Проблемы оценки надежности цепей поставок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблемы оценки надежности цепей поставок

Лукинский В.С., Чурилов Р.Л.

Аннотация

В статье рассматриваются существующие подходы к оценке надёжности цепей поставок, анализируются основные проблемы, мешающие развитию данной области, и предлагаются пути их решения.

Ключевые слова: оценка надежность устойчивость отказ поток отказов цепь поставок работоспособность

Современный этап эволюции теории логистики и управления цепями поставок характеризуется повышающимся интересом к целому ряду новых понятий, таких как устойчивое развитие, устойчивость (жизнестойкость), прочность (робастность), гибкость, адаптивность скорость реакции и надёжность [4, 11].

В статье В. И. Сергеева и Е. А. Дорофеевой [11] на основании анализа смены логистических парадигм: функциональной (1970-е гг.), ресурсной (1980-1990-е гг.), инновационной (2000-е гг.) - делается вывод, что - «устойчивость стала одним из важнейших параметров функционирования цепей поставок, наряду с предоставляемым уровнем сервиса и затратами», при этом если снижение затрат достигается главным образом за счёт «локальной оптимизации, то именно устойчивость выступает в качестве критерия эффективности всей цепи поставок».

Не останавливаясь подробно на важности и концептуальной перспективности материалов, представленных в работе [11], затронем лишь одну из дискуссионных тем - проблему оценки надёжности цепей поставок. На наш взгляд, в цитируемой работе присутствует неопределённость в трактовках понятий «устойчивости» и «надёжности». Так, в разделе, посвящённом «устойчивости и надёжности технических систем», оба понятия базируются на одних и тех же принципах и имеют следующие различия:

- надёжность - это способность системы сохранять значения её ключевых показателей эффективности KPI[1];

- устойчивость - свойство системы восстанавливаться, что «выражается в возвращении значений KPI в заданные допуски».

Учитывая, что в теории надёжности [8] рассматриваются «восстанавливаемые объекты», для которых «проведение восстановления работоспособного состояния предусмотрено в соответствующей документации», очевидно, что грань между двумя терминами практически стирается.

Однако, при формировании таблицы отличительных характеристик указанных понятий [11] «устойчивое развитие» и «устойчивость» отнесены авторами к высшим уровням, соответственно, к нулевому и первому, тогда как «надёжность» отнесена к низшему третьему уровню.

Указанное противоречие, на наш взгляд, является следствием нескольких причин, главная из которых состоит в том, что оценка надёжности цепей поставок сведена к одному показателю - вероятности безотказной работы (или длительности безотказной работы).

Поскольку для практически всех вышеуказанных новых понятий отсутствуют не только система показателей, кроме нескольких KPI, но и методы (модели) оценки, мы считаем, что реальной платформой для их формирования может быть выбрана теория надёжности технических систем (НТС) и накопленный в ней потенциал аналитических и прикладных разработок, с учётом специфики функционирования цепей поставок.

Теория надёжности технических систем. Различным теоретическим и практическим аспектам НТС посвящено огромное количество работ отечественных и зарубежных учёных, выполненных во второй половине прошлого века. Из многочисленных определений надёжности остановимся на нескольких, позволяющих очертить контуры рассматриваемой проблемы с различных точек зрения.

Во-первых, теория надежности -- «наука о методах обеспечения и сохранения надежности при проектировании, изготовлении и эксплуатации техники» [12].

Во-вторых, надёжность - «свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надёжность является сложным комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств» [8, 11, 16].

В-третьих, под надёжностью следует понимать способность изделия сохранять качество при определённых условиях эксплуатации, т.е. «надёжность - это качество, развёрнутое во времени» [1].

