Имитационное моделирование логистических систем

 
Рис. 7. Фрагмент анимационной модели, выполненной с помощью Proof Animation

В материалах WSC каждый год  публикуется не менее 10 статей, связанных  с моделированием процессов внутренней логистики. Статья [6] приведена в  качестве примера, в котором рассматриваются  методы эффективного моделирования  складских процессов.

Модели сетей поставок

В сетях поставок производится перевозка грузов и товаров между  различными географическими пунктами с применением обычных средств  транспорта: автомобильного, железнодорожного, речного, морского и воздушного транспорта. Например, на предприятии оптовой торговли (в центре распределения товаров) к внешней логистике относится поставка товаров на склады предприятия, перевозка товаров между складами самого предприятия, а также со складов предприятия к клиентам. Процессы обработки товаров на складах предприятия должны рассматриваться как процессы внутренней логистики. Чаще всего модели процессов внутренней и внешней логистики создаются и исследуются отдельно друг от друга, но в некоторых случаях создаются и комплексные модели.

Модели сетей поставок в силу ряда объективных причин не являются «массовым продуктом», производимым специалистами по имитационному моделированию. Сложности возникают уже на этапе формирования концептуальной модели, в рамках которой чётко должны быть определены, в частности, следующие моменты:

• где будут проходить «границы системы», что будет являться её входными и выходными потоками;
• какие географические пункты и транспортные каналы должны быть приняты во внимание при описании пространственной структуры системы;
• какие виды транспорта и по каким тарифам должны осуществлять перевозки, кто из участников процесса поставок должен предоставлять транспортные средства;
• каково будет расположение мест промежуточного хранения и перевалки грузов, какие будут условия и тарифы для выполнения этих операций;
• какие предусматриваются ограничения и, соответственно, степени свободы при выборе средств транспорта, правил их загрузки, маршрутов движения, пунктов отправки грузов, пунктов промежуточного складирования и перевалки;
• каких «стандартных стратегий» управления сетями поставок должны придерживаться участники процесса поставок;
• к какому периоду времени относятся данные от клиентов о спросе на выполнение поставок, насколько полными и надёжными являются эти данные.

Вполне естественным является предположение о том, что любой из перечисленных выше аспектов организации сети поставок может рассматриваться как «варьируемый фактор» при проведении соответствующего исследования. Это значит, что моделирующая программа должна предоставлять возможности для ввода исходных данных, имеющих весьма сложную структуру, сильно отличающуюся от обычных двумерных таблиц. Дополнительные трудности при разработке модели могут возникнуть вследствие её размерности, так как число поставщиков, клиентов, исполнителей логистических услуг, географических пунктов и типов поставляемых продуктов может достигать нескольких сотен.

Хотя перечисленные  выше ПИМ не ориентированы специально на моделирование сетей поставок, большинство моделей такого рода создаётся именно на базе этих пакетов (например, пакет Arena упоминается в WSC4, WSC24, WSC26 и WSC28, пакет Extend – в WSC8, WSC12, WSC15 и WSC19, пакет AnyLogic – в WSC11 и WSC30, а пакет ProModel – в WSC1). На рис. 8 показана модель цепи поставок, разработанная с помощью ПИМ AnyLogic, а на рис. 9 – результат моделирования цепи поставок, полученный с момощью ПИМ eM-Plant.

 
Рис. 8. Модель цепи поставок, выполненная с помощью AnyLogic

 
Рис. 9. Результаты имитационного  моделирования на eM-Plant

Известны также специальные  пакеты для моделирования сетей  поставок, такие как PRODISI, LogicNet Plus, Supply Chain Builder и SimFlex. На рис. 10 на примере пакета PRODISI показан типичный интерфейс пользователя, позволяющий, в частности, отображать топологию сети поставок в виде модели, созданной на базе географической информационной системы (GIS).

