автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Технология реструктуризации складского комплекса с использованием имитации и оптимизации

На правах рукописи

ТЕХНОЛОГИЯ РЕСТРУКТУРИЗАЦИИ СКЛАДСКОГО КОМПЛЕКСА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМИТАЦИИ И ОПТИМИЗАЦИИ

Специальность 05.13.18 . - «Математическое моделирование, чмслеипые методы и комплексы программ»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на кафедре «Математическое моделирование сложных процессов и систем» Московского физико-технического института (государственного университета)

Научный руководитель:

д. ф.-м. н„ профессор, чл.-корр. РАН Павловский Юрий Николаевич

Официальные оппоненты:

д. т. н., профессор, Местецкий Леонид Моисеевич к. т. н., Казаков Сергей Александрович

Ведущая организация: Институт системного анализа РАН

заседании диссертационного совета К.21/.1Э6.02 в Московском физико-техническом институте (государственном университете) по адресу: 141700, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., д. 9, ауд. 903 КПМ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского физико-технического института (государственного университета).

Защита состоится

года в

на

Автореферат разослан «

_2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета К212.156.02

к. ф.-м. н. О.С. Федько

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Чтобы выстоять в конкурентной борьбе на рынке, предприятия должны постоянно повышать качество своих услуг. Наряду с издержками на производство, качеством продукта и вниманием к запросам клиента важнейшим инструментом достижения должного положения на рынке становится качество услуг складского комплекса.

По своему назначению складской комплекс кажется вторичным по отношению к основному направлению деятельности (дистрибуция, производство и т.п.). Тем не менее, складской комплекс, по сути, является фундаментом для поддержания основной деятельности предприятия и в свою очередь накладывает ограничения на основную коммерческую деятельность (ограничения по вместимости, производительности и др.). Поэтому при проектировании складского комплекса необходимо максимально полно учитывать требования главного бизнес-процесса и коммерческих грузопотоков. Требования, предъявляемые к складской системе, с течением времени ужесточаются. В настоящее время в число основных критериев качества складской системы входят: оптимальное (рациональное) использование складских мощностей, высокая производительность при грузообработке, обеспечение услуг по комиссионированию (штучному многоассортиментному подбору), обеспечение услуг добавленной стоимости (специальный сервис, У1Р-отгрузка и т.п.), высокий уровень готовности и надежности, интегрированность в общую материально-техническую систему обеспечения.

Современные складские комплексы - это сложные социально-технологические системы с множеством объектов, субъектов, взаимосвязей и функций. Проблема рационального проектирования таких систем на сегодня далека от окончательного решения и является, таким образом, актуальной. Процесс проектирования

РОС. НАЦИОНЛЛЬН БИБЛИОТЕКА.

3 С.1

р

С.Петербург >9 Щ) кяЮд

складского комплекса является многоступенчатым, итерационным и включает в себя как стратегическую, так и тактическую составляющую.

Вместе с развитием складов и ужесточением требований к ним, развиваются и методы рационального проектирования складов. Вклад в развитие отечественной теории и методологии проектирования складских комплексов внесли такие ученые, как Альбеков А.У., Аникин Б.А, Афанасьева Н.В., Афанасенко И.Д., Багиев Г.Л., Гаджинский A.M., Голиков Е.А., Гордон М.П., Дегтяренко В.Н., Дыбская В.В., Залманова М.Е., Инютина Н.В., Костоглодов Д.Д., Манжосов Г.П., Миротин Л.Б., Неруш Ю.М., Порошина О.Г. Однако, в работах перечисленных авторов, за исключением работ Гаджинского A.M. и Неруша Ю.М., средства математического моделирования при проектировании складов не применяются: авторы ограничиваются экспертными советами для проектирования складов. Из работ зарубежных ученых в области складской логистики отметим работы Бауэрсокса Д., Клосса Д., Джонсона Д., Вуда Д., Вордлоу Д., Мерфи П., Дитриха М., Уотерса Д. Эти работы отражают современные тенденции в проектировании и реструктуризации складов и подкреплены огромным практическим опытом авторов в этой области.

Цель работы

Целью диссертации является разработка технологии реструктуризации складского комплекса предприятия с использованием компьютерной имитации и методов оптимизации для рационального выбора характеристик проектируемого комплекса.

Задачи работы

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

V ь

• Разработка технологии диагностики складской системы предприятия и детального анализа грузопотока на складском комплексе, учитывающей динамику работы склада во времени и использующей имитационное моделирование и информационные технологии.

• Разработка аналитического метода оценки требуемых ресурсов складского комплекса.

• Постановка и решение задач оптимального выбора параметров складского комплекса и разработка методики выбора рациональных параметров складского комплекса с использованием имитационной модели функционирования склада.

Методы исследования

Для решения поставленных задач использованы следующие методы: математическое моделирование, имитационное моделирование, моделирование бизнес-процессов, теория оптимизации, теория принятия решений, вычислительный эксперимент.

Новизна работы

Технология реструктуризации складских комплексов, широко используемая в настоящее время, сводится к системе расчетов, основанных, в основном, на «статическом» анализе работы склада. В этом анализе оперируют суммарными и средними объемами поступлений и отгрузок за ограниченный временной период. Динамика работы складского комплекса во времени в используемых в настоящее время технологиях реструктуризации не воспроизводится. Однако, при проектировании (или реструктуризации) сложных систем обслуживания, таких как складские комплексы, с большим количеством разнородных ресурсов и сложной технологией работы представляется интересным наблюдение за поведением системы на

протяжении длительного периода времени. Для планирования таких систем требуется более детальный анализ данных, нежели тот, который проводится фирмами-консультантами в настоящее время.

Новизна данной работы состоит в разработке комплексной технологии реструктуризации складских комплексов, использующей современные средства математического моделирования и информатики: имитационное моделирование, позволяющее воспроизводить функционирование склада во времени на уровне, который недоступен использующейся в настоящее время технологии, оптимизацию по ряду естественных критериев, использование имитации и оптимизации для выбора рациональных характеристик проектируемого комплекса.

Для идентификации моделей в разработанную технологию включен мониторинг работы склада, а также средства, позволяющие использовать информацию, которая накоплена в процессе функционирования склада. Разработанная технология использует следующие современные инструментальные средства моделирования, имитации, оптимизации, хранения и манипулирования информацией: среда для построения имитационных моделей XJ Technologies AnyLogic 5.0, программное обеспечение для оптимизации OptTek OptQuest, система управления базами данных Microsoft SQL 2000, система для моделирования бизнес-процессов IDS Scheer ARIS 5.0.

Теоретическая и практическая ценность

Существо выполненной работы состоит в формировании комплексной технологии реструктуризации складских комплексов. При этом использовались известные методы: имитационное моделирование, оптимизация, а также известные инструменты компьютерной реализации имитации и оптимизации. Определенное теоретическое значение имеют варианты математической модели функционирования складского комплекса. Практическая ценность

работы состоит в возможности практического использования созданной технологии после небольшого процесса обучения, а также в результатах, полученных при применении этой технологии для реструктуризации складских комплексов у ряда действующих предприятий.

Реализация результатов работы

С помощью разработанной технологии проведена реструктуризация складских комплексов нескольких крупных предприятий, таких как: фармацевтическая компания «Годовалов» (г. Пермь), торгово-производственная компания «Полиметалл-М» (г. Москва), издательство «Эксмо-пресс» (г. Москва).

Апробация работы

Результаты работы докладывались на конференциях, форумах и семинарах, проводимых в рамках выставок «Склад. Транспорт. Логистика» (Москва, 2003-2005 гг) и «Склад'Ехро» (Москва, 20032005 гг). Также результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах отдела имитационных систем ВЦ РАН, кафедры «Математическое моделирование сложных процессов и систем» МФТИ (2004-2005 гг) и на ХЬУШ научно-технической конференции МФТИ (2005 г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 10 работ.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, семи глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем работы составляет 169 страниц. Список литературы включает 55 наименований.

* * *

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность директору по логистике ООО «Полиметалл-М» к. ф.-м. н. Петру Леонидовичу Ваньяну за постоянное внимание к работе и ряд ценных указаний.

