Методы решения логистических задач

Содержание
Введение
1. Системный анализ
2. Кибернетический подход
3. Исследование операций
4. Прогностика
5. Методы решения логистическихзадач
Заключение
Литература

Введение
Методология — это учение о структуре, логическойорганизации, методах и средствах деятельности. Современная теория логистики вконцептуальном плане базируется на четырех методологиях: системного анализа(общая теория систем), кибернетического подхода (кибернетика), исследованияопераций, прогностики. Сформулируем логическую последовательность использованияописанных научных направлений при анализе, синтезе и оптимизации ЛС.
ЛС являются искусственными, динамическими ицеленаправленными. Для таких систем актуальны проблемы управления, задачианализа и синтеза управляемых и управляющих систем, которые могут быть изучены,решены и смоделированы методами кибернетики.
Если речь идет о системе управления, то возникают задачивыбора оптимального решения и оценки эффективности управления. Решение этихзадач обеспечивают методы исследования операций.
Любая организационно-экономическая деятельность, а значити управление логистическими потоковыми процессами немыслимы без перспективногоих планирования, без научно обоснованных прогнозов параметров и тенденцийразвития внешней среды, показателей логистических процессов в ЛС и др. Такиезадачи решаются на основе методов и принципов прогностики.

1. Системный анализ
Общая теория систем — научная дисциплина, разрабатывающаяметодологические принципы исследования систем. Главная особенность общей теориисистем в подходе к объектам исследования как к системам.
Системный анализ — это методология общей теории систем,заключающаяся в исследовании любых объектов посредством представления их вкачестве систем, проведения их структуризации и последующего анализа.
Основными задачами системного анализа являются:
задача декомпозиции означает представление системы в видеподсистем, состоящих из более мелких элементов;
задача анализа состоит в нахождении различного родасвойств системы, ее элементов и окружающей среды с целью определениязакономерностей поведения системы;
задача синтеза состоит в том, чтобы на основе знаний осистеме, полученных при решении первых двух задач, создать модель системы,определить ее структуру, параметры, обеспечивающие эффективное функционированиесистемы, решение задач и достижение поставленных целей.
Системный анализ основывается на множестве принципов,т.е. положениях общего характера, обобщающих опыт работы человека со сложнымисистемами. Одним из основных принципов системного анализа является принципконечной цели, который заключается в абсолютном приоритете глобальной цели иимеет следующие правила:
для проведения системного анализа необходимо в первуюочередь сформулировать основную цель исследования;
анализ следует вести на базе уяснения основной целиисследуемой системы, что позволит определить ее основные свойства, показателикачества и критерии оценки;
при синтезе систем любую попытку изменения илисовершенствования существующей системы надо оценивать относительно того,помогает или мешает она достижению конечной цели;
цель функционирования искусственной системы задается, какправило, системой, в которой исследуемая система является составной частью.
Применение системного анализа в логистике позволяет:
определить и упорядочить элементы, цели, параметры,задачи и ресурсы ЛС, определить структуру ЛС;
выявить внутренние свойства ЛС, определяющие ееповедение;
выделить и классифицировать связи между элементами ЛС;
выявить нерешенные проблемы, узкие места, факторынеопределенности, влияющие на функционирование, возможные логистические мероприятия;
формализовать слабоструктурированные проблемы, раскрытьих содержание и возможные последствия перед предпринимателями;
выделить перечень и указать целесообразнуюпоследовательность выполнения задач функционирования ЛС и отдельных ееэлементов;
разработать модели, характеризующие решаемую проблему совсех основных сторон и позволяющие «проигрывать» возможные вариантыдействий и т.п.
2. Кибернетический подход
Кибернетика — наука об общих законах управления вприроде, обществе, живых организмах и машинах, изучающая информационныепроцессы, связанные с управлением динамических систем. Кибернетический подход — исследование системы на основе принципов кибернетики, в частности с помощьювыявления прямых и обратных связей, изучения процессов управления, рассмотренияэлементов системы как неких «черных ящиков» (систем, в которыхисследователю доступна лишь их входная и выходная информация, а внутреннееустройство может быть и неизвестно).