Анализ многочисленных источников показал, что теория НТС является наукой с чётким понятийным аппаратом и большим количеством моделей и методов, которые нашли широкое применение на практике и получили всестороннее отражение в фундаментальном энциклопедическом справочнике «Надёжность и эффективность в технике», десятитомное издание которого было осуществлено в 1986-1990 гг. [8]. Чтобы подчеркнуть всю многогранность и глубину данной работы, приведём наименования основных томов этого справочника: «Методология. Организация. Терминология», «Математические методы в теории надежности и эффективности», «Эффективность технических систем», «Методы подобия в надежности», «Проектный анализ надежности», «Качество и надежность в производстве», и другие. Очевидно, что при формировании прикладной теории надёжности логистики и цепей поставок следует воспользоваться разработками теории НТС, содержание которых иллюстрируют названия томов справочника. Ведь вопросы НТС получили развитие в таких областях хозяйственной деятельности, которые при использовании современной терминологии должны быть отнесены к логистическим системам, а также логистическим функциям и операциям. Речь идёт о материально-техническом снабжении, транспортировке, нормировании запасов (запасных частей) и др. Остановимся подробнее на некоторых работах, опубликованных в 1980-2000 гг.

Надёжность материально-технического снабжения. В 1983 году была опубликована монография К. В. Инютиной, посвящённая надёжности снабжения [5]. При рассмотрении вопросов терминологии автор обратила внимание на то, что «в экономической литературе, особенно в последнее десятилетие, широко используются такие понятия, как «надёжность снабжения», «надёжность поставок», «надёжность материального обеспечения» и др., однако чётко выделенного понятия надёжности применительно к снабжению не приводится» [5, с. 27]. Следует подчеркнуть, что в работе дано одно из первых определений надёжности снабжения, которое характеризуется, как «способность системы обеспечивать достижения основной цели снабжения, которая определена нами как своевременная поставка запланированной к потребности продукции в заданных объёмах и номенклатуре; количественная мера надёжности - это вероятность достижения требуемых объёмов, номенклатуры и сроков поставки» [5, с. 36]. Нетрудно заметить, что количественная мера надёжности - это совместное понятие «идеального» или «совершенного» заказа: «точно в срок», «в полном объёме», «в заданной последовательности».

В работе [15] опубликованной в 1988 г. рассматривались вопросы снабжения запасными частями транспортных предприятий. Авторами были разработаны методы расчёта текущего и страхового запасов, их планирования и нормирования, основанные на исследованиях эксплуатационной надёжности автомобилей, включающих анализ потоков отказов деталей, узлов и агрегатов; оценки вероятности безотказной работы; средние и гамма-процентные ресурсы элементов и т.д. По существу, в работе была представлена методология оценки надёжности такой ключевой логистической функции, как управление запасами.

Надёжность логистических контейнерных систем. В монографии С. Н. Нагловского [7, 1996 г.] рассмотрены вопросы надёжности контейнерных систем доставки грузов. По мнению автора «важнейшим мероприятием, обеспечивающим контейнерной системе оптимальную организационную структуру, является планирование надёжности её элементов». А под экономической надежностью элементов автор рассматривает «их свойство обеспечивать в планируемом периоде времени значения экономических показателей функционирования системы в параметрах, гарантирующих системе своевременное достижение ее целей с минимальными затратами материальных, трудовых и иных ресурсов или с максимально возможным, сравнительно с традиционными элементами, экономическим эффектом» [7, с. 15-16]. Комплексный показатель экономической надёжности в этой работе рассчитывается с учётом таких показателей, как производительность контейнера, затраты на маркетинговые исследования и научно-исследовательские разработки, затраты на изготовление и эксплуатацию контейнера и срок службы контейнера.

Надёжность логистических систем. В 2000 г. в работе Л. Б. Миротина и В. И. Сергеева [9] были отражены сразу несколько подходов к определению надёжности. Изначально надёжность определяется как «последовательность исполнения «точно в срок» [9, с. 71], но с оговоркой, что также учитываются «информационные и финансовые процедуры, сопровождающих физическое распределение».

Затем была рассмотрена взаимосвязь между управлением рисками, страхованием и надёжностью логистических систем, при этом надёжность определялась, как «вероятность наступления отказа или вероятность безотказной работы системы» [9, c. 138]. Модель вероятности безотказной работы базируется на простейшем потоке отказов и определяется по формуле R=e^-лt (где t - время работы оборудования; л - интенсивность потока отказов).

Из анализа данной работы вытекает несколько чрезвычайно перспективных идей, которые, к сожалению, не получили развития в работе авторов.

