автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Модели оптимального размещения складских комплексов с учетом различного потребительского спроса населения в задаче логистического управления товародвижением

!

і

'С

/і

________________________________На правах рукописи

Л ^

МИХАЙЛОВ Роман Александрович

с

МОДЕЛИ ОПТИМАЛЬНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ СКЛАДСКИХ КОМПЛЕКСОВ С УЧЕТОМ РАЗЛИЧНОГО ПОТРЕБИТЕЛЬСКОГО СПРОСА НАСЕЛЕНИЯ В ЗАДАЧЕ ЛОГИСТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ТОВАРОДВИЖЕНИЕМ

05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж-2012

Работа выполнена в Воронежском институте высоких технологий Автономная некоммерческая образовательная организация Высшего профессионального образования (ВИВТ - АНОО ВПО).

Научный руководитель: доктор технических наук,

Черкасов Олег Николаевич

Официальные.оплоненты: Белокуров Владимир Петрович

доктор технических наук* профессор, ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная: лесотехническая академия», заведующий кафедрой организации перевозок и безопасности движения

О: Сумин Виктор Иванович

доктор технических наук; профессор, ФГКОУ ВПО «Воронежский институт Федеральной службы исполнения наказания», профессор: кафедры:. управления и информационно-технического обеспечения

Ведущая организация: ФГБОУ; ВПО «Воронежский государственный

технический университет» (г. Воронеж)

Защита диссертации состоится «15» июня 2012 г. в 16°° 'на заседании диссертационного совета Д 212.034.03 при ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ауд. 242.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

Автореферат разослан 14 мая 2012 года

Ученый секретарь

диссертационного совета ч — Анциферова Валентина Ивановна

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

БИБЛИОТЕКА ____2012_

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние десять лет рентабельность офисной и торговой недвижимости была значительно выше складской. Таким образом, сегмент складской недвижимости оказался наименее развитым и, как следствие, закрытым. В настоящее время можно говорить об изменении инвестиционной привлекательности данного сектора.

Принятие правильного решения по размещению складского комплекса (СК) с учетом покупательского спроса, позволяет руководству компании:

- увеличить прибыль;

- высвободить финансовые средства на дополнительные инвестиции;

- снизить уровень запасов продукции в снабжении, производстве и сбыте;

- ускорить оборачиваемость вложенного капитала

- обеспечить удовлетворение потребностей покупателей, которые в условиях рынка получают все больше возможностей для сравнения и выбора лучшего обслуживания.

Учет потребительского спроса населения - ключевая задача в предмете исследования. Возникают проблемные вопросы формализации правил принятия управленческих решений в задаче размещения СК с учетом нечеткого потребительского спроса населения.

Существующие методики, которые используют компании для размещения складских комплексов, не позволяют учесть очень важные ограничения, связанные с покупательским спросом населения. Сложность проблемы оптимального размещения СК, как правило, связана с нехваткой информации о рынке, кроме того, существует множество разнообразных, трудно формализуемых факторов, влияющих на выбор их местоположения. Таким образом, компании, планируя размещение СК, проводят свои действия в условиях неопределенности. Обычно, при разрешении подобных проблем менеджеры опираются на собственный опыт и интуицию, что не всегда приводит к верным решениям. Несмотря на большое количество работ, не существует единого подхода классификации и формализации методов размещения СК.

Таким образом, актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью разработки интеллектуальных методов оптимального размещения СК, которые позволили бы учесть покупательский спрос населения в различных условиях.

Диссертационная работа выполнена в ВИВТ - АНОО ВПО в рамках госбюджетной НИР «Моделирование информационных технологий; разработка и совершенствование методов и моделей управления, планирования и проектирования технических, технологических, экономических и социальных процессов и производств» (№ г.р. 01.2005.2305).

Объект исследования. Инструментальные средства поддержки принятия решений для размещения СК.

Предмет исследования. Методы, модели и алгоритмы оптимального размещения складских комплексов с учетом различного потребительского спроса и правила принятия решений.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является разработка инструментальных средств управления логистикой на основе методов, моделей и алгоритмов оптимального размещения складских

комплексов с учетом различного потребительского спроса населения, ориентированных на логистическое управление товародвижением.

Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих методов и моделей оптимального размещения СК в различных условиях потребительского спроса населения.

2. Провести структуризацию множества свойств покупателей по отношениям их потребительского спроса, позволяющую построить структуру предпочтений лица принимающего решения (ЛПР) при выборе и принятии управленческих решений.

3. Разработать методы, модели и алгоритмы решения задачи оптимального расположения СК при различных условиях потребительского спроса населения.

4. Разработать программное обеспечение автоматизированной системы поддержки принятия решения в задачах определения координат размещения СК в условиях различного потребительского спроса населения.

