CC BY
258
УДК 658.78:004 + 330.123.3:51 ББК У9(2)30-59
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЗАПАСАМИ: ТЕОРИЯ И ПРОБЛЕМЫ
Н.С. Дзензелюк, A.C. Каргина
Статья посвящена рассмотрению теоретических посылок построения моделей систем управления запасами. Показаны основные направления развития теории и практики управления запасами в современных условиях. Анализируется взаимосвязь математических и компьютерных имитационных моделей, представлен обзор программных систем, используемых при построении моделей экономических объектов, отмечены их достоинства и недостатки.
Ключевые слова: управление запасами, моделирование, имитационные модели, программные системы.
Зарождение математической теории управления запасами относится к началу нашего столетия. Впервые постановка задачи представлена в работе Ф. Харриса [1]. В 1931 году появилась первая книга, содержащая систематизированное изложение простейших моделей управления запасами. Интерес к данной тематике не угасает и до сих пор. В настоящее время работы ведутся уже на стыке математического аппарата, логистических подходов и маркетинговых критериев [2]. Теория управления запасами зародилась как отрасль математики и переросла в практически значимую проблему на уровне как экономики в целом, так и в рамках каждой бизнес-единицы.
Управление запасами в условиях рыночной экономики включает в себя задачи разных уровней: изучение спроса на готовую продукцию и предложение ресурсов, необходимых для ее изготовления; формирование потребностей производства в тех или иных ресурсах на тот или иной длительный период; наконец, оперативное управление запасами в детальном ассортименте. При безусловной важности всех задач управления запасами задача оперативного управления является все-таки наиболее важной. Во-первых, эта задача наиболее массовая и требует наибольших трудозатрат, во-вторых, наиболее оперативная, т. е. требует принятия решений в максимально короткие сроки, в-третьих, от качественного решения этой задачи зависит качество информации, используемой при решении других задач управления запасами. Многообразие реальных ситуаций обусловливает необходимость решения множества разнообразных задач управления запасами. В теории оперативного управления запасами это множество группируется по таким признакам, как система снабжения, спрос, издержки, ограничения, стратегия (правила определения, моменты подачи и размера заказа), количество подаваемых заказов (одноразовые заказы - статические модели управления; многоразовые заказы - динамические) и т. д.
Конечно, решение задачи оперативного управления запасами не исключает необходимости решения других аналогичных задач, с которыми может сталкиваться конкретный экономический
объект (организация оптимальной системы снабжения, управление закупочными и продажными ценами, выбор поставщика, способа транспортировки и т. д.). Однако общепризнанная сложность и актуальность постановки и решения задачи оперативного управления запасами, которая является «камнем преткновения» как теории, так и практики управления запасами и товародвижения в целом, служит основанием для ее выбора в качестве предмета исследования.
В общем случае система управления многономенклатурными запасами массовых экономических объектов является большой, сложной и многоуровневой [3]. Однако с учетом возможных целей управления (минимум совокупных издержек на единицу производимых услуг по хранению и поставке запасов или надежность поставок), можно представить ее как условно-элементарную. Наиболее часто складскую систему представляют следующим образом (см. рисунок), где штриховыми линиями обозначены информационные, а сплошными - материальные потоки.
1 Потребление
Складская р .... __
система Ц
Запас ¡г.........
та-мСпрос
Система движения информационно-материальных потоков в складской системе
Задачи управления запасами достаточно широки вследствие большого разнообразия практических ситуаций. Поэтому реальное наполнение блоков на рисунке может быть весьма разнообразным. В литературе как отечественной, так и зарубежной разработано и представлено множество моделей управления запасами (УЗ), описывающих различные ситуации и варианты. Тем не менее, представители бизнеса вынуждены разрабатывать авторские или корпоративные модели, которые являются «оптимальными» с точки зрения условий организации. Как видится авторам, это вызвано сложностью адаптации используемого математического аппарата к внедрению на предприятии, с одной стороны, и необходимостью «доработки» указанных моделей к условиям хозяйствования, с другой.
Дзензелюк Н.С., Каргина A.C.
Моделирование систем управления запасами: теория и проблемы
Указанные трудности отчасти устраняются при использовании известных подходов имитационного моделирования. Современный уровень развития компьютерных систем и программных комплексов позволяет говорить о возможности построения компьютерной модели системы управления запасами для конкретного предприятия или «шаблона» модели для однотипных задач. В этом случае значительно упрощается доработка модели до требований бизнеса и, что значительно важнее, появляется возможность «испытать» модель на априори известных результатах ранних этапов деятельности предприятия. Теперь имеет смысл говорить уже не столько о разработке математической модели, сколько о создании адаптивной компьютерной модели, отражающей разработанную эффективную стратегию управления. На данном этапе задачу исследования следует разделить на два важных подэтапа: разработка квазиоптимальной адаптивной системы управления запасами и разработка компьютерной модели, позволяющей использовать разработанную систему на предприятиях. В данной статье остановимся более подробно на второй проблеме.