Содержание работы

Введение

Во введении фомулируется тема работы, цель, новизна, полученные'результаты и структура диссертации, обосновывается ее актуальность. Также характеризуются имеющиеся работы в области проектирования и реструктуризации складских комплексов.

Глава 1

В главе 1 представлена общая схема предлагаемой технологии реструктуризации складского комплекса и оптимального (или рационального) выбора параметров склада.

Складской комплекс обеспечивает выполнение следующих основных операций: приемка, отбраковка, сортировка и размещение товара, подбор и комплектация заказов для клиентов, отгрузка и развоз готовых заказов по клиентам. На первом этапе технологии выполняется диагностика складского комплекса и детальная формализация существующих процессов на складе. На втором этапе осуществляется сбор данных из информсистемы предприятия, подготовка и верификация этих данных для дальнейшего проведения анализа грузопотоков и подачи данных на вход модели. На третьем этапе проводится детальный анализ грузопотоков на складском комплексе и апробация методологии аналитической оценки требуемых ресурсов складского комплекса. На четвертом этапе по результатам анализа грузопотока, аудита и формализации технологии выявляются значимые параметры для построения модели складского

комплекса, также определяются критерии и параметры оптимизации, строятся показатели эффективности. По результатам первых четырех этапов выполняется построение модели склада в специальной программной среде. Над моделью надстраивается блок для оптимизации. На вход модели подается поток реальных исторических данных о входящих и исходящих грузопотоках за длительный период.

На исторических данных модель прогоняется оптимизатором несколько раз, при этом выполняются процедуры изменения параметров модели, рассчитываются значения показателей эффективности и осуществляется поиск оптимальных значений изменяемых параметров. Кроме того, пользователю предоставляется возможность осуществлять поиск рационального решения. Для этого разработаны программные средства, позволяющие осуществить сравнение результатов работы складского комплекса по заданной совокупности показателей при различных конфигурациях параметров модели.

Глава 2

В главе 2 представлена методика проведения аудита складского комплекса предприятия и методика формализации складских процессов. Большинство учетных информационных складских систем устроены таким образом, что в них не фиксируется момент прихода транспорта с грузом и состав спецификации груза конкретного транспорта. Фиксируется только дата прихода по каждой позиции товара. Между тем, чтобы имитировать с помощью модели загрузку ресурсов складского комплекса в течение дня, требуется знать распределение входного потока внутри дня. В предлагаемой технологии это делается путем экспертного изучения процесса прихода транспорта с товаром: набирается статистика моментов прихода транспорта на склад и подбирается адекватное распределение внутридневного прихода. Одним из вариантов информационного обеспечения модели, имитирующей загрузку ресурсов складского комплекса в течение дня, может служить поток исторических данных о входящем транспорте в случае, если время физического прихода транспорта на склад сохраняется в информационной системе (далее ИС) предприятия. Форма прихода товара тоже может быть разная (например, россыпью, в паллетах и

т.д.) и это существенно влияет на скорость разгрузки и приемки товара. Такой параметр, как правило, также не фиксируется в ИС. Для его определения также требуется сбор статистики. Аналогичная ситуация имеет место и с отгрузками. В ИС фиксируются строки накладных и, возможно, время фактического сбора заказа. Как правило, в базе данных складской ИС есть только дата накладной и ее спецификация. Для информационного обеспечения моделирования процессов подбора и отгрузки заказов необходимо также провести аудит системы отгрузки и подобрать необходимые распределения. Сбор указанной информации и ее анализ необходим для выявления дополнительных значимых параметров для моделирования. В главе приведен список объектов для экспертной диагностики склада. Одним из неотъемлемых этапов подготовки к моделированию является детальная формализация технологии работы складского комплекса. В работе предлагается для этих целей использовать диаграммы нотации ЕРС АШБ.

Глава 3

В главе 3 представлено описание аналитического метода расчета параметров складского комплекса (требуемых ресурсов офисно-складского комплекса). В главе выведены формулы для оценки следующих ресурсов складского комплекса:

• ресурсы приемочной экспедиции (количество разгрузочных мест, площадь пандуса, площадь зоны приемки, численность персонала на пандусе, численность персонала в зоне приемки);

• ресурсы зон хранения (площадь зоны фронтальных стеллажей, площадь зоны глубинных стеллажей, площадь зоны полочных стеллажей);

• ресурсы комплексации (площадь зоны комплектации, численность персонала для комплектации);

• ресурсы отгрузочной экспедиции (площадь зоны отгрузочной экспедиции, количество погрузочных мест или ворот, параметры пандуса для отгрузки, численность персонала в зоне отправочной экспедиции).

Также в главе 3 решена задача оптимизации пополнения зоны сборки из зоны буферного хранения. В отличие от традиционного представления об оптимальности распределения объема хранения пропорционально уходимости артикула, минимизация числа пополнений достигается при объеме ячеек хранения, пропорциональном квадратному корню из объема отгрузки.

Глава 4

В главе 4 представлена методика анализа грузопотоков на складском комплексе. Анализ грузопотоков является самым ответственным блоком разработанной технологии и от его результатов зависит корректность построенной модели и точность конечного решения. С помощью данного анализа выявляются стандартные и специфические параметры грузопотока, от которых зависит трудоемкость грузообработки, производительность складского оборудования и персонала. Также выявляются значимые закономерности в функционировании складского комплекса. С помощью анализа формализованные процессы и функции обретают количественные значения. Тем самым можно определить является ли та или иная функция значимой при моделировании. Для осуществления такого анализа разработано программное обеспечение на базе MS SQL и MS Access.

Глава 5

В главе 5 описана процедура построения модели складского комплекса с использованием специализированной программной среды AnyLogic, созданной компанией XJ Technologies (г. Санкт-

Петербург). Это программный инструмент нового поколения для разработки и исследования имитационных моделей. Он является единственным российским профессиональным инструментом имитационного моделирования, успешно конкурирующим на мировом рынке.

В главе 5 описана процедура подготовки таблиц с исходными данными для дальнейшего использования их в имитационной модели. Подготавливаются две таблицы, содержащие информацию о входящем и исходящем потоке грузов. Подготовленные таблицы хранятся в базе данных и подключаются к модели встроенными в АпуЬо§'|с средствами программирования.

В главе 5 представлена схема модели складского комплекса. Модель состоит из двух частей. Первая часть - это схема дискретно-событийной модели, составленная из блоков библиотеки Апу1^1с. Вторая часть - это визуализация (анимация), которая привязана к основной схеме модели.

Глава 6

В главе 6 описана задача оптимального и рационального выбора параметров складского комплекса. При построении складской системы и расчете ее параметров решающая роль принадлежит правильному и обоснованному выбору критериев оптимизации. Основной принцип количественной оценки критерия эффективности состоит в соизмерении результатов логистического управления с затратами (логистическими издержками) на их получение. В большинстве случаев основным критерием эффективности логистических систем является минимум совокупных издержек, связанных со сквозным управлением материальными (товарными) и сопутствующими (информационными, финансовыми) потоками при обеспечении требуемого уровня качества сервиса.

Набор факторов. При компьютерном эксперименте среди множества параметров модели выделяются те из них, которые подлежат выбору и влияние которых на выходные переменные модели должно быть проанализировано. Такие параметры назовем «факторами» р,. <р/, рь рз, ..., рт>. Считается, что для каждого фактора известны интервалы допустимых значений. Другие параметры (те, которые не подлежат выбору) должны быть установлены на каких-то приемлемых значениях. Считается известным набор критериев, по которым оценивается качество функционирования складского комплекса. В процессе поиска набора значений факторов перед каждым прогоном модели изменяются значения факторов. Изменяться факторы могут либо оптимизатором в автоматическом режиме поиска оптимального решения по какому-либо из заданных критериев (оптимизационный режим работы), либо экспертом в режиме поиска рационального решения (имитационный режим работы). Во время каждой прогонки модели, вычисляются значения всех заданных критериев, характеризующих качество работы складского комплекса. Описанная процедура, состоящая в последовательном использовании имитационного и оптимизационного режимов, позволяет определить рациональный набор значений р,.

Финансовые затраты. Одним из критериев, характеризующих качество работы складского комплекса, являются общие финансовые затраты С на функционирование складского комплекса в течение периода времени Т. Формирование общих затрат осуществляется путем суммирования выборочных составляющих затрат с,, связанных с различными процессами на складе.

