Материал: Управление потоками в логистических системах

Создание современных технологий автоматической идентификации комплектующих, запчастей и сопровождающих документов на продукцию позволяет путем внедрения систем радиочастотного кодирования и автоматизированного считывания информации отслеживать их продвижение к потребителям по цепям по поставок.

Ядром системы ИЛП должны быть методы и модели управления в режиме реального времени, увязывающие задачи обеспечения эксплуатационной надёжности сложной техники с задачами производства и поставок запасных частей к ней.

Остановимся на планировании производственной программы по выпуску запчастей и комплектующих для эксплуатируемой продукции и введем следующие обозначения:

к - номер вида продукта эксплуатации;- номер работы ремонтного цикла;

i- номер вида запчастей, необходимых для проведения j-й работы ремонтного цикла;

l_k - интенсивность эксплуатации k-го вида продукта;- номер склада, входящего в подсистему эксплуатации;

Р_k - назначенный эксплуатационный ресурс k-го вида продукта;

н - наработанный эксплуатационный ресурс k-го вида продукта;_ij - расход запчастей i-го вида для проведения ремонтных работ j-гo вида по нормативу (регламентируемый cтруктурoй ТОиР);

 - количество продуктов к-го вида с наработанным эксплуатационным ресурсом рн и интенсивностью эксплуатации l_к.

Итак, главнейшей задачей любого s-гo склада - элемента структуры подсистемы эксплуатации - является обеспечение службы ТОиР в момент времени t кoмплeктyющими и запасными частями i-го вида, нeoбxoдимыми для проведения различных ремонтных работ j -го вида. (Индекс j нумерует именно работы - элементы ремонтного цикла, а не формы ТОиР, так как для проведения разных по сложности работ могут понадобиться одинаковые детали.) Задача производителя (поставщика) изделия состоит в снабжении подсистемы эксплуатации, включающей r складов, s= 1,r требуемыми запчастями i-го вида для проведения различных ремонтных работ j-го вида в момент времени t.

Для реакции производства на изменение структуры спроса требуется какое-то время, существует определённое запаздывание - следствие инерционных свойств любой экономической системы. Это запаздывание является важнейшей динамической характеристикой системы ИЛП: чем меньше инерционность системы, тем oнa эффективнее.

Спрос на запчасти генерирует случайные возмущения на входе в систему ИЛП и является источником рассогласования темпов производства и потребления запчастей, порождая описанный выше Bullwhip-эффект Поэтому планирование производственной программы сопряжено с необходимостью точного прогнозирования потребности в запчастях для наукоёмкой продукции.

Как правило, к моменту реализации запасных частей прогнозные данные, положенные в основу прoизвoдcвеннoго цикла, уже не соответствуют фактической потребности. Возникновение колебаний спроса неизбежно приводит к постоянной кoppeктирoвкe календарных планов производства. Мы не будем перечислять виды и методы прогнозирования спроса; хотя эта область достаточно проработана в теории управления запасами и теории массового обслуживания, остаются проблемы точности прогноза. Однако все они имеют общий недостаток, поскольку нередко приводят к формированию такого уровня запасов, который оказывается выше или ниже необходимого в данный момент времени. Для расчёта адекватной программы производства запчастей и управления запасами необходимо иметь данные об эксплуатации продукции в режиме реального времени. В качестве такой информации предлагается ввести величину Qi - потребность i-г вида запасных частей в процессе эксплуатации. Для наукоёмкого производства представляется особенно важным выделение ключевых факторов, влияющих на величину Qi. Структура потребности на запчасти определяется стратегией эксплуатации наукоёмкого продукта - по ресурсу или состоянию. При эксплуатации по ресурсу деталь подлежит замене после наработки определенного количества часов налёта или километров пробега, а при эксплуатации по состоянию - в случае обнаружения критического состояния детали в момент диагностики при проведении очередного peмoнтнoгo цикла, который требует сложного дорогостоящего оборудования.

В соответствии с техническим заданием для каждого к-го вида продукта производитель разрабатывает комплект документов, содержащий структуру ремонтного цикла в пределах назначенного эксплуатационного ресурса Р_к (виды и периодичность ТОиР), номенклатуру и количество запасных частей для ТОиР. В момент времени t попадают изделия, которым необходимо провести различные ремонтные работы j-ro вида в зависимости от интенсивности эксплуатации продукта l_k наработки назначенного ресурса. Часто встречается ситуация, когда продукт, поставленный потребителю недавно, может иметь небольшую наработку эксплуатационного ресурса, но при этом с высокой интенсивностью в связи с климатическими, географическими и другими условиями эксплуатации. Возникает острая необходимость в разработке методов управления производством запасных частей на основе фактического спроса, так как планирование (прогнозирование) интенсивности эксплуатации на длительные сроки сопряжено с появлением ошибок. Поэтому темп потребления запчастей Q_i должен учитывать не только использование назначенного ресурса, но и интенсивность эксплуатации. Агрегированная величина Qi - общая потребность в запчастях, зависящая от наработки и интенсивности эксплуатации, - рассчитывается следующим образом:

