Multiobjective supply chain design under uncertainty- L.Pujianer/41-43/

В настоящата разработка се разглежда проблемът описващ проектирането и обновлението на Supply chain веригите , състоящи се от:

Целавата функция при формирането не се отнася само до търсенето на максимална печалба за даден планов период , но и за удовлетворяването на всички изисквания към продукта. Така формирана задачата може да бъде използвана за получаването на решения от различно естество , които от своя страна могат да имат влияние и ефект върху различни нива на Supply chain веригите.

От една страна конфигурацията на Supply chain веригите предопределя получаването на решения в условията на детерминистичното програмиране , но от друга страна представянето на Supply chain с методите на стохастичните модели дава възможност за отчитането влиянието на несигурностите върху модела. В последствие това благопрятства оценката и на финансовият риск разглеждан в условията на различни решения , получени в резултат от използването на Парето оптимизационните методи.
Основната концепция на Supply chain възникнала в началото на деветдесетте в последните години възвръща интереса към себе си. Причината за това е възможността за интегрирането на мениджмънта в средата на Supply chain с цел редуцирането до минимум на нежеланите събития в мрежата а също така и оценката за ролята и значението (влиянието) на всеки един от участниците в тази верига. Освен това много компаний засилват своите усилия и внимание върху формирането на собствени Supply chain вериги , които да отговарят на условията на силната конкуренция на пазара, редуцираният жизнен цикъл на продуктите, бързото развитие и внедряване на на нови продукти , голямото разнообразие от продукти , високите изисквания на клиентите и т.н.т . това както и продължаващото развитие на информационните технологии е достатъчна мотивациа за развитието на Supply chain и средствата за управлението и.

В настоящето Supply chain e изправен пред динамично променящ се пазар , което само по себе си е достатъчно предизвикателство (Perea-Lopez et al, 2001).

Основната цел на SCM Supply chain management е интегрирането на доставчиците и техните клиенти така , че те са бъдат в координация помежду си.

Освен това тук се включва и задачата за координацията на всички входни и изходни потоци ( материални потоци , информационни потоци , финансови потоци) така , че да бъде достигнато максимално количество произведена продукция както и удовлетворяването на изискванията по отношение на качеството й за региона , за които е предназначена (Simchi-Levi, Kamisky & Simchi-Levi, 2000). Тук трябва да се вземе под внимание и това , че в системата на Supply chain е включено и сервизното обслужване на клиентите (Silver, Pyke & Peterson , 1998). Основната цел е достигането на високи икономически резултати , които същевременно с това да удовлетворяват изискванията на потребителите.

• 
  стратегически;
  
• 
  тактически;
  
• 
  оперативни; (Fox, Barbuceanu & Teigen, 2000)
  

Тук може да се отбележи , че широк спектър от дейности при фирмите , като формирането на стратегията им , тактиката им на всяко едно оперативно ниво са включени в SCM

- Стратегическото ниво е предназначено за определянето на дългосрочният ефект от взетите решения във фирмата. Тук вниманието е насочено към оптималното проектиране на цялостната конфигурация на Supply chain мрежата включваики и проектирането на допълнително включени производства. Взимането на необходимите решения е в съответствие с броя , местоположението, и капaцитета на складовете и дистрибуторските центрове , които са в наличност, освен това тук са включени и транспортните връзки необходими при функционирането на мрежата , материалните потоци , конфигурациите на всяко едно производство от гледна точка на материално-техническото обезпечаване на всеки продукт.
-Тактическо ниво – включва дългосрочен и средносрочен период на управление и свързаните с него набор от решения , които трябва да бъдат вземани и същевременно с това обновявани всяка година. Това включва прилагането на иновационна политика съобразно изискванията на пазара и стратегическо планиране на транпортните разходи.
- Оперативно ниво – разглежда процесите в самото производство като изготвянето на производствените разписания (Simchi –Levi, Kamisky & Simchi-Levi, 2000).

