Применение системного анализа

По мнению многих специалистов [1] не существует строго определения системы. Тем не менее, известны работы, например [2,3], в которых даны формализованные и теоретические определения понятия система.

Исследованию и оптимизации перевозок на предприятиях и учреждениях, разработке их моделей, программной реализации уделяется много внимания в последнее время, как за рубежом, так и в России. Заметим, что формализацию исходных данных следует производить на основе описания параметров модели в виде нечетких интервалов.

Известна классификация [2], согласно которой все системы делятся на две категории: сложные системы, объединяющие психологические, биологические и социальные объекты и мягкие системы. Исследование оптимизации перевозок на предприятиях можно отнести к сложным системам, свойства которых необходимо учитывать при моделировании, иначе невозможно будет говорить об адекватности построенной математической модели.

Особо следует отметить роль английского ученого П.Чекленда, который для мягких систем разработал системно-ориентированную методологию [2].

В соответствии с методологией П.Чекленда производственных системы слабо структурированные, по-разному могут быть интерпретированы, проблематичны как в собственном определении, так и в определении окружающей среды. Поэтому при разработке моделей и исследовании оптимизации перевозок на предприятиях нельзя использовать только формальные методы, следует уделять большее внимание человеческим измерениям, а именно, эвристическим соображениям, интуиции, широкому применению экспертных знаний.

Методология П.Чекленда, в виде семи этапов исследования производственных систем представлена на рис.1. Как видим, методология исследования производственных систем – достаточно итерационная и творческая процедура, применение которой необходимо при исследовании и оптимизации перевозок на предприятиях.

Рис.1

Форрестером сформулирован принцип конструктивного поведения [4]. Смысл данного принципа состоит в том, что использование собственного опыта и интуиции не дает удовлетворительного прогноза поведения сложной системы. Сделан вывод, что на третьем и четвертом этапах методологии П.Чекленда необходимо применение формальных подходов и исследований из области системных представлений.

Следует особо выделить применение экспертных методов системного анализа производственных систем как неформальных, в научном плане еще далеко не совершенных и требующих научных исследований. Это особенно важно так же и в связи с тем, что на всех семи этапах методологии П.Чекленда возможно применение экспертных методов.

Обзор существующих моделей, построенных на базе распределительных задач. Задачи, решаемые АИС «Top-Route – Фирма». Автоматизированная информационная система «Top-Route – Фирма» (далее Система) обеспечивает маршрутизацию пакета заказов на доставку продукции заказчикам транспортом ОАО «Фирма» (собственным или привлеченным), автоматизированный расчет оптимальных графиков и маршрутов доставки, печать графиков и маршрутов доставки, а также формирование, просмотр и печать итогов маршрутизации [5].

Система предоставляет возможность «ручного» (вне пакета заказов) формирования и/или корректировки графика и маршрута доставки для «одиночных» заказов, с последующим расчетом маршрута объезда точек доставки.

Система реализует маршрутизацию заказов по группам продаж на автоматизированных рабочих местах (далее АРМ) диспетчеров групп продаж или на АРМ специалиста по транспорту.

Система ведет собственную базу данных (далее БД) и обеспечивает интеграцию с действующей на предприятии информационной системой «Учет продаж» – «Учет». Обеспечивается экспорт/импорт текущей информации, необходимой для выполнения операций, в/из Системы «Учет продаж».

Все компоненты Системы работают на основе предварительно подготовленной справочной информации, включающей в себя данные о характеристиках автотранспорта, параметрах точек доставки, дорожно-транспортной обстановки, а также данные о наличных автомашинах.

Целью маршрутизации заказов является нахождение такого варианта доставки, при котором выполняются все сделанные заказы, и достигается минимум затрат на доставку (минимум целевой функции).

Система строит оптимальные маршруты доставки на основании сформированных заказов, данных о свободном автотранспорте и информации о дорожной сети.

Целевая функция учитывает затраты, связанные с расходом топлива, которые прямо пропорциональны пройденному расстоянию и массе перевозимого груза.

Вид целевой функции:

где s_k,r – затраты на рейс r машины типа k.

