CC BY
92
Таким образом, логистика увязывает сбыт, производство, закупку материалов в единое целое, придавая отмеченной совокупности новое качество. Она призвана обеспечить в каждый данный момент изготовление необходимой продукции и ее поставку в соответствии с заказом, пропорциональность в системе собственно производства, хранения и перевозок, сопряженность между стадиями товародвижения и их взаимодействие при минимально возможных затратах на выполнение логистических функций. Последнее обстоятельство очень важно. Действующие в рыночном хозяйстве законы экономики на издержках капитала и максимизации продаж обусловливают необходимость всемерного снижения затрат и обеспечения максимально возможного выигрыша во времени. Эти задачи решаются в сфере товародвижения с помощью логистики, что делает ее основным фактором повышения эффективности материальных потоков. В настоящее время общепри-
знано, что роль логистики в повышении эффективности системы товародвижения очень велика. Возможность снижения производственных затрат посредством создания логистических систем оценивается в 10-15 %. Сокращение на 1 % удельных расходов на выполнение логистических функций обеспечивает предприятиям эффект, равный эффекту от увеличения объема реализации их продукции на 10 %.
Однако следует отметить, что энергосбережение и минимальный расход материальных ресурсов в логистическом процессе могут быть достигнуты лишь на основе синергетического эффекта, который возникает вследствие экономии и перераспределения всех видов ресурсов между составляющими процесса товародвижения. Эффективность функционирования логистической системы определяется в этом случае исходя из затрат на выполняемые ею функции и их взаимосвязи в системе.
ОПТИМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫМИ ПОТОКАМИ В ПРОИЗВОДСТВЕННО-СБЫТОВОЙ СИСТЕМЕ Н.В. Федоркова, д-р экон. наук, профессор
Воронежский государственный технический университет
Важной проблемой управления материальными потоками в производственно-сбытовой системе является приспособление производства к требованиям потребителя и согласование темпов выпуска с прогнозируемым спросом на продукцию.
Отдельные аспекты решения данной проблемы представлены в работе А.А. Смехова /1/. Автор рассматривает процессы производства и транспортировки продукции в рамках единой производственной транспортной системы и решает задачу согласования ее основных параметров: продолжительности цикла выполнения заказа, величины транспортной партии и перерабатывающей способности грузовых фронтов. Поиск рациональной схемы материалопроводящей цепи осуществляется на основе метода линейного программирования. В качестве критерия оптимизации принимается минимум расходов по изготовлению, хранению, транспортировке и потреблению готовой продукции при условии выполнения договорного срока доставки грузов.
Аналогичная задача поставлена и решена в /2/ для случая, когда процессы производства, накопления продукции на транспортную партию (заказ) и ее отправление синхронизированы и производство функционирует с нулевым запасом.
Для составления расписания исполнения работ на уровне производственных звеньев предприятия В.И. Дудориным предложен метод минимизации асинхронности. В данной работе сделана попытка построения детального графика производства, обеспечивающего синхронное исполнение операций и максимальную загрузку технологического оборудования в соответствующем периоде при условии своевременного исполнения плановых заданий каждым
производственным звеном /3/.
В отличие от изложенного задача согласования темпов поступления и выполнения заказов имеет ряд специфических особенностей. Во-первых, темп заказов определяется усредненным спросом на продукцию и имеют место значительные естественные колебания в объеме и графике поступления заказов. Даже при сохранении некоторого постоянного потока заявок изменение периода их опережения может привести к кратковременному изменению темпов поступления заказов, и, в свою очередь, к определенному истощению запасов и к увеличению невыполненных производственных заявок. Такая ситуация наблюдается в случае, если потребитель начинает заказывать продукцию с некоторым упреждением относительно своих потребностей. В динамической рыночной среде изменение темпа заказов происходит достаточно часто и носит вероятностный характер. Во-вторых, влияние отмеченного фактора на результативность мате-риалопроводящей системы достаточно трудно оценить с помощью аналитической зависимости. Между тем, принятие решения об увеличении или уменьшении объема выпуска и внесение поправок в схему логистической цепи требует доказательства и экспериментальной проверки. В силу изложенного наиболее эффективным методом решения данной задачи может стать имитационное моделирование на ЭВМ.
