Построение транспортно-складской логистической системы перевозки грузов от поставщика до потребителя

Работа из раздела: «Транспорт»

/

/

МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

УКРАИНСКИЙ МОРСКОЙ ИНСТИТУТ

Кафедра транспортных технологий

Курсовая работа по дисциплине

«Л О Г И С Т И К А»

на тему:

«Построение транспортно-складской логистической системы перевозки грузов от поставщика до потребителя»

Выполнил:

студент группы ТТ- 3____ Ф.И.О.

Проверил:

Профессор Нечаев Г.И.

Севастополь

2009

План курсового проекта

• Введение
• 1. Состояние и тенденции развития транспортно-складских комплексов и систем
• 1.1 Концепция создания и функционирования транспортно-складских систем
• 1.2 Принципы и экономические основы разработки технологии функционирования складских систем
• 1.3 Моделирование транспортно-складских систем и процессов
• 1.4 Оптимизация параметров складов и эффективность использования оборудования
• 1.5 Транспорт и транспортное обслуживание
• 2. Формирование моделей функционирования транспортно-складских систем
• 2.1 Схемы грузопотоков
• 2.2 Принципы формирования и структура макрологистических систем
• 2.3 Построение логистической системы
• 2.3.1 Определение расходов на обеспечение производства материалами
• 2.3.2 Определение расходов на маркетинг
• 2.3.3 Определение оптимальных величин Q и N
• 2.3.4 Определение дополнительных расходов склада
• 2.3.5 Определение расходов на промышленный транспорт
• 2.3.6 Определение расходов на магистральный транспорт
• 2.3.7 Определение эффективности использования площади склада и грузового фронта
• 2.3.8 Определить место расположение распределительного центра (терминала)

Введение

Вопросы снабжения предприятий-производителей сырьем и комплектующими материалами, а также сбыт готовой продукции всегда актуальны, так как транспортно-складские расходы оказывают существенное влияние на себестоимость продукции, представляя собой прямые накладные расходы на эту продукцию.

В основе организации транспортно-складских процессов лежат суммарные затраты на весь комплекс транспортно-складских услуг на пути грузов от поставщика до их использования у потребителя.

В зависимости от рода груза, способа транспортировки и хранения, суммарные затраты на транспортно-складские операции составляют от 7 до 30% себестоимости продукции и наблюдается тенденция их увеличения.

В условиях государственного планирования производства, снабжения и сбыта вопросы оптимальных расходов решались с учетом интересов различных субъектов, участвующих в этом процессе, т.е. интересов поставщиков, транспорта, субъектов материально-технического снабжения (баз) и потребителей. Следует отметить, что интересы этих субъектов чаще всего не совпадают, так поставщик с целью уменьшения складских площадей заинтересован отправлять материалы малыми партиями и чаще. Железной дороге же выгодней забирать и вывозить большими партиями и реже, это уменьшает её затраты на единицу перевозимой продукции. Потребитель с целью эффективного, а (следовательно) с минимальными расходами использования имеющегося транспортно-складского оборудования для выгрузки материалов на складе заинтересован в выполнении этих работ в срок, не превышающий нормативный, в то время, как железной дороге гораздо выгодней ускоренная выгрузка, это позволяет ей сократить сроки оборота вагонов на сети железной дороги и соответственно увеличить свою прибыль.

1. Состояние и тенденции развития транспортно-складских комплексов и систем

1.1 Концепция создания и функционирования транспортно-складских систем

склад транспортный макрологистический система

Такой подход к вопросам снабжения и сбыта, с точки зрения минимизации расходов на транспортно-складские операции и процессы, нельзя считать оптимальным по ряду причин. Так, в интересах железной дороги как основного транспорта тяжеловесных, крупногабаритных и массовых грузов предприятия, поставщики и потребители зачастую создавали склады большие, чем оптимально необходимые для соответствующих производств, оборудовали их средствами большей производительности, чем оптимальная для них с экономической точки зрения и коэффициентов использования.

Кроме того, железная дорога и другие виды транспорта как государственные структуры для перевозки грузов использовали в некоторых случаях льготные и другие тарифы, не всегда реально учитывающие затраты. Это оправдано, с позиции государства, стимулирующего или ограничивающего перевозки тех или иных материалов между отдельными регионами или предприятиями и обеспечивающего решение общегосударственных задач.

Фактическая ликвидация централизованного снабжения предприятий и сбыта их продукции, переход на прямые, договорные условия поставок материальных ценностей, требует пересмотра технологии функционирования транспортно-складских систем, параметров складов и используемых на них средств механизации и автоматизации с целью их оптимизации и снижения затрат. Необходимость пересмотра связана, прежде всего, с тем, что переход на прямые договора поставок резко повышает стохастичность этого процесса, увеличивается число возможных поставщиков и потребителей (при работе не через базы материального снабжения), меняются условия поставок от и для различных клиентов. В одних случаях для нормальной работы предприятия это может привести к необходимости расширения площадей и объемов складов при случайном и нерегулярном пополнении запасов, а в других они, уже существующие, окажутся не полностью использованными.

Вопрос эффективного использования складов возникает и в случаях перехода предприятий на новые производственно-экономические отношения, акционирования, выкупа, в результате которых на базе одного предприятия образуется несколько более мелких предприятий и крупные склады, ни одно из вновь образованных предприятий не в состоянии эффективно использовать. Это связано либо с невозможностью полностью загрузить склад, либо с территориальной разобщенностью. В некоторых случаях хорошо оборудованные и высокомеханизированные склады различного назначения просто переоборудуются для использования по другому назначению. Естественно, это ведет к большим потерям новым затратам, притом, не всегда оправданным и целесообразным, поскольку ликвидация оборудования склада - это необратимая потеря части национального достояния. Поэтому, учитывая изменения в производственно-экономических отношениях поставщиков и потребителей материальных ценностей, возникает проблема разработки новой концепции в эксплуатации существующих транспортно-складских систем, складов и разработке новых для измененных условий функционирования и критериев оптимальности.

Процессы производства, транспортирования и потребления связаны с многочисленными перегрузками и хранением материалов, сырья и готовой продукции. Поэтому склады являются неотъемлемой частью этих процессов и технологическим звеном любого производства. В зависимости от того, на какой стадии производства, потребления или перевозки располагаются склады, они отличаются своими функциями. В начале производственного процесса необходимы и организуются склады исходных материалов, сырья и комплектующих изделий. В средине процесса производства создаются межцеховые, внутрицеховые и межоперационные склады. В конце - склады готовой продукции. Кроме того, на крупных предприятиях, создаются многономенклатурные общезаводские склады. Общезаводские склады готовой продукции, сырья, топлива и полуфабрикатов имеют непосредственную связь с внешним магистральным транспортом: железнодорожным, автомобильным и другими видами транспорта. В процессе перевозки грузов между поставщиками и потребителями, с точки зрения выполнения функций, можно выделить группу складов, на которых осуществляется перевалка грузов с одного вида транспорта на другой, такие склады располагаются на грузовых станциях, в морских и речных портах, аэропортах и транспортно-экспедиционных пунктах автоперевозок.

На стадии потребления или в сфере обращения организуются межрайонные универсальные многономенклатурные склады грузов длительного хранения и в больших объемах для обслуживания большого числа потребителей. Такие склады, как правило находятся в введении Госснаба, Центросоюза, Госкомсельхозтехники и других государственных структур.

Основными факторами, определяющими параметры складов, технологию их работы и оборудования являются номенклатура и объем хранимой продукции, а также срок хранения. Следует отметить, что при плановом и централизованном снабжении и сбыте сроки хранения планировались следующими:

· на складах готовой продукции в сфере производства 5-10 суток;

· склады топливного сырья, материалов в сфере потребления 15-16 суток;

· межрайонных базах 4-5 месяцев.

Изменение производственно-экономических отношений, а соответственно и способов, условий снабжения и сбыта, существенно влияет на сроки хранения материалов, размеры и интервалы поставок. С этой точки зрения концепция и принципы проектирования новых складов и разработка технологии функционирования как новых, так и существующих, а также складских систем, нуждаются в корректировке.

1.2 Принципы и экономические основы разработки технологии функционирования складских систем

Склад является технологическим звеном любого производства. На современном этапе развития промышленности и производства склад представляет собой достаточно сложную, с точки зрения структуры, систему взаимодействующих между собой элементов.

