Разработка рациональных методов и алгоритмов для автоматизированной системы принятия решений по выбору поставщиков на мелкооптовом и розничном рынках

Современными основными тенденциями развития средств автоматизации управления в России и за рубежом являются повышение роли программных средств в принятии управленческих решений и интеграция различных программных средств в рамках организаций и в ходе взаимодействия между организациями-партнерами.

Автоматизация бизнес-процесса снабжения и формирование управленческих решений в ходе процесса снабжения является одной из наиболее актуальных и востребованных на рынке функций автоматизированных систем. Это связано с тем, что снабжение предприятий материалами и комплектующими является источником существенных расходов. По оценке аналитиков компании AMR Research, стоимость обработки и выполнения заказов на непроизводственные товары составляет около 70% всей стоимости закупки, для товаров производственного назначения этот показатель может достигать 90% [1].

С развитием сети Интернет началось широкое использование Сети для автоматизации процесса закупок (e-procurement). К настоящему моменту известен положительный опыт нескольких крупных проектов в данной сфере [1]. Для компании Owens Corning, специализирующейся на производстве стекла и оптоволокна, электронная технология закупок стала важнейшим механизмом снижения издержек: в результате ее внедрения удалось сэкономить 10% при закупках производственных и непроизводственных материалов в целомпо отдельным закупаемым позициям экономия составила до 60%. Компания Ford Motor Company за счет проведения закупок через электронную систему снабжения сэкономила за 10 месяцев около 70 млн долл., а за 2001 году экономия при покупке товаров производственного назначения прогнозировалась в размере около 350 млн долл. В результате автоматизации компании удалось сократить расходы на обработку одного заказа с 300 долл. до 15−20 долл. 5.

С точки зрения развития рынка программного обеспечения, одним из ведущих направлений является стремление разработчиков ПО получить преимущество в борьбе с конкурентами, предоставив пользователям возможность сократить издержки на приобретения и эксплуатацию программных продуктов. Одним из проявлений этой тенденции стало развитие программного обеспечения, предназначенного для предоставления в аренду, и расширение рынка подобных услуг, предоставляемых ASP (Applications Service Provider, провайдеры приложений). Использование данной технологии в первую очередь оправданно для автоматизации процессов, в которых различные предприятия-пользователи используют единую или схожую бизнес-логику и общие данные. В подобных случаях задачи управления могут быть реализованы в форме сервиса с единой базой данных, с обеспечением доступа различных пользователей.

Таким образом, выбор темы диссертации обусловлен перспективностью использования сервисов для решения задач АСУ, с одной стороны, и значительным эффектом, который может быть получен при оптимизации процессов снабжения на предприятий, с другой стороны.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является исследование и автоматизация процесса выбора поставщиков с применением различных стратегий в диалоговом режиме.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Анализ информации, используемой в задаче выбора поставщиков, и выбор формы реализации задачи;

• Систематизация ограничений и требований, связанных с реализацией системы принятия решений в форме сервиса, работающего в диалоговом режиме;

• Построение математической модели задачи выбора поставщиковисследование существующих подходов к решению задачи и разработка алгоритма решения задачи выбора поставщиков- 6.

• Разработка автоматизированной системы, реализующей выбора поставщиков.

Научная новизна. В работе впервые предложен подход к выбору способа реализации автоматизированных систем в виде Интернет-сервисов на основе классификации информации, используемой при принятии управленческих решений. Показано, что реализация задачи выбора поставщиков в форме Интернет-сервиса является технологически и экономически обоснованной.

Построена математическая модель задачи выбора поставщиков, включающая критерий минимизации расходов и учитывающая фактор рисков при поиске решения. Решение задачи декомпозировано на три этапаопределение стратегии поиска, поиск решения и расчет дополнительных характеристик решения для его интерпретации со стороны лица, принимающего решение (ЛПР).

Показано, что задача выбора поставщиков относится к классу iVP-полных оптимизационных задач, и построен эвристический полиномиальный алгоритм задачи, использующий элементы метода ветвей и границ и локального поиска. Реализованный алгоритм позволяет задавать параметры поиска решения с использованием доступных пользователю понятий.

Практическая ценность. Приведенный в диссертации алгоритм выбора поставщиков может найти широкое применение в качестве дополнительного сервиса по поиску информации и принятию управленческих решений в составе баз данных с коммерческими предложениями, а также при разработке и кастомизации корпоративных систем класса ERP (Enterprise Resource Planning) и CRM (Customer Relationship Management), в составе модуля снабжения и закупок.