Анализ процессов, протекающих в производственно-сбытовой системе, позволил нам определить взаимодействующие факторы и построить диаграмму программно-следственных связей модели управления материальными потоками (рис. 1). Каждая из локальных связей обозначается стрелкой от причины к след
■+
Фактический . запас на складе
Выполнение заказ;
_|_Уровень организации _
Фактический объем и номенклатура вы-
+
производства
Нормы производственных запасов —
Предельная производственная мощность
Мероприятия по стабилизации выпуска в условиях дефицита
+1 +
_ Необходимый
темп выпуска
+
1+
Расчетный темп
выпуска
+т
_ Запаздыва-
Количество несвоевременно выполненных заказов
+
Необходимый
запас в производст-
+
ние, связанное
с выполнени-
Выполненные >
заказы
_ Поставки готовой продукции
Запаздывание,
связанное с оформлением заказа
1+
Планируемое количество заказов
Темп продаж
Заказы на готовление
Невыполненные заказы +
К потребителю
От потребителя
Рис. 1. Диаграмма причинно-следственных связей модели управления материальными потоками в производственно-сбытовой системе
ствию со знаком, характеризующим ее влияние (+ или -) на значение смежного параметра.
Рассмотрим структуру представленных взаимосвязей.
На диаграмме можно выделить три структурные цепочки:
• первая цепочка - «поступившие заказы -темп продаж - темп поступления заявок - количество заказов в производстве - темп выпуска»;
• вторая цепочка - «темп продаж - наличные запасы - дефицит материалов - количество невыполненных заявок - темп выпуска»;
• третья цепочка - «темп продаж - количество заказов в производстве - уровень организации производства - способ регулирования запасов - темп выпуска».
Общими элементами цепочек являются темп выпуска и темп продаж. Наложение этих цепочек по общим элементам приводит к комплексной, концептуальной модели управления ходом выполнения производственных заказов. Принципиальная схема моделирования основных характеристик процесса выполнения заказов в производстве может быть сформули-
рована следующим образом:
1. Наличие дефицита материалов и объем производственных запасов определяют запаздывание, связанное с выполнением заказов и количество заказов, не выполненных производством.
2. В зависимости от уровня организации производства, способа регулирования запасов и фактического запаса готовой продукции, а также количества поступивших и невыполненных заявок определяется необходимый темп выпуска; с учетом предельной производственной мощности - его расчетная величина.
3. Темп продаж определяет количество и структуру заказов, поступивших в производство.
4. Расчетный темп выпуска определяет динамику пополнения запасов готовой продукции и количество выполненных заказов.
Для реализации представленной схемы нами построена диаграмма информационных и материальных потоков, которая отражает взаимосвязи переменных модели.
Разработанная диаграмма показана на рис. 2.
Выпуск продукции
Фактический запас на складе
ппз ЗП4
пиз
-О
........г*
зев ^ птв
Запаздывание
оформления
заказа
ППМТ\ Решение \ , \ о про из- * ■
водстве
* ■
—. ,—. #
Усредненный темп пррдаж
, '»
Решение о поставках
С.....'
к потребителю
заказы
материалы, -►
от потребителя
информация
Рис. 2. Диаграмма материальных информационных потоков в производственно-сбытовой системе
Выбранные переменные характеризуют состав основных факторов, влияющих на ход выполнения производственных заданий. Их перечень представлен в таблице.
Построенная таким образом модель управления материальными потоками дает возможность раскрыть природу всех взаимосвязей, проследив цепочки при-
Предложенная им система управлений описывает динамические изменения, происходящие в производственно-сбытовой системе, при различных темпах на вводе и различных параметрах запаздываний, однако не позволяет отобразить конфликтные ситуации и параллельные процессы, совершающиеся в системе.