 
Рис. 10. Интерфейс пользователя пакета PRODISI (источник: www.prologos.de/Prodisi.htm)

Для исследования общих  свойств цепей поставок, проявляющихся  на протяжении длительных периодов времени (например, многих месяцев), в 80-е и 90-е годы было создано довольно много «абстрактных» макроскопических моделей, основанных на дифференциальных уравнениях (например, в форме моделей системной динамики по Форрестеру). С помощью моделей этого класса (WSC3, WSC6 и WSC13) можно, например, проиллюстрировать возникновение «эффекта хлыста» в цепях поставок. Практическая польза от таких моделей для оценки процессов в конкретных сетях поставок наблюдается крайне редко, так что число новых моделей этого класса растёт с каждым годом всё медленнее.

Оценивая характер работ  по моделированию цепей и сетей  поставок, публикуемых в материалах WSC, можно заметить, что приблизительно до 2004 года основное внимание уделялось  проблеме собственно отображения моделируемой сети с помощью универсальных  или специализированных программных средств программирования и моделирования. Но в последнее время акцент делается на решении задач анализа процессов функционирования сети при различных стратегиях управления цепями поставок (SCM). Опубликованы также работы (WSC30 и WSC31), в которых с помощью имитационных моделей решаются задачи оптимизации процессов в цепях поставок.

Заключение

Имитационное моделирование  логистических сетей различного назначения является в индустриально  развитых странах вполне обычной  составной частью проектов, направленных на создание новых или реконструкцию существующих логистических систем. В Западной Европе и США имеется достаточно много фирм, которые предлагают такое моделирование как основной или дополнительный вид услуг, выполняемых в рамках консалтинговых или проектных работ. При этом у заказчиков давно сложилось мнение, что разработку сложных (и, следовательно, дорогих) моделей можно поручать только специалистам, имеющим статус экспертов в области имитационного моделирования логистических систем, которые:

• обладают базовыми инженерными и экономическими знаниями, необходимыми для понимания принципов функционирования определенных классов логистических систем;
• владеют методами системного анализа и управления проектами, необходимыми для корректной постановки задачи моделирования и организации всех этапов работ по реализации и использованию моделей;
• владеют независимыми от конкретных ПИМ общими методами имитационного моделирования, в особенности, математическими методами;
• владеют методами работы с одним или несколькими ПИМ и умеют создавать собственные компьютерные программы;
• знакомы с современными информационными технологиями, обеспечивающими интеграцию моделей в системах проектирования, планирования и управления.

На территории стран  бывшего СССР имитационное моделирование логистических систем как вид профессиональной деятельности просто не существует [7]. Автору данной статьи не известны фирмы, предлагающие такой вид услуг на соответствующем рынке. Единственным «очагом» имитационного моделирования в России остаётся фирма XJ Technologies, но на выполнение проектов именно в области логистики она не ориентируется. Хотя во многих учебных заведениях России работают настоящие энтузиасты имитационного моделирования, из 112 докладов, представленных на Третьей всероссийской научно-практической конференции ИММОД07, лишь один доклад можно отнести к области «настоящей» логистики.

Литература

1. Лоу А.М, Кельтон В.Д. Имитационное моделирование. Классика CS. 3-е изд. – СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2004.
2. Толуев Ю.И., Некрасов А.Г., Морозов С.И. Анализ и моделирование материальных потоков в сетях поставок // Интегрированная логистика – 2005, №5, с. 7-14.
3. Толуев Ю.И. Применение имитационного моделирования для исследования логистических процессов // Имитационное моделирование. Теория и практика: Сб. Второй всероссийской научно-практической конференции – СПб.: ФГУП ЦНИИ ТС, 2005, с. 71-76.
4. Banks, J., J.S. Carson, II, B.L. Nelson, D.M. Nicol. Discrete-Event System Simulation, Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 2000.
5. Banks, J. Getting Started with AutoMod. Second Edition, Brooks Automation, 2004. 602 с. (http://www.automod.com).
6. Burnett D., T. Le Baron. Efficiently Modeling Warehouse Systems. Proceedings of the 2001 Winter Simulation Conference, pp. 1001-1006.
7. Борщев А.В. Применение имитационного моделирования в России – состояние на 2007 г. // Имитационное моделирование. Теория и практика: Сб. Третьей всероссийской научно-практической конференции – СПб.: ФГУП ЦНИИ ТС, 2007, с. 11-16.