Экономический учет товаров

На правах рукописи

 

 

 

 

 

 

 

 

Ивлиев Александр Викторович

 

Автоматизация процесса управления ресурсами промышленного предприятия

 

 

Специальность 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

 

 

 

Автореферат

диссертации на соискание  ученой степени

кандидата технических  наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва - 2010

 

Работа выполнена в  Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ)

 

Научный руководитель	Кандидат технических  наук, доцент Будихин Анатолий Владимирович
Официальные оппоненты	Доктор технических  наук, профессор Суворов Дмитрий Наумович
	Кандидат технических наук Рябикин Александр Леонидович

 

Ведущая организация: Российский научно-исследовательский институт информационных технологий и систем автоматизированного проектирования (Рос НИИ ИТ и АП), г. Москва.

 

Защита состоится 24 декабря 2010г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.212.126.05 при Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ) по адресу:

125319, ГСП А-47, Москва, Ленинградский  пр., д.64.

 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ

Текст автореферата размещен на сайте Московского автомобильно-дорожного  государственного технического университета (МАДИ): www.madi.ru 

Автореферат разослан       23  ноября  2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических  наук, доцент

Михайлова Н.В.

Отзыв на автореферат  в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета института

 

 

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

 

Актуальность темы. В условиях рыночной экономики для средних и крупных предприятий целесообразно решать задачи управления на качественно новом уровне. Важность оперативного реагирования на конъюнктуру рынка и быстро меняющуюся экономическую ситуацию требует перестройки внутренней микроэкономики предприятия, постановки управленческого учета, оптимизации процессов управления, внедрения новейших информационных технологий.

Большой объем средств, вложенных  в материальные ресурсы, придает проблеме оперативного управления ими первостепенную важность. Кроме того, повышение качества управления материальными ресурсами должно рассматриваться как аспект повышения эффективности управления предприятием в целом. Сложность процессов планирования поступлений и отгрузок материальных ресурсов делает актуальной задачу разработки соответствующих алгоритмов и информационных систем.

Современное предприятие характеризует  существенная территориальная распределенность и необходимость совместной работы множества сотрудников, часть из которых могут не иметь постоянного рабочего места, то есть быть мобильными. Решение проблемы координации совместной работы невозможно без применения компьютерных технологий, в том числе без объединения рабочих мест пользователей (сотрудников, использующих в своей работе компьютер) в вычислительную сеть.

Для максимально полного и эффективного использования возможностей, предоставляемых  компьютерной сетью в целях автоматизации  работы предприятия, необходима разработка специального программного обеспечения (ПО), называемого корпоративной информационной системой (КИС), с одной стороны обеспечивающего полную синхронизацию всех бизнес-процессов, с другой стороны, учитывающего особенности сетевого и телекоммуникационного оборудования.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности работы предприятия за счет автоматизации процесса планирования поступлений и отгрузок материальных ресурсов с использованием сетевой информационной системы управления территориально распределенным предприятием.

На защиту выносятся  следующие результаты:

- алгоритмы планирования новых  поступлений и отгрузок материальных  ресурсов предприятия;

- алгоритмы автоматизации процесса  управления существующими поступлениями  и отгрузками материальных ресурсов предприятия;

- архитектура КИС, позволяющая  эффективно использовать возможности,  предоставляемые вычислительной  сетью территориально распределенного  предприятия, a также поддерживать работу мобильных пользователей;

- серверная программная  компонента КИС, реализующая функции управления поступлениями и отгрузками материальных ресурсов.

Научная новизна. Основным научным результатом является разработка алгоритмов и средств построения сетевой информационной системы управления предприятием в части автоматизации планирования поступлений и отгрузок материальных ресурсов. Разработанные алгоритмы и средства существенно расширяют механизмы управления динамикой поступлений и отгрузок материальных ресурсов, сокращают время хранения материального ресурса на складе, автоматизируют процесс мониторинга номенклатуры материальных ресурсов и повышают качество информационного обслуживания клиентов.  Разработанные алгоритмы соответствуют требованиям методологии ERP, а также могут применяться как дополнение к методам теории управления запасами (ТУЗ).