Нами предпринята попытка сформулировать базовые положения, раскрывающие особенности построения имитационной модели материальных потоков с использованием теоретического аппарата сетей Петри.
Определим ближайшую цель как исследование возможных колебаний или неустойчивых поведений производственно-сбытовой системы, вытекающих из основных организационных взаимоотношений в процессе управления материальными потоками. Ввиду значительного влияния временных запаздываний на нестабильность информационных систем с обратной связью необходимо проанализировать основные запаздывания в потоках заказов и материалов. Основное внимание уделяется главному потоку материалов - от предприятия к потребителю и основному потоку информации, который движется в форме заказов от потребителей к предприятию.
Моделируемый процесс функционирования производственно-сбытовой системы описывается множеством взаимосвязанных дискретных событий - операций обработки заказов, операций складирования, транспортирования материалов, процессов принятия решений, имеющих определенную продолжительность выполнения и связанных причинно-следственными
чин и следствий, встречно влияющих на значение моделируемых параметров.
Количественное описание взаимосвязей материальных и информационных потоков в производстве выполнено Дж. Форресторем в работе /4/.
отношениями вида «условие - событие». Так, условием выполнения некоторого заказа потребителей может быть наличие на заводском складе комплектующих, необходимых для его реализации и т. п.
Взаимосвязь событий и условий их возникновения можно описать с использованием теоретического аппарата сетей Петри. В сетях Петри условия - это позиции, а события, происходящие в системе - переходы. Последовательности событий отображаются срабатыванием переходов. Выполнение какого-либо условия связано с появлением метки в соответствующей этому условию позиции. Однако модель, построенная при помощи классической сети Петри, не позволяет описывать временные процессы и моделировать события с приоритетами.
Кроме того, в наборе формальных средств сетей Петри отсутствует алгоритмическая поддержка процесса имитации. Поэтому, использование сетей Петри в классическом виде не представляется возможным.
Предлагаемая модификация сетей Петри характеризуется следующими особенностями. Сеть является:
• временной, т.е. учитывает продолжительность срабатывания переходов;
• цветной (раскрашенной) для обработки маркеров различных цветов (каждый цвет будет соответствовать процессам обработки конкретного заказа);
• приоритетной, т.е. имеет средства для разрешения конфликтных ситуаций.
В общем случае модифицированная сеть Петри представляется в виде совокупности множеств
N = (Т, Р, I, О, М, у, г, р, К, Мо), (1)
Обозначение переменных модели
Переменная Обозначение
Продолжительность подготовки к запуску ППЗ
Продолжительность изготовления заказа ПИЗ
Заказы в производстве ЗП
Расчетный темп выпуска РТВ
Продолжительность оформления заказов ПОЗ
Заказы в процессе оформления ЗО
Предельная производственная мощность ППМ
Фактический объем и номенклатура выпуска ФМ
Нормы производственных запасов НПЗ
Необходимый темп выпуска НТВ
Запаздывание, связанное со стабилизацией выпуска ЗСВ
Количество несвоевременно выполненных заказов КНЗ
Необходимый запас материалов в производстве НЗП
Запаздывание выполнения заказов в производстве ЗВЗ
Планируемое количество заказов ПКЗ
Темп заводских поставок ТП
где Т - множество переходов (множество событий), которые могут возникнуть в производственно-сбытовой системе; Р - множество позиций (условий), каждое из которых соответствует определенному подмножеству переходов в качестве "пред -" или "пост -" условий выполнения того или иного события; At -интервал времени имитации.
Описание одного и того же события, происходящего при выполнении различных N заказов, осуществляется за один переход. При росте количества заказов применение цветной сети становится очевидным. Процесс обеспечения выполнения транзакций на каком - либо участке системы отображается при помощи графика питания сети через переходы Р в дискретные моменты времени (t¡) маркерами определенного цвета (Col): yi = y(tj, Col, P).
Текущая ситуация на момент времени начала имитации (to) описывается при помощи начальной маркировки сети: М0 = М0(Р, Col), то есть фиксируется состояние множества Р на момент начала имитации.
