Введение к работе
Актуальность проблемы. Запасы различного рода материальных ценностей играют важнейшую роль при функционировании лю- . бой экономической системы и возникают практически во всех звеньях народного хозяйства. Гак, материальные запасы составляют гри четверти всех оборотных средств кааей страны. При этом наблюдается тенденция к их росту (не только абсолютному, но и относительному). Потребность в создании запасов определяется целым рядоы разнообразных факторов: дис. ретным зо многих случаях характером производства при непрерывном потреблении; необходимостью согласования производственных процессов, протекающих с разной интенсивностью; многочисленными случайными возмущениями (отказы оборудования, погодные и климатические воздействия, стихийные бедствия) И Т.Д.
При неоправданно высоком уровне запасов возникают потери из-за омертвления средств, замедления их оборачиваемости. При дефиците запасов нарушается нормальный ход производства из-за нехватки сырья, инструментов или запчастей, срывается снабжение потребителей, что также приводит к экономическому, социальному и моральному ущербу. Такий образом, существует, очевидно, наиболее рациональный (оптимальный) уровень запасов для каждого вида хранимых ресурсов и каждого звена экономической системы. Расчет таких наилучших в определенном смысле уровней запасов, методов их создания и поддержания является предметом теории управления запасами.
Несмотря на большое число публикаций по теории управления запасами, особенно в западной литературе, далеко не все представляющие практический интерес модели исследованы формальными методами.
В частности, практически не изучены в существующей литературе модели управления запасами со случайным многомерным коррелированным спросом, модели со случайным объемом поставок» Иного нерешенных задач в области управления запасами при ограниченном сроке хранения, совместного управления запасами запчастей и стратегией эксплуатации сложных технических систем. Оставтся открытыми важнейшие проблемы комплексного управления запасами, производственными, резервными и ремонтными мощностями.
Актуальность сформулированных задач определяется принципиальным для всех отраслей народного хозяйства характером процессов материально-технического снабжения'. Как избыток, так и недостаток запасов сырья, полуфабрикатов, инструментов и приспособлений, готовой продукции влекут за собой серьезную дестабилизацию производственных процессов. Однако серьезному научному анализу этих процессов в течение длительного времени уделялось явно недостаточное внимание. Важность научного исследования процессов управления запасами была в достаточной мере осознана в США и Великобритании в критической ситуации 2-й мировой войны. К сожалению, в отечественной науке до настоящего времени явно недостает исследований в области теории управления запасами и практической разработки автоматизированных систем управления запасами, которые в совокупности образовывали бы комплекс моделей и методов, достаточных для решения хотя бы основных, типичных, чаще всего встречающихся на практике задач с учетом реальнш условий функционирования нашего народного хозяйства, существующих экономических механизмов и т.д. Важность незамедлительного решения этого круга вопросов очевидна как для преодоления существующих в настоящее время вопиющих неполадок в системе материально-технического снабжения в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, в розничной торговле, так и для нормальной работы этой системы в условиях оптовой торговли и экономической самостоятельности предприятий. Нельзя не отметить весьма большое число публикаций по управлении запасами в западной литературе и интенсивное продолжение исследований в этой области.
Исследования и разработки по теме диссертации проводились в I975-IS90rr. в соответствии с тематическим планом Института проблем управления в рамках целевых комплексных програми 0.Ц.047 (постановление ГК.НТ и Госплана СССР й V73/249 от 12.12:80), 0.80.02 и 0.80.09 (постановления ГКНЇ и Госплана СССР й 5W/228 от 21.10.85, ГКНТ СССР №. 555 от 30.10.85), предусматривающих создание и внедрение интегрированных АСУ различных уровней в отраслях народного хозяйства.
Целью работы является создание необходимых теоретических основ и практическая разработка моделей и методов, обеспечивающих автоматизации управления запасами а сложных произвол-
ственяо-технических системах. При этой дугем теоретического обобцения м реиеыия ряда актуальных проблем научного управления запасами достигается реиение ванной народнохозяйственной задачи совершенствования процессов материально-технического снабжения.