Задачата на SCM е да намери най-доброто решение от набор решения дадени като цяло във веригата . След това моделите с помощта , на които са получени тези решения трябва да бъдат конструирани така , че да отговарят на динамиката на пазара.(Aplequist , Penky &Reklaitis 2000)

В настоящата работа е разгледан случая с определянето на стратегическите решения в Supply chain веригата.Проблемът се свежда до оптималното конфигуриране на цялостната среда на SC веригите. Решенията , които трябва да бъдат вземани включват множество от производства , които трябва правилно да бъдат локализирани , техният обем т.е капацитет, а така също и определянето на обслужващата ги мрежа от складове и магазини. Тук се включва и задачата с дефинирането и оптималното използване на транспортните връзки с оглед нормалното движение на изходните материали необходими за производството на даден продукт .

Математически проблемът е дефиниран като задача на смесеното целочислено линейно програмиране (MILP) като тук се използва метода на разклоненията и границите.

- изискванията към продукта;

6. 
   Risk management in the Scheduling of Batch plants under uncertain Market Demand-Luis Puigjianer /44-46/
   

Методите на стохастичната оптимизация са използвани за определянето на риска при краткосрочното използване на разписанията при многопродуктови “Batch”

производства вземайки в предвид и влиянието на несигурностите.
Проблемът е дефиниран използвайки двустадийно стохастично оптимизиране, при което се търси максимизиране на печалбата.Моделът освен това е разширен включвайки възможността за скъсяване на процеса , което осигурява т.нар. гъвкавост по отношение на несигурностите влияещи на процеса. При разглеждането на риска са добавени и контролни измервания и анализ формулирайки го като задача на много обектното оптимиране. Предложени са три алтернативни метода за оценка и сравнение в тази насока.

Значението при разглеждането на несигурностите не се състой само във взимането на решения в последствие но и в насочване на вниманието върху контрола на променливите влияещи на процеса а от там и на изходните резултати.Параметричните решения се отнасят до приетите различни подходи в зависимост от стойността на риска получен преди това.

Повечето от формулираните проблеми по тази тематика са детерминирани т.е те са базирани на номинални стойности по отношение на параметрите, които не отчитат несигурностите при планирането и изготвянето на производствените разписания.

В реалната практика различни ресурси могат да бъдат класифицирани като “несигурност” включвайки в себе си не само управляващи параметри като необходимо оборудване или процеса на колебателност във времето а така също и несигурностите възникнали от процесите протичащи в пазара като тенденция.
Несигурностите в реална обстановка се дефинират като задача , която има за цел да установи риска влияещ върху разходите , което от своя страна би довело до възникването на непредвидими ситуаций. Някои опити при изготвянето на разписанията в условия на несигурности са насочени главно до преформулирането на разписанията с цел в тях да бъде отчетено влиянието им.Освен това при този процес може допълнително да бъде отчетен и контролиран финансовият риск.
Това включване на несигурностите на ниво decision making е много важен етап и не е просто странично маргинално подобрение.

Моделите отчитат несигурността при изготвянето на разписанията , това е нова насока на развитие.Petkov and Maranas разглеждат модел на многопериодично производство в условията на многопродуктова схема като се отчита и влиянието на несигурностите.Те максимизират очакваните печалби използвайки променливи ограничения , за да наложат лимит от вероятностно ниво на задължителни резултати.

Lee and Malone предлагат т.нар.вероятностен модел базиран на основата на комбинация от Mонте Карло симулация и заздравяващи алгоритми даващи възможност за ръчно регулиране на параметрите при изготвянето на разписанията.
Vin and Ierapetritou използват мулти периодичен математически модел формулирайки го съобразно условията, които се изискват от Batch производства и същевременно с това отчитайки влиянието на несигурностите. Предлагат се няколко математически метода за устойчивост на разписанията въпреки , че не са включени директно в процеса на взимане на решения.
Engell представя двустадиино стохастично програмиране отчитайки също несигурностите на пазара при многопродуктови Batch производства.
Harjunkoski and Grossmann дискутират използването на смесеното целочислено програмиране с ограничения използвайки много стадийния подход при изготвянето на разписанията.
Balasubramanian and Grossmann предлагат прилагането на т.нар. “неясна” теория за разрешаването на проблема.Това “раздробяване” на модела е в резултат от използването на вероятностните подходи.Освен това трябва да се отбележи , че стохастичните модели за оптимизация отчитат тоталното очакване при изпълнението на модела. Тук не се прилага никакъв контрол върху променливите при различните сценарий , те налагат твърдението , че процесът на взимане на решения е рисково неутрален процес.
Целта на представената работа е да осигури инструмент за поддръжка на решението както и за неговото по нататъшно развитие при воденето на политиката от страна на фирмата както и предприетата стратегия при изготвянето на разписанията в условията на несигурностите на пазара.Тук се отчита взаимодействието между риска и очакваните печалби на ниво взимане на решения.Поради горепосочените причини е използван стохастичният подход при взимането на решения.
Дискретизацията на времето позволява оптимизирането на ограниченията. Поради тази причина разглежданите множества от целочислени променливи е необходимо да бъдат преформулирани при излагането на проблема.
Въпреки ограниченията наложени от оптимизацията математичното програмиране изисква леснота при вмъкването на променливи влияещи върху процеса използвайки стандартните методи.

