автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка рациональных методов и алгоритмов для автоматизированной системы принятия решений по выбору поставщиков на мелкооптовом и розничном рынках

Введение.

1 Место задачи выбора поставщиков в современных системах управления.

1.1 Автоматизация взаимодействия с партнерами в современных системах управления.

1.1.1 Современные тенденции в автоматизации управления предприятием.

1.1.2 Задачи взаимодействия с партнерами.

1.2 Бизнес-процесс выбора поставщиков.

1.2.1 Место задачи выбора поставщиков в бизнес-процессе снабжения.

1.2.2 Общая характеристика бизнес-процесса выбора поставщиков.

1.2.3 Варианты бизнес-процессов выбора поставщиков.

1.3 Цели и формы автоматизации задачи выбора поставщиков.

1.3.1 Возможности и особенности использования сети Интернет в автоматизации предприятий. Опыт Интернет-коммерции.

1.3.2 Место средств автоматизации в процессе принятия решения.

Выводы

2 Задача выбора поставщиков. Постановка и методы решения.

2.1 Математическая модель задачи выбора поставщиков.

2.1.1 Основные понятия модели. Стоимость решения.

2.1.2 Использование классификации поставщиков для моделирования рисков

2.2 Задача выбора поставщиков как iVP-полная.

2.2.1 Вычислительная емкость алгоритмов. Классификация задач.

2.2.2 Задача выбора поставщиков как задача оптимизации и задача распознавания. iVP-полнота задачи выбора поставщиков.

2.2.3 Обзор основных методов решения iVP-полных задач.

2.3 Применение алгоритмов на основе метода ветвей и границ в решении задачи размещения заказа.

2.3.1 Общие принципы построения алгоритмов на основе МВГ.

2.3.2 Полиномиальный алгоритм.

2.4 Задачи оптимизации транспортного сервиса. Постановки и критерии.

Выводы

3 Разработка эвристического алгоритма выбора поставщиков.

3.1 Общий вид алгоритма.

3.2 Реализация эвристического алгоритма.

3.3 Расходы на транспорт в эвристическом алгоритме.

Выводы

4 Научные и практические результаты.

4.1 Реализация системы.

4.1.1 Выбор архитектуры. Шаблоны архитектуры Web-приложений.

4.1.2 Архитектура Интернет-сервиса выбора поставщиков.

4.1.3 Стратегии поиска решения.

4.1.4 Индивидуальные предпочтения покупателей.

4.1.5 Описание рабочих мест и сценариев работы.

4.1.6 Пример решения задачи выбора поставщиков.

4.2 Результаты использования и перспективы развития Интернет-сервиса

4.2.1 Оценка эффекта от внедрения.

4.2.2 Место Интернет-сервиса в системе автоматизации предприятия и на рынке информационных услуг.

4.2.3 Перспективы развития Интернет-сервиса.

4.3 Научные результаты.

4.3.1 Основные научные результаты.

4.3.2 Применение научных результатов при решении смежных задач.

Выводы

Современными основными тенденциями развития средств автоматизации управления в России и за рубежом являются повышение роли программных средств в принятии управленческих решений и интеграция различных программных средств в рамках организаций и в ходе взаимодействия между организациями-партнерами.

Автоматизация бизнес-процесса снабжения и формирование управленческих решений в ходе процесса снабжения является одной из наиболее актуальных и востребованных на рынке функций автоматизированных систем. Это связано с тем, что снабжение предприятий материалами и комплектующими является источником существенных расходов. По оценке аналитиков компании AMR Research, стоимость обработки и выполнения заказов на непроизводственные товары составляет около 70% всей стоимости закупки, для товаров производственного назначения этот показатель может достигать 90% [1].

