Министерство образования и науки Республики Беларусь

Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники

Факультет информационных технологий и управления

Кафедра информационных технологий автоматизированных систем.

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по курсу “Основы автоматизированного управления ”

на тему “ Методы управления запасами. Динамическое управление запасами.”

Выполнила студентка гр. 220601 Волк В.М.

Руководитель Батин Н. В.

Минск

2004

Содержание.

2

Введение. 3

1.Анализ управления запасами 7

1.1.Виды и классификации методов управления запасами 7

1.2.Примеры постановок задач 10

1.3.Примеры методов в автоматизированных системах или в программных средствах 13

2.Примеры применения динамического управления запасами. 20

2.1. Задача 1 (модель при отсутствии затрат на оформление заказа). 21

2.2.Задача 2 (модель при отсутствии затрат на оформление заказа). 25

2.3. Задача 3 (модель с затратами на оформление заказа). 27

3.Программная реализация метода 31

3.1.Общие сведения. 31

3.2.Функциональное назначение. 32

3.3.Описание структуры программы. 32

3.4.Схема алгоритма. 34

3.5.Способы реализации расчета 35

3.6.Контрольные примеры. 37

3.7.Иллюстрация задачи при помощи диаграммы IDEF0. 38

Список литературы 40

Приложения 41

Приложение 1: Листинг программы. 41

Приложение 2: Копии экранов. 43

Введение.

Одной из сфер производства, в которой успешно применяются методы исследования операций, является сфера управления запасами. Система управления запасами представляет особый интерес для исследователя систем. Это объясняется, во-первых, сложностью задач, которые приходится решать в этой сфере управления, а во-вторых, возможностью решать проблемы, которые являются общими для организаций по крайней мере трех типов: предприятий поточно-массового производства, оптовой и розничной торговли и обрабатывающей промышленности.

Методы управления запасами позволяют ответить на следующие вопросы:

1) Когда заказывать новые изделия?

2) Сколько их заказывать?

Цель модели - сведение к минимуму отрицательных последствий накопления запасов, что выражается в определенных затратах. Эти затраты бывают трех основных видов:

• затраты на приобретение

• на оформление заказов

• на хранение

• потери, связанные с недостаточным уровнем запасов.[1]

Затраты на приобретение становятся важным фактором, когда цена единицы продукции зависит от размера заказа, что обычно выражается в виде оптовых скидок в тех случаях, когда цена единицы продукции убывает с возрастанием размера заказа.

Затраты на оформление заказа представляют собой постоянные расходы, связанные с его размещением. При удовлетворении спроса в течение заданного периода времени путем размещения более мелких заказов (более часто) затраты возрастают по сравнению со случаем, когда спрос удовлетворяется посредством размещения более крупных заказов (и, следовательно реже).

Затраты на хранение запаса, которые представляют собой расходы на содержание запаса на складе (затраты на переработку, амортизационные расходы, эксплуатационные расходы) обычно возрастают с увеличением уровня запаса.

Потери от дефицита имеют место при исчерпании запасов. В этом случае продажа готовой продукции или представление обслуживания становится невозможным, а также возникают потери от простоя производственных линий, в частности, в связи с необходимостью оплаты труда работников, хотя они не работают в данный момент.

Оптимальный уровень запаса соответствует минимуму суммарных затрат.

Модель управления запасами не обязательно должна включать все четыре вида затрат, так как некоторые из них могут быть незначительными, а иногда учет всех видов затрат чрезмерно усложняет функцию суммарных затрат. На практике какую-либо компоненту затрат можно не учитывать при условии, что она не составляет существенную часть общих затрат.[3]