Практическая ценность. Результаты проведенных научных исследований и разработок были использованы при создании КИС, а также серверного компонента КИС, реализующего алгоритмы автоматизации управления поступлений и отгрузок материальных ресурсов предприятия.

Внедрение результатов. Применение на практике предложенных алгоритмов автоматизации управления поступлениями и отгрузками материальных ресурсов предприятия, а также реализующей их серверной программной компоненты, позволило рационально спроектировать архитектуру КИС для управления предприятием. Применение результатов работы позволило на 8% сократить сроки разработки и на 17% снизить трудоемкость создания модуля управления поступлениями и отгрузками материальных ресурсов КИС, а также увеличить торговый оборот предприятия.

Основные результаты диссертации внедрены в следующих  организациях: кафедра АСУ МАДИ, ЗАО «СТРОЙСТАНДАРТ ПЛЮС».

Результаты диссертации  использованы также в учебном  процессе на кафедре АСУ МАДИ при  проведении лабораторных работ по курсам "Базы и банки данных", "Проектирование ИС", а также при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Достоверность полученных в диссертации результатов и выводов подтверждается результатами экспериментального исследования,  проведенного с использованием сетевой программной компоненты КИС, реализующей функции управления поступлениями и отгрузками материальных ресурсов. Результаты исследования согласуются  с имеющимся практическим опытом создания КИС.

Методы исследования. Результаты диссертационной работы получены на основе комплексного использования теории исследования операций, методов линейного и динамического программирования, теории управления запасами, теории баз данных и теории  вычислительных сетей.

Апробация результатов. Основные научные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры "Автоматизированные системы управления" Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) в 2008-2010 годах,  на международной конференции "Информационные и телекоммуникационные технологии в интеллектуальных системах" (Кипр 2008) и на международной конференции "Информационные и телекоммуникационные технологии в интеллектуальных системах" (Швейцария 2010).

Публикации. Отдельные положения диссертации отражены в семи печатных работах.

Структура и объем  диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав основного текста, заключения, списка использованной литературы, состоящего из 115 наименований, и приложения.

 

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности выбранной темы, сформулированы цель, основные задачи исследования и их научная новизна. Излагается краткое содержание глав диссертации и их логическая взаимосвязь.

В первой главе проведен анализ существующих методологий управления предприятием, а также анализ существующих КИС, что позволило сформулировать основные требования и обосновать необходимость автоматизации процесса планирования поступлений и отгрузок материальных ресурсов с целью повышения эффективности управления предприятием в целом.

Под КИС понимается комплексная  автоматизированная система управления деятельностью предприятия, обеспечивающая принятие обоснованных управленческих решений на основе качественной и достоверной информации, получаемой с помощью современных управленческих и информационных технологий. КИС обеспечивает ведение оперативного, бухгалтерского и управленческого учета и строится на основе единого информационного пространства, охватывая и координируя всю совокупность управленческих процессов предприятия.

Анализ современных методологий  управления предприятием, таких как  MRP, MRPII, ERP, JIT и т.д., методов ТУЗ, а также реализующих их современных КИС (см. табл. 1), показал необходимость создания дополнительных алгоритмов по автоматизации планирования поступлений и отгрузок материальных ресурсов.

Перечень рассмотренных КИС  с разбиением на группы          Таблица 1

Локальные  системы	Малые интегрированные системы	Средние интегрированные системы	Крупные интегрированные системы
1С БЭСТ Инотек Инфософт Турбо-Бухгалтер	Navision Attain Navision Axapta NS-2000 Platinum Scala SunSystems	JD Edwards MFG-Pro SyteLine	BAAN Oracle Business Suite SAP PeopleSoft

Так, в рамках наиболее актуальной, в данный момент, для управления предприятием, методологии ERP, применение разработанных алгоритмов планирования поступлений и отгрузок материальных ресурсов может осуществляться на этапе планирования продаж и выпуска продукции, а также на этапе детального планирования материальных ресурсов/мощностей.

Во второй главе диссертации разработаны алгоритмы, предназначенные для автоматизации планирования новых поступлений и отгрузок материальных ресурсов предприятия.

