Обеспечение ресурсами территориально удаленных объектов организации

Во многих современных организациях для осуществления целевых бизнес-процессов необходимо использование территориально удаленных производственных площадок. Это могут быть морские буровые платформы, рыболовецкие суда, метеостанции в труднодоступных районах, геологические партии и другие. Обеспечение их необходимыми запасами ресурсов, причем как для выполнения функциональных задач, так и для жизнеобеспечения персонала, является важной задачей органов управления организаций. Полноценное и экономически рентабельное снабжение ресурсами таких объектов способствует существенному повышению качества целевых бизнес-процессов организации и наоборот. Учитывая, что большинство указанных объектов обеспечивается ресурсами путем периодических поставок с учетом их удаленности и времени года, первостепенное значение приобретает оптимизация объема, структуры и формы поставки. Продуманное и достаточное снабжение ресурсами является необходимым условием выполнения такими производственными объектами своего функционального предназначения, в том числе при небольших перебоях в поставках.

Вопросам управления запасами ресурсов организации посвящено достаточно большое количество трудов, опубликованных в течение продолжительного времени в нашей стране и за рубежом. В частности, Дж. Шрайбфедер [7] сформулировал общие принципы управления запасами ресурсов, предложил подходы к их практической реализации. Л.В. Канторович [2] рассматривал вопросы использования математических методов планирования запасов для обеспечения производства. М. Линдерс, Ф. Джонсон, А. Флинн, Г. Фирон [6] исследовали вопросы управления запасами ресурсов в рамках закупочной деятельностью организа- ций. Г.И. Просветов [5] предложил методики решения отдельных задач управления запасами ресурсов. В.В. Дыбская, Е.И. Зайцев, В.И. Сергеев, А.Н. Стерлигова [4] исследовали вопросы управления запасами при решении задач логистики.

Для количественного оценивания уровня готовности территориально удаленных производственных объектов (УПО) к выполнению функциональных задач могут быть использованы коэффициенты готовности, традиционно применяемые в других областях управленческой деятельности. Известны труды, в которых авторы рассматривают вопросы оптимизации ресурсного обеспечения производственных процессов в таком аспекте. В частности, задача рационального комплектования ЗИП при требуемой вероятности нормального функционирования объекта, известной номенклатуре ресурсов и ограничении по одному из их параметров решена в работе Г.И. Владимировича [1]. В той же работе намечены пути определения комплекта ресурсов по заданной вероятности нормального функционирования объекта исследования при ограничениях одновременно по объему, массе и стоимости. Однако практическое решение такой задачи для реальных объектов сопряжено со значительными трудностями. В работе [3] предложена несколько иная постановка указанной задачи, предполагающая, что вероятность нормального функционирования объекта не фиксируется, и расчет комплекта ресурсов выполняется с учетом обеспечения наибольшей вероятности его нормального функционирования при выполнении соответствующих габаритных, весовых и стоимостных ограничений на параметры запаса ресурсов.

Вопросы, рассматриваемые во многих других опубликованных работах, сводятся в основном к определению уровня обеспеченности ресурсами при минимальном размере капиталовложений. При построении моделей предусматривается возможность применения этого математического аппарата для принятия решений. Как правило, модели используются для определения объема поставки и времени подачи заявки на пополнение. Однако следует отметить, что разработанные во многих работах критерии эффективности функционирования систем целесообразны для относительно узких предметных областей. Они не позволяют обеспечивать гибкое управление и проводить целенаправленное совершенствование систем ресурсного обеспечения объектов исследования. Отдельные труды посвящены определению объемов запасов ресурсов и практически не рассматривают в общем виде вопросы организации их пополнения. Однако работы, в которых освещались бы вопросы повышения коэффициентов функциональной готовности (КФГ) УПО за счет оптимизации обеспечения запасами ресурсов, относительно редки. Соответственно, актуальной является разработка методов управления ресурсами для обеспечения территориально удаленных производственных объектов организации.

