Опубликовано №1 (96) февраль 2020 г.

АВТОРЫ: БАЖИНА Д.Б., ЛУКИНСКИЙ В.С., НИКОЛАЕВСКИЙ Н.Н.

РУБРИКИ:  Имитационное моделирование

Аннотация 

В работе рассмотрены вопросы, связанные с моделированием функционирования цепей поставок как важнейшего этапа принятия управленческих решений. Контекст логистики и управления цепями поставок в общем случае рассматривает движение и преобразование материального потока, а также сопутствующих ему финансовых, информационных и др. потоков. При это отмечается необходимость исследования характеристик потока именно в динамике, так как движение потока происходит именно с течением времени. Указанные обстоятельства определяют предпочтительность выбора средств имитационного моделирования для разработки соответствующих моделей, так как такой подход по своей сути предполагает реализацию алгоритма функционирования моделируемой системы в виртуальной временной среде.

Анализ литературы, с одной стороны, позволил сделать вывод, что традиционный подход определения характеристик процессов функционирования, предполагающий последовательное решение задач в разрезе элементов цепей поставок, ограниченно или вовсе не учитывает особенности реальных процессов, в рамках которых возможна изменчивость параметров в течение времени. С другой стороны, отмечается недостаточность проработки конкретных рекомендаций по построению моделей на базе принципов системной динамики как подхода в области имитационного моделирования, который в свою очередь может позволить учесть изменчивость характеристик протекания процессов. Указанные обстоятельства определили конечную цель исследования, в части которого реализуется построение имитационной модели цепи поставок для наглядной демонстрации возможностей используемого подхода. При этом результаты могут быть полезны как с практической точки зрения для промышленных предприятий, так и для дальнейших исследований.

Электронная версия

Ключевые слова: имитационное моделирование имитационная модель системная динамика моделирование цепей поставок моделирование поддержка принятия управленческих решений принятие решений

Опубликовано №6 (95) декабрь 2019 г.

АВТОРЫ:  ЕРМОЛИНА М.В., ЗАХОДЯКИН Г.В.

РУБРИКИ:   Имитационное моделирование Информационные технологии в логистике и SCM Управление запасами

Аннотация 

 В статье рассмотрена ситуация распределения ограниченного количества запаса готовой продукции в собственной двухэшелонной логистической сети предприятия. Данная сеть состоит из центрального распределительного склада и нескольких региональных складов, обслуживающих клиентов компании. Предполагается, что каждый региональный склад ежедневно рассчитывает свою потребность в продукте с учётом прогнозируемого спроса, запаса в наличии, страхового запаса и времени доставки с центрального склада. Таким образом, менеджерам известен уровень потребления и объем запаса каждого из складов, который корректируется благодаря регулярному обмену информацией. Прогнозирование спроса и планирование отгрузок происходит централизованно.
Под ограниченным запасом понимается размер запаса готовой продукции на центральном складе, недостаточный для удовлетворения суммарных потребностей региональных складов в продукте. Ситуация ограниченного запаса может иметь различную протяжённость во времени.
Для принятия решения о распределении используются принципы распределения ограниченного запаса, т.е. набор правил, определяющих объём и очерёдность отгрузок с центрального на региональные склады продукции с ограниченным запасом.
В рамках статьи были поставлены и решены следующие задачи:
- определить факторы, влияющие на решение о правилах распределения ограниченного запаса
- создать классификацию применяемых принципов распределения ограниченного запаса
- определить влияние целей бизнеса на выбор предпочтительного принципа распределения
- построить имитационную модель и проверить, какой принцип распределения наилучшим образом способствует достижению выбранной цели
Предполагается, что полученные результаты можно будет использовать для формирования правил распределения ограниченного запаса на предприятиях с собственной сетью распределения, и для формирования алгоритмов распределения в информационных системах (модулях) класса DRP.

Электронная версия

Ключевые слова: управление запасами, имитационное моделирование, оптимизация распределения запасов, оптимизация запасов, DRP

Опубликовано № 1 (60) февраль 2014 г.

АВТОР: Сергеев В.И., Левина Т.В. 