Во-первых, в работе под логистической системой авторы понимают «процесс движения материальных ресурсов, осуществляемый в сферах обращения и производства», предлагая представить логистическую систему в виде двух подсистем:

- коммерческой, т.е. процесса движения товаров и финансовых средств в сфере обращения;

- производственной, т.е. процесса физического перемещения или изменения предметов труда и работы всякого рода оборудования.

Используя данный подход, логистическую систему можно описать следующим образом: коммерческая подсистема как SCOR-модель[2] или простая логистическая цепь, в которой представлены её основные операции (рис. 1); а производственная подсистема - в виде потоков отказов технических изделий (транспортных средств, погрузо-разгрузочного оборудования, систем хранения и др.) (рис. 2). Таким образом, всю цепь поставок можно представить в виде подсистем, которые описываются дискретными, непрерывными или дискретно-непрерывными величинами. Например, на рис. 1 изображены элементы простой логистической цепи в виде дискретно-непрерывной модели.

Рис. 1. Дискретно-непрерывная модель ЦП.

Что касается описания технических изделий, то их надёжность характеризуется интенсивностью потока отказов на отрезке времени, соответствующему времени эксплуатации данного изделия в рамках рассматриваемой цепи поставок. Например, надёжность транспортировки (5-я операция простой цепи поставок, рис. 1) характеризуется интенсивностью потока отказов транспортного средства на отрезке времени эксплуатации [t₄,t₅] (см. рис. 2).

Рис. 2. Интенсивность потока отказов транспортного средства

Во-вторых, в работе [9, с. 141] подчёркивается, что «логистическая система функционирует как система «человек-машина», а с учётом деления на две подсистемы и множественные характеристики элементов логистических систем можно говорит о переходе к оценке систем более высокого уровня сложности, чем аналогичные техническим. Это обусловлено сложностью логистической инфраструктуры рассматриваемых систем, под которой авторы понимают «совокупность видов деятельности, с помощью которых осуществляется и обслуживается процесс движения материальных и финансовых потоков или процесс товародвижения» [9, с. 142]. Её подразделяют на три вида:

1. Техническая инфраструктура предусматривает наличие и функционирование транспорта, дорог, зданий и сооружений, складов, терминалов и др.

2. Институциональная инфраструктура -- это деятельность банков, таможни, органов сертификации и др., непосредственно связанная с обслуживанием процесса товародвижения.

3. Социальная инфраструктура охватывает персонал, занятый в процессе движения материальных потоков.

Согласно теории НТС системой «человек-машина» (СЧМ) является «система, состоящая из человека-оператора (группы операторов) и машины, посредством которой он осуществляет (они осуществляют) трудовую деятельность. Машиной в СЧМ называют совокупность технических средств, используемых человеком-оператором в процессе деятельности» [8, Т.1 с. 212].

Таким образом, в ЦП взаимодействуют сразу нескольких подсистем, объединяющих технические элементы и экономические процессы. Поэтому ЦП являются сложными системами, что также подтверждается в работе [2, с. 479]. Специфика ЦП соответствует определениям сложных систем: «Сложной системой называется система, которая, имея самостоятельное функциональное назначение, состоит из множества взаимодействующих составляющих (подсистем), вследствие чего сложная система приобретает новые свойства, которые не могут быть сведены к свойствам подсистемного уровня» [6, 12].

С учётом изложенного подхода понятие «отказ» в логистических системах также усложняется, ввиду того что отказы могут относиться к разным потокам. Так материальный поток включает в себя составляющие, относящиеся к физическим параметрам заказа. Например, количество, качество, номенклатура, вес и другие. Примерами отказов, связанных с материальным потоком, могут служить: повреждения грузовых мест, недостача, пересортица или недогруз.

Информационный поток включает в себя документооборот и информирование, протекающие внутри ЦП во время её функционирования. Отказы могут быть связаны с оформлением или обращением документов в ЦП, либо в процессе обмена информацией между участниками ЦП.

Финансовый поток, характеризуется денежными затратами на организацию доставки заказов в ЦП. Возникающие отказы связаны с дополнительными денежными затратами на организацию доставки груза. Данные расходы могут появляться в процессе восстановления после возникновения отказов, либо как следствие возникших отказов. Например, штрафы за превышение допустимого веса груза или штрафы за опоздания.