Для УПО одним из важных является вопрос доставки ресурсов на объекты. Вопросы управления запасами ресурсов «внутри» таких объектов менее остры, принципы управления ими практически не отличаются от аналогичных для неудаленных объектов. Однако существуют особенности, связанные именно с организацией поставки ресурсов на УПО. Запасы ресурсов разных категорий обычно пополняются путем непосредственной транспортировки их на стационарные УПО или путем самостоятельного пополнения при нахождении подвижных УПО на основных и вспомогательных пунктах снабжения, расположенных в районе функционирования этих объектов. При выполнении поставок ресурсов на УПО существенным фактором является время, затрачиваемое на погрузочно-разгрузочные операции. Одним из путей сокращения этого времени является применение контейнерных технологий, которые позволяют не только сократить время на такие операции, но и значительно уменьшить общую продолжительность транспортировки и стоимость доставки, если она выполняется несколькими различными транспортными средствами. В этом отношении подходы к оптимальной организации контейнерных перевозок для обеспечения УПО представляют большой практический интерес. Одним из способов снижения издержек в рамках совершенствования организации перевозок является оптимальный выбор контейнеров с учетом транспортируемых наименований ресурсов и особенностей УПО.

Не менее важной задачей является разработка структур типовых поставок (ТП) на УПО известных наименований ресурсов при ограничениях по объему, массе и стоимости (могут быть и другие). Для расчетов используем методики, аналогичные приведенным в работе [3]. Задача расчета структуры ТП запаса ресурсов для обеспечения наибольшего КФГ УПО с учетом ограничений по габаритным, весовым и стоимостным характеристикам формализовано может быть представлена следующим образом:

R = F(mi,ai,l), i = 1,2,...,l при ограничениях: ll    l l

Emv - V, Emigi - Gо, E mici - Cо, Ea =1, i=1                  i=1                      i=1                    i=1

где m i - количество однотипных элементов в i -й ассортиментной группе ТП; v i , q i и c i - объем, масса и стоимость элемента i -й группы; l - число ассортиментных групп в ТП; V ₀ - максимально допустимый объем ТП; G ₀ - масса, C ₀ - стоимость; R ₀ - КФГ УПО, снабженного посредством ТП; F -вероятностная функция; a i - важность i -й группы для качественного осуществления бизнес -процессов.

КФГ представляет собой вероятность целевого функционирования УПО в нормальных или близких к ним условиях. Фактически он характеризует уровень качества выполнения бизнес -процесса организации с использованием УПО и определяется вероятностными методами на основе статистических или экспертных данных. Для определения структуры ТП при такой постановке задачи целесообразно использовать известные методы комбинаторики. В частности, с помощью рекуррентных соотношений (Ф) могут быть рассчитаны численность элементов в ассортиментных группах ТП при ограничениях по каждому параметру в отдельности [3]:

^Ф v ^{( v} 1 ^,...^{, v} l - 1 , ^v l , V 0 ) =

= ^ф v ^{( v} 1 ,..., ^v l - 1 , V 0 ) ^{+ Ф} v ^{( v} 1 ^,...^{, v} l - 1 , V , V 0 ^{- v} l ), ^ф g ⁽ g 1 >-> g l - 1 , g l , G 0 ) =

= ^Ф g ⁽ g 1 >-> g l - 1 , G 0 ) ^{+ ф} g ⁽ g 1 >-> g l - 1 , g l , G 0 ^- g l X

^Ф c ^{( c}b—>^c l - 1 , ^c l , C 0 ) =

= ^Ф c ^{( c} 1 ^,...^, c l - 1 , C 0 ) ^{+ Ф} c ^{( c} 1 ^,...^, c l - 1 , c l , C 0 ^- c l )•