СТ =ХС"

/.I

где <с,, С2, с1.....с„> - набор составляющих затрат за период Т.

Уровень обслуживания. Важным критерием, характеризующим качество работы складского комплекса, позволяющим оценить систему обслуживания, как с позиции поставщика, так и с позиции получателя услуг, является уровень логистического сервиса 5, отражающий уровень производительности склада и уровень клиентского сервиса. Критерий 5 определяется как взвешенная сумма значений составляющих показателей эффективности, связанных с различными процессами на складе.

1.1 .-I

где:

<5/, 5;, ..., - набор составляющих показателей эффективности, <к/, к2, к}, .... кг> - набор экспертных коэффициентов значимости каждого показателя эффективности.

е[0;1] ДЛЯ У/е[0;г], ¿¿,=1

1*1

Критерий 5 является величиной безразмерной, значения которого лежат в интервале [0;1].

Задачи. В оптимизационном режиме е рамках предлагаемой технологии возможно решение двух основных задач. В терминах, описанных выше, задачи формулируются следующим образом.

1. При заданном критерии 5 определить набор значений факторов </?/. Рь р}, Рп1>, при котором общи? финансовые затраты С на функционирование складского комплекса в течение периода времени Т минимальны. Иначе говоря, какими минимальными средствами можно достичь требуемого уровня эффективности работы складского комплекса.

2. При заданных общих финансовых затратах С на функционирование складского комплекса в течение периода времени Г определить набор значений факторов <р/, р2, рз. .. рт>, при котором главный показатель эффективности 5 максимален.

Иначе говоря, каким образом необходимо распределить ограниченные затраты для обеспечения максимально эффективной работы складского комплекса.

Глава 7

В главе 7 описано использование разработанной технологии реструктуризации складского комплекса при проектировании и реструктуризации складов в следующих организациях: издательство «Эксмо-пресс» (г. Москва), фармацевтическая компания «Годовалое» (г. Пермь), производственная компания «Полиметалл-М» (г. Москва).

Заключение

В заключении сформулированы основные результаты работы:

1. Разработана технология диагностики складской системы предприятия и детального анализа грузопотока на складе. Разработан соответствующий комплекс программ.

2. Создана математическая модель оценки требуемых ресурсов складского комплекса. Предложен алгоритм оптимального пополнения склада сборки с буферного склада.

3. Предложена математическая модель рационального и оптимального выбора параметров складского комплекса, которая реализована в виде комплекса программ: разработана имитационная модель склада, использующая поток информации о предыстории грузопотоков.

4. С помощью разработанной технологии и комплекса программ проведена реструктуризация фармацевтического и издательского складских комплексов, а также склада металлического сырья.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Поташев А И Аналитический метод оценки требуемых ресурсов складского комплекса.// Моделирование, декомпозиция и оптимизация сложных динамических процессов: Сб.ст. /Вычислительный центр РАН - М., 2005. - С. 32-61.

2. Ваньян ПЛ, Поташев А,И. Оптимизация пополнения в системе складов // Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук: Труды XLVIII Научной Конференции МФТИ. Часть VII. - Долгопрудный, 2005. - С. 90-91.

3. Ваньян ПЛ., Поташев А.И. Правило Парето и самоподобие в АВС-анализе // Электронный журнал «Исследовано в России». 2005. №192. с. 1986-1995. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2005/192.pdf

4. Поташев А.И. Об одном технологическом решении на складе //Складской комплекс. - 2005. - №4 - С. 33-34.

5. Поташев А.И. На что необходимо обратить внимание при проектировании нового складского комплекса//Складской комплекс. - 2005. - №2 - С. 22-23.

6. Поташев А.II, Спрос на консалтинг в логистике 2003-2004 гг //Складской комплекс. - 2004. - №6 - С. 52-53.

7. Поташев А И Использование радиооборудования при подборе. Всегда ли это выгодно? //Складской комплекс. - 2004. - №5 - С. 48-49.

8. Поташев А.И Оборачиваемость товарных запасов //Складской комплекс. - 2004. - №4 - С. 24-25.

9. Поташев А.И. Типичные ошибки заказчика при работе с консалтинговой фирмой //Складской комплекс. - 2004. - №3 - С. 8-9.

10. Поташев А. И. Консалтинг в логистике //Складской комплекс. -2004.-№2-С. 30-34.

Поташев Алексей Игоревич

Технология реструктуризации складского комплекса с использованием имитации и оптимизации

Подписано в печать 17.11.2005 Формат 60x84/16. Печать офсетная Уел неч л 1,0 Уч-изл л 1,0 Тираж 70экз Заказ №ф-533

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский физико-технический институт (государственный университет) Отдел автоматизированных издательских систем «ФИЗТЕХ-ПОЛИГРАФ» 141700, Московская обл., г.Долгопрудный, Институтский пер., 9

»24104

РНБ Русский фонд

2006-4 25367

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЩАЯ СХЕМА ТЕХНОЛОГИИ РУСТРУКТУРИЗАЦИИ СКЛАДСКОГО КОМПЛЕКСА.

2. ДИАГНОСТИКА СКЛАДСКОГО КОМПЛЕКСА.

2.1 Формализация процесса работы складского комплекса.

Ш 3. АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ТРЕБУЕМЫХ РЕСУРСОВ СКЛАДСКОГО

КОМПЛЕКСА.

3.1 Информация, требуемая для расчетов.

3.2 Расчет ресурсов приемочной экспедиции.

3.2.1 Расчет количества разгрузочных мест (ворот, мест на пандусе).

3.3 Расчет параметров пандуса (рампы) для разгрузки.

3.3.1 Расчет площади пандуса (рампы).

3.3.2 Ширина пандуса (рампы).

3.3.3 Высота пандуса (рампы).

3.4 Расчет площади зоны приемки.

3.5 Расчет численности персонала приемочной экспедиции.

Щ 3.5.1 Численность персонала на пандусе.

3.5.2 Численность персонала в зоне приемки.

3.6 Расчет ресурсов зон хранения.

3.6.1 Площадь зоны фронтальных стеллажей.

3.6.2 Площадь зоны глубинных стеллажей.

3.6.3 Площадь зоны полочных стеллажей.

3.7 Расчет площади зоны комплектации.:.

3.8 Расчет численности персонала для комплектации.

3.9 Расчет ресурсов отгрузочной экспедиции.

3.9.1 Расчет площади зоны отгрузочной экспедиции.

3.9.2 Расчет количества погрузочных мест (ворот, мест на пандусе).

3.9.3 Расчет параметров пандуса (рампы) для отгрузки. 3.9.4 Расчет численности персонала в зоне отправочной экспедиции (на пандусе).57 ^ 3.10 Площадь офисного помещения.

3.1 I Оптимизация пополнения в системе складов.

4. МЕТОДИКА АНАЛИЗА ГРУЗОПОТОКА НА СКЛАДСКОМ КОМПЛЕКСЕ.

4.1 Предварительная обработка и верификация данных.

4.2 Ассортимент поставок.

4.3 Объем поставок.

4.4 Анализ накладных поставки.

4.4.1 Количество накладных поставки.

4.4.2 Количество строк в накладных поставки.

4.4.3 Среднее количество строк в одной накладной поставки.

4.4.4 Количество единиц в одной накладной поставки.

4.4.5 Количество единиц товара в одной строке накладной.

Ф 4.5 Внутринедельный анализ поставок.

4.6 Разделение потоков поставки на коробочный и штучный.

4.7 Ассортимент хранения.

4.7.1 Ротация ассортимента хранения.

0 4.7.2 Динамика ассортимента хранения.

4.8 Объем хранения.

4.9 Ассортимент отгрузок.

4.10 Объем отгрузок.

4.11 Серии товара в отгрузках.

4.1 1.1 Ассортимент отгрузок, требующий подготовку посерийных сертифицирующих документов.

4.1 1.2 Отношение количества серий к количеству SKU.

4.1 1.3 Распределение количества серий по позициям отгрузки.

4.1 1.4 Различные серии одной позиции в накладной отгрузки.

4.12 Коробочная и штучная отгрузка.

4.13 Анализ отгружаемых накладных.

4.13.1 Количество отгружаемых накладных.