Для достижения указанной цели необходимо решение комплекса взаимосвязанных научных и практических задач:
разработка моделей и методов управления запасами при случайных спросе и поставках;
разработка моделей и методов управления многономенкла- . турными запасами при зависимом спросе;
разработка моделей и ілєтодое управления запасами при неполностью наблюдаемом спросе;
разработка моделей совместной оптимизации запасов и стратегий эксплуатации слонных производственно-технических систем;
исследование специальных задач управления запасами (управление сбытом, управление запасами скоропортящихся продуктов);
развитие теории адалтизлого управления применительно к задачам управления запасами в условиях неполноты как априорной, так и текущей информации;
разработка методологии автоматизации управления запасами з слоеных производственно-технических системах с использованием стохастических моделей, адаптивных алгоритмов оптимизации и зкспертно-статцстических методов прогнозирования.
Наряду с решением этих принципиальных задач в диссертации проводится также экспериментальное исследование предлагаемых алгоритмов управления запасами путем статистического модели-' рования и на реальных задачах, обсуждается практический опыт внедрения разработанных методов и моделей, формулируются некоторые направления будущих исследований.
Методы исследования. В работе используются методы теории управления, в частности, теория идентификации я адаптивного управления, нелинейное а динамическое программирование;'anna-mi теории вероятностей и математической статистики; методы :еории надежности, массового обслуживания и статистического юделированиЯо
Научная, новизна работы определяется тем, что в ней впервые формулированы и исследованы новые классы задач управления . ;апасаыи при случайных поставках, управление в системах с за-
висишш cnpocou, управление запасами при неполаостью наблюдав мои спросе, задачи совместного управления запасами и обслуживанием сложных технических систем. Методологическая новизна работы связана с использованием нового для теории управления аапасами аппарата калыановской и нелинейной фильтрации, адаптивного и инвариантного управления, что позволяет расширить класс решаемых задач, облегчить интеграцию задач управления вапасами с другими задачами автоматизированного управления сложными производственно-техническими и экономическими системами.
На зашиту выносятся следующие основные научные результаты:
ковый класс моделей 'управления запасами при случайных поставках и алгоритмы оптимального-, субопгимального и адаптивного управления для этого класса систем при стоимостных и надежностных критериях;
еовый класс моделей управления запасами при зависимом спросе, включающий модели с коррелированным во времени спросом, пространственную и межноменклатурную корреляцию спроса, зависимость спроса от уровня обслувивания потребителей в прошлом, зависимость вследствие ограничений на срок хранения;
марковские модели систем с зависимым спросом с полной и иеполной априорной информацией и алгоритмы управления для эи моделей на основе линейной и нелинейной оптимальной фильтрат и методов математического программирования;
метод управления запасами в симметричных системах, основанный на теории инвариантного оценивания, и алгоритмы, реалі аующие зїОі' метод в условиях полной и неполной информации;
-новые модели управления запасами при неполностью наблюді емом спросе в разомкнутых и замкнутых по спросу системах;
новый класс адаптивных алгоритмов идентификации спроса і управления запасами при частично наблюдаемом спросе в услови ях неполноты априорной и текущей информации;
группа новых моделей одновременного управления обслужив низы и снабжением запасными частями сложных технических сист и методы определения оптимальных управлений при полной и неп лной априорной информации;
формальная постановка, критерии и принципы решения зада одновременного управления запасами, основными, резервными и ремонтными производственными мощностями*,
Практическая ценность работы. Проведенные в диссертации исследования и полученные результаты составляют теоретическую и алгоритмическую основу построения автоматизированных систем управления запасами на промышленных предприятиях, в системах снабжения и кассового обслузквания. Разработанные модели, принципы, методы и алгоритмы направлены ка решение вааыои народнохозяйственной задачи повышекия эффективности и нэдеаЕОсаи систем управления запасами в различных отраслях. Результаты исследований доведены до конкретных ыетодик, алгоритмов и програші. На их основе разработаны и экспе-тно-ста— тистичзские системы автоматизированного прогнозирования спроса и управления запасами, решающи следующие основные практические задачи:
предварительная статистическая обработка данных о спросе и двикенли запасов?
