Adviss logistics - портал по логистике  

Процессы перемещения и накопления материальных объектов (грузов, носителей грузов, средств перемещения и транспортировки грузов) явля­ются базовыми процессами, для реализации которых и создаются логи­стические сети, например, в виде сетей снабжения промышленных пред­приятий или сетей распределения товаров в торговых системах. Необхо­димость проводить количественный анализ таких процессов возникает как при проектировании новых логистических сетей, так и при совершен­ствовании сетей существующих. Именно на основании численных оценок показателей функционирования логистической сети принимаются решения о конфигурации сети, об объёме и производительности требуемых для её функционирования ресурсов, а также связанных с ними стратегиях диспетчирования и управления [1].

         Абсолютное большинство традиционно приводимых в учебниках математических моделей лишь на очень абстрактном уровне позволяют изучать некоторые принципиальные свойства процессов в сетях, но они являются малопригодными для проведения серьёзных инженерных расчё­тов, на основании которых принимаются технические и организационные решения. Данное утвеждение относится как к «классическим» моделям вероятностных сетей (к моделям теории массового обслуживания и операционного анализа), так и к таким «модным» моделям, как, например, сети Петри. Ещё более абстрактными являются модели, основанные на дифференциальных уравнениях (например, модели системной динамики по Форрестеру), с помощью которых можно, например, проиллюстри­ровать возникновение «эффекта хлыста» в цепях поставок.

         Специалисты, решающие практические задачи анализа логистиче­ских сетей, фактически, используют только два принципиально отличаю­щихся друг от друга подхода: а) статический расчёт на базе графовых или матричных моделей и б) имитационное моделирование. Первая группа моделей отличается простотой и наглядностью, но с её помощью могут быть получены лишь очень грубые оценки показателей функционирова­ния. С помощью имитационных моделей, в принципе, можно проводить анализ работы сети на любом уровне детализации, определяемом разработ­чиком модели, но затраты на выполнение профессионального имитацион­ного моделирования могут оказаться весьма значительными [2].

         В данной работе сообщается об опыте как статического (на базе программного пакета 4flow vista), так и имитационного моделирования (на базе программного пакета eM-Plant), однако главный акцент делается на новом методе расчёта процессов в логистических сетях, основанном на использовании так называемых «объёмно-временных графиков процес­сов».

Моделирование на базе программного пакета 4flow vista

Программный пакет 4flow vista [3] является относительно новым продук­том, и он предназначен для статического (неимитационного) моделирова­ния логистических сетей . Основным достоинством пакета является исполь­зование в нём исключительно подробной информационной модели процес­са функционирования логистической сети. При этом сам процесс модели­рования сводится к составлению описания таких обычных компонентов сетевой модели, как узлы (географические пункты, являющиеся источни­ками и получателями отправлений, а также пунктами складирования или перевалки), связи (транспортные каналы с указанием используемых транс­портных средств), виды перевозимых грузов, тары и упаковки, транспорт­ные средства и т.п. Всего в библиотеке «постоянных данных» модели предусмотрено 19 разделов.

После спецификации компонен­тов модели создаётся её графи­ческое изображение (рис. 1) и задаются объёмы грузов, пред­назначенных для доставки конечным получателям. На основании данных об объёмах грузов и их распределении между узлами сети автома-тически рассчитываются много­численные показатели, которые (для верхнего уровня планиро­вания процессов в сети) объединены в следующие груп­пы:

Рис. 1. Изображение логистической сети
при работе c пакетом 4flow vista

ожидаемые затраты, достигнутая пропускная способность, распределение потребности в товарах, использование тары и упаковки, величина складских запасов, время поставки товаров, анализ использования и загрузки ресурсов, изображение потоков товаров в виде диаграмм Sankey.