С развитием сети Интернет началось широкое использование Сети для автоматизации процесса закупок (e-procurement). К настоящему моменту известен положительный опыт нескольких крупных проектов в данной сфере [1]. Для компании Owens Corning, специализирующейся на производстве стекла и оптоволокна, электронная технология закупок стала важнейшим механизмом снижения издержек: в результате ее внедрения удалось сэкономить 10% при закупках производственных и непроизводственных материалов в целом; по отдельным закупаемым позициям экономия составила до 60%. Компания Ford Motor Company за счет проведения закупок через электронную систему снабжения сэкономила за 10 месяцев около 70 млн. долл., а за 2001 году экономия при покупке товаров производственного назначения прогнозировалась в размере около 350 млн. долл. В результате автоматизации компании удалось сократить расходы на обработку одного заказа с 300 долл. до 15-20 долл. 5

С точки зрения развития рынка программного обеспечения, одним из ведущих направлений является стремление разработчиков ПО получить преимущество в борьбе с конкурентами, предоставив пользователям возможность сократить издержки на приобретения и эксплуатацию программных продуктов. Одним из проявлений этой тенденции стало развитие программного обеспечения, предназначенного для предоставления в аренду, и расширение рынка подобных услуг, предоставляемых ASP (Applications Service Provider, провайдеры приложений). Использование данной технологии в первую очередь оправданно для автоматизации процессов, в которых различные предприятия-пользователи используют единую или схожую бизнес-логику и общие данные. В подобных случаях задачи управления могут быть реализованы в форме сервиса с единой базой данных, с обеспечением доступа различных пользователей.

Таким образом, выбор темы диссертации обусловлен перспективностью использования сервисов для решения задач АСУ, с одной стороны, и значительным эффектом, который может быть получен при оптимизации процессов снабжения на предприятий, с другой стороны.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является исследование и автоматизация процесса выбора поставщиков с применением различных стратегий в диалоговом режиме.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Анализ информации, используемой в задаче выбора поставщиков, и выбор формы реализации задачи;

• Систематизация ограничений и требований, связанных с реализацией системы принятия решений в форме сервиса, работающего в диалоговом режиме;

• Построение математической модели задачи выбора поставщиков; исследование существующих подходов к решению задачи и разработка алгоритма решения задачи выбора поставщиков; 6

• Разработка автоматизированной системы, реализующей выбора поставщиков.

Научная новизна. В работе впервые предложен подход к выбору способа реализации автоматизированных систем в виде Интернет-сервисов на основе классификации информации, используемой при принятии управленческих решений. Показано, что реализация задачи выбора поставщиков в форме Интернет-сервиса является технологически и экономически обоснованной.

Построена математическая модель задачи выбора поставщиков, включающая критерий минимизации расходов и учитывающая фактор рисков при поиске решения. Решение задачи декомпозировано на три этапа -определение стратегии поиска, поиск решения и расчет дополнительных характеристик решения для его интерпретации со стороны лица, принимающего решение (ЛПР).

Показано, что задача выбора поставщиков относится к классу iVP-полных оптимизационных задач, и построен эвристический полиномиальный алгоритм задачи, использующий элементы метода ветвей и границ и локального поиска. Реализованный алгоритм позволяет задавать параметры поиска решения с использованием доступных пользователю понятий.

Практическая ценность. Приведенный в диссертации алгоритм выбора поставщиков может найти широкое применение в качестве дополнительного сервиса по поиску информации и принятию управленческих решений в составе баз данных с коммерческими предложениями, а также при разработке и кастомизации корпоративных систем класса ERP (Enterprise Resource Planning) и CRM (Customer Relationship Management), в составе модуля снабжения и закупок.

Разработанная методика оценки эффекта от внедрения может быть использована применительно и к другим средствам автоматизации и технологиям управления в сфере снабжения и поставок. Важным в практическом использовании является примененный в диссертации принцип 7 построения интерфейса пользователя, обеспечивающий ввод параметров поиска решения управленческой задачи в терминах предметной области.

Предложенные в работе подходы к декомпозиции многокритериальных задач управления и классификации информации могут быть использованы также при автоматизации смежных задач управления.

