由于业务链长，生产组织和协调难度大，应对变化所需要的调整时间长，往往会反应滞后，造成一定损失。所以，