Предложена система статусов, позволяющая  максимально эффективно осуществлять контроль над планируемым поступлением или отгрузкой. Предложено использовать три статуса:

• основной статус. Только запланированные поступления/отгрузки с основным статусом рассматриваются в качестве плана на физический приход материального ресурса на склад или его расход со склада;
• промежуточный статус. Данный статус предназначен для подтвержденных отгрузок, не обеспечиваемых текущим уровнем запаса на складе, а также запланированными поступлениями с основным статусом;
• дополнительный статус. Подобные поступления/отгрузки носят предварительный характер и не являются основанием для планирования соответствующих физических операций.

На основе сформулированных в первой главе задач выделены операции по планированию новых поступлений  и отгрузок материальных ресурсов, подлежащие автоматизации. К числу автоматизируемых операций относятся:

• определение количества материального ресурса, доступного для отгрузки;
• определение наиболее раннего момента, когда может быть отгружено желаемое количество материального ресурса;
• определение рекомендуемого количества материального ресурса и времени для дозакупки с целью обеспечения отгрузки;
• добавление в план поступлений и отгрузок материальных ресурсов.

Согласно ТУЗ, при отсутствии регламентированной периодичности поставок оказывается целесообразным применении стратегий с критическими уровнями. Считается, что во всех случаях функция штрафа будет пропорциональна ожидаемому дефициту к концу цикла (перед прибытием поставки)

(1)

 

где    x – суммарные отгрузки за период.

s – уровень наличия материального ресурса, при котором делается заказ на закупку материального ресурса,

f(x) – плотность распределения спроса за время задержки поставки.

Определим также среднее значение положительного остатка к концу  цикла:

(2)

 

Следует заметить, что одна из этих величин легко выражается через  другую:

(3)

Здесь - спрос за время задержки поставок. Итак,

(4)

Исходя из вышеуказанных формул, а также с учетом того, что в разрабатываемой модели не поддерживаются отрицательные значения товарных остатков - отсутствует дефицит, и, как следствие, запас перед поставкой заведомо неотрицателен. Оплата хранения среднего запаса в единицу времени составляет:

(5)

где h – некоторый коэффициент, связанный с расходами на хранение среднего запаса.

Кроме того, в цикле выплачиваются  стоимость заказа g и штраф ; d – некоторый коэффициент, связанный со штрафами. Средняя длина цикла равна:

(6)

где - средняя интенсивность поступления заказов на отгрузку материального ресурса со склада

- время задержки между созданием  заказа на закупку и физическим поступлением материального ресурса на склад

Затраты в единицу времени:

(7)

Условия оптимальности параметров:

(8)

можно привести к более удобному виду, допускающему итерационный расчет:

(9)

Хотелось бы отметить, что моменты  и объемы заказов, вычисленные с  использованием формул, указанных выше, должны носить рекомендательный характер. Рекомендуемые моменты заказов  могут динамически изменяться с учетом поступления новых заказов на отгрузку.

Следует отметить, что ТУЗ не предлагает никаких алгоритмов, позволяющих обрабатывать отдельные отгрузки материального ресурса. Кроме того, ТУЗ не предлагается алгоритмов обработки чрезвычайных ситуаций, как-то задержек в снабжении и т.п.

Также следует понимать, что доступное для планирования отгрузки количество материального ресурса в любой произвольный момент времени между двумя поступлениями материального ресурса неизменно. Таким образом, формула расчета доступного для отгрузки количества материального ресурса в произвольный момент времени в будущем приобретает вид:

(10)

где:

x^'(T_отг) – количество материального ресурса, доступное для отгрузки в период времени T_отг;

R₀ – физический остаток материала на складе в текущий момент времени;

x_T0 – суммарная отгрузка материального ресурса, запланированная до первого планового поступления материального ресурса;

p_i – планируемое поступление материального ресурса за i-й период;

x_i – планируемая суммарная отгрузка материального ресурса за i-й период;

x^*_add – суммарная величина отгрузок материального ресурса в последующие после T_отг периоды, обеспечиваемая за счет поступлений, сделанных в период T_отг или более ранние, если таковые имеются.

