Задача распределения трудовых ресурсов во времени. Проблемы оптимизации в перераспределении ресурсов.

Оптимизатор перераспределения создает план распределения для всех продуктов, выбранных во всех указанных местоположениях модели логистической цепочки. После завершения производства система сначала проверяет, какие количества продукта фактически доступны в исходных местоположениях (т.е. местоположения с запасом). Сумма этих количеств продукта называется доступным для распределения количеством (ATD). Затем система определяет способ распределения доступного для распределения количества в целевых местоположениях (т.е. в местоположениях с потребностью). Для этого оптимизатор учитывает следующие факторы:

● Правила распределения (например, правила справедливого распределения и правила push), если доступные количества продукта превышают потребность или имеют значение меньше потребности.

● Все затраты, определенные в модели логистической цепочки, например транспортные затраты, складские затраты и штрафы за непоставку.

● Ограничения, например транспортная мощность, емкость склада и размер партии транспортировки.

Ограничения и правила распределения определяются в профиле оптимизатора перераспределения SNP. В этом профиле можно также определить дополнительные параметры для оптимизации перераспределения, например методы декомпозиции для совершенствования среды выполнения.

Цель оптимизатора развертывания состоит в нахождении наиболее экономически эффективного плана из числа всех выполнимых планов (т.е. из числа планов, которые учитывают все указанные ограничения).

Правила распределения

Недопокрытие потребности

Если оптимизатор развертывания обнаруживает, что доступное для распределения количество в целевых местоположениях ниже потребности, то применяется правило недопокрытия потребностей, определенное в профиле оптимизатора перераспределения SNP. Доступны следующие правила:

● Распределение на основе наиболее низких затрат

При вычислении распределяемых количеств продукта оптимизатор перераспределения учитывает только затраты, определенные в модели логистической цепочки, а также ограничения, указанные в профиле оптимизатора перераспределения SNP. Рассчитанный план распределения будет иметь наиболее низкие затраты.

Если эта опция включена, то потребность в одном местоположении может быть не удовлетворена, так как потребность в другом местоположении может быть удовлетворена с меньшими затратами.

● Справедливое распределение по потребностям

Основная цель оптимизатора перераспределения состоит в том, чтобы распределить количества ATD в целевых местоположениях равномерно согласно требованиям (заказы клиента и прогнозы).

При распределении количеств также учитываются затраты, определенные в модели логистической цепочки. Например, если транспортные затраты высоки, оптимизатор может не распределять выделенное количество непосредственно в местоположение потребности, а выполнить обход через другое местоположение. Если рассчитанные количества равномерного распределения невозможно распределить из-за определенных ограничений, то эти количества распределяются в другие целевые местоположения на основе затрат.

● Наиболее ранняя поставка

При использовании вместе с опцией Равномерное распределение количества по потребности можно указать, что при справедливом распределении оптимизатор развертывания должен при возможности полностью выполнить наиболее раннюю потребность перед планированием выполнения более поздних требований. Если эта опция не выбрана, то оптимизатор попытается равномерно распределить количества ATD по требованиям в различных периодах.

Перекрытие потребности

Если оптимизатор перераспределения обнаруживает, что доступное для распределения количество превышает потребность из целевых местоположений, то применяется правило перекрытия потребности, определенное в профиле оптимизатора перераспределения SNP. Доступны следующие правила:

● Распределение на основе наиболее низких затрат

При вычислении распределяемых количеств продукта оптимизатор перераспределения учитывает только затраты, определенные в модели логистической цепочки, а также ограничения, указанные в профиле оптимизатора перераспределения SNP. Обычно все потребности выполняются в целевом местоположении, так как высокие затраты по непоставке препятствуют невыполнению потребности. Оптимизатор распределяет избыточный запас по местоположениям с наименьшими затратами. Это местоположение не обязательно имеет потребность.

● Распределение push по потребности

Основная цель оптимизатора развертывания состоит в том, чтобы распределить количества ATD равномерно согласно требованиям в целевых местоположениях. Так как доступное для распределения количество превышает объем потребности, то в отличие от ситуации справедливого распределения рассчитанное процентное значение составляет более 100 % (целевые местоположения могут получить количество, которое превышает их потребность).

Как и для справедливого распределения, при распределении рассчитанного количества также учитываются затраты, определенные в модели логистической цепочки. При необходимости также выполняются обходы в логистической цепочке, если это позволяет сократить совокупные затраты.

