Подавление "эффекта хлыста" в цепях поставок с помощью децентрализованного управления запасами на основе метода инвариантных эллипсоидов

Abstract

Актуальность. Решена актуальная задача синтеза децентрализованного управления запасами материальных ресурсов в цепях поставок в условиях неопределенности внешнего спроса и наличия эксплуатационных ограничений. Цель работы. Развитие метода оптимальной стабилизации локальных узлов цепей поставок с помощью линейной динамической обратной связи по отклонению между наличными и страховыми уровнями запасов ресурсов в узлах цепи, обеспечивающего подавление "эффекта хлыста", а также развитие метода анализа устойчивости децентрализованной системы управления запасами в цепях поставок. Метод. Предложен подход на основе метода инвариантных эллипсоидов, который обеспечивает полное и своевременное удовлетворение неизвестного, но ограниченного внешнего спроса на ресурсы, стабилизацию замкнутых локальных подсистем при выполнении заданных ограничений на значения локальных состояний и управляющих воздействий, а также подавление "эффекта хлыста" в цепях поставок. С помощью метода векторных функций Ляпунова и метода сравнения установлены условия устойчивости децентрализованной системы управления запасами в цепях поставок. Результаты. Задача синтеза управления с помощью техники линейных матричных неравенств сведена к последовательности задач полуопределенного программирования, которые решаются численно в реальном времени. Выводы. Получил дальнейшее развитие метод субоптимального структурного и параметрического синтеза децентрализованного ограниченного управления запасами в цепях поставок, что позволяет снизить затраты, связанные с транспортированием и хранением материальных ресурсов за счет подавления "эффекта хлыста"; степень подавления указанного эффекта для различных эшелонов цепи поставок определяется выбором значений весовых матриц локальных критериев качества. Разработанные модели и алгоритмы децентрализованного управления запасами в условиях неопределенности спроса и наличия эксплуатационных ограничений внедрены на промышленных предприятиях и организациях, которые занимаются производством, хранением и распределением материальных ресурсов, в частности, КП "Харьковводоканал" - одном из наибольших в Украине предприятий по предоставлению услуг водоснабжения и ООО Компании "СВ" (г. Харьков) – ведущем производителе средств бытовой химии в Украине.

Context. The urgent task of the decentralized inventory control synthesis of material resources in supply chains with uncertainty of external demand and availability of operational constraints has been solved. Objective is a development of the method of optimal stabilization of local supply chain nodes using a linear dynamic feedback from deviation between available and safety levels of resource stocks in the chain nodes, providing suppression of "bullwhip effect" and the development of the stability analysis method of the decentralized inventory control system in supply chains. Method. An approach based on the invariant ellipsoids method, which provides a complete and timely response of the "unknown, but bounded" external demand for resources, the stabilization of the closed local subsystems under predefined constraints on the values of local states and control actions, as well as the suppression of "bullwhip effect" in the supply chains has been invited. The stability conditions for decentralized inventory control system in supply chains using the vector Lyapunov functions method and the comparison method has been determined. Results. The problem of control synthesis using the technique of linear matrix inequalities was reduced to a sequence of semidefinite programming problems, which are solved numerically in real time. Conclusions. The method of suboptimal structural and parametric synthesis of the decentralized constrained inventory control in supply chains was further developed through the development of the invariant ellipsoids method, thus the costs associated with transportation and storage of material resources were reduced due to suppression of "bullwhip effect"; the degree of suppression of mentioned above effect for different levels of the supply chains is determined by the choice of weighting matrices of local quality criteria. The developed models and algorithms of the decentralized inventory control under uncertainty of demand and availability of operational constraints were introduced at the industrial enterprises and organizations which deal with the production, storage and distribution of material resources, such as the "Kharkivvodokanal" – one of the largest enterprises in Ukraine providing water services and the Ltd. Company "SV" (Kharkiv) – the leading manufacturer of household chemical goods in Ukraine.