Для расчета величины x^*_add необходимо выполнять в несколько итераций методами динамического программирования. Простое получение разницы между запланированными поступлениями и отгрузками невозможно, т.к. в этом случае более поздние поступления будут компенсировать отгрузки за счет более ранних периодов. Таким образом, для расчета величины x^*_add необходимо выполнить ряд итераций, число которых равно количеству периодов начиная с T_отг (числу поступлений материального ресурса включая поступление, соответствующее T_отг). Первая итерация соответствует периоду после последнего запланированного поступления материального ресурса. Поскольку данный период соответствует последнему поступлению, очевидно, что суммарная величина отгрузок материального ресурса в последующие периоды, обеспечиваемая за счет поступлений, сделанных в текущий или более ранние периоды, равна 0.

Следующая итерация относится к  периоду, соответствующему предпоследнему поступлению материального ресурса на склад. В ходе данной итерации необходимо учесть разницу между поступлением и суммарными отгрузками материального ресурса в последнем периоде. Если будет получен неотрицательный результат, то в последнем периоде отгрузок за счет предыдущих периодов не осуществлялось и величина x^*_{n-1 add} = 0. Если же будет получен отрицательный результат, то x^*_{n-1 add} = |p_n-x_n|. Т.е. для рассматриваемого предпоследнего периода:

(11)

Следующая итерация относится к  периоду, соответствующему второму с конца поступлению материального ресурса на склад. Снова определяется разница между поступлением и суммарными отгрузками материального ресурса в итерации. Однако, теперь из этой разницы необходимо вычесть еще и вычисленную в ходе предыдущей итерации величину x^*_{n-1 add}. Если полученный результат будет не меньше нуля, то x^*_{n-2 add} = 0, в противном случае количество x^*_{n-2 add} = |p_n-1-x_n-1-x^*_{n-1 add}|. Т.е. для второй итерации:

(12)

Далее подобную итерацию необходимо последовательно осуществить для  всех периодов. Последняя итерация будет относится к периоду, соответствующему T_отг. Вообще для периода i = n-1, n-2,…, T_отг

(13)

В ходе последней итерации и будет  получен конечный результат  x^*_add = x^*_{Tотг add}.

Кроме того, для определения количества материального ресурса, доступного для отгрузки необходимо исходить из реального плана, то есть необходимо рассматривать только те поступления/отгрузки, которые обладают основным статусом.

Разработанные алгоритмы позволяют  рассчитать количество материального  ресурса, доступного для отгрузки в произвольный момент времени в будущем, исходя из текущего уровня запаса, планируемых поступлений и уже запланированных отгрузок материального ресурса, обладающих основным статусом, оценить время и количество материального ресурса для обеспечения планирования желаемой отгрузки, а также обработать ситуации, когда появляется плановое поступление в середине периода планирования, происходит срыв поставки, отказ покупателя от материального ресурса и т.п. ситуации. Применение разработанных  в главе алгоритмов позволяет повысить надежность и ускорить  процесс планирования новых поступлений и отгрузок материальных ресурсов предприятия.

В третьей главе диссертации разработаны алгоритмы, предназначенные для автоматизации обработки операций над уже запланированными поступлениями и отгрузками материальных ресурсов предприятия. Алгоритмы разработаны на основе задач, выделенных в первой главе, и базируются на алгоритмах, представленных во второй главе. К их числу относятся:

• удаление из плана поступлений и отгрузок, либо их аннулирование;
• изменение статуса поступлений и отгрузок;
• изменение даты поступлений и отгрузок;
• изменение объема поступлений и отгрузок;
• изменение аннулированности поступлений и отгрузок;
• изменение статуса отгрузок с промежуточного на основной после появления\увеличения поступления или удаления\аннулирования\сокращения отгрузки с основным статусом;
• изменение статуса отгрузок с основного на промежуточный после удаления\аннулирования\сокращения поступления;
• изменение статуса отгрузок с промежуточного на основной после переноса даты отгрузки на более позднюю.

Сокращение объема запланированного поступления материального ресурса  может потребовать смены статуса у одной или нескольких отгрузок. Возможные операции по изменению статусов отгрузок представлены на рисунке 1, поступлений – на рисунке 2.

