南水北調(diào)東線水資源配置與調(diào)度供應(yīng)鏈的視角

南水北調(diào)東線水資源配置與調(diào)度供應(yīng)鏈的視角

南水縣是一項(xiàng)水資源保護(hù)工程。水資源保護(hù)和分配的目的是實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，支持和保障經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(dān)狀況，改善經(jīng)濟(jì)發(fā)展的滯后。它促進(jìn)了控制和逐步改善日益惡化的生態(tài)環(huán)境。促進(jìn)該地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)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(chǎng)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(gè)方面。(1)理論和方法。傳統(tǒng)的水資源配置與調(diào)度側(cè)重供水和需水兩個(gè)端點(diǎn),對(duì)于中間環(huán)節(jié)一般只是從技術(shù)角度研究(如輸水管線的規(guī)模尺寸、工程設(shè)施和調(diào)度方法等),而在用戶需求、效益成本比、服務(wù)質(zhì)量等方面較少考慮。但實(shí)踐表明,這些中間環(huán)節(jié)的重要性是不容忽視的。(2)技術(shù)思想。傳統(tǒng)的水資源系統(tǒng)的配置與調(diào)度,是以經(jīng)濟(jì)效益成本比進(jìn)行評(píng)價(jià),而南水北調(diào)東線水資源的情況復(fù)雜且涉及面很廣,目標(biāo)和要求各異,甚至相互抵觸,要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu),相對(duì)于實(shí)際情況來(lái)說(shuō),往往偏于理想化,而且在模型的構(gòu)建和算法的實(shí)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(fù)雜大系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的重要因素之一。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下,不確定性有可能誤導(dǎo)決策,然而,傳統(tǒng)的水資源配置與調(diào)度過(guò)程中對(duì)信息進(jìn)行了假設(shè)或?qū)π畔⒅匾暡蛔恪?4)合約的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的水資源供需關(guān)系,主要是行政指令性的。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下,跨流域調(diào)水中的各個(gè)實(shí)體是相對(duì)獨(dú)立而有機(jī)聯(lián)合在一起的整體,合約在設(shè)計(jì)上就與傳統(tǒng)的行政指令性實(shí)施有很大差異?；谏鲜鲆蛩?本文從管理科學(xué)理論和實(shí)際水資源調(diào)度運(yùn)行實(shí)踐出發(fā),將供應(yīng)鏈的思想和方法應(yīng)用到南水北調(diào)東線水資源配置與調(diào)度中。1水資源開(kāi)發(fā)、配置與管理的當(dāng)代意義隨著時(shí)代的發(fā)展,水資源開(kāi)發(fā)、配置與調(diào)度管理的理念、體制和技術(shù)方法由過(guò)去的“以需定供”、“技術(shù)經(jīng)濟(jì)尋優(yōu)”向“以供控需,統(tǒng)一管理”、“溝通與協(xié)調(diào)”過(guò)渡和發(fā)展。(1)美國(guó)陸軍工程兵(團(tuán))資深的水資源專家Whipple準(zhǔn)將提出,水資源開(kāi)發(fā)、配置和管理進(jìn)入了一個(gè)以“溝通與協(xié)調(diào)”為特征的新時(shí)期。這種“新時(shí)期”的觀點(diǎn)得到不少美國(guó)同行的贊同,美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)(ASCE)也很重視,支持他們1998年在芝加哥召開(kāi)的全美科學(xué)討論會(huì),隨后出版了會(huì)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(zhǔn)和算不出的實(shí)際問(wèn)題,認(rèn)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(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益與成本比的可靠性更差。文獻(xiàn)指出,存在各種間接或非經(jīng)濟(jì)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(huì)的安定及福利水平等。Grigg和Graham等認(rèn)為,水資源開(kāi)發(fā)、配置對(duì)環(huán)境和生態(tài)的影響,往往是正面和負(fù)面同時(shí)共存,無(wú)法通過(guò)單一指標(biāo)作出評(píng)價(jià),很難建立統(tǒng)一的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,更難作出具有足夠可靠程度的預(yù)測(cè)。Creighton和Priscof分析指出,由于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、生態(tài)、科技的發(fā)展變化,相應(yīng)帶來(lái)許多不確定性因素,造成需水預(yù)測(cè)和成本及效益評(píng)價(jià)存在較大的誤差,這就從根本上動(dòng)搖了傳統(tǒng)尋優(yōu)途徑的基礎(chǔ),不能再依據(jù)傳統(tǒng)的尋優(yōu)途徑擬定開(kāi)發(fā)、配置和管理方案。