4.13.2 Объем отгружаемой накладной.

4.13.3 Количество строк в отгружаемых накладных.

4.13.4 Количество строк в одной отгрузочной накладной.

4.13.5 Количество единиц товара в одной отгрузочной накладной.

4.13.6 Количество единиц товара на строку накладной.

4.13.7 Объем строки отгрузочной накладной.

4.14 Внутринедельный анализ отгрузок.

4.15 Объем единицы товара в отгрузках при хранении и поставках.1 Об

4.16 ABC-анализ.

4.1 б. 1 Правило Парето и ABC-анализ.

4.16.2 ABC-анализ по объему отгрузки.

4.16.3 ABC-анализ по объему хранения.

4.16.4 ABC-анализ по количеству отборов (СКО).

4.17 Анализ динамики V-групп.

4.17.1 Общая информация о V-группах.

4.17.2 Динамика ассортимента хранения по V-группе.

4.17.3 Динамика объема хранения по каждой V-группе.

4.17.4 Динамика объема отгрузок товара по каждой V-rpynrie.

4.18 Дополнительная классификация товара.

5. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ СКЛАДСКОГО КОМПЛЕКСА.

5.1 Имитационное моделирование в среде AnyLogic.

5.2 Оптимизация OptQuest.

5.3 Подготовка входных данных для модели.

5.4 Схема модели.

5.5 Адекватность модели.

6. ЗАДАЧА ОПТИМАЛЬНОГО И РАЦИОНАЛЬНОГО ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ СКЛАДСКОГО КОМПЛЕКСА.

6.1.1 Задача оптимизации в общем виде.

6.1.2 Пример задачи оптимизации.

7. ПРАКТИЧЕСКИЕ ВНЕДРЕНИЯ.

7.1 Издательство «Эксмо-пресс», г. Москва.

7.2 Производственная компания «Полиметалл-М», г. Москва.

7.3 ' Фармацевтическая компания «Годовалов», г. Пермь.

Чтобы выстоять в конкурентной борьбе на рынке, предприятия должны постоянно повышать качество своих услуг. Наряду с издержками на производство, качеством продукта и вниманием к запросам клиента важнейшим инструментом достижения должного положения на рынке становится качество услуг складского комплекса.

По своему назначению складской комплекс кажется вторичным по отношению к основному направлению деятельности (дистрибуция, производство и т.п.). Тем не менее, складской комплекс, по сути, является фундаментом для поддержания основной деятельности предприятия и в свою очередь накладывает ограничения на основную коммерческую деятельность (ограничения по вместимости, производительности и др.). Поэтому при проектировании складского комплекса необходимо максимально полно учесть требования главного бизнес-процесса и коммерческих грузопотоков. Требования, предъявляемые к складской системе, с течением времени ужесточаются. В настоящее время в число основных критериев качества складской системы входят:

• оптимальное (рациональное) использование складских мощностей;

• высокая производительность при грузообработке;

• обеспечение услуг по комиссионированию (штучному многоассортиментному подбору);

• обеспечение услуг добавленной стоимости (специальный сервис, VIP-отгрузка и т.п.);

• высокий уровень готовности и надежности;

• интегрированность в общую материально-техническую систему обеспечения [10].

Современные складские комплексы - это сложные социально-технологичные системы с множеством объектов, субъектов, взаимосвязей и функций. Проблема рационального проектирования таких систем на сегодня далека от окончательного решения и является, таким образом, актуальной. Процесс проектирования складского комплекса является многоступенчатым, итерационным и включает в себя как стратегическую, так и тактическую составляющую.

Вместе с развитием складов и ужесточением требований к ним, развиваются и методы рационального проектирования складов. Вклад в развитие отечественной теории и методологии проектирования складских комплексов внесли такие ученые, как Альбеков А.У., Аникин Б.А, Афанасьева Н.В., Афанасенко И.Д., Багиев Г.Л., Гаджинский A.M., Голиков Е.А., Гордон М.П., Дегтяренко В.Н., Дыбская В.В., Залманова М.Е., Инютина Н.В., Костоглодов Д.Д., Манжосов Г.П., Миротин Л.Б., Неруш Ю.М., Порошина О.Г. В этих работах, однако, за исключением работ Гаджинского A.M., и Неруша Ю.М., средства математического моделирования при проектировании складов не применяются: авторы ограничиваются экспертными советами для проектирования складов. Из работ зарубежных ученых в области складской логистики отметим работы Бауэрсокса Д., Клосса Д., Джонсона Д., Вуда Д., Вордлоу Д., Мерфи П., Дитриха М., Уотерса Д. Эти работы отражают современные тенденции в проектировании и реструктуризации складов и подкреплены огромным практическим опытом авторов в этой области.

Процесс проектирования складского комплекса может начинаться с двух различных отправных точек:

• складской комплекс уже существует и работает;

• планируется спроектировать новый складской комплекс.

Это две разные задачи. В первом случае требуется анализировать работу склада и узкие места в работе существующего комплекса с существующей отработанной технологией. Возникающая здесь задача будет называться задачей реструктуризации складского комплекса. Во втором случае необходимо спроектировать складской комплекс «с нуля» так, чтобы он обеспечивал и поддерживал коммерческую деятельность предприятия на заданную перспективу (например, на 10 лет вперед). Общим этапом в данных задачах является детальный анализ грузопотоков на складе, а также статистический и маркетинговый прогноз развития этих потоков. В настоящей диссертации предлагается один из возможных подходов к наиболее актуальной и трудной из перечисленных выше проблем — проблеме реструктуризации складской системы. Этот подход характеризуется использованием математической компьютерной имитации функционирования складского комплекса, а также постановкой и решением в рамках моделей функционирования склада оптимизационных задач. Решения таких задач в предлагаемом подходе используются при формировании рациональных характеристик проектируемого комплекса.

Исходными условиями для применения данного подхода являются:

• существующий работающий складской комплекс с налаженной в нем технологией работы;

• наличие информации о фактическом грузопотоке складского комплекса за достаточно длительный период времени (какова длительность по порядку величины: неделя, месяц, год, десять лет и т.д.).

Предлагаемый подход позволяет ответить на два основных вопроса, возникающих при реструктуризации складского комплекса:

1. Рационально ли (оптимально ли) спроектирован складской комплекс для обслуживания заданного грузопотока? (Термин «оптимальное» предполагает наличие одного критерия качества и соответствующую оптимизационную задачу на выбор управлений. Термин «рациональное» предполагает элемент экспертного выбора из нескольких альтернатив. Возможно, каждая из этих альтернатив является оптимальным в каком-то смысле решением).

2. Что можно улучшить, не меняя технологии работы и здания склада, а оперируя лишь набором ресурсных параметров?

Цель диссертационной работы.

Целью диссертации является разработка технологии реструктуризации складского комплекса предприятия с использованием компьютерной имитации и методов оптимизации для рационального выбора характеристик проектируемого комплекса.

Задачи диссертационной работы.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

• Разработка технологии диагностики складской системы предприятия и детального анализа грузопотока на складском комплексе, учитывающей динамику работы склада во времени и использующей имитационное моделирование и информационные технологии.

• Разработка аналитического метода оценки требуемых ресурсов складского комплекса.

• Постановка и решение задач оптимального выбора параметров складского комплекса и разработка методики выбора рациональных параметров складского комплекса с использованием имитационной модели функционирования склада.

Методы исследования

Для решения поставленных задач использованы следующие методы: математическое моделирование, имитационное моделирование, моделирование бизнес-процессов, теория оптимизации, теория принятия решений, вычислительный эксперимент.

Новизна работы

Существующая технология реструктуризации складских комплексов, широко используемая в настоящее время, сводится к системе расчетов, основанных, в основном, на «статическом» анализе работы склада. В этом анализе оперируют суммарными и средними объемами складских помещений, объемами поступлений и отгрузок за ограниченный временной период [14; 31; 32]. Динамика работы складского комплекса во времени в используемых в настоящее время технологиях реструктуризации не воспроизводится. Однако, при проектировании (или реструктуризации) сложных систем обслуживания, таких как складские комплексы, с большим количеством разнородных ресурсов и сложной технологией работы представляется интересным наблюдение за поведением системы на протяжении длительного периода времени. Для планирования таких систем требуется более детальный анализ данных, нежели тот, который проводится фирмами-консультантами в настоящее время.

