Проектирование ЦП маг Л2

4. Комбинированный подход, сочетающий в себе методы и модели оптимизации (аналитические), эвристические алгоритмы и технологии имитационного моделирования + итерационный подход + перебор всех возможных решений.

Методы решения задач в проектировании ЛС и ЦП

Комбинированные методы

Рис. 2.6. Основные методы решения задач проектирования ЛС и ЦП.

Целевые функции:

-минимизация общих затрат

-максимизация объема продаж в денежных единицах или натуральном выражении

-максимизация прибыли

-минимизация инвестиций в запасы (или минимизация затрат на запасы или денег, вложенных в запасы)

-максимизация рентабельности инвестиций - ROI (отношение чистой прибыли к затратам капитала)

-максимизация числа своевременно выполненных заказов клиентов

-минимизация разницы между запланированным и фактическим временем исполнения заказов клиентов

-минимизация времени исполнения заказа

Возможные способы улучшения цепей поставок в процессе имита-

ционного моделирования [Benita M.Beamon S Ch Design and Analysis]:

-устранение эшелона распределения в системе поставок путем включения функции распределения в производственное подразделение;

-интеграция информационного потока в цепи поставок;

-внедрение JIT в систему управления запасами и сокращение временных задержек;

-улучшение движения промежуточных продуктов и материалов посредством изменений процедуры заказов;

-изменение параметров существующих процедур заказов;

-точная настройка существующих правил принятия решений в цепях поставок.

11

- сокращение временных задержек по всей цепи поставок.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ЛОГИСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ЦЕПЕЙ ПОСТАВОК

Существующие на рынке специализированные программные продукты в сфере проектирования ЛС и ЦП позволяют выполнять следующие задачи

[Kenichi Funaki State of the Art Survey]:

-проектирование цепей поставок;

-оптимизация цепей поставок;

-визуализация процессов в цепях поставок и проектных решений;

-имитационное моделирование и генерация сценариев;

-обработка данных и представление отчетов, необходимых для принятия соответствующих управленческих решений;

-интеграция задач проектирования цепей поставок и задач оптимального размещения запасов в эшелонированных системах (управление запасами в многоуровневых системах).

Таблица 2.2

Основные программные продукты, используемые при проектировании ЛС и ЦП

12

Программные продукты дают количественное обоснование управленческим решениям, генерируя оптимальную структуру цепи поставок и / или осуществляя имитационное моделирование работы цепи поставок с учетом критериев затрат, прибыли и уровня обслуживания. В последнее время появились требования к учету таких факторов как:

-риски содержания запасов;

-влияние на экологию (прежде всего - уровень выбросов углекислого газа в атмосферу)

Модели оптимизации цепей поставок

Программные продукты генерируют модель ЛС или ЦП как сеть, состоящую из узлов – логистических / производственных / торговых мощностей и векторов, характеризующих направление перемещения материальных потоков. При этом предлагается несколько вариантов конфигурации с использованием методов оптимизации, эвристики, имитационного моделирования, в зависимости от таких целевых параметров как: минимизация затрат, максимизация прибыли и пр.

Традиционно в целевую функцию включаются затраты, связанные с производством, перевозкой, запасами, складскими операциями, экологическим ущербом (выбросы углекислого газа), потреблением энергии и фиксированные затраты, связанные с функционированием звеньев ЛС / ЦП. При проектировании международных ЦП учитываются различия в налоговых системах и особенности расчета таможенных платежей.

Вмоделях минимизации затрат спрос рассматривают как одно из ограничений, то есть затраты в цепи поставок минимизируются при условии, что спрос удовлетворен на заранее установленном уровне обслуживания.

Вмоделях максимизации прибыли спрос, подлежащий удовлетворению, является одной из переменных. При расчете прибыли необходимо учитывать эластичность цен. Для ситуаций, где существует ценовая эластичность спроса, ряд ПО поддерживает экономическую модель кривой дохода (зависимость дохода от уровня продаж). Если данная кривая нелинейна, то она в процессе оптимизации будет преобразована в кусочные линейные функции - рис.2.7.

Кусочно-линейная трансформация функции в общем случае включает следующие основные этапы:

1. Исходная характеристика нелинейного элемента заменяется ломаной линией с конечным числом прямолинейных отрезков.