РУБРИКА Управление цепями поставок, Планирование в цепях поставок, Аналитика в логистике и SCM

Аннотация

Рассмотрены проблемы стратегического планирования цепей поставок. На примере компании - дистрибьютора компьютерных комплектующих, цифровой техники и офисного оборудования показана идеология стратегического планирования с использование референтной модели операций в цепи поставок. Показаны перспективы внедрения в практику планирования интегрированной (объединенной) концепции Lean Six Sigma с референтной моделью SCOR.

Ключевые слова: стратегическое планирование проектирование цепей поставок моделирование цепей поставок диагностика SCOR LEAN Six Sigma бережливое производство референтная модель

Опубликовано № 2 (61) апрель 2014 г.

АВТОР: Ковалёв М.Н.

РУБРИКА Управление цепями поставок,  Терминология в логистике и SCM, Оптимизация и экономико-математическое моделирование

Аннотация

Цепь поставок рассматривается с позиций объектно-ориентированного системного подхода. Уточняется определение и свойства цепи поставок. Предложена классификация цепей поставок. Разработан вариант сетевой модели цепи поставок в системе SCM и выполнен сравнительный анализ этой модели с традиционной сетевой моделью. Приведена математическая модель задачи минимизации логистических издержек в цепях поставок промышленного предприятия в общем виде.

Ключевые слова сетевая модель объектно-ориентированный подход  классификация цепей поставок математическая модель логистические затраты моделирование цепей поставок

Опубликовано № 2 (61) апрель 2014 г.

АВТОР: Солодовников В.В.

РУБРИКА Аналитика в логистике и SCM, Имитационное моделирование, Корпоративная логистика промышленных компаний, Планирование в цепях поставок  

Аннотация

В статье описан процесс реализации проекта по внедрению системы стратегического моделирования цепей поставок в международной угольной компании. Подробно рассмотрены все этапы данного проекта, риски, характерные для каждого этапа. Автор дает рекомендации по минимизации указанных рисков и максимально эффективной оптимизации процессов планирования.

Ключевые слова стратегическое планирование моделирование цепей поставок сценарный анализ

Опубликовано № 5 (64) октябрь 2014 года

АВТОРЫ: Солодовников В.В.

РУБРИКА Планирование в цепях поставок, Имитационное моделирование, Информационные технологии в логистике и SCM, Аналитика в логистике и SCM

Аннотация 

Эффективное управление современного предприятия в принципе невозможно без стратегического планирования и регулярного мониторинга целей и направлений развития цепи поставок. Высшему руководству постоянно приходится решать задачи, связанные со слияниями и поглощениями компаний, появлением конкурентов на региональных рынках, влияниями изменений цен на производственное сырье, материалы, проблемами своевременной транспортировки сырья и готовой продукции, изменениями структуры и географии спроса в регионах, необходимостью определения направлений стратегических инвестиций в бизнес. Тем не менее, на практике методический, формализованный бизнес процесс моделирования развития цепи поставок пока редкость в российских компаниях. Анализ эффективности цепей поставок производится на проектной основе, от случая к случаю, занимает достаточно много времени и не обладает достаточной точностью прогноза, и чаще всего предлагает стратегии на «верхнем уровне», не затрагивая влияния стратегических инициатив на всю комплексную инфраструктуру цепи поставок компании. Тенденции на усложнение материальных, финансовых и информационных потоков в цепях поставок ведущих компаний определяет необходимость в информационной поддержке такого важного процесса планирования. За последние десятилетия были разработаны специализированные методы и технологии моделирования комплексных цепей поставок с одновременным учетом производственных, ресурсных, сбытовых и других ограничений. Одним из основных назначений этих методов и технологий является информационная поддержка стратегического планирования цепей поставок. В рамках настоящей статьи рассматриваются типовые задачи стратегического планирования, ключевые методы решения задач стратегического планирования, а также наиболее популярные программно-математические инструменты для этого.