Реализация результатов работы. На основе предложенного алгоритма выбора поставщиков разработано следующее программное обеспечение:

• Интернет-сервис подбора поставщиков компьютерной техники, оргтехники и комплектующих частей, внедренный в компании «АВМ Консалтинг»;

• Система анализа коммерческих предложений, разработанная и внедренная в ООО «ПАЛОР»;

• Модуль анализа предложений поставщиков в составе системы CRM "Extravert", разработанной компанией IIG.

Эффект от использования внедренного ПО предприятиями-покупателями, определенный в соответствии с описанной в диссертации методикой, заключается в сокращении расходов на закупки на 2-7% (в зависимости от сферы деятельности и масштаба предприятий).

Полученные результаты подтверждаются соответствующими документами.

Апробация работы. Научные результаты работы были апробированы на конференциях:

• Научная сессия МИФИ, 2000;

• Новые информационные технологии и системы. IV Международная научно-техническая конференция, Пенза, 2000;

• Научная сессия МИФИ, 2001;

• Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы - 2001, МГТУ, Москва;

• Научная сессия МИФИ, 2002.

Публикации. По теме работы имеются 5 публикаций. 8

В диссертации автор защищает непосредственно им полученные новые научные и теоретические разработки:

1. Классификация информации, предназначенная для принятия решения о программной реализации задачи в форме сервиса, единого для различных организаций-пользователей.

2. Математическая модель задачи выбора поставщиков как модель расходов и рисков.

3. Подход к решению задачи, основанный на разделении процесса поиска решения на три этапа.

4. Эвристический полиномиальный алгоритм решения задачи выбора поставщиков, использующий элементы метода ветвей и границ и локального поиска.

5. Архитектурные решения, примененные в разработанном программном обеспечении.

Структура работы. Данная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и приложений.

В первом разделе определено место задачи выбора поставщиков в системах автоматизации управления и проанализирована связь данной задачи с другими операциями в составе бизнес-процесса снабжения. Предложена классификация информации в задаче выбора поставщиков, на основании которой принято решение о реализации задачи в форме сервиса, единого для различных предприятий-пользователей, а также проанализированы предпосылки и особенности реализации задачи в форме Интернет-сервиса.

Во втором разделе описана математическая модель задачи выбора поставщиков. С целью выбора метода решения задачи был проведен ее анализ с точки зрения вычислительной емкости, который показал, что данная задача принадлежит к классу JVP-полных задач. На основе обзора известных методов решения jVP-полных задач и сделан вывод о бесперспективности использования точных алгоритмов и необходимости разработки эвристического алгоритма, обеспечивающего поиск решения в диалоговом режиме (режиме «он-лайн»). В 9 связи с необходимостью учитывать в задаче транспортные расходы, рассмотрены и проанализированы известные постановки и алгоритмы решения задач, связанных с оптимизацией транспортного сервиса.

Третий раздел включает описание эвристического полиномиального алгоритма задачи выбора поставщиков. Возможность поиска решения для различных транспортных стратегий учтена и описана в рамках единого алгоритма.

Четвертый раздел посвящен реализации предложенного подхода при создании программного обеспечения. Приводится детальное описание архитектуры и интерфейса пользователя разработанного Интернет-сервиса по подбору поставщиков. Для оценки эффекта от использования Интернет-сервиса предприятием-покупателем создана специальная методика, позволяющая оценить эффективность политики закупок и ее изменение. Отдельно освещены перспективы развития Интернет-сервиса, связанные с его интеграцией с корпоративными системами покупателей, поставщиков, производителей продуктов и базами данных третьих разработчиков.

В приложении представлены результаты исследований, которые использовались в ходе работы, а также документы о внедрении разработанного программного и математического обеспечения.

10

Выводы

1. При проектировании Интернет-сервиса выбора поставщиков на основе анализа известных шаблонов архитектуры web-приложений избрана трехуровневая архитектура с «тонким клиентом» на основе стандартного броузера.

2. Основой бизнес-логики Интернет-сервиса выбора поставщиков является эвристический полиномиальный алгоритм выбора поставщиков, использующей стандартную информацию, содержащуюся в банках данных коммерческих предложений.

