基于項目預(yù)算及執(zhí)行情況的資金流預(yù)測分析大數(shù)據(jù)應(yīng)用設(shè)計開發(fā)

張耀 于海濤 楊鵬 林華

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基于項目預(yù)算及執(zhí)行情況的資金流預(yù)測分析大數(shù)據(jù)應(yīng)用設(shè)計開發(fā)

張耀 于海濤 楊鵬 林華

國網(wǎng)天津市電力公司信息通信公司，天津 300010

隨著公司信息化工作的全面快速推動，客戶信息、資金信息的不斷完善，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)規(guī)模已呈現(xiàn)海量、多樣、快速增長的特點。這與大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用特征逐步吻合。隨著數(shù)據(jù)多、增長快等特點的發(fā)展，公司的信息數(shù)據(jù)還附帶著雜、亂等特征的放大，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用方式正越來越難以駕馭公司日益龐大的信息數(shù)據(jù)。因此，目前大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的研究具有重要意義。

大數(shù)據(jù)技術(shù)；信息化；資金流；項目預(yù)算

引言

依據(jù)電力大數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)層級，電網(wǎng)企業(yè)實際可以分為企業(yè)管理數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運營數(shù)據(jù)以及電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)三大類。運用針對性的數(shù)據(jù)挖掘分析方法、技術(shù)、工具，對支撐公司戰(zhàn)略有重大意義。

針對公司的重要項目，挖掘項目資金流與項目進度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系以及影響資金支付偏差的關(guān)鍵因素，提高項目資金流預(yù)測準(zhǔn)確度，提升公司資金管理能力，促進公司資金成本最優(yōu)化。

現(xiàn)代電力企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略和企業(yè)管理存在顯著的特點，具有一體化平臺作為企業(yè)管理的重要手段，是內(nèi)容更精細化、成本集約化的重要途徑。這其中涉及的數(shù)據(jù)也相當(dāng)復(fù)雜。長期以來，我國都沒有對信息系統(tǒng)進行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，增大了信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換難度。

現(xiàn)代電網(wǎng)運營具有重大意義。通過對交易電價、售電量等數(shù)據(jù)的分析，及時調(diào)整運營策略。例如，為準(zhǔn)確獲取用戶的用電數(shù)據(jù)，電力公司部署了大量具有雙向通信能力的智能電表。這部分?jǐn)?shù)據(jù)是整個電力數(shù)據(jù)中是最復(fù)雜的部分，涉及面廣，數(shù)據(jù)挖掘難度相當(dāng)大。

為進一步發(fā)展電力生產(chǎn)，加大生產(chǎn)能效和效益最大化，提出建設(shè)大數(shù)據(jù)的預(yù)算管理，對分析生產(chǎn)運行狀態(tài)、提供控制和優(yōu)化策略、診斷故障及未來電力知識的發(fā)現(xiàn)等都有十分重要的意義。利用海量的電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以對生產(chǎn)過程、設(shè)備運行狀況、資源優(yōu)化配置等進行更全面系統(tǒng)地分析。

電力公司的數(shù)據(jù)天生具備大數(shù)據(jù)特征，并且大數(shù)據(jù)的應(yīng)用能顯著提升電力公司的效益。體現(xiàn)在以下兩個部分。

（1）電力公司的數(shù)據(jù)特點符合大數(shù)據(jù)的特征

電網(wǎng)公司用戶數(shù)量、資產(chǎn)規(guī)模巨大，并且電網(wǎng)生產(chǎn)運行對數(shù)據(jù)的響應(yīng)速度要求很高，故障情況下還會出現(xiàn)短時多類型數(shù)據(jù)激增的現(xiàn)象。這些特征都符合大數(shù)據(jù)的“4V”特征，說明電網(wǎng)公司天然具有大數(shù)據(jù)的條件。

（2）電力公司運用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠產(chǎn)生顯著價值

研究表明，如果企業(yè)數(shù)據(jù)使用率提升10%，電力行業(yè)中企業(yè)人均產(chǎn)出就夠提升18%左右；如果企業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量提升10%，電力行業(yè)凈資產(chǎn)收益率（ROE）的提升幅度就為218%。如果采用大數(shù)據(jù)技術(shù)提升電網(wǎng)企業(yè)的數(shù)據(jù)質(zhì)量，并較好地運行大數(shù)據(jù)分析，就將帶來顯著的價值提升。