Ключевые слова стратегическое планирование мониторинг анализ эффективности моделирование цепей поставок проектирование цепей поставок

Современные промышленные предприятия - лидеры отраслей это мощные конгломераты с комплексной производственно-логистической цепью поставок. В условиях динамически меняющейся конкурентной среды в российском бизнесе, региональной и глобальной экспансии лидеров рынка, эффективное управление в принципе невозможно без стратегического планирования деятельности компаний-лидеров, без целостного определения и регулярного мониторинга целей и направлений развития цепи поставок. Руководству компаний постоянно приходится решать задачи, связанные со слияниями и поглощениями компаний, появлением конкурентов на региональных рынках, влияниями изменений цен на производственное сырье, материалы, проблемами своевременной транспортировки сырья и готовой продукции, изменениями структуры и географии спроса в регионах, необходимостью определения направлений стратегических инвестиций в бизнес.

Интеграция логистических сетей компаний, приобретенных в результате поглощения, в существующую структуру распределения; оптимизация запасов за счет максимально возможного использования существующих складов и распределительных (дистрибутивных) центров, распределения прямых и централизованных поставок продукции и оценка инвестиционной эффективности постройки новых складских мощностей; максимизация прибыли от продаж в существующей сети распределения – вот лишь некоторые из задач, делающие моделирование цепей поставок необходимой составляющей планирования долгосрочных бизнес-стратегий.

Имея  возможность регулярно оценивать перспективы развития бизнеса  в количественных факторах, организации получают возможность гибко управлять открывающимися возможностями на рынке, быстро принимать экономически обоснованные решения. Это означает, что регулярное и взаимосвязанное планирование стратегий производства, логистики, продаж и финансов может быть одним из главных преимуществ в конкурентной борьбе.

Тем не менее, на практике формализованный бизнес процесс моделирования развития цепи поставок  пока редкость в российских компаниях. Анализ эффективности цепей поставок производится  на проектной основе, от случая к случаю, занимает достаточно много времени и не обладает достаточной точностью прогноза, и чаще всего предлагает стратегии на «верхнем уровне», не затрагивая влияния стратегических инициатив на всю комплексную инфраструктуру цепи поставок компании.

Обычно, инициативы и будущие стратегии компании моделируются исходя из интересов и рекомендаций различных подразделений внутри предприятия, учитывающих только определенный аспект деятельности компании. К примеру, стратегии расширения производства, разработанные производственниками с учетом оптимального расширения производственных мощностей и минимизации закупочных затрат для определенных видов продукции, могут входить в противоречие с планами продаж, разработанных с учетом максимизации прибыли в определенных регионах. При этом вполне возможно, что результатом реализации и тех, и других стратегий  будет рост  уровня запасов и рост затрат на транспортировку. А значит, стратегии, оптимальные с точки зрения производства и продаж, будут противоречить стратегии эффективной логистики. В результате, принятая стратегия развития может быть не самой оптимальной с точки зрения оценки минимизации затрат или максимизации прибыли по всей цепочке стоимости компании.

Надо отметить, что за последние десятилетия были разработаны специализированные методы и технологии [9-13,15,16] моделирования комплексных цепей поставок с одновременным учетом производственных, ресурсных, распределительных и других ограничений. Одним из основных назначений этих методов и технологий является информационная поддержка стратегического планирования цепей поставок.  В рамках настоящей статьи рассматриваются типовые задачи стратегического планирования, ключевые методы решения задач стратегического планирования, а также наиболее популярные программно-математические инструменты для этого. В завершении статьи представлены выводы и рекомендации автора

Задачи стратегического планирования

Для лучшего понимания целей и задач стратегического планирования рассмотрим более подробно его место и связь с другими уровнями, приведенные на рисунке 1. 

Рисунок 1 Уровни планирования

Стратегическое планирование - инструмент высшего руководства, позволяющий определять наиболее перспективные направления деятельности организации, обеспечивающие ее рост и процветание.

Оперативное планирование - рабочий инструмент для оперативного управления цепью поставок. Компании, которые работают с коротким временем выполнения заказа, модифицируют детальные оперативные планы почти непрерывно, однако ежедневное обновление подобных планов является более типичным.

Тактическое планирование необходимо для связи стратегических планов компании с более детальными оперативными планами. Оно служит промежуточным звеном, и проводником политики руководства компании на более детальные уровни планирования с одной стороны и обратной связью о реальном состоянии дел в цепи поставок с другой стороны.