В настоящее время использование компьютерных моделей уже не ограничивается какой-либо одной сферой деятельности человека. Применение моделирования с помощью разрабатываемых визуальных моделей достаточно активно ведется и для экономических систем как на макро-, так и на микроуровне. Компьютерное моделирование позволяет исследовать модели достаточно высокой степени сложности, учитывать и анализировать влияние множества факторов [4].
Как известно, создание любой модели начинается с выявления свойств объекта и синтеза его структуры. Структуру системы должен разрабатывать специалист в конкретной предметной области. При синтезе систем УЗ данный этап представляет особый интерес с точки зрения создания такой системы, которую можно было бы использовать не только для одного конкретного предприятия (заказчика). Далее модель необходимо описать с использованием математического аппарата. Авторами при синтезе системы УЗ за основу были приняты результаты, полученные Первозванским A.A. [5]. На последнем этапе подбирается наиболее подходящее по параметрам задачи исследования программное обеспечения (ПО) для создания непосредственно компьютерной модели. Остановимся на некоторых из представленных на рынке ПО, используемых для моделирования экономических систем.
1. Пакет Simulink, входящий в состав математического пакета MatLab.
Модель визуально конструируется в виде блок-схемы из стандартных функциональных блоков [6]. Каждый блок является объектом, параметры которого можно менять, и реализует определенную функцию преобразования входного сигнала в выходной. Пакет имеет развитую библиотеку стандартных функциональных блоков общего и специального назначения, имеется возможность
создавать собственные функциональные блоки. Моделирование проводится по блочно-иерархи-ческому принципу. Пакет автоматизирует решение уравнений, которые описывают созданную функциональную блок-схему. Модель объекта в виде блок-схемы строится самим пользователем. К сожалению, недостатком данной системы (помимо достаточно высокой цены - индивидуальная академическая версия - около 85 тысяч рублей) является громоздкость и излишняя функциональность для моделирования экономических систем.
2. Пакет VisSim от компании Visual Solutions Incorporated [7]. Данная система не имеет явной ориентации на какой-то класс моделирования. Ее отличительная особенность - ориентация на открытое математическое моделирование. Набор блоков для моделей включает блоки, ориентированные на реализацию математических и логических операций. Для построения модели блок-схема объекта также разрабатывается пользователем самостоятельно. К положительным характеристикам данной системы, безусловно, следует отнести ее простоту, наглядность и «легкость» получаемых моделей и доступность использования (возможно ограниченно использовать как и бесплатную версию программы, так и приобрести коммерческую версию, стоимостью около 15 тысяч рублей). Среди недостатков системы можно отметить ее «универсальность», которая требует применения определенных усилий для адаптации ее к экономическим системам.
3. Пакет iThink_STELLA, Isee system, inc. Данный инструмент был разработан специально для моделирования динамических систем [8]. Он используется при анализе и планировании в бизнесе, политике, военном деле и т. д. Имеет библиотеку стандартных графических блоков с встроенными математическими функциями. Как отмечают пользователи данного продукта [9], он предназначен для преобразования моделей принятия решений в имитационные модели. Основной упор делается на формирование у пользователя умения принимать решения, необходимые для исследования систем со сложными взаимозависимыми связями между подсистемами. Динамика процессов и объектов выражается с помощью пяти типов базовых параметров: увеличение фондов, исчерпание фондов, рабочий процесс, соединение потоков, адаптация фондов. Соответственно, модели представляются тремя иерархическими уровнями: блок-схемы, базовые потоковые схемы, формальные спецификации. Анализируемая хозяйственная система представляется в виде двухуровневых потоковых диаграмм. В дальнейшем графической логике ставятся в соответствие дифференциальные уравнения. Результаты изменения параметров формируются в графиках и таблицах. Далее формируется имитационная модель- «бизнес-симулятор» любого уровня детализации, отражающая результаты решений в терминах: времени, объемов, затрат и т. д. К положительным характеристикам пользователи относят достаточную простоту и наглядность процесса моделирования, относительно невысокую стоимость (в
Серия «Экономика и менеджмент», выпуск 18
33
Экономика и финансы
минимальной конфигурации около 25 тысяч рублей) и возможность применения как к построению модели всего бизнеса, так и к моделированию отдельных бизнес-процессов.