В результате расчета определяется n вариантов структуры ТП при ограничениях только по объему, p вариантов структуры при ограничении только по массе и q вариантов структуры при ограничении только по стоимости. Из всех рассчитанных вариантов структуры ТП (n + p + q) по выбранному критерию определяется один, одновременно удовлетворяющий перечисленным трем условиям. В общей постановке решение такой задачи представляется достаточно затруднительным. На практике структура ТП, удовлетворяющая вышеуказанным трем (или более) ограничениям с одинаковой степенью строгости, не всегда будет обеспечивать достаточно высокий, с этих позиций, КФГ УПО. Поэтому целесообразно заранее установить степень строгости каждого из ограничений и определить их приоритеты, например с исполь- зованием опытных данных или экспертным путем. В первую очередь, желательно достичь наибольшего значения КФГ при строгом ограничении лишь по одному из параметров, например, по объему. Такой подход целесообразно использовать при определении структуры ТП для подвижных УПО или УПО, расположенных в труднодоступных районах, наиболее критичных к ограничениям по объему поставки. В этом случае расчет структуры ТП выполняется следующим образом. В результате расчета определяется n вариантов, удовлетворяющих принятому ограничению по объему. Для каждого варианта в соответствии с принятыми методиками вычисляется КФГ. Расчет производится при предположении, что расходы различных видов ресурсов, учитывающие в том числе и отказы элементов производственного оборудования, взаимонезависимы. При этом справедливо:

l

R о = П r i^{( T} ’ ^a i ’ mi- ^Х i ’ ® i ).

i = 1

Локальные КФГ для каждой i -й ассортиментной группы ТП ( r i ) определяются по известным вероятностным методикам [1, 3] на основе численности элементов в группах ( m i ) и важности каждой из них для качественного осуществления бизнес-процессов ( a i ). Исходными данными для вероятностного расчета являются срок, на который планируется запас ресурсов ( T ), а также интенсивности его поэлементного расходования (выхода из строя оборудования, использования сырья и комплектующих, порчи по разным причинам) в производственном процессе (X) и при хранении запасов на складе УПО (ю) . На основе рассчитанных для n вариантов КФГ выбирается тот вариант, который полностью удовлетворяет ограничению по одному параметру, имеет наибольший общий КФГ УПО ( R ₀) и с достаточной строгостью обеспечивает ограничения по другим параметрам. Обычно строгость выполнения тех или иных ограничений задается для каждого конкретного УПО и выражается в процентах от установленной (общепринятой) нормы для производственных объектов такого типа.

Для принятия окончательного решения о целесообразной структуре ТП для УПО в соответствии с предъявляемыми требованиями могут быть использованы и графические зависимости общего КФГ УПО, например, от массы, от стоимости ТП и от других факторов, при условии, что ограничения по объему гарантированно выполняются. На основе такого графика и известной строгости выполнения ограничений (они могут быть заданы вероятностно), возможно определить структуру ТП, удовлетворяющую ограничениям по объему, имеющую массу и стоимость в допустимых пределах, удовлетворяющую другим заданным условиям и обладающую достаточно высоким КФГ УПО. При этом необходимо помнить, что физический смысл имеют только дискретные значения таких функций.

Если при строгих ограничениях по одному из параметров определить структуру ТП не удается, то целесообразно уменьшить уровень строгости и повторить расчеты. В отдельных случаях такая задача при строгих ограничениях по всем параметрам решается однозначно. Например, если максимальный КФГ УПО при ограничении по объему для i -го варианта структуры ТП равен аналогичному для j -го варианта при ограничении по массе и аналогичному для к -го варианта при ограничении по стоимости, то оптимальная структура ТП задается совокупностью количеств элементов в ассортиментных группах. Если наиболее приоритетной характеристикой поставки является объем, то структура ТП по ассортиментным группам определяется преимущественно ограничениями по объему. Аналогично при превалировании других характеристик ТП.

При значительном числе элементов в ассортиментных группах и большом количестве таких групп расчет возможных вариантов ТП весьма трудоемок. Кроме того, при таких условиях общий КФГ УПО незначительно изменяется от варианта к варианту структуры ТП, что усложняет выбор оптимального при учете большого числа факторов. Для упрощения практического решения задачи на основе эмпирических данных ТП можно подразделять на элементарные части, имеющие заданные характеристики, например, объем V ₀, массу G ₀ и стоимость C ₀ [3]:

V о = V 0 1 + V о₂ + ... + V о s ,

G 0 = g 0 , ⁺ g 0₂ ⁺ ... ⁺ g 0 s ,

^C 0 = c 0 , ⁺ c 0₂ ⁺ ... ⁺ c 0 s .