У кибернетики и общей теории систем есть много общего,например, представление объекта исследования в виде системы, изучение структурыи функций систем, исследование проблем управления и др. Но в отличие от теориисистем кибернетика практикует информационный подход к исследованию процессовуправления, который выделяет и изучает в объектах исследования различные видыпотоков информации, способы их обработки, анализа, преобразования, передачи ит.д. Под управлением в самом общем виде понимается процесс формированияцеленаправленного поведения системы посредством информационного воздействия,вырабатываемого человеком или устройством. Выделяют следующие задачиуправления:
задача целеполагания — определение требуемого состоянияили поведения системы;
задача стабилизации — удержание системы в существующемсостоянии в условиях возмущающих воздействий;
задача выполнения программы — перевод системы в требуемоесостояние в условиях, когда значения управляемых величин изменяются поизвестным детерминированным законам;
задача слежения — обеспечение требуемого поведениясистемы в условиях, когда законы изменения управляемых величин неизвестны илиизменяются;
задача оптимизации — удержание или перевод системы всостояние с экстремальными значениями характеристик при заданных условиях иограничениях.
С точки зрения кибернетического подхода управление ЛСрассматривается как совокупность процессов обмена, обработки и преобразованияинформации. Кибернетический подход представляет ЛС как систему с управлением(рис. 1), включающую три подсистемы: управляющую систему, объект управления исистему связи.

/>
Рис. 1. Кибернетический подход к описанию ЛС
Управляющая система совместно с системой связи образуетсистему управления. Система связи включает канал прямой связи, по которому передаетсявходная информация {x} и канал обратной связи, по которому к управляющейсистеме передается информация о состоянии объекта управления {y}. Информация обуправляемом объекте и внешней среде воспринимается управляющей системой,перерабатывается в соответствии с той или иной целью управления и в видеуправляющих воздействий передается на объект управления. Использование понятияобратной связи является отличительной чертой кибернетического подхода.
Основными группами функций системы управления являются:
функции принятия решений или функции преобразованиясодержания информации являются главными в системе управления, выражаются впреобразовании содержания информации о состоянии объекта управления и внешнейсреды в управляющую информацию;
рутинные функции обработки информации не изменяют смыслаинформации, а охватывают лишь учет, контроль, хранение, поиск, отображение,тиражирование, преобразование формы информации;
функции обмена информацией связаны с доведениемвыработанных решений до объекта управлений и обменом информации между лицами,принимающими решение (сбор, передача информации текстовой, графической,табличной, электронной и др. по телефону, факсу, локальным или глобальным сетямпередачи данных и т.д.).
Применение кибернетического подхода к логистике требуетописания основных свойств ЛС при помощи математических моделей. Это позволяетразрабатывать и автоматизировать алгоритмы оптимизации кибернетической системыуправления.
3. Исследование операций
Эффективность производственно-коммерческой деятельности взначительной степени определяется качеством решений, повседневно принимаемымменеджерами разного уровня. В связи с этим большое значение приобретают задачисовершенствования процессов принятия логистических решений, решить которыепозволяет исследование операций. Термин «исследование операций»впервые начал использоваться в 1939-1940 гг. в военной области. К этому временивоенная техника и ее управление принципиально усложнилось вследствиенаучно-технической революции. И поэтому к началу Второй мировой войны возниклаострая необходимость проведения научных исследований в области эффективногоиспользования новой военной техники, количественной оценки и оптимизациипринимаемых командованием решений. В послевоенный период успехи новой научнойдисциплины были востребованы в мирных областях: в промышленности,предпринимательской и коммерческой деятельности, в государственных учреждениях,в учебных заведениях.
Исследование операций — это методология примененияматематических количественных методов для обоснования решений задач во всехобластях целенаправленной человеческой деятельности. Методы и моделиисследования операций позволяют получить решения, наилучшим образом отвечающиецелям организации.
Основной постулат исследования операций состоит вследующем: оптимальным решением (управлением) является такой набор значенийпеременных, при котором достигается оптимальное (максимальное или минимальное)значение критерия эффективности (целевой функции) операции и соблюдаютсязаданные ограничения. Предметом исследования операций в логистике являютсязадачи принятия оптимальных решений в логистической системе с управлением наоснове оценки эффективности ее функционирования. Характерными понятиямиисследования операций являются: модель, изменяемые переменные, ограничения,целевая функция.