2. Для каждого участка ломаной определяются эквивалентные линейные параметры нелинейного элемента и рисуются соответствующие линейные схемы замещения исходной цепи.

3. Решается линейная задача для каждого отрезка в отдельности.

13

Рис.2.7. кусочно-линейная аппроксимация целевой функции (условный пример)

Большинство моделей ПО поддерживают такие оптимизационные ограничения как:

-пропускная способность и вместимость складов (РЦ, терминалов);

-производственная мощность;

-пропускная способность транспорта и транспортных путей;

-заданный уровень обслуживания клиентов;

-дополнительные ограничения как например, ограничение числа источников поставок; лимиты расстояний и географические барьеры; ограничение уровня поддерживаемого запаса в звеньях ЛС / ЦП.

Ограничения по запасам устанавливаются фиксированными для каждой локации и продукта, либо ограничение на запас может быть меняющимся во времени и быть связано с пропускной способностью ЛС, ЦП.

Проблема оптимизации ЦП формулируется как задача смешанного математического целочисленного программирования (MIP – mixed integer programming). Для решения задач такого класса используются специальные модули решения (solver). Наиболее часто в качестве «солверов» используются:

-Xpress-MP (http://www.fico.com/en/Products/DMTools/Pages/FICO- Xpress-Optimization-Suite.aspx) и

-CPLEX (http://www-01.ibm.com/software/commerce/optimization/cplex- optimizer/).

Визуализация ЦП и ЛС:

Визуализация – форма представления моделируемого объекта, которая может меняться, в зависимости от решаемой задачи.

Возможные способы визуализации ЦП:

- Географическая визуализация (технологии построения карт, ГИСтехнологии)

14

Рис.2.8 Географическая визуализация в программе 4Flow Vista [Kati Kasper-Bauer]

- Сетевая и многоуровневая сетевая модель

Рис.2.9. Многоуровневая сетевая модель 4Flow Vista [Kati KasperBauer]

15

- Диаграмма Ганта (тип столбчатых диаграмм (гистограмм), который используется для иллюстрации графика выполнения каких-либо процессов во времени)

Рис.2.10. Диаграмма Ганта выполнения процессов в цепи поставок [Лукинский / Чурилов]

- Схема Санкея (вспомогательный графический инструмент для отображения процессов продвижения материальных потоков и мест складирования)

Рис.2.11. Схема Санкея продвижения сырья, полуфабрикатов и готовых изделий [Ч Скворонек Логистика на предприятии]

- SCOR модель

Референтная модель операций в цепях поставок – Supply Chain Operations Reference model (SCOR), – была разработана и развивается междуна-

16

родным Советом по цепям поставок (Supply Chain Counsil, сокращенно – SCC) в качестве межотраслевого стандарта управления цепями поставок.

SCOR охватывает сферы:

-управление отношениями с потребителями товаров (от получения заказа на доставку до оплаты счета),

-управление материальными (товары) и нематериальными (услуги) потоками, идущими от поставщиков поставщиков до потребителей потребителей (включая управление потоками оборудования, запасных частей, ИТ компонентов),

-управление отношениями с поставщиками (от формирования заявки до выполнения каждого заказа на поставку).

SCOR реализована в ПО - IBM Supply Chain Process Modeler (http://www.ibm.com/developerworks/websphere/library/techarticles/1202_ren3/12

02_ren3.html)

Рис.2.12 Принципиальная схема SCOR-модели ЦП

17

Рис.2.13 Схема имитации процессов ЦП, реализованная в IBM Supply Chain Process Modeler

- IDEF-0 AS-IS/TO-BE

Function Modeling — методология функционального моделирования и графическая нотация, предназначенная для формализации и описания биз- нес-процессов. Отличительной особенностью IDEF0 является еѐ акцент на соподчинѐнность объектов. В IDEF0 рассматриваются логические отношения между работами, а не их временная последовательность (WorkFlow).

Стандарт IDEF0 представляет организацию как набор модулей, здесь существует правило — наиболее важная функция находится в верхнем левом углу, кроме того есть правило стороны: — стрелка входа приходит всегда в левую кромку активности, — стрелка управления — в верхнюю кромку, — стрелка механизма — нижняя кромка, — стрелка выхода — правая кромка.