Для каждой элементарной части поставки с параметрами V ₀ i G ₀ i C ₀ i можно провести расчет по описанной выше методике. Практика организации поставок на УПО показывает, что каждую из таких частей целесообразно в большинстве случаев размещать в отдельном контейнере для удобства комплектования, доставки, выполнения погрузочно-разгрузочных операций и последующего хранения ресурсов.

При расчете ТП на УПО при фиксированном ассортименте ресурсов также требуется обеспечить ограничения по объему, массе, стоимости и другим параметрам. Строгость каждого из них обычно неодинакова для разных УПО. Кроме того, структуру ТП необходимо рассчитывать так, чтобы КФГ был не менее заданного. Однако при таком подходе трудно решается задача рационального комплектования УПО ресурсами и запасными элементами технологического оборудования в ассортименте и количестве, достаточном для полноценного осуществления бизнес-процессов, поскольку при классической постановке задач для выбора оптимальной структуры ТП только один из параметров должен минимизироваться.

В большинстве случаев для ТП на УПО целесообразнее минимизировать массу, объем или стоимость. Соответственно, при расчетах в первую очередь оптимизируется состав структуры ТП по наиболее строгому ограничению при заданной вероятности целевого функционирования УПО, учитываемой через КФГ. Далее проверяется выполнимость остальных установленных ограничений. Если ограничения объективно не могут быть выполнены, то снижаются требования к общему КФГ УПО, расчет производится вновь и повторяется до полного выполнения наиболее строгих ограничений. Для определенной таким образом структуры ТП проверяется выполнение менее строгих ограничений. Если первоначально строгость и приоритетность ограничений была установлена корректно, то второстепенные ограничения обычно также выполняются (в крайнем случае, посредством выбора из нескольких субоптимальных решений). При устойчивом невыполнении второстепенных ограничений необходимо скорректировать приоритетность их соблюдения и произвести расчет для вновь установленной последовательности.

Методика расчета при минимизации по одному параметру приведена в работе [1]. При выполнении ограничений по нему проверяется выполнимость ограничений по другим параметрам. Если все условия выполняются, расчет завершается. Если они не выполняются, расчет выполняется заново при измененном порядке строгости выполнения ограничений. Возможна другая процедура расчета, когда при выполнении ограничений по заданным параметрам расчет ведется с ориентацией на достижение максимального значения общего КФГ УПО [3]. При такой постановке задачи определение структуры ТП начинается с определения возможных вариантов, удовлетворяющих наиболее строгому (существенному или трудно выполнимому) ограничению. В частности, при ограничении ТП по массе количество элементов в ее ассортиментных группах может быть найдено из рекуррентного соотношения, аналогичного вышеприведенному. Затем определяется искомая структура ТП по методике, изложенной выше.

Еще одним аспектом обеспечения УПО ресурсами является расчет и оптимизация затрат на их доставку. Расходы на транспортировку складываются из затрат на перевозку и расходов на совокупность погрузочно-разгрузочных операций. В настоящее время наиболее целесообразными считаются контейнерные перевозки. В этих условиях расходы на транспортировку обычно определяются не массой перевозимого груза, а объемом используемых контейнеров. Расходы на погрузочноразгрузочные операции, а также время их выполнения при механизации указанного вида работ определяются в основном не массой, а количеством контейнеров. Поэтому важно обеспечить полную загрузку последних. Оптимальный объем поставки с позиции минимизации транспортных расходов целесообразно анализировать при пересчете стоимости транспортировки на один усредненный элемент

ТП, так как этот параметр позволяет сопоставлять расходы на транспортировку при различных объемах и формах поставок. Соответственно, оптимальным объемом ТП целесообразно считать такой объем, при котором расходы на транспортировку одного элемента ресурсов минимальны.

