Введение к работе
Актуальность исследования. В условиях современного рынка товаров и услуг выполнение логистических процессов связано с высокой динамикой изменения секторов рынка, непрерывным развитием транспортной сети, расширением номенклатуры товаров и услуг, расширением границ взаимодействия с поставщиками и клиентами. Для снижения непроизводственных затрат и повышения уровня конкурентоспособности организаций необходимо постоянное совершенствование механизмов оптимизации и управления логистическими процессами. Одним из перспективных направлений исследования в данной области является оптимизация и управление процессом формирования маршрутов в цепях поставок потребительских товаров, а именно: создание транспортно-маршрутной системы с применением методов оптимизации и современных информационных технологий; разработка качественных методов расчета маршрутов движения транспортных средств; совершенствование методов и алгоритмов организации и управления товародвижением; разработка новых экономико-математических моделей, которые лучше отражают продвижение материального потока (товаропотока); комплексное моделирование маршрутизации с другими логистическими процессами. Результаты исследований указанного направления весьма актуальны, прежде всего, для повышения качества функционирования звеньев, осуществляющих снабжение и распределение в цепях поставок потребительских товаров. Поэтому, данная работа посвящена рационализации в цепях поставок за счет оптимизации и управления процессом формирования маршрутов перевозок потребительских товаров.
В зависимости от заявок клиентов и стратегии распределительного центра, осуществляется выбор транспортных средств для доставки грузов и решается задача формирования рациональных маршрутов. При выборе средства доставки учитываются факторы скорости движения, возможности доставки без промежуточных перегрузок, провозная и пропускная способность, регулярность перевозок независимо от климатических условий как времени года, так и суток, себестоимость перевозки грузов. Клиентская база распределительных центров включает более тысячи торговых точек с различной торговой площадью. Ассортимент товара насчитывает несколько тысяч наименований и является разнородным как по весу, объему, срокам хранения, так и по условиям перевозки. В таких нестабильных условиях выбор транспортных средств для доставки товаров и решение задачи формирования рациональных маршрутов являются весьма проблематичными. При формировании маршрутов необходимо также соблюдать требуемые условия перевозки товаров и времени доставки в торговые точки, при перевозке консолидированных грузов необходимо учитывать их совместимость. С учетом указанных факторов оптимизация маршрутов поставок потребительских товаров представляет многомерную комбинаторную задачу, эффективного решения которой возможно достичь на основе применения математических методов, реализованных в среде информационных технологий. Однако применяемые типовые модели и методы в существующих
информационных системах позволяют решать локальные оптимизационные задачи маршрутизации, не связанные друг с другом, к которым относятся классическая транспортная задача, задачи составления различных маршрутов, но не позволяют в должной мере учитывать конкретные условия транспортного обеспечения и оказываются в большинстве случаев недостаточными для поддержки принятия решений по выбору рациональных маршрутов в условиях современной распределительной среды. Рационализация процесса управления и оптимизации при транспортировке товаров за счет совершенствования алгоритмического инструментария решения задач маршрутизации позволит снизить издержки в производственно-коммерческой деятельности предприятий.
Вопросам развития теоретических и практических основ логистики в сфере перевозок и, в частности, маршрутизации посвящены работы видных отечественных и зарубежных ученых, таких как, Б.А. Аникин, Д. Бауэрсокс, В.В. Дыбская, Р. Мерфи, Ю.М. Неруш, Т.А. Родкина, В.И. Сергеев, Ю. Шапиро, Д. Уотерс и ряда других. Известны результаты исследуемых проблем совершенствования маршрутизации с применением современных информационных технологий, новых подходов к организации логистических процессов, применения моделей и методов исследования операций.
Задачи маршрутизации и размещения товаров являются NP-трудными проблемами и точных методов поиска оптимальных решений полиномиальной сложности в настоящее время не существует. Качество решения этих задач значительно можно повысить за счет применения эволюционных метаэвристик, осуществляющих локальный поиск оптимума для решения задач большой размерности. При этом подходе удается учитывать организационные и технологические ограничения при загрузке транспортного средства, т.е. задача маршрутизации решается в комплексе с задачей загрузки, кроме того, достигается инвариантность к области применения (автомобильному, железнодорожному, водному, воздушному транспорту).
В связи с изложенным актуальным является оптимизация маршрутов и совершенствование управлением потоками материальных и информационных ресурсов в цепях поставок распределительных центров путем создания общей алгоритмической платформы, обеспечивающей решение взаимосвязанных оптимизационных задач в условиях нестабильной распределительной среды.
Решается научная задача оптимизации и управления процессом формирования маршрутов в цепях поставок потребительских товаров с рациональным и технологичным размещением в транспортных средствах.