Каждому переходу Tj соответствует совокупность характеристик
Г = (Wj, Prj ).
Временные характеристики j-го перехода описываются с помощью вектора Wj = (Wj, . . .,Wnj), где Wlj - время j-го перехода для маркеров i-го цвета (i-го заказа).
В производственно-сбытовой системе часто возникает конфликт за ресурс. В терминах сети его можно описать следующим образом: два перехода имеют общее предусловие, которое выполняется с другими предусловиями этих переходов, то есть возбуждение (выполнение) одного перехода не дает возбудиться другому. Такая конфликтная ситуация разрешается путем введения приоритетов для каждого перехода. Например Prj - приоритет j-го перехода.
K = {Ky} - множество (список) времен окончания обработок переходов, возбужденных в данный момент времени.
В свою очередь, каждой j-й позиции Pj соответствует совокупность характеристик: pj = (MTj, MTlj), где количество маркеров в данный момент времени в j-й позиции можно отразить при помощи следующих характеристик:
MTj - общее количество маркеров в j-й позиции;
MTlj = (MT^,. . . , MTlnj), где MTlj - количество маркеров i-го цвета в j-й позиции.
В классических сетях Петри связь между переходами и позициями обладает характеристикой -кратностью. В связи с тем, что в нашем случае сеть "цветная", то кратность связи между какой - либо позицией и переходом будет зависеть от цвета маркера, проходящего через связь.
Кратность связей можно выразить при помощи двух массивов:
элементом которых является кратность связи между 1-м переходом и _|-й позицией для п-го цвета:
I =
ijn
О =
O
ijn
выходных инциденции, ка-
ждым элементом которых является кратность связи между 1-м переходом и _|-й позицией для п-го цвета.
Рассмотрим правила функционирования представленной модели:
• переход Т может быть возбужден (т.е. событие может начать выполнение) для 1-го цвета, если для него выполнены соответствующие ему предусловия; №е условие для _|-го перехода, 1-го цвета считается выполненным, если количество маркеров 1-го цвета МЙ1 больше или равно кратности связи 11 (МТ1Ч > МТ1уП) между >м переходом и п-й позицией для 1-го цвета;
• при возбуждении _|-го перехода для 1-го цвета время окончания работы перехода К включается в список времен возбужденных переходом. При этом из каждого п-го предусловия изымается количество меток 1-го цвета, равное 1цп;
• ]-й переход может закончить функционирование для 1-го перехода, если К > Ттек (время окончания больше или равно времени текущего);
• если ]-й переход может закончить функционирование для 1-го цвета, тогда время К исключается из списка времен окончания возбужденных переходов;
• в каждом п-м постусловии:
MTn = MTn + Olm, MTlnl = MTnl + Oij
(2)
- входных инциденции, каждым
-'ljrn ±VJ-A Ani ±VJ- A ni ^ljn •
Если мы имеем ситуацию, когда два или более переходов с общими предусловиями могут возбудиться одновременно, то вопрос о том, какой из данных переходов будет возбужден, решается путем сравнения их приоритетов.
Изложенное позволяет сформулировать требования к алгоритму имитаций. Главными из них являются следующие: возможность проводить анализ перехода на возбуждаемость и разблокирование сетевой модели в случае возникновения конфликтной ситуации; осуществлять манипуляции с данными, которые отражают изменение состояния сети.
Укрупненно такой алгоритм имитации выглядит следующим образом:
1. В начале проводится инициализация информационных структур. Формируется модель производственно-сбытовых отношений в виде сети Петри посредством следующей информации: (p, r, I, O).
2. Текущее состояние описывается совокупностью (М0, К), то есть начальной маркировкой сети Петри и списком времен окончания работы возбужденных переходов. Запрашивается Ткон - время окончания имитации, приоритеты (Рг) переходов, а также график времен «питания» позиций Р - {у}.
