CC BY
73
Найдис Ольга Александровна, Павлов Виктор Алексеевич, Пирогов Степан Олегович ЭВРИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ ...
УДК 658.51
ЭВРИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ ЛОГИСТИКОЙ
© 2016
Найдис Ольга Александровна, кандидат экономических наук, ассистент кафедры
"Промышленная логистика» Павлов Виктор Алексеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры
"Промышленная логистика» Пирогов Степан Олегович, студент кафедры "Промышленная логистика» Московский Государственный Технический Университет имени Н.Э.Баумана, Москва (Россия)
Аннотация. В статье обоснована актуальность исследований в области управления логистическими системами, в частности транспортной логистической системой. Рассмотрены особенности современной транспортной логистики, возникающие в связи с применением информационных технологий, позволяющих получать более полную и точную информацию о логистических процессах и автоматически выраатывать управленческие решения. Под транспортной логистикой понимается деятельность предприятий в области транспортировки и хранения грузов. Обоснована необходимость укрупнения предприятий, деятельность которых происходит в области логистики, для создания больших возможностей улучшения показателей за счет применения информационных технологий. Определено, что современные транспортные логистические системы отличаются динамичностью и значительными объёмами данных, делающими их трудноуправляюмыми, а выработку эффективных управленческих решений проблематичной. В этой связи исследуется применение эвристических методов обоснования управленческих решений, и предлагается модель основных материальных объектов логистики в их количественных взаимосвязях. На примере модели разрабатывается применение комбинированных эвристик, настраиваемых на конкретные условия применения путем подбора весовых коэффициентов при элементарных эвристиках в числовых экспериментах, достоинством которых является возможность адаптации к условиям конкретного логистического предприятия. Приводятся результаты компьютерного моделирования логистики, подтверждающие работоспособность предложенного подхода.
Ключевые слова: логистика, транспортная логистика, управление, эвристические методы, информационные технологии, модель, логистические процессы, управленческие решения, груз, товар, подходы, ресурсы, объемы данных, издержки, предприятие, заказ, оптимизация
HEURISTIC METHOD OF MANAGING TRANSPORT LOGISTICS
© 2016
Naydis Olga Alexandrovna, candidate of economical science, assistant of the chair "Industrial logistics" Pavlov Viktor Alekseevich, candidate of technical sciences, associate professor of the chair
"Industrial logistics" Pirogov Stepan Olegovich, bachelor of the chair "Industrial logistics" Bauman Moscow State Technical University, Moscow (Russia)
Abstract. In the article the urgency in the field of logistics systems control research, in particular the transport logistics system. The features of modern transport logistics, arising from the use of information technologies to obtain more complete and accurate information about the logistics process and automatically vyraatyvat management decisions. Under the transport logistics refers to the activities of enterprises in the field of transport and storage of goods. The necessity of consolidation of companies whose activity takes place in the field of logistics, to create greater opportunities to improve performance through the use of information technology. It has been determined that modern transport logistics systems are dynamic and significant data volumes, making them trudnoupravlyayumymi, and the development of effective management solutions problematic. In this context, we investigate the use of heuristic methods to inform management decisions, and offers a model of basic material logistics facilities in their quantitative relationships. In the example of the model developed by the combined use of heuristics that can be configured to the specific conditions for the application by adjusting the weighting factors at the elementary heuristics in numerical experiments, the dignity which is the ability to adapt to the conditions of the specific logistics business. The results of computer simulation of logistics, confirming performance of the proposed approach.
Keywords: logistics, transport logistics, management, heuristic methods, information technology, model, logistics processes, management decisions, cargo, goods, approaches, resources, data volumes, costs, company, order, optimization.
Применение современных информационных технологий создаёт новые возможности совершенствования логистики. Эти технологии обеспечивают существенно большую полноту и точность данных о логистических процессах и позволяют автоматически вырабатывать рациональные управленческие решения.
Так, появляются ранее недоступные возможности получать информацию о текущем расположении транспортного устройства (ТУ), используя глобальные навигационные спутниковые системы. Эти возможности дополняются технологиями автоматического получения оперативных данных о текущем местонахождении транспортируемых и складируемых грузов и товаров. На транспортируемых предметах закрепляются миниатюрные микросхемы, автоматически взаимодействующие по радиоканалам с информационной системой, что и делает возможным в реальном времени фиксировать состояние грузов.
В результате, большая полнота и точность данных позволяет реализовать новые подходы к управлению, улучшающие показатели логистики за счет выработки
более эффективных управленческих решений. Можно предположить, что в управлении логистикой будут происходить положительные изменения, напоминающие то, что происходило в розничной торговле при появлении так называемых сетевых магазинов. Для них характерен больший масштаб предприятий, где информационная система охватывает значительное число магазинов и складов в сочетании с оперативными данными о розничных продажах и управлении запасами. Это, в свою очередь, способствует снижению издержек и цен для конечных потребителей.