Рассмотрим более подробно типовые задачи стратегического планирования цепи поставок предприятий.

В области производства это:

• определение оптимального расположения новых производств;
• выявление неприбыльных производств;
• определение необходимости в добавлении производственных линий, а также перепрофилирования;
• разработка стратегии по аутсорсингу (доля производства продукции смежниками);
• размещения дополнительных мощностей хранения и расчет их загрузки;
• определение наиболее выгодного периода для внедрения преобразований.

В области дистрибуции это:

• определение оптимального расположения новых региональных складов и дистрибуционных центров;
• оценка эффективности существующей сети складов;
• оценка целесообразности закрытия складов или консолидации;
• распределение зон покрытия спроса между складами/дистрибуционными центрами компании;
• выработка стратегии по оптимальному объединению сети складов после слияния/ поглощения других компаний;
• определение уровня запасов в цепи поставок;
• определение наиболее выгодного периода для внедрения преобразований.

В области транспортировки это:

• определение видов транспортировки для заданных регионов для поставок снабжения и сбытовых поставок;
• определение доли собственного и привлекаемого транспорта;
• оценка целесообразности унификации собственного транспорта;
• определение наиболее выгодного периода для внедрения преобразований.

В области снабжения это:

• определение источников поставки сырья и материалов;
• расчет уровня запасов сырья и материалов;
• определение наиболее выгодного периода для внедрения преобразований.

В области сбыта это:

• определение ассортимента продаваемой в различных регионах продукции;
• оценка применения различных вариантов ценовой политики;
• определение приоритетности каналов продаж/рынков сбыта;
•  определение наиболее выгодного периода для внедрения преобразований.

В области финансов это:

• оценка программы инвестиций (оптимизация портфеля инвестиционных проектов);
• определение источников финансовых ресурсов и вариантов их размещения;
• формирование политики трансфертного ценообразования;
• определение наиболее выгодного периода для внедрения преобразований.

Зачастую многие эти задачи являются конкурирующими. В рамках стратегического планирования необходимо найти наиболее выгодную стратегию развития цепи поставок, учитывающую возможности и ограничения внутренней и внешней среды компании.

Ключевые методы решения задачи стратегического планирования

Как и любое планирование, стратегического планирования цепи поставок начинается с моделирования. Одно из определений модели звучит следующим образом. Модель — это система, исследование которой служит средством для получения информации о другой системе, это упрощённое представление реального устройства и/или протекающих в нём процессов, явлений.

Таким образом, модель цепи поставок это упрощенное представление реальной цепи поставок состоящее из:

• объектов цепи поставок, включающих производства, складские комплексы, рынки сбыта, внешних поставщиков;
• плеч, связывающих эти объекты;
• процессов преобразования и ресурсов (производство);
• товароматериальных ценностей и финансов, формирующих материальные и финансовые потоки;
• параметров модели и ограничений.

Процесс моделирования состоит из следующих основных шагов: создание модели цепи поставок, оптимизации параметров модели и интерпретация результатов (см. рисунок 2).

Рисунок 2 Процесс моделирования

Оптимизация модели — это нахождение наилучшего решения в рамках существующих ограничений по заданным критериям: максимальная маржинальная прибыль, максимальный доход и т.д. В зависимости от вида модели подбирается наиболее подходящий алгоритм оптимизации.

Рассмотрим более подробно основные виды моделей. На рисунке 3 приведена базовая классификация моделей.

Рисунок 3  Базовая классификация моделей

Эвристические модели

Наиболее распространенными моделями в мире являются умозрительные или эвристические модели. Они почти всегда предшествуют всем другим видам моделей. Эвристическими методами оптимизации называются логические приемы и методические правила научного исследования и изобретательского творчества, которые способны приводить к цели в условиях неполноты исходной информации и отсутствия четкой программы управления процессом решения задачи [3].

Для случая комплексных цепей поставок сложность материальных потоков приводит к тому, что зачастую при планировании происходит недопустимое упрощение проблемы и как результат страдает реалистичность и качество стратегического плана.  Именно поэтому в конечном итоге умозрительные модели формализуются в виде описательных или физических моделей. Наиболее перспективными описательными моделями в плане получения оптимального результата являются математические модели. На сегодняшний день в области стратегического планирования цепей поставок наибольшее распространение получили методы имитационного моделирования и математического программирования [1,2,5-8,14,17].