Разработанная методика оценки эффекта от внедрения может быть использована применительно и к другим средствам автоматизации и технологиям управления в сфере снабжения и поставок. Важным в практическом использовании является примененный в диссертации принцип 7 построения интерфейса пользователя, обеспечивающий ввод параметров поиска решения управленческой задачи в терминах предметной области.

Предложенные в работе подходы к декомпозиции многокритериальных задач управления и классификации информации могут быть использованы также при автоматизации смежных задач управления.

Реализация результатов работы. На основе предложенного алгоритма выбора поставщиков разработано следующее программное обеспечение:

• Интернет-сервис подбора поставщиков компьютерной техники, оргтехники и комплектующих частей, внедренный в компании «АВМ Консалтинг»;

• Система анализа коммерческих предложений, разработанная и внедренная в ООО «ПАЛОР»;

• Модуль анализа предложений поставщиков в составе системы CRM «Extravert», разработанной компанией IIG.

Эффект от использования внедренного ПО предприятиями-покупателями, определенный в соответствии с описанной в диссертации методикой, заключается в сокращении расходов на закупки на 2−7% (в зависимости от сферы деятельности и масштаба предприятий).

Полученные результаты подтверждаются соответствующими документами.

Апробация работы. Научные результаты работы были апробированы на конференциях:

• Научная сессия МИФИ, 2000;

• Новые информационные технологии и системы. IV Международная научно-техническая конференция, Пенза, 2000;

• Научная сессия МИФИ, 2001;

• Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы — 2001, МГТУ, Москва;

• Научная сессия МИФИ, 2002.

Публикации. По теме работы имеются 5 публикаций. 8.

В диссертации автор защищает непосредственно им полученные новые научные и теоретические разработки:

1. Классификация информации, предназначенная для принятия решения о программной реализации задачи в форме сервиса, единого для различных организаций-пользователей.

2. Математическая модель задачи выбора поставщиков как модель расходов и рисков.

3. Подход к решению задачи, основанный на разделении процесса поиска решения на три этапа.

4. Эвристический полиномиальный алгоритм решения задачи выбора поставщиков, использующий элементы метода ветвей и границ и локального поиска.

5. Архитектурные решения, примененные в разработанном программном обеспечении.

Структура работы. Данная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и приложений.

В первом разделе определено место задачи выбора поставщиков в системах автоматизации управления и проанализирована связь данной задачи с другими операциями в составе бизнес-процесса снабжения. Предложена классификация информации в задаче выбора поставщиков, на основании которой принято решение о реализации задачи в форме сервиса, единого для различных предприятий-пользователей, а также проанализированы предпосылки и особенности реализации задачи в форме Интернет-сервиса.

Во втором разделе описана математическая модель задачи выбора поставщиков. С целью выбора метода решения задачи был проведен ее анализ с точки зрения вычислительной емкости, который показал, что данная задача принадлежит к классу JVP-полных задач. На основе обзора известных методов решения jVP-полных задач и сделан вывод о бесперспективности использования точных алгоритмов и необходимости разработки эвристического алгоритма, обеспечивающего поиск решения в диалоговом режиме (режиме «он-лайн»). В 9 связи с необходимостью учитывать в задаче транспортные расходы, рассмотрены и проанализированы известные постановки и алгоритмы решения задач, связанных с оптимизацией транспортного сервиса.

Третий раздел включает описание эвристического полиномиального алгоритма задачи выбора поставщиков. Возможность поиска решения для различных транспортных стратегий учтена и описана в рамках единого алгоритма.

Четвертый раздел посвящен реализации предложенного подхода при создании программного обеспечения. Приводится детальное описание архитектуры и интерфейса пользователя разработанного Интернет-сервиса по подбору поставщиков. Для оценки эффекта от использования Интернет-сервиса предприятием-покупателем создана специальная методика, позволяющая оценить эффективность политики закупок и ее изменение. Отдельно освещены перспективы развития Интернет-сервиса, связанные с его интеграцией с корпоративными системами покупателей, поставщиков, производителей продуктов и базами данных третьих разработчиков.

В приложении представлены результаты исследований, которые использовались в ходе работы, а также документы о внедрении разработанного программного и математического обеспечения.

Выводы.

1. При проектировании Интернет-сервиса выбора поставщиков на основе анализа известных шаблонов архитектуры web-приложений избрана трехуровневая архитектура с «тонким клиентом» на основе стандартного броузера.