Поддержание высокого уровня запасов избавляет от потерь, обусловливаемых их нехваткой. Закупка в больших количествах материалов, необходимых для создания запасов, во многих случаях сводит к минимуму издержки на размещение заказов, поскольку фирма может получить соответствующие скидки и снизить объем “бумажной работы”. Однако эти потенциальные выгоды перекрываются дополнительными издержками типа расходов на хранение, перегрузку, выплату процентов, затрат на страхование, потерь от порчи, воровства и дополнительных налогов. Кроме того, руководство должно учитывать возможность связывания оборотных средств избыточными запасами, что препятствует вложению капитала в приносящие прибыль акции, облигации или банковские депозиты. Несколько специфических моделей разработано в помощь руководству, желающему установить, когда и сколько материалов заказывать в запас, какой уровень незавершенного производства и запаса готовой продукции поддерживать.[1]

Теория управления запасами относится к числу наиболее молодых отраслей исследования операций, хотя отдельные результаты ее получены достаточно давно. Впервые подобная задача применительно к определению резервных денежных фондов была математически сформулирована Эджвортом Ф. в 1888 г. В начале XX века появился целый ряд статей по определению наиболее экономичного объема поставки марки материального ресурса на предприятие. По данным Смита Р., за период 1912 – 1927 гг. было опубликовано 27 работ, предлагавших различные варианты соответствующей формулы. Большая часть их относится к последним годам этого периода и вызвана затруднениями в сбыте продукции и снижением уровня запасов, предвестниками мирового экономического кризиса в 1929 г. [2]

Вторая мировая война дала мощный толчок развитию количественных методов выработки решения в сложной обстановке. Зародилась новая отрасль знания – исследование операций, в корне изменилось отношение к применению математики в экономике и в военном деле. Важнейшей областью приложения методов исследования операций оказалось снабжение военных и торгово-промышленных организаций, оптимизация которого была немыслима без рационального управления запасами на складах. Даже небольшой процент снижения запасов оборачивается ощутимой выгодой. Естественно, что фирмы щедро субсидировали исследования по оптимизации запасов и способствовали быстрому внедрению их результатов в практику. [2]

Первые системы управления запасами были разработаны применительно к запасным частям для предприятий крупных компаний и оказались успешными. При разработке систем предполагалось, что спрос на продукцию формируется большим числом потребителей и определяется главным образом дефицитом (а не ростом потребностей), что отсутствует необходимость замены одной детали другой, а затраты и время, которое требуется для выполнения заказов, известны с достаточной степенью точности.

Несмотря на то, что первые работы в области систем управления запасами носили в основном теоретический характер, для практического внедрения разработанные методы были изложены в виде точных эвристических правил на языке, понятном пользователю. Развитию теории систем управления запасами способствовали исследования, проводимые в двух направлениях. Одно из них было связано с абстрактным моделированием процесса формирования запасов, который рассматривался с чисто экономической точки зрения, т.е. как процесс минимизации затрат при ограничениях на уровень запасов, необходимых для удовлетворения спроса. Второе направление носило прагматический характер и предусматривало разработку способа определения уровня запасов, а не простое введение функциональной зависимости. Уайтин был одним из первых, кто попытался объединить эти два направления.[1]

Основы современной теории управления запасами: постановка задачи, анализ влияющих на решение факторов, способ учета неопределенности в спросе – были сформулированы в работах Эрроу К., Гарриса В., Маршака С. и Дворецкого А. Разработка этих идей в дальнейшем была подхвачена в ряде статей, обсуждающих как отдельные аспекты самой теории, так и вопрос в целом. [2]

В США выпущена серия книг по управлению запасами, предназначенных для менеджеров промышленных предприятий. Некоторые из них, например, Бариша Н., в основном описательные и сводятся к изложению методики анализа складских запасов и складского хозяйства. Другие написаны на инженерном уровне и основное внимание уделяют получению практически полезных расчетных зависимостей. Так, в работе Старра М. и Миллера М. делается попытка обобщить известные методы применительно к системам снабжения с многокомпонентными запасами, а также предлагаются блок-схемы статистического моделирования некоторых задач теории на электронных вычислительных машинах.