5. Провести апробацию и внедрение результатов работы в производственных условиях на примерах оптимального размещения складских комплексов при различных условиях потребительского спроса населения.

Методы исследования. В работе использованы методы системного анализа, нейросетевых технологий, генетических алгоритмов, маркетинга, интеллектуальных информационных систем, управления, математического моделирования, программирования и логистики.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в разработке методов, моделей и алгоритмов оптимального размещения складских комплексов в различных условиях потребительского спроса населения в задаче логистического управления товародвижением:

1. Метод задания и формализации информации о спросе населения, который требует, в отличие от известных, величины не числовых значений их потребительских свойств, а степени проявления этих свойств в конкретных условиях, что позволило на множестве потребительских свойств населения ввести меру их измеримости и выявить инвариантные к предметной области три типа отношений (улучшения, нейтральности и ухудшения), позволяющих комплексно оценить спрос населения по всем их потребительским свойствам.

2. Алгоритмы структуризации отношений и правила принятия решений на множествах покупателей и их потребительских свойствах, отличающиеся тем, что разделение графа предпочтений ЛПР на подграфы производится на основе бинарных отношений улучшения, нейтральности и ухудшения.

3. Модель и комплекс интеллектуальных гибридных алгоритмов поиска оптимальных координат складских комплексов для поддержки принятия решений о размещении СК, отличающиеся от известных тем, что различные ситуации потребительского спроса населения учитываются путем последовательной модификации ограничений модели оптимизации.

Теоретическая значимость полученных результатов состоит в разработке комплекса методов, моделей и алгоритмов, позволяющих решать задачи размещения складских комплексов в различных условиях спроса населения с более высокой точностью и меньшими вычислительными затратами.

Практическая значимость и результаты внедрения. Практическая значимость работы заключается в построенных инструментальных средствах на основе предложенных методов, моделей и гибридных интеллектуальных алгоритмов, ориентированных на человеко-машинные процедуры принятия решений в задачах управления товародвижением в различных условиях

потребительского спроса населения.

Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы внедрены в ООО «Праймтекс» ОСП г.Воронеж и ООО «Степлдом» путем включения разработанных инструментальных средств в комплексные программы различного иерархического уровня управления маркетинговой деятельностью организаций. Использование разработанных инструментальных средств дало возможность получить информацию, которая позволила руководству компании, принять решение об оптимальном размещении нового складского комплекса ООО «Праймтекс» ОСП г.Воронеж, получив при этом годовой экономический эффект, в размере 184,6 т.р. Для ООО «Стеллдом», годовой экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы, полученный за счет анализа размещения существующих складов продукции и выявления наименее эффективно расположенных, с последующей их реорганизацией, составил 262,3 т.р.

Помимо этого, элементы диссертационной работы используются при обучении студентов и внедрены в учебный процесс аспирантов ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» по специальности 05.13.10 -Управление в социальных и экономических системах.

Выносятся на защиту:

1. Метод задания и формализации информации о спросе населения.

2. Алгоритмы структуризации отношений и правила принятия решений на множествах покупателей и их потребительских свойствах.

3. Модель и комплекс интеллектуальных гибридных алгоритмов поиска оптимальных координат складских комплексов для поддержки принятия решений о размещении СК.

Соответствие паспорту специальности. Диссертация соответствует следующим пунктам области исследования паспорта специальности 05.13.10 -Управление в социальных и экономических системах:

2. Разработка методов формализации и постановка задач управления в социальных и экономических системах.

3. Разработка методов и алгоритмов решения задач управления и принятия решений в социальных и экономических системах.

5. Разработка специального математического и программного обеспечения систем управления социальными и экономическими системами.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: Всероссийских научно-технических конференциях: «Теория конфликта и ее приложения» (Воронеж, 2008-2010), «Актуальные вопросы развития современной науки, техники и технологий» (Екатеринбург, 2011 г.), «Актуальные научные проблемы» (Москва, 2011 г.); Международной научно-практической конференции «Молодежь и наука: Реальность и будущее» (Невинномыск, 2009 г.), а также на научных семинарах, доклады которых опубликованы в Вестнике ВИВТ (Воронеж, 2008-2011 г.).

Публикации результатов работы. Результаты исследований опубликованы в 14 печатных трудах, в том числе 3 - в изданиях, определенных ВАК РФ, а также в 1 монографии.

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, состоит в следующем: в [1,4], автором рассмотрена нечеткая модель размещения и распределения складов с возможностными ограничениями; в [2,4] предложена последовательность

формирования и выбора классов покупателей (КП); в [3,4], автором предложено решение задачи структуризации потребительских свойств покупателей; в [4,7,8] автором рассмотрена адресная система размещения материалов на складе и необходимость привлечения сторонних компаний для реализации логистических функций организации; в [4,10] предложена модель размещения СК, в условиях случайного спроса; в работе [4,13] рассмотрен алгоритм обучения нейронной сети с помощью генетического алгоритма.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения, основной текст изложен на 114 страницах машинописного текста и содержит 42 рисунка, 6 таблиц, список литературы, включающий 106 наименований и 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулирована цель работы, определены: задачи исследования, научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе диссертации рассмотрены функции логистического управления, проведен анализ существующих и наиболее часто описываемые в литературе методов (таблица 1) и моделей размещения складских комплексов, исследуется задача выбора классов покупателей по их потребительским свойствам.