Новизна данной работы состоит в разработке комплексной технологии реструктуризации складских комплексов, использующей современные средства математического моделирования и информатики: имитационное моделирование, позволяющее воспроизводить функционирование склада во времени на уровне, который недоступен использующейся в настоящее время технологии, оптимизацию по ряду естественных критериев, использование имитации и оптимизации для выбора рациональных характеристик проектируемого комплекса.

Для идентификации моделей в разработанную технологию включен мониторинг работы склада, а также средства, позволяющие использовать информацию, которая накоплена в процессе функционирования склада. Разработанная технология использует следующие современные инструментальные средства моделирования, имитации, оптимизации, хранения и манипулирования информацией:

• среда для построения имитационных моделей XJ Technologies AnyLogic 5.0;

• программное обеспечение для оптимизации OptTek OptQuest (встроенный модуль AnyLogic);

• система управления базами данных Microsoft SQL 2000;

• система для моделирования бизнес-процессов IDS Scheer ARIS 5.0.

Объект исследований - складской комплекс

Складские комплексы (склады) - это совокупность здания (или нескольких зданий), сооружений и разнообразных устройств, предназначенных для приемки, размещения и хранения поступивших товаров, подготовки их к потреблению и отпуску потребителю. Склады являются одним из важнейших элементов систем обеспечения работы предприятия. Объективная необходимость в специально обустроенных местах для содержания запасов существует на всех стадиях движения материального потока, начиная от первичного источника сырья и заканчивая конечным потребителем. Этим объясняется наличие большого количества разнообразных видов складов.

В широком диапазоне варьируются размеры складов: от небольших помещений, общей площадью несколько сотен квадратных метров, до складов-гигантов, покрывающих площади в сотни тысяч квадратных метров.

Различаются склады и по высоте укладки грузов. В одних груз хранится не выше человеческого роста, в других необходимы специальные устройства, способные поднять и точно уложить груз в ячейку на высоте.

Склады могут иметь разные конструщии: размещаться в отдельных помещениях {закрытые), иметь только крышу или крышу и одну, две или три стены (полузакрытые). Некоторые грузы хранятся вообще вне помещений на специально оборудованных площадках, в так называемых открытых складах.

В складе может создаваться и поддерживаться специальный реэ/сим, например, температура, влажность.

Склад может предназначаться для хранения товаров одного предприятия (склад индивидуального пользования), а может, на условиях лизинга, сдаваться в аренду физическим или юридическим лицам (склад коллективного пользования).

Различаются склады и по степени механизации складских операций: немеханизированные, механизированные, комплексномеханизированные, автоматизированные и автоматические.

Существенным признаком склада является возмоэюность доставки и вывоза груза с помощью железнодорожного или водного транспорта. В соответствии с этим признаком различают пристаьщионные или портовые склады (расположенные на территории железнодорожной станции или порта), прирельсовые (имеющие подведенную железнодорожную ветку для подачи и уборки вагонов) и глубинные. Для того, чтобы доставить груз от станции, пристани или порта в глубинный склад, необходимо воспользоваться автомобильным или другим видом транспорта [15].

В зависимости от широты ассортимента хранимого груза выделяют специализированные склады, склады со смешанным или с универсальным, ассортиментом. Функции складских комплексов

Совокупность работ, выполняемых на различных складах, примерно одинакова. Это объясняется тем, что в разных процессах разных предприятий склады выполняют следующие схожие функции:

• временное размещение и хранение материальных запасов;

• преобразование материальных потоков.

Любой склад обрабатывает, по меньшей мере, три вида материальных потоков: входной, выходной и внутренний. Наличие входного потока означает необходимость разгрузки транспорта, проверки количества и качества прибывшего груза. Выходной поток обусловливает необходимость погрузки транспорта, внутренний - необходимость перемещения груза внутри склада. Реализация функции временного хранения материальных запасов означает необходимость проведения работ по размещению грузов на хранение, обеспечению необходимых условий хранения, изъятию грузов из мест хранения. Преобразование материальных потоков происходит путем расформирования одних грузовых партий или грузовых единиц и формирования других. Это означает необходимость распаковки грузов, комплектования новых грузовых единиц, их упаковку, затаривание [31].

Однако это лишь самое общее представление о складах. Любая из вышеперечисленных функций может изменяться в широких пределах, что сопровождается соответствующим изменением характера и интенсивности протекания отдельных складских операций. Это, в свою очередь, меняет картину протекания всего процесса на складе. Рассмотрим функции различных складов, встречающихся на пути движения материального потока от первичного источника сырья до конечного потребителя.

На складах готовых изделий предприятий-изготовителей осуществляется складирование, хранение, подсортировка или дополнительная обработка продукции перед ее отправкой, маркировка, подготовка к погрузке и погрузочные операции. Склады сырья и исходных материалов предприятий-потребителей принимают продукцию, выгружают, сортируют, хранят и подготавливают ее к производственному потреблению. Склады оптово-посреднических фирм в сфере обращения продукции производственно-технического назначения, кроме перечисленных выше функций, также обеспечивают концентрацию товаров, подкомлектовку продукции, подборку ее в нужном ассортименте, организуют доставку товаров мелкими партиями как на предприятия-потребители, так и на склады оптовых посреднических фирм, осуществляют хранение резервных партий. Склады торговли, находящиеся в местах сосредоточения производства (выходные оптовые базы), принимают товары от производственных предприятий большими партиями, комплектуют и отправляют крупные партии товаров получателям, находящимся в местах потребления. Склады, расположенные в местах потребления (торговые оптовые базы), получают товары производственного ассортимента и, формируя широкий торговый ассортимент, снабжают ими розничные торговые предприятия [32].

Имитация и оптимизация

Опыт разработки и практического использования оптимизационных моделей в области проектирования складских комплексов показал, что вычисленные оптимальные управления очень редко удается непосредственно использовать на практике, потому что все факторы, которые должны учитываться при проектировании, очень трудно учесть при составлении оптимизационной модели. Оптимизация является, как правило, средством анализа проблемы рационального управления, но не средством принятия практических решений. Несколько более практичными оказались модели, в рамках которых ставились задачи многокритериальной оптимизации. Однако и они не исчерпывали все обстоятельства, которые необходимо обязательно учитывать при практическом управлении [34].

Разработка складских моделей, в которых учитывались факторы, необходимые при принятии практических решений, привела к усложнению моделей и к невозможности сформулировать в их рамках оптимизационные задачи. Такие модели используются методом вариантных просчетов. Разрабатываются несколько вариантов управлений (объемно-планировочных решений, списков значений параметров) и эти варианты сравнивались путем выполнения имитационных экспериментов, т.е. воспроизведения процесса функционирования склада с помощью компьютерной реализации модели. Такой способ выработки рационального управления процессом называется «имитацией», а соответствующая модель — имитационной [34].

Подавляющее большинство оптимизационных моделей обладает свойством невозможности получения какого-либо результата без компьютера. Тем не менее, по этой причине оптимизационные модели редко называют имитационными. У некоторых специалистов слово «имитация» содержит оттенок противопоставления «оптимизации». Для таких специалистов имитационной является модель, даже если она стационарна, т.е. ее характеристики не зависят от времени. Однако, противопоставление двух способов определения рациональных управлений (объемно-планировочных решений, списков значений параметров) — оптимизации и имитации является неправомерным: при наличии двойственности между какими-либо методами или средствами необходимо организовывать их разумное совместное использование. Необходимость совместного использования оптимизации и имитации видна из следующих соображений. Исчерпывающую информацию о том, какие параметры являются рациональными, можно было бы получить, если бы было возможно располагать зависимостью показателей (т.е. характеристик, которые нас интересуют) от параметров. Однако, получить такую зависимость и представить ее в наглядном виде весьма затруднительно. Оптимизация дает некоторое представление о такой зависимости, поскольку вычисляет значения параметров, доставляющее экстремум некоторому показателю качества. Многокритериальная оптимизация также дает некоторую информацию о такой зависимости. Имитация позволяет вычислить значения системы интересующих показателей лишь при нескольких выборах параметров. Однако, имитационные модели могут быть гораздо сложнее, чем оптимизационные: очень часто в рамки оптимизационных моделей невозможно включить все факторы, которые необходимо учитывать при принятии практических решений [34].