В настоящата разработка е предложен нов двустадиен стохастичен модел на MILP базиран на т.нар. Batch shot концепцията, която не разглежда времеви ограничения в първоначалното си представяне.Тази формулировка в последствие е разширена вмъкването на възможност за контракти, който безусловно опростяват управлението на риска.

• 
  Infrastructure Modeling –Product portfolio and Capacity Planning
  

Тази работа разглежда развитието на т.нар.рамково математическо програмиране , което е помощен инструмент в процеса на изготвянето на производствената програма и планираните количества т.е капацитета на дадено производство.

• 
  Product management ;
  
• 
  Capacity management ;
  
• 
  Trading structure ;
  

Първоначално проблемът е дефиниран като едностранен детерминиран много периодичен смесено целочислен линеен подход.

(успех и неуспех).

Разширения стохастичен модел разглежда вътрешната структура , която често има широко влияние върху ползата от формирането на производствената програма.

Моделът разглежда главните аспекти включени в инфраструктурното моделиране. Практически оптимизационните критерии се доближават до разработването на новият продукт , иновационната стратегия , стратегията по планираният капацитет и инвестиционната политика са специализирани звена в промишлеността.

1. 
   Литературен обзор –Главната цел тук е да се изучат съответните стадии по дадената тема и същевременно с това да се изпитат всички различни подходи.
   
2. 
   Формулиране на проблема. След литературният обзор се описва т.нар. математическо описание на проблема , описват се целевите функции (цели се да се намери максималната печалба) , описват се ограниченията (по даден ресурс),
   

3. 
   Развитие на модела – Тук ключовият момент е реализирането на модела в програмен език с цел използването на компютърната модификация. За постигането на тази цел е използван GAMS.
   
4. 
   Проверка за адекватността на модела
   
5. 
   Заключителен доклад .Преглед на работата за периода.
   

Определянето на оптималните разписания може да бъде разделено на три отделни групи в зависимост от хоризонта на планиране:

1. 
   Дълъг обсег (период) –Това са модели предвиждани за дълги периоди , при тях целта е да се оптимизира капацитета на производството .Този период трае обикновено няколко години.
   
2. 
   Модели за кратки планови периоди –Тук целта е да се оптимизира редицата (поредицата) от производствени задачи . Времевата рамка в случая е много кратка ( от дни до седмици).
   
3. 
   Третата група е т.нар. среден времеви период – Той излага отличителните характеристики между късия и дългия период на планиране.
   

Детерминистичните модели приемат ,че прогнозните цени на даден продукт са известни със сигурност.Това важи за кратките времеви периоди.За средните и дългосрочни периоди цената е променлива.

Problem statement (описание на проблема)

1. 
   Product management –Тук вниманието е насочено върху главните отличителни характеристики на т.нар “кандидат продукт” като потенциална възможност за внедряването му в производството и в последствие реализацията му на пазара. По разработката на новият продукт са необходими финансови средства , стратегия относно формирането на цените , маркетингово проучване.
   
2. 
   Capacity Management –Тук вниманието е насочено към преразпределението и предислоцирането на съществуващите мощности при определен производствен план а така също и решения изискващи допълнителни инвестиции, които биха се явили като необходимост при бъдещи изисквания.
   