3. В качестве основного принципа построения интерфейса АРМа покупателя в Интернет-сервисе избрано формирование множеств различных стратегий поиска решения, что позволяет пользователю выбирать различные виды стратегий, и, комбинируя их, осуществлять поиск решения по одной из 120 общих стратегий.

4. Эвристический полиномиальный алгоритм выбора поставщиков использован в программном обеспечении других разработчиков, эксплуатируемом в ряде организаций в режиме «офф-лайн».

5. Перспективы развития Интернет-сервиса заключаются в его интеграции с иными сервисами и корпоративными системами предприятий-производителей, поставщиков и покупателей на основе XML-стандартов.

6. В целях оценки эффекта от использования (внедрения) Интернет-сервиса выбора поставщиков на предприятии-покупателе разработана специальная методика, позволяющая сравнивать эффективность политики закупок без использования сервиса и с его использованием.„

7. Основные научные результаты работы состоят в классификации информации в задачах взаимодействия с партнерами, декомпозиции задачи выбора поставщиков и построении математической модели задачи, создании эвристического полиномиального алгоритма задачи выбора поставщиков.

8. Эвристический полиномиальный алгоритм решения задачи выбора поставщиков может быть использован при создании алгоритмов задач конкурсного распределения ресурсов из различных смежных предметных областей.

130

Заключение

1. В результате проведенного анализа выявлены современные основные тенденции развития средств автоматизации управления: расширение функций планирования и принятия управленческих решений и интеграция бизнес-процессов между организациями-партнерами. Задача выбора поставщиков является актуальной, поскольку относится одновременно к обоим названным направлениям.

2. В итоге рассмотрения бизнес-процесса выбора поставщиков идентифицированы два различных варианта бизнес-процесса: со стандартными коммерческими условиями и с индивидуальными условиями. В работе рассматривается автоматизация бизнес-процесса со стандартными условиями, поскольку в этом случае может быть предложено универсальное решение для различных предприятий-покупателей.

3. В качестве формы реализации автоматизированной системы принятия решений по выбору поставщиков избран сервис, обслуживающий несколько предприятий-покупателей. Анализ опыта Интернет-коммерции выявил предпосылки для успешной реализации и последующего коммерческого использования подобного Интернет-сервиса.

4. В качестве основной функции Интернет-сервиса определено формирование множества приемлемых по значению критерия качества решений на основе задаваемых пользователем параметров поиска, в диалоговом режиме.

5. На основе описания предметной области была построена математическая модель задачи выбора поставщиков. Задача выбора поставщиков декомпозирована на три этапа: определение дополнительных условий задачи, поиск оптимального решения задачи по критерию суммы расходов и расчет дополнительных характеристик решения для последующего анализа с участием ЛПР.

6. В целях анализа вычислительной емкости задачи в работе сформулирована математическая постановка задачи выбора поставщиков как задачи

131 распознавания, и доказана принадлежность ее задачи классу 7VP-полных задач. В качестве способа решения задачи выбора поставщиков было избрано построение эвристического алгоритма, который гарантирует получение допустимого решения за полиномиальное время, использует в качестве критерия минимизацию расходов и включает модель рисков на основе классификации поставщиков.

7. В результате анализа и сопоставления метода ветвей и границ и локального поиска предложен набор параметров, позволяющий на основе общего подхода строить, в зависимости от требований к решению и ограничений предметной области, эвристические алгоритмы с полиномиальной вычислительной емкостью. Описанный в работе принцип построения алгоритмов может быть использован при создании алгоритмов задач конкурсного распределения ресурсов из различных смежных предметных областей.

8. На основе предложенных принципов в работе построен эвристический полиномиальный алгоритм выбора поставщиков, использующий стандартную информацию, содержащуюся в коммерческих предложениях. Построенный алгоритм был применен в Интернет-сервисе, реализованном в трех-уровневой архитектуре с «тонким клиентом» на основе стандартного броузера, а также позволил расширить состав функций программного обеспечения других разработчиков.