● Наиболее ранняя поставка

При использовании вместе с опцией Распределение push по потребностям можно указать, что в распределении push оптимизатор перераспределения должен распределить все доступные количества ATD по целевым местоположениям в наиболее раннее время потребности. Если эта опция не выбрана, то оптимизатор попытается равномерно распределить количества ATD по требованиям в различных периодах.

Учет затрат

Оптимизатор перераспределения учитывает следующие затраты, определенные в модели логистической цепочки:

● Складские и транспортные затраты

● Затраты на увеличение складирования, транспортировки и мощности обработки

● Штраф страхового запаса

● Штраф за задержку

● Штраф за непоставку

Профиль затрат SNP позволяет установить относительную важность различных типов затрат.

Учет ограничений

План считается выполнимым, если он соответствует всем ограничениям модели логистической цепочки, установленным в профиле оптимизатора перераспределения SNP. Реально выполнимое решение может включать в себя нарушения ограничений срока оплаты или страхового запаса. Сроки оплаты и страховые запасы являются мягкими ограничениями (т.е. ограничениями, которым присваиваются затраты нарушения). План, нарушающий мягкие краевые условия, предлагается только в том случае, если по указанным в системе затратам он является наиболее экономически эффективным.

Оптимизатор использует метод линейного программирования для одновременного учета всех факторов, относящихся к проблеме, в пределах одного оптимального решения. По мере активации других ограничений задача оптимизации становится более сложной, что обычно увеличивает время, необходимое для решения проблемы. Оптимизация должна как правило выполняться в качестве фонового задания.

Оптимизатор учитывает различие между задачами линейной и дискретной оптимизации.

Линейная оптимизация

Из профиля оптимизатора перераспределения SNP можно выбрать один из трех методов, которые позволяют решить постоянные линейные задачи оптимизации перераспределения:

● Одинарный симплекс-метод

● Двойственный симплекс-метод

● Внутренний точечный метод

Все три метода приводят к оптимальному решению. Среда выполнения может быть основным определяющим фактором для определения используемых методов. В то же время общее правило выбора лучшего метода для указанной проблемы отсутствует (кроме проверки каждого метода по отдельности). Для оценки приложения следует выполнить эталонное тестирование на основе тестового сценария. Это вызвано тем, что выбор оптимального метода в большей мере зависит от структуры логистической цепочки, чем от данных ввода. Таким образом, в продуктивной среде выполнение ежедневного эталонного тестирования не требуется.

Дискретная оптимизация

Оптимизатор перераспределения рассматривает задачу не как продолжительную, а как дискретную, если модель содержит следующие объекты:

● Дискретные размеры партии для транспортировки (целые значения)

● Дискретное транспортное средство

● Минимальный размер партии для транспортировки

● Кусочно-линейные функции затрат для транспортировки

● Мощность складирования, транспортировки и обработки

Чтобы учитывать в оптимизаторе указанные выше ограничения, необходимо использовать один из методов дискретной оптимизации из профиля оптимизатора перераспределения SNP.

Кусочно-линейная функция затрат, которая определяется в основных данных, учитывает различие между выпуклой функцией затрат (затраты на единицу увеличиваются по мере увеличения объема; например, для моделирования сверхурочной работы или ночных смен) и вогнутой функцией затрат (затраты на единицу уменьшаются по мере увеличения объема; например, для моделирования фрахтовых ставок).

Выпуклые функции затрат не усложняют задачу планирования и могут быть решены эффективно. Их также можно смоделировать в альтернативных режимах без использования кусочно-линейных функций затрат.

Напротив, вогнутые кусочно-линейные функции затрат не могут быть вычислены решателем линейной программы, а только с помощью методов дискретизации (линейное программирование смешанных целых чисел). Если кусочно-линейные функции смоделированы, а оптимизатор выполнен без дискретизации или горизонт дискретизации меньше горизонта планирования, то оптимизатор учитывает линейную функцию затрат, определенную в дополнение к кусочно-линейной функции затрат.

Метод дискретной оптимизации не может использоваться со строгим определением приоритета (см. ниже).

Использование метода дискретной оптимизации может значительно увеличить требования ко времени выполнения. Следует отметить, что планирование логистических сетей является функцией среднесрочного планирования. Эта функция не предназначена для решения целочисленных задач (т.е. с помощью метода дискретной оптимизации).