Таблица 1

Методы определения оптимального размещения объекта_

Тип задачи Метод Критерий оптимизации Факторы, учитывающиеся в методе

Непрерывная задача размещения Метод "центра тяжести" Минимум транспортных расходов Объем поставов продукции

Метод "центра равновесной системы транспортных затрат" Объем поставок продукции, транспортный тариф

Метод поиска минимума транспортной работы Спрос

Дискретная задача размещения Метод минимума суммарных затрат Минимум суммарных затрат Виды затрат

Фактор-рейтинговые системы Максимум интегрального показателя Основные факторы, характеризующие места размещения

Метод взвешенных факторных нагрузок

Множественная регрессионная модель Максимум прибыли Факторы, коррелирующие с доходом

Методы определения зон влияния на потребителей: 1) метод изохронных линий Максимум потенциальных клиентов Информация о целевых потребителях, дистанционные и временные факторы

2) метод Тяпухина Ценовые параметры, потребительские свойства, условия распределения

3) метод на основе теории нечетких множеств Основные факторы, характеризующие места размещения

Задача оптимального размещения давно изучается и для решения данной проблемы разработан ряд методик, описанных в литературе. Каждый метод обладает своими недостатками. Одни используют опыт менеджера, таким образом, при оценке факторов влияющих на размещение складских комплексов присутствует доля субъективизма; вторые, не могут работать в условиях неопределенности; третьи, обладают малой точностью расчета. Но общими их недостатками, являются необходимость в большом количестве исходной информации и большое время расчета при сложных вычислениях. Сделан вывод о том, что ни один из рассмотренных методов не является универсальным, т.к. не учитывается потребительский спрос населения.

Недостаточность использования современного математического аппарата, инструментальных средств и программного обеспечения, адекватно описывающих предмет исследования, приводит к уменьшению их эффективности. Существующие модели структурного и параметрического синтеза и анализа размещения СК, как правило, основаны на аналитических методах их реализации, методах оптимизации и принятия решения по одному критерию. Слабое использование теоретико-множественного подхода к решению этих задач разрушает целостность в рассмотрении и понимании процессов изменения потребительского спроса населения, что приводит к появлению частных локальных задач, как правило, не связанных между собой. Современные подходы к решению задачи размещения СК с учетом потребительского спроса населения, основанные на использовании теории множеств, векторной оптимизации, принятия решений, распознавания образов, экспертных систем, интеллектуальных гибридных технологий и др., позволяют организовать решения задачи размещения СК в условиях различного потребительского спроса населения более эффективно.

Во второй главе предложены алгоритмы структуризации отношений и правила принятия решений на множествах покупателей и их потребительских свойствах, а также приведены модели выбора классов покупателей (КП).

Проведен анализ содержательного описания задачи потребительского спроса покупателей, в результате чего формируются множества используемых в задаче целей покупателей № и их потребительских свойств Ъ на множестве покупателей Бг и строится соответствие между этими множествами

(1).

В математике измеримость связывается с заданием на множестве проявлений неотрицательной (а), аддитивной (б) и монотонной (в) функции (г) - меры, являющиеся, как и все математические объекты, идеализацией существующих мер в реальных системах. Применительно к исследуемой задаче для описания потребительского свойства покупателя использовано понятие меры, для которой обязательным является только условие (г) -функциональность, что полностью соответствует требованию альтернативности проявлений потребительских свойств населения в конкретных условиях.

В постановке (1) потребительские свойства покупателей отображены на цели размещения СК, поэтому в части произведено их комплексное рассмотрение с учетом всей информации об отображении а, имеющейся в содержательном описании задачи. При этом отображение а представлено как измерение проявлений Х2 потребительских свойств покупателя (измеряемого множества) с помощью целей (эталонного множества), а решение задачи - как построение шкалы

а 1 : Х2 -> W . (2)

Выделены три аспекта: один аспект отражает улучшение (г^-е потребительское свойство, пе>1, ¿¡-го покупателя, ее Б, в соответствии с их целями улучшает (увеличивает) полезность потребительского свойства покупателя для решения задачи размещения складских комплексов), другой -"ни улучшения - ни ухудшения", т.е. имеет место аспект нейтральности (потребительское свойство гп5 не изменяет полезность покупателя в предмете исследования), а третий - ухудшения (потребительское свойство г^ ухудшает полезность покупателя в предмете исследования).