Цели и задачи исследования. Целью работы является снижение издержек предприятия за счет оптимизации и управления процессом формирования маршрутов поставок с рациональным размещением при транспортировке потребительских товаров в распределительных центрах на основе общей платформы множества остовных деревьев.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
предложить методику для оптимизации и управления процессом формирования маршрутов поставок потребительских товаров в распределительных центрах на основе общей платформы множества остовных деревьев с использованием базовых моделей и методов решения оптимизационных задач транспортной логистики и информационных технологий;
разработать на базе эволюционной метаэвристики алгоритмы решения следующих задач маршрутизации товарных потоков: построение сборно-развозочных незамкнутых маршрутов поставок товаров с обобщением для циклических маршрутов; маршрутизация консолидированных грузов; маршрутизация с рациональным размещением товаров в транспортных средствах и соблюдением технологических условий разгрузки;
разработать модификацию мультиметодной технологии (комбинирование эвристик) для рационального и технологичного размещения товаров в транспортных средствах с учетом маршрутов поставок;
разработать на базе созданной методики и алгоритмического обеспечения модуль управления логистической информационной системы, предназначенный для: анализа транспортной ситуации; определения множества маршрутов и планов загрузки-разгрузки транспортных средств в текущей ситуации; выбора рационального маршрута в условиях нестабильной распределительной среды;
произвести расчет экономической эффективности внедрения логистической информационной системы с оптимизационным модулем управления формирования маршрутов на основе разработанной оптимизационной методики и алгоритмического обеспечения комплексного решения задач транспортировки.
Объектом исследования являются товарные потоки в цепях поставок распределительных центров.
Предметом исследования является оптимизация и управление процессом формирования маршрутов поставок потребительских товаров в распределительных центрах.
Методы исследования. В диссертации используются модели и методы теории логистики, в том числе транспортной логистики; экономико-математические методы; основы информационных технологий; модели и методы исследования операций; основные разделы теории графов и сетей; методы оценки экономической эффективности.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в оптимизации и управлении процессом формирования маршрутов поставок с рациональным размещением при транспортировке потребительских товаров в распределительных центрах на основе общей платформы множества остовных деревьев.
Научные результаты, полученные лично автором и обладающие научной новизной:
разработана методика оптимизации и управления процессом формирова
ния маршрутов поставок потребительских товаров с рациональным и техноло
гичным размещением в транспортных средствах, отличающаяся от известных
использованием множества остовных деревьев, позволяющая находить лучшие маршруты различного типа и соответствующие планы загрузки в нестабильной распределительной среде при организации цепи поставок;
оригинальный эволюционный метод множества остовных деревьев для решения задачи построения сборно-развозочных маршрутов консолидированных грузов с алгоритмами разложения (декомпозицией) дерева на маршруты и совмещения, отличающийся двухуровневым исполнением и формированием маршрутов не на исходной транспортной сети, а на множестве покрывающих ее остовных деревьях, что позволяет значительно снизить размерность комбинаторной задачи и повысить качество формирования рационального маршрута в условиях нестабильной распределительной среды;
модель рационального размещения груза в транспортном средстве и метод для ее реализации с использованием мультиметодной технологии, отличающиеся тем, что учитывают последовательность посещения клиентов и позволяют соблюдать условия технологичной загрузки-разгрузки потребительских товаров.
модуль управления товародвижением в среде логистической информаци
онной системы с оптимизационным ядром, отличающийся использованием раз
работанных алгоритмов и методов расчета для комплексного решения задачи
оптимизации маршрутов поставок товаров и определения рационального плана
технологичной загрузки-разгрузки транспортных средств, который позволяет
анализировать текущие ситуации транспортной сети, устанавливать взаимо
связь между элементами модуля и осуществлять управление процессом форми
рования рациональных маршрутов.
Практическая значимость и внедрение результатов. Практическая значимость работы заключается в снижении издержек при транспортировке, за счет оптимизации и управления процессом формирования маршрутов с рациональным и технологичным размещением товаров в транспортных средствах. Это приводит к снижению себестоимости поставок и минимизации отклонений сроков поставок, что в свою очередь будет способствовать повышению конкурентоспособности компании.
Апробация результатов исследования. Результаты, полученные в ходе диссертационного исследования в виде системы, реализующей предложенную методику оптимизации и управления процессом формирования маршрутов поставок товаров с учетом особенностей распределительной сферы, внедрена на предприятиях ООО «Рост», 000 «Винная карта».
Основные научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Международной конференции «Computer Science and Information Technologies» (Уфа 2007), Интернет конференции «Информационные технологии и телекоммуникации в образовании, экономике и управлении регионом» (Тюмень 2007), международной научно-практической конференции «Изменяющаяся Россия. Социально-экономические инновации» (Челябинск, 2008), Зимней школе аспирантов
и молодых ученых (Уфа 2008, 2009), научно-практической конференции «Управление качеством» (Москва 2008).
Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе Уфимского государственного авиационного технического университета при проведении занятий по учебным дисциплинам «Математические методы и модели транспортной логистики», по направлению подготовки дипломированного специалиста 010500 «Прикладная математика и информатика», специальности 010501 «Прикладная математика и информатика» и «Математические модели и методы логистики», по направлению подготовки магистра 010200.68 «Математика и компьютерные науки» профиль подготовки магистра «Математическое и компьютерное моделирование».
Публикации автора. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ общим объемом 3,45 печатных листа, в том числе пять из них в рецензируемых журналах из списка ВАК - в объеме 1,22 печатных листов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 171 страницу основного текста, список литературы из 106 наименований, 19 таблиц, 41 рисунок.
