Содержание к диссертации
Введение 2
Глава 1. Функциональное содержание управления спрос-ориентированной
сетью поставок (СОСП) как интеграционным образованием 12
1.1. Функциональный состав СОСП 16
1.2 Постановка задачи управления спрос-ориентированными сетями
поставок 36
1.3. Модели оптимизации управления СОСП 47
1.4. Информационный подход к оценке сложности системы управления
СОСП 53
Глава 2. Формальная оптимизация СОСП на неоднородной территории ....57
Оптимизация структуры СОСП 62
Оптимизация топологии узлов сети СОСП 69
Оптимизация топологии информационной сети СОСП 74
Многокритериальная оптимизация СОСП в условиях неоднородности80 Глава 3. Генетический алгоритм как метод решения задачи оптимизации СОСП 90
Принципиальная возможность применения генетического алгоритма в задаче оптимизации СОСП 90
Функционирование генетического алгоритма 100
Реализация генетического алгоритма для оптимизации транспортных путей СОСП 112
3.4. Реализация генетического алгоритма для оптимизации размещения
складской сети 126
Заключение 130
Литература 1345
Авторский список трудов 1455
Приложение. Листинг программы расчета топологии спрос-
ориентированой сети поставок в районе МКАД (г.Москва) 146
Введение к работе
Актуальность темы исследования
На этапе подготовительных мероприятий по вступлению России в
ВТО обнаружилось несоответствие ряда хозяйственных обеспечивающих структур этого процесса международным стандартам и нормам. Так, существенные отличия наблюдаются в существующей в России системе складирования (в том числе отсутствие современных складских площадей стандарта "А" по международной классификационной схеме). Естественными поэтому становятся мероприятия по интенсивному проектированию и ускоренному строительству недостающих складских комплексов. Важно понимать, что соответствующие экономические субъекты находятся под влиянием сложившихся логистических схем, под влиянием централизованного управления. Но рыночные реалии требуют автономных складов, тем не менее, объединенных (в информационном поле) в агрегированные образования. В отношении этих образований вполне допустимо рассматривать их как форму реализации интеграционных образований.
В настоящее время, нельзя сказать, что экономическое хозяйствование претерпевает революционное преобразование во всех сферах экономической жизни. Современный этап хозяйственной деятельности в России характеризуется наличием большого числа ранее не присущих форм экономических образований в Российской экономике. Часть таких новых форм экономических систем является развитием ранее существовавших, часть - вновь созданные формы (биржи, акционерные общества и др.), а часть представляет собой "гибридные" образования, когда за основу берется уже известная форма хозяйственной деятельности, привносится в нее определенное новшество, качественно изменяющее ее. Примером последней формы субъекта экономики и являются интеграционные образования. Это такие экономические системы, в которых реализуются межотраслевое и межфирменное сотрудничество
экономических субъектов, как потребителей производственных ресурсов друг друга.
В диссертационной работе в качестве интеграционного образования рассматривается такая форма организации хозяйственной деятельности как спрос-ориентированные сети поставок (СОСП). Это такие структуры, которые наследуют ряд функций логистических систем, однако в противоположность последним, более ориентированы на учет постоянно изменяющихся потребностей потребителя. СОСП образуются путем самоорганизации с целью оптимизации процессов распределения товарно-материальных потоков между производителями, потребителями, связанными между собой независимыми посредниками. На этом этапе критичным становится динамическая оптимизация топологии транспортно-складской сети с учетом необходимости построения развитой информационной системы, обеспечивающей прозрачность всех этапов распределения ресурсов в интеграционном образовании. При этом нужно учитывать неоднородность территории, на которой функционирует СОСП, как в смысле пространственной нелинейности факторов воздействия на СОСП, так зависимости этих факторов от времени.
В настоящий момент важность спрос-ориентированных сетей поставки (СОСП) осознана в полной мере в ряде сфер экономической деятельности, как важное конкурентное преимущество в условиях рыночной борьбы. Поэтому выбранная тема исследования представляется весьма актуальной.
Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетной научно-исследовательской работы ГОУ ВПО ВГАСУ «Исследование социально-экономических процессов в отрасли капитального строительства и коммунального хозяйства на региональном уровне» г/р №0120.041/087.