Сходные изменения на базе применения информационных технологий происходят и в логистике. В этом отношении интерес представляет транспортная логистика, отличающаяся значительными объемами задействованных ресурсов при больших объемах данных и сложности возникающих задач.
Источники снижения издержек можно оценить исходя из особенностей транспортных логистических процессов. Транспортная логистика включает транспортируемые предметы, транспортные устройства (ТУ)
Найдис Ольга Александровна, Павлов Виктор Алексеевич, Пирогов Степан Олегович! I жт^т^ше
ЭВРИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ ... науки
и пункты транспортировки; с помощью транспортных устройств грузы перемещаются между пунктами транспортировки. Характерна ситуация, когда логистическое предприятие принимает и исполняет заказы на выполнение работ от своих покупателей транспортных услуг.
Чем больше масштаб предприятия, тем большим парком транспортных устройств оно располагает, тем больше заказчиков и шире география пунктов транспортировки, и тем больше возможности снижения издержек за счет более эффективных управленческих решений. Появляются возможности существенно сокращать простои ТУ, оптимизировать маршруты их движения и загрузку, экономить затраты топлива и быстрее выполнять заказы.
Очевидно, рост масштаба предприятий содействует получению лучших финансово-экономических показателей логистики. Будем называть современной транспортной логистикой деятельность предприятий в области транспортировки и хранения грузов, в которой лучшие показатели достигаются за счет большего масштаба работ, применения информационных технологий и совершенствования управленческих решений.
Современные транспортные логистические системы отличаются динамичностью и значительными объёмами данных, которые должны учитываться при принятии управленческих решений [1]. Чем сложнее управляемая система, в данном случае, транспортная логистика, тем более проблематична выработка эффективных управленческих решений. Очевидно, в условиях, когда логистика постоянно усложняется, одним из путей её совершенствования является автоматизация принятия управленческих решений. Известны различные методы и алгоритмы выработки управленческих решений в логистике [2,3,4]. Из опыта разработок в других областях известно, что с ростом сложности решаемых задач применение точных методов выработки решений становится проблематично, и предпочтительными становятся эвристические методы [5,6,7]. В настоящее время эти методы для транспортной логистики разработаны недостаточно.
Поэтому цель настоящей статьи в исследовании разновидностей управленческих решений в современной логистике и в разработке эвристических методов их автоматической выработки.
С целью исследования формулируется модель логистики в виде совокупности бинарных отношений между множествами транспортных устройств (ТУ), заказов на транспортировку грузов, пунктов и путей транспортировки (рисунок 1). Функциональные отношения типа «один к одному» символизируются одинарной стрелкой, а отношения общего вида типа «один ко многим» - двойной стрелкой.
Рисунок 1- Модель логистики в виде совокупности бинарных отношений
Число элементов каждого множества значительно, что является отличительным признаком современной логистики, но с целью исследования модель поясняется компактным примером с относительно незначительным числом элементов множеств (рисунок 2).
В модели предполагается, что в ходе функционирования логистического предприятия от покупателей логистических услуг поступают заказы на транспортировку грузов. Каждый заказ характеризуется указанием исходного и конечного пункта транспортировки и массой груза. Заказы загружаются на транспортные устройства 196
и перемещаются между пунктами.
5 Обозначения
Рисунок 2 - Пример модели логистики в виде совокупности бинарных отношений
Заказ может находиться на одном из ТУ или в каком-либо пункте. В один и тот же момент на ТУ может быть загружено несколько заказов. ТУ располагаются либо на транспортных путях, либо в пунктах.
Элементы множеств могут иметь свои параметры, в частности, расход топлива, грузоподъемность и скорость ТУ, протяженность путей, предельные сроки доставки заказов и другие параметры, которыми модель может дополняться с целью приближения к реальным условиям. В усложненную модель могут включаться дополнительные отношения, например, можно отдельно рассматривать расположение и закрепление заказов на ТУ. (Закрепление означает, что работу по транспортировке данного заказа должно выполнить определённое ТУ).
Рассматриваемая модель включает в себя два различных взаимодействующих процесса массового обслуживания: заказы выступают в качестве заявок на обслуживание и обслуживаются ТУ; ТУ, в свою очередь, являются заявками на обслуживание в пунктах транспортировки.
