Управление и оптимизация / Satin - Optimizatsionniye metodi upravleniya 2014

-текущую потребность подразделений МЧС в материальных ресурсах;

-объемы складских запасов;

-объемы недопоставленных ресурсов;

-уровень загрузки производственных мощностей производственно - технических центров;

-степень востребованности ресурсов с учетом местных условий, прогнозов пожаров и ЧС;

-сроки выполнения текущих заказов;

-данные о производителях материальных ресурсов;

-условия отгрузки и оплаты.

Так как рыночная экономика характерна высокой степенью риска при материально-техническом обеспечении, следует решить задачу по изучению поставщиков и разработке конкурсной документации [114].

Для решения задачи своевременного обеспечения подразделений требуемой номенклатурой материальных ресурсов при минимальных издержках, необходим анализ существующих каналов продвижения материальных ресурсов.

В литературе [40] выделяют следующие схемы движения ресурсов: канал нулевого уровня (прямая связь между поставщиком и потребителем); одноуровневый канал (связь через одного оптового посредника); двухуровневый канал (связь через оптового и розничного посредника); трехуровневый канал (цепочка связи имеет поставщика, оптового посредника, мелкооптового посредника, розничного посредника и потребителя).

Такие схемы называют горизонтальными, они отражают стремление системы управления МТО снизить издержки обращения за счет установления прямых связей с поставщиками. Возможна и вертикальная форма связи, суть которой заключается в том, что потребитель, оптовый посредник, специализированные службы, объединены в вертикальную связь, что возможно только в случае, когда все эти элементы имеют единого собственника, или если система управления МТО функционирует централизованно, вне зависимости от источника содержания подразделений. Такая вертикаль имеет прямую связь с поставщиком, что снижает издержки обращения.

При невозможности описанного укрупнения требуется использовать горизонтально-вертикальные связи. Это предполагает прямую связь системы управления МТО на уровне регионального центра или субъекта Российской федерации с производителем требуемого ресурса (горизонтальная составляющая связи) и связь конечных потребителей ресурса, содержащихся из различных источников с данной системой

30

управления МТО, выступающей крупным оптовиком (вертикальная составляющая связи).

Вданном случае подразделения, содержащиеся из различных источников, получают возможность закупки по ценам, ниже отпускных цен производителя для мелкооптовых отгрузок и возможность сокращения страхового запаса закупаемого ресурса.

Вописанной модели, операции по рациональному расходованию средств, требуется представить в виде многошагового процесса, как задачу динамического программирования.

Выделяют два важнейших понятия: состояние системы в многошаговом процессе и управления на очередном шаге. Поиск опирается на принцип оптимальности Беллмана. Под состоянием системы принимаем объем остаточных финансовых ресурсов в системе материально-технического обеспечения пожарно-спасательных формирований к началу очередного шага, а под управлением на очередном шаге - объем средств, выделяемых на рассматриваемый проект. Рекуррентные соотношения Беллмана, адаптированные к рассматриваемой задаче представляем в виде:

- условно - оптимальный подход на 1 и i - ом шагах инвестиционного процесса; D1(S1),…, Di(Si) – экономия бюджетных средств и минимизация потерь проектов на 1 и i - ом шагах, зависящая от уровней вложений S1, Si.

Теорию систем и ее приложение к управлению сетевыми структурами в социальных и экономических системах исследовали А.Н. Колмогоров, А.Н. Красовский, А.М. Ляпунов, Н.Н. Моисеев, А.Я. Хинчин, Р. Беллман, Л.А. Заде, Р. Каллман, Д. Клир, Т. Саати, Э.П. Сейдж, В.А. Акимов, Н.Г. Топольский, Н.Н. Брушлинский, С.В. Соколов и другие.