(3)美國(guó)從1984年就開(kāi)始組織專家調(diào)查研究,并擬定出相應(yīng)的方法、程序、體制和對(duì)策,制定出一整套“解決爭(zhēng)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(qiáng)調(diào)吸納有關(guān)部門(mén)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(xiàng)策略分別在佛羅里達(dá)(Florida)州Sanibel島濕地開(kāi)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(kāi)發(fā)等案例中推廣應(yīng)用,實(shí)踐表明ADR取得滿意的效果。(4)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展進(jìn)程和近年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,要適應(yīng)水資源開(kāi)發(fā)、配置與管理的新時(shí)期特征,當(dāng)務(wù)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(lái)考察水資源開(kāi)發(fā)、配置與管理問(wèn)題。從20世紀(jì)70年代開(kāi)始,歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已率先進(jìn)入新時(shí)期。對(duì)中國(guó)水資源系統(tǒng)運(yùn)行管理現(xiàn)狀的分析表明,中國(guó)水資源開(kāi)發(fā)、配置和管理也正在經(jīng)歷著歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已出現(xiàn)的變化。然而,中國(guó)出現(xiàn)的這種變化是與我國(guó)的國(guó)情緊密相連的。中國(guó)的國(guó)情和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與美國(guó)有較大的差別,中國(guó)南水北調(diào)工程既具有公益性特征又有市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的特征,水資源配置和調(diào)度管理需要從市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)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(jì)90年代以來(lái),中國(guó)在水資源開(kāi)發(fā)、配置與管理的理論與方法方面也進(jìn)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(guò)去解決結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的硬系統(tǒng)工程方法逐步向解決半結(jié)構(gòu)化或不良結(jié)構(gòu)問(wèn)題的所謂軟系統(tǒng)工程方法轉(zhuǎn)變。劉國(guó)緯教授首次把水資源系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度由以往視為結(jié)構(gòu)化問(wèn)題推進(jìn)到視為半結(jié)構(gòu)化問(wèn)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?cè)械姆椒ㄕ?轉(zhuǎn)變?cè)械姆椒ㄕ撾S著水資源開(kāi)發(fā)配置和調(diào)度管理從“技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(yīng)鏈管理恰如其分的順應(yīng)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(guò)上、下游子系統(tǒng)連接,形成一條串型的供需鏈狀結(jié)構(gòu)的供應(yīng)鏈。對(duì)這條供應(yīng)鏈的管理包括從“供”到“需”全過(guò)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(cè)重供水和需水兩個(gè)端點(diǎn),對(duì)于中間環(huán)節(jié),一般只是從技術(shù)角度研究(如輸水管線的規(guī)模尺寸,工程設(shè)施,調(diào)度方法等),而在用戶需求、效益成本比、服務(wù)質(zhì)量等方面考慮較少。(2)在水資源系統(tǒng)供應(yīng)鏈中,物流涉及有關(guān)水的安全、及時(shí)輸送水的輸送過(guò)程中水質(zhì)的保護(hù)等;系統(tǒng)的供需狀況受到氣象、水文、調(diào)度管理及設(shè)施運(yùn)行實(shí)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(fù)雜大系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的重要因素之一,信息流涉及有關(guān)水的需求預(yù)測(cè)、供需信息的傳遞、對(duì)水質(zhì)水量的監(jiān)控及預(yù)警等;資金流涉及有關(guān)水市場(chǎng)的研究、水價(jià)的制定以及收入分配問(wèn)題等。特別是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下,不確定性有可能誤導(dǎo)決策。