Изучение характера и выявление зависимостей взаимодействия и влияния этих элементов на процесс функционирования склада, является важным этапом как при создании новых, так и при реконструкции существующих складских систем и при разработке для них новых технологий. В результате анализа получаем необходимую информацию для решения ряда задач (экономических, технологических и технических), связанных с построением организационной и функциональной структуры управления и определения оптимальных параметров и мощности технического оснащения, выбором рациональной схемы планировки склада и др. Распределение затрат по технологическим звеньям транспортно-складских систем различного профиля.

В свою очередь весь комплекс задач, определяющих функционирование складских систем, можно разделить на задачи управления запасами и задачи технико-эксплуатационного характера.

В условиях государственного планирования логическая последовательность решения этих задач была такова: на первом этапе решались задачи управления запасами, т.е., какие материалы и откуда должны поставляться, определялись размеры оптимальных партий и сроков поставок. Затем производилась корректировка этих данных с учетом общегосударственных интересов, при которой отмечается некоторый уход от оптимального решения.

На втором этапе на основе результатов решения задач первого этапа решались задачи технико-эксплуатационного характера, определяющие структуру, параметры и технологию функционирования складской системы.

С точки зрения структуры и особенностей функционирования склады можно рассматривать как многофазные системы массового обслуживания (СМО). Причем, число фаз зависит от типа склада, способа поставки, выдачи грузов и выполняемых с ними на складе операций.

В каждой фазе склада функционируют обслуживающие аппараты: погрузочно-разгрузочные машины, сортировочные, пакетоформирующие, упаковочные автоматы и др., которые обслуживают входящие и выходящие потоки транспортных средств (ТС) и грузов. Техническое оснащение складов является одной из важнейших проблем, определяющей технические и экономические показатели их функционирования и использования. Для решения этой проблемы необходима достоверная информация об объеме, характере и режиме работы, выполняемой оборудованием как аппаратами обслуживания в СМО. Причем, эта информация необходима для каждой фазы.

Анализ режимов работы складов машиностроительных заводов, баз материально-технического снабжения и других складских систем свидетельствует о том, что входящие потоки могут быть как детерминированными, так и носить случайный, вероятностный характер. Причем в современных условиях наиболее типичными являются грузопотоки со случайным характером, так как они формируются под влиянием специфических особенностей работы поставщиков, транспорта, доставляющего грузы на склад и ряда других факторов.

Характер входящего потока определяется законом распределения интервалом между поступающими на обслуживание требованиями (транспортными средствами) грузами или их количеством в определенном промежутке времени. Работа фаз, в свою очередь, определяется законом изменения времени обслуживания требований (заявок), т.е. временем рабочего цикла ПТМ и т.д. Интегрирование законов, характеризующих входящий поток и время обслуживания, позволяет получить математическую модель фазы, склада. Вероятностный характер функционирования склада приводит к образованию очередей, требований к обслуживающим устройствам в ожидании обслуживания. В отсутствии требований на обслуживание может наблюдаться простой обслуживающих аппаратов (устройств). Определение таких параметров, как длина очереди (количества требований в очереди), время ожидания обслуживания производится с помощью теории массового обслуживания. В тех случаях, когда каждая фаза представляет собой самостоятельную СМО, необходимо определение и количества требований, находящихся в системе, и время нахождения требований в системе. Эти показатели могут существенно влиять на технологию процесса работы склада. Все параметры СМО также могут быть определены с помощью более универсального метода математического описания работы складской системы, метода статистических испытаний или имитационного моделирования. Характеристики СМО используются при решении вопросов технического оснащения склада, выбора производительности подъемно-транспортного оборудования, а также используются для оптимизации объемно-планировочных решений, экспедиций приема и выдачи, зон хранения, развития транспортных коммуникаций, подъездных путей, стоянок автотранспорта, мощности грузовых фронтов и др.

Задача управления запасами в классической постановке должна дать ответ на два основных вопроса:

· Какое количество продукции заказывать?

· Когда заказывать?

Такие вопросы возникают, когда необходимо создать запас материальных ресурсов для удовлетворения спроса на заданном интервале времени. Спрос можно удовлетворить путем однократного создания запаса на весь рассматриваемый период времени или посредством создания запаса для каждой единицы времени этого периода. Первые два случая соответствуют избыточному, по отношению к единице времени и недостаточному запасу, по отношению к полному периоду времени.

При избыточном запасе требуются более высокие удельные капитальные вложения, но реже возникает дефицит и меньше частота заказов. В ситуации, когда имеется недостаточный запас, обусловленный меньшими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами, т.е. меньшими складскими площадями, объемами, затратами на оборудование и др., возрастает частота заказов и риск возникновения дефицита. Для обоих из указанных крайних случаев характерны значительные экономические потери. Таким образом, решения относительно размера заказа и момента его подачи могут основываться на минимизации соответствующей функции общих затрат, включающих затраты, обусловленные потерями от избыточного запаса и дефицита.

Задача управления запасами может быть решена и решается с использованием различных методов моделирования.

В известных подходах и методах решения задачи ответ на первый вопрос 'о количестве заказываемой продукции в одну поставку' выражается через размер заказа, определяющего оптимальное количество ресурсов, которое необходимо поставлять каждый раз. В зависимости от рассматриваемой ситуации размер заказа может изменяться во времени.

Ответ на второй вопрос, 'когда заказывать', зависит от типа системы управления запасами. И здесь важное значение имеет система контроля состояния запасов (ежемесячные, еженедельные или непрерывные). Если контроль запаса осуществляется через равные промежутки времени, то новый заказ обычно совпадает с началом каждого интервала времени или в моменты, кратные этому интервалу. При непрерывном контроле состояние запаса, точка момента заказа обычно определяется уровнем запаса, при котором необходимо размещать новый заказ. Таким образом, решение обобщенной задачи управления запасами определяется следующим образом:

1.При периодическом контроле состояния запаса очередные поставки следует производить в объеме размера заказа через равные промежутки времени.

2. При непрерывном контроле состояния запаса новый заказ в размере требуемого объема необходимо размещать, когда уровень запаса достигает точки заказа.

Размер и точка заказа обычно определяются из условий минимальных суммарных затрат системы управления запасами, которые выражаются в виде функции этих переменных. В свою очередь суммарные затраты системы управления запасами обычно выражаются в виде функции их основных составляющих, т.е. суммы затрат на приобретение, на оформление заказа, на хранение заказа и потерь от дефицита, и влияние их в различной степени учтено в известных моделях управления запасами. Однако каждая из перечисленных составляющих суммарных затрат в условиях рыночной трансформации производственно-экономических отношений становится функцией гораздо большего числа аргументов, связанных с организацией и регулированием снабжения и сбыта. Это обстоятельство приводит к необходимости совершенствования существующих моделей и разработки новых для учета дополнительных факторов и их оптимизации.

В новых, вышеупомянутых условиях, возникает еще один вопрос, на который должна дать ответ задача управления запасами - где заказывать необходимую продукцию или материалы. Решение этого вопроса связано с расходами на транспорт. По этому для минимизации расходов необходима разработка транспортных и технологических схем возможных грузопотоков с изысканием видов транспорта на принципах логистики.

Таким образом, суммарные затраты системы управления запасами, оставаясь основным критерием оптимальности, в некоторых случаях могут изменить свою структуру за счет появления новых составляющих, а в отдельных случаях, возможно, и уступить место другим критериям. Это зависит от размеров затрат и прибыли, на величину которых они влияют.

Известно, что затраты на приобретение составляют достаточно большую часть от суммарных затрат и становятся важным фактором, когда цена продукции зависит от размера заказа. Это обычно выражается в виде оптовых скидок, тогда цена единицы продукции убывает с увеличением размера заказа.

Затраты на оформление заказа представляют собой постоянные расходы, связанные с его размещением. Таким образом, при размещении более мелких заказов в течение определенного периода затраты возрастают по сравнению с тем, когда спрос удовлетворяется размещением более крупных заказов, следовательно - реже.

Затраты на хранение запаса составляют также значительную часть суммарных затрат и представляют собой расходы на содержание запаса на складе, в том числе: процент на инвестированный капитал, затраты на складскую переработку, амортизационные и эксплуатационные расходы. Эти затраты обычно возрастают с увеличением уровня запасов.