Цель и задачи исследования
Целью настоящей диссертационной работы является оптимизация структуры и динамических связей в распределенной на неоднородной территории спрос-ориентированной сети поставок. В частности ставится цель формального нахождения решения задачи оптимизации с использованием генетических (эволюционных) алгоритмов. Для достижения данной цели поставлены и решены следующие задачи:
использование системного подхода для анализа предметной области СОСП и выделения основных функциональных блоков СОСП;
анализ математических методов оптимизации многопараметрических задач и оценка возможности их использования для решения задачи оптимизации СОСП на неоднородной территории;
формализованное описание отдельных функциональных блоков СОСП;
разработка методики оптимизации функциональных блоков СОСП;
формализация задачи многокритериальной оптимизации СОСП на неоднородной территории;
установление возможности использования генетических алгоритмов для решения частных задач оптимизации СОСП.
Объект исследования
Объектом исследования является спрос-ориентированная система
поставок, как интеграционное образование, функционирующее в условиях неоднородности.
Предметом исследования
Предметом исследования является система кооперационных
отношений и структурных связей в функциональных блоках СОСП, динамика которых обусловлена неоднородностью внешних условий.
Теоретическая и методологическая основа исследования
Теоретическую основу диссертационной работы составили
концептуальные основы управления материальными потоками, базирующиеся на трудах в области общей теории систем и системного анализа. Наибольшее влияние на формирование положений данной работы
Дж.Джонсон, А.МГаджинский, Н.Винер, Л.В.Канторович, Д.Г.Новиков,
Б.А.Аникин, Ы.Э.Ташбаев, В.С.Немчинов, С.Оптнер, Ю.Б.Гермейер. и др.
Значительный вклад в развитие экономико-математического
моделирования процессов управления в распределенных сетевых
структурах внесли такие отечественные и зарубежные авторы, как
М.Р.Линдерс, В.В.Витлинский, А.М.Дубров, Л.Г.Дуглас, М.Дж.Грубер,
Р.М.Качалов, В.А.Кардаш, Б.А.Лагоши, Ю.П.Лукашин,
А.Н.Первозванский, К.Рэдхэд, Ю.М.Неруш Е.Дж.Элтон и др.
Использованы системный и программно-целевой подходы, а также экономический анализ. Для решения задач в диссертации использовались теоретические и методологические подходы, принятые в классической теории управления, теории оптимизации. Использованы также инструментальные средства в виде пакета "MatLab" и "MathCad".
Научная новизна
Научная новизна диссертационного исследования заключается в развитии теоретического и методического обеспечения решения задачи многопараметрической оптимизации структуры СОСП как интеграционного образования, расположенного на неоднородной территории. Научная новизна полученных в диссертации результатов заключается в следующем:
По специальности 08.00.13
Предложена формальная модель управления СОСП с учетом неоднородности территории. Сформулирован критерий оптимизации управленческих воздействий (п. 1.1 паспорта специальности).
Формально поставлены задачи оптимизации транспортных путей, расположения складской сети, топологии информационной системы СОСП на неоднородной территории (п. 1.1).
Формально поставлена задача многокритериальной оптимизации СОСП, учитывающая фактор неоднородности территории (п. 1.1).
ТПГ ЛЛ лл гч т
Предложено рассматривать природу процессов СОСП, как интеграционного образования, с учетом нелинейно воздействующих внешних факторов на экономическую систему (п. 6.1).
Выделены основные функциональные части СОСП, как интеграционной формы развития логистической организации (п.6.3).
Сформулированы методические основы проектирования оптимальной СОСП(п.6.2).
Решены частные задачи оптимизации СОСП с использованием методики эволюционных вычислений (генетических алгоритмов) (п. 6.13).
Теоретическое и практическое значение результатов Теоретическая значимость работы заключается в формировании новых представлении о природе процессов в СОСП, как интеграционном образовании, в обеспечении возможности использования предложенных математических моделей и методов для повышения экономической эффективности функционирования СОСП.
Практическая значимость полученных результатов состоит в разработке компонентов методики оптимизации функциональных блоков СОСП в условиях неоднородности и многопараметрической оптимизации всей сети в условиях неоднородности, а также доведении этой методики до уровня практической реализации в виде готовых программных блоков среды "MatLab".
Рабочая гипотеза основана на предположении о том, что динамическая природа СОСП, как интеграционного образования, и его системная сложность, а также неоднородность территории, на которой функционирует СОСП требуют применения нелинейных техник оптимизации.
На защиту выносятся следующие основные положения: 1. Уточнение природы процессов в СОСП, как в интеграционном образовании, в части обусловленности издержек функционирования
транспортных коммуникаций и издержек функционирования структурных узлов СОСП нелинейно изменяющимися внешними условиями.
Состав функциональных блоков СОСП.
Методические основы проектирования оптимальной СОСП.