3. В списке {K} - времен окончания «работы» переходов также ищется минимальный элемент Kj = min {K} - времени окончания работы i-го перехода
I
для _|-го цвета. Для каждого п-го постусловия Рп производится добавление меток _|-го цвета. МТп = МТп ± O1Jn; МТ1п = МТ1п ± O1Jn; Ттек = К| После чего исключается из {К}.
4. Последовательно (в соответствии с приоритетами) производится анализ и «возбуждение» переходов, для которых каждая п-я позиция является предусловием. При этом происходит включение времени окончания п-го перехода, который может быть возбужден в {К}. Изъятие меток _|-го цвета из 1-й позиции:
МТ1 = МТ1 - 1|п ; МТ1Ц = МТ| - оЦп. (3)
5. Действия, описанные в пп. 3, 4, повторяются до тех пор, пока текущее время имитаций будет меньше времени окончания
Т < Т
А тек А кон .
6. Происходит выдача результатов имитации.
Разработанная модификация сетей Петри, правила их функционирования и алгоритмическая поддержка имитации функционирования производственно-сбытовой системы позволяют:
• проводить формирование функциональной модели производственно- сбытовой системы;
• отслеживать текущее состояние процесса обработки заказов;
• проводить генерацию вариантов управления путем имитации.
При моделировании процессов, где неопределенность и вероятность существенно влияют на характер их протекания, как это имеет место для участка или цеха, целесообразно использовать марковские цепи или специальные языки моделирования, например, вР88.
Литература
1. Смехов А. А. Введение в логистику / А. А. Сме-хов. - М.: Транспорт, 1993. - 112 с.
2. Логистика и транспортные потоки. - С-Пб.: Университет Карнеги, 1985. Январь. №3. - С. 2.
3. Дудорин В.И. Моделирование в задачах управления производством / В.И. Дудорин. - М.: Ста-тисика, 1980. - 156 с.
4. Форрестер Дж. Основы кибернетики предприятия / Дж. Форрестер. - М.: Прогресс, 1971. -340с.
ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫМИ ПОТОКАМИ В ЛОГИСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ Т.В. Щеголева, канд. экон. наук, доцент
Воронежский государственный технический университет
Лелеять традиции, старые здания, древние культуры и изящные манеры - это достойная вещь, но в век технологии цепляться за устаревшие методы производства, старомодный ассортимент, прежние рынки и привычные установки менеджеров и рабочих -это значит подписать себе смертный приговор.
Дж. Мэддок
В современных условиях формирования новых экономических отношений, ориентированных на удовлетворение потребностей рынка, управление материальными потоками в производстве выступает не только как особый вид практической деятельности, но и как организационная система. Применение к теоретическому анализу управления материальными потоками системного подхода, позволило выявить основные черты данного явления как системы:
• сложность системы управления материальными потоками, характеризующаяся такими основными признаками, как наличие значительного числа элементов; сложный характер взаимодействия между отдельными элементами, которые с закономерной необходимостью определяют интегративные качества; высокое разнообразие протекающих в системе процессов управления и выполнения производственных заказов; сложность функций, выполняемых системой; наличие сложно организованного управления; воздействие на систему большого числа стохастических факторов окружающей среды;
• иерархичность, т.е. подчиненность элементов более низкого уровня элементам более высокого уров-
ня в плане линейного или функционального управления материальными потоками на предприятии;
• эмерджентность (целостность, интегратив-ность), т. е. свойство системы выполнять заданную целевую функцию, реализуемую только системой управления материальными потоками в целом, а не отдельными ее звеньями или подсистемами;
• структурированность, предполагающая наличие определенной организационной структуры управления материальными потоками, состоящей из взаимосвязанных объектов и субъектов управления, реализующих заданную цель;
• саморегуляция - способность системы приспосабливаться в определенных пределах, как к внутренним, так и внешним изменениям, т.е. предполагает встроенность в систему управления материальными потоками механизмов, дающих возможность прогнозировать тенденции изменения состояний внешней и внутренней среды и выработать адекватные им действия;
• динамизм - способность изменяться, развиваться, переходить из одного качественного состояния в другое, оставаясь системой.