Описание выглядит как «чѐрный ящик» с входами, выходами, управлением и механизмом, который постепенно детализируется до необходимого уровня. Также для того чтобы быть правильно понятым, существуют словари описания активностей и стрелок. В этих словарях можно дать описания того, какой смысл вы вкладываете в данную активность либо стрелку.

Также отображаются все сигналы управления. Данная модель используется при организации бизнес-проектов и проектов, основанных на моделировании всех процессов: как административных, так и организационных.

18

Рис.2.14. Процессная диаграмма, реализованная по стандарту IDEF-0

Поддержка обмена и обработки данных в ПО, предназначенном для проектирования ЛС и ЦП:

Большинство программных продуктов поддерживают обмен данными с системами класса ERP, а также позволяют импортировать / экспортировать информацию в базы данных, созданные в Ms-Access и Ms-Excel.

Также результаты работы программы отображаются в виде разнообразных графиков, таблиц и диаграмм, позволяющими осуществить выбор между различными вариантами структур ЦП / ЛС на основе данных, полученных в результате имитационного моделирования.

Интегрированное управление запасами, реализованное в программных продуктах проектирования ЛС и ЦП:

Поскольку жизненный цикл продукции становится короче, запасы являются только причиной высоких затрат в ЦП, но и представляют также фактор риска будущих потерь из-за невостребованности продукции в связи с ее моральным устареванием. В тоже время невозможно полностью отказаться от запасов, поскольку есть риски срыва поставок и жесткие ограничения на уровень обслуживания клиентов (могут доходить до 97%).

Соответственно возникает задача определения оптимального уровня и места размещения запаса в звеньях ЛС/ЦП.

Какие запасы в основном учитываются при решении задачи - запасы в пути, сезонные запасы, страховые запасы, текущие производственные запасы.

19

Запасы в пути зависят от времени поставки и объемов поставок и являются результирующими параметрами процесса проектирования ЦП /ЛС. Параметры этих запасов можно легко встроить в линейную модель оптимизации структуры ЛС/ЦП.

Уровень текущего (циклического) запаса может быть в общем задан линейной функцией (объем поставки / периодичность поставки), если частота поставок заранее задана.

Модель EOQ как правило не поддерживается при проектировании оптимальной структуры ЦП / ЛС, поскольку в этом случае задача становится нелинейной, а такие задачи не поддерживаются существующими солверами для случаев смешанного целочисленного программирования.

Решения о величине сезонного запаса как правило принимаются в рамках существующих линейных моделей оптимизации структуры ЦП/ЛС (мульти-периодные модели с мощностными ограничениями).

Что касается страхового запаса, то его оптимизация носит нелинейный и комбинаторный характер и сложно интегрируется в задачу оптимизации структуры ЦП / ЛС. Как правило для оптимизации страхового запаса используются отдельные программные продукты, которые позволяют оптимально разместить страховой запас в звеньях уже ранее «оптимально» спроектированной ЦП / ЛС.

Хотя нет ни одного абсолютно интегрированного инструмента оптимизации структуры ЛС / ЦП и оптимизации всех видов запасов, тем не менее возможны различные комбинационные подходы к решению данной задачи.

(1) Модель ЦП / ЛС с целевыми показателями запасов:

Самый прямой способ включать решение об оптимальном размещении запасов в задачу оптимизации структуры ЦП/ЛС. Для каждого звена ЦП/ЛС, для каждого вида продукта и производственной линии заранее устанавливаются целевые показатели запасов. Это возможно только в мульти-периодных моделях. В этом случае целевая функция в модели оптимизации включает штрафы в связи с недостижением заданного уровня запасов.

Некоторые виды ПО поддерживают динамический процесс установления целевых уровней запасов в системе.

(2)Включение в общую модель оптимизации структуры ЦП подмодели оптимизации уровня запасов.

Запасы не являются искомыми переменными в исходной модели, но вводятся в нее как результат субоптимизационной модели, связывающей уровень запасов с мощностными ограничениями (выпуск продукции, спрос).

(3)Последовательный подход.

Самый типичный подход, предлагаемый продавцами программного обеспечения проектирования ЦП:

-сначала определяется оптимальная структура ЦП/ЛС;

-принимаются решения по оптимизации запасов в существующей структуре (в частности – решается задача оптимального размещения страхового запаса).

20