Программные продукты для имитационного моделирования в логистике

Исследование посвящено проблеме применения программных продуктов для имитационного моделирования на практике. Данная работа объясняет, какие преимущества даёт подобное программное обеспечение, с какими трудностями может встретиться предприятие, которое решится внедрить его у себя, а также дан краткий обзор некоторых существующих программ для имитационного моделирования в сфере логистики.

Ключевые слова: имитационное моделирование, логистическая система, AnyLogic, Дорожный менеджер, Supply Chain Guru.

Правильное управление логистикой предприятия требует учитывать во внимание множество факторов. Имитационное моделирование является технологией, которая помогает компании сокращать свои расходы благодаря рациональному планированию. Имитационная модель — это компьютерное воспроизведение развертывания во времени функционирования моделируемой системы, т.е. воспроизведение её перехода из одного состояния в другое. Имитационную модель используют для прогнозирования поведения логистической системы, для обучения и тренировки персонала, а также при проектировке предприятия. При этом моделирование может использоваться в качестве системы оперативного управления и как инструмент принятия стратегических решений.

Особенность имитационной модели заключается в том, что она отражает поведение объекта во времени и пространстве при задании внешних воздействий на объект. Её использование позволяет находить оптимальные управленческие решения, с учётом множества критериев. Так же можно проводить эксперименты с существующей логистической системой в формате «что, если».

Имитационное моделирование состоит из двух процессов, один из которых — это создание модели существующей системы, на которой будут проводиться эксперименты, а второй — сам эксперимент.

Задачи имитационного моделирования:

1. предугадать поведение логистической системы
2. выбор необходимой стратегии, исходя из данных, полученных при имитации системы

Условия для применения:

1. Пока не существует законченная математическая постановка данной задачи.
2. Существует аналитическая модель, но без нужных знаний, процедуры по её осуществлению очень сложны. Следовательно, в своей работе лучше применять имитационное моделирование, так оно менее трудоёмко.
3. Можно применить аналитическое моделирование, но персонал организации недостаточно подготовлен для его реализации.

Из всего этого следует, что на практике применить имитационное моделирование легче, чем аналитическое. Имитационное моделирование без всяких проблем может учитывать случайные воздействия на систему, которые могут создать трудности при применении аналитического моделирования.

В процессе имитационного моделирования происходит воспроизведение работы системы во времени. При этом имитируется элементарные явления, из которых состоит процесс, причём с сохранением всей логической структуры системы. Модель ничего не решает, а проводит работу программы с определёнными параметрами, меняя все доступные установки, введённые конечным пользователем.

На сегодняшний день множество компаний как частного, так и государственного сектора обращаются к помощи программ для имитационного моделирования чтобы реализовывать свои проекты без особого риска для своей работы.

Сегодня существует множество программных продуктов для имитационного моделирования в логистике. Данные для их классификации были собраны на основе анализа данных с сайтов компаний, предоставляющих подобные продукты.

Инструментальные средства для имитационного моделирования условно построены на 4-ёх основных парадигмах:

1. Агентное моделирование — это вид имитационного моделирования, который исследует поведение децентрализованных агентов, а также определяет, как такое поведение влияет на всю систему в целом.
2. Системная динамика. Она позволяет смоделировать сложную систему на высшем уровне абстракции, не принимая в расчёт такие незначительные детали как свойства каждого вовлечённого в процесс предмета, человека или события.
3. Динамическая система. В данной системе рассматривается непрерывно функционирующий в пространстве и времени объект, который изменяет своё состояние под влиянием разных факторов.
4. Дискретно-событийное моделирование — это вид имитационного моделирования, в которой работа системы представляется, как хронологическая цепочка событий.

Ниже в таблице 1 приведена классификация, на основе вышеописанных парадигм, существующих программ для имитационного моделирования:

Из таблицы 1 видно, что некоторые программные продукты повторяются в двух и более столбцах. Это говорит о том, что сегодня классификация программ по подобным признакам довольна условна, так как современные программы для имитационного моделирования становятся более универсальными. Так же видно, что программ для имитационного моделирования на рынке представлено в достаточном количестве. Но не все из них доступны широкому кругу пользователей. Причина этого кроется в том, что:

1. Некоторые программы не представлены в РФ
2. Большинство из них являются коммерческими продуктами, цена лицензии которых непомерно высока (например, Arena стоит более 700 тыс. рублей, а образовательной версии разработчиком долгое время не было предусмотрено)

Рассмотрим более подробно наиболее популярные программы в области имитационного моделирования в логистике:

1. Одной из универсальных программ для имитационного моделирования является AnyLogic. Программа представлена XJ Technologies, которая является одной из немногих российских компаний, которые разрабатывают подобный тип программ. При помощи данного ПО можно составлять долгосрочные и краткосрочные расписания, минимизировать затраты на любой вид перевозок и содержание автопарка, а также оптимизировать запасы на базе имитации работы участников цепочки поставок. Ниже на рисунке 1 изображён скриншот с моделированием работы типичного оптового склада, с заданными пользовательскими параметрами.