При прямой доставке от склада (точка 0) на точку с номером j машиной типа k груза массы m, затраты на доставку s^j_k,r определяются выражением:

s^j_k,r =R_k∙m_j∙l_0j+P_k∙l_0j +P_k∙l_j0

где l_0j – расстояние от склада до точки j (рис. 2), l_j0 – расстояние от точки j до склада, m_j – масса груза, доставляемого в точку j, R_k – удельные затраты топлива на перевозку единицы массы груза на единицу расстояния машиной типа k, P_k – удельные затраты топлива на пробег машины типа k на единицу расстояния.

Рис. 2.

Первое слагаемое обусловлено затратами на перевозку груза, второе связано с затратами на пробег машины при доставке груза, третье – затраты на порожний пробег машины в обратном направлении.

Коэффициенты R_k и P_k зависят от типа машины и вычисляются на основе базовых норм расхода топлива. Чем больше грузоподъемность машины типа k, тем больше P_k и меньше R_k.

В случае доставки груза машиной типа k одним рейсом r на несколько точек, общие затраты на доставку рассчитываются по формуле:

s_k,r=R_k∙∙l_0j + P_k∙L_r

где L_r – общая длина маршрута r от склада через все точки доставки, с  возвратом обратно, l_j0 – расстояние от склада до точки j с учетом проезда всех предыдущих точек.

Цель построения маршрутов – нахождение таких вариантов загрузки машин и таких путей следования, при которых  функция S достигает минимума.

Программа маршрутизации планирует не только первые рейсы, но и последующие, исходя из оценки предполагаемого времени возврата машин. Время, затраченное на доставку, складывается из времени погрузки на СГП, времени проезда до точек, разгрузки на соответствующих точках, времени обратного пути и разгрузки на складе тары.

Под графиком доставки одного рейса понимаются время въезда а/м под погрузку на СГП, расчетные времена выезда а/м со склада, подъезда к каждой точке доставки, выезда с нее после разгрузки или сбора пустой тары, время возврата на склад тары на территории предприятия. Время подъезда к первой точке рассчитывается как сумма времени въезда под погрузку на СГП, среднего времени погрузки и времени движения до точки. Время подъезда к следующей точке рассчитывается как сумма времени подъезда к предыдущей точке, времени разгрузки на точке и времени движения от предыдущей точки до следующей.

Распределительная задача как предмет системного исследования. Формализации понятий сложных систем уделено много внимания в работе [5].

Определены четыре основные группы признаков, определяющих содержание и функционирование сложных систем:

- разнородность принимающих участие в системе сил;

- многообразие видов детерминации;

- множественность закономерностей;

- отсутствие жестких закономерностей.

При формулировке объективной цели рассматриваемой сложной системы [4] два ее представления – локальное и глобальное, причем формализация объективной глобальной цели может быть строго невозможна из-за большого количества неопределенностей.

Известно [4], что связи между элементами рассматриваются как средства влияния, взаимодействия и взаимоотношений элементов, причем, эти средства обуславливают функционирование системы в пространстве и во времени.

Выявление связей и формализация является сложной задачей, т.к. структура всякой сложной системы формируется под влиянием различных факторов в процессе динамического развития. Поэтому важным является определение механизма формирования связей и вхождения их в структуру, влияния на состояния элемента и подсистем, на состояние системы в целом. Существует также и обратная связь между состояниями элементов и подсистем и их связями [6,7].

Связи между элементами и подсистемами нестационарны, т.к. формирование структуры сложной системы, а также влияние структуры на ее состояния как два процесса развиваются параллельно во времени.

1. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа – М.: Наука, 1981. – 488 с.
2. Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем. – М.: Мысль, 1999. – 204 с.
3. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. – С-Петербург, Изд-во СПбГТУ, 1997. – 510 с.
4. Форрестер Дж. Мировая динамика. – М.: Наука, 1977 – 168 с
5. Е. Г. Гольштейн, Д. Б. Юдин «Задачи линейного программирования транспортного типа». – М.: НИИВШ, 2002
6. Заргарян Е.В. Модель нечеткого производственного баланса. Сб. тезисов докладов международной научной конференции «Проблемы развития естественных, технических и социальных систем». Ч.1 – Таганрог: Изд-во «Антон», ТТИ ЮФУ, 2007.
7. Заргарян Ю.А. Ситуационные модели принятия решений в задачах менеджмента. Труды Ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр ЮНЦ РАН. – Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2009.

Все статьи автора «Заргарян Елена Валерьевна»