Согласно введенного подхода к заданию метрики был выделен класс отношений между потребительскими свойствами покупателей Ф = {А, В, С}, где А, В, С - отношения соответственно улучшения, нейтральности и ухудшения. Построен экспертный алгоритм разбиения множества покупателей на классы по отношениям между их потребительскими свойствами.

Вторая часть главы посвящена построению структуры предпочтения ЛИР выбора классов покупателей по их потребительским свойствам. Суть метода принятия решений (ПР) заключается в представлении процедур ПР в виде подграфов системообразующих компонент ярусного графа, выявление предпочтений ЛПР по каждому графу и формализации основного акта ПР в виде построения модели выбора как свертки указанных предпочтений.

Пусть в^уь К]), . . ., Оп(уп, Ил) обозначают графы предпочтений ЛПР на множестве альтернатив уь . . . , уп с отношениями порядка . . . , соответственно, первого, . . ., п-го подграфа (в нашем случае п = 3). Тогда декартова сумма графов, определяется как граф в, который формально записывается в виде

0 = 01 + 02 + ...+0п (3)

V

со множеством вершин и

У=Г]Уи (4)

чей

и с отношением порядка

К=(у т1 »Ут2.".Ут*)=и ({Уш1 К*{Ути-1 К и (у ши )<{у ти+1 )*-х{У п* }) (5)

чей

Каждый граф из (3) представляет собой метамодели М описания допустимых состояний X системообразующих компонент в виде ориентированных графов: М, = <Х„ где Я; - некоторое отношение порядка на множестве X;.

Это позволило для декартовой суммы графа предпочтений ЛПР, выполняющих требования (3) - (5), элементы матрицы смежности определить путем расчета действительной числовой функции псевдо Гранди, удовлетворяющей условиям

{Ч(уш )=и>0}МЧ(уп кО}л(упеВ.(уш ))лО<и)ли (6)

где ^ - множество действительных чисел, уш - вершина графа, Я -отношение порядка на множестве вершин у

Ь(УтНЫ^у^(упЬНу„^(ушМ^1Ми>0) (7).

Если существует ядро, то значение функции я(уш) считается равной 0 для вершин графа, принадлежащих его ядру. Тем самым на графе предпочтений ЛПР вводится метрика для нахождения вершин, обладающих заданными свойствами. Тогда минимальное значение функции псевдо Гранди будет соответствовать альтернативе у0, которая в наибольшей степени удовлетворяет требованиям быть близкой для структуры предпочтений ЛПР

Уо= ш Я(Уш1,Уш2,...,Ушп). (8)

теМ.псМ

Также разработан метод и математическая модель для уточнения условий выбора КП при появлении в любой вершине взвешенного орграфа дополнительной информации о предпочтениях ДПР.

Проведенные исследования позволили разработать последовательность построения функции выбора КП, с учетом их потребительского спроса. Достижение поставленной цели производится в результате последовательной реализации отношений на множестве решений и поэтапного сужения области поиска.

Третья глава посвящена разработке модели и комплекса интеллектуальных гибридных алгоритмов поиска оптимальных координат складских комплексов для поддержки принятия решений о размещении СК, которые разработаны на основе совместного использования предложенных алгоритмов статистического моделирования, нейронной сети и генетических алгоритмов.

При формировании модели размещения-распределения СК использованы следующие индексы, параметры и варьируемые переменные:

1=1, 2, ..., п: складские комплексы; ]=1, 2, ..., т: потребители; (а^ Ц): координаты размещения ^го потребителя, причем 1<_^т; случайный спрос .¡-го потребителя, 1<^т; производительность 1-го склада, 1 ¿1<п; (х^ у;): варьируемые переменные - координаты размещения ьго склада, 1 < 1 £ п;

7ц: объем поставок продукции от склада 1 потребителю ] после того, как величины случайного спроса ^ приняли конкретные значения (реализации).

Первый тип задач стохастического программирования связан с моделями (среднего) ожидаемого значения, в которых оптимизируется среднее значение (математическое ожидание) некоторой целевой функции с учетом средних значений (математических ожиданий) некоторых ограничений.

Предположим, что вектор спроса = ^п) определен на

вероятностном пространстве (П, А, Рг). Тройка (О, А, Рг) назовем вероятностным пространством размещения складских комплексов, а функция Рг именуем вероятностной мерой. Введем следующие обозначения:

'ч V Ч. • \

х2 Уз , 2 = 221 2 22 • ■ '2т

х» Уп. Лі • 2пт,

Для каждого со є £2 вектор £(©) является реализацией случайного вектора!;. Будем говорить, что размещение г является допустимым тогда и только тогда, когда

2у > 0,1 = 1,2.....л, у = 1,2.....и,

= (<»),] = V-.....т, . (9)

1=1

2 2у ¡=1,2,...,и М

Обозначим допустимое множество размещении складских комплексов как:

Z(ü>) =

Zy > 0,i = 1,2,..., л,_/ = 1,2,...,m,

л

=iy(®).y=l.2.....m> ■

(10)

= .....n

j=1

Для каждого ш e Q минимальная стоимость есть стоимость, связанная с наилучшим размещением объектов z, т.е.