Потери от дефицита представляют собой расходы, обусловленные отсутствием запаса необходимых материалов, простоем предприятия и сокращением выпуска продукции. Это ухудшает репутацию поставщика, если дефицит возникает по его причине, вине, но главное - это потери самого предприятия они и приобретают особое значение в новых экономических условиях. Потери от дефицита в значительной степени зависят от конкретной экономической ситуации. Так, если производственный процесс на предприятии не прекращается из-за исчерпания запаса, а продолжается за счет экстренной доставки или замены его другим материалом, более дорогостоящим, или форсировании производственного процесса с привлечением дополнительных трудовых ресурсов и использованием неспециализированного оборудования и т.д., то потери неизбежны, и их можно определить сопоставлением расходов. Если же предприятие останавливается, то потери будут заключаться в оплате рабочим за вынужденный простой, в простое оборудования и, естественно, потере дохода и т.д. Потери от дефицита могут быть пропорциональными его объему, продолжительности или числу случаев возникновения, а также произведению среднего объема дефицита на его продолжительность. Может быть, что потери будут выражаться нелинейной функцией среднего объема и продолжительности дефицита. Избыточный же запас материалов покрывает все случайные отклонения, но связан со значительными расходами по его содержанию. При таких обстоятельствах требуется расчет оптимальной величины запаса, при которой математическое ожидание суммарных расходов и потерь будет минимальным.

Следует отметить, кроме перечисленных составляющих суммарных затрат в условиях нестабильных и неустойчивых производственно-экономических отношениях и случайном характере снабжения (поставок), когда транспортные расходы могут быть в несколько раз выше, чем при плановых перевозах, значительно возрастает роль маркетинга и расходы на него. Поэтому при разработке схем материалодвижения маркетинг с его затратами необходимо рассматривать как самостоятельный этап или вместе с транспортом. В этих же условиях значительное влияние на оптимальное решение задачи управления запасами могут оказать издержки на эксплуатацию существующего склада в случае неполного его использования или наоборот перегруза, вследствие увеличения величины заказа по условиям поставок, носящих стохастический характер.

Таким образом, задача управления запасами в целом и задачи входящие в неё, носят оптимизационный характер и могут быть решены с применением вероятностных и других моделей оптимизации. Однако известные модели управления запасами не учитывают некоторых важных, в том числе и вышеприведенных, факторов возникших в результате изменения производственно-экономических отношений.

1.3 Моделирование транспортно-складских систем и процессов

Вопросы обеспечения производства сырьем, материалами и комплектующими изделиями представляют собой, как указывалось ранее, решение двух тесно взаимосвязанных задач: это задачи управления запасами и управления транспортно-складскими системами. От того, насколько эффективно решаются поставленные задачи, и зависит эффективность функционирования этого технологического звена производства и, в конечном счете, всего производства. Такие задачи принято рассматривать как самостоятельные. В современной литературе известны решения задач управления запасами и управления транспортно-складскими системами различными методами.

Поскольку и те и другие носят оптимизационный характер, то наиболее эффективные решения получаются при использовании различных методов моделирования.

Рассмотрим известные методы моделирования транспортно-складских систем. Согласно общей теории систем, любой материальный субъект, представляющий собой совокупность составляющих элементов, связанных между собой некоторой формой взаимодействия и общей целью функционирования, можно рассматривать как систему.

Характерными чертами материального объекта, который рассматривается как система, являются:

Цель создания и функционирования объекта.

Поведение системы, направленное на достижение поставленной цели.

Элементы и структура системы, обеспечивающие системе требуемое (необходимое) функционирование.

Взаимодействие системы с внешней средой и её реагирование на воздействие внешней среды.

Результат функционирования системы, который сравнивается с поставленной целью.

Классифицировать все системы по сложности можно на простые и сложные, а по характеру функционирования - на вероятностные и детерминированные.

Многообразие параметров, объемно-планировочных и технологических решений, конструкций оборудования и характеристик, разнообразие номенклатуры грузов, перерабатываемых на складах, позволяет отнести склады к сложным системам. Если учесть, что каждый склад как технологическое звено является элементом системы более высокого порядка, в которую входят поставщики, потребители, транспорт, то такие транспортно-складские системы тем более можно отнести к сложным вероятностным системам.

Так, склады промышленного предприятия есть не что иное, как элементы транспортно-складской системы. Снабженческо-сбытовые базы можно рассматривать как элементы системы снабжения региона, области.

Прирельсовые склады железной дороги являются одним из элементов грузовой станции и т.д.

Система более высокого порядка, в которую входит склад, формирует основные технические и технологические требования к складской системе, устанавливает цели и критерии её оптимального функционирования. Задачи функционирования складской системы чаще всего решаются с применением систем массового обслуживания. Большое внимание применению СМО в задачах оптимизации складских процессов уделено в работах Смехова А.А., Таха Х., Акулиничева В.М., Гриневича Г.П. Так, в работе решаются задачи оптимизации производительности и маршрутов движения ПТМ, технического оснащения склада и др. Известны и другие методы математического моделирования процесса функционирования складской системы. Так, например, Маликов О.Б. для решения такой задачи использует математический аппарат 'марковских случайных процессов', сущность которого достаточно хорошо изложена в работах. Случайный процесс функционирования складской системы, который зависит от закономерностей внешних грузопотоков склада, представляется в виде графа состояний. Общее число возможных состояний складской системы - 16, а число переходов из одного состояния в другое - 64. Следует отметить, что при рассмотрении только четырех технологических операций, на складе необходимо составить систему из 16 дифференциальных уравнений, что затрудняет использование такой модели.

Однако оценка на основе указанного метода теории исследования операций возможных состояний и переходов склада из одного состояния в другое позволяет выбирать при проектировании складов наиболее характерные состояния создаваемой складской системы и определять для них необходимые параметры складов и грузовых фронтов, их оснащенность. В некоторых случаях для решения оптимизационных задач текущего планирования работы транспортно-складского комплекса при допущениях, что ресурс в интервале планирования используется полностью, суммарная производительность погрузочно-разгрузочных машин достаточна для выполнения программы работы, используется математическое моделирование на основе линейного программирования. С помощью методов линейного программирования решаются также некоторые локальные задачи функционирования транспортно-складских систем, например, таких как распределение простейших транспортных средств по складам и грузовым фронтам, задача распределения прибывших на склад или базу порожних автомобилей или других машин напольного транспорта, авто- и электропогрузчиков, тягачей с прицепами и т.д. для работы с разными грузами. При всей положительности такого подхода принятые ограничения существенно снижает возможность его использования для оптимизации параметров транспортно-складских систем при оперативном планировании, управлении и, особенно, в условиях неустойчивых материалопотоков.

При решении задач, не связанных общими параметрами управления, таких как выбор наилучшей последовательности обслуживания несколько транспортных потоков с различными транспортными средствами: вагонами, автомобилями, машин напольного транспорта, транспортных потоков - типичных для транспортно-складского комплекса, обслуживающего непрерывными видами транспорта, может быть применена методика решения транспортной задачи линейного программирования с использованием смешанных и динамических приоритетов. Некоторые из задач такого типа решаются как задачи целочисленного программирования.

Довольно полезным и эффективным математическим аппаратом для построения моделей функционирования складских систем, адекватных реальным объектам является статистическое моделирование, т.е. метод статистических испытаний. Этот метод отличается универсальностью, хорошей реализуемостью на ЭВМ и высокой точностью, поэтому он получил широкое распространение для моделирования и оптимизации параметров складов. Возможно применение этого метода и для построения моделей сложных многофазных динамических систем, таких как универсальные базы материально-технического снабжения, грузовые дворы крупных железнодорожных станций, портовые склады.

Сущность метода имитационного моделирования достаточно хорошо изложена в работах. Начальным шагом к созданию имитационной модели является описание реально существующей системы или априори по аналогии с другими сходными объектами с использованием характеристик основных событий. Событие определяется как точка во времени, в которой происходит изменение характеристик системы. Обычно изменения имеют место в тех случаях, когда заканчивается один процесс (или несколько) и начинаются другие. Для получения требуемых результатов моделирования достаточно наблюдать систему в те моменты, когда происходят события. Как правило, целью моделирования такой системы является определение операционных характеристик обслуживающей системы, в том числе пребывание транспорта в очереди на выгрузку, количество транспортных средств в очереди, среднее время ожидания выгрузки или погрузки, среднее время нахождения транспортного средства в системе, простой системы. Операционные характеристики процесса массового обслуживания могут менять свои значения, либо в момент поступления дополнительного требования на обслуживание либо после завершения обслуживания. Моделирование ведется в определенном отрезке времени. Работа начинается с данными, относящимися к нулевому моменту времени и отмечаются соответствующие события на шкале времени в хронологическом порядке. Таким образом, модель функционирует, перепрыгивая от одного события к другому. Иногда такое моделирование называют дискретным. Использование для моделирования ЭВМ и сжатие времени, позволяющее моделировать работу за целый месяц или год в течение нескольких минут машинного времени, делает такой метод моделирования транспортно-складских систем достаточно эффективным, но только для отдельных параметров и участков. Вопросы получения исходных данных для моделирования и повышения его точности достаточно широко изложены в работе [4]. При больших возможностях метода имитационного моделирования все же весьма проблематично использование его для оптимизации параметров взаимодействия динамических систем, к числу которых можно отнести сложную систему материалодвижения от поставщика к потребителю, состоящую из подсистем поставщика, транспорта, потребителя и др. Главными параметрами взаимодействия в данном случае могут выступать расходы и время по всей системе.