Рис.1 Схема изменения статусов отгрузок

Рис.2 Схема изменения статусов поступлений

Рассматриваемое действие аналогично сохранению старого объема отгрузки с одновременным появлением новой  отгрузки объемом z, z = p_{сокр(до)} - p_{сокр(после)}. Таким образом, для того, чтобы не возникла необходимость в смене статуса отгрузок, на момент времени T_отг должна существовать возможность размещения в плане отрузки с основным статусом и объемом z, т.е. условие, необходимое для сохранения у всех отгрузок основного статуса будет иметь вид:

pсокр(до) - pсокр(после)

(14)

Если это условие не будет  выполняться, то необходима смена статуса  у одной или нескольких отгрузок, причем минимальный суммарный объем отгрузок, статус которых необходимо изменить равен:

= pсокр (до) - pсокр (после) -

(15)

Задача определения отгрузок, статус которых необходимо изменить усложняется тем, что при использовании расстановки приоритетов отгрузок по их уникальному идентификатору (т.е. когда критерием является время размещения отгрузки в плане, а не время самой отгрузки), может возникнуть ситуация, когда для сохранения основного статуса более поздних отгрузок с меньшим идентификатором будет необходимо изменить статус на промежуточный у более ранних, но с большим идентификатором (см. рис. 3).

Рис. 3 Планируемые поступления и отгрузки с основным статусом

Таким образом, в ходе первой итерации необходимо проанализировать последний период, последнее по времени поступление и все отгрузки относящиеся к этому периоду. Первой будет рассматриваться отгрузка с наивысшим, последней – с наиболее низкой в рассматриваемом периоде. Для каждой отгрузки:

(16)

Вторая итерация соответствует предпоследнему поступлению. В ходе итерации первой будет рассматриваться отгрузка c наивысшим приоритетом в двух рассматриваемых периодах, последней – с наиболее низкой в двух рассматриваемых периодах:

(17)

Третья (и последующие) итерации будут  аналогичны второй, за исключением того, что необходимо выстраивать для анализа последовательность отгрузок из трех (и более) периодов.

Для последней итерации (период T_сокр и более поздние периоды диапазона):

(18)

где x_Tсокр-1^*_add - величина x^*_add для периода, предшествующего T_сокр, количество материального ресурса в отгрузках, обеспечиваемое за счет поступлений, сделанных в периоды, предшествующие T_сокр.

Отгрузки с полученными после  последней итерации ненулевыми значениями z^' и будут искомой последовательностью отгрузок, обеспечиваемых за счет сокращаемого поступления.

После того, как определены отгрузки, изменение статуса которых может  потребоваться для обеспечения  возможности сокращения объема поступления, необходимо, в соответствии с выбранным порядком расстановки приоритетов у отгрузок, осуществить изменение статуса с основного на дополнительный, для тех отгрузок, где это необходимо. После каждого изменения статуса отгрузки, находящейся в рассматриваемой последовательности, необходимо осуществлять пересмотр суммарного объема отгрузок, статус которых необходимо изменить. Для первой итерации, соответствующей изменению статуса отгрузки с наибольшим ID или наиболее поздней по дате:

(19)

Для следующих итераций:

(20)

Смену статуса отгрузок с основного  на дополнительный следует прекратить, когда будет изменен статус у всех отгрузок последовательности или будет выполняться условие .

После того, как величина примет неположитительное значение, необходимо учесть, что в том случае, если < 0, мог быть изменен статус у излишне большого числа отгрузок. Это обуславливается тем, что в первую очередь мог быть изменен статус у одной или нескольких отгрузок небольшого объема, а в ходе последней проведенной итерации, был изменен статус у отгрузки, объем которой значительно превышал величину для этой итерации.

Для того, чтобы вернуть основной статус описанным выше отгрузкам, следует в обратном порядке последовательно проанализировать отгрузки, статус которых был изменен в ходе ранее проведенных итераций. Поскольку наилучшим будет вариант, когда = 0, то общий объем отгрузок, которые могут быть возвращены, составляет . Очевидно, что первая отмена изменения статуса у отгрузки может относится к предпоследней ранее проделанной  итерации, для нее необходимо проанализировать z_i^': провести проверку итерации на условие ( для предпоследней итерации). В том случае, если это условие будет выполнено, смену статуса отгрузки можно отменить. После каждой попытки отмены изменения статуса, успешной или неуспешной, необходимо перерасчитать .