Моделирование — процесс исследования реальной системы,включающий построение модели, изучение ее свойств и перенос полученных сведенийна моделируемую систему. Модель — это некоторый материальный или абстрактныйобъект, находящийся в определенном объективном соответствии с исследуемымобъектом, несущий о нем определенную информацию и способный его замещать наопределенных этапах познания.
Сущность построения математической модели состоит в том,что реальная система упрощается, схематизируется и описывается с помощью тогоили иного математического аппарата.
Выделяют следующие основные этапы построения моделей:
Содержательное описание моделируемого объекта. Словесноописывается объект моделирования, цели его функционирования, среда, в которойон функционирует, выявляются отдельные элементы, возможные состояния,характеристики объекта и его элементов, определяются взаимосвязи междуэлементами, состояниями, характеристиками. Такое предварительное, приближенноепредставление объекта исследования называется концептуальной моделью. Этот этапявляется основой для последующего формального описания объекта.
Формализация операций. На основе содержательного описанияопределяется и анализируется исходное множество характеристик объекта,выделяются наиболее существенные из них. Затем выделяют управляемые инеуправляемые параметры, вводят символьные обозначения. Определяется системаограничений, строится целевая функция модели. Таким образом, происходит заменасодержательного описания формальным (символьным, упорядоченным).
Проверка адекватности модели. Исходный вариант моделинеобходимо проверить по следующим аспектам:
все ли существенные параметры включены в модель?
нет ли в модели несущественных параметров?
правильно ли отражены связи между параметрами?
правильно ли определены ограничения на значенияпараметров?
Главным путем проверки адекватности модели исследуемомуобъекту выступает практика. После предварительной проверки приступают креализации модели и проведению исследований. Полученные результатымоделирования подвергаются анализу на соответствие известным свойствамисследуемого объекта. По результатам проверки модели на адекватностьпринимается решение о возможности ее практического использования или опроведении корректировки.
Корректировка модели. На этом этапе уточняются имеющиесясведения об объекте и все параметры построенной модели. Вносятся изменения вмодель, и вновь выполняется оценка адекватности.
Оптимизация модели. Сущность оптимизации (улучшения)моделей состоит в их упрощении при заданном уровне адекватности. В основеоптимизации лежит возможность преобразования моделей из одной формы в другую.Основными показателями, по которым возможна оптимизация модели, являются времяи затраты средств для проведения исследований и принятия решений с помощьюмодели.
Задачи распределения ресурсов
Распределительные задачи возникают в случае, когдаимеющихся в наличии ресурсов не хватает для выполнения каждой из намеченныхработ эффективным образом и необходимо наилучшим образом распределить ресурсы поработам в соответствии с выбранным критерием оптимальности.
Методы решения задач распределения ресурсов позволяют:
распределять ресурсы между работами таким образом, чтобымаксимизировать прибыль или минимизировать затраты;
определять такой состав работ, который можно выполнить,используя имеющиеся ресурсы, и при этом достичь максимума определенной мерыэффективности;
определить, какие ресурсы необходимы для того, чтобывыполнить заданные работы с наименьшими издержками.
Примером распределительной задачи является разработкаплана снабжения. Имеется ряд предприятий, потребляющих известные виды сырья, иесть ряд сырьевых баз, которые могут поставлять это сырье. Базы связаны спредприятиями какими-то путями снабжения со своими тарифами. Требуетсяразработать такой план снабжения предприятий сырьем (с какой базы, в какомколичестве и какое сырье доставлять), чтобы потребности в сырье былиудовлетворены с минимальными расходами.
Задачи ремонта и замены оборудования
Любое оборудование со временем изнашивается и стареет, ипоэтому требует своевременного предупредительного или восстановительногоремонта либо полной замены на новое оборудование.
Задачи ремонта и замены оборудования позволяют:
определить такие сроки восстановительного ремонта имоменты замены оборудования, при которых минимизируются затраты на ремонт,замену за все время его эксплуатации;
определить такие сроки профилактического контроля пообнаружению неисправностей, при которых минимизируется сумма затрат напроведение контроля и ожидаемых потерь от простоя оборудования вследствиевыхода из строя некоторых деталей оборудования.