В разработанной технологии реструктуризации складских комплексов используется как имитация, так и оптимизация. Связь имитации и оптимизации в диссертационной работе заключается в том, что в качестве оптимизируемой функции при расчете значения каждого показателя эффективности и общего критерия оптимизации используется имитационная модель [34].

Теоретическая и практическая ценность

Существо выполненной работы состоит в формировании комплексной технологии реструктуризации складских комплексов. При этом использовались известные методы: имитационное моделирование, оптимизация, а также известные инструменты компьютерной реализации имитации и оптимизации.

Определенное теоретическое значение имеют варианты математической модели функционирования складского комплекса. Практическая ценность работы состоит в возможности практического использования созданной технологии после небольшого процесса обучения, а также в результатах, полученных при применении этой технологии для реструктуризации складских комплексов у ряда действующих предприятий.

Реализация результатов работы

С помощью разработанной технологии проведена реструктуризация складских комплексов нескольких крупных предприятий, таких как: фармацевтическая компания «Годовалов» (г. Пермь), торгово-производственная компания «Полиметалл-М» (г. Москва), издательство «Эксмо-пресс» (г. Москва).

Апробация работы

Результаты работы докладывались на конференциях, форумах и семинарах, проводимых в рамках выставок «Склад. Транспорт. Логистика» (Москва, 2003-2005 гг) и «Склад'Ехро» (Москва, 2003-2005 гг). Также результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах отдела имитационных систем ВЦ РАН, кафедры «Математическое моделирование сложных процессов и систем» МФТИ (2004-2005 гг) и на XLVIII научно-технической конференции МФТИ (2005 г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 10 работ: 1. Поташев А.И. Аналитический метод оценки требуемых ресурсов складского комплекса.// Моделирование, декомпозиция и оптимизация сложных динамических процессов: Сб.ст. /Вычислительный центр РАН-М., 2005.-С. 32-61.

2. Баньян П.Л., Поташее А.И. Оптимизация пополнения в системе складов // Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук: Труды XLVIII Научной Конференции МФТИ. Часть VII. - Долгопрудный, 2005. -С. 90-91.

3. Баньян П.Л., Поташее А.И. Правило Парето и самоподобие в АВС-анализе // Электронный журнал «Исследовано в России». 2005. №192. с. 1986-1995. http://zhurnal.ape.relarn.rli/articles/2005/l 92.pdf

4. Поташее А.И. Об одном технологическом решении на складе //Складской комплекс. - 2005. - №4 - С. 33-34.

5. Поташее А.И. На что необходимо обратить внимание при проектировании нового складского комплекса //Складской комплекс. - 2005. - №2 - С. 2223.

6. Поташее А.И. Спрос на консалтинг в логистике 2003-2004 гг //Складской комплекс. - 2004. - №6 - С. 52-53.

7. Поташее А.И. Использование радиооборудования при подборе. Всегда ли это выгодно? //Складской комплекс. - 2004. - №5 - С. 48-49.

8. Поташее А.И. Оборачиваемость товарных запасов //Складской комплекс. -2004. - №4-С. 24-25.

9. Поташее А.И. Типичные ошибки заказчика при работе с консалтинговой фирмой //Складской комплекс. - 2004. - №3 - С. 8-9.

10. Поташее А.И. Консалтинг в логистике //Складской комплекс. - 2004. - №2 -С. 30-34.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, семи глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем работы составляет 169 страниц. Список литературы включает 55 наименований.

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность директору по логистике ООО «Полиметалл-М» к. ф.-м. и. Петру Леонидовичу Ваньяну за постоянное внимание к работе и ряд ценных указаний.

Краткое содержание работы

Во введении фомулируется тема работы, цель, новизна, полученные результаты и структура диссертации, обосновывается ее актуальность. Также характеризуются имеющиеся работы в области проектирования и реструктуризации складских комплексов.

Глава ]

В главе 1 представлена общая схема предлагаемой технологии реструктуризации складского комплекса и оптимального (или рационального) выбора параметров склада. Складской комплекс обеспечивает выполнение следующих основных операций: приемка, отбраковка, сортировка и размещение товара, подбор и комплектация заказов для клиентов, отгрузка и развоз готовых заказов по клиентам. На первом этапе технологии выполняется диагностика складского комплекса и детальная формализация существующих процессов на складе. На втором этапе осуществляется сбор данных из информсистемы предприятия, подготовка н верификация этих данных для дальнейшего проведения анализа грузопотоков и подачи данных на вход модели. На третьем этапе проводится детальный анализ грузопотоков на складском комплексе и апробация методологии аналитической оценки требуемых ресурсов складского комплекса. На четвертом этапе по результатам анализа грузопотока, аудита и формализации технологии выявляются значимые параметры для построения модели складского комплекса, а также определяются критерии и параметры оптимизсщии, строятся показатели эффективности. По результатам первых четырех этапов выполняется построение модели склада в специальной программной среде. Над моделью надстраивается блок для оптимизации. На вход модели подается поток реальных исторических данных о входящих и исходящих грузопотоках за длительный период. На исторических данных модель прогоняется оптимизатором несколько раз, при этом выполняются процедуры изменения параметров модели, рассчитываются значения показателей эффективности и осуществляется поиск оптимальных значений изменяемых параметров. Кроме того, пользователю предоставляется возможность осуществлять поиск рационального решения. Для этого разработаны программные средства, позволяющие осуществить сравнение результатов работы складского комплекса по заданной совокупности показателей при различных конфигурациях параметров модели.

Глава 2

В главе 2 представлена методика проведения аудита складского комплекса предприятия и методика формализации происходящих на складе процессов. Большинство учетных информационных складских систем устроены таким образом, что в них не фиксируется время прихода транспорта с грузом и состав спецификации груза конкретного транспорта. Фиксируется только дата прихода по каждой позиции товара. Между тем, чтобы имитировать с помощью модели загрузку ресурсов складского комплекса в течение дня, требуется знать распределение входного потока внутри дня. В предлагаемой технологии это делается путем экспертного изучения процесса прихода транспорта с товаром: фиксируется статистика времени прихода транспорта на склад и подбирается адекватное распределение внутридневного прихода. Одним из вариантов информационного обеспечения модели, имитирующей загрузку ресурсов складского комплекса в течение дня, может служить поток исторических данных о входящем транспорте в случае, если время физического прихода транспорта на склад сохраняется в информационной системе предприятия. Форма прихода товара тоже может быть разная (россыпью, в паллетах) и это существенно влияет на скорость разгрузки и приемки товара. Такой параметр также не фиксируется в информсистеме. Для его определения также требуется экспертный сбор статистики. Аналогичная ситуация имеет место и с отгрузками. В информсистеме фиксируются строки накладных и, возможно, время фактического сбора заказа. Как правило, в базе данных информсистемы есть только дата накладной и ее спецификация. Для информационного обеспечения моделирования процессы подбора и отгрузки заказов необходимо также провести аудит системы отгрузки и подобрать необходимые распределения. Сбор указанной информации и ее анализ необходим для выявления дополнительных значимых параметров для моделирования. В главе приведен список объектов для экспертной диагностики склада. Одним из неотъемлемых этапов подготовки к моделированию является детальная формализация технологии работы складского комплекса и экспертный хронометраж складских операций. В работе предлагается для этих целей использовать диаграммы нотации ЕРС ARIS.

Глава 3

В главе 3 представлено описание аналитического метода расчета параметров складского комплекса (требуемых ресурсов офисно-складского комплекса). В главе выведены формулы для оценки следующих ресурсов складского комплекса [35]:

• ресурсы приемочной экспедиции (количество разгрузочных мест, площадь пандуса, площадь зоны приемки, численность персонала на пандусе, численность персонала в зоне приемки),

• ресурсы зон хранения (площадь зоны фронтальных стеллажей, площадь зоны глубинных стеллажей, площадь зоны полочных стеллажей),

• ресурсы комплектации (площадь зоны комплектации, численность персонала для комплектации),

• ресурсы отгрузочной экспедиции (площадь зоны отгрузочной экспедиции, количество погрузочных мест или ворот, параметры пандуса для отгрузки, численность персонала в зоне отправочной экспедиции).