В классической теории запасов за рубежом разработано достаточно много моделей управления запасами. Гуила-Ури Р. и Розенстиль Э. рекомендуют преимущественно статистические методы исследования. Букан Д. и Кинисберг Э. излагают в основном аналитические способы исследования: теорию массового обслуживания, методы линейного и нелинейного программирования. Ими рассмотрена стратегия управления запасами со многими критическими уровнями, а также дан анализ простейшей многокаскадной системы снабжения. О прикладном значении теории убедительно свидетельствует тот факт, что большинство зарубежных монографий по исследованиям операций в той или иной степени рассматривают задачи управления запасами. [2]

В настоящее время согласно опросу журнала “Форчун” вице-президентов по производству из 500 фирм, модели управления запасами пользуются в промышленности наибольшей популярностью.[1]

1. Анализ управления запасами

1. Виды и классификации методов управления запасами

Обобщенная модель управления  запасами выглядит довольно простой. В реальных условиях случай детерминированного статистического спроса встречается редко. Такой случай можно рассматривать как простейший.

Важным фактором, определяющим формулировку и решение задачи управления запасами, является то, что объем спроса на хранимый запас (в единицу времени) может быть или детерминированным (достоверно известным), или вероятностным (описанным вероятностным распределением). [6]

Наиболее точно характер спроса обычно описывается посредством вероятностных нестационарных распределений. Однако с математической точки зрения модель значительно усложняется, особенно при увеличении рассматриваемого периода времени. [3]

Хотя характер спроса является одним из основных факторов при построении модели управления запасами, имеются другие факторы, влияющие на выбор типа модели. К их числу относятся:

• Запаздывание поставок или сроки выполнения заказов. После размещения заказов он может быть поставлен немедленно или потребуется некоторое время на его выполнение. Интервал времени между моментом размещения заказа и иго поставкой называется запаздыванием поставки, или сроком выполнения заказа. Эта величина может быть детерминированной или случайной.

• Пополнение запаса. Хотя система управления запасами может функционировать при запаздывании поставок, процесс пополнения запаса может осуществляться мгновенно или равномерно во времени. Мгновенное пополнение запаса может происходить при условии, когда заказы поступают от внешнего источника. Равномерное пополнение может быть тогда, когда запасаемая продукция производится сомой организацией. В общем случае система может функционировать при положительном запаздывании поставки и равномерном пополнении запаса.

• Период времени определяет интервал, в течение которого осуществляется регулирование уровня запаса. В зависимости от отрезка времени, на котором можно надёжно прогнозировать рассматриваемый период принимается конечным или бесконечным.

• Число пунктов накопления запаса. В систему управления запасами может входить несколько пунктов хранения запаса. В некоторых случаях эти пункты организованны таким образом, что один выступает в качестве поставщика для другого. Эта схема иногда реализуется на различных уровнях, так что пункт - потребитель одного уровня может стать пунктом - поставщиком на другом. В таком случае принято говорить о системе управления  запасами  с разветвленной структурой.

• Число видов  продукции. В системе управления  запасами  может фигурировать более одного вида  продукции. Это фактор учитывается при условии наличия некоторой зависимости между различными видами  продукции. Так, для различных изделий может использоваться одно и то же складское помещение или же их производство может осуществляться при ограничениях на общие производственные фонды.

• Важным фактором с точки зрения формулировки и решения задачи является также вид  функции затрат. Используются различные методы решения, включающие классическую схему оптимизации, линейное и динамическое программирование. Поэтому при решении задач управления  запасами  следует применять различные методы оптимизации.

Остановимся подробнее на детерминированных моделях управления запасами.

Детерминированные модели управления запасами делятся на статические и динамические. В статических моделях рассматриваются ситуации, когда объем спроса на хранимую продукцию (запас) является постоянным во времени. В динамических моделях объем спроса является функцией времени.