Задачи управления запасами
Задачи управления запасами возникают, когда экономическийобъект не может работать без производственных или товарных запасов, посколькуих отсутствие приводит к простоям, штрафам, потери клиентов, катастрофам и т.д.
Задачи управления запасами позволяют ответить наследующие вопросы:
каковы оптимальные величины объема заказа на закупку илипроизводство товара, периода поставок заказов, величины запаса, моментов подачизаказа товара, позволяющие минимизировать общие затраты на покупку,производство, доставку, хранение товара;
что выгоднее производить товар или закупать его;
выгодно ли пользоваться скидками на покупку товара и т.п.
Задачи сетевого планирования сложных проектов
Примеры сложных комплексных проектов: строительство иреконструкция каких-либо крупных объектов; выполнение научно-исследовательскихи конструкторских работ; подготовка производства к выпуску продукции;проведение маркетинговых и иных исследований.
Использование сетевых моделей позволяет:
построить сетевой график, который представляетвзаимосвязи работ проекта, что позволяет детально анализировать все работы ивносить улучшения в структуру проекта еще до начала его реализации;
построить календарный график, который определяет моментыначала и окончания каждой работы, минимально возможное время выполненияпроекта, критические работы; позволяет оптимизировать параметры проекта:выявить и устранить проблемы в обеспечении работ исполнителями, снизитьколичество одновременно занятых исполнителей, сократить длительность отдельныхработ и проекта в целом;
оперативно контролировать и корректировать ход выполненияпроекта.
Задачи выбора маршрута
Типичной задачей выбора маршрута является нахождениенекоторого маршрута проезда из одного города в другой, при наличии множествапутей через различные промежуточные пункты. Задача состоит в определениинаиболее экономичного маршрута по критерию времени, расстояния или стоимостипроезда. На существующие маршруты могут быть наложены ограничения, например,запрет на возврат к уже пройденному пути, требование обхода всех пунктов,причем в каждом из них можно побывать только один раз (задача коммивояжера).
Задачи массового обслуживания
Задачи массового обслуживания посвящены изучению системобслуживания очередей требований. Причина очередей в том, что поток требованийклиентов случаен и неуправляем. Типичные примеры таких ситуаций — очередипассажиров к билетным кассам, очереди абонентов, ожидающих вызова на междугороднойАТС, очереди самолетов, ожидающих взлета или посадки.
Задачи массового обслуживания позволяют определить, какоеколичество приборов обслуживания необходимо, чтобы минимизировать суммарныеожидаемые потери от несвоевременного обслуживания и простоев обслуживающегооборудования.
Задачи упорядочения
Стандартная постановка задачи упорядочения (календарногопланирования): имеется множество деталей с определенными технологическимимаршрутами, а также несколько станков, на которых детали обрабатываются. Тогдаупорядочение заключается в определении такой очередности обработки каждойдетали на каждом станке, при которой минимизируется суммарная продолжительностьвсех работ, или общее запаздывание обработки деталей, или потери отзапаздывания и т.п.
Рассмотрим математические дисциплины, наиболее частоиспользуемые при решении задач исследования операций.
Математическое программирование(«планирование») — это раздел математики, занимающийся разработкойметодов отыскания экстремальных значений функции, на аргументы которой наложеныограничения. Методы математического программирования широко используются длярешения распределительных задач.
Линейное программирование (ЛП) — является наиболеепростым и лучше всего изученным разделом математического программирования. Внем рассматриваются задачи, у которых показатель оптимальности представляетсобой линейную функцию от переменных задачи, а ограничительные условия,налагаемые на возможные решения, имеют вид линейных равенств или неравенств.Соответственно нелинейное программирование рассматривает задачи с нелинейнымицелевыми функциями и ограничениями.
Задачи, решаемые с помощью сетевого моделирования (теорияграфов), могут быть сформулированы и решены методами линейногопрограммирования, но специальные сетевые алгоритмы позволяют решать их болееэффективно. Примеры: задачи нахождения кратчайшего пути, критического пути,максимального потока, минимизации стоимости потока в сети с ограниченнойпропускной способностью и др.