1 背景知識

1.1 提升公司精益化管理水平

鑒于電網(wǎng)公司現(xiàn)金流預(yù)測中較難把控的是項目資金流。對于項目資金支付，目前僅采用項目整體預(yù)算控制，尚無項目過程中的資金流預(yù)測。由于項目類支出是公司支出的重要組成部分。項目資金流的無序發(fā)生將直接影響公司存量貨幣資金倉位，最終影響公司流動資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率等關(guān)鍵績效指標(biāo)的完成情況。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，充分挖掘項目及資金支付歷史數(shù)據(jù)價值，能夠提高項目資金流預(yù)測準(zhǔn)確度，提升公司資金管理能力，促進公司資金成本最優(yōu)化。

圖1 天津公司大數(shù)據(jù)推進工作框架

海量平臺是建立于公司層面的實時數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)歷史/準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，提供高效的信息整合、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)存儲功能，為跨部門、跨業(yè)務(wù)的實時數(shù)據(jù)應(yīng)用提供有力的數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)各種應(yīng)用系統(tǒng)對實時應(yīng)用的快速部署，提升管理能力。

1.2 預(yù)算管理建設(shè)目標(biāo)

針對公司的重要項目，挖掘項目資金流與項目進度之間的關(guān)聯(lián)，以及影響資金支付偏差的關(guān)鍵因素，提高項目資金流預(yù)測準(zhǔn)確度，提升公司資金管理能力，促進公司資金成本最優(yōu)化。

1.3 預(yù)算管理建設(shè)內(nèi)容

通過構(gòu)建業(yè)財聯(lián)動的分析模型，尋找國網(wǎng)天津電力總體項目資金支付模式以及不同項目類型的資金支付方式，實現(xiàn)項目資金流的預(yù)測。

預(yù)算管理建設(shè)內(nèi)容包括預(yù)算分布與分析。

項目資金流是指工程項目資金流出隨工程進度的分布情況。通過歷史項目及預(yù)算執(zhí)行情況數(shù)據(jù)，采用非線性最優(yōu)化、層次聚類等方法，分析歷史數(shù)據(jù)之間內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)建項目資金流預(yù)測模型。

通過建立行之有效的分析模型和分析工具，提升項目資金流的預(yù)測精度，為項目現(xiàn)金流預(yù)算的編制提供科學(xué)的依據(jù)。

1.4 預(yù)算管理大數(shù)據(jù)研究思路

建立數(shù)據(jù)處理模型，整合、關(guān)聯(lián)來自ERP、項目管理系統(tǒng)等不同數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)，對無法滿足分析要求的數(shù)據(jù)進行清洗。

1.5 數(shù)據(jù)分析模型

模型一：通過繪制國網(wǎng)天津電力2012—2014年資金支付年度時間序列曲線，挖掘資金流時間序列的年度模式。

模型二：基于項目類型的資金流模式挖掘。通過尋找各類別項目的資金支付規(guī)律，并根據(jù)此規(guī)律對項目資金流分布情況進行預(yù)測。

模型三：基于電網(wǎng)項目執(zhí)行情況的資金支付模式挖掘。通過分析電網(wǎng)基建項目各形象進度節(jié)點資金流分布情況，得出電網(wǎng)基建項目的典型支付模式，從而對電網(wǎng)基建項目各形象進度節(jié)點的資金流數(shù)據(jù)進行預(yù)測。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)需求架構(gòu)

預(yù)算管理大數(shù)據(jù)需求數(shù)據(jù)來源總體方案如下。

2.1.1 業(yè)務(wù)架構(gòu)

本項目建設(shè)內(nèi)容主要用于支撐資金支付管理的資金流預(yù)測業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用落地。系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)總體上遵從SG-ERP相關(guān)領(lǐng)域業(yè)務(wù)架構(gòu)，保持SG-ERP體系架構(gòu)原則不變。

2.1.2 應(yīng)用架構(gòu)

