Совмещенные модели транспортировки и управления запасами в цепях поставок пищевой промышленности

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 658.7

А.Ю. Тюрин, В.В. Зырянов

СОВМЕЩЕННЫЕ МОДЕЛИ ТРАНСПОРТИРОВКИ И УПРАВЛЕНИЯ ЗАПАСАМИ В ЦЕПЯХ ПОСТАВОК ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Существует 9 разновидностей задачи маршрутизации, которые зависят от ограничений и требований, предъявляемых к системе доставки товаров пищевой промышленности [1]. Однако они не учитывают политик управления запасами, которые могут существенно повлиять на процесс распределения продукции в цепях поставок. Необходимость учета пополнения и расходования запасов на складах при организации транспортировки продукции приводит к решению задач совместного управления запасами и маршрутизацией.

Рассмотрим общую математическую постановку задачи совместного управления запасами и маршрутизацией.

Данные задачи предполагают управление действиями по поставкам одного или более продуктов от одного или более географически удаленных поставщиков, в дальнейшем называемые складами, к одному или более географически удаленным потребителям, в дальнейшем называемые розничными продавцами/клиентами, ограниченным или неограниченным парком транспортных средств одинаковой или различной вместимости в течение некоторого конечного или бесконечного горизонта планирования длины Н. Весь запас поступает в систему через склады. Расстояния или время транспортировки от пункта к пункту фиксированы. Спрос каждого потребителя или розничного

продавца может быть детерминированным или стохастическим. Склад может хранить запасы или нет. Принятие решения может быть централизованным или децентрализованным.

По определению, задачи совместного управления запасами и маршрутизацией учитывают два набора областей управления: связанные с политикой транспортировки и связанными с политикой управления запасами.

Политика транспортировки включает назначение транспортных средств на маршруты и/или к клиентам с учетом ограничений вместимости транспортных средств, определение последовательности обслуживания клиентов на маршрутах и учет временных окон поставки продукции клиентам.

Политика управления запасами включает определение системы пополнения запасов, правила удовлетворения спроса/заказа клиентов и распределения запаса транспортного средства среди клиентов. Обе эти политики представлены в данной математической модели или как переменные решения или как ограничения.

Примем I как вектор, определяющий политику управления запасами, Т как вектор, определяющий политику транспортировки. Тогда С

представляет стоимость в периоде t, t = 1, ..., Н,

Рис. 1. Зоны обслуживания потребителей

2

А.Ю. Тюрин, В.В. Зырянов

связанной с любой данной объединенной полити-

кой:

{I ,Т},

Тогда обобщенная задача

совместного управления запасами и маршрутизацией может быть сформулирована следующим образом:

тт ТС

1Т х=1

при ограничениях

I еО

Т еп

Цель состоит в минимизации общих ожидае-

мых издержек (или средние ожидаемые стоимость/время в некоторых случаях) на горизонте планирования Н. В некоторых случаях в качестве цели в выражении (1) используется максимизация прибыли или финансового потока. Политика управления запасами I ограничена, чтобы быть выбранной из некоторого данного множества О и политика транспортирования Т ограничена, чтобы быть выбранной из некоторого данного множества п. Кроме того, в многопериодной задаче совместного управления запасами и маршрутизацией есть типичные ограничения (например, ограничения баланса запасов, ограничения транспортного средства на маршруте), которые связывают результаты политики одного периода с другими периодами.

Наконец, некоторые задачи совместного управления запасами и маршрутизации или рассматривают единственную данную политику транспортирования

заменяется на Сх (!|Т)), или единственную данную политику управления запасами (в этом случае С (I, Т) в (1) заменяется на С{ (Т^ )).

Существует 7 разновидностей задач совместного управления запасами и маршрутизацией (табл. 1).

Выбор модели управления запасами и маршрутизацией зависит от многих факторов, характеризующих взаимодействие участников в цепях поставок.

В пищевой промышленности выбор вариантов транспортного обслуживания потребителей зависит от таких факторов, как срок годности, тип используемой тары, температурный режим, размер отправки и удельная цена товара. При этом различные сроки годности готовой продукции пищевой

промышленности определяются свойствами самого продукта, режимами его хранения и другими факторами, представленными в табл. 2.

Для товаров с небольшим сроком годности (например, хлебобулочные изделия) задача совместного управления запасами и маршрутизацией превращается в задачу управления транспортировкой с определенной периодичностью доставки продукции потребителям. В связи с этим становится актуальным применение метода раздельной доставки [2], который позволяет доставить части общей партии товара одному потребителю за несколько рейсов с использованием различных транспортных средств.

Так как клиентура предприятий пищевой промышленности достаточно обширна, то предлагается также с целью сокращения расчетов провести агрегирование потребителей и объединить их в определенные группы (зоны обслуживания).

Критерием объединения могут быть максимальное время и расстояние доставки, одинаковое временное окно и т.д.

Пример конфигурации зон обслуживания представлен на рис. 1.

Для товаров со значительным сроком годности должны решаться полноценные задачи совместного управления запасами и маршрутизацией.

При этом ввиду значительной сложности вычислительных экспериментов необходимо использование эвристических и метаэвристических методов решения, которые позволят получить решение, близкое к оптимальному при значительном сокращении расчетов.