Также в главе 3 решена задача оптимизации пополнения зоны сборки из зоны буферного хранения. В отличие от традиционного представления об оптимальности распределения объема хранения пропорционально уходимости артикула, минимизация числа пополнений достигается при объеме ячеек хранения, пропорциональном квадратному корню из объема отгрузки.

Глава 4

В главе 4 представлена методика анализа грузопотоков на складском комплексе. Анализ грузопотоков является самым ответственным блоком разработанной технологии и от его результатов зависит корректность построенной модели и точность конечного решения. С помощью данного анализа выявляются стандартные и специфические параметры грузопотока, от которых зависит трудоемкость грузообработки, производительность складского оборудования и персонала. Также выявляются значимые закономерности в «жизни» складского комплекса. С помощью анализа формализованные процессы и функции обретают количественные значения. Тем самым можно определить является ли та или иная функция значимой при моделировании. Для осуществления такого анализа разработано программное обеспечение.

Глава 5

В главе 5 описана процедура построения модели складского комплекса с использованием специализированной программной среды AnyLogic, созданной компанией XJ Technologies (г. Санкт-Петербург). Это программный инструмент нового поколения для разработки и исследования имитационных моделей. Он является единственным российским профессиональным инструментом имитационного моделирования, успешно конкурирующим на мировом рынке.

В главе 5 описана процедура подготовки таблиц с исходными данными для дальнейшего «прогона» их в имитационной модели. Подготавливаются две таблицы, содержащие информацию о входящем и исходящем потоке грузов. Подготовленные таблицы хранятся в базе данных и подключаются к модели встроенными в AnyLogic средствами программирования [21].

В главе 5 представлена схема модели складского комплекса. Модель состоит из двух частей. Первая часть - это схема дискретно-событийной модели, составленная из блоков библиотеки AnyLogic. Вторая часть - это визуализация (анимация), которая привязана к основной схеме модели.

Глава 6

В главе б описана задача оптимального и рационального выбора параметров складского комплекса. При построении складской системы и расчете ее параметров решающая роль принадлежит правильному и обоснованному выбору критериев оптимизации. Основной принцип количественной оценки критерия эффективности состоит в соизмерении результатов логистического управления с затратами (логистическими издержками) на их получение. В большинстве случаев основным критерием эффективности логистических систем является минимум совокупных логистических издержек, связанных со сквозным управлением материальными (товарными) и сопутствующими (информационными, финансовыми) потоками при обеспечении требуемого уровня качества сервиса [21; 34].

Набор факторов. При компьютерном эксперименте среди множества параметров модели выделяются те из них, которые подлежат выбору и влияние которых на выходные переменные модели должно быть проанализировано. Такие параметры назовем «факторами» <е>/, р2, рз, ., рт>. Считается, что для каждого фактора известны интервалы допустимых значений. Другие параметры (те, которые не подлежат выбору) должны быть установлены на каких-то приемлемых значениях. Считается известным набор критериев, по которым оценивается качество функционирования складского комплекса. В процессе поиска набора значений факторов перед каждым прогоном модели изменяются значения факторов. Изменяться факторы могут либо оптимизатором в автоматическом режиме поиска оптимального решения по какому-либо из заданных критериев (оптимизационный режим работы), либо экспертом в режиме поиска рационального решения (имитационный режим работы. Во время каждой прогонки модели, вычисляются значения всех заданных критериев, характеризующих качество работы складского комплекса. Описанная процедура, состоящая в последовательном использовании имитационного и оптимизационного режимов, позволяет определить рациональный набор значений ph

Финансовые затраты. Одним из критериев, характеризующих качество работы складского комплекса, являются общие финансовые затраты С на функционирование складского комплекса в течение периода времени Т. Формирование общих затрат осуществляется путем суммирования выборочных составляющих затрат с,, связанных с различными процессами на складе. п

С г =ХС" где <С/, с2, Cj, ., с„> - набор составляющих затрат за период Т.

Уровень обслуживания. Важным критерием, характеризующим качество работы складского комплекса, позволяющим оценить систему обслуживания, как с позиции поставщика, так и с позиции получателя услуг, является уровень логистического сервиса S, отражающий уровень производительности склада и уровень клиентского сервиса. Критерий 5" определяется как взвешенная сумма значений составляющих показателей эффективности, связанных с различными процессами на складе.

Я = где

1 ;=I где:

Sj, s2, S3, ., sr> - набор составляющих показателей эффективности, <к], к2, кз, ., к,> - набор экспертных коэффициентов значимости каждого показателя эффективности.

6',. е [0;|] ДЛЯ V/ е [0;г], = 1

Критерий 5" является величиной безразмерной, значения которого лежат в интервале [0;1].

Задачи. В оптимизационном режиме в рамках предлагаемой технологии возможно решение двух основных задач. В терминах, описанных выше, задачи формулируются следующим образом.

1. При заданном критерии S определить набор значений факторов <р!; р2, рз, ., рт>, при котором общие финансовые затраты С на функционирование складского комплекса в течение периода времени Т минимальны. Иначе говоря, какими минимальными средствами можно достичь требуемого уровня эффективности работы складского комплекса.

2. При заданных общих финансовых затратах С на функционирование складского комплекса в течение периода времени Т определить набор значений факторов <pt, р2, рз, ■■■, при котором главный показатель эффективности S максимален. Иначе говоря, каким образом необходимо распределить ограниченные затраты для обеспечения максимально эффективной работы складского комплекса.

Глава 7

В главе 7 описано использование разработанной технологии реструктуризации складского комплекса при проектировании и реструктуризации складов в следующих организациях: издательство «Эксмо-пресс» (г. Москва), фармацевтическая компания «Годовалов» (г. Пермь), производственная компания «Полиметалл-М» (г. Москва).

Заключение

В заключении сформулированы основные результаты работы: Разработана технология диагностики складской системы предприятия и детального анализа грузопотока на складе. Разработан соответствующий комплекс программ.

2. Создана математическая модель оценки требуемых ресурсов складского комплекса. Предложен алгоритм оптимального пополнения склада сборки с буферного склада.

3. Предложена математическая модель рационального и оптимального выбора параметров складского комплекса, которая реализована в виде комплекса программ: разработана имитационная модель склада, использующая поток информации о предыстории грузопотоков.

4. С помощью разработанной технологии и комплекса программ проведена реструктуризация фармацевтического и издательского складских комплексов, а также склада металлического сырья.

Основные результаты работы.

1. Разработана технология диагностики складской системы предприятия и детального анализа грузопотока на складе. Разработан соответствующий комплекс программ.

В разработанной технологии предлагается состав и порядок .эксперного сбора данных, необходимых для дальнейшего моделирования складского комплекса и проведения реструктуризации на складе. Анализ грузопотоков включает методику обработки массива транзакций из информационной системы предприятия. Ядро методики анализа грузопотоков реализовано в виде клиент-серверного приложения, разработаны автоматизированные запросы на базе СУБД MSSQL, а также разработано клиентское приложение для эксперта-аналитика.

2. Создана математическая модель оценки требуемых ресурсов складского комплекса. Предложен алгоритм оптимального пополнения склада сборки с буферного склада.

Выведены формулы для расчета требуемых ресурсов складского комплекса: ресурсов погрузо-разгрузочного фронта, ресурсов зон обработки товара и зон хранения. Рассмотрена и решена задача пополнения в системе складов.

3. Предложена математическая модель рационального и оптимального выбора параметров складского комплекса, которая реализована в виде комплекса программ: разработана имитационная модель склада, использующая поток информации о предыстории грузопотоков.

Пример имитационной модели складского комплекса разработан в приложении XJ AnyLogic. Сформулированы задачи оптимального и рационального выбора параметров склада в общем виде: предложены критерии оптимизации, список параметров и ограничений.

4. С помощью разработанной технологии и комплекса программ проведена реструктуризация фармацевтического и издательского складских комплексов, а также склада металлического сырья. Факты внедрения результатов диссертации подтверждены соответсвующими документами.