Помимо этого, во всех потоках могут произойти различного рода экстремальные-нештатные ситуации, которые целесообразно выделять в отдельную категорию. Имеются в виду ситуации, вызванные природными катаклизмами, форс-мажорными обстоятельствами и другими причинами, на которые не могут повлиять участники ЦП.

Надёжность цепей поставок. За последние 10 лет наблюдается рост числа работ, посвящённых изучению надёжности цепей поставок [2, 3, 4, 9, 10, 11, 14]. В результате анализа, можно выделить несколько основных подходов к расчету надёжности в ЦП (см. табл. 1), а также наиболее важные достижения:

1. Переход от качественных-экспертных оценок надёжности ЦП к количественным показателям.

2. Выделение основных способов повышения надёжности ЦП, главным образом за счёт различных видов резервирования.

3. Разработка новых оригинальных моделей оптимизации надёжности ЦП, основанных на дисциплинах «исследования операций», в частности, линейном программировании, теории вероятности, теории массового обслуживания и др.

Таблица 1 Результаты исследований надёжности ЦП

Анализ также позволил выявить ряд проблем, которые сдерживают дальнейшее развитие исследований:

1. Отсутствует единая терминология для основных понятий надёжности ЦП. Несмотря на то, что термины «отказ» и «надёжность» используются во всех перечисленных в табл. 1 работах, соответствующие определения приводятся не везде. Кроме того, очевидна разница в выделяемых элементах цепей поставок, что делает сравнение их оценок невозможным.

2. Расчеты по предлагаемым моделям и методам можно произвести только на основе исходных данных, но не рассмотрены методики сбора, систематизации и анализа данных, характеризующих надёжность функционирования ЦП. Величины некоторых показателей безотказной работы, например, P=0,9999, могут быть объяснены только результатами расчётных операций, но не реальными статистическими данными.

3. В качестве основного показателя надёжности рассматривается вероятность безотказной работы, но не приводятся методы оценки надёжности, характеризующие восстанавливаемые цепи поставок.

На основании выполненного анализа целесообразно выделить направления дальнейших исследований, которые на наш взгляд, могут быть использованы при формировании современной прикладной теории цепей поставок.

Во-первых, определение надёжности ЦП должно отражать совокупность трёх основных подходов:

1. Технический подход базируется на теории надёжности систем. В этом случае важнейшим является понятие отказа, связанного с разрушением элементов системы, т.е. с потерей работоспособности.

2. Экономический подход, который подразумевает оценку надёжности ЦП с использованием логистических издержек, а также нарушения контрактных обязательств (штрафы и т.п.) или показателей KPI.

3. Подход, учитывающий временные параметры протекания бизнес-процессов в ЦП, в частности, основных на концепциях JIT, QR и др.

Очевидно, при формировании единой методологии теории надёжности ЦП необходимо объединить эти три подхода, чтобы отразить все аспекты функционирования ЦП и возникающих в них отказов.

Во-вторых, для дальнейших исследований целесообразно рассмотреть классификацию объектов в ЦП, для чего можно использовать аналогичную классификацию из теории НТС [8, 13], представленную в табл. 2:

Таблица 2 Классификация объектов исследования технических систем

ЦП могут быть охарактеризованы как изделия, которые состоят из звеньев логистической цепи или этапов функционирования ЦП, в которых может произойти отказ. Элементы ЦП неравнозначны и имеют сложные взаимосвязи, из-за чего не всякий отказ элемента приводит к отказу всей ЦП. Предлагаемая классификации исследуемых объектов является условной, однако, удобна в методическом отношении и позволяет избежать некоторых недоразумений, которые встречаются в литературе.

Очевидно, что ЦП могут быть одноразового и многоразового применения. Например, разовые перевозки, либо постоянные поставки, в зависимости от целей её создания и субъективных особенностей.