Несмотря на упрощенность модели, изображенной на рисунках, с ее помощью выявляются две основных разновидности управленческих решений, которые могут существенно влиять на показатели логистического предприятия. Во-первых, это решения о загрузке тех или иных заказов на различные ТУ, во-вторых это решения о маршрутах движения транспортных устройств.
Рассмотрим возможные эвристики, базируясь на рассматриваемой модели. Выявим факторы и способы, которые могут быть существенными в принятии решений.
Рассмотрим сначала решения о маршрутах. В момент времени, когда ТУ находится в пункте транспортировки, и возможно, после разгрузки и погрузки нового груза, нужно принять решение о дальнейшем движении по какому-либо пути, исходящему из данного пункта.
В этот момент ТУ может быть загружено несколькими заказами, которые нужно доставить в определенные пункты. Кроме того, может быть ряд других заказов, еще не загруженных на ТУ, но закрепленных за ним, и требующих транспортировки из одних пунктов в другие. Следовательно, ТУ в своем будущем движении должно достигать ряд пунктов, которые по отношению к нему будем назвать релевантными.
Обход релевантных пунктов возможен по различным маршрутам. Известны различные эвристические алгоритмы выбора маршрутов [2,3,6]. Простейшей эвристикой может быть движение ТУ к ближайшему релевантному пункту, что является примером так называемых «жадных» алгоритмов. В альтернативной эвристике принимается в расчет масса груза, и приоритетным является движение к исходным или конечным релевантным пунктам с наиболее массивным грузом, так, чтобы уменьшить показатель тонно-километров транспортной работы.
Другие эвристические соображения могут учитывать АНИ: экономика и управление. 2016. Т. 5. № 2(15)
Найдис Ольга Александровна, Павлов Виктор Алексеевич, Пирогов Степан Олегович ЭВРИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ ...
группы заказов с территориально близкими пунктами -кластерами заказов. Если заказы образуют кластеры, то есть смысл двигаться к ближайшему так, чтобы сначала обойти все близкие пункты и, далее двигаться к другому кластеру.
Нетрудно видеть, что приведенные эвристики отличаются учитываемыми факторами, и применение разных эвристик может приводить к разным решениям о маршруте. В одних случаях к лучшим результатам могут приводить одни эвристики, в других - другие.
Поэтому мы предлагаем совместное применение ряда логистических эвристик путём формирования комбинированной эвристики. Сформулируем общую схему принятия решений в логистике на основе комбинированных эвристик.
В некоторый момент есть альтернативы принятия решений; в случае решений о маршруте это пути, исходящие из пункта, в котором находится ТУ. Для каждой альтернативы по каждой эвристике рассчитывается численное значение приоритетности, то есть желательности ее выбора. Чем больше приоритет, тем желательнее выбор.
Чтобы совместно учесть приоритетность выбора с разных точек зрения, рассчитывается комбинированный приоритет как взвешенная сумма приоритетов по разным эвристикам, и выбирается альтернатива с максимальным комбинированным приоритетом:
где i - индекс альтернативы, j - индекс эвристики, Р -приоритет i-й альтернативы рассчитанный по j-й эвристике, Р.- комбинированный приоритет i-й альтернативы, С. - весовые коэффициенты эвристик.
Эвристики расчёта комбинированных приоритетов можно называть комбинированными эвристиками, а взвешиваемые эвристики - элементарными.
Очевидно, выбором весовых коэффициентов можно менять значимость элементарных эвристик в принятии решений. Одним из возможных путей выбора весовых коэффициентов является численный эксперимент с имитационной моделью логистики. Следовательно, разработка эвристических способов обоснования управленческих решений включает выбор элементарных эвристик, разработку имитационных моделей логистики и подбор весовых коэффициентов, улучшающих показатели логистики в численных экспериментах с компьютерными моделями.
Нетрудно видеть, что рассмотренные эвристики могу усложняться и модернизироваться применительно к реальным условиям и расширениям упрощенной модели. Так, вместо фактора расстояние до ближайшего релевантного пункта может учитываться время движения к ним, например, при различной скорости движения по путям.
Рассмотрим теперь управленческие решения второй разновидности, применяемые в отношении загрузки и закрепления заказов на ТУ.
Существенными являются факторы текущего местонахождения всех ТУ, пункты отправления и назначения грузов, и загрузки и закрепление заказов за ТУ.
Решения о загрузке и закреплении принимаются в ходе функционирования логистического предприятия в момент появления нового заказа, когда все или часть ТУ загружены другими заказами, имеют закрепленные заказы и находятся либо на путях, либо в пунктах.
Простейшей эвристикой может быть закрепление заказа за тем ТУ, которое в данный момент находится ближе всего к пункту отправления данного заказа (разумеется, при условии, что это позволяет грузоподъемность ТУ).
