Mixed-Integer Linear Programming Model for Reducing the Backlog of Service Orders at Electric Power Utilities

عندما تواجه شركة كهرباء عاصفة مفاجئة أو طفرة في أعطال المعدات، فإن العمل لا يتوقف، بل يتراكم. هذا التراكم لطلبات الإصلاح غير المكتملة يُعرف باسم "تراكم الأعمال" (Backlog). بالنسبة لشركات المرافق، يعد إدارة هذا التراكم عملية توازن دقيقة؛ إذ يتعين عليهم تحديد أي فني يذهب إلى أي منزل، ومتى يتم إرساله، وكيفية التعامل مع التأخيرات الحتمية الناتجة عن سوء الأحوال الجوية أو نقص العمال. إذا أخطأوا في ذلك، سينتظر العملاء لفترة طويلة جداً لاستعادة التيار الكهربائي، وتواجه الشركة غرامات باهظة ومواطنين غاضبين. لا يقتنصر التحدي على امتلاك عدد كافٍ من الأشخاص للقيام بالعمل فحسب، بل يتعلق بتنظيم هذا العمل بحيث تتم الإصلاحات الأكثر أهمية أولاً، مع إحراز تقدم في المهام الأقل إلحاحاً في الوقت نفسه. إنها مشكلة لوجستيات وأولويات، حيث يمكن لخطأ صغير في الجدولة أن يؤدي إلى تأخير هائل في الخدمة.

قام فريق من الباحثين من البرازيل بتطوير طريقة جديدة لحل هذه المشكلة باستخدام نموذج حاسوبي متطور مصمم لتنظيم فرق الخدمة الميدانية. وبدلاً من مجرد إرسال العمال وفقاً لترتيب وصول الطلبات، ينظر نظامهم إلى قائمة الوظائف بأكملها، ومهارات الفنيين المتاحين، ومدى إلحاح كل مهمة. اختبر الباحثون هذا النموذج مقابل الطريقة التقليدية المستخدمة من قبل العديد من الشركات، وهي ببساطة العمل على القائمة من الأعلى إلى الأسفل، وهي طريقة تُعرف بـ "الوارد أولاً يُنفذ أولاً" (First-in, first-out). وتظهر نتائجهم أنه باستخدام نهجهم الجديد، يمكن لشركة المرافق إنهاء تراكم أعمالها بشكل أسرع بكثير، وإنفاق أموال أقل بكثير على الساعات الإضافية، ومنع عمالهم من الإنهاك بسبب الجداول الزمنية الفوضوية.

بنى الباحثون نموذجاً رياضياً يعمل مثل موزع مهام عالي الكفاءة. في العالم الحقيقي، قد تمتلك شركة الكهرباء مئات الفنيين وآلاف أوامر الإصلاح التي تنتظر المعالجة. بعض هذه الأوامر هي حالات طوارئ، مثل سلك كهربائي ساقط قد يتسبب في حريق أو يترك مستشفى بدون كهرباء. وهناك أخرى هي مهام صيانة روتينية يمكنها الانتظار لبضعة أيام. يقوم النموذج الجديد بفصل هذه المهام فوراً؛ فهو يضمن تعيين كل أمر طوارئ لفني في اليوم ذاته الذي تم الإبلاغ فيه عنه، مما يضمن عدم ترك البنية التحتية الحيوية دون انتظار. وبمجرد تأمين تلك الوظائف العاجلة، يستخدم النموذج الوقت والطاقة المتبقيين للقوى العاملة لمعالجة كومة الأوامر القديمة والمتأخرة.

تعد الطريقة التي يعامل بها النظام "عمر الطلب" ميزة رئيسية. في النظام القياسي، قد يظل طلب إصلاح منخفض الأولوية عالقاً في قائمة الانتظار لأسابيع إذا وصلت طلبات جديدة أكثر إلحاحاً بقليل. يغير النموذج الجديد هذا الأمر من خلال رفع أولوية المهمة تلقائياً كلما زادت مدة انتظارها. فإذا ظل طلب إصلاح روتيني عالقاً في التراكم لعدة أيام، يدرك النظام أنه أصبح أكثر أهمية ويرفعه إلى أعلى القائمة. هذا يمنع حالة نسيان المهام البسيطة إلى أجل غير مسمى بينما تطارد الشركة حالات الطوارئ الجديدة. كما يأخذ النموذج في الاعتبار واقع العمل البشري، مثل أخذ الفنيين لإجازات مرضية، أو وصولهم متأخرين، أو حاجتهم للعمل لساعات إضافية. فهو يحسب الساعات الفعلية المتاحة لكل عامل كل يوم ويخصص المهام بناءً على ذلك، مما يضمن عدم تحميل أحد فوق طاقته بينما يظل آخرون بلا عمل.