Целевое программирование представляет собой методырешения задач линейного программирования с несколькими целевыми функциями,которые могут конфликтовать друг с другом.
Целочисленное линейное программирование используется длярешения задач, у которых все или некоторые переменные должны принимать целочисленныезначения.
Динамическое программирование предполагает разбиениезадачи на несколько этапов, каждый из которых представляет собой подзадачуотносительно одной переменной и решается отдельно от других подзадач.
Аппарат теории вероятностей используется во многихзадачах исследования операций, например, для прогнозирования (регрессионный икорреляционный анализ), вероятностного управления запасами, моделированиясистем массового обслуживания, имитационного моделирования и др.
Методы моделирования и прогнозирования временных рядовпозволяют выявить тенденции изменения фактических значений параметра Y вовремени и прогнозировать будущие значения Y.
Теория игр и принятия решений рассматривает процессывыбора наилучшей из нескольких альтернатив в ситуациях определенности (данныеизвестны точно), в условиях риска (данные можно описать с помощью вероятностныхраспределений), в условиях неопределенности (вероятностное распределение либонеизвестно, либо не может быть определено).
Методы и модели теории нечетких множеств позволяют вматематической форме представить и использовать для принятия решенийсубъективную словесную экспертную информацию: предпочтения, правила, оценкизначений количественных и качественных показателей.
4. Прогностика
Прогностика — наука о законах и способах разработкипрогнозов динамических систем. Прогноз — научно обоснованное суждение овозможных состояниях (в количественной оценке) объекта прогнозирования (ОП) вбудущем и/или альтернативных путях и сроках их осуществления.
Этапы процедуры прогнозирования:
-определение объектов прогноза.
-отбор параметров, которые прогнозируются.
-определение временных горизонтов прогноза.
-отбор моделей прогнозирования.
-обоснование модели
прогнозирования и сбор необходимых для прогноза данных.
-составление прогноза.
-отслеживание результатов.
Основные тенденции развития современных ЛС
В настоящее время выделяют три основные тенденцииразвития типичных ЛС, определяющие сложность и значимость точногопрогнозирования для эффективного управления.
Первая тенденция — постоянное сокращение жизненного циклаЛС (когда на смену одним ЛС приходят качественно новые). Еще 30-40 лет назадэтот цикл был сопоставим с длительностью среднего трудового стажа работника, атеперь составляет обычно (на Западе) несколько лет.
Вторая тенденция определяется возрастанием количествавозможных альтернатив решения изучаемой проблемы.
Третья тенденция определяется ростом затрат на создание иэксплуатацию подавляющего большинства ЛС. И этот факт предопределяет проблемупрогнозирования затрат, цен, тарифов, т.е. рост капитальных вложений вперспективе требует оценки эффективности их в соответствующем периоде.
5. Методы решения логистических задач
Научную базу логистики составляет широкий спектр методов,разработанных в рамках различных дисциплин. Перечислим некоторые из них.
Математика: теория вероятностей; математическаястатистика; теория случайных процессов; теория матриц; факторный анализ,математическая логика; теория нечетких множеств и др.
Исследование операций: линейное, нелинейное идинамическое программирование; теория игр; теория статистических решений;теория массового обслуживания; теория управления запасами; метод имитационногомоделирования; метод сетевого планирования и управления; теория эффективности идр.
Техническая кибернетика: теория больших систем; теорияпрогнозирования; общая теория управления; теория автоматического регулирования;теория графов; теория информации; теория расписаний и др.
Экономическая кибернетика: теория оптимальногопланирования; теория эффективности; теория квалиметрии;функционально-стоимостной анализ; методы маркетинговых исследований;менеджмент; теория принятия решений; производственный менеджмент;стратегическое и оперативное планирование; ценообразование; управлениекачеством; управление персоналом; управление проектами; управлениеинвестициями; социальная психология; экономика и организация транспорта,складского хозяйства, торговли и др.
Прогностика: методы перспективного экономическогопрогнозирования; прогнозирование временных рядов; регрессионный икорреляционный анализ; методы логического прогнозирования; экспертные методы идр.

Заключение
Моделирование, как целенаправленное представлениеанализируемого реального или гипотетического бизнес-процесса, служит вуправлении, прежде всего, двум целям.