Особенности функционирования систем управления сетевыми структурами отражаются в соблюдении следующих принципов:

1. Соответствие целей функционирования принятой стратегии управления рисками (четкая увязка действий административных и исполнительных органов в каждом мероприятии). Административные органы наделены полномочиями по организации поставок и распределению ресурсов и оперативно взаимодействуют с региональными органами.

31

2.Достаточность имеющихся ресурсов - принцип, обеспечивающий

вполной мере удовлетворение потребностей подразделений необходимыми ресурсами.

3.Своевременности распределения ресурсов. Своевременное определение потребности, создание страхового запаса, поддержание ресурсов в состоянии готовности к применению и своевременной поставки ресурсов подразделениям.

4.Оперативности управления - возможности оперативно реагировать на изменения обстановки.

5.Экономного распределения материальных средств за счет рационального и целенаправленного использования ресурсов.

6.Эффективное информационное обеспечение – возможность количественно выражать свойства процессов, развитие которых может приводить к отказу техники, срыву поставки и др.

В теории управления запасами, выделяют три основных вида систем снабжения:

- децентрализованная система снабжения (любой склад может обслуживать потребителей и на любом складе системы могут размещаться материальные ресурсы);

- линейная система снабжения (склады размещены по пути производственной цепочки);

- эшелонированная система снабжения (предметы снабжения поступают на склады, обслуживающие потребителей, с вышестоящих в распределительной цепочке складов).

По числу номенклатур, хранимых в системе снабжения, их различают на однородные и многономенклатурные системы снабжения.

В современных системах материально - технического снабжения (МТС) применяется два принципа - толкающий и тянущий.

Толкающие системы снабжения построены на принципе, который заключается в подаче ресурсов с предыдущей технологической операции на последующую по мере их поступления (изготовления) независимо от того, нужны ли они в данное время и в данном количестве на последующих технологических операциях или нет. То же самое происходит и с предприятиями, связанными технологической цепочкой.

В толкающих системах центральная система управления формирует управляющие сигналы, управление материальным потоком осуществляется под ее руководством.

В настоящее время используются несколько вариантов толкающих систем МРП 1, МРП 2 и система МАП [30].

Тянущие системы, по основе функционирования используют другой

принцип организации материального потока. Детали, узлы и

32

комплектующие изделия с предыдущей технологической операции производственного процесса на последующую технологическую операцию передаются по мере необходимости.

Основная цель тянущей системы снизить производственные запасы на разных этапах производственного процесса.

Преимущества тянущих систем перед толкающими:

-минимизация запасов позволяет значительно сэкономить на транспортно-складской системе;

-предприятие производит только товары, имеющие устойчивый спрос, снижается риск не продаж произведенной продукции;

-использование концепции гибкого, быстро переналаживаемого производства позволяет увеличить номенклатуру выпускаемой продукции, снизить номенклатуру станков и увеличить загрузку оборудования;

-гибкое, быстропереналаживаемое производство позволяет снизить партию запуска и транспортные партии;

-высокое качество выпускаемой продукции;

-уменьшение времени, не увеличивающего стоимость изделия вследствие снижения размеров транспортных партий.

Примером тянущей системы является японская система КАНБАН, которая применяется в фирме Тойота и в 2011 году внедрена на автозаводе УАЗ. Подробно система описана в статье Л. Власовой [121] и в книге [26].

Кроме тянущих и толкающих систем разработаны гибридные системы [32, 33], которые в том или ином виде входят в тянущие или толкающие, разрабатываются самостоятельно, в зависимости от размеров производства и типов выпускаемой продукции.

Вмонографии [39] В.А. Двуреченского, В.В. Пицика приведены принципы управления системой тылового обеспечения войск НАТО, которые заключаются в:

-соответствии системы тылового обеспечения замыслу операции (четкая увязка действий тыловых органов с этапами решения задач). Командир наделен полномочиями по организации тылового обеспечения и по распределению требуемых ресурсов;

-достаточности тыловых ресурсов;

-гибкости тылового обеспечения (система тылового обеспечения способна оперативно реагировать на изменения обстановки);

-своевременности решения задач тылового обеспечения (своевременное определение потребности, создание запасов, поддержание запасов в готовности и своевременная поставка);

-экономном расходовании материальных средств (рациональное и целенаправленное использование ресурсов, приоритетное распределение в интересах поставленных задач);

33

-равной ответственности;

-координации действий.