Статические модели управления запасами:

1. Однопродуктовая статическая модель (классическая задача экономического размера заказа)

Модель управления  запасами простейшего типа характеризуются постоянным во времени спросом, мгновенным пополнением запаса и отсутствием дефицита. Такую модель можно применять в следующих типичных ситуациях:

Использование осветительных ламп в здании;

Использование таких канцелярских товаров, как бумага, блокноты и карандаши, крупной фирмой;

Использование некоторых промышленных изделий, таких, как гайки и болты;

Потребление основных продуктов питания (например, хлеба и молока).

2. Задача экономического размера заказа с «разрывами» цен.

В однопродуктовой статической модели не учитываются удельные затраты на приобретение товара, т. к. они постоянны и не влияют на уровень запаса. Однако не редко цена единицы продукции зависит от размера закупаемой партии. В таких случаях цены меняются скачкообразно или предоставляются оптовые скидки. При этом в модели управления запасами необходимо учитывать затраты на приобретение.

3. Многопродуктовая статическая модель с ограничениями складских помещений

Эта модель предназначена для систем управления  запасами, включающие n (>1) видов  продукции, которая хранится на одном складе ограниченной площади. Данное условие определяет взаимосвязь между различными видами  продукции может быть включено в модель как ограничение. Товары конкурируют между собой за ограниченное складское пространство. [3]

Динамические модели управления запасами:

Рассматриваемые здесь модели отличаются от представленных ранее. Во-первых, уровень запаса контролируется периодически на протяжении конечного числа одинаковых периодов. Во-вторых, объем спроса на протяжении периода хотя и является детерминированным, но в то же время он динамический, поскольку может периодически меняться. Ситуация, в которой имеет место переменный детерминированный спрос, называется планированием потребностей ресурсов.

Здесь можно выделить две модели

1. Модель при отсутствии затрат на оформление заказа.

В этой модели рассматривается задача календарного планирования производства, рассчитанная на n равных периодов. Возможные объемы производства в каждый период ограничены, однако они могут включать несколько уровней (например, два возможных объема производства могут определяться обычным режимом работы и сверхурочными работами соответственно). На протяжении текущего периода могут производиться изделия для последующих периодов, но в этом случае должны учитываться затраты на хранение.

Основные предположения модели состоят в следующем:

1. Отсутствие затрат на оформление заказа в любой период планирования.

2. Отсутствие дефицита

3. Стоимость производства единицы продукции в любой период либо является постоянной, либо имеет возрастающие предельные затраты.

4. Стоимость хранения единицы продукции в каждый период является постоянной величиной.

Предположение об отсутствии дефицита означает, что спрос на продукцию на протяжении текущего периода не может быть удовлетворен за счет ее производства в последующие периоды.

Рассматриваемую задачу n-этапного планирования можно сформулировать в виде транспортной задачи с kn пунктами производства и nпотребителями, где k ― количество возможных уровней производства на протяжении периода (например, если на протяжении каждого периода используется регулярный и сверхурочный режим работы, то k=2). Производственные возможности каждого из kn пунктов производства определяют объемы поставок. Объемы потребления определяются объемом спроса для каждого периода. Себестоимость “перевозки” от пункта производства до пункта назначения определяется суммой затрат используемого производственного процесса и стоимости хранения единицы продукции. Оптимальное решение такой транспортной задачи определит объемы производства продукции для каждого производственного уровня, которые минимизируют суммарные затраты на производство и хранение.

Эту задачу можно решить без использования метода решения транспортных задач. Обоснованность нового метода решения следует из предположений об отсутствии дефицита и выпуклости функции затрат на производство. [6]

2. Модель с затратами на оформление заказа

Предполагается, что дефицит не допускается и затраты на оформление заказа учитываются всякий раз, когда начинается производство новой партии продукта. Здесь применяются два метода решения задачи: точный метод динамического программирования и эвристический.

Так как тема данной курсовой работы “динамическое управление запасам ”, то далее мы будем уделять внимание именно двум последним моделям и обратим внимание на точный метод динамического программирования, так как он точнее эвристического и в отличие от него обладает способностью “смотреть вперед”.