Планирование поставок торговой фирме с использованием имитации и генетического алгоритма (стр. 1 из 3)
В.В. Емельянов П.А. Захаров
Планирование поставок товаров на склад торговой фирмы является одной из основных задач организации материальных и информационных потоков в разветвленной сети поставщиков товаров и заказчиков [1]. Преследуемая цель - обеспечение требуемого уровня обслуживания множества заказчиков, а также получения максимальной отдачи средств от вложенного капитала. Решение поставленной задачи усложняется стохастическим характером процесса в системе (изменение спроса, недопоставки товаров на склад и т.п.). В случае многономенклатурного запаса на складе задача планирования поставок превращается в многопараметрическую оптимизационную задачу большой размерности. Сложность процессов в рассматриваемой системе делает проблематичным получение ее математического описания, адекватного реальности. Это приводит к необходимости использования имитационного моделирования (ИМ). Размерность оптимизационной задачи планирования требует применения эффективных методов поиска решений.
Для построения подобных систем желательно иметь единые средства для разработки имитационных моделей и реализации поисковых процедур. В качестве подобного средства может быть использован язык РДО, позволяющий создавать интеллектуальные системы моделирования и управления [2, 3], а также гибридные системы, содержащие в своем составе имитационные модели, модели исследования операций, экспертные системы и другие типы моделей и систем [4, 5].
Состав системы планирования
Система планирования поставок включает в себя (рис.1):
ИМ, предназначенную для генерации вариантов планов и оценки их эффективности;
Блок оптимизации, обеспечивающий выбор оптимальных значений управляющих переменных, передаваемых в ИМ для составления эффективных планов поставок.
Требования к планам поставок
Торговая фирма занимается продажей гомеопатических товаров. На складе фирмы хранятся товары N наименований, для каждого из которых определены специфические условия и сроки хранения. Товары на склад поставляются одним производителем, для этого он использует собственные транспортные средства.
Фирма имеет четыре канала реализации товаров (четыре типа клиентов): крупные оптовики, магазины, дилеры (по регионам), представительства фирмы. Каналы различаются потребляемыми объемами товаров, их номенклатурой, а также частотой обращений на торговую фирму по поводу получения товаров.
Обычно заказ от клиента содержит товары нескольких наименований, но независимость спроса на разные товары позволяет рассматривать этот заказ как несколько заказов, различающихся наименованиями товаров.
Данная фирма действует по принципу системы управления запасом с постоянным объемом поставок от производителя по каждому наименованию товара [1]. Это означает, что после того, как фирма отгрузит все заказанные товары (которые могут быть отгружены) клиентам на настоящий день, производится анализ текущего состояния склада. Проверяется запас товара данного наименования. Если он снизился до определенного уровня, называемого критическим (или точкой заказа), то делается заявка производителю на поставку заданного объема товара данного наименования.
Так как фирма располагает многономенклатурным запасом, то система с постоянным объемом заказа модифицируется введением для каждого наименования товара предкритического уровня (также называемого точкой заказа). Если запас товара какого-либо наименования достиг критического уровня, проверяются запасы остальных товаров на предмет достижения предкритического уровня. Если для какого-либо из товаров предкритический уровень достигнут, то он заказывается вместе с тем товаром, количество которого достигло критического уровня. Таким образом, заказ на поставку включает в себя товары различных наименований. Эта модификация оправдана, так как позволяет более эффективно использовать транспортные средства производителя.
В результате решения задачи планирования необходимо получать квартальные, месячные и понедельные планы поставок, минимизирующие суммарные потери от хранения, невозможности отгрузки товаров клиентам из-за отсутствия товаров на складе и от оплаты поставок (организационные и транспортные расходы).
Имитационная модель торговой фирмы
ИМ используется для составления варианта плана при заданных значениях точек заказа и расчета для полученного варианта величины потерь (W). Объектом моделирования является работа торговой фирмы по управлению поставками, запасами и обслуживанием заказов клиентов. Исходными данными для системы планирования служат статистические данные об объемах спроса, о заявках и поставках, хранящиеся в информационной базе фирмы.