Важной особенностью организации управления тыловым обеспечением является автоматизированный учет всех видов материальных средств. Каждому предмету снабжения присвоен 13-ти значный кодификационный номер, все они сведены в специальные каталоги, что сокращает срок обработки поступающих заявок. В качестве перспективного направления развития материально-технического обеспечения в НАТО ведется разработка концепции по созданию глобальной интегрированной системы оперативного и боевого управления тылом.

Отечественная система тылового обеспечения, применяемая в вооруженных силах РФ, представляет собой сложную многоуровневую систему [19, 28, 39, 53, 62], обладающую многими из свойств, которыми наделены большие организационно-технические и информационные системы (см. рис. 1.5).

Рис. 1.5. Схема системы материально-технического обеспечения вооруженных сил РФ: 1. – предприятия промышленности; 2 – генеральный заказчик ЗИП; 3 – генеральный заказчик изделий для конкретных видов техники; 4 – генеральный заказчик измерительных приборов; 5 – управления вооружения объединений и соединений; 6 – центральная техническая база снабжения; 7 – базы снабжения и арсеналы; 8 – ремонтное предприятие; 9 – объекты, вооружение и военная техника

Связь между элементами системы осуществляется по линиям заказов и поставок, которые образуют иерархию уровней взаимодействия в системе.

Верхний уровень составляют предприятия промышленности, изготавливающие и поставляющие материальные средства, и довольствующие органы, формирующие заказ на изготовление продукции

34

и осуществляющие общую организацию снабжения войск, а также организацию обслуживания и профилактики техники тыла.

Средний уровень образуют базы снабжения, арсеналы, ремонтные предприятия и склады, на которых хранятся материальные средства, поступающие с предприятий промышленности, а также проводятся некоторые виды ремонта и с которых осуществляются поставки средств частям и подразделениям.

Нижний уровень иерархии составляют части и подразделения, являющиеся потребителями материально-технических средств.

Функцию принятия управленческих решений на всех уровнях иерархии выполняет система управления, где объектом управления является текущий уровень (объем) ресурсов в подразделениях (рис. 1.6).

КО

Рис. 1.6. Система управления тыловым обеспечением вооруженных сил РФ:

ОУ - орган управления; ИЗ – измерительный орган; УО - управляющий орган; ИО – исполнительный орган; КО – контролирующий орган

Произошедшие за последнее время качественные изменения в развитии подразделений МЧС поставили актуальную, требующую своего решения, научную проблему управления системой МТО. Данная проблема требует для своего решения совершенствования математических методов и моделей управления запасами и выработки стратегии снабжения, оптимизации уровня и сроков поставок материальных средств, совершенствования мероприятий по обслуживанию и ремонту техники, оптимизации сроков ее использования в подразделениях с различной интенсивностью выездов.

Учитывая опыт вооруженных сил РФ, стран НАТО и предприятий промышленности и торговли, следует отметить, что для системы управления МТО подразделений МЧС актуальна разработка автоматизированной системы поддержки принятия решений в различных сферах материально-технического обеспечения подразделений.

35

1.4. Основные направления развития системы материально-технического обеспечения

Внастоящее время интенсивно развиваются две важные области теории и практики материально-технического обеспечения: математическое обеспечение процессов автоматизированного учета материальных и технических средств и оптимизация параметров управления МТО.

Впервой из них развиваются методы проектирования АСУ, использующие в своей основе идеи анализа иерархий в условиях неопределенности и использования нечетких критериев при интервальных экспертных оценках [89, 90].