В заключение хотелось бы порекомендовать практикам больше внимания уделять аналитическим методам при проектировании складских систем: лучшие результаты достигаются, если практический опыт подкрепляется объективными количественными технологиями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В российской практике проектирования складских комплексов бытует мнение о неприменимости математических методов анализа. Сторонники такой точки зрения обычно формально применяют какой-либо метод в специфической ситуации, дающей очевидно абсурдные результаты. После чего делается вывод о полной непригодности теоретического метода для практического применения [6]. В диссертации показано, что зачастую такие выводы следуют из недостаточно полного понимания основ аналитических технологий, а также из не всегда корректного применения методов анализа. В работе предлагается детальная технология реструктуризации складского комплекса с использованием имитации и оптимизации.

1. Адчук В.А., Матвейчук Ф.А., Томашевский Л.П. Справочник по исследованию операций. М.: Воениздат МО, 1979. - 516 с.

2. Афонин В. В., Федосин С.А. Моделирование систем: Практикум по GPSS/PC. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2001. - 412 с.

3. Бабащев В.А., Браилое А.В., Солодовников А. С. Математика в экономике: Курс лекций. Теория вероятностей. Часть 2. -М.: Финансовая академия при Правительстве РФ, 1999. 196 с.

4. Бауэрсокс Д.Д. КлоссД.Д. Логистика: интегрированная цепь поставок.- М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2001.-640 с.

5. Ванъян П.Л., Попшшев А.И. Оптимизация пополнения в системе складов // Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук: Труды XLVIII Научной Конференции МФТИ. Часть VII. -Долгопрудный, 2005. С. 90-91.

6. Ванъян П.Л. Применение XYZ-анализа // Складской комплекс. 2005.- №3 С. 26-29.

7. Ваньян П.Л., Поташев А.И. Правило Парето и самоподобие в АВС-анализе // Электронный журнал «Исследовано в России». 2005. №192. с. 1986-1995.http://zhiirnal.ape.relarn.rU/ai1:icles/2005/l92.pdf

8. Васильев А. И. Имитационное моделирование информационных и вычислительных систем с использованием языка моделирования GPSS.- Владивосток: изд. ДВГТУ, 1998. 267 с.

9. Вентцель Е.С. Исследование операций М.: Советское радио, 1972. -64 с.

10. Гадлсинский A.M. Логистика. -М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2003. 408 с.

11. Гмурман B.C. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Высшая школа, 1976. 368 с.

12. Горелик В.А. Ушаков И.А. Исследование операций. М.: Машиностроение, 1986. -288 с.

13. Джонсон Д., Вуд Д., Вордлоу Д., МерфиП. Современная логистика. -М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. 624 с.

14. Дитрих М. Складская логистика. Новые пути системногопланирования. -М: КИА Центр, 2004. 136 с.

15. Дыбская В. В. Логистика для практиков. Эффективные решения в складировании и грузопереработке. М.: ИПТИЛ ВИНИТИ РАН,2002.-264 с.

16. Емельянов А.А., Власова Е.А., Дума Р.В. Имитационное моделирование экономических процессов: Учеб. пособие. — М.: Финансы и статистика, 2004.-386 с.

17. Задорожный В. И. Имитационное моделирование. Учеб. пособие. Омск: ОМГУ, 1999. 120 с.

18. Задорожный В. Н. Статистическое моделирование: Учеб. пособие. -Омск: ОмГТУ, 1996. 108 с.

19. Зеваков A.M. Методические основы решения задач по управлению запасами. Караганда.: Изд-во Кар.ГУ, 1989. - 298 с.

20. Зеваков A.M., Петров В.В. Логистика производственных и товарных запасов. Учебник. СПб.: Изд-во Михайлова В.А., 2002. - 320 с.

21. Кобелев И.Б. Основы имитационного моделирования сложныхф экономических систем. Учебное пособие. М: Дело, 2003. - 336 с.

22. Колба нее М О., Яковлев С. А. Модели и методы оценки характеристик обработки информации в интеллектуальных сетях связи. СПб.: Издательство СПбГУ, 2002. - 344 с.

23. Кравченко П. П., Хусаинов Н. Ш. Имитационное моделирование вычислительных систем средствами GPSS/PC. Таганрог: ТРТУ, 2000. -312с.

24. Кузьменко В. М. Специальные языки программирования. Программные и инструментальные средства моделирования сложных систем.щ Харьков, 2001.-434 с.

25. Кутузов О. И., Задороэ/сный В. К, Олзоева С. И. Имитационное моделирование сетей массового обслуживания: Учеб. пособие. Улан• Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2001. 450 с.

26. Лабскер J1.Г. Вероятностное моделирование в финансово-экономической области. М.: Альпина Паблишер, 2002. - 224 с.

27. Лабскер Л.Г., Михашова В.П., Серегин Р.А. Математическое моделирование финансово-экономических ситуаций с применением компьютера (на основе марковских случайных процессов). М.: Финансовая академия при правительстве РФ, 1998. - 422 с.

28. Линдере М.Р., ФиронХ.Е. Управление снабжением и запасами: Логистика. СПб.: Полигон, 1999. - 768 с.

29. Манжосое Г.П. Современный склад. Организация и технология. М.: КИА Центр, 2003.-224 с.

30. Миротин Л. Б., Тспибаее Ы.Э., Порошина О.Г. Эффективная логистика- М.: Экзамен, 2003, 480 с.

31. Неруш Ю.М. Логистика: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. И доп.- М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. 495 с.

32. Павловский 10.Н. Имитационные модели и системы М.:ФАЗИС: ВЦ РАН, 2000,-134 с.

33. Потсниев А.И. Аналитический метод оценки требуемых ресурсов складского комплекса.// Моделирование, декомпозиция и оптимизация сложных динамических процессов: Сб.ст. /Вычислительный центр РАН -М., 2005.-С. 32-61.

34. Потсниев A.PI. Об одном технологическом решении на складе //Складской комплекс. 2005. - №4 - С. 33-34.

35. Потсниев A.PI. На что необходимо обратить внимание при проектировании нового складского комплекса//Складской комплекс. -2005,-№2-С. 22-23.

36. Потсниев А.И. Спрос на консалтинг в логистике 2003-2004 гг //Складской комплекс. 2004. - №6 - С. 52-53.

37. Потсниев A.PL. Использование радиооборудования при подборе. Всегда ли это выгодно? //Складской комплекс. 2004. - №5 - С. 48-49.

38. Потсниев A.PL. Оборачиваемость товарных запасов //Складской комплекс. 2004. - №4 - С. 24-25.

39. Потсниев A.LL. Типичные ошибки заказчика при работе с консалтинговой фирмой //Складской комплекс. -2004. -№3 С. 8-9.

40. Поташев A.PL. Консалтинг в логистике //Складской комплекс. 2004.2 С. 30-34.

41. Прохоров А.В., Ушаков ВТ., Ушаков И.Г. Задачи по теории вероятностей: Основные понятия; Предельные теоремы; Случайные процессы. -М.: Наука, 1986. -422 с.

42. Рыжиков Ю.И. Имитационное моделирование. Теория и технологии. -М.: Альтекс, 2004, 384 с.

43. Рыжиков Ю.И. Теория очередей и управление запасами,- СПб.: Питер, 2001.-384 с.

44. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем. М.: Высшая школа; (3-е изд.), 2001. - 376 с.

45. Солодовников А. С., Бабайцев В.А., Браилов А.В. Математика в экономике. Часть1. М.: Финансы и статистика, 1998. - 520 с.

46. Таха X. Введение в исследование операций. 6-е изд.- М.: Издательский дом «Вильяме», 2001 -912 с.

47. Томашевский В. Н., Жданова Е. Г., Жолдаков А. А. Решение практических задач методами компьютерного моделирования. Киев: Изд-во "Корншчук", 2001.-354 с.

48. УотерсД. Логистика. Управление Цепью поставок: Пер. с англ. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 504 с.

49. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. В 2-х томах.: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 1266 с.

50. Чуев Ю.В. Исследование операций в военном деле. М.: Воениздат, 1970.-334 с.

51. Шеннон Р.Е. Имитационное моделирование систем искусство и наука. - М.: Мир, 1978. - 738 с.

52. Шрайбер Т. Дж. Моделирование на GPSS. М.: Машиностроение, 1980. -278 с.

53. Якимов И. М. Моделирование систем. Казань: КАИ, 1980 - 166 с.