通過(guò)對(duì)水資源系統(tǒng)供應(yīng)鏈中物流、信息流進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃和控制,對(duì)資金流進(jìn)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(jìn)運(yùn)營(yíng)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(guān)系中,供方和需方也可以定義為賣方和買(mǎi)方,只有當(dāng)買(mǎi)、賣雙方組成的結(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生正常的交易時(shí),才發(fā)生物流、信息流、資金流的流動(dòng)或交換。表達(dá)這種流動(dòng)或交換的方式之一就是契約關(guān)系(即供需水協(xié)議關(guān)系),供應(yīng)鏈上的成員通過(guò)建立契約關(guān)系來(lái)協(xié)調(diào)買(mǎi)方和賣方的利益。供應(yīng)鏈管理強(qiáng)調(diào)的是用系統(tǒng)的觀點(diǎn),尋求使供應(yīng)鏈整體最優(yōu),而不是局部最優(yōu),并使供應(yīng)鏈中各成員獲得相應(yīng)利益。(4)對(duì)于水資源系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)績(jī)效,傳統(tǒng)的方法是以經(jīng)濟(jì)效益成本比評(píng)價(jià)水資源系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng),南水北調(diào)東線水資源復(fù)雜且涉及面很廣,需要以“溝通與協(xié)調(diào)”替代“技術(shù)經(jīng)濟(jì)尋優(yōu)”。傳統(tǒng)的水資源供需關(guān)系,主要是行政指令性的。從無(wú)到有地建立市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下的新關(guān)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(duì)水資源的供需關(guān)系。(5)供應(yīng)鏈本身就是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物,采用供應(yīng)鏈研究南水北調(diào)東線工程水資源配置與調(diào)度問(wèn)題,能夠適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下的管理體制。在南水北調(diào)東線工程水資源供應(yīng)鏈中不以組織機(jī)構(gòu)和行政隸屬關(guān)系作為支撐,而以強(qiáng)調(diào)合作和簽訂契約作為管理職能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。成員之間串型鏈接,通過(guò)供需“協(xié)議”,實(shí)現(xiàn)“溝通與協(xié)調(diào)”,使整個(gè)水資源系統(tǒng)處于“雙贏”平衡狀態(tài)。(6)供應(yīng)鏈管理在國(guó)內(nèi)外已有許多成功的案例。供應(yīng)鏈管理是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)物。近年來(lái),隨著企業(yè)所面臨的市場(chǎng)環(huán)境日趨復(fù)雜化,使得傳統(tǒng)的模式對(duì)市場(chǎng)巨變的響應(yīng)顯得越來(lái)越遲緩和被動(dòng)。為擺脫困境,企業(yè)雖然采取了許多先進(jìn)的單項(xiàng)制造技術(shù)和管理手段并取得了一定的成效,但在響應(yīng)市場(chǎng)的靈活性方面并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的改觀。20世紀(jì)80年代末,歐美等國(guó)家提出的供應(yīng)鏈管理新概念,在短短十幾年中成為當(dāng)前管理理論和實(shí)踐中的一個(gè)熱門(mén)領(lǐng)域。1996年4月,由美國(guó)先進(jìn)制造研究(AMR)公司和國(guó)際咨詢公司PittiglioRabinTodd&McGrath(PRTM)聯(lián)合成立了供應(yīng)鏈委員會(huì)(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(huì),委員會(huì)為其成員提供供應(yīng)鏈管理方面的咨詢服務(wù)和技術(shù)支持。美國(guó)一些大公司,如HP,IBM,AT&T和AlliedSignal等紛紛采用供應(yīng)鏈管理技術(shù),并取得了顯著效益。歐洲許多國(guó)家,如愛(ài)爾蘭、荷蘭、德國(guó)等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和企業(yè)界也積極開(kāi)展與供應(yīng)鏈管理相關(guān)技術(shù)的研究,如愛(ài)爾蘭的先進(jìn)制造技術(shù)咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu)“AMTIreland”、荷蘭Nijenrode大學(xué)的技術(shù)科學(xué)與管理商業(yè)學(xué)院聯(lián)合成立的供應(yīng)鏈管理中心,都專門(mén)研究供應(yīng)鏈管理技術(shù),并為企業(yè)提供有關(guān)供應(yīng)鏈的技術(shù)服務(wù)。中國(guó)從1998年開(kāi)始,國(guó)家“863”計(jì)劃現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(CIMS)主題將供應(yīng)鏈技術(shù)與系統(tǒng)列入該主題的研究與開(kāi)發(fā),在應(yīng)用基礎(chǔ)研究、重大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)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(yīng)用,取得了初步的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。