Характерной особенностью второй является то, что, несмотря на различие физического содержания решаемых в ней задач управления, они имеют много общего в своей математической формулировке. А именно: поддержание соответствующего уровня обеспечения потребностей в материальных ресурсах при выделяемых финансовых средствах на их приобретение и поставку потребителям для достижения ожидаемого эффекта от их применения. Методы решения такого класса задач успешно развиваются в течение последних лет [8 – 13, 18, 36, 50, 52, 57, 74, 84, 86, 87, 89, 90].

Для задач, связанных с управлением МТО, целесообразно разрабатывать методы оптимизации стратегий и параметров управления, таких, в частности, как уровней заказа предметов снабжения и моментов их поставки. В этом направлении интенсивно развиваются одно- и двухуровневые стратегии снабжения, а также методы оптимизации параметров управления для двухуровневой модели.

Проблема управления МТО является сложной, многоплановой и на сегодняшний день входит в перечень окончательно еще не решенных проблем. Можно выделить следующие основные противоречия препятствующие успешному решению проблем управления МТО: 1) как построить систему управления МТО, которая в полной мере удовлетворяла бы сформулированным стратегическим и тактическим целям снабжения; 2) как управлять системой, чтобы, модифицируя ее структуру и параметры, обеспечить ее общую динамическую устойчивость.

Формулировку проблемы управления современной системой МТО предложили Российские ученые В.А. Двуреченский, В.В. Пицик в работе

[39].Если взять за основу данную формулировку, то учетом специфики функционирования подразделений МЧС, следует:

1. По результатам целенаправленной переработки информационных потоков большого объема выработать решение о модификации структуры

36

и параметров системы управления материально-техническим обеспечением, а также информационных, материальных, технических, транспортных и иных потоков в системе, чтобы обеспечить оптимальное своевременное и бесперебойное снабжение подразделений в условиях ограниченных ресурсов.

2. Исходными данными в постановке задачи считать сформулированные стратегические и тактические цели обеспечения подразделений необходимыми предметами снабжения и вводимые временные ограничения на переработку поступающей информации и на выработку и реализацию решений, а также ограничения на выделяемые финансовые ресурсы, требуемые для варьирования структурой и параметрами системы в допустимых пределах.

Научные достижения в области оптимизации позволяют решать широкий класс задач по прогнозированию важнейших параметров систем материально-технического обеспечения. В частности, рассчитывать размер заказа на всевозможные виды обеспечения, прогнозировать моменты времени формирования заказов, планировать по критериям наименьших затрат уровни обслуживания, составлять транспортные схемы доставки и т.п. Математические методы решения задач [50, 52] применимы и для определения номенклатуры предметов снабжения. Данный класс задач называют задачами оптимизации (по выбранному критерию) управления системой МТО.

Постановка задачи оптимизации управления системой МТО во многом сходна с постановкой общей задачи оптимального управления: требуется определить соотношение между параметрами управления системой, при котором достигается оптимум выбранной целевой функции для заданных ограничений на варьирование структурой и параметрами системы. При выборе ограничений требуется использовать нормативную документацию в области стандартизации качества предметов снабжения. После этого целью оптимизации системы МТО становится не только расчет параметров управления, но и стандартизация параметров управления характеристиками поставляемых предметов снабжения. Такая постановка задачи оптимизации параметров управления системой МТО принципиально важна для сокращения номенклатуры предметов снабжения.

Теоретической основой для решения задач оптимизации параметров системы управления МТО является теория управления запасами. Функционирование системы управления МТО происходит по одной из известных стратегий снабжения или в их комбинации, описываемых вполне определенной, конкретной моделью [39].

37

Материально-техническое обеспечение подразделений может быть представлено как динамический процесс потребления или преобразования ресурсов требуемой номенклатуры и объема в средства ликвидации пожаров и чрезвычайных ситуаций, средства защиты от них, или средства, обеспечивающие текущую деятельность подразделений. Такому описанию соответствуют динамические модели.