В общем случае транспортировка может производиться в контейнерах оптимальной вместимости или в имеющихся контейнерах любой другой вместимости, при транспортировке контейнеры могут быть заполненными полностью или частично. В большинстве случаев транспортировка в частично заполненных контейнерах производится только при отсутствии попутных грузов. Если же таковые есть, то транспортировку желательно организовать таким образом, чтобы обеспечить перевозку ТП необходимого объема и структуры в полностью заполненных контейнерах, при необходимости используя для этого контейнеры различной вместимости. При перевозке в частично заполненных контейнерах оптимальной вместимости, а также в полностью заполненных контейнерах, вместимость которых отличается от оптимальной, требуется оценивать стоимость транспортировки как поставки в целом, так и одного ее усредненного элемента. Обычно стоимость транспортировки контейнеров разного объема известна, и задача состоит в том, чтобы определить стоимость транспортировки одного элемента ресурсов при выполнении поставки заданного объема X

При перевозках в одинаковых контейнерах оптимальной вместимости возникает задача выбора типа контейнера из перечня стандартных типов (различного объема) для поставки на УПО ресурсов объемом X с целью минимизации общей стоимости доставки. При такой постановке задачи в большинстве случаев подобрать тип контейнеров так, чтобы все они оказались полностью заполненными затруднительно. Поэтому при выборе типа контейнеров целесообразно решать оптимизационную задачу для стоимости транспортировки одного усредненного элемента ТП. Стоимость доставки одного такого элемента определяется типом ( e ) и количеством ( S e ) контейнеров, а также объемом поставки ( X ):

_с 1     _; Se ■ С К

C факт     x , где Ce - стоимость транспортировки одного контейнера типа e.

Учитывая, что тип контейнера ( e ) однозначно характеризует его фактический объем, в формализованном виде задача выбора типа и количества контейнеров может быть сформулирована следующим образом:

Se ■ СеК        •

^С факт =  --> mm

X         e,Se , при ограничении:

e = 1,2,..., E , где e - условный номер (стандартный идентификатор) типа контейнера.

Если расходы на транспортировку одного усредненного элемента ресурса не должны превышать допустимую величину:

С1   < С1

факт ^— ^доп , то минимально допустимый объем поставки при транспортировке в контейнерах типа e (оптимальной вместимости) может быть определен по формуле:

^К e ex X доп ^- , .|      .

C доп

Необходимо учитывать, что при некоторых значениях S_e и C Д _оп оптимальное решение не может быть найдено.

Транспортировка запасов ресурсов для УПО может производиться и в контейнерах различной вместимости. При этом расходы на транспортировку будут характеризоваться стоимостью транспортировки одного элемента ресурсов, количеством использованных для этого контейнеров, их типами и общим объемом поставки. При этом предполагается, что ограничения на структуру ассортимента ТП выполняются. Для расчета средней стоимости транспортировки одного элемента ресурса и определения требуемого количества контейнеров каждого типа необходимо распределить заданную поставку по имеющимся контейнерам. Пусть имеются контейнеры различных типов вместимостью V i , V ₂, ..., V e (в порядке убывания). Для того, чтобы рассчитать необходимое количество контейнеров каждого типа для транспортировки поставки объемом X допустим, что транспортировку ТП экономически выгоднее производить в контейнерах наибольшей вместимости, а незаполненными оставлять самые малые по вместимости контейнеры. В этом случае число контейнеров первого типа S ₁ вместимостью V 1 может быть определено из системы неравенств (по аналогии с [3]):

Г X > ЗД;

[ X - SV <  V₁.

Количество контейнеров второго типа S ₂ вместимостью V ₂ - из следующей системы неравенств:

Г X >  SV + S ₂ V ₂;

[ X - SV - S ₂ V ₂ <  V ₂.

Число контейнеров e -го типа S e вместимостью V e -из системы неравенств:

Г X >  SV + S 2 V 2 + ... + ( S e - 1 V ;

[ X <  SV + S₂V₂ + ... + S_eV_e .

Тогда количество контейнеров каждого типа S1, S2, ..., Se может быть последовательно определено в результате решения общей системы вышеприведенных неравенств методами комбинаторики. Часть контейнеров типа e (наименьшей вме стимости) останется незаполненной. Принимая во внимание, что S1, S2, ..., Se могут быть любыми целыми положительными числами, в том числе и нулями, формализовано задача может быть сформулирована следующим образом:

Se ■ Ce К       •

C факт =  --> mm

X        e, Se при ограничениях:

e = 1,2,..., E ,

X

V 1

X

¹ < V*

X - SV

-

V

, X - SV

< ;

² V

<

X - SV - S 2 V - ... - S e - 1 V e - 1

V e

e

< X ^- SV ^- S 2 V 2 - ..- S e - V - 1 _{+ L} V e

Тогда средняя стоимость транспортировки одного элемента ресурсов на УПО определяется по формуле [3]:

e

Z SC f 1 _ i =1_______

C факт =      -у-     .