Имитационное моделирование

В настоящее время для исследования очень сложных экономических систем широко применяются методы имитационного моделирования [2]. Имитационная модель – это описание изучаемой системы с помощью адекватных ей алгоритмов функционирования системы под влиянием внешних и внутренних возмущений. Существует три основных метода имитационного моделирования: системная динамика, дискретно-событийное моделирование, агентное моделирования.

К имитационному моделированию обычно прибегают в тех случаях, когда зависимости между элементами моделируемых систем настолько сложны и неопределенны, что они не поддаются формальному описанию с помощью аналитических моделей. Таким образом, имитационное моделирование исследователи сложных систем вынуждены использовать, когда чисто аналитические методы либо неприменимы, либо неприемлемы (из-за сложности соответствующих моделей) [8].

При имитационном моделировании динамические процессы системы-оригинала подменяются процессами, имитируемыми моделирующим алгоритмом в абстрактной модели, но с соблюдением таких же соотношений длительности, логических и временных последовательностей, как и в реальной системе. При наличии большого количества достоинств настоящего метода моделирования при решении широкого круга задач, необходимо отметить его недостатки:

• отсутствие хорошо структурированных принципов построения имитационных моделей, что требует значительной специальной проработки каждого конкретного случая ее построения;
• методологические трудности поиска оптимальных решений;
• повышенные требования к быстродействию ЭВМ, на которых имитационные модели реализуются;
• сложность анализа и осмысления результатов, полученных в результате вычислительного эксперимента;
• достаточно большие затраты времени и средств, особенно при поиске оптимальных траекторий поведения исследуемой системы.

Математическое программирование

Математическое программирование уже на протяжении многих лет успешно  применяются в промышленности, сельском хозяйстве, логистике, системе здравоохранения [1,5-8,14,17].

Широкое прикладное распространение в моделировании экономических систем получили методы линейного и смешанного целочисленного программирования.

Математическая модель любой задачи линейного и смешанного целочисленного  программирования включает: целевую функцию, оптимальное значение которой (максимум или минимум) требуется отыскать; ограничения в виде системы линейных уравнений или неравенств; требование неотрицательности переменных.

Ключевыми особенностями этих методов является: детерминированность; динамичность; оптимальность.

В практике организации процесса регулярного стратегического планирования эти методы являются наиболее распространенными.

Программно-математический инструментарий

На сегодняшний день существует большое количество научно-исследовательских инструментов, профессиональных средств разработки и бизнес приложений для оптимизационного моделирования цепей поставок предприятий [9-13,15,16].

Наиболее распространенные программные платформы для разработки математических моделей цепей поставок приведены в таблице 1.

Таблица 1

Программные платформы для разработки математических моделей

Использование описанных инструментов предполагает выбор в пользу разработки собственного решения по стратегическому моделированию цепи поставок. Разработка собственного решения подразумевает привлечение и удержание команды специалистов с высокой научно-технической квалификацией. Достаточно часто при разработке собственного решения модель получается узкоспециализированной и адаптация подобной модели к изменениям, ее масштабирование является трудоемкой. 

На сегодняшний день наиболее востребованными решениями на рынке являются бизнес приложения, основанные на методах математического программирования. В таблице 2 приведены результаты исследования, проведенные известной международной компанией в 2013 году, производителей бизнес приложений для планирования цепей поставок.

Таблица 2

Рейтинг производителей систем планирования цепей поставок

Однако следует с осторожностью относиться к результатам подобных исследований. Приведенные результаты исследования оценивают совокупные возможности поставщика решения во всех аспектах информационной поддержки управления цепями поставок. В подобных исследованиях обычно не участвуют узкоспециализированные компании производители программного обеспечения.

Автором составлен свой собственный рейтинг производителей программного обеспечения в области стратегического планирования цепей поставок на основе изучения опыта внедрений инструментов в России. Основные инструменты стратегического моделирования в России приведены в таблице 3.