С(х,у\,»)= min iZzyMxt-ajf+iyi-bj)2 . (11)

zeZ(m)1-ij-i

При этом оптимальное решение z будем называть оптимальным размещением. Если Z(<ü)=0, это означает, что спрос некоторых заказчиков невозможно удовлетворить.

Чтобы минимизировать ожидаемую стоимость транспортировки была предложена модель для задачи размещения-распределения при случайной производительности складов:

min /Рг{ш е П| С(х,у | <в) ä r]dr '.У 0

при ограничениях: gj(x,y)iOJ = l,2,...,p

(12)

где §;(х,у)<0, j=l,2.....р, представляет возможную область размещения

новых складов, а 2(со) определяется выражениями (10).

Эта модель отличается от традиционных моделей стохастического программирования наличием в ней подзадачи вида, позволяющая применить ограничения, для повышения точности расчета:

(13)

шш х £ г^-а^+^-Ьу)1 при ограничениях:

т

2 г* ¿¡¡,¡ = 1,2.....л

М

а 0, ¡ = 1,2.....П, у' = 1,2.....т

Параметры X;, у; и ¡^(оа), в (13"), являются фиксированными действительными числами при ¡=1, 2,..., п, ^=1, 2, ..., т, и задача определения оптимального размещения СК представлена как, задача линейного программирования, которая решалась с помощью симплекс-метода.

Для аппроксимации функций с неопределенностями использованы нейронные сети.

В общем случае будем считать, что в нейронной сети имеется Ь скрытых слоев, при этом входной слой включает п нейронов, в выходном слое

содержится т нейронов и р нейронов — в 1-м скрытом слое, 1=1,2.....Ь. Отсюда

следует, что выходы нейронов в первом скрытом слое будут определяться выражениями

х1 = <?(£ + <4),,' = 1,2,...,й. (14)

Выходы нейронов в 1-м скрытом слое описываются как

*}=<т(х'4"1*г1+<в/^=1-2.....р'- (15)

м

для 1=2,3.....Ь. Тогда выходные сигналы нейронной сети будут задаваться

следующим образом:

Л = I +4).'' = 1.2.....т. (16)

1=1

В процессе обучения производится поиск такого вектора ш который обеспечивает наилучшую возможную аппроксимацию функции фс). Таким образом, процесс обучения состоит в подборе вектора весов а так, чтобы минимизировать следующую функцию ошибки:

Егг(а>) = ^ - Л II2" (17)

Далее, рассмотрена задача определения координат размещения новых складов с вероятностными ограничениями, которая подробно описана в статье [13]. Пусть х — вектор решений, Ъ,— случайный вектор, — функция

дохода, &(х,4) — случайные функции ограничений, j=l,2.....р. Поскольку

случайные ограничения &(х,£)<0, ]=1,2,...,р, не определяют детерминированную область допустимых решений, зададим некоторый доверительный уровень а,, показывающий желаемую степень удовлетворенности имеющихся случайных ограничений. Реализация этой идеи приводит к вероятностному ограничению

Рг{^(х,|)2 0,у = 1,2.....р)>а, (18)

которое именуется объединенным вероятностным ограничением. Соответственно, точка х будет называться допустимой тогда и только тогда, когда вероятностная мера события о, ./ = 1,2,..., р} будет не менее а.

Вероятностные ограничения могут быть заданы в виде набора

= (19)

в котором каждое из ограничений использует свое значение доверительного уровня д,-. Минимизируем а-оптимистические затраты и получим модель следующего вида:

тш /

при ограничениях:

я т

Рг-

аеП

tfib-ojf + ü.-bjfíf

(20)

gj{x,y)í0, 7 = 1,2.....р

где / - a-оптимистические затраты, a Z(to) определяется уравнением (12).

Задача размещения и распределения СК особенно актуальна в условиях нечеткого спроса.