9. Для оценки эффекта от внедрения алгоритмов и сервисов по выбору поставщиков была разработана методика, позволяющая получать достоверные оценки при колебаниях средней рыночной цены на продукт и объема закупок. Определенный с использованием данной методики эффект от внедрения сервиса по выбору поставщиков, выражаемый как сокращение расходов на закупку в процентном выражении, составил 2-7%.

1. Accenture. Мифы электронного маркетинга: кто и почему делает покупки в Интернете. Исследование Accenture и Online 1.sight. Издание Московского офиса Accenture «Перспектива», №10,2001.

2. C-News, "Компания". Итоги 2001 года: лидеры и новые технологии года. Обзор, http://www.cnews.ru/2001

3. Елена Абрамова. В2В чья площадка гостеприимнее? Бизон №№5-6, 2001

4. Аншина M.JI. Предприятие как единый объект автоматизации. Размышление на тему. "Сети и системы связи", №1-98

5. М.А.Басин, И.И. Шилович, Синергетика и Internet. СПб, "Наука", 1999, 72 стр.

6. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование. Пер. с англ. СПб, Невский диалект, 2000г., 560 с.

7. Вайсман Г.Л., Шлаин Б.М., Современные программные средства управления производством и пути их развития. М., Изд-во «Станкин», 1998, 20с.

8. Верников Г. Бизнес-процесс закупки. Сервер «Развитие бизнеса», www.devbusiness.ru/development/eod/vernbpprocure.htm

9. Рынок и логистика / Под ред. М.П. Гордона. М.: Экономика, 1993. - 143 с.133

10. Гаврилов Д.А. Управление производством на базе стандарта MRP II. Принципы и практика. СПб, «Питер», 2002

11. Гэри М., Джонсон Д. Вычислительные машины и труднорешаемые задачи. М.:-Мир. 1982-416с.

12. Дмитров В.И., Макаренков Ю.М. "CALS-стандарты", Автоматизация Проектирования, №2, 1997

13. Домнина С.В. и др. Опыт работы транспортно-экспедиционных фирм за рубежом, их роль в организации логистических систем / АСМАП. М., 1994.-43 с.

14. Дубова Н. Системы управления производственной информации. "Открытые системы", №3(17), 1996

15. Емеличев В.А., Ковалев М.М., Кравцов М.К. Многогранники, графы, оптимизация. М.: Наука, 1981 - 344 с.

16. Залманова М.Е. Закупочная и распределительная логистика: Учебное пособие /СПИ.- Саратов, 1992. 83 с.

17. Залманова М.Е. Управление системами переработки, хранения и доставки продукции: Логистическая концепция: Учебное пособие / СПИ. Саратов, 1990. - 64 с.

18. Интеграция приложений электронной коммерции с испольоваинем Biztalk Server. Пер. с англ. М., «Русская редакция», 2001 г. 496 стр.

19. Иньков Ю.И. Информационные системы в промышленных фирмах. М., "Наука", 1976

20. Карп P.M. Сводимость комбинаторных проблем. Кибернетический сборник, новая серия. - 1975 - Вып. 12-С.16-38

21. Карпачев И. Классификация компьютерных систем управления предприятием, www.pcweek.ru/kis/win/reviews/klass.html ("Планета КИС")

22. Д.Козье. Электронная коммерция. М., Русская редакция, 1999г.

23. Конвей Р., Максвелл В., Миллер Л. Теория расписаний. М.: Наука, 1975.

24. Коналлен Д. Разработка Web-приложений с использованием UML. М., Издательский дом «Вильяме», 2001.

25. Кук С.А. Сложность процедур вывода теорем. Кибернетический сборник, новая серия. - 1975 - Вып.12 - С.5-15

26. Ларман К., Применение UML и шаблонов проектирования. Пер. с англ., М., «Вильяме», 2001, 496 с.

27. Мандел Т., Разработка пользовательского интерфейса. М., ДМК, 2001, 415 с.

28. Меньков А.В., Федосеев Ю.Н., Шувалов В.Б. «Автоматизация задачи выбора поставщиков в форме Интернет-сервиса.» Научная сессия МИФИ-2001. Сборник научных трудов. В 14 томах. Т. 12. Информатика. Компьютерные системы и технологии. М.: МИФИ, 2001. с.86-87.