Задача управления запасами, как и задача управления транспортно-складскими системами, также может быть решена различными методами. Наиболее эффективными следует считать методы на основе математического и имитационного моделирования.

Как указывалось ранее, суммарные затраты системы управления запасами состоят из четырех основных составляющих, которые изменяются в зависимости от уровня запаса. Оптимальный уровень запаса соответствует минимуму суммарных затрат. При этом следует отметить, что модель управления запасами не обязательно должна содержать все четыре компоненты, так как некоторые из них могут оказывать незначительное влияние, а их учет чрезмерно усложняет функцию суммарных затрат.

Таким образом, обобщенная модель задачи управления запасами при четырех компонентах представляется достаточно простой. Однако, несмотря на это, существует достаточно большое разнообразие моделей этого класса и методов решения соответствующих задач, базирующихся на различных математических аппаратах: от простых схем дифференциального и интегрального исчисления до - сложных алгоритмов динамического и других видов математического программирования. Это объясняется прежде всего характером спроса на материалы, который может быть детерминированным (достоверно известным) или вероятностным , т.е. носящим случайный характер ( задаваемым плотностью вероятности ).

В известных моделях управления запасами детерминированный спрос принимают статическим, в случае, когда интенсивность потребления остается неизменной во времени или динамическим, когда спрос неизвестен достоверно и изменяется в зависимости от времени. Вероятностный спрос может быть стационарным, когда функция плотности вероятности спроса неизменна во времени, и нестационарным, когда функция плотности вероятности спроса изменяется во времени.

В реальных условиях детерминированный статический спрос встречается редко, и его следует рассматривать как простейший. Ближе к реальным условиям является вероятностный нестационарный спрос. Однако с точки зрения математики модель с таким спросом значительно усложняется и особенно при увеличении рассматриваемого периода времени.

Анализ моделей, в зависимости от спроса, позволяет сделать вывод, что сложность их математического аппарата возрастает по вектору от детерминированного статического к динамическому и далее к вероятностному стационарному и нестационарному. На этом векторе сложности можно выделить условно три уровня сложности моделей по сложности функции спроса. Первый уровень предполагает, что распределение вероятностей спроса стационарно во времени, и, следовательно, функция распределения вероятностей , описывающая спрос во всех исследуемых периодах времени, неизменна. Это модель, в которой не учитываются колебания спроса.

Модели второго уровня учитывают изменения спроса в различные интервалы времени. Потребности в каждом интервале описываются средней величиной спроса, а не функцией распределения. Это упрощает модель, но при этом не учитывается элемент риска. Однако такое упрощение с некоторым огрублением все же позволяет исследовать колебания спроса в различные периоды, который вследствие аналитических и вычислительных трудностей нельзя учесть в вероятностных моделях.

В моделях третьего уровня не учитываются как изменения спроса, так и фактор риска. Спрос в течение любого отрезка времени принимается равным среднему значению необходимого спроса по всем рассматриваемым периодам. В результате такого упрощения интенсивность спроса оценивается как постоянная. На выбор типа модели, кроме спроса, могут оказывать влияние такие факторы, как :

1. Срок выполнения заказа и его запаздывание. Эта величина может быть как детерминированной, так и случайной.

2. Пополнение запаса, мгновенное или непрерывное. Мгновенное - подразумевает поставку всего заказа одной партией, как правило, от внешнего поставщика. Непрерывное - подразумевает выполнение заказа в течении какого то промежутка времени или пополнение производится постоянно с определенной интенсивностью.

3. Период времени определяет интервал, в течение которого производится регулирование уровня запаса. Период принимается конечным или бесконечным.

4. Номенклатура грузов может оказать существенное влияние особенно для моделей функционирования складской системы при использовании её несколькими клиентами (арендаторами).

В этом случае, кроме вопросов оптимизации функционирования, возникает вопрос эффективности использования грузоподъемного оборудования, так как склад может быть разделен на секции с совершенно различным их использованием как по номенклатуре грузов, так и по технологии.

Возможно влияние и других факторов на выбор типа известных или разработке новых моделей, образование складских запасов. Важность и степень влияния этих факторов на процессы функционирования складских систем может быть оценена на основе разработки новых подходов к оптимизации и выборе критериев оптимизации, особенно при эксплуатации существующих складских систем.

В развитии вопроса моделирования транспортно-складских процессов следует отметить работы Смехова А.А., Маликова О.Б., зарубежных авторов Таха Х., Хедли Дж.и Уайтин Т., Петерсона Р. и Сильвера Е.. Некоторые вопросы моделирования задач управления запасами освещены в работах. Следует отметить, что в работе рассмотрены некоторые модели складских систем шахт, рудников, карьеров с целью определения, главным образом, оптимальных параметров складов, а в работе преобладает экономическая направленность моделей простейших задач управления запасами.

Анализ известных методов моделирования и моделей, используемых для управления запасами и определения параметров транспорта и складов, показал, что они достаточно хорошо описывают процессы складирования накопления, транспортирование с оптимизацией их параметров при существенных упрощениях взаимодействия различных звеньев транспортно-складских систем.

Для моделирования работы транспортно-складских систем в условиях неустойчивых стохастических грузопотоков необходим более дифференцированный подход к исследованию и оптимизации процессов отдельных звеньев и участков систем для дальнейшей интеграции результатов по общему критерию.

1.4 Оптимизация параметров складов и эффективность использования оборудования

Известно, что в затратах на складирование грузов стоимость складских зданий и сооружений занимает значительное место и достигает иногда 40-60% от общих затрат по зоне хранения. Поэтому одной из основных задач, решаемых при создании складов, является выбор оптимальных параметров или наиболее полное использование площадей и объемов существующих и уже эксплуатируемых складов. Для этого необходимо знать, учитывать и правильно использовать закономерности изменения и взаимосвязи параметров склада, грузовой складской единицы, оборудования зоны хранения, средств механизации погрузочно-разгрузочных работ и др.

Концептуальный подход к решению некоторых задач по указанной проблеме, в частности: по складам штучных грузов рассмотрены в работах Маликова О.Б. Смехова А.А., Пертена Ю.А.; для складов на транспорте в работах Гриневича Г.П., Демичева Г.М. и др. Так, в работе приведены результаты исследований объемно-планировочных компоновок для складов тарно-штучных грузов в зависимости от используемого оборудования, даны методики расчета площадей, объемов зон хранения и вспомогательных зон. Рассмотрены методы оптимизации отдельных участков и зон склада, а также ряд других важных вопросов, возникающих при проектировании складов тарно-штучных грузов.

Широкий спектр вопросов по проблеме планировки и оптимизации параметров складов рассмотрены в работах. Отмечается, что на эффективность использования площадей и объемов складов существенное влияние оказывает тип и вид подъемно-транспортного и другого оборудования. Так использование объема склада при применении различных способов хранения и переработки тарно-штучных грузов характеризуется следующими показателями:

· при штабелирования вручную 10%,

· при использовании электропогрузчиков 20-25%,

· мостовых кранов-штабелеров со стеллажами 30-35%,

· стеллажных штабелеров с однорядными стеллажами 55-65%,

· двухрядными стеллажами 65-70%,

· с передвижными стеллажами 75-80%

Использование стеллажей способствует повышению сохранности грузов и позволяет механизировать и автоматизировать процесс складской их переработки. Кроме того, снижается стоимость переработки на 35-40%; повышается производительность труда в 1,3-1,5 раза; а применение телескопических вилочных захватов на 15-20% улучшает использование площади склада. При увеличении высоты склада, например, с 6 до 12,5 м себестоимость 1м3 склада уменьшается до 40%.

Положительным и весьма эффективным со всех точек зрения является широкое применение технических средств автоматизации управления погрузочно-разгрузочными машинами и установками. Результаты исследований и методики их использования освещены в работах. Вопросы автоматизации адресования управления группой ПТМ рассмотрены в работе, а вопросы АСУ на промышленном транспорте в работах.