上述關(guān)于“供應(yīng)鏈”的理論、方法和許多領(lǐng)域的成功例子表明,應(yīng)用“供應(yīng)鏈”理論與方法進(jìn)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(yīng)鏈信息化討論水資源配置與調(diào)度中供應(yīng)鏈模型,首先應(yīng)清楚供應(yīng)鏈的構(gòu)成:①供應(yīng)鏈主體:供水方和需水方。②供應(yīng)鏈行為過(guò)程:抽水、泵站提水、湖泊與水庫(kù)存水、管道輸水、供用水等。③供應(yīng)鏈的媒介:物流(水流)、資金流和信息流等。④供應(yīng)鏈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):網(wǎng)絡(luò)、鏈條、網(wǎng)鏈?；诖?對(duì)南水北調(diào)水資源配置與調(diào)度中供應(yīng)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(jié)合網(wǎng)鏈狀的結(jié)構(gòu),通過(guò)一系列的行為過(guò)程協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)合理的水資源配置與調(diào)度,這一既定目標(biāo)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(xiàng)規(guī)模宏大,涉及多流域、多水源、多地區(qū)、多部門(mén)、多用戶和多目標(biāo)的非常復(fù)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(yīng)鏈的運(yùn)作模式具有以下的策略性原則。(1)南水北調(diào)調(diào)水供應(yīng)鏈可以看作是一個(gè)開(kāi)放復(fù)雜系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱CAS)。與簡(jiǎn)化的、線性的傳統(tǒng)系統(tǒng)理論相比,復(fù)雜性科學(xué)則提供了一個(gè)完全不同的世界觀。它主要研究非線性反饋網(wǎng)絡(luò),特別是復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)。CAS是一個(gè)開(kāi)放復(fù)雜巨系統(tǒng),由許多具有適應(yīng)性的主體(AdaptiveAgent)組成。這些自治的簡(jiǎn)單的智能體按照既定規(guī)則相互作用,反應(yīng)彼此行動(dòng),改進(jìn)自我行為,進(jìn)而改善整個(gè)系統(tǒng)的行為。換言之,這種系統(tǒng)的運(yùn)行方式包含學(xué)習(xí),從某種意義上說(shuō),CAS和其他系統(tǒng)構(gòu)成共同演化的大系統(tǒng),并在創(chuàng)造和學(xué)習(xí)中走向未來(lái)?；贑AS的運(yùn)用,系統(tǒng)將是一個(gè)動(dòng)態(tài)進(jìn)化學(xué)習(xí)的系統(tǒng),在這個(gè)系統(tǒng)中更加重視過(guò)程,將中間環(huán)節(jié)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)集成起來(lái),力求達(dá)到整個(gè)供應(yīng)鏈全局的動(dòng)態(tài)最優(yōu)目標(biāo)。(2)基于南水北調(diào)水資源配置與調(diào)度供應(yīng)鏈主體是供水方和需水方,供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)合作共生系統(tǒng)。供應(yīng)鏈成員之間是相互信任、互相理解、互惠互利的合作伙伴關(guān)系。這種合作與共存是由利益驅(qū)動(dòng),由共同的、平等的“游戲規(guī)則”來(lái)維持的。在這種合作模式中,個(gè)體的獨(dú)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(yùn)作的網(wǎng)絡(luò)中被統(tǒng)一起來(lái)。每個(gè)個(gè)體都是一個(gè)自律的單位,享有獨(dú)立自主決策的權(quán)利,可是,這種獨(dú)立自主性并不會(huì)破壞整體的協(xié)調(diào)一致性;整個(gè)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(gè)體的獨(dú)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(gè)體的積極性。因此,供應(yīng)鏈思想中靈活的“溝通與協(xié)調(diào)”替代單純地“技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(guò)程中,信息的不完全、不對(duì)稱又是困擾水資源復(fù)雜大系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的重要因素之一。因此,供應(yīng)鏈中的信息技術(shù)平臺(tái)對(duì)完善物流、信息流等,實(shí)現(xiàn)信息交換、信息共享和信息化集成,改進(jìn)運(yùn)營(yíng)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(wèn)題。例如,在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下,供應(yīng)鏈上每個(gè)節(jié)點(diǎn)上供水方和需水方間的動(dòng)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(gè)節(jié)點(diǎn)利用多,另一個(gè)節(jié)