ولرؤية ما إذا كانت هذه الفكرة ستنجح في الممارسة العملية، أجرى الباحثون محاكاة باستخدام بيانات حقيقية من إحدى شركات المرافق. قاموا بتغذية النموذج بـ 2,847 أمر خدمة موزعة على فترة 30 يوماً، وهو حجم يحاكي شهراً حافلاً لمدينة متوسطة الحجم. وقارنوا نتائج نظامهم الجديد بطريقة "الوارد أولاً يُنفذ أولاً" القديمة. كان الفرق مذهلاً؛ ففي ظل النظام الجديد، انخفض متوسط وقت انتظار العميل للإصلاح بنسبة تقارب 43 بالمائة. وبينما تركت الطريقة القديمة الطلبات تنتظر بمتوسط 14.3 يوماً، قلل النموذج الجديد ذلك الانتظار إلى 8.2 يوم فقط. حدث هذا التحسن رغم أن النظام الجديد استخدم ساعات إضافية أقل بنسبة 51 بالمائة من النظام القديم. وجد الباحثون أن الطريقة القديمة كانت غير فعالة؛ فقد أجبرت العمال على البقاء لوقت متأخر للقيام بمهام منخفضة الأولوية بينما ظلت أوامر التراكم الحرجة دون مساس. لقد ركز النظام الجديد ذلك الوقت الإضافي حيث تكمن الأهمية القصوى.

كان الأثر المالي لهذه الكفاءة كبيراً أيضاً. فمن خلال تقليل الحاجة إلى الساعات الإضافية المفرطة وتجنب الغرامات التنظيمية بسبب بطء الخدمة، أظهرت المحاكاة توفيراً محتملاً قدره 754,000 دولار خلال ذلك الشهر الواحد. وحسب الباحثون أن تكلفة تنفيذ النظام سيتم استردادها في أقل من تسعة أيام. وبعيداً عن المال، حسن النظام من استقرار القوى العاملة. فقد خلقت الطريقة القديمة بيئة فوضوية حيث تذبذبت ساعات العمل الإضافي اليومية بشكل كبير، مما جعل من الصعب تخطيط النوبات أو التنبؤ بموعد توفر العمال. أما النظام الجديد فقد عمل على تسوية هذه القمم والوديان، مما خلق جدولاً زمنياً أكثر قابلية للتنبؤ وقلل من التوتر للفنيين وخفض خطر وقوع الأخطاء الناتجة عن التعب.

كما اختبر الباحثون مدى قدرة نموذجهم على الصمود تحت الضغط الشديد، من خلال محاكاة سيناريوهات تضاعف فيها الطلب ثلاث مرات أو حيث أصبح نصف القوى العاملة غير متاح بسبب أزمة ما. وحتى في أسوأ حالات هذه السيناريوهات، حافظ النموذج على قدرته على التعامل مع إصلاحات الطوارائل دون فشل. وبينما انهارت الطريقة القديمة تحت هذا الضغط، تاركة وظائف حيوية دون عناية، تكيف النظام الجديد من خلال ترتيب الأولويات للمهام الأكثر حيوية وإدارة التراكم بطريقة منعت حدوث حالة الشلل التام. تشير هذه المرونة إلى أن النموذج ليس مجرد أداة للأيام العادية، بل هو شبكة أمان قوية لطبيعة إدارة شبكة الطاقة غير المتوقعة.

تخلص الدراسة إلى أن سر تقليل تراكم الأعمال لا يكمن فقط في توظيف المزيد من الأشخاص، بل في تنظيم العمل الذي لديهم بالفعل بشكل أكثر ذكاءً. فمن خلال استخدام نظام يعدل الأولويات ديناميكياً بناءً على مدة انتظار المهمة ويفصل بصرامة بين حالات الطوارئ والعمل الروتيني، يمكن لشركات الكهرباء خدمة عملائها بشكل أسرع وأكثر موثوقية. ويقترح الباحثون أن هذا النهج يمكن تطبيقه في صناعات أخرى حيث تدير الفرق مزيجاً من المهام العاجلة والروتينية، من الاتصالات إلى أنظمة المياه. وفي الوقت الحالي، الأدلة من المحاكاة واضحة: إن طريقة أذكى لجدولة العمل يمكن أن تحول التراكم الفوضوي إلى تدفق يمكن إدارته، مما يبقي الأنوار مضاءة والعملاء راضين.