Формальная модель оптимизации управленческой структуры СОСП с учетом неоднородности внешних условий. Вид критерия оптимизации как функции полезности, характеризующей эффективность системы управляющих воздействий в неоднородном регионе;
Постановка задачи оптимизации функциональных элементов СОСП в неоднородных внешних условиях.
6. Постановка задачи многокритериальной оптимизации СОСП и
методика ее решения на неоднородной территории.
7. Адаптация метода эволюционных вычислений оптимума
критериальной функции функциональных модулей СОСП на случай
неоднородных внешних условий.
Внедрение и апробация результатов исследования Результаты исследования апробированы на следующих конференциях: XI МНПК «Системный анализ в проектировании и управлении» (28-30.06.2007, г.Санкт-Петербург), III МНПК «Экономическое прогнозирование: модели и методы» (05-06.04.2007, г.Воронеж), VII МНМК «Информатика: проблемы, методология, технологии» (08-09.02.2007, г. Воронеж), Межрегиональная НПК«Перспективы развития и совершенствования торговых отношений в России» (30.03-13.04.2007, г.Воронеж), X МНМК «Вековой поиск модели хозяйственного развития России» (20-22.09.2007, г.Волжский). Результаты исследования обсуждались на научно-практических семинарах профессорско-преподавательского состава ГОУ ВПО ВГАСУ. Результаты внедрены в учебном процессе в ГОУ ВПО ВГАСУ при чтении курсов лекций "Экономико-математические методы и модели", "Применение
ІТТІПЛ Л _ " «тт «
непосредственно в инвестиционной деятельности ООО "Международное логистическое партнерство" (г. Москва), 000 "СК Концепт"(г. Москва).
Публикации
По теме диссертационного исследования опубликовано 7 научных
печатных работ (в том числе 1 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ).
В работах, опубликованных в соавторстве, из списка, приведенного в конце автореферата, личный вклад автора состоит в следующем: [1] -предложено использовать генетический алгоритм для нахождения оптимальной трассы доставки грузов в г.Москва с использованием формализма неоднородной территории; [2,3] - предложено использовать системный подход при анализе основных бизнес-процессов в логистических системах и их проектировании в регионе; [4] - показана важность системы прогнозирования для эффективного функционирования логистической системы; [5] - установлена нелинейность ряда параметров состояния распределенных систем; [6] - предложено использовать генетический алгоритм для оптимизации состава паспортных данных распределенных систем; [7] - проанализированы экономические аспекты имитационной модели функционирования региона.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, списка использованных источников, приложения. Список использованных источников состоит из 122 наименований.
Во Введении обосновывается актуальность темы диссертационного исследования, дается краткая характеристика работы и излагается ее основное содержание.
В первой главе "Функциональное содержание управления спрос-ориентированной сетью поставок (СОСП) как интеграционным образованием" представлены особенности объекта исследования как интеграционного образования, проанализирован функциональный состав СОСП. Показано, что оптимизация СОСП. в отличие от тоадиционных
логистических систем, - комплексное мероприятие, требующее построения не только оптимальной структуры распределения товарно-материальных потоков, но и синтеза адекватной данной структуре информационной системы и системы прогнозирования. Исследованы постановка задачи управления СОСП и модели ее оптимизации. Применен информационный подход к оценкеи сложности системы управления СОСП.
Во второй главе "Формальная оптимизации СОСП на неоднородной территории" проведена формализация задачи оптимизации СОСП, функционирующей в неоднородных внешних условиях. Предлагается модель неоднородной территории, в которой неоднородность понимается не только как пространственная неоднородность, но и нелинейность характеристик во времени. Показано, что для решения данной задачи в общем случае неоднородной территории традиционные методы решения оптимизационных задач оказываются трудно применимы вследствие высоких вычислительных затрат из-за высокой размерности задачи. Представлена формализация задачи по оптимизация топологии транспортно-складской сети и системы информационных потоков. Уточнен вид критерия оптимальности в задаче многокритериальной оптимизации СОСП в условиях неоднородности.
В третьей главе "Генетический алгоритм как метод решения задачи оптимизации СОСП" показана перспективность использования генетических алгоритмов для решения оптимизационных задач СОСП. Приводится схема генетического алгоритма и его основные характеристики. На практическом примере показывается функционирование генетического алгоритма в решении частных задач оптимизации СОСП, расположенной в Московской области: нахождение оптимального пути доставки грузов с учетом неоднородности территории, синтез оптимальной структуры складской сети на неоднородной
В Заключении формулируются научные и практические результаты диссертационного исследования.
В Приложении приводится программная реализация генетического алгоритма для расчета оптимального пути доставки груза с учетом неоднородности территории.