Предположим, что вектор спроса ¡;=(£i, E,2v, £т) определен на возможносгном пространстве (®,Р®, Pos). Для каждого в е © вектор 4(6) есть реализация нечеткого вектора t,. Размещение z будем называть допустимым, тогда и только тогда, когда

г^го, ¡ = 1,2.....л, у = 1,2,...,т,

7=1,2.....т

¡=1 т

Обозначим множество допустимых размещении через

0, 1 = 1,2,...,л, 7 = 1,2,..., т,

= 7 = 1,2,...,™

м

т

Хл ^,=1'2.....л

Для каждого 0 е 0 минимальные транспортные расходы составляют

С(х,у I в) = + -bj)2 •

(22)

(23)

Чтобы минимизировать ожидаемые транспортные расходы, предложена следующая нечеткая модель для задачи размещения и распределения СК:

min \Cr{e^e\C(zty\e)>r}dr

** S

при ограничениях , g,(x,у)SO, j = 1,2.....р,

(24)

где Gr - мера правдоподобия, а gi(x,y)<0, j=l,2,...,p, представляют потенциальную область размещения новых объектов, а Z(6) определяется (22).

Предложен метод нечеткого имитационного моделирования, позволяющий работать с возможностными ограничениями:

Pos{gj(x,Z)saj = \,2.....p}ia (25)

Если требуется а-оптимистические значение стоимости, то приходим к следующей нечеткой модели программирования с возможностными ограничениями:

min /

при ограничениях:

(26)

Л« 0е0| У -Л;)2 +0-, -А;)2 * / ^ <*■

[ 1б2(в> Ы >1 ]

= .....Р.

где / есть а-оптимистическая стоимость, а 2(0) определяется из уравнения (22).

Система управления товародвижением призвана обеспечить желаемый уровень обслуживания с минимальными общими затратами. Размещение СК с учетом потребительского спроса, как составляющая логистического управления позволяет снизить уровень запасов продукции в снабжении, производстве и сбыте, увеличить оборачиваемость вложенного капитала, а также обеспечить удовлетворение потребностей потребителей.

Формирование множества покупателей

Моиитпрпш спроса н предложений

Формирование классов покупателей

Выбор из классов покупателей покупателя, наиболее полно отвечающего целям

Стохастическое моделирование

Детерминированное моделирование

Гибридный алгоритм

Гибридный алгоритм

Координаты размещения складских комплексов

Внутренние факторы (финансовые ограничения, личные предпочтения)

Внешние факторы (транспортные и общественно-культурные затраты, рабочая сила, земельные участки, энергоресурсы, налоги, государственная помощь и др.)

Формирование графа целей, критериев и задач покупателей

Нечеткое моделирование

Фппміпіпііатге и пыбпп класспп покупателей

Рисунок 1 - Функциональная схема принятия решения о размещении СК в условиях нечеткого потребительского спроса

Полученные координаты являются альтернативными вариантами размещения СК, которые выводятся списком, начиная с наилучшего варианта размещения и заканчивая наименее выгодным.

После того как варианты размещения СК получены, они отображаются на системе координат, где также отмечены основные покупатели и наиболее крупные населенные пункты.

На основе предложенных вариантов размещения с учетом дополнительных факторов (конкуренция, стоимость размещения СК в данном месте, возможность поставки товара и тд.) руководство компании и ответственные специалисты служб проводят анализ, после чего принимают окончательное решение о месте размещения СК.

Функциональная схема принятия решения о размещении СК в условиях нечеткого потребительского спроса представлена на рис.1.

В первой части четвертой главы на основе предложенных методов, моделей и алгоритмов разработан пакет прикладных программ (111111), который позволяет пользователю принять управленческое решение о размещении складских комплексов, посредством решения следующих задач:

- построение графа целей и задач покупателей;

- формирование множества покупателей и их потребительских свойств;

- разбиение множества покупателей на классы;

- выбор наилучшего класса покупателей;

- определение координат размещения СК с использованием трех видов

математического моделирования (детерминированного, стохастического и

нечеткого моделирования).

Работа про1раммы начинается с модуля формирования и выбора классов покупателей. После того как построены графы целей, критериев и задач покупателей, формируются множества покупателей и их потребительских свойств. Затем производится расчет, по результатам которого, будут указаны варианты КП и лучший из них (рис. 2).

Во второй части четвертой главы, рассмотрен модуль определения координат размещения СК, с использованием детерминированного, стохастического и нечеткого моделирования.

Проведены вычисления с помощью гибридного алгоритма. Полученные экспериментальные результаты расчетов показали высокую скорость вычисления.

В третьей части четвертой главы была проведена оценка размещения складов в Воронежской области оптовой базы ООО «Праймтекс» ОСП г.Воронеж Для этого собраны и проанализированы данные по планируемой производительности складов, а также размещению основных оптовых клиентов.

Расчеты, проведенные с использованием разработанного 111111, дали возможность без проведения трудоемкого процесса вычислений, различными методами моделирования, при разных условиях получить оптимальные координаты расположения СК (рис. 3). Затем из ряда полученных результатов с учетом дополнительных факторов (транспортная инфраструктура, конкуренция и др.) было принято окончательное управленческое решение о месте размещения складского комплекса.