2. Основой бизнес-логики Интернет-сервиса выбора поставщиков является эвристический полиномиальный алгоритм выбора поставщиков, использующей стандартную информацию, содержащуюся в банках данных коммерческих предложений.

3. В качестве основного принципа построения интерфейса АРМа покупателя в Интернет-сервисе избрано формирование множеств различных стратегий поиска решения, что позволяет пользователю выбирать различные виды стратегий, и, комбинируя их, осуществлять поиск решения по одной из 120 общих стратегий.

4. Эвристический полиномиальный алгоритм выбора поставщиков использован в программном обеспечении других разработчиков, эксплуатируемом в ряде организаций в режиме «офф-лайн».

5. Перспективы развития Интернет-сервиса заключаются в его интеграции с иными сервисами и корпоративными системами предприятий-производителей, поставщиков и покупателей на основе XML-стандартов.

6. В целях оценки эффекта от использования (внедрения) Интернет-сервиса выбора поставщиков на предприятии-покупателе разработана специальная методика, позволяющая сравнивать эффективность политики закупок без использования сервиса и с его использованием.„

7. Основные научные результаты работы состоят в классификации информации в задачах взаимодействия с партнерами, декомпозиции задачи выбора поставщиков и построении математической модели задачи, создании эвристического полиномиального алгоритма задачи выбора поставщиков.

8. Эвристический полиномиальный алгоритм решения задачи выбора поставщиков может быть использован при создании алгоритмов задач конкурсного распределения ресурсов из различных смежных предметных областей.

Заключение

.

1. В результате проведенного анализа выявлены современные основные тенденции развития средств автоматизации управления: расширение функций планирования и принятия управленческих решений и интеграция бизнес-процессов между организациями-партнерами. Задача выбора поставщиков является актуальной, поскольку относится одновременно к обоим названным направлениям.

2. В итоге рассмотрения бизнес-процесса выбора поставщиков идентифицированы два различных варианта бизнес-процесса: со стандартными коммерческими условиями и с индивидуальными условиями. В работе рассматривается автоматизация бизнес-процесса со стандартными условиями, поскольку в этом случае может быть предложено универсальное решение для различных предприятий-покупателей.

3. В качестве формы реализации автоматизированной системы принятия решений по выбору поставщиков избран сервис, обслуживающий несколько предприятий-покупателей. Анализ опыта Интернет-коммерции выявил предпосылки для успешной реализации и последующего коммерческого использования подобного Интернет-сервиса.

4. В качестве основной функции Интернет-сервиса определено формирование множества приемлемых по значению критерия качества решений на основе задаваемых пользователем параметров поиска, в диалоговом режиме.

5. На основе описания предметной области была построена математическая модель задачи выбора поставщиков. Задача выбора поставщиков декомпозирована на три этапа: определение дополнительных условий задачи, поиск оптимального решения задачи по критерию суммы расходов и расчет дополнительных характеристик решения для последующего анализа с участием ЛПР.

6. В целях анализа вычислительной емкости задачи в работе сформулирована математическая постановка задачи выбора поставщиков как задачи.

131 распознавания, и доказана принадлежность ее задачи классу 7VP-полных задач. В качестве способа решения задачи выбора поставщиков было избрано построение эвристического алгоритма, который гарантирует получение допустимого решения за полиномиальное время, использует в качестве критерия минимизацию расходов и включает модель рисков на основе классификации поставщиков.

7. В результате анализа и сопоставления метода ветвей и границ и локального поиска предложен набор параметров, позволяющий на основе общего подхода строить, в зависимости от требований к решению и ограничений предметной области, эвристические алгоритмы с полиномиальной вычислительной емкостью. Описанный в работе принцип построения алгоритмов может быть использован при создании алгоритмов задач конкурсного распределения ресурсов из различных смежных предметных областей.

8. На основе предложенных принципов в работе построен эвристический полиномиальный алгоритм выбора поставщиков, использующий стандартную информацию, содержащуюся в коммерческих предложениях. Построенный алгоритм был применен в Интернет-сервисе, реализованном в трех-уровневой архитектуре с «тонким клиентом» на основе стандартного броузера, а также позволил расширить состав функций программного обеспечения других разработчиков.

9. Для оценки эффекта от внедрения алгоритмов и сервисов по выбору поставщиков была разработана методика, позволяющая получать достоверные оценки при колебаниях средней рыночной цены на продукт и объема закупок. Определенный с использованием данной методики эффект от внедрения сервиса по выбору поставщиков, выражаемый как сокращение расходов на закупку в процентном выражении, составил 2−7%.