Рассматривая общую тенденцию развития складов и складского хозяйства, следует отметить, что в 70-80 годах институт «Промтрансминпроект» и другими специализированными организациями разработаны проекты складов различного профиля и в том числе высотных для тарно-штучных грузов с достаточно высоким уровнем механизации. Просматривается тенденция к увеличению высоты складирования грузов до 30м и более, что позволяет экономить площадь при увеличении объема склада и снижении капитальных затрат на 1т хранимого груза. Однако увеличение высоты складирования ограничивается выпуском соответствующего оборудования. Широкое распространение получили краны-штабелёры различных типов, позволяющие автоматизировать наиболее трудоемкие складские операции. Совершенствуется стеллажное оборудование, тара, технология пакетирования. Все эти изменения позволили поднять склады тарно-штучных грузов на новый технический уровень.

Луганским научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом «Луганскгипрошахт» разработаны высокомеханизированные транспортно-складские комплексы для хранения, погрузки угля и продуктов, получаемых в результате его обогащения, для шахт и обогатительных фабрик.

Эти комплексы отличаются использованием современных технологий складирования, перемещения и погрузки-выгрузки сыпучих и навалочных материалов с использованием современного оборудования и средств механизации. Так, например, вместо традиционных складов-накопителей угля со штабельным способом хранения применены бункерные эстакады. Это позволяет автоматизировать процесс их загрузки и выгрузки, автоматизировать погрузку железнодорожных вагонов, увеличить высоту складирования и уменьшить площадь склада, улучшить экологию и получить ряд других преимуществ.

Однако, несмотря на существенный сдвиг в сторону совершенствование складов, складского оборудования и методов расчета, многие решения ещё далеки от совершенства. Так, при выборе объемно планировочных решений не всегда используется системный подход, который позволяет учитывать взаимосвязь между отдельными параметрами и процессами склада. Не всегда достаточно объективны критерии оптимальности, по которым оцениваются параметры склада, особенно в условиях новых производственно-экономических отношений. Вопросы автоматизации транспортно-складских процессов и управление базируются на уже устаревшей материальной базе. Появление нового поколения ЭВМ позволяет совершенствовать технологию функционирования транспортно-складских систем.

Таким образом, можно сделать вывод, что существующие в настоящее время методы расчета необходимого количества и объема складов, или оценки эффективности их использования зачастую не дают оптимального решения для условий с неустойчивыми стохастическими грузопотоками. Такое решение может быть получено путем применения экономико-математических методов и, в частности, теории вероятностей, теории запасов и массового обслуживания, динамического программирования на основе теории логистических систем.

1.5 Транспорт и транспортное обслуживание

Склад или складская система являются местом зарождения грузопотока для транспортной сети или его конечным пунктом. Поэтому связь и взаимное влияние склада на транспорт и наоборот в значительной степени определяют технологию функционирования склада и его параметры, а также технологию работы транспорта, и особенно железнодорожного. Такое влияние особенно заметно на крупных машиностроительных, металлургических заводах, заводах строительных материалов, крупных базах материально-технического снабжения, когда имеют место значительные грузопотоки и потоки транспортных средств.

Технологическая связь работы складов, грузовых фронтов предприятия, промышленного ж.д. транспорта и станции примыкания, как принято, регулируется единым технологическим процессом : (ЕТП) работы подъездного пути и станции примыкания. Эффективность работы по ЕТП при относительно равномерной работе предприятия не вызывает сомнения. Работа промышленного ж.д. транспорта во взаимодействии с магистральным рассматривается в работах Акулиничева В.М., Шмулевича М.И., Дерибаса А.Т., Смехова А.А., Повороженко В.В., Правдина Н.В., Дегтяренко В.И., Козлова И.Т. и других ученых. Спектр рассматриваемых в этих работах вопросов достаточно широк. Он охватывает в различной степени и рассматриваемые в настоящей работе вопросы оптимизации транспортных средств, временных параметров взаимодействия транспортных машин и складов, применения методов исследования операций для решения оптимизационных задач взаимодействия станций примыкания с автотранспортом и др. Не вдаваясь в детальный анализ вышеуказанных работ, следует отметить, что вопросы транспортного обслуживания рассматриваются либо с позиций государства как бывшего монополиста в планировании и организации транспортно-складских потоков, либо с позиций транспортных организаций, т.е. железной дороги, организаций промышленного ж.д. транспорта и реже с позиций самих предприятий или заказчиков и как правило в ограниченных пределах предприятие - станция примыкания. Это обстоятельство существенно снижает возможности использования известных методов и моделей потребителями и поставщиками для самостоятельного решения вопросов оптимизации транспортного обслуживания на всей цепи движения материалопотока, и особенно в условиях рыночных отношений при стохастическом характере снабжения и сбыта.

Вопросам взаимодействия различных видов транспорта, в том числе и автомобильного, которые в той или иной мере взаимодействуют со складами, образуя транспортные системы, посвящено достаточно много работ как у нас, так и за рубежом. Среди них следует отметить работы Моисеенко Г.Е., Ловецкого С.Е., Авена О.И., Резера С.М., Правдина Н.В. и др., в которых рассматриваются работы моделирования транспортных систем представленных в виде сети, задачи оптимизации независимых и взаимозаменяемых транспортных одно и многопродуктовых потоков, задачи маршрутизации и составления графиков при взаимодействии различных видов транспорта.

Следует отметить, что в этих работах поставленные задачи взаимодействия и оптимизации определенных параметров транспортных потоков на сети решается с позиции планирования и управления однородными и многопродуктовыми потоками.

Предложенные математические модели и методы наиболее эффективны при решении больших, глобальных задач, когда есть возможность и необходимость в построении сетей значительных размеров, что в свою очередь возможно при плановом народном хозяйстве с достаточно устойчивым контингентом поставщиков и потребителей, а также с устойчивыми связями. Кроме того, в этих моделях склады и складские комплексы как технологическое звено транспортного процесса представляется в упрощенном виде или не учитывается вообще, хотя расходы на транспорт при выполнении транспортно-складских операций внутри предприятия составляют 12-18 % себестоимости продукции . Это говорит о том, что в моделях транспортно-складских систем транспорт склада должен представляться отдельным звеном с оптимизацией его параметров и тем более, когда заказчиком модели является конкретный потребитель, для которого важны расходы по конкретной цепи продвижения грузов от поставщика. Глобальные же задачи оптимизации потоков на сети его интересуют в значительно меньше степени.

Вопросам теории транспортного процесса применительно к автомобильному транспорту уделено большое внимание в работах Воркута А.И., Брайловского Н.О. и других авторов.

Среди зарубежных авторов, работы которых посвящены теории и практике моделирования транспортных систем, следует отметить Пясецкого С., Гловера Ф., Масуда А.С. и др. ученых. Диапазон задач, рассмотренных в этих работах, достаточно широк, но вопросы взаимодействия транспорта склада с другими видами транспорта и оптимизации его параметров освещены и учтены недостаточно.

Анализ работы транспорта предприятий различного профиля показал, что при неравномерной работе предприятия, а следовательно складов сырья и готовой продукции, в условиях неустойчивых производственно-экономических связей, возможны значительные издержки вследствие перепростоя транспортных средств на грузовых фронтах, нарушения графиков подачи и уборки транспортных средств, недоиспользование и по другим причинам усложняет планирование и управление, снижает эффективность использования транспорта. Планирование и управление работой транспорта относится к информационным технологиям, но оказывает значительное влияние на экономические показатели его использования. Вопросы развития информатики на транспорте, в том числе и на промышленном, рассматриваются в работах Шмулевича М.И., Глушкова В. М., Гриценко В.И., Понченко А.А., Богемского и др.

Большое внимание в этих работах уделено методам повышения качества управления железнодорожным и промышленным транспортом, новым технологиям создания баз данных и локальных сетей, предложены модели на базе имитационных моделей для решения практических задач планирования и управления работой транспортно-технологических комплексов. В работах рассмотрена система, обеспечивающая автоматизированный расчет и оптимизацию основных показателей технологического процесса работы промышленного железнодорожного транспорта и станции примыкания. Суть метода заключается в использовании модели подъездного пути в виде графа и диалога с ЭВМ по предлагаемому меню. Система позволяет пересчитывать и анализировать различные варианты и основные показатели работы подъездного пути, вплоть до суточного режима, по входящему грузопотоку. Основной функцией системы является анализ экономических показателей для различных форм транспортного обслуживания и выбор оптимальной из них.

Как показывает анализ возможностей этой системы, она достаточно эффективна при разработке планов транспортного обслуживания на определенный период, поскольку базируется на затратных показателях, таких как: расходы по транспортному цеху, содержание железнодорожных путей, и т.д. Эти показатели не являются оперативными, которые можно использовать в каждый момент времени для оперативного управления транспортным процессом. Кроме того, в системе рассматриваются грузовые фронты, как конечные этапы грузопотока и не учитывается дальнейшее прохождение материалов через склад.