Декомпозиция

Основная задача декомпозиции состоит в сокращении времени выполнения и требуемой памяти для оптимизации. Декомпозиция может также являться единственным способом поиска выполнимого решения в случае больших дискретных проблем в оптимизаторе перераспределения.

Декомпозиция представляет собой гибкий инструмент, позволяющий найти баланс между качеством оптимизации и требуемым временем выполнения. Если время выполнения не ограничено, то оптимизатор перераспределения обычно предоставляет лучшее (оптимальное) решение без декомпозиции. Если указано фиксированное время выполнения, то декомпозиция позволяет найти лучшее или выполнимое решение.

Методы декомпозиции, доступные для оптимизатора перераспределения, подробно описаны ниже. Время, продукт и методы внутренней декомпозиции перераспределения могут использоваться в сочетании с линейными методами и методами дискретной оптимизации. Рекомендуется использовать декомпозицию ресурсов вместе с дискретной оптимизацией.

● Временная декомпозицияускоряет процесс решения путем разделения исходной проблемы на серии частей проблемы. Эти проблемы затем решаются последовательно.

● Декомпозиция продукта ускоряет процесс решения путем формирования групп продуктов. Полная модель одновременно выполняет обработку одной группы продуктов согласно выбранному размеру окна. Общее правило: чем меньше размер окна, тем меньше времени потребуется системе, чтобы найти решение, но чем больше размер окна, тем лучше качество найденного решения.

● Декомпозиция ресурсовускоряет процесс принятия решения путем анализа материалов потока, а базовые решения оптимизатора о транспортировке и складировании определяют последовательность ресурсов. После этого оптимизатор может создать подпроблемы для отдельных ресурсов, которые решаются в установленной последовательности. Оптимизатор принимает решения в каждой подпроблеме, которая вызывает загрузку ресурса.

Декомпозицию ресурсов рекомендуется использовать в том случае, если ресурсы всегда загружаются в аналогичной последовательности. Декомпозиция ресурсов не сокращает потребности в памяти. Чтобы сократить потребности в памяти, можно использовать временную декомпозицию наряду с этим методом декомпозиции. Декомпозиция ресурсов не может использоваться вместе с декомпозицией продукта или строгим определением приоритета.

● Внутренняя декомпозиция перераспределения может ускорить процесс принятия решения путем разделения задачи оптимизации на минимально возможные части проблемы. Эти части проблемы затем решаются последовательно. Этот метод декомпозиции рекомендуется использовать в том случае, если модель логистической цепочки имеет определенную структуру проблемы. Например, если модель не содержит ограничения мощности, продукты могут распределяться при перераспределении независимым образом, что позволит сократить время выполнения.

Профиль приоритетов SNP также позволяет определить приоритеты для декомпозиции продукта и ресурсов, т.е. изменить последовательность, в которой оптимизатор группирует и планирует продукты и ресурсы в частях проблемы. Для получения дополнительной информации см. раздел Профиль приоритетов SNP в документе Декомпозиция (документация оптимизатора SNP).

Определение приоритета

Оптимизатор развертывания позволяет разграничить приоритет заказов клиента и прогноз по сбыту. При строгом определении приоритета заказы клиента всегда имеют приоритет 1, исправленный приоритет прогноза по сбыту 5 и приоритет прогноза по сбыту 6. В пределах каждого класса приоритета для выбора окончательного решения используется вся доступная информация о затратах. При определении приоритета на основе затрат для выбора оптимального решения используется информация о штрафных затратах из основных данных продукта (на закладке SNP1).

Другие рекомендации

● Результаты прогона оптимизации перераспределения не включают в себя разметку заказов по исходным отдельным потребностям, так как потребности распределены по периодам.

● Оптимизатор перераспределения учитывает всю мощность и альтернативную мощность, которая доступна глобально (во всех местоположениях).

● В случае перегрузки мощности оптимизатор развертывания не предоставляет решение или увеличивает мощность на основе расчета штрафных затрат (в зависимости от системных параметров настройки).

● Оптимизатор перераспределения учитывает срок годности продукта ограниченным способом (см. информацию об оптимизаторе SNP в разделе Планирование запаса, который также применим к оптимизатору перераспределения).

● Оптимизатор развертывания учитывает следующие горизонты перераспределения: Горизонт перераспределения pull, горизонт перераспределения push, и горизонт проверки SNP. Эти горизонты определяются в профиле оптимизатора перераспределения SNP.