_i=,

j=1,n; i=1,m; k=1, K (3.1)

Первый сомножитель выражения (3.1)  определяет потребность в запчастях, порождаемую регламентом, т. е. общий нормативный расход запчастей i-го вида для проведения n ремонтных работ j-го вида по всему парку эксплуатируемых продуктов вида k. Пpaктичeскoe значение для управления производством имеет потребность в режиме реального времени, дл чего в правой части произведения выражения (3.1) введен множитель , представляющий общий парк изделий всех видов, k = 1, К, эксплуатируемых с наработкой  и интенсивностью использования продукта l_k.

Перестроить управление производством запасных частей для наукоёмкой пpoдукции на работу в режиме реального времени - задача ближайшего будущего. Покажем, как с помощью формулы (3.1) можно планировать производство запчастей на основе прогноза будущего состояния эксплуатационного ресурса всего парка продуктов, зависящего от интенсивности эксплуатации.

Итак, неиспользованный эксплуатационный ресурс k-го вида продукта определяется разностью (P_k- ), а с помощью отношения (P_k- )/l_k, мы можем рассчитать будущую наработку изделия на следующий момент времени t при прогнозируемой интенсивности его эксплуатации :

=   (3.2)

Интенсивность эксплуатации является случайной величиной, зависящей от многих факторов - климатических, сезонности использования, квалификации персонала, а для военных систем - и от геополитической обстановки. При недостатке статистической и аналитической информации интенсивность эксплуатации можно прогнозировать с помощью экспертных методов, полагаясь на опыт и интуицию специалистов. Это позволит установить закон распределения, характеризующий данный показатель. Однако чаще используют числовые характеристики случайной величины, дающие её некоторое осреднённое описание. Особую роль играет математическое ожидание, вероятностный смысл которого состоит в среднем арифметическом значении случайной величины. Поэтому выражение (3.2) можно переписать так:

=. (3.3)

Установив, под какой закон распределения попадает значение интенсивности, без особых трудностей вычислим М(l_k). (Мы не приводим подробное описание методов прогнозирования интенсивности отказов и эксплуатации, так как это не входит в круг вопросов данного пособия.) Таким образом, согласно выражению (3.3), будущая наработка продукта зависит от интенсивности его использования.

Подставив в уравнение (3.1) вместо  величину  определим общую наработку технического парка и агрегированную потребность в запчастях на следующие временные периоды. Известно, что в общем случае спрос на запчасти рассчитывался как сумма потребности по плановым заменам и стохастическим - по отказам.

С учётом вышеизложенного выражение (3.1) преобразуется в формулу следующего вида:

где δi - слагаемое, описывающее пoтpeбнoсть в запчастях, вызванную отказами, случайными или аварийными поломками (т. е. непредвиденное кратковременное изменение спроса). Величина δi может применяться для определения ошибки прогноза сбыта в том случае, если метод используется для планирования производственной программы.

На следующем шаге необходимо рассчитать - величину, служащую основанием для планирования производственной программы на начало выпуска продукции. Программа выпуска i-й детали шт. в начальный момент времени t_o рассчитывается на основе производственной программы завода а по к-му виду продукции следующим образом:

где а_к - количество продукции к-го вида;_ki - применяемость i-й детали в к-м продукте;_ir - программа i-й детали россыпью.

Объем выпуска р_ir в момент t₀ рассчитывается исходя из потребности в этих деталях без учёта наработанного продуктом эксплуатационного ресурса и интенсивности эксплуатации, т. е исходя из нормативного расхода деталей для проведения первой ремонтной работы :

. (3.6)

По формуле (3.6) определяем фактический запас i-го вида деталей на складе завода в момент t₀.

Таким образом, расчет по формуле (3.4) позволяет планировать общую наработку технического парка и определять агрегированную потребность в запчастях на следующие временные периоды, что служит основанием для планирования производственной программы по выпуску запчастей. Производственная программа планируется по видам деталей; для деталей с высокой интенсивностью плановых замен в качестве горизонта планирования должен выбираться небольшой временной промежуток - две-три недели.