Распределение покупателей по группам разделения

1 группа разделения р

2 группа разделения |{р5 рб}

3 группа разделения |{Р2 РЗ Р4 Р5}

4 группа разделения |{Р1 Р2 Р5 Р6>

5 группа разделения |{Р1 Р2 Р4 Р5 РБ}

6 группа разделения |{Р1 Р2 Р6} Расшифрованные названия

Р1 - Покупатель 1 Р2 - Покупатель 2 РЗ - Покупатель 3 Р4 - Покупатель 4 Р5 - Покупатель 5 Р6 • Покупатель 6

Рисунок 2 - Варианты КП и лучший из них класс.

Практическая и теоретическая значимость диссертационной работы и разработанных инструментальных средств подтверждается полученным в результате внедрения годовым экономическим эффектом, для ООО «Праймтекс» ОСП г.Воронеж он составил 184,6 т.р. Использование результатов диссертационной работы, позволило сократить:

- время на решение задачи размещения;

- затраты связанные с выбором оптимального расположения, не прибегая к услугам сторонних организаций.

.л?*™

• х5,у5 Россошь

ЗЩЛ

зя1г

35.16

Рисунок 3 - Результат расчета координат расположения складских комплексов в Воронежской области оптовой базы ООО «Праймтекс» ОСП г.Воронеж

Аналогичные расчеты были проведены для анализа месторасположения существующих складских комплексов ООО «Стелдцом». Они показали высокую экономическую эффективность. Использование представленных рекомендаций позволило провести оценку выбора размещения складов продукции с учетом потребительского спроса населения и выявить наименее эффективно расположенные склады продукции с целью повышения их рентабельности. В условиях конкуренции данный подход к выбору оптимального месторасположения складов продукции является особо актуальным. Для ООО «Стеллдом» годовой экономический эффект от внедрения

результатов диссертационной работы составил 262,3 т.р.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ:

1. Выявлены инвариантные к предметной области три типа отношений (улучшения, нейтральности и ухудшения) между потребительскими свойствами покупателей, которые являются базисными. Они позволяют комплексно оценить каждого покупателя по всем его свойствам, что дает возможность установить связи между покупателями относительно их свойств.

2. Предложен метод выбора покупателей в условиях размещения складских комплексов, который заключается в представлении процедур ПР в виде подграфов системообразующих компонент ярусного графа, выявлении предпочтений ЛПР по каждому орграфу и формализации основного акта ПР в виде построения модели выбора как свертков указанных предпочтений. Условия выбора, выраженные в виде двухместных предикатов функций выбора, можно рассматривать как блок ПР, а комбинации подобных предикатов - как цепи блоков ПР.

3. Предложено в декартовой сумме графов для выделения ядер предпочтений ЛПР использовать действительную числовую функцию псевдо Гранди. Тем самым на графе предпочтений ЛПР вводится метрика для нахождения покупателей, обладающих заданными потребительскими свойствами.

4. Разработан метод и математическая модель для уточнения условий выбора КП при появлении в любой вершине взвешенного орграфа дополнительной информации о предпочтениях ЛПР. Проведенные теоретические исследования позволили разработать алгоритм, построения функции выбора покупателей в задаче размещения складских комплексов. Достижение поставленной цели производится в результате последовательной реализации отношений на множестве всевозможных комбинаций потребительских свойств покупателей и поэтапного сужения области поиска.

5. Разработан метод и математическая модель статистического моделирования размещения складских комплексов. Для этого введено понятие случайного потребительского спроса покупателей. Для детерминированной модели размещения складских комплексов разработаны гибридный и статистический алгоритмы определения координат. Сформирован соответствующий вариант гибридного алгоритма для стохастической модели размещения, объединяющего средства статистического моделирования, нейронные сети и генетический алгоритм для стохастического моделирования.

6. Предложена модель размещения складских комплексов для случая нечеткого спроса, так как получить требуемые вероятностные распределения непросто вследствие недостатка требуемых данных. Вместо этого, для оценки спроса, предложено использовать экспертное знание. Предложен метод нечеткого имитационного моделирования, позволяющий работать с возможностными ограничениями, которые, как правило, весьма трудно перевести в четкую форму в задачах практического характера. Сформированы гибридный и статистический алгоритм для нечеткой модели размещения и распределения складов.

