Совершенствование транспортно-технологических процессов в сети поставок комплектующих промышленного производства

Актуальность исследования. В условиях современного производства наблюдается неуклонный рост влияния транспортно-технологических процессов (ТТП) на основные экономические показатели промышленного предприятия. Постоянно увеличивается доля затрат на транспортно-экспедиционное и складское обеспечение производства. Уровень чисто производственных затрат на единицу продукции имеет тенденцию к уменьшению в результате применения современного высокопроизводительного и энергосберегающего оборудования, а также более дешевых технологий и материалов. При этом значительно меньший прогресс наблюдается в области организации ТТП. Сравнительно медленно изменяется как сама инфраструктура, необходимая для реализации ТТП (например, сеть автомобильных дорог), так и методы планирования и управления ТТП. По мнению ряда российских ученых одной из причин низкой конкурентноспособности продукции, произведенной в России, являются затраты на транспортно-экспедиционное обеспечение, величина которых значительно превышает уровень стран Запада [54]. Большие недостатки наблюдаются как в работе транспорта, так и в управлении складскими запасами. Из этого следует, что улучшение планирования и управления ТТП должно приводить к сокращению совокупных затрат предприятия и повышению его конкурентноспособности.

Актуальность задачи совершенствования ТТП возрастает еще и потому, что все большая часть производственных систем приобретает характер распределенных систем, в которых готовая продукция выпускается лишь на небольшом количестве сборочных предприятий, в снабжении которых участвуют многие специализированные предприятия, выпускающие отдельные компоненты и узлы. В результате глобализации мировой экономики появляется большое число потенциальных поставщиков комплектующих, расположенных как на территории государства, где находится производитель готовой продукции, так и на территории других государств. Обычной становится практика организации мультимодальных и интермодальных транспортных каналов. В данной ситуации многие производственные и транспортно-логистические предприятия образуют различные коалиционные структуры, к которым относятся и так называемые сети поставок (СП).

Условием применения любой эффективной стратегии планирования и управления ТТП в СП является наличие постоянно обновляемой информации о всех элементах ТТП, а также инструментов для расчета показателей функционирования, адекватно отображающих важнейшие характеристики ТТП. Обобщенные типы показателей функционирования СП предлагаются, например, в рамках концепции SCOR (референтная модель цепи поставок), но содержание конкретных используемых на практике показателей, а также методы их конструирования и расчета должны разрабатываться на уровне отдельных предприятий, входящих в состав СП. В настоящее время предприятиям предлагаются различные готовые системы показателей, с помощью которых, однако, далеко не всегда удается отобразить важные специфические особенности организации ТТП. Методология конструирования и применения собственных показателей, если судить по имеющимся на эту тему публикациям, разработана недостаточно.

Особенно контрастно данный факт проявляется в ситуации, когда необходимо решить задачи совершенствования ТТП на современном промышленном предприятии, поставки комплектующих для которого выполняются в режиме «точно в срок» и «точно в последовательности». Только с помощью очень специальных показателей становится возможным оценить и улучшить процесс поставки комплектующих в подобных условиях. При этом в любой момент может появиться необходимость сформулировать и ввести в процесс оперативного управления новые показатели, так как у промышленного предприятия складываются новые формы отношений с поставщиками комплектующих и транспортными предприятиями. Таким образом, становится очевидной необходимость разработки универсальных методов для поддержки работ по конструированию и использованию статических и динамических показателей для ТТП, протекающих в СП. В работе предлагается в качестве основы данных методов использовать так называемый событийный подход. До настоящего времени этот подход наибольшее развитие получил в области имитационного моделирования транспортных и производственных процессов, однако, вследствие прогресса, наблюдаемого в области внедрения современных систем идентификации грузов и транспортных средств (прежде всего, средств радиочастотной идентификации — RFID), открываются большие перспективы для его применения в режиме реального времени для управления ТТП.

Таким образом, актуальной представляется задача разработки для ТТП новых универсальных методов создания и использования показателей функционирования, основанных на событийном подходе и ориентированных на применение современных методов регистрации событий в реальных производственных, транспортных и складских системах.

Объектом исследования являются транспортно-технологические процессы в сети поставок комплектующих промышленного производства. Предметом исследования являются методы создания и использования систем проблемно-ориентированных показателей для транспортно-технологических процессов.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационного исследования является совершенствование транспортно-технологических процессов в сети поставок комплектующих промышленного производства на основе проблемно-ориентированных показателей, построенных на событийном подходе.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать существующие подходы и методы совершенствования транспортно-технологических процессов и выявить границы их применимости.

2. Сформулировать принципы организации систем показателей функционирования для транспортно-технологических процессов в СП на базе событийного подхода.

3. Разработать концептуальную пространственно-временную модель процессов перемещения и накопления подвижных объектов ТТП в СП.

4. Разработать базовую информационную модель объектов и процессов в СП в форме виртуального хранилища данных о статических и динамических объектах ТТП в СП, а также связанных с ними событиях и состояниях.