Во-первых, это сохранение знаний о структуре, законахфункционирования и управления организации в формальном виде (структурноемоделирование).
Во-вторых, наполнение модели реальными данными ипроведение компьютерной симуляции (имитации реального поведения объекта заотрезок времени) позволяет получить фактографическую основу для принятиярешений.
Проведение имитационного моделирования, низвергающегопостулат о “невозможности эксперимента в экономике”, стало возможным благодаряразвитию возможностей вычислительной техники, изучению процессов принятиярешения человеком, и развитию дисциплины реинжиниринга.
Особенности моделирования в логистике определяютсясодержанием самой логистической концепции. Логистика предполагает системныйподход к интегрированному и динамическому управлению материальными,финансовыми, информационными потоками в организации, сквозь функциональныеграницы подразделений. Это во многом перекликается с принципами системнойдинамики и понятием о бизнес-процессах.
Поведение организации, в терминах системной динамики,определяется ее информационно-логической структурой как системы, представляетсяв терминах потоков, а не функций, рассматривается в развитии и динамике.
Бизнес-процесс может быть определен как целенаправленнопреобразуемый и управляемый поток ресурсов.
Таким образом в поисках ответов на вопросы: какформируются затраты и доходы по логистической цепи, каковы ее критическиепараметры, факторы развития, узкие места и возможности, в чем причины возникшейпроблемы, каковы будут результаты планируемых решений – менеджеру логистикипомогает компьютерное моделирование бизнес-процессов.
Управление в логистике характеризуется учетом большогочисла параметров, функциональных и корреляционных зависимостей, влияниястохастических факторов. Все они анализируются при построении модели, но не всевключаются в нее.
Для принятия решения, модель должна отражать сущностьпроблемы, давая обоснование, по словам А.Эйнштейна, “…по возможности оченьпростое, но не проще”. Полное отражение всех реальных зависимостей в моделиневозможно или экономически неоправданно.
Как сказал основатель подхода тотального качества Э.Деминг: “Все модели неправильны, но некоторые модели полезны”.
Полезными модели становятся тогда, когда при ихпостроении выполняются на практике несколько методических правил.
Первое — Моделирование должно быть групповой работой. Этоподразумевает не только формирование рабочей группы специалистов разногопрофиля, но и широкое вовлечение в сбор данных, оценку, тестирование, внесениепредложений по модели менеджеров разного уровня и разных подразделенийкомпании. Так достигается и работоспособность модели, и обучение персонала.
Второе- Моделирование должно тщательно документироваться.Хорошей модели не повредит немного бюрократии. Все варианты,персонализированные предложения, получаемые в результате выполнения первогоправила должны быть зафиксированы. По результатам моделирования издаютсянормативные, плановые документы, должностные инструкции и т.д.
Третье – Моделирование это постоянный процесс.Структурные и имитационные модели служат средством обоснования решений,разработки сценариев, обучения и коммуникации персонала. Изменение постановкизадачи, влияния внешних факторов, появления новых знаний могут требоватькорректировки параметров модели.
Еще одним практическим моментом является выбормоделирования бизнес-процесса в состоянии “Как есть” или “Как должно быть”. Какправило, в методической поддержке коммерческих аналитических пакетов даютсяобщие рекомендации по этому вопросу. Особенностью российского реинжинирингаможно считать третью, в общем-то, спорную, форму моделирования – “Как будет”.
В заключение несколько слов об еще одной роли моделей вуправлении. Моделирование заставляет менеджеров более точно и полноформулировать описание причин возникновения проблем, возможные результатыизменений, которые они интуитивно чувствуют. В процессе формального построениямодели вскрываются внутренние противоречия и сомнения в этих представлениях уразных менеджеров. Групповое построение модели требует достижения консенсуса, араспространение модели бизнес-процесса по логистической цепи улучшаеткоммуникацию, понимание интересов и роли других подразделений. Таким образом,улучшается столь важное в логистике взаимодействие. Модель становится средствомколлективного корпоративного психоанализа.

Литература
1. “LogisticsManagement&Distribution Report”, 01.1999.
2. АлесинскаяТ.В. “Основы логистики”, курс лекций.
3. www.intuit.ru/