基于業(yè)務(wù)架構(gòu)，定義相應(yīng)的應(yīng)用功能、應(yīng)用劃分和分布，項目范圍內(nèi)包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)計算、可視化展現(xiàn)等基礎(chǔ)功能和基于項目形象進度的資金流分布規(guī)律分析、基于項目歷史資金支付曲線的資金流預(yù)測、基于資金支付的曲線特征的資金流預(yù)測等業(yè)務(wù)功能。

2.1.3 數(shù)據(jù)架構(gòu)

基于業(yè)務(wù)架構(gòu)和應(yīng)用架構(gòu)，按照國家電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)架構(gòu)的設(shè)計與劃分，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型。所需數(shù)據(jù)從內(nèi)部業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)（包括ERP系統(tǒng)、項目管理系統(tǒng)、營銷SG186系統(tǒng)、后勤系統(tǒng)、PMIS、IRS）獲取。系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)遵循SG-CIM模型原則，保障數(shù)據(jù)的一致性、完整性、準(zhǔn)確性。

2.1.4 技術(shù)架構(gòu)

遵循國家電網(wǎng)公司對于大數(shù)據(jù)應(yīng)用的技術(shù)架構(gòu)要求，結(jié)合業(yè)界大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展趨勢以及公司現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，充分考慮公司大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)體系融合，確保項目成果具有可移植、可擴展的技術(shù)特性。

2.2 技術(shù)實現(xiàn)

通過現(xiàn)場訪談、遠程溝通等方式了解本項目的背景情況，收集并研究“五位一體”平臺項目資金管理相關(guān)的流程、制度辦法等。調(diào)研工作包括業(yè)務(wù)調(diào)研和數(shù)據(jù)調(diào)研。業(yè)務(wù)調(diào)研是對財務(wù)部等相關(guān)業(yè)務(wù)部門開展項目資金管理業(yè)務(wù)現(xiàn)狀調(diào)研，了解目前公司資金預(yù)算制定方法以及項目資金預(yù)算制定方法，進一步細化明確業(yè)務(wù)需求。數(shù)據(jù)調(diào)研是對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)內(nèi)容進行梳理，信息系統(tǒng)權(quán)限、線上和線下數(shù)據(jù)支撐研究等，明確數(shù)據(jù)與信息系統(tǒng)對業(yè)務(wù)開展的支撐程度。

在結(jié)構(gòu)化梳理層面，將非結(jié)構(gòu)化的項目信息、借方科目等描述性特征用離散的數(shù)據(jù)變量進行替換，為后續(xù)的統(tǒng)計建模分析做準(zhǔn)備。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 基于分段線性描述的S曲線的資金流預(yù)測模型

在本研究中，我們采用歸一化的S曲線描述項目累計支出按時間的分布情況。S曲線通常是無量綱的百分比曲線，即把時間和資金流進行歸一化處理，取值

范圍處于[0，1]之間，具體的計算方式為：

得到歸一化的S曲線后，通過擬合多項式S曲線方程，模擬出資金支付按時間分布的形態(tài)，并利用項目特性等各種特征信息進行回歸分析，計算出方程參數(shù)，從而得到典型的累計成本曲線。后續(xù)根據(jù)不同項目特征信息疊加各類型項目的典型應(yīng)付資金流曲線，對項目過程中的資金流曲線進行預(yù)測，并可隨著項目的推進實時更新曲線。

具體實現(xiàn)過程中，我們分別采用三個模型對資金流進行預(yù)測，并進行相互驗證及修正。

基于項目形象進度節(jié)點信息的項目資金流預(yù)測模型，該模型首先找出與資金流發(fā)生存在關(guān)聯(lián)的項目形象進度節(jié)點，并通過擬合出分段的項目資金流時間序列曲線對項目資金流進行預(yù)測。

基于項目歷史資金支付情況的預(yù)測模型，該模型首先利用K-means對項目資金流時間序列曲線聚類，并利用決策樹對不同類別中項目特征進行劃分，最后采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對項目未來各期間的資金流出進行預(yù)測。

基于所有資金支付情況的預(yù)測模型，該模型分別建立不同條件（如主管部門、付款單位、成本類型等）下的年度應(yīng)付款時間序列曲線，通過尋找能代表該條件的典型時間序列曲線對年度應(yīng)付款情況進行預(yù)測。