проверка на непротиворечивость ретроспективных данных о движении запасов;
формирование различных отчетных форм и ведение базы данных по спросу и движению запасов;
автоматическое прогнозирование спроса и формирование заявок на пополнение запасов с помощью семейства адаптивнее алгоритмов идентификации и управления, отвечающих различный требованиям к априорной и текущей информации и условиям функционирования системы;
экспертная корректировка прогнозов и заявок ка пополнение запасов;
автоматическая иасшроЯка параметров адаптизных алгоритмов идентификации я управления в соответствии с рекомендациями пользователя-эксперта.
Полученные результаты представляют собой эффективную методологию и аппарат для автоматизации управления запасами в многочисленных отраслях, обеспечивающие ускорение оборачиваемости средств, сникение эксплуатационных расходов, повышение надежности снабжения и уровня обслуживания потребителей.
Реализация результатов работы. Результаты теоретических и прикладных исследований, проведенных в диссертации, экспериментально проверены и внедрены на ряде предприятий и организаций в промышленности, здравоохранении, системах снабжения и технического обстукивания. Марковские модели управления за-
- б -
пасами использованы в подсистеме управления запасами горяче-кагакной заготовки АСУП Первоуральском новотрубного завода. Несколько моделей и алгоритмов управления запасами реализованы в рамках ИАСУ ПО "АвтоВАЗ": модели со случайными спросом и поставками - для решения задач управления производством и запасами инструмента и технологической оснастки в сбо-рочно-кузовном производстве, многономенклатурные модели с коррелированным, частично наблюдаемым спросом - для решения задач распределения запасных частей в АСУ "АвтоВАЗтехоо'слу-аивание". Последняя.группа моделей и алгоритмов использовалась также в ВНПО "Агь-енаб" для оптимизации процессов снабжения сельхозтехники запчастями в нескольких регионах России Адаптивные алгоритми прогнозирования и управления для случая частично наблюдаемого спроса в составе экспертно-статкстичес кой системы АДАЗАП внедрены в Госснабе СССР (разработка велась" в 1988-89гг. в рамках хоздоговора й 070-89/20), Главным аптечным управлением Минздрава СССР и рядом региональных ал-їєчшх управлений использовались модификации этих же моделей и алгоритмов, а таете упрощенные алгоритмы управления запаса ыи, реализованные в виде номограмм. Внедрение перечисленных моделей и алгоритмов дало значительный социальный аффект, а аакае подтвержденный заказчиками экономический эффект около I млн. руб. ехегодно в ценах 1989г. По результатам теоретиче ских исследований и практических разработок автор награжден двумя серебряными медалями ВДНХ (1985, 1986гг.) и премией академий наук СССР и Чехо-Словакии (1981г., в составе авторского коллектива из 6 человек).
Апробация работы. Основные научные и практические результаты работы докладывались и обсуадались на УП (Минск, 1977), У2 (Таллинн, 1980), II (Ереван, 1983), 1 (Алма-Ата, 1986) всесоюзных совещаниях по проблемам управления; на И (їашкенї 1971), 1 (Вильнюс, 1973), ІУ (Фрунзе, 1978), У (Алма-Ата, 1981) всесоюзных совещаниях по статистическим методам теории управления; на Ш (Киото, 1981) и X (Мюнхен, 1987) всемирных конгрессах Ыеадународной федерации по автоматическому управлений (ШК); на УІ (Вашингтон, 1982) и УП (Йорк, 1985) международных симпозиумах ИМК по идентификации; на Иевдународ-ном семинаре ідФАК по применениям адаптивного управления (Тби< лиси, 1989); на семинарах Института проблем управления и Цен
трального экономико-математического института АН СССР (1972-1990гг.) и ряде других международных и всесоюзных научных конференций,
Публикации. Результаты диссертации отражены в 52 печатнкг работах автора, в том числе з 3 монографиях.
Обзем и структура диссертации. Работа состоит из введения, нести игеи, заключения и прилоаениа; содержит 257 страниц текста, 6 рис.,21 табл., список использованной литературы из 155 наименований.