Элементы торговой фирмы, необходимые для решения задачи планирования представляются в РДО-методе как ресурсы [3, 6]. Ресурсы, обладающие идентичными свойствами, описываются одинаковыми параметрами и группируются в типы ресурсов. В ИМ использованы следующие основные типы ресурсов:
ТПотери - в ресурсе, данного типа хранится текущее значение потерь по статьям (критерий W);
ТСклад - ресурсы, представляющие состояние склада по каждому наименованию товара. Их параметры это - наименование товара, информация заказан ли товар данного наименования у производителя, время (день) следующей поставки, запас товара данного наименования на складе;
ТЗаказ - ресурсы, представляющие заказы от клиентов и содержащие информацию о канале реализации, от которого пришел заказ, наименовании товара, заказанном количестве, сроке отгрузки товаров по заказу, времени прихода товара, степени выполнения заказа на текущий момент;
ТПоставка - ресурсы, представляющие заявки фирмы производителю на поставку товаров и полученные поставки. Они имеют такие параметры, как наименование товара, на который заказана или пришла поставка, состояние поставки, день, на который заказана поставка, заказанное или поставленное (возможна недопоставка) количество товара;
ТПлан - в ресурсе данного типа фиксируются сделанные заявки на поставки по всем наименованиям товаров. Анализируя изменения этого ресурса во времени можно составить квартальный план поставок (open-list), а также планы поставок на месяцы, разбитые по неделям.
Процессы в рассматриваемой системе описываются в терминах РДО-метода с помощью модифицированных продукционных правил [3, 6]. В ИМ описаны следующие возможные действия, протекающие на фирме:
Поступление заказов от клиентов в систему - генерируются на основе статистической информации;
Принятие решений об отгрузке товаров клиентам. Данные действия моделируют отгрузку товаров по заказам, срок отгрузки которых меньше или равен текущему дню (если на складе достаточно товара данного наименования, при этом в первую очередь обслуживаются заказы с наименьшим сроком отгрузки, что обусловлено необходимостью снижения потерь от невозможности отгрузки товара в срок), при отгрузке уменьшается запас товара данного наименования на складе;
Принятие решений о заявках на поставку товаров: если количество товара какого-либо наименования на складе снизилось до (или ниже) критического уровня и для этого товара нет заказанных, но не полученных поставок, то создается заявка на поставку данного товара, время прихода поставки задается ожидаемым днем прихода, количество, заказываемое по данному наименованию товара - величина постоянная (система с постоянным объемом заказа). Затем проверяются запасы товаров всех остальных наименований на предмет достижения предкритического уровня, и если такие есть, то создаются заявки, параметры которых задаются по тому же принципу, что и для товара, уровень запаса которого снизился до критического уровня, факт заявки на поставку фиксируется в соответствующих ресурсах типа ТСклад и типа ТПоставка;
Приход поставок от производителя товаров. Если в системе есть поставки, у которых назначенный день прихода равен текущему дню, то вычисляется значение количества доставленного товара данного наименования с учетом статистической информации о недопоставках. Далее товар поступает на склад фирмы, при этом изменяются значения параметров ресурсов типа ТСклад, соответствующих товарам того наименования, на который пришла поставка и снимается отметка о наличии заявленных поставок. Ресурс типа ТПоставка уничтожается.
ИМ также осуществляет расчет критерия, включающего, как уже указывалось выше, следующие составляющие:
Потери от хранения, которые вычисляются ежедневно, когда отгружены товары по всем заказам на текущий день, с учетом дневной стоимости хранения единицы товара;
Потери от оплаты производителю поставок, которые вычисляются при заказе поставок с учетом объема упаковки, объема грузовика, стоимости пробега грузовика и организационных затрат на поставку (так как товары - гомеопатические препараты, вес единицы товара не накладывает существенных ограничений на хранение и транспортировку, как объем упаковки);
Потери от невозможности отгрузки заказов клиентам в срок - вычисляются каждый день для тех заказов, которые не отгружены, и у которых срок отгрузки меньше текущего дня, с учетом неустойки за задержку отгрузки заказанной единицы данного товара в течение одного дня.
Моделирование осуществляется на протяжении квартала. Управляющей информацией для принятия решений о заявках на поставки в ИМ, как и в реальной системе являются точки заказов (критические - Pi и предкритические - Pri уровни запасов товаров, где i - номер товара). От выбора точек заказов зависят получаемые в результате моделирования составляющие потерь, и соответственно критерий оптимизации планов:
, 
,