Имитационное моделирование в AnyLogic

Бакалавриат 2020/2021

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс по выбору (Управление логистикой и цепями поставок в бизнесе)

Направление: 38.03.02. Менеджмент

Кто читает: Департамент операционного менеджмента и логистики

Где читается: Высшая школа бизнеса

Когда читается: 4-й курс, 3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Заходякин Глеб Викторович, Лычкина Наталья Николаевна

Язык: русский

Кредиты: 10

Контактные часы: 50

Полная версия программы учебной дисциплины Задать вопрос

Аннотация

Имитационное моделирование – это метод исследования систем, основанный на создании компьютерной модели, воспроизводящей структуру и процессы функционирования реальной системы, а также на проведении вычислительных экспериментов на этой модели. Важными особенностями имитационного моделирования является динамическое описание процессов, а также, в основном, алгоритмический подход к описанию поведения системы, существенно расширяющий выразительную способность и области применения метода по сравнению с математическим описанием. Имитационное моделирование – междисциплинарная, интегративная деятельность. Моделирование логистических систем основано на применении профессиональных знаний в предметной области менеджмента и логистики, системного анализа, методов исследования операций, основ программирования, основ статистической обработки наблюдений. Это сложная деятельность, требующая от студентов значительных усилий, но именно она замыкает контур обратной связи в обучении, активизирует знания, «проверяет на прочность» ментальные модели будущих менеджеров-логистов. Имитационная модель позволяет визуализировать и измерить процессы в моделируемой системе; проверять, как на практике работают изученные в профессиональных дисциплинах методы и концепции, а главное – позволяет понять, как функционируют сложные организационные и логистические системы. В курсе рассматриваются сущность метода имитационного моделирования, базовые концепции имитационного моделировании (процессный, системная динамика, агентное моделирование), технология и инструменты имитационного моделирования, а также применение имитационного моделирования в прикладных задачах логистики и управления цепями поставок. В рамках курса предусмотрен компьютерный практикум, направленный на освоение студентами системы имитационного моделирования Anylogic.

Цель освоения дисциплины

Цель курса – изучение метода и технологии имитационного моделирования в приложении к задачам логистики и управления цепями поставок.

Планируемые результаты обучения

Называет свойства сложных систем
Перечисляет свойства логистических систем, относящих их к категории сложных систем
Перечисляет основные методы исследования и моделирования логистических систем и процессов
Перечисляет отличия имитационных моделей с дискретным и непрерывным течением модельного времени
Формулирует основные элементы концептуальной модели логистической сети
Способен определить необходимый вид имитационного эксперимента в зависимости от задачи
Способен перечислить основные элементы имитационной модели в процессном подходе Джеффри Гордона и пояснить их назначение
Способен перечислить и описать способ расчета основных статистических показателей для оценки эффективности производственных и логистических систем
Способен назвать отличия процессного подхода в имитационном моделировании от агентного и системно-динамического
Способен перечислить и объяснить назначение разделов концептуального описания объекта исследования
Способен провести статистическую обработку исходных данных для имитационной модели
Способен интерпретировать результаты имитационного эксперимента
Способен реализовать в Anylogic модели логистических процессов и систем
Способен проводить имитационный эксперимент и обрабатывать результаты
Способен перечислить области применения имитационного моделирования в логистическом анализе и консалтинге
Перечисляет методики структурно-функционального моделирования бизнес-процессов
Перечисляет основные положения теории ограничений применительно к логистическим процессам и системам
Перечисляет основные элементы концептуальной модели цепи поставок
Перечисляет наиболее существенные приложения процессного имитационного моделирования в логистическом инжиниринге
разрабатывает методики управленческого консультирования с применением компьютерных методов и инструментов дизайна и моделирования цепей поставок;
выбирает и применяет адекватные методы и инструменты дизайна и моделирования цепей поставок в зависимости от решаемых задач управления;

Содержание учебной дисциплины

Тема 1. Краткий экскурс в системный анализ. Логистическая сеть, как объект моделирования. Системное моделирование логистических процессов в цепях поставок.
Свойства сложных систем. Логистическая сеть как объект моделирования