5. Разработать методику анализа и идентификации элементов структуры показателей функционирования для транспортно-технологических процессов в СП, основанную на выявлении физических, абстрактных и информационных объектов, а также связанных с ними событий и состояний.

6. Разработать методику анализа функций системы сбора данных, основанную на преобразовании первичных сообщений о событиях в материальных потоках в СП в протоколы событий с использованием базовой информационной модели СП.

7. Применить методы, основанные на полученных с помощью событийного подхода проблемно-ориентированных показателях функционирования, для совершенствования транспортно-технологических процессов в сети поставок комплектующих промышленного предприятия.

Теоретико-методическую основу исследования составляют положения общей теории систем и системного анализа, общей теории управления, теории информатики, теории математического моделирования, объектно-ориентированного подхода.

Научная новизна исследования. К результатам, обладающим научной новизной, необходимо отнести следующее:

• показана ограниченность методов совершенствования ТТП в СП, основанных на использовании фиксированных показателей функционирования, и обоснована необходимость разработки основанных на событийном подходе универсальных методов создания и использования показателей;

• сформулированы принципы организации систем показателей функционирования для ТТП в СП на основе событийного подхода;

• разработана пространственно-временная модель процессов перемещения и накопления подвижных объектов в качестве концептуальной основы событийного подхода к представлению и оценке ТТП в СП;

• разработана информационная модель объектов и процессов в СП, на базе которой проводится расширенная интерпретация первичных событий ТТП, обеспечивающая точное определение пространственной принадлежности всех динамических объектов, находящихся в пространстве СП;

• разработана методика анализа и идентификации элементов структуры показателей функционирования для ТТП в СП, основанная на выявлении физических, абстрактных и информационных объектов, а также связанных с ними событий и состояний;

• разработана методика анализа функций системы сбора данных, основанная на преобразовании первичных сообщений о событиях в материальных потоках в СП в полные протоколы событий с использованием разработанной информационной модели.

Положения, выносимые на защиту:

• концептуальная пространственно-временная модель процессов перемещения и накопления подвижных объектов ТТП в СП;

• информационная модель объектов и процессов как база для описания взаимной пространственной принадлежности статических и динамических объектов ТТП в СП;

• методика анализа и идентификации элементов структуры показателей функционирования для ТТП в СП;

• методика анализа функций системы сбора данных и преобразования первичных сообщений о событиях в материальных потоках в СП.

Практическая значимость работы. Путем применения разработанной методики интерпретации протоколов событий для оценки специальных показателей ТТП был проведен всесторонний и точный анализ внешних материальных потоков логистического центра предприятия Glaserne Manufaktur Dresden, а также были решены задачи в области оперативного управления процессом поставок комплектующих:

• оптимизация графика поставок комплектующих автотранспортом;

• оптимизация плана перевозок комплектующих в режиме «точно в срок» грузовым поездом;

• анализ устойчивости процессов в логистическом центре при наличии сбоев в работе автотранспорта.

Основные положения работы нашли также применение при выполнении проектов, связанных с внедрением систем RFID на транспортно-логистических и производственных предприятиях, Институтом организации промышленного производства и автоматизации им. Фраунгофера (Магдебург) и в работе национального совета по цепям поставок.

Достоверность результатов проведенного исследования обеспечивается выбранной методологией исследования, основанной на фундаментальных и достоверно изученных положениях, а также подтверждается достаточным объемом экспериментальных данных, полученных на конкретном примере сети поставок комплектующих сборочного предприятия автомобилестроительного концерна Volkswagen AG.

Апробация работы. Автором разработана «Методика по разработке, анализу и измерению показателей функционирования сетей поставок», которая принята к внедрению в рамках программы совместных исследований подкомитета по стандартизации ГОСТ Р/ТК 355/ПК6 «Автоматическая идентификация в интегрированной логистике», Института организации промышленного производства и автоматизации им. Фраунгофера (IFF) и Московского автомобильно-дорожного института (ГТУ) (см. приложение 7).

Основные положения диссертации докладывались автором на докторантских семинарах в Институте организации промышленного производства и автоматизации им. Фраунгофера (Магдебург), а также на докторантских семинарах кафедры «Логистические системы» Магдебургского университета (Германия) и получили одобрение.

Представлен доклад на Второй всероссийской научно-практической конференции «Имитационное моделирование. Теория и практика» (ИММОД-2005, Санкт-Петербург, октябрь 2005 г.).

Разработанные методы и результаты исследования обсуждались и были одобрены в различных подразделениях автомобилестроительного концерна Volkswagen AG на технических советах, а также семинарах-совещаниях в рамках проекта по оптимизации функционирования сети поставок сборочного предприятия Glaserne Manufaktur Dresden.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ общим объемом 2,5 печатных листа.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 138 страницах машинописного текста, включающего 43 рисунка, 9 таблиц. Состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, содержащего 105 наименований, и 7 приложений.