2. Другой программой, которая разработана российскими программистами для имитационного моделирования в логистике, является Дорожный менеджер. Она узко специализированная, и подходит только для моделирования транспортных потоков улично-дорожной сети города, региона и страны в целом. Она может позволит увидеть обстановку на дороге при вводе определённых факторов, которые могут замедлить движение в городе и т.д. Ниже на рисунке 2 изображено моделирование транспортных потоков в городе, а именно определения загруженности дорог при задании минимальной и максимальной скорости движения автотранспорта за определённый промежуток времени.

3. Supply Chain Guru — программа для имитационного моделирования, которая позволяет визуализировать, оптимизировать и проанализировать цепочку поставок. Программа позволяет уменьшить риск, анализируя изменения, внесённые в цепочку поставок, и покажет наиболее оптимальный вариант развития событий. Ниже на рисунке 3 изображена симуляция транспортного маршрута. Она поможет спрогнозировать фактические затраты в рамках заданного маршрута.

Главный вопрос, которым может задаваться каждое логистическое предприятие: а легко ли использовать подобные продукты в своей работе? Не уйдёт ли слишком много времени на обучение квалифицированных кадров? Преобладают ли достоинства над недостатками?

Достоинства:

1. не существует каких-либо лимитов на ввод данных;
2. отсутствуют ограничения на воспроизведение в модели алгоритмов управления;
3. полная свобода действий в области детализирования процессов имитационной модели.

Недостатки:

1. Огромные расходы денег и времени организации:
2. на сбор первичных данных для создания нужной модели;
3. на воспроизведение имитационной модели на компьютере (больше зависит от быстроты технических средств, которые есть у организации);
4. на приобретение ПО;
5. на проверку соответствие введённых данных модели с существующей системой;
6. на поиск и заработную плату профессионалов.
7. можно сказать, что модель — это субъективное представления её разработчика о моделируемой системе;
8. модель может раскрыться для исследования в полной мере только для одной системы (исходной);
9. для того чтобы построить модель нужен глубокий и детальный анализ, так как процесс в логистической системе имеет вероятностный характер и поддаётся моделированию только при определённых условиях;
10. Человек, который работает с данной программой должен быть по своей натуре больше творцом, чем учёным. А значит, успех в моделировании больше зависит от того, как работают с данной программой, и кто его применяет на деле.

Логистическая система существует в условии неопределённой окружающей среды. При управлении логистикой предприятия должны учитываться множество факторов, которые часто носят неопределённый характер. А при данных условиях применить аналитическое моделирование, в котором установлены количественные соотношения между различными частями логистических процессов, будет либо невозможно, либо очень затратно.

При имитационном моделировании закономерности, определяющие характер количественных отношений внутри логистических процессов, остаются неопознанными. В этом плане логистический процесс остается для экспериментатора «черным ящиком» [7].

Взаимодействие с имитационной моделью, в ближайшем рассмотрении, можно сравнить с настройкой операционной системы компьютера обычным пользователем, не имеющим понятия о принципе его работы. Он будет нажимать на знакомые ему кнопки интерфейса, лишь бы добиться его правильной работы, и при этом он не будет иметь понятия о том, что происходит внутри этого «черного ящика».

Таким же образом экспериментатор «нажимает на разные кнопки» имитационной модели, при этом изменяя условия для хода работы внутри логистической системы для получения желаемого результата.

Подобные сложности приводят к тому что, сегодня существует мало высококвалифицированных экспертов, которые могут разобраться в подобных программах для имитационного моделирования.

Эксперт должен иметь следующие характеристики:

1. необходимы базовые инженерные и экономические знания, которые нужны для понимания принципов работы логистической системы;
2. владеет хотя бы одним языком программирования;
3. знаком с современными IT;
4. владеет методами программирования имитационной модели, не зависимо от конкретных симуляторов, а также математическими методами моделирования;

Из всего этого следует, что человек, который работает с подобным программным обеспечением должен быть высоко квалифицирован. Иначе пользы от использования программы не будет.

Выбор программного обеспечения для предприятия часто бывает трудным и зависит от множества условий. Решающим условием может стать скорость обучения персонала для работы с данным программным продуктом, удобство работы, а также стоимость ПО. Поэтому важной задачей для предприятия является выбор универсального программного обеспечения, которое позволить получить качественный результат.