В ЦП нет поломок в понимании, принятом относительно технических систем, и ремонта как такового не производится, а ведётся постоянное обслуживание цепей, которое поддерживает уровень показателей их функционирования в заданных пределах, и запускает процессы восстановления в случае возникновения отказов. Как правило, ЦП восстанавливаемы, например, за счёт резервирования в виде страховых запасов, но бывают и исключения в виде уникальных поставок, в которых восстановление невозможно, например, при перевозке произведений искусства. управление логистический поставка надежность

В-третьих, при исследовании ЦП следует учитывать их основные свойства. Например, в работах [4, 11] выделяют следующие свойства: безопасность, живучесть, повреждаемость, устойчивость (жизнестойкость), надежность, робастность (прочность), гибкость, адаптивность и скорость реакции. Мы предлагаем дополнить этот список на основе свойств сложных систем [8, 12, 13].

Прежде всего, ЦП являются самообучающимися системами, то есть по мере возникновения и восстановления отказов, ЦП «учится на своих ошибках» и реорганизуется таким образом, чтобы не допустить повторное возникновение отказов, либо снизить ущерб от их последствий в будущем.

ЦП обладают свойством самоорганизации, то есть способностью к целенаправленному приспособительному поведению в сложных средах, адекватно изменениям как внутренних, так и внешних условий и т.д.

В-четвёртых, оценка надёжности ЦП должна осуществляться на основе статистических данных о функционировании ЦП. Создание этой системы станет возможным только после того, как будет уточнён вопрос, какие события в ЦП могут быть отнесены к отказам (сбоям, дефектам, неисправностям и т.д.). После этого целесообразно фиксировать каждое такое событие с учётом различных классификаций. Все отказы, на наш взгляд, должны в первую очередь учитываться по унифицированной логистической классификации. Целесообразность учёта логистической классификации объясняется разной значимостью отказов в различных ЦП. Например, в одних ЦП опоздание при доставке груза может вызвать серьезные негативные последствия, а в других опоздание не существенно и т.д. Поэтому при анализе можно будет игнорировать несущественные отказы. Кроме того, обязательно разделение отказов и сбоев, т.к. сбои самоустраняются, в то время как отказы нет, что немаловажно для анализа.

В-пятых, разработку методического подхода к оценке надёжности цепи поставок целесообразно начать на примере простой цепи с минимальным количеством звеньев (см. рис. 3), а затем постепенно её усложнять, корректируя соответствующим образом модель сбора и анализа статистических данных.

Рис. 3. Простая цепь поставки.

Например, если представить цепь, изображённую на рис. 3, в виде последовательности логистических операций, как это сделано на рис. 1, сбор данных по реализациям цепей поставок можно представить в виде графика на рис. 4.

На оси Y указаны номера реализаций простых ЦП, а на оси X нанесены соответствующие логистические операции, выполняемые в этой цепи.

Рис. 4. Схема возникновения отказов в ЦП.

При накоплении статистики по n реализациям, можно построить общий поток отказов для рассматриваемой ЦП (см. рис. 5).

Рис. 5. Поток отказов ЦП.

В-шестых, на основе собранных данных можно рассчитать вероятности безотказной работы элементов ЦП, но без изучения специфики происходящих в цепи поставок процессов, этот результат не будет адекватно характеризовать надёжность ЦП, так как не учитывается восстановлений в ЦП. То есть кроме отказов необходимо фиксировать восстановления, после чего строить их поток и делать общую оценку. Для оценки надёжности сложных систем с учётом потоков отказов и восстановлений в теории НТС используется коэффициент готовности, который можно попробовать применить и к ЦП. «Этот коэффициент представляет собой вероятность того, что в произвольный момент времени изделие будет находиться в состоянии готовности (т. е. не будет находиться в состоянии ремонта)» [13, с. 466].

Если допустить, что все отказы и восстановления в конечном счёте сводятся к денежным затратам для ЦП, то при учёте всех подобных расходов, можно выделить общую стоимость поддержания ЦП в работоспособном состоянии (см. рис. 6). Например, если рассматривать пример на рис. 5, то в первой реализации в процессе выполнения второй операции (сбор груза) возник отказ, который заключался в незначительном повреждении части груза, замена которого стоила 1000 руб.; далее во второй реализации погрузка транспортного средства была произведена с задержкой, из-за чего пришлось оплатить штраф за простой в размере 2000 руб. и т.д. В результате оценки каждого отказа и подсчёта вызванных им затрат образуется стоимость поддержания работоспособности ЦП (см. рис. 6).