3. 
   Trading structure –Тук вниманието е насочено върху финансовите потоци между различните компоненти (съставни части) на компанията, на практика това се осъществява между различните производствени и комерсиални центрове.
   

В заключение може да се отбележи необходимостта от взимането под внимание

На следните основни пункта при разглеждането на новият продукт –“кандидат- продукт”:

1. 
   Определянето на неговата комерсиална характеристика:
   

• 
  Прогнозни изисквания;
  
• 
  цени;
  
• 
  разходи необходими за осъществяването на маркетинга
  

2. 
   Разходи необходими за изследователка работа.
   
3. 
   Изготвяне на т.нар. времева конструкция на производството
   
4. 
   Отчитане на производствените разходи и капацитета на дадено производство отчитайки съвместимостта й с производствената програма.
   
5. 
   Необходимостта от трансфер на нови технологии и тестове , на които трябва ад бъде подложен всеки продукт преди да бъде внедрен в производството.
   
6. 
   Сортирането на обема на производството /капацитета/
   
7. 
   Описване на наличните мощности по отношение на времето за експлоатация.
   
8. 
   Отчитане квотите наложени от пазара.
   

Математическо описание на модела

Стойностите на променливите при тези условия са константи по време на всяка една от годините.Би било възможно периодите да се дискретизират на по-малки интервали , но като резултат задачата би се усложнила , както и по нататъшното му реализиране в програмен език.

Основният проблем , които възниква в последствие е избирането на такива продукти за производство съобразно времевия планов период така ,че да бъде съобразено със стартирането на инвестициите по изграждането на нов блок или проекти по подобряването на вече съществуващи блокове.

Стратегията по инвестирането трябва да бъде съобразена с внедряването на новите продукти.


8. Strategic Supply chain optimization for the Pharmaceutical Industries-Nilay Shah/50-57/

Фармацевтичните компании са подложени на промяна изправяйки се пред предизвикателствата на глобализацията и модерната икономика.

Глобализацията на бизнеса , комплексното разнообразие от лекарства и същевременно с това нарастващите ограничения по отношение на финансовите потоци , намаляващата защита на патентите са само част от факторите водещи до тези промени.Всички нива от веригата са засегнати , от разработката на новият продукт (лекарството) , мениджмънта и производството до ниво маркетинг.
Тази разработка описва оптимизирането на процеса разглеждайки едновременно разработката на новият продукт от една страна и стратегията по внедряването от друга, както и количественото му планиране в съответствие с нивото на необходимите инвестиции.
Цялостният проблем е дефиниран като модел на смесеното целочислено линейно програмиране .Тук се взимат под внимание две практични характеристики отличаващи се във фармацевтичната промишленост:

1. 
   Градивната съставна част на производството;
   
2. 
   Глобалната индустриална структура.
   

Типичният времеви цикъл за разработката на ново лекарство се редуцира.Осемте години необходими за разработването му както и направените инвестиции трябва бързо да се възвръщат тъй като сходните /родствените/ продукти явяващи се на пазара в последствие редуцират силно нивата на печалбите.компаниите постоянно са поставени пред въпроса за най-добро и оптимално използване на наличните финансови ресурси. Като пример в това отношение може да разгледаме следния случай:

Компания произвежда и продава установен продукт , продукт(А) и разработила същевременно с това нов продукт (В) , които е готов да бъде пуснат в производството след година.Освен това е започнала разработката на нов продукт (С), за които е необходим период от шест години.Компанията трябва да вземе най-доброто решение относно бъдещата си политика при процеса на разработването и внедряването на нови продукти. Една от възможностите е да се инвестира едновременно и да се формира план за паралелното производство на тези при продукта едновременно. Алтернативната възможност е поетапно да се инвестира във всеки един продукт поотделно, това се налага от факта , че всеки един от тях изисква различни по размер инвестиции. Съществуват няколко други възможности Предизвикателството е да се оптимизират критериите по съставянето на плана за развитие изключвайки излишните капиталови задължения.Новите продукти (лекарства) изискват повече и по-усложнени производствени разписания и поради тази причина производствените им разходи нарастват с 10-20%.Освен това са необходими разходи за прогнозиране на пазарната цена на продукта както и изготвянето на маркетинговото проучване.Решението взето от гледна точка на множеството изисквания към продукта, количества произведена продукция, производствените разходи както и капацитетът необходим за изпълнението на производствената програма.Търговската структура на компаниите в днешно време е ориентиране към формирането на интернационална структура на производството а така също и на продажбата на продукцията си.
Това са множество от бизнес центрове работещи при различни режими на облагане , координирането на плана за продажба между центровете влияе директно върху печалбата.Проблемът очевидно е свързан с доста предизвикателства тъй като целта е да се изгради връзка между взимането и определянето на решения както и областите към които е насочено разработването т.е проектирането на дадено производство и свързаното с него понататъшно комерсиализиране на новият продукт. В повечето случай бизнесът диктува нивото на независимост на дадено производство . Основните усилия са насочени към координирането на отговорностите ,които са функционално свързани с изискванията по отношение на глобалната оценка и по-точно минимизиране на разходите като паралелен процес включващ в себе си планирането и дистрибуцията на продукта ,преди по време на неговата изработка до складирането му.

В практиката изискванията са обикновено различаващи се във времето и поради тази причина гъвкавостта на производството не може да бъде предварително известно дори и да бъде известен предварителният му план. Главната цел е да се каптират –отсеят производствените и дистрибутивни възможности акуратно без да е необходимо в първоначалният стадии на разработка да се изготви подробен план.

1. 
   Product Management Tук вниманието е насочено относно това дали всеки от разглежданите “кандидат-продукти” са подходящи за внедряването им в производството.
   
2. 
   Capacity Management –Разглежда се основната дейност свързана с оптималното разпределение на съществуващите възможности на дадено планово производство и решенията взимани в последствие свързани с определянето на необходимите инвестиции по даден продукт необходими за удовлетворяването на бъдещи изисквания.
   
3. 
   Trading Structure . Тук вниманието е насочено върху финансовите потоци между различните звена на компанията ,вариране на производствената цена на продукта сред набор от различни производства а така също и между бизнес центровете.
   

2.1 Product Management

1. 
   .Първият стадий произвежда малко количество от активните съставки на продукта .
   

2. 
   Вторият стадии трансформира това количество съставни части до готов продукт годен за употреба (напр. таблетки , антибиотици и др.).
   

Предварителният (първи) стадии е т.нар. критичен стадии към плана.Стартовата точка на анализа е т.нар.”кандидат план” –това са набор от продукти , които ще бъдат разгледани за понататъшното им разработване , производство и пласмент , за целта са необходими следният набор от данни за извършването на анализа и на продуктите като цяло необходими за реализирането на плана :

1. 
   Изготвяне на прогнози:
   

В настоящата работа те се третират като детерминирани и определят как тези прогнози могат да направят необходимата селекция за дадено –планирано количество продукция.

2. 
   Клинични изпитания
   

3. 
   Ценови профил :
   

4. 
   Производствени разходи :
   

5. 
   Възнаграждения :
   

6. 
   Разходи по разработването на продукта .
   

Тъй като продуктите , които са включени в производствената програма са известни следващата стъпка е да се определят неговите капацитивни възможности необходими за всеки един продукт от производственото разписание . Тук се отчита и влиянието му върху останалите продукти включени в кампанията .Производствата обикновено работят в кампании и всеки следващ продукт добавен към дадена кампания вмъква отличителен спад на капацитета на производството като цяло. Необходимите данни разгледани по-долу разглеждат подробно изискванията относно капацитета необходим за всеки един нов продукт.

1. 
   Капиталови разходи .
   

2. 
   Време необходимо за осигуряването на ново оборудване или на разширяването на вече съществуващо такова.
   

3. 
   Фиксирани производствени разходи .
   

Във фармацевтичната промишленост това може да бъде и специализирана лаборатория.

4. 
   Производствено ниво на продукта.
   

5. 
   Времево разпределение
   

6. 
   Фиксирано време
   

т.нар.”изучаваща крива” и да се достигнат целите относно качеството на продукта .Това от друга страна увеличава загубите при първоначалното внедряване на продукта.

7. 
   Квалифицирано време
   

1. 
   Производствени компоненти (съставни части).
   