Таблица 3

Основные инструменты стратегического моделирования в России

Указанные приложения являются специализированными решениями. Они изначально ограничены задачами оптимизации цепей поставок и наиболее подходят для организации регулярного процесса стратегического планирования компании. Они не требуют от персонала компании, где внедряется продукт, глубоких знаний в области математического моделирования. Всю основную работу по настройке решения выполняют специалисты, после чего пользователи оперируют более простыми для их понимания базами данных для масштабирования модели и обновления данных.  Эти решения, как правило, обладают богатым инструментарием для визуализации результатов планирования и проведения сравнительного анализа различных сценариев.

Таким образом, внедрение специализированных бизнес приложений позволяет кардинально усовершенствовать и одновременно упростить процесс стратегического планирования [4].

В заключении рассмотрим сравнительный анализ традиционной практики стратегического планирования без применения программно-математического инструментария и стратегического планирования, основанного на методах математического моделирования (см. таблица 4).

Таблица 4

Сравнительный анализ

Выводы и рекомендации

Применение программно-математических инструментов для моделирования цепей поставок позволяет систематизировать и значительно повысить эффективность процесса стратегического планирования компании.

На сегодняшний день существует большое количество научно-исследовательских инструментов, профессиональных средств разработки и бизнес приложений для оптимизационного моделирования цепей поставок предприятий. В большинстве случаев для решения типовых задач стратегического планирования предприятий достаточно внедрения одного из соответствующих бизнес приложений. В случае решения нетиповых задач, не имеющих аналогов, целесообразно проведение научных исследований и создание собственного программно-математического инструмента на базе одной из многих предлагаемых платформ для разработки.

В заключение хотелось бы подчеркнуть, что разработка стратегической модели цепи поставок в значительной мере является искусством, поэтому успех ее внедрения в большей степени зависит от творчества и опыта команды, нежели от применяемого инструмента оптимизации.

Список литературы

1. Бережная Е.В. и Бережной В.И. Математические методы моделирования экономических систем. М.:Финансы и Статистика, 2006. – 432 с.
2. Карпов Ю. Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5. — СПб: БХВ-Петербург, 2006. — 400 с. — ISBN 5-94157-148-8
3. Михелькевич В. Н., Радомский В. М. Основы научно-технического творчества. Ростов-на-Дону.: Феникс, 2004. — С. 320.  
4. Солодовников В.В. Стратегическое моделирование цепи поставок угольной компании, №2(61), 2014.
5. Таха Х. Введение в исследование операций. 7-е издание.  М.:Вильямс,  2005. -912 с.
6. Плотников А. Д. Математическое программирование = экспресс-курс. — 2006. — С. 171. — ISBN 985-475-186-4
7. Шапиро Д.  Моделирование цепи поставок. СПб.:Питер, 2006 г. -720с.
8. Шимко П.Д. Оптимальное управление экономическими системами. СПб.:Бизнес-пресса, 2004. -240с.
9. Axel Buecker and others. Optimization and Decision Support Design Guide Using IBM ILOG Optimization Decision Manager – US.: IBM, 2010. – 368 p.
10. i2 Technologies. Supply Chain Strategist Getting Started Guide Version 6.2.1. – US.: i2 Press, 2004. – 208 p.
11. i2 Technologies. Supply Chain Strategist Modeling Guide Version 6.2.1– US.: i2 Press, 2004. – 191 p.
12. IBM. Modeling with IBM ILOG CPLEX CP – US.:IBM, 2010. – 80 p.
13. IBM. Optimization modeling with IBM ILOG OPL – US.:IBM, 2009. – 354 p.
14. Nirmal Singh Kambo. Mathematical programming techniques. Affiliated East-West Press, 1984,  719 p.
15. River Logic. Enterprise Optimizer Developer– US.: RL, 2008. – 172 p.
16. Venkataraman P. Applied Optimization with MATLAB Programming. 2nd Edition. – US.:Wiley, 2009. – 544 p. ISBN: 978-0-470-08488-5
17. Wayne L. Winston. Operations research: applications and algorithms. PWS-Kent Pub. Co., 1991, 1262 p.