Рис. 6. График затрат на поддержание работоспособности ЦП.

На основе таких данных можно количественно оценить влияние поддержания ЦП в работоспособном состоянии. Кроме того, стоимостная оценка процессов, происходящих в ЦП позволит скорректировать с учётом надёжности формулы для расчёта страхового запаса, оптимальной партии заказа и другие.

Очевидно, что развитие и дальнейшее совершенствование существующих подходов к оценке надёжности в ЦП будет связано не только с уточнением и классификацией терминологии, но и главным образом с формированием нового аналитического инструментария в виде моделей и методов количественной оценки, что должно сопровождаться более полной интеграцией с ТНТС и углублённым анализом процессов, протекающих в ЦП. При достижении единого взгляда на определение элементов, отказов, сбоев, восстановлений и других терминов в ЦП, станет возможным сбор статистики о реальном функционировании цепей. После чего можно будет приступать к формированию потоков отказов и восстановлений, на основе которых возможно будет адекватно оценить надёжность ЦП различных видов, посредством коэффициента готовности или стоимостной оценки. После решения рассмотренных проблем станет возможным, на наш взгляд, не только оптимизировать надёжность в ЦП, но и корректировать основные характеристики ЦП с учётом надёжности.

Литературные источники

1. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965. - 524 с.

2. Григорьев М. Н., Уваров С. А. Логистика. Базовый курс: Учебник/- М.: Изд-во ЮРАЙТ, 2011. - 782 с.

3. Зайцев Е. И., Шурпатов И. Г. Методический подход к разработке топологии цепей поставок по критериям надежности и минимума затрат // Вестник ИНЖЭКОНа. Сер. Экономика. 2011. Вып. 2 (45). С. 229-234.

4. Иванов Д. А. Управление цепями поставок. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2009. - 600 с.

5. Инютина К. В. Повышение надежности и качества снабжения. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1983. - 240 с.

6. Лоскутов А. Ю., Михайлов А. С. Основы теории сложных систем. М.-Ижевск: НИЦ "Регулярная и стохастическая динамика", 2007. - 620 с.

7. Нагловский С. Н. Экономика и надежность логистических контейнерных систем: Монография /РГЭА - Ростов н/Д, 1996. - 139 с.

8. Надежность и эффективность в технике: Справочник: В 10 т. / Ред. совет: В. С. Авдуесский (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1986-1990.

9. Основы логистики: Учебн. пособие / Под ред. Л. Б. Миротина и В. И. Сергеева. - М.: ИНФРА-М, 2000. - 200 с.

10. Проблемы формирования прикладной теории логистики и управления цепями поставок / Под общ. ред. В. С. Лукинского и Н. Г. Плетнёвой: монография. - СПб.: СПбГИЭУ, 2011. - 287 с.

11. Сергеев В. И., Дорофеева Е. А. Терминологические аспекты понятия «устойчивости» цепей поставок в фокусе логистической интеграции // Логистика и управление цепями поставок - №3 (38). - 2010.

12. Червоный А. А., Лукьященко В. И., Котин Л. В. Надежность сложных систем. М.: «Машиностроение», 1972. - 304 с.

13. Шор Я. Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надёжности. М.: Советское радио, 1962. - 552 с.

14. Шульженко Т. Г. Актуальные проблемы управления терминально-логистическими комплексами в цепях поставок. - СПб.: СПбГИЭУ, 2011. - 279 с.

15. Щетина В. А., Лукинский В. С., Сергеев В. И. Снабжение запасными частями на автомобильном транспорте. - М.: Транспорт, 1988 - 112 с.

16. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. - Введ. 1990-07-01. - М.: Издательство стандартов, 1990. - 32 с.

17. ГОСТ Р 53480-2009 Надежность в технике. Термины и определения. - Введ. 2011-01-01. - М.: Стандартинформ, 2010. - 28 с.

Размещено на Allbest.ru