Поэтому для оперативного планирования управления позволяющего оперативно, т.е. в любой момент времени проконтролировать ход процесса материалодвижения, состояния и местонахождения транспортных средств в транспортно-складской системе необходима разработка локальной сети транспортно-складской системы предприятия, экспертной системы реального времени и управляющего алгоритма. Это даст возможность предприятию любой формы собственности и подчиненности самостоятельно выбирать, управлять и контролировать процесс материалодвижения по важному для него критерию.

Одним из перспективных направлений в планировании и организации работы транспортно-складских систем и транспорта в неустойчивых производственно-экономических условиях, как показывает анализ, следует считать также использование логистических подходов как на 'микро', так и на 'макро' уровне, т.е. на уровне предприятия, производителя, потребителя, транспорта и на уровне всего материалопотока.

Для этого необходимо:

1) сформулировать экономические и технологические основы и критерии оптимальности функционирования;

2) разработать математическое обеспечение и методы оперативного планирования;

3) создать логистические системы, способные адаптироваться к существующим транспортно-складским системам.

Микрологистические системы представляют собой подсистемы, являющиеся структурными составляющими макрологистических систем и решают локальные задачи. Это внутрипроизводственные системы, в состав которых входят технологически связанные производства, объединенные единой инфраструктурой.

Установлено, что применение принципов логистики позволяет, например, сократить на 30-45% уровень запасов сырья и топлива, на 25-30% - транспортные расходы. Повышение производительности всей логистической системы за счет эффективности функционирования транспортно-складских систем, входящих в неё, позволяет сократить емкости складов и обеспечить ускорение оборачиваемости оборотных средств. Использование логистики в экономике и на транспорте рассмотрены в работах . Перспективы и проблемы применения логистики при решении задач оптимизации транспортно-складских процессов рассмотрены в работах .

Основным фактором, способствующим быстрому внедрению логистики в западный бизнес, явилась концепция общих тотальных затрат в физическом распределении матиреалопотоков. Сюда относится перевозка, перевалка с одного вида транспорта на другой, затраты на складирование и др. Из всех логистических затрат 2/3 составляют транспортные издержки, а 1/3 идет на создание и поддерживание запасов.

Преобладание транспортных расходов в логистических системах подтверждает факт необходимости совершенствования технологии перевозок оптимизации транспортных процессов и особенно в условиях рыночных отношений, когда управление и контроль уровня запасов, расположения складов, транспортирование должны самостоятельно решать поставщики или потребители . Основным критерием эффективности логистической системы, в конечном счете, следует считать минимум затрат.

2. Формирование моделей функционирования транспортно-складских систем

2.1 Схемы грузопотоков

Исследование и анализ структуры грузопотоков показали, что в зависимости от рода грузов, расстояния между поставщиком и потребителем, объемов потребления и отправления, а также видов транспорта, участвующего в перевозках, можно выделить следующие схемы (рис. 2.1).

Наиболее простая схема грузопотока (рис. 2.1,а), например, из карьеров, шахт и т.д. непосредственно к потребителю характерна для массовых навалочных грузов. Это могут быть цеха одного предприятия, технологически связанные между собой, когда один выступает в роли поставщика деталей для другого при массовом производстве. Нормальное функционирование такой системы, т.е. в стационарном режиме возможно только при детерминированном производстве, транспортном обслуживании и потреблении. Такая система может функционировать и в неравномерно детерминированных условиях, например, когда поставщик и потребитель находятся в пределах одного предприятия или на небольшом расстоянии при работе в одну, две смены и при любом виде транспорта.

Схема (рис. 2.1,б) грузопотока при наличии промежуточных складов у поставщика и потребителя является более динамичной, чем предыдущая. Она допускает большую стохастичность и может достаточно устойчиво функционировать при наличии случайных факторов и резких колебаний как в сфере производства, так и в сфере транспорта и потребления. Для обеспечения устойчивого состояния система должна располагать складами достаточной вместимости у поставщика (производителя) и у потребителя как источниками питания для функционирования всех звеньев системы. Однако при этом возникают дополнительные расходы: на хранение продукции на складе; на дополнительные транспортные и погрузочно-разгрузочные операции на промежуточных складах. Вместимость складов будет зависеть от стохастичности процессов во всех звеньях системы и оперативности управления. Большая вместимость повышает устойчивость работы системы, но при этом увеличиваются приведенные расходы на транспортно-складскую переработку. Малая вместимость при стохастическом функционировании системы может стать причиной перебоев в производстве, что также приведет к излишним издержкам. Следовательно, емкость складов должна быть оптимальной согласно принятым критериям. Это могут быть, например, минимальные издержки по всей системе в целом.

Схема грузопотока, приведенная на (рис. 2.1,в), характерна для промышленных предприятий с большим объемом потребляемой и выпускаемой продукции. Это развитый промышленный транспорт со всей инфраструктурой. крупные машиностроительные и металлургические заводы, предприятия стройиндустрии, перерабатывающие предприятия, имеющие свои подъездные железнодорожные пути, специализированные грузовые фронты и склады.

Схема грузопотоков (рис. 2.1,г) типична для случаев сбыта и снабжения через региональные, областные базы материально-технического снабжения. Поток транспортных средств от отправителя на базу может быть детерминированным или носить случайный характер. Поток грузов к потребителю от базы может быть регулярным, детерминированным или осуществляться через случайные промежутки времени. Емкость складов базы для каждого вида грузов практически не ограничена. Вид транспортных средств, обрабатываемых на базе, как правило, ограничен автомобильным и железнодорожным.

Схема грузопотоков (рис. 2.1,д) характерна для предприятий, не имеющих постоянных производственно-экономических связей. Чаще всего это предприятия с сезонным характером работы, предприятия сельского хозяйства, имеющие значительные по объемам буферные склады-накопители и не имеющие регулярных транспортных связей с магистральным транспортом. Для грузопотоков такого типа характерна высокая неравномерность, стохастичность как по объемам, так и по временным характеристикам грузопотока. Виды транспортных средств предприятий поставщиков и потребителей могут быть самыми различными. Магистральный транспорт может быть железнодорожный, авиационный.

Схема грузопотоков (рис. 2.1,е) чаще всего используется в условиях, когда производство-монополист, имеющее свою развитую транспортно-складскую систему со складами большой емкости, а потребителем является широкая сеть мелких предприятий, не имеющих своего транспорта и складов. Примером такой схемы могут быть грузопотоки между крупными строительными комбинатами и стройками, комбинатами, перерабатывающими продукцию сельского хозяйства, торгующими организациями и т.д. Характерной особенностью таких грузопотоков является непрерывное или детерминированное регулярное пополнение складов производителя и детерминированный случайный или непрерывный сбыт готовой продукции. К этой же схеме можно отнести и грузопотоки обратного характера, т.е. когда большое число мелких поставщиков работает на одного крупного потребителя, имеющего свои склады-накопители.

В рассмотренных схемах (рис. 2.1) склады как самостоятельные элементы выделены только в трех из них для случаев, когда это общезаводские или прирельсовые, связанные с производством внутризаводским промышленным транспортом. Однако это не значит, что в остальных случаях склады отсутствуют вообще. Там могут быть цеховые, прицеховые склады небольшого объема, связанные с основным производством внутрицеховым транспортом и функционирующие по технологии этого производства.

Рассмотренные схемы грузопотоков являются основой для разработки производственно-транспортных логистических систем на макроуровне. Для разработки их на микроуровне необходимо детальное изучение цели создания или задач функционирования существующих складских систем конкретных производств.

2.2 Принципы формирования и структура макрологистических систем

Основными принципами, на которых базируется логистика, являются: моделирование, системный анализ и обратные связи.

Объект моделирования - обширные системы, в состав которых входят в качестве подсистем: планирование, прогнозирование производства, материально-техническое снабжение, сбыт и распределение продукции и транспорт, базирующиеся на глубоком изучении рынка. В качестве обратных связей рассматривается спрос потребителя. Фактором, объединяющим все элементы логистической системы в единый четко функционирующий механизм выступает материальный поток. Под потоком следует понимать соединения и связи всех процессов и операций при добыче, переработке, складировании, транспортировке и распределении грузопотоков в сфере материального производства. Целью разработки производственно-транспортных логистических систем является обеспечение доставки грузов точно в срок, “just in time” при минимальных затратах трудовых и материальных ресурсов или при других критериях. С точки зрения организатора перевозочного процесса - менеджера, учитывая четкую ориентацию на потребителя, логистика - это организация планирования и управления целенаправленной подготовкой и использованием средств и услуг, необходимых для решения определенных задач снабжения и сбыта. Для достижения поставленной цели необходима как оптимизация отдельных функций системы, так и согласование всех функций, с точки зрения оптимизации материальных потоков.