Основные выводы и результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Проведенный в работе анализ существующих подходов и методов совершенствования ТТП на основе применения различных методов моделирования и соответствующих показателей показал, что они не в полной мере учитывают результаты развития информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), которые открывают принципиально новые возможности решения проблем совершенствования ТТП. Применение с этой целью современных ИКТ требует разработки новых подходов и методов, изначально ориентированных на потоки данных от новейших систем идентификации и определения местоположения объектов ТТП.

2. При организации ТТП в современных СП комплектующих промышленных производств главную роль начинают играть не фиксированные системы показателей, а гибкие методы создания и использования новых показателей, соответствующих особенностям текущих задач управления ТТП на отдельных предприятиях. В диссертации обосновано, что наиболее гибкие методы работы с показателями должны опираться на использование полной динамической информационной картины управляемого ТТП, фиксируемой с помощью протоколов событий, создаваемых системой сбора данных СП. Базовые принципы получения и интерпретации протоколов событий для ТТП объединены в работе понятием «событийный подход» .

3. Сформулированы принципы организации систем показателей функционирования для ТТП в СП на основе событийного подхода, которые учитывают следующие важные особенности организации ТТП именно в условиях СП комплектующих промышленного производства:

• каждый участник ТТП оказывается связанным как с партнерами (смежниками) на уровне транспортной цепочки, так и с основным заказчиком, для которого организуется ТТП;

• важнейшими становятся показатели, отражающие качество обслуживания основного заказчика, а также эффективность ТТП, реализуемого в пределах всей СП;

• для обеспечения требуемой гибкости управления ТТП необходимо создать возможности для формирования и применения новых показателей без внесения изменений в систему сбора данных ТТП;

• технологии слежения и трассировки (traking & tracing) могут быть применены на уровне отдельных транспортных единиц или даже транспортируемых изделий.

4. Разработана пространственно-временная модель процессов перемещения и накопления подвижных объектов в качестве концептуальной основы событийного подхода к представлению и оценке ТТП в СП. Полезность модели заключается в том, что в ней системно описываются все типы взаимодействующих в рамках ТТП объектов, включая точки измерения, которые являются источниками информации о фиксируемых событиях. Составной частью разработанной модели являются диаграммы «время-количество», которые являются универсальной формой представления материальных потоков в СП, оказавшейся особенно эффективной при использовании событийного подхода.

5. Разработана информационная модель объектов и процессов в СП, на базе которой проводится расширенная интерпретация первичных событий ТТП, обеспечивающая точное определение пространственной принадлежности всех динамических объектов, находящихся в пространстве СП. Использование данной модели при фиксации любого события, относящегося к конкретному подвижному объекту, позволяет сделать логические выводы, относящиеся к позициям и текущему содержимому других пространственно связанных с ним объектов.

6. Разработана методика анализа и идентификации элементов структуры показателей функционирования для ТТП в СП, важнейшим этапом которой является выделение его материально-потоковой части, непосредственно связанной с элементарными событиями материальных потоков в ТТП в СП. В диссертации показано, что с помощью этой методики могут быть описаны и рассчитаны как многие уже применяемые на практике показатели функционирования для ТТП, так и любые стандартные статистические или специально сконструированные показатели, построенные на основе событийного подхода. На базе данной методики принимаются решения о том, в каких точках пространства СП должны быть установлены точки измерения и какие типы событий должны фиксироваться в этих точках, чтобы появилась возможность рассчитать требуемые показатели.

7. Разработана методика анализа функций системы сбора данных СП, позволяющая выполнять операции по преобразованию первичных сообщений системы сбора данных в полные протоколы событий в материальных потоках в СП, необходимых для расчета связанных с этими событиями показателей. На основе этой методики также могут быть сделаны выводы о том, какие показатели могут быть сконструированы и рассчитаны на базе заданных точек измерения.

8. Разработанные в работе модели и методы анализа ТТП, основанные на протоколах событий, применены в условиях реальной СП комплектующих сборочного предприятия GMD автомобилестроительного концерна Volkswagen AG. Эксперименты, проведенные в рамках анализа и оптимизации ТТП в данной СП, показали состоятельность и эффективность разработанных в диссертации моделей и методов.

9. В диссертационной работе впервые сформулированы и решены задачи оптимизации ТТП в СП комплектующих сборочного предприятия GMD. Результаты, полученные при их решении, являются очень полезными для персонала управления предприятием, так как позволяют сэкономить рабочее время участников ТТП, рационально использовать ресурсы, а также снизить уровень возможных затрат. Годовой экономический эффект (с учетом выходных дней) от применения разработанных в диссертации моделей и методов при решении задачи оптимизации графика поставок комплектующих автотранспортом составляет 120 099,20 евро.

10.Разработанные в диссертации теоретические модели в полном объеме применены как при разработке комплексной имитационной модели ТТП в СП комплектующих сборочного предприятия GMD, так и при исследовании ТТП путем проведения имитационных экспериментов с этой моделью. Использованная техника протоколов событий позволила эффективно решить задачу оценки требуемых показателей функционирования и провести оптимизацию двух видов ТТП.

Заключение

.