Стоимость погрузочно-разгрузочных операций в соответствии с ранее установленными правилами определяется общим числом контейнеров, необходимых для транспортировки на УПО запасов ресурсов заданного объема ( X ). Соответственно количество контейнеров в ТП определяется суммой:

e

S = Z S i .

i = 1

Стоимость транспортировки одного элемента поставки будет минимальной, если все выбранные для перевозки на УПО контейнеры будут заполнены полностью. На практике это положение выполняется не всегда. Описанная методика применима и при возможном увеличении максимально допустимой стоимости транспортировки одного элемента ресурса ⁽ С Доп ).

Описанный подход может быть использован для установления структуры ТП для УПО, для которой существуют различные ограничения. Иногда фактические значения КФГ могут оказаться недостаточными для обеспечения функционирования УПО при запланированных производственноэкономических характеристиках. Одна из причин этого может заключаться в том, что на этапе проектирования УПО неправильно были разработаны механизмы распределения ресурсов, направленные на обеспечение экономической рентабельности и устойчивости бизнес-процесса организации с использованием УПО. При расчете структуры ТП на этапе проектирования УПО имеется значительно больше возможностей обеспечить наилучшие его производственные характеристики. Использование различных методик расчета КФГ для спроектированных и введенных в эксплуатацию УПО часто не позволяет только за счет выбора структуры ТП компенсировать допущенные при проектировании просчеты и обеспечить высокие производственные и экономические характеристики УПО.

Таким образом, при известном ассортименте поставки ресурсов и одновременных ограничениях по массе, объему, стоимости и другим параметрам расчет ТП на УПО для максимизации его КФГ может выполняться достаточно эффективно лишь в том случае, когда число вариантов структуры ТП относительно невелико, и имеет место заметное изменение КФГ от варианта к варианту. Это дает возможность вести поиск необходимой структуры ТП с помощью известных методов оптимизации. Такая ситуация характерна для УПО, поставки на которые выполняются посредством достаточно крупных ТП, не имеющих большого количества мелких ассортиментных групп. Для тех УПО, запасы ресурсов которых в большей части состоят из множества мелких элементов, использование рассматриваемой методики не всегда целесообразно.

Оценка стоимости транспортировки и расчет объема контейнеров оптимальной вместимости также необходимы. При поставках на УПО немаловажную роль играют погрузочно-разгрузочные операции. Время на их проведение в значительной степени зависит от ряда факторов: уровня механизации работ; количества объектов, подлежащих перегрузке; применения стандартных контейнеров или упаковки производителей; универсальности погрузочно-разгрузочных приспособлений и т. п. При поставках ресурсов на УПО, когда ограничивается стоимость всей поставки, необходимо учитывать и стоимость транспортировки. Во многих случаях применение упаковки производителя приобретает важное значение, поскольку она может одновременно использоваться и для хранения запасов ресурсов непосредственно на УПО. При израсходова- нии объема ресурсов освободившаяся упаковка уничтожается, а на ее место устанавливается новая. Кроме того, упаковка производителя может быть полезным организационным средством, предотвращающим накапливание на УПО остатков частично использованных ресурсов, хранение которых может приводить к снижению его КФГ.

Оценка стоимости доставки и выбор контейнеров для перевозок ТП также должны выполняться при проектировании УПО. Во многих случаях это позволяет применять упаковку производителя, что сокращает расходы на доставку и хранение ресурсов на УПО, повышает его общую рентабельность.

Описанный формализованный подход к расчету параметров ТП может быть реализован с помощью известных методов оптимизации и использован применительно к любым видов ресурсов, необходимых для организации бизнес-процессов или их составляющих на УПО.