В задачи снабжения и размещения объекта моделирования входят:

- определение потребности и расчет количества заказываемого материала;

- решение о заказе;

- определение срока поставок и контроль за ними;

- входной контроль и размещение материалов на складе;

- управление запасами и контроль.

Важным требованием при оптимизации задач снабжения и размещения является учет приоритетов, а одним из ее результатов - минимизация складских запасов и параметров складов.

Для реализации одного из важнейших принципов логистики моделирования необходима разработка концептуального подхода к назначению и функционированию отдельных элементов логистических систем и их взаимосвязи. С этой целью для основных схем грузопотоков (рис.2.1) разработаны промышленно-логистические схемы (рис.2.2 - 2.7).

В каждой из них выделены подсистемы микроуровней. К ним относятся: производство; транспорт; маркетинг и распределение; потребление. Эти подсистемы присущи практически любой логистической системе.

Каждая подсистема решает свой круг задач, а именно:

Производство - это планирование производственных заданий, управление производством, контроль качества, координация работы подрядчиков, сборка деталей в готовую продукцию и т.д.

Транспорт - это выбор транспортных средств, перемещение грузов, складирование, погрузка-выгрузка, изменение параметров грузопотоков, технология работы транспорта и т.д.

Распределение - это учет и управление запасами, комплектация, упаковка и т.д.

Маркетинг - это изучение рынка, организация работы служб снабжения и сбыта, реклама, финансы, создание системы материального поощрения, рекламации, других санкций при выполнении договорных обязательств и т.д.

Потребление - это формирование заказов на поставку, их финансирование, складирование запасов, подготовка к потреблению, переработка и т.д.

Следует отметить, что подсистемы “Транспорт”, “Распределение” и Маркетинг” с целью упрощения системы и в силу близости решаемых задач в некоторых случаях можно объединить в одну подсистему.

Отличительной особенностью построения предложенных схем является однотипный подход, при котором для любой схемы грузопотока основным объединяющим звеном выступает транспорт, маркетинг и распределение. Затем под это звено с обеих сторон делается набор других функциональных звеньев, т.е. предприятий, служб и т.д., участвующих в товарообмене и товарообороте. Такой подход позволяет выделить или заранее заложить в систему логистические схемы микро и среднего уровня с заранее разработанными моделями функционирования в зависимости от поставленных задач.

Схема производственной логистической системы (микроуровень) приведена на (рис. 2.9), а схема логистической системы среднего уровня - на (рис. 2.10). В зависимости от уровня оснащенности производства средствами информации, обеспечивающими слежение за движением материальных потоков на всем пути производственного цикла, производственная логистическая система может быть разделена еще на ряд функциональных систем (рис.2.8). Такая детализация информационного обеспечения производственного процесса позволяет повысить уровень оперативного планирования и управления. Правильно разработанная логистическая система, адекватно отражающая процесс материалодвижения со всеми возможными нюансами, позволяет точнее смоделировать ее, для получения требуемых результатов.

2.3 Построение логистической системы

Построение моделей логистических систем и исследование устойчивости их функционирования относится к числу важных научно-технических проблем. Расширение сферы использования принципов логистики существенно зависит от широты охвата ее задач математическим аппаратом и другими методами решения, позволяющими конкретными приемами объединить элементы системы для достижения поставленной цели.

В общем случае целью логистики является обеспечение рациональных форм снабжения продукцией предприятий и рынков сбыта. Однако при такой широкой трактовке цели весьма затруднительна формализация задачи ее моделирования. Поэтому в каждом конкретном случае для построения модели цель должна быть сформулирована более конкретно. Целью может быть обеспечение ритмичной работы предприятия, сокращение расходов на транспортно-складские операции, оптимальное управление запасами как в сфере снабжения, так и сбыта, увеличение скорости оборачиваемости материалов и др. Для оценки степени достижения цели необходим выбор критерия.

Важным моментом при построении или выборе модели является также правильная постановка задач с учетом технологической направленности логистической системы. С этой технологической точки зрения системы подразделяются на “тянущие” и “толкающие”. Принципиальное отличие этих систем заключается в том, что “толкающая” выталкивает материал (продукцию) из предыдущих участков системы последующим независимо от того, нужна она там или нет. “Тянущая” же система обеспечивает поставку необходимых материалов точно в срок в соответствии с необходимостью для данного объема и характера выпускаемой продукции, т.е. вытягивает материалы из предыдущих участков для следующего. В определенных условиях «тянущая» система может существенно снизить уровень запасов, а значит, и “омертвление” материалов.

Итак, сформулировав цель и назначение логистической системы и составив ее структурную схему и схемы этапов, можно начать моделирование задачи каждого этапа с последующей интеграцией конечных результатов. Для моделирования информационных потоков можно ограничиться структурно-логическими схемами, а для моделирования материальных потоков необходимо использование математического аппарата. Поскольку процессы и физическая природа моделируемых объектов в рамках поставленных задач и технологические условия их функционирования разнообразны, то и математические модели могут быть самыми разнообразными. В основном они базируются на математическом аппарате теории исследования операций. Могут быть модели и на основе дифференциальных уравнений и с использованием классических методов теории автоматического регулирования и др.

Рассмотрим простейшую схему логистической системы (см. рис. 2.2) с позиции потребителя в общем виде. Цель создания системы устойчивая, ритмичная работа предприятия. Номенклатура поступающих материалов составляет несколько наименований. Для хранения и предпроизводственной подготовки имеется только прицеховой склад ограниченной вместимости. Страхового запаса нет. Критерий - минимальные общие затраты. Общие затраты складываются из расходов на: транспортировку, складскую переработку и маркетинг. Транспортные расходы включают расходы на погрузку-разгрузку и перемещение магистральным и промышленным транспортом. Складская переработка включает расходы на хранение, предпроизводственную подготовку, оплату простоев транспортных средств под грузовыми операциями. Расходы маркетинга - это расходы на поиск поставщиков, осуществление заказов.

Расходные факторы могут быть дифференцированы на еще более мелкие составляющие. Так, транспортная составляющая будет зависеть от величины единовременно поставляемого заказа, интервала поставок.

Моделированием логистической системы для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи:

- объем и форма поставок;

- вид транспорта;

- технология работы транспорта;

- емкость склада (снабженческого);

- технология работы склада;

- техническая оснащенность склада;

- величина заказа;

- периодичность заказа;

- информационная связь.

Критерий оптимальности, сформулированный ранее, примет следующий вид:

Где:

Ui - расходы по соответствующему фактору;

n - число факторов, влияющих на принятие оптимального решения.

Каждая задача, отождествленная с фактором, влияющим на оптимальность функционирования логистической системы, представляет собой самостоятельный этап и может быть решена различными методами. Причем, последовательность их решения может быть определенной, а в некоторых случаях произвольной. Таким образом, модель функционирования логистической системы можно представить как задачу многоэтапного динамического программирования с характерным процессом пошагового решения на основе метода динамического программирования.

Характерными особенностями задач такого типа являются:

· - многовариантность решения;

· - возможность деления вычислительного процесса на этапы (этапность решения);

· - общий критерий представляет собой сумму критериев на этапах.

Такой подход к формированию модели тем более логичен, что, исходя из принципа оптимальности задачи динамического программирования, когда все последующие решения (на последующих этапах) строятся условно оптимальными, независимо от решений, полученных на предыдущих этапах. Оптимальная стратегия может быть получена как при прямой, так и при обратной прогонке модели. То есть, когда модель логистической системы эксплуатирует поставщик или заказчик.

Математическую модель задачи в общем виде можно представить следующим образом.

Функционирование системы состоит в последовательном переходе от одного этапа к другому, т.е. из одного состояния в другое.

Переход осуществляется воздействием на состояние в любой момент времени t определенным управлением I(t), выбранным из множества управлений. Следовательно, состояние системы в момент x(t+1) определяется вектором x(t) и управлением I(t),

Функция f задает правило перехода из состояния x(t) в состояние x(t+1) в зависимости от управления I(t). Под множеством управлений m следует понимать принятые закономерности, описывающие события или действия, происходящие на каждом этапе. Причем, эти закономерности должны обеспечить общность критерия оптимизации, функция цели F(x).

Таким образом, в результате моделирования необходимо найти допустимую стратегию, обеспечивающую минимизацию (максимизацию) функции цели. Последнюю в общем случае можно задать суммой оценочных функций

получаемых при каждом переходе из одного состояния x(m) в другое x(m+1), т.е.