Сложность описания динамического процесса поставки предметов снабжения требуемой номенклатуры в условиях ограниченности финансовых ресурсов, конкуренции между службами и подразделениями за ресурсы, неопределенности ситуации, складывающейся при чрезвычайных ситуациях, и активного участия человека в принятии решений, состоит в необходимости исследования влияния каждого из компонентов на эффективность действий при ликвидации пожаров и ЧС.

Требуется определить статические и динамические составляющие процесса управления и степень влияния динамики на эффективность системы. Участие человека в управлении системой материальнотехнического обеспечения и при планировании поставок порождает дополнительно проблему описания плохо формализуемых свойств (опыт, профессионализм, интеллектуальные возможности и интуиция).

Идеи динамического моделирования развивали в своих работах Дж. Фон Нейман, Дж. Форрестер, Р. Ален, Л.В. Канторович, Э.М. Браверманн, В.Л. Макаров, М.И. Левин, Н.С. Райтман, Ю.Н. Черемных, Н.Г. Топольский, Н.Н. Брушлинский, С.В. Соколов [111, 17, 35, 44, 65, 66, 97] и другие. Динамические модели производственных систем и процессов управления разрабатывались А.А. Вавиловым, Н.А. Саломатиным, Ю.М. Горским, А.А. Колобовым, Л.Ф. Шклярским.

Решение проблемы моделирования производственных систем связано не только с описанием объекта управления, но и с описанием его системы управления [25, 48, 73]. В настоящее время не существует единого универсального способа решения задач управления, одинаково эффективно работающего с любым способом описания объекта. Поэтому, описание объекта в некотором классе моделей влечет за собой выбор соответствующего способа построения системы управления.

Необходимость учета множества факторов при принятии решений при управлении материально-техническим обеспечением подразделений, сложность и неоднородность структуры системы закупок, сложность прогнозирования потребностей подразделений как объекта управления, приводят к необходимости использования имитационного моделирования для решения задач исследования динамики функционирования системы, прогнозирования ее состояния, оценки последствий принимаемых

38

решений и проверки эффективности алгоритмов и моделей поддержки принятия решений при управлении системой МТО [2, 41, 42, 45, 54].

Вкачестве основного преимущества имитационного моделирования,

всравнении с аналитическим, является возможность решения сложных задач с учетом таких факторов, как наличие дискретных и непрерывных элементов системы, случайные воздействия (чрезвычайные ситуации и крупные пожары), что при аналитических исследованиях вызывает серьезные трудности.

Анализ существующих задач имитационного моделирования [46] позволяет сделать вывод, что для системы управления материальнотехническим обеспечением к таким задачам следует отнести:

- разработку моделей функционирования, адекватно отражающих процессы планирования, учитывающих риски и приоритеты потребностей, предлагающих оптимальное время эксплуатации пожарно-спасательной техники в подразделениях с различной интенсивностью выездов;

- прогнозирование возможного состояния в различных ситуациях с учетом неопределенностей, возникающих при ликвидации пожаров и чрезвычайных ситуаций, неопределенностей при определении требуемого количества ремонтных бригад для поддержания готовности техники, соответствующей рискам возникновения пожаров и чрезвычайных ситуаций;

- разработка оптимальных структур и алгоритмов управления и проверка их эффективности.

При создании имитационных систем для управления МТО следует учитывать концепции организации материально-технического обеспечения, передовые идеи и архитектуры управления системами материально-технического обеспечения в бюджетных организациях и на предприятиях промышленности [6, 29, 30, 34, 51, 55, 99, 123 – 125, 127, 129].

Анализ существующих перспективных направления развития системы МТО показывает, что требуется реинжиниринг системы управления материально-техническим обеспечением подразделений. Предлагаемые направления реинжиниринга системы МТО и автоматизации процессов управления, показано на рис. 1.7.

39