Моделирование на базе объёмно-временных графиков процессов

Объёмно-временные графики процессов (ОВГП) представляют собой обычные диаграммы (графики), построенные в системе координат «время-количество» [1]. Для рассматриваемого класса систем обработки матери­альных потоков существуют ровно два типа ОВГП: для связей и для узлов сети. В системах с дискретным характером потоков на ОВГП для связей отображаются отдельные события, каждое из которых означает переход некоторого количества груза (в виде соответствующих объектов) из одного узла сети в другой. Так как транспортные каналы в сетевой модели всегда отображаются в виде узлов, все переходы объектов, показанные в виде ОВГП, происходят мгновенно, а задерживаться объекты могут только в узлах сети, ОВГП для которых показывают количество находящихся в этих узлах объектов. Для узлов типа «склад» ОВГП показывают динамику изменения уровня запасов, а для узлов типа «транспортный канал» - количество товаров, находящихся в пути.

         На рис. 2 показан пример моделирования цепи поставок , в котором показаны четыре ОВГП для связей (нижний ряд) и три ОВГП для узлов (верхний ряд). Показано развитие процесса в течение первых 50 часов. Вдоль оси координат «количество» на всех ОВГП откладывется число компонентов, поступающих в конечном итоге в буферную зону (склад компонентов) сборочного предприятия, откуда они извлекаются в соответ­ствии с темпом работы сборочного конвейера. Потоки событий на всех ОВГП для связей показаны в интегральной (кумулятивной) форме.

Рис. 2. Расчёт процессов в цепи поставок с помощью ОВГП

В качестве исходных данных для рассматриваемого примера задаются только два графика процесса (ОВГП): процесс на выходе узла 1 (произ­водственные линии) и процесс на входе узла 5 (монтажные линии). Все остальные процессы, как на связях, так и в узлах сети, являются резуль­татами несложных расчётов, при которых учитываются параметры тран­спортного канала, работающего «по особому графику».

         При выполнении расчётов на базе ОВГП применяется специальная «арифметика», в которой отдельные ОВГП рассматриваются как числовые (векторные) операнды. С помощью специальной «алгебры», в которой ОВГП применяются в качестве переменных, можно составлять и решать уравнения, относящиеся к потокам и запасам в сетевых структурах [1].

Имитационное моделирование

Чаще всего модели логистических сетей создаются с помощью занявших устойчивое место на рынке программных продуктов пакетов имитационного моделирования процессов с дискретными событиями, таких как Arena, AutoMod, eM‑Plant, Enterprise Dynamics, Extend, ProModel, QUEST и WITNESS. Значительно реже применяются такие специальные пакеты моделирования логистических сетей, как PRODISI, LogicNet Plus, Supply Chain Builder и SimFlex.

У авторов настоящей работы накоплен многолетний положи­тельный опыт разработки моделей с использованием объектно-ори­ентированного пакета eM‑Plant. Создана также и специальная биб­лиотека, на базе которой произво­дится автоматическое генерирова­ние моделей сетей поставок [4]. В состав библиотеки включены 10 видов унифицированных модулей. Как спецификация моделей, так и интерпретация результатов моде­лирования выполняется в среде MS Excel (рис. 3).

Рис. 3. Результаты имитационного
моделирования на eM-Plant

Выводы

Моделирование на базе ОВГП открывает перспективу разработки нового класса моделей, с помощью которого можно отображать, анализировать и вычислять динамику процессов в логистических сетях с уровнем детали­зации, сравнимым с тем, что применяется в имитационном моделировании.

Литература

1.      Толуев Ю.И., Некрасов А.Г., Морозов С.И. Анализ и моделирование материальных потоков в сетях поставок // Интегрированная логистика - 2005, №5, стр. 7-14.

2.      Толуев Ю.И. Имитационное моделирование логистических процессов // Имита­ционное моделирование. Теория и практика: Сб. Второй всероссийской научно-практической конференции - СПб.: ФГУП ЦНИИ ТС, 2005, стр. 71-76.

3.      http://www.4flow.de/4flowvista.html (март 2006 г.)

4.      Seidel, H.; Tolujew, J. Automatisierte Dimensionierung von Supply Chains - Werkzeug für vernetzte Wertschöpfung. In: Wirtschaftsspiegel, Heft Special Sachsen-Anhalt Automotive 6/2003, стр. 31.

/ Толуев Ю.И. (Университет им. Отто фон Герике, Магдебург)

Змановская Т.П. (Рижский технический университет)/