Производствените съоръжения имат блокова структура.Всеки блок съдържа два типа реално съществуващи обекта :

• 
  Базисен пункт
  
• 
  Сервизен център
  

• 
  Производствена линия
  
• 
  Пречистваща линия
  

Всеки блок се ползва от ресурсите на сервизният център като административни дейности , анализ в лабораторни условия

и др.(фиг.2)

(фиг.2)

2. 
   Етап на разглеждане
   

Процесът на разглеждане е твърде сложен и комплексен тъй като отделните звена –“блокове” имат множество особености.

Преди стартирането на определана производствена кампания е необходимо почистването на звеното “блока”, това отнема период от време в продължение от един месец. След това възниква въпросът за продължителността на кампанията. Въпреки че продукта е произведен на номинално равнище през време на кампанията , губещите фактори в производството е необходимо да бъдат включени с тенденция те да намалват.След като продукта е призведен за първи път в определен географски регион е необходимо да се отчете неговата активност .Първоначално влияние оказва времето необходимо изучаването на новият продукт .След като е вече осъществено първите няколко партиди от него трябва да бъдат изпратени до съответните експерти за одобрение.
2.3 Производствена структура

В общия случай моделите игнорират вътрешните тенденции и изменящите се цени взимащи място вътре в корпорацията.Това влияе много силно върху прогнозираните печалби на фирмата а така също и върху производственият й план.Освен това би имало широк ефект върху решенията върху решенията процесът на локализирането на новото производството , като пример в това отношение може да бъде даден локализирането на с цел преструктурирането на различните облагаемите нива. В общият случай може да споменем , че три главни центрове са в директна взаимовръзка един спрямо друг използвайки Supply chain структурата на компанията:

-Това е център занимаващ се с организирането на отговорностите относно финансовият ресурс и разработването на нови продукти

-Тук се разпределят отговорностите свързани с разположението на производството.

–Това са звена от фирмата отговарящи за маркетинга и продажбата на продукта.

Определящите финансови потоци взимат ключова роля сред тези центрове , тук трябва да се отбележи , че транспортните разходи имат знаково влияние върху печалбата на всеки един от центровете .Тук влияние оказва и географското разположение на центровете

Дейността не всеки един център може да бъде описана както следва:

1.Център отчитащ печалбите
2.Център отчитащ разходите – Това са центрове , които покриват само разходите плюс минимална печалба.
Фармацевтичната промишленост се характеризира със следната особеност а именно , че всички производствени отдели работят като центрове за разходите , докато интелектуалният капацитет работи като бизнес център и задържа по-голяма част от печалбата.

3.Изчерпателно описание на модела

Следната последователност от точки е необходима да се спазва при формирането на модела:
1.Множеството от потенциални продукти , т.нар “кандидат продукти” за производственият план.
2.Необходимите прогнози –Килограм от продукта получаван за определен планов период а така също и за всеки междинен продукт от производствената програма .
3.Минимално изискване по отношение изпълнението на всеки един продукт включен в производствената програма.
4.Прогноза за цената на продукта през всяка една година.
5.Възнадраждение в следствие комерсиализациата на продукта.
6.Вариране и фиксиране на производствените разходи.
7.Очаквани производствени загуби.
8.Други производствениразходи.
9.Вътрешни нива на инфлация.
10.Очаквани нива на произведени количества.
11.Времето необходимо за организиране на производствените мощности.
12.Определяне на максималното и минималното производствено време.
13.Определяне на търговската структура на компанията –организация на разходите и печалбата , както и облагането на всеки един от центровете.
14.Определяне нивата на обезценяване на капиталовите инвестиции.
Въз основа на горе изброената последователност от точки авторите имат за цел да разработят математически модел за оптимизациа , които да определи следната последователност от количествени характеристики.
1.Производствена програма- определяне на “кандидат-продуктите”
2.Какъв е производственият капацитет , както и точното формиране на плановият хоризонт
3.Сортиране на стартовите времена на всеки един от новите продукти.
4.Формиране на производствената програма за всеки един от продукти по години включвайки местоположението на новият продукт като производство , а така също и като част от дадена планирана кампания
5.Продажба и запас от стоки.