Для этой группы задач подбираются заказы с определенной периодичностью обслуживания (например, 1 раз в неделю, 2 раза в неделю и т.д.). Это позволяет подобрать количественный состав автомобилей для организации транспортного обслуживания, а также связать транспортировку с управлением запасами и дать заказ на поставку продукции вверх по цепи поставок.

При этом горизонт планирования расширяется до недели или месяца, учитывается неравномерность заказов по дням недели, состыковываются транспортные и складские процессы в цепи поставок, политика пополнения запасов потребителей учитывает задержки во времени с связи с получением информации, ее обработкой, подготовкой и дальнейшей транспортировкой заказов потребителям.

Таблица 1. Классификация задач совместного управления запасами и маршрутизацией

Тип задачи маршрутизации Особенности задачи

Задача совместного управления запасами и маршрутизацией Представляет собой объединенную задачу маршрутизации с задачей управления запасами, в которой для существующего парка транспортных средств необходимо определить варианты доставки грузов потребителям с учетом уровня запасов у поставщиков и потребителей, а также определить количество и время поставки продукции каждому клиен-

ту.

Задача совместного управления запасами и маршрутизацией с дополнительными устройствами Отличается от предыдущей тем, что могут иметься помимо основных поставщиков и потребителей дополнительные устройства (склады), которые используются для временной разгрузки или погрузки продукции на транспортные средства.

Стратегическая задача совместного управления запасами и маршрутизацией Определяет длительный временной период (несколько месяцев и даже лет) между подписанием договора на поставку и готовностью транспортных средств для осуществления доставки продукции. Данная задача имеет дело с решениями по планированию ресурсов, где, например, цель состоит в том, чтобы минимизировать размер (или стоимость) парка транспортных средств, требуемых для доставки товаров.

Задача маршрутизации Представляет собой часть задачи совместного управления запасами и маршрутизацией, одна из задач, рассмотренных в [1]

Задача маршрутизации с отправками Многоконтурная задача совместного управления запасами и маршрутизацией, целью которой является проектирование множества маршрутов для парка одинаковых транспортных средств, обслуживающих множество производящих и потребляющих пунктов для единственного продукта. Количество продукции, которое загружается и разгружается на маршруте доставки, определяется скоростью производства и потребления пунктов, возможных уровней запасов, и вместимостью транспортных средств, посещающих пункты.

Задача распределения запасов Предполагает, что маршруты доставки грузов транспортными средствами предопределены и задача заключается в том, как разместить запасы розничным продавцам.

Задача доставки и диспетчеризации Предполагает, что транспортные средства назначены к определенным «маршрутам», то есть, множеству предопределенных клиентов с установленными количествами поставки по минимальной стоимости.

Таблица 2.Факторы, влияющие на выбор схемы транспортного обслуживания для товаров пищевой промышленности с различными сроками годности

Параметр Небольшой срок годности Длительный срок годности

Состыковка транспортного и производственного циклов Высокий уровень согласования интенсивности транспортного обслуживания с производственным ритмом выпуска готовой продукции Выпуск готовой продукции и транспортное обслуживание потребителей совершаются автономно или при незначительном уровне согласования

Частота поставок Высокая частота поставок Низкая или средняя частота поставок

Уровень запасов готовой продукции Низкие средние уровни запасов готовой продукции на предприятии Значительные средние уровни запасов готовой продукции на предприятии

Удельные транспортные расходы Высокие удельные транспортные расходы Низкие или средние удельные транспортные расходы

Удельная цена товара Низкая удельная цена товара Средняя или высокая удельная цена товара

Промежуточное складирование Отсутствие промежуточного складирования Допускается складирование в промежуточных узлах цепи поставок

Вид сбытовой сети Прямая сбытовая сеть Разветвленная сбытовая сеть

Радиус доставки Небольшой радиус доставки Значительный радиус доставки

Грузоподъемность автомобиля Автомобили особо малой и малой грузоподъемности Автомобили средней и большой грузоподъемности

Вид маршрута Преимущественно городской раз-возочно-сборного или маятникового типа Городской или междугородный раз-возочно-сборного или маятникового типа

В заключение необходимо отметить, что тщательный учет факторов, влияющих на поведение участников цепи поставок пищевой промышленности, позволит сократить общие логистические издержки, синхронизировать производственные и транспортные циклы, уменьшить средний уровень запасов во всех звеньях

цепи поставок, выбрать качественный и количественный состав транспортных средств для доставки продукции, разработать оптимальные маршруты перевозок с учетом дополнительных требований и ограничений, выдвигаемых потребителями.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Тюрин, А.Ю. Модели транспортного обслуживания в цепях поставок пищевой промышленности // Вестник. КузГТУ. - 2011. - №4. - С.89-92.

2. DrorM., Trudeau P. Savings by split delivery routing // Trans. Sci. - 1989. - 23. - P. 141-145.

Авторы статьи:

Тюрин Зырянов

Алексей Юрьевич, Владимир Васильевич ,

канд. экон. наук, доц. каф. докт. техн. наук, проф., зав. каф.

автомобильных перевозок КузГТУ. организации перевозок и дорожного дви-

E-mail: alexturin07 @rambler.ru жения Ростовского гос. строительного унта. E-mail: opdrgsu@mail.ru