4. Система AnyLogic. Разработчик Any Logic -российская компания «Экс Джей Текнолоджис» -присутствует на международном рынке 15 лет. AnyLogic - основной продукт компании, на сегодняшний день является лидером рынка имитационного моделирования [4]. AnyLogic - популярный инструмент имитационного моделирования, с которым работают более 15 ООО пользователей в 60 странах мира. Программный продукт предназначен для проектирования и оптимизации бизнес-процессов или любых сложных систем, таких как производственный цех, аэропорт, госпиталь и т. д. Инструмент поддерживает все методы бизнес-моделирования - системную динамику, дискретнособытийное (процессное) и агентное моделирование. Основной упор в разработке продукта сделан на его гибкость и простоту использования для неопытных в создании моделей пользователей. По сравнению с другими системами он предоставляет существенно более широкий спектр возможностей при меньших трудозатратах. Модели AnyLogic могут быть основаны на любой из основных парадигм имитационного моделирования: дискретно-событийное моделирование, системная динамика, и агентное моделирование. Система позволяет строить как стохастические, так и детерминированные модели и производить анализ результатов моделирования. Встроенный в систему оптимизатор позволяет находить значения дискретных и непрерывных параметров модели, соответствующие максимуму или минимуму целевой функции, в условиях неопределенности и при наличии ограничений. Уникальность, гибкость и мощность языка моделирования, предоставляемого AnyLogic, позволяет учесть любой аспект моделируемой системы с любым уровнем детализации. Графический интерфейс AnyLogic, инструменты и библиотеки позволяют быстро создавать модели для широкого спектра задач от моделирования производства, логистики, бизнес-процессов до стратегических моделей развития компании и рынков. Данный программный
комплекс в настоящее время является наиболее популярным среди разработчиков моделей бизнеса. Стоимость программы в минимальном наполнении составляет около 100 тысяч рублей.
Рассмотренный авторами перечень программ, естественно, не является исчерпывающим. Однако представленный анализ позволяет сделать достаточно важный вывод о необходимости разработки принципов и методов экономического подхода к выбору имитационных программных продуктов, применительно к их практическому использованию в решении прикладных задач оперативного управления экономическими процессами промышленных предприятий.
Литература
1. Harris, F. Operations and Cost. (Factory Management Series )/ F. Harris - Chicago: A. W. Shaw Co., 1915.
2. Дзензелюк, H.C. Моделирование системы управления запасами в среде MATLAB 6.5 / Simulink 5.0 / Н С. Дзензелюк, Е.И. Кожейкина, Ю.Н. Тарасов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Экономика». - 2005. - Вып. 5. -№ 12(52).
3. Латоцкий, В.А. Модели и методы управления запасами/ В.А. Лотоцкий, A.C. Мендель. - М.: Наука, 1991.
4. Королев, А.Л. Компьютерное моделирование / А.Л. Королев. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.
5. Первозванский, A.A. Математические модели в управлении производством и запасами / A.A. Первозванский. - М.: Наука, 1975.
6. Дьяконов, В.П. MatLab 6/6.1/6.5. Simulink 4.5. Основы применения: Полное руководство пользователя/ В.П. Дьяконов. - М.: Солон-Пресс, 2004.
7. Дьяконов, В.П. VisSim+Mathcad+MATLAB. Визуальное математическое моделирование / В.П. Дьяконов. - М.: СОЛОН-Пресс, 2010.
8. Цисарь, И.Ф. Моделирование экономики в iThink STELLA. Кризисы, налоги, инфляция, банки /И.Ф. Цисарь. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2009.
9. Румянцев, М. Модели принятия решений / М. Румянцев//Корпоративные системы. - 2007. - Ns 2.
Поступила в редакцию 27 декабря 2010 г.
Дзензелюк Наталья Сергеевна. Кандидат экономических наук, доцент кафедры экономики и управления проектами, Южно-Уральский государственный университет (г. Челябинск). Область научных интересов - адаптивные системы управления логистическими процессами на предприятии. Контактный телефон: (8-351) 267-93-84.
Natalya Sergeyevna Dzenzelyuk. Candidate of Science (Economics), Associate Professor of the Economics and Project Management Department of South Ural State University (city of Chelyabinsk). Research interests: adaptive control systems of logistic processes at the enterprises. Tel: +7 (351) 267-93-84.
Каргина Анастасия Сергеевна. Преподаватель кафедры экономики и управления проектами, Южно-Уральский государственный университет (г. Челябинск). Область научных интересов -моделирование систем управления логистическими процессами на предприятии. Контактный телефон: (8-351)267-93-84.
Anastasia Sergeevna Kargina. A lecturer of the Economics and Project Management Department of South Ural State University (city of Chelyabinsk). Research interests: modeling of systems of logistics processes management at the enterprises. Tel: +7 (351) 267-93-84.