29. Меньков А.В. «Подход к решению задачи выбора поставщиков в системе управления предприятием». Научная сессия МИФИ-2002. Сборник научных трудов. В 14 томах. Т. 12. Информатика. Компьютерные системы и технологии. М.: МИФИ, 2002. с. 106-107.

30. Миротин Л.Б., Ташбаев Ы.Э. и др. Транспортная логистика: Учебное пособие. М.: Брандес, 1996. - 211 с.

31. Исследование операций. / Под ред Дж. Моудера, С. Элмаграби. Том 2. Модели и применения. М.: Мир, 1981. -667с.

32. Неруш Ю.М. Коммерческая логистика: Учебник для вузов. М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1997. - 271 с.135

33. Новиков О.А., Уваров С.А. Коммерческая логистика: Учебное пособие / СПбУЭФ. СПб., 1995. - 110 с.

34. Отоцкий JL, Савин А. Тернистый путь к современной технологии управления. "Открытые системы", №2, 1998

35. Пападимитриу X., Стайглиц К. Комбинаторная оптимизация: Алгоритмы и сложность. -М.:Мир, 1985 512с.

36. Плоткин Б.К. Эконометрические основы коммерческой логистики и маркетинга: Учебное пособие / СПбУЭФ. СПб., 1992. - 64 с.

37. Математические методы в планировании отраслей и предприятий, М., «Экономика», 1981, Под ред. Попова И.Г., 336 с.

38. Рейнолдс, Электронная коммерция. Основы программирования , 2001, Лори,, 538 стр.

39. Рейфе М.Е. Организация развития логистической деятельности на оптовом рынке СПб., 1996. - 27 с.

40. Катерина Де Роза. Планировние ресурсов, синхронизованное с покупателями (CSPR). http://www.citforum.ru/cfin/mrp/csrp.shtml

41. Т.Саати, К.Кернс, Аналитическое планирование. Организация систем. М., Радио и связь, 1991, 224с.

42. Сергеев В.И. Логистика: Аналитический обзор. СПб., 1996. - 27 с.

43. Смехов А.А. Введение в логистику. М.: Транспорт, 1993. - 113 с.

44. Смехов А.А. Основы транспортной логистики: Учебник для вузов. М.: Транспорт, 1995. - 197 с.

45. Соколин В.П. Введение в логистическое управление материально-техническим снабжением: Учебное пособие / ВЗИИТ. М., 1993. - 27 с.

46. Стандарт обмена коммерческой информацией в формате XML http ://www.commerceml .ru/standard.htm.

47. Таха X. Введение в исследование операций. В 2-х кн. Издательство «Мир», 1985, Книга 1.496 с.

48. Трэвис Б. XML и SOAP. Программирование для серверов Biztalk. Пер. с англ. М., «Русская редакция», 2001 г. 496 стр.136

49. Успенский И.В. Энциклопедия Интернет-бизнеса. М, 2001г.

50. Алексей Федоров. Web нового поколения — Web-сервисы. «КомпьютерПресс» №6, 2001г. (http://www.compress.ru/Temp/1081 /index.htm)

51. Федоров Л.С., Шуйская О.В., Савари Т.И. Логистика в капиталистических странах: Обзорная информация // Материально-техническое снабжение. Серия 2. Экономика и организация материально-технического снабжения / ЦНИИТЭИМС. 1990. - Выпуск 2. - 20 с.

52. Федотов B.C. Выбор поставщика в логистической системе управления материальными ресурсами. «Энциклопедия маркетинга», www.marketing.spb.ru/conf/9/85 .htm

53. Хедли Дж., Уайтин Т. Анализ систем управления запасами. -М.: Наука, 1969. -512 с.

54. Циммерман Р. Заготовительная логистика в организации прямых хозяйственных связей предприятий: Дисс. на соискание ученой степени к.э.н.: 08.00.06.-СПб., 1992

55. Электронная коммерция. В2В-программирование, 2001, BHV, 368 стр.