,

Где T - число этапов моделирования.

Поскольку функция цели есть функция от управления, то задачу моделирования можно сформулировать следующим образом: необходимо определить последовательность управлений I, минимизирующих функцию цели

;

при выполнении следующих условий:

где - вектор состояния системы или множество допустимых ее состояний

Решение можно получить, используя принцип оптимальности Беллмана, начиная решать с последнего этапа. Последним следует считать ближайший этап (по схеме логистической системы) к пользователю. Разбивка процесса моделирования на этапы и формулировка оценочных функций в соответствии с логистической схемой приведена на (рис.2.11).

В рассматриваемой схеме (рис.2.11)последним этапом m4 будет микроуровень - производство потребителя, которое, исходя из объемов заказов на готовую продукцию, должно непрерывно потреблять определенный вид сырья или комплектующих с интенсивностью a1. Для этого вида материалов имеется цеховой или прицеховой склад ограниченной вместимости M. Материалы в производство поступают двумя путями , т.е. прямо с транспорта и со склада. В момент поступления заказа часть материалов с требуемой интенсивностью поступает в производство, часть - на склад. На этом этапе необходимо определить интенсивность поступления материалов от транспорта a2, объем заказа Q и необходимую вместимость склада M на рассматриваемый период.

Решение можно получить, используя принцип оптимальности Беллмана, начиная решать с последнего этапа. Последним следует считать ближайший этап (по схеме логистической системы) к пользователю. Разбивка процесса моделирования на этапы и формулировка оценочных функций в соответствии с логистической схемой приведена на (рис.2.11).

Исходные данные

Вид груза	. т	.т		Вид ПТ	Вид МТ	Объем заказа	Время хранения	Время выполн. заказа
Смазка (бочки)	0.7млн.	1917.8	200 т	Ж/Д	Ж/Д	15000т	7 дней	7 дней
Стоимость хранения одной тонны груза в месяц С2 = 90 грн в месяц

2.3.1 Определение расходов на обеспечение производства материалами

Определяю необходимую вместимость склада М

т

Интенсивность поступления материалов от транспорта:

т/сут

Исходя из интенсивности поступления и одновременного расхода материалов, величины необходимого заказа Q и учитывая расходы C2 на хранение единицы материалов в течение рассматриваемого периода, общие расходы на обеспечение производства материалами на последнем этапе m4 составляют:

грн

2.3.2 Определение расходов на маркетинг

Принимаю маркетинговые расходы за месяц 100000 грн

На предпоследнем этапе m3 определяются расходы на маркетинг, зависящие от числа заказов N , их сложности и условий выполнения:

грн/год

где С1-усредненные расходы на маркетинг одного заказа включая дополнительные расходы, связанные с построением логистической системы (разработка технологической схемы материалопотока, математизации конструктивных элементов системы, параметров и др.).

При общем спросе S за рассматриваемый период количество заказов можно определить, как:

Сложив расходы последних двух этапов, т.е. m3 и m4 и выполнив некоторые преобразования, получим:

грн

2.3.3 Определение оптимальных величин Q и N

Продифференцировав выражение, можно определить оптимальную величину заказа Q и их количество N для оптимальной стратегии на последних двух этапах:

т

2.3.4 Определение дополнительных расходов склада

При использовании существующего склада, емкость которого не соответствует средней величине необходимой вместимости, т.е. больше или меньше, неизбежно возникают дополнительные расходы. Если склад имеет большую вместимость то дополнительные расходы, связанные с эксплуатацией недоиспользованного объема, оборудования, рабочей силы в рассматриваемом методе и определяется, как:

где - номинальная вместимость склада, (используется имеющийся на предприятии склад 5000т)

- эксплутационные затраты на единицу объема склада, (23 грн)

- стоимость оборудования склада, (100000 грн)

Е - коэффициент нормативных отчислений, (0.2)

Т - рассматриваемый период, (7 дней)

- оплата простоя рабочих. (150000 грн)

грн.

Таким образом, исходя из потребности производства и варьируя ею, определяется оптимальная величина заказа, в данном случае по критерию суммарных затрат:

.

Принимаю стоимостью за рассматриваемый период.

грн

2.3.5 Определение расходов на промышленный транспорт

Выбор вида транспорта при составлении логистической системы основывается на определенном критерии, т.е. на стоимостном, временном или каком-либо другом, в зависимости от назначения и задач, возлагаемых на логистическую систему.

Практика показывает, что из всех видов транспорта только автомобильный и трубопроводный в отдельных случаях могут обеспечить доставку материалов от поставщика непосредственно на грузовой фронт или склад потребителя. В большинстве же случаев для доставки материалов используются два и более видов транспорта, например: морской - железнодорожный - автомобильный; речной - железнодорожный; речной - автомобильный; железнодорожный - автомобильный; железнодорожный магистральный - железнодорожный промышленный при наличии подъездного пути и др. сочетаний.

Таким образом, в обоих случаях имеет место взаимодействие двух видов транспорта, и от качества организации их взаимодействия будут существенно зависеть транспортная составляющая расходов на транспортно-складскую переработку, а за счет оптимизации работы транспорта ее снижение.

На этапе m2 моделируется взаимодействия магистрального и промышленного транспорта. Оптимальные расходы определяются по выражению

,

где 0i - доля вагонов на i-м грузовом фронте, которые могут быть поданы в течение рассматриваемого периода времени (0, Т); (0.336;0.328)

- количество вагонов типа а, ожидающих подачи на i - й грузовой фронт, со станции в интервале ( 0, Т );(272;256 ед)

- среднее время вагонов, передаваемых на грузовые фронты в интервале (0, Т); (2)

- стоимость вагоно-часа простоя вагона а.(30 грн)

Оптимальные расходы за три дня

2.3.6 Определение расходов на магистральный транспорт

На этапе m1 оценочная функция представляет собой расходы, связанные с перевозкой магистральным видом транспорта, железнодорожным, водным, авиа, трубопроводным и т.д. без учета расходов на погрузку-разгрузку, т.к. они учтены на предыдущем этапе. Расходы будут зависеть от объема заказа Q, дальности L и скорости перевозок V, а также времени перевозки t и действующих тарифов на соответствующем виде транспорта.

В общем виде затраты на этом этапе могут быть определены по выражению

грн

где

B - движенческая составляющая тарифа за перевозку,

i - сумма коэффициентов доплаты за скорость и другие услуги.

Этап m0 - представляет собой взаимодействие предприятия поставщика с магистральным морским. транспортом. Для упрощения расчетов расходы по нему можно принять аналогичными этапу m2.

2.3.7 Определение эффективности использования площади склада и грузового фронта

При выполнении данного заказа объем, используемой грузовместимости необходимого склада, равен 49%, остальную часть неиспользуемой грузовместимости можно использовать для хранения других видов грузов.

Вопрос использования площадей грузового фронта, экспедиций приема и выдачи, а также площади зоны хранения является самостоятельным и при стохастическом характере грузопотоков, является важным и требует постоянного контроля, так как экономические показатели затрат на хранение прямо пропорциональны этим площадям. Недоиспользование площадей существенно повышает стоимость складской переработки грузов. Поэтому рассмотрим матрицу решения задач эффективного использования площади грузового фронта, совмещенного с экспедицией приема и площади зоны хранения для существующих складов различного назначения.

Использование площади грузового фронта, совмещенного с экспедицией приема, можно охарактеризовать коэффициентом использования Ки , представляющего собой отношение фактически используемой площади Fф к общей Fобщ.

Величина общей площади Fобщ зависит от многих факторов и может быть определена по формуле

где - суточный грузопоток;

t3 - срок задержки грузов на грузовом фронте;

hg - коэффициент, учитывающий проходы, проезды и т.д.;

kн - коэффициент неравномерности поступления грузов;

Рн - удельная нагрузка на 1м2 площади;

Q0 - масса груза, завозимого прямо в зону хранения с транспортного средства.

Эффективность использования грузового фронта составила 16%

2.3.8 Определить место расположение распределительного центра (терминала)

Учитывая особенности работы экспедиции выдачи и исходя из экстремальных ситуаций, предложена оптимизационная модель этого звена по критерию суммарных расходов, позволяющая оценить эффективность использования в зависимости от объема перерабатываемых материалов.

Исходя из требований эффективного использования площадей различных зон склада, предложена методика определения их через параметры перерабатываемого грузопотока.

Используя теорию графов разработаны модели транспортного обслуживания комплексов с многономенклатурными складами в агрегированном виде, позволяющие оптимизировать затраты на это звено.