Для управления производством запчастей в режиме реального времени с учетом фактической наработки и интенсивности эксплуатации объекта используется расчет потребности по формуле (3.1). Информация об интенсивности эксплуатации в реальном времени поступает в ИСУ (информационно-управляющую систему) производителя, и программа выпуска запчастей постоянно корректируется.

Немаловажным достоинством систем автоматизированного управления, имеющих возможность сканировать информацию с радиометок, которыми обозначены запасные части, является то, что нет принципиальной разницы при выборе стратегии эксплуатации объекта - по ресурсу, состоянию или их комбинации. Данный метод определения потребности в запасных частях объединяет, с одной стороны, структуру ремонтного цикла (регламенты и периодичность ремонтных работ), нормативы расхода запасных частей, а с другой - мониторинг выработки ресурса и интенсивности эксплуатации в режиме реального времени для каждого объекта.

Рассмотренный метод определения потребности в запасных частях в зависимости от интенсивности эксплуатации наукоёмкой продукции может использоваться при создании интегрированных логистических систем управления цепочками поставок, объединяющих производителей, поставщиков и потребителей сложной техники.

4. Применение математических методов в логистической поддержке. Системы и методы прогнозирования. Корректировка прогнозов в процессе эксплуатации изделия

Эффективная модель должна воспроизводить или предсказывать характеристики поведения системы: устойчивость, колебания, тенденции роста или спада, общее взаимодействие характеризующих показателей. Нестабильность внешней среды определяет высокий динамизм внутренней среды предприятия-производителя и характеристик продукции. Таким образом, внутренняя среда предприятия является органической составляющей внешней среды, связанной с ней потоками ресурсов и информации. В процессе разработки системы показателей эта взаимосвязь внешней и внутренней сред должна быть отражена в отдельном блоке.

Показатели внешней и внутренней сред предприятия, оказывающие влияние на его производственно-хозяйственную деятельность, группируют в блоки показателей по четырем основным направлениям:

) уровень качества изделия и его конкурентоспособность;

) внутренняя среда функционирования предприятия;

) внешняя среда функционирования предприятия;

) функционирование предприятия в рыночной среде.

Показатели первого блока характеризуют эффективность использования изделия по назначению в плане снижения эксплуатационных затрат и обеспечения его высокой конкурентоспособности.

Показатели блока "Внутренняя среда функционирования" характеризуют производственно-сбытовую деятельность и финансово-экономическую систему предприятия. Группа показателей производственно-сбытовой деятельности включает показатели объемов производства и реализации продукции и показатели производственно-технологического потенциала. Блок "Внутренняя среда функционирования предприятия" включает подблоки временных (динамических) показателей, характеризующих длительности производственно-сбытовых процессов.

Блок "Внешняя среда предприятия" содержит два подблока показателей внешней среды:

) прямого воздействия, характеризующие рынки поставщиков и потребителей, экологические факторы и элементы экономического и законодательного регулирования производственной деятельности предприятия;

) косвенного воздействия, характеризующие политические, технологические, социологические, географические факторы, и агрегированные показатели экономики отрасли и государства.

Блок "Функционирование предприятия в условиях изменения рыночной среды" описывает взаимосвязь и взаимодействие двух рассмотренных блоков и содержит два подблока показателей:

) изменения рыночной среды;

) удовлетворения потребительского спроса.

Подблок "Изменения рыночной среды" состоит из следующих показателей: спроса по цене; предложения по цене; баланса выпускаемой продукции, т. е. соотношения спроса и предложения по каждому i-му виду продукции, как по предприятию, так и по отрасли; изменения запасов готовой продукции во всех звеньях производства;текучести (увольнений) персонала.

Показатели степени удовлетворения потребительского спроса базируются на основных, принятых в логистике: готовности, безотказности, качества, комплектности поставок. Они хорошо освещены рядом ученых и в данной работе не рассматриваются.

Основные показатели подсистемы производства (ПП) сгруппированы. В каждом блоке показателей выделен подблок временных (динамических) параметров, характеризующий длительности потоковых процессов производственно-хозяйственной деятельности.

Для устойчивого функционирования предприятия необходимо, чтобы его показатели не выходили за пределы рабочей области даже при наличии возмущающих воздействий. Выравнивание показателей кибернетической системы во время переходного процесса осуществляется с помощью регулятора, роль которого на предприятии выполняют руководители и управляющие структурных звеньев производственно-сбытовой системы (ПСС). Максимальное время регулирования соответствует максимально возможному изменению переменных системы в течение переходного процесса между сферами производства конкретного изделия исистемой послепродажного обслуживания для обоснования затрат ресурсов. Для ПСС наиболее важны следующие показатели времени регулирования основных параметров,где r_n - время регулирования: