Введение к работе
Актуальность темы исследования. Логистические издержки современных стран исчисляются многими миллиардами долларов, причем затраты принято оценивать через их долю в валовом внутреннем продукте (ВВП) стран. В России они составляют 23-25 % ВВП, что превышает среднемировой уровень и включает нецелевые расходы, которые можно сократить, применив методы современной логистики. Большую часть этих издержек составляют расходы по перемещению товаров, поэтому наибольший эффект от оптимизации можно достичь посредством применения и развития концепции управления цепями поставок (УЦП). Хотя УЦП уделяют большое внимание, как ученые, так и специалисты-практики, значительный прогресс пока не достигнут. Поэтому проблема разработки современной методологии, моделей и методов оптимизации цепей поставок (ЦП) для сокращения расходов и повышения эффективности их функционирования приоритетна в развитии логистики.
Как правило, построение, оценка и оптимизация ЦП основывается на временных и финансовых показателях, а надежность принимается за константу. Но надежность является не менее важным параметром для ЦП. Более того, она может решающим образом влиять на денежные затраты и сроки поставок. Ввиду этого возникает потребность в вычислении данного показателя и его контроле. Надежность ЦП упоминается во многих работах по логистике и УЦП, но лишь в немногих из них затрагивается глубина данного понятия.
Процессы взаимодействия между компаниями усложняются, что повышает требования к надежности и увеличивает размеры возможных потерь от срывов поставок.
Современным компаниям в условиях повышающейся конкуренции на рынке также требуется повышать привлекательность перед клиентами и партнерами путем сокращения потерь от возникающих срывов поставок и повышения стабильности в работе ЦП.
Кроме того, идентификация угроз стабильности функционирования ЦП позволит сфокусировать ресурсы предприятий на решении наиболее важных и затратных проблем, возникающих в их работе.
Степень проработанности проблемы. Вопросам надежности в ЦП посвящены работы ряда отечественных и зарубежных ученых, в частности: Аникина Б.А., Бочкарева А.А., Григорьева М.Н., Зайцева Е.И., Иванова Д.А., Инютиной К.В., Лукинского B.C., Миротина Л.Б., Натовского С.Н., Сергеева В.И., Уварова С.А., Шульженко Т.Г., Бауэрсокса Д.Дж., Клосса Д.Дж., Ламберта Д.М., Стока Дж.Р., Хэндфилда Р.Б., Шеффи Й. и
др.
Их анализ показал, что:
- отсутствует единая методология, которая должна включать основные термины и определения, их классификацию и взаимосвязи.
отсутствует единое видение сущности и декомпозиции ЦП, а также протекающих в них процессов.
не рассматриваются адекватные системы сбора данных о функционировании ЦП, учитывающие все события, характеризующие надежность ЦП и ее элементов;
оценка надежности ЦП сведена к определению вероятности ее безотказной работы.
основным методом повышения надежности ЦП считают резервирование, не учитывая всю сложность его применения.
Цель исследования: развитие методов оценки и повышения надежности ЦП.
В соответствии с целью исследования в работе были поставлены и решены следующие основные задачи:
проанализировать современное состояние и тенденции развития теории логистики и УЦП;
оценить состояние и перспективы применения теории надежности в методах и моделях концепции УЦП;
уточнить основные термины и определения теории надежности ЦП;
описать сущность ЦП, их свойства и особенности работы;
сформировать методику формирования базы статистических данных о функционировании ЦП;
синтезировать систему оценки надежности ЦП;
разработать методы повышения надежности ЦП;
провести апробацию разработанных систем и методов.
Объект исследования: ЦП, включающие протекающие в них процессы, реализуемые организациями.
Предмет исследования: методы оценки и повышения надежности функционирования ЦП и их элементов.
Теоретическая и методологическая основа диссертации: фундаментальные и прикладные разработки в области экономической теории, теории управления, логистики и УЦП, теории управления бизнес-процессами, системного, логистического и экономического анализа, исследования операций, теорий вероятностей, надежности технических систем, массового обслуживания, методы логического анализа и синтеза, научной классификации, математической статистики и др. Были использованы материалы периодической научной и справочной литературы, монографий, справочников, результаты научно-практических конференций и электронных изданий.
Исследование проводилось в рамках Паспорта специальности ВАК РФ - п. 4.1. «Теоретические и концептуальные проблемы логистики и управления ЦП, их народнохозяйственная значимость» и п. 4.17. «Моде-
лирование и оптимизация параметров логистических бизнес-процессов». Научная новизна результатов исследований:
Уточнены основные термины и понятия теории надежности ЦП, а также предложены их классификации на основе специфики функционирования ЦП и методологии теории надежности технических систем, что является основой для дальнейших исследований.
Разработана модель ЦП с соответствующей декомпозицией на составляющие, основанная на уточненном определении ЦП и дополненной классификации, и позволяющая описать функционирование ЦП с позиций надежности, с учетом безотказности, восстанавливаемости и затрат на поддержание работоспособности ЦП.
На основе системного подхода разработана методика формирования базы статистических данных о функционировании ЦП, для учета событий, характеризующих надежность ЦП и их элементов, что позволяет формировать реальные исходные данные для использования методов оценки и повышения надежности ЦП.
Предложен комплекс показателей и методов для оценки надежности ЦП, основанный на сформированной модели ЦП, что позволяет произвести адекватную оценку надежности ЦП в целом, и ее составляющих в отдельности, с учетом предложенной классификации отказов, характеристик времени, затрат на поддержание работоспособности ЦП и надежности эксплуатируемых в ней технических изделий.
Предложены методы повышения надежности ЦП, на основе принципов предложенного рационального резервирования и комплекса мер по оптимизации и совершенствованию составляющих ЦП, а также алгоритм их применения в совокупности с методами оценки надежности ЦП, позволяющие организовать постоянную систему контроля и оптимизации надежности ЦП.
Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что предложенные в работе подходы, методы и алгоритмы способствуют повышению надежности ЦП в целом и их элементов в отдельности, а их применение позволит снизить логистические затраты и повысить эффективность бизнес-процессов.
Разработанные в диссертации методы могут быть использованы при создании специализированного пакета программ для автоматизации и повышения эффективности УЦП с учетом надежности, для различных отраслей экономики.
Апробация работы. Основные результаты исследования обсуждались на ряде всероссийских, международных и региональных научно-практических конференций: IX Международная научно-практическая конференция «Логистика: современные тенденции развития», 5-16 апреля 2010 г., X научная конференция студентов и аспирантов «Молодежь и бизнес: в поисках новых идей», 12-14 апреля 2010 г., X Международная науч-
но-практическая конференция «Логистика: современные тенденции развития», 15-16 апреля 2011 г., XI Симпозиум научной молодежи Санкт-Петербурга «Век инноваций», 23 ноября 2011 г., Международная методическая и научно-практическая конференция «Экономические и управленческие технологии XXI века: теория и практика, подготовка специалистов», 25 ноября 2011 г., XI Международная научно-практическая конференция «Логистика: современные тенденции развития», 19-20 апреля 2011 г.
Ряд положений диссертации нашли практическое применение в учебном процессе в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет» при преподавании дисциплин «Управление цепями поставок» и «Проектирование логистических систем», а также в экономической деятельности предприятия ООО «Портал».
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 14 научных работах общим объемом 4,2 п. л., в том числе в 5 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
П. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ 1. Уточнены основные термины и понятия теории надежности ЦП, а также предложены их классификации на основе специфики функционирования ЦП и методологии теории надежности технических систем, что является основой для дальнейших исследований.
В результате анализа зарубежной и отечественной литературы были уточнены основные термины теории надежности ЦП, которые представлены в табл. 1.
Таблица 1
Термины надежности цепей поставок
Окончание табл. 1
Поскольку ключевым понятием для оценки надежности является «отказ», была предложена классификация отказов (табл.2):
Таблица 2
Классификация отказов
Окончание табл. 2
2. Разработана модель ЦП с соответствующей декомпозицией на составляющие, основанная на уточненном определении ЦП и дополненной классификации, и позволяющая описать функционирование ЦП с позиций надежности, с учетом безотказности, восстанавливаемости и затрат на поддержание работоспособности ЦП.
Было уточнено определение понятия ЦП, как совокупности потоков, протекающих между участниками ЦП, и процессов осуществляемых участвующими организациями и их подразделениями, направленных на доведение сырья, материалов, незавершенного производства или готовой продукции от поставщиков начального уровня до конечных потребителей, включая этап переработки и повторного использования материалов.
ЦП были отнесены к сложным системам, которые, имеют самостоятельное функциональное назначение, состоят из множества взаимодействующих составляющих (подсистем), вследствие чего приобретают новые свойства, которые не могут быть сведены к свойствам подсистемного уровня. В ЦП интегрируются и взаимодействуют между собой основные потоки материальных и человеческих, а также сопутствующие потоки нематериальных ресурсов (информации, финансов и др.), то есть взаимодействуют несколько подсистем, объединяющих технические изделия, экономические процессы и социально-экономические системы. ЦП является системой «человек - машина - среда», понимая под средой совокупность окружающей социальной, экономической и политической сред.
Для дальнейших исследований предложена декомпозиция ЦП на подсистемы, звенья (участники ЦП) и элементы (выполняемые операции), представленная на рис. 1.
В соответствии с предложенным подходом, были выделены их дополнительные свойства, прежде всего, самоорганизации, то есть целенаправленного приспособительного поведения в сложных средах, посредст-
вом адекватного изменениям как внутренних, так и внешних условий. Предпосылками этого служат множественность их элементов и разветв-ленность прямых и обратных связей между ними.
Цепь поставки
Живая
Поставщики
Подсистемы
Техническая
Звенья
Перевозчики Получатели
Экономическая
и др.
Погрузка
Элементы
Перевозка
Разгрузка | Комплектация
Рис. 1. Декомпозиция цепи поставки на составляющие
и др.
Элементы ЦП неравнозначны, из-за чего не всякий отказ элемента приводит к отказу всей ЦП. ЦП могут быть одноразового и многоразового применения, при наличии свойства восстанавливаемости. С учетом этих свойств ЦП была предложена дополнительная классификация, представленная в табл. 3.
Таблица 3 Классификация цепей поставок
3. На основе системного подхода разработана методика формирования базы статистических данных о функционировании ЦП, для учета событий, характеризующих надежность ЦП и их элементов, что позволяет формировать реальные исходные данные для использования методов оценки и повышения надежности ЦП.
Сформирован подход к описанию ЦП с учетом надежности с помощью трех видов характеристик (дискретных, непрерывных и дискретно-непрерывных). Составляющие грузопотока, проходящего через все элементы ЦП, характеризуются рядом дискретных, непрерывных или дискретно-непрерывных величин. К дискретным величинам можно отнести размер поставки, ее номенклатуру, качество товара, наличие правильно
оформленных документов и др. К непрерывным относится временная характеристика и характеристики надежности задействованных в ЦП технических изделий. Дискретно-непрерывные или комбинированные величины могут быть введены для учета затрат времени на выполнение операций до бинарного показателя «выполнение графика», который будет принимать значения «да» или «нет».
Каждая операция может повлиять на проходящие через операцию ЦП потоки и изменить их характеристики, при негативном (влекущим отказ или сбой), либо позитивном (устраняющем вызванные отказом последствия) влиянии. Поэтому целесообразно в каждом элементе выделять два состояния: «вход» (для описания входящего потока) и «выход» (для описания потока после его прохождения через элемент). Все отказы, которые могут возникнуть в ЦП, целесообразно группировать по характеристикам, которые они изменяют. Для этого предлагается выделить ряд видов отказов, представленных в табл. 4.
Таблица 4
Виды отказов, возникающих в ЦП
ЦП можно изобразить в виде графика на рис. 2, основанного на принципе диаграммы Ганта. Предлагаемый график демонстрирует все
операции, которые должны быть выполнены в рамках рассматриваемой ЦП для организации доставки груза и иллюстрирует временные характеристики операций, позволяя учесть вариант их параллельного выполнения.
ts t
t, to
t, to t
5 4,
2 u3
Время
- повреждение груза;
- ошибка в составлении документов.
Рис. 2. Дискретно-непрерывная модель цепи поставок
Разными типами линий можно обозначать, какой участник ЦП несет ответственность за выполнение той или иной операции. На график можно наносить возникающие в ЦП отказы в виде точек разной формы, обозначая разновидность отказа и то, в какой операции он произошел.
Собрав за несколько реализаций ЦП эти данные, можно оценить безотказность ЦП и ее элементов, с учетом разных видов отказов. Оценка производится на основе статистики возникновения отказов с дополнениями по специфике операций.
Характеристика операций, в которых задействована техника, может быть дополнена надежностью задействованных технических изделий. Последняя может характеризоваться ведущей функцией потока отказов на отрезке времени, соответствующем времени эксплуатации данного изделия, в рамках рассматриваемой ЦП, либо через коэффициент готовности.
Все процессы в ЦП протекают и длятся во времени, ввиду чего можно дополнить вероятностные характеристики оценкой своевременности. Для этого можно воспользоваться взять за основу концепцию «точно в срок», которая применяется для транспортировки, но имеет адаптированные для складских систем и внутрипроизводственного функционирования аналоги. Тогда каждая операция в ЦП будет характеризоваться функцией распределения времени ее выполнения.
При отказах и их устранении в ЦП возникают денежные затраты, определяющие общую стоимость ее поддержания в работоспособном состоянии, служащие одной из ее основных характеристик. Отказы и дополнительные расходы могут возникать в ходе каждой реализации. В ЦП могут возникать отказы, соответственно, они повлекут за собой дополнительные расходы. Это можно изобразить в виде графика (рис. 3).
1-я реализация 2-я реализация 3-я реализация
w Операции
U12J4D0 /8
Рис. 3. График затрат на поддержание работоспособности ЦП
На этой основе можно формировать базу данных о функционировании ЦП по алгоритму, представленному на рис. 4.
і Начало
1. Выбор участка цепи поставки
2. Определение основных элементов цепи и их взаимосвязи
3. Определение групп существенных отказов
4. Сбор статистических данных о возникновении отказов, восстановлений и затрат в цепи поставок
5. Обобщение статистических данных в виде оценок: безотказность восстанавливаемость затраты на поддержание работоспособности цепи поставок
6. Проверка необходимости корректировки оценок надёжности
7. Проверка соответствия собранных данных целям исследований
Конец
Рис. 4. Алгоритм формирования базы данных о функционировании цепи поставки
4. Предложен комплекс показателей и методов для оценки надежности ЦП, основанный на сформированной модели ЦП, что позволяет произвести адекватную оценку надежности ЦП в целом, и ее составляющих в отдельности, с учетом предложенной классификации отказов, характеристик времени, затрат на поддержание работоспособности ЦП и надежности эксплуатируемых в ней технических изделий.
Выделены три основных показателя надежности ЦП: безотказность, восстанавливаемость и затраты на поддержание работоспособности. Первые два показателя можно охарактеризовать вероятностными характеристиками операций ЦП, комбинируя разные способы их вычисления применительно к разным видам отказов. А затраты на поддержание работоспособности ЦП можно учитывать количественно, вероятностно в зависимости от частоты их возникновения и в сочетании с двумя другими показателями. В табл. 5 приведена краткая характеристика предложенных способов оценки этих показателей для элементов ЦП.
Таблица 5
Способы вычисления вероятностных характеристик операций
На основе комбинации вероятностных характеристик элементов ЦП, можно произвести оценку надежности ЦП (R), для чего предложены три подхода, разные по полноте и уровню сложности вычислений, представленные в табл. 6.
Таблица 6 Подходы к оценке надежности цепей поставок
Следует подчеркнуть, что именно экономическая интерпретация «потока отказов» позволит наилучшим образом охарактеризовать надежность ЦП, как восстанавливаемых систем. На основе собираемых данных о затратах на поддержание работоспособности ЦП можно построить ведущую функцию потока затрат (рис. 5), и по ней проводить оценку текущего состояния ЦП, или сравнение ее характеристик до оптимизации и после.
ко 2500
а 2000
а moo
« 500
—
012345678... m
Операции Рис. 5. Ведущая функция потока затрат на поддержание работоспособности цепи поставок
5. Предложены методы повышения надежности ЦП, на основе принципов предложенного рационального резервирования и комплекса мер по оптимизации и совершенствованию составляющих ЦП, а также алгоритм их применения в совокупности с методами оценки надежности ЦП, позволяющие организовать постоянную систему контроля и оптимизации надежности ЦП.
Проведенные исследования показали, что наиболее, действенно повышение надежности системы через надежность ее элементов. На основе
количественной и качественной оптимизации предложены три основных метода повышения надежности ЦП (табл. 7).
Таблица 7
Методы повышения надежности ЦП
Использование предложенных методов повышения надежности ЦП затруднено отсутствием адекватных систем оценки влияния оптимизации элементов, звеньев и цепей в целом - на их надежность. Но разработанные методика формирования базы данных о функционирования ЦП и комплекс методов оценки их надежности, позволяют решить проблему. Для реализации методов оценки и повышения надежности ЦП, был разработан специальный алгоритм (рис. 6).