Более полный учет существенных факторов обеспечивает предлагаемый нами показатель близости заказа к совокупности заказов, закрепленных за различными ТУ.
Показатель близости равен среднему расстоянию от начального и конечного пунктов заказов, закрепленных за ТУ. Чем меньше значение показателя, тем больший приоритет имеет решение о закреплении заказа за данным ТУ.
Обозначим т - индекс ТУ, г - индекс заказа, G -множество индексов заказов, закрепленных за т-м ТУ, Я/п - расстояние от 1-го пункта до и-го, Ргт - показатели близости г-го заказа к заказам, закрепленным за т-м ТУ, Н - число заказов во множестве G , I, - индекс началь-
т т 1г
ного пункта г-го заказа, 12г - индекс конечного пункта заказа. Формула расчёта приоритета:
В результате дальнейших исследований могут быть предложены другие эвристики, например, типа "попутного груза", и множества других, учитывающих условия конкретного логистического предприятия.
В любом случае, неизменным остается единообразный подход: формулировка отдельных элементарных эвристик на основе анализа деятельности логистического предприятия, построение комбинированных эвристик из элементарных, разработка оригинальной имитационной модели логистики или настройка заимствованной, и подбор весовых коэффициентов в численных экспериментах с моделью логистических процессов.
Реализуя данный подход, нами была разработана имитационная модель логистики, изображённой на рисунке (см. рис.2). Комбинированная эвристика представляла собой взвешенную сумму приоритетов ближайшего релевантного пункта и пункта с наиболее массивным грузом. Результаты моделирования демонстрируют различное влияние данных элементарных эвристик на разные показатели (рисунок 3).
С ростом относительной значимости массы груза показатель тонно-километров общей транспортной работы улучшается, тогда как показатель общего пройденного пути ухудшается. Данные результаты подтверждают работоспособность предложенного подхода к совершенствованию транспортной логистики.
Заключение
Отмечена актуальность исследований в области управления логистическими процессами в связи с возможностями применения современных информационных технологий. Обоснована необходимость укрупнения предприятий, деятельность которых происходит в области логистики, что создает большие возможности улучшения показателей за счет применения информационных технологий.
Предложена формализованная модель логистических процессов, представляющая процессы и факторы логистики, существенные в принятии решений, и предназначенная для исследования автоматического обоснования принятия решений.
Предложен эвристический подход к принятию управленческих решений в отношении логистических процессов. Выявлены факторы логистики учитываемые в эвристиках и предложено рассматривать две разновидности эвристик, в отношении закрепления заказов за ТУ, и в отношении выбора маршрутов движения.
Найдис Ольга Александровна, Павлов Виктор Алексеевич, Пирогов Степан Олегович
ЭВРИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ ...
Сформирован ряд элементарных эвристик, обосновывающих принятие управленческих решений и отмечена перспективность комбинированных эвристик, настраиваемых на конкретные условия применения путем подбора весовых коэффициентов при элементарных эвристиках в числовых экспериментах. Работоспособность эвристического подхода подтверждена численными экспериментами с имитационной моделью логистики.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Бром А., Колобов А., Омельченко И. Интегрированная логистическая поддержка жизненного цикла наукоемкой продукции. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 296 с.
2. Аникин Б.А., Омельченко И.Н. Логистика. Учебник/ Б.А.Аникин, И.Н. Омельченко - М.: НОРМА-ИНФРА-М, 2015. - 320 с.
3. Миротин Л.Б., Омельченко И.Н. Инженерная логистика. / Л.Б. Миротин, И.Н.Омельченко - М.: Горячая Линия - Телеком, 2011. - 644 с.
4. Миротин Л.Б., Покровский Л.К. Основы менеджмента и управление персоналом. Логистическая концепция. / Л.Б. Миротин, Л.К. Покровский - М.: Горячая Линия - Телеком, 2010. - 240 с.
5. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Системный анализ и синтез стратегических решений в инноватике. Математические, эвристические и интеллектуальные методы системного анализа и синтеза инноваций. Учебное пособие / А.В. Андрейчиков, О.Н. Андрейчикова - М.: Ленанд, 2015. - 306 с.
6. Дасгупта С., Папдумтриу Х., Вазирани У. Пер.с англ. Под ред. А.Шеня. Алгоритмы. / С. Дасгупта, Х. Папдумтриу, У. Вазирани - М.: МЦНМО, 2014. - 320 с.
7. Подчасова Т.П., Португал В.М., Татаров В.А. и др. Эвристические методы календарного планирования / Т.П. Подчасова, В.М. Португал, В.А. Татаров - Киев: Техника, 1980. - 140 с.