2.3.2 實時可視化監(jiān)測平臺搭建

利用MFC搭建友好的用戶交互界面，并通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化梳理和數(shù)據(jù)表的存儲操作，調(diào)取系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)并存儲到新建的數(shù)據(jù)表中，再通過調(diào)用R語言編寫優(yōu)化后的分析模型對數(shù)據(jù)進行進一步統(tǒng)計和梳理，最終調(diào)用Tableau等數(shù)據(jù)展示軟件對分析結(jié)果進行可視化展示，最終提供交互式的分析結(jié)果展示。

3 軟硬件設(shè)計

本文主要技術(shù)手段是通過數(shù)據(jù)存儲與讀取技術(shù)、數(shù)據(jù)清洗技術(shù)研究明確目前數(shù)據(jù)現(xiàn)狀及支撐性，通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，分析歷史數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而對未來做出預(yù)測。在對硬件要求方面，使用目前既有的服務(wù)器與終端電腦；在對軟件要求方面，由于最終分析結(jié)果借助可視化技術(shù)進行展示和固化推廣應(yīng)用，因此需配置可視化數(shù)據(jù)分析軟件Tableau。

項目開發(fā)的業(yè)務(wù)分析應(yīng)用將部署在公司大數(shù)據(jù)平臺的存儲、計算和應(yīng)用以及展現(xiàn)相應(yīng)服務(wù)器節(jié)點上，并通過大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)與數(shù)據(jù)源業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成。部署架構(gòu)圖見圖2。

圖2 部署架構(gòu)圖

4 結(jié)語

本文設(shè)計實現(xiàn)的設(shè)備材料編制主要基于本次項目實際功能需求，結(jié)合軟件的擅長功能領(lǐng)域，以達到項目資金流預(yù)測分析應(yīng)用與展現(xiàn)場景為目的而進行。

[1]姚建國，楊勝春，高宗和，等. 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)展趨勢展望[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2007，31（13）：7-11.

[2]杜貴和，王正風(fēng)，等. 智能電網(wǎng)調(diào)度一體化設(shè)計與研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制，2010，38（15）：127-131．

Based on the Analysis of the Implementation of the Project Budget and Cash Flow Forecast Big Data Application Design and Development

Zhang Yao Yu Haitao Yang Peng Lin Hua

State Grid Tianjin Electric Power Company Information Communication Company, Tianjin 300010

As the company comprehensive and rapid push informatization, continuously improve customer information, financial information, the existing data has massive scale, variety, the characteristics of rapid growth, with the big data technology application characteristics gradually. As data more and faster development, the company’s information data also with mixed and disorderly, the characteristics of the amplifier, data processing and application of the traditional way is getting more and more difficult to control the company growing information data.Therefore, the current big data key technology research is of great significance.

big data technology; Informatization; cash flow; project budget

TM63；TU723.3

A

張耀（1988—）男，漢族，山西朔州人，當(dāng)前職務(wù)為專責(zé)，當(dāng)前職稱為初級工程師，碩士研究生學(xué)歷，研究方向為軟件工程，從事電力大數(shù)據(jù)計算及應(yīng)用研究工作。于海濤（1987—），男，漢族，天津人，當(dāng)前職務(wù)為專責(zé)，當(dāng)前職稱為工程師，碩士研究生學(xué)歷，研究方向為計算機應(yīng)用技術(shù)，從事電力大數(shù)據(jù)計算及應(yīng)用研究工作。楊鵬（1989—），男，漢族，天津人，當(dāng)前職務(wù)為專責(zé)，當(dāng)前職稱為工程師，本科學(xué)歷，研究方向為電氣工程及其自動化，從事電力大數(shù)據(jù)計算及應(yīng)用研究工作。林華（1993—），女，漢族，江西萍鄉(xiāng)人，當(dāng)前職務(wù)為專責(zé)，當(dāng)前職稱為初級工程師，本科學(xué)歷，研究方向為電力系統(tǒng)及其自動化，從事電力大數(shù)據(jù)計算及應(yīng)用研究工作。