7. Достоверность и полнота результатов исследования обеспечивается и подтверждается их практической реализацией на конкретных примерах выбора координат размещения СК для организаций, а также внедрением результатов расчетов в их работу. Общий годовой экономический эффект, полученный от

внедрения результатов диссертационной работы в деятельность организаций ООО «Праймтекс» ОСП г.Воронеж и ООО «Стеллдом», составил 446,9 т.р.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах:

Публикации в изданиях Перечня, определенного ВАК Минобрнауки России

1. Сербулов, Ю.С. Модель размещения складских комплексов в нечетких условиях опросах [Текст] / Ю.С. Сербулов, P.A. Михайлов // Системы управления и информационные технологии: науч. тех. журнал №4.1(42) - Москва-Воронеж: Научная книга, 2010. - С. 175-178;

2. Михайлов, P.A. Модель формирования и выбора классов покупателей в нечетких условиях спроса [Текст] / P.A. Михайлов, Ю.С. Сербулов // Системы управления и информационные технологии: науч. тех. журнал №4.1(42) Москва-Воронеж: Научная книга, 2010. - С. 190-194;

3. Сербулов, Ю.С. Теоретико-множественный подход в задаче оценки потребительских свойств населения [Текст] / Ю.С. Сербулов, P.A. Михайлов // Вычислительные и информационно - телекоммуникационные системы Том 7 №3: Вестник Воронеж, гос. тех. ун-та, 2011. - С. 227-229;

Монография

4. Черкасов, О.Н. Инструментальные средства управления логистикой [Текст]: Монография / О.Н. Черкасов, Ю.С. Сербулов, P.A. Михайлов - Воронеж: Воронеж.гос. ун-т, 2012. - С. 1-144.

Статьи и материалы конференций

5. Михайлов, P.A. Конфликтные ситуации и пути их решения при складской автоматизации [Текст] / P.A. Михайлов // Теория конфликта и ее приложения: Тр. Материалы 5й всерос. науч. тех. конф., часть 1. Воронеж: ВИВТ, 2008. - С. 256259;

6. Михайлов, P.A. Система управления складом (WMS) [Текст] / P.A. Михайлов // Вестник Воронежского института высоких технологий: науч. тех. журнал. Воронеж: ВИВТ, том №4,2009. - С. 22-24;

7. Михайлов, P.A. Адресная система размещения материалов на складе [Текст] / P.A. Михайлов, С.С. Кашкаров // Молодежь и наука: реальность и будущее: Тр. 2 междун. науч. пракг. конф. Невинномыск, том №8,2009. - С. 494-495;

8. Кашкаров, С.С. Необходимость в аутсорсинге логистических функций в современных рыночных отношениях [Текст] / С.С. Кашкаров, P.A. Михайлов // Молодежь и наука: реальность и будущее: Тр. 2 междун. науч. практ. конф. Невинномыск, том №6,2009. - С. 281-282;

9. Михайлов, P.A. Оценка эффективности логистической системы [Текст] / P.A. Михайлов // Вестник Воронежского института высоких технологий: науч. тех. журнал. Воронеж: ВИВТ, том №5,2009. - С. 115;

10. Михайлов, P.A. Принципы системного подхода при формировании логистических систем [Текст] / P.A. Михайлов // Вестник Воронежского института высоких технологий: науч. тех. журнал. Воронеж: ВИВТ, том №5,2009. - С. 116;

11. Сербулов, Ю.С. Модель решения конфликтных ситуаций размещения складских комплексов в условиях случайного спроса [Текст] / Ю.С. Сербулов, P.A. Михайлов // Теория конфликта и ее приложения: Тр. Материалы 6й всерос. науч.-техн. конф., часть 1. Воронеж: ВИВТ, 2010. - С. 55 - 59;

12. Михайлов, P.A. Классификация покупателей по потребительским свойствам с использованием теории нечетких множеств [Текст] / P.A. Михайлов // Актуальные научные проблемы: Тр. 2я всерос. заоч. науч. практ. конф. с междунар. уч.

15

Екатеринбург: ИП Бируля Н.И., 2010. С. 67-68;

13. Михайлов, P.A. Особенности определения координат размещения новых складских комплексов с вероятностными ограничениями [Текст] / P.A. Михайлов // Актуальные вопросы развития современной науки, техники и технологий: Тр. Зя всерос. науч. практ. (заоч.) конф. Москва: НИИРРР, 2011. - С. 66-70;

14. Михайлов, P.A. Нейронная сеть, как основа генетического алгоритма определения оптимального размещения складских комплексов [Текст] / Ю.С. Сербулов, P.A. Михайлов // Вестник Воронежского института высоких технологий: науч. тех. журнал. Воронеж: ВИВТ, том №7,2011. - С. 181-183.

Просим Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, направлять по адресу: 394087, г.Воронеж, ул.Тимирязева, 8, ВГЛТА, ученому секретарю. Тел / Факс (473) 253-67-05.

Михайлов Роман Александрович

МОДЕЛИ ОПТИМАЛЬНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ СКЛАДСКИХ КОМПЛЕКСОВ С УЧЕТОМ РАЗЛИЧНОГО ПОТРЕБИТЕЛЬСКОГО СПРОСА НАСЕЛЕНИЯ В ЗАДАЧЕ ЛОГИСТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОВАРОДВИЖЕНИЕМ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических

наук

Подписано к печати 10.05.2012 Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1. Тираж 120 экз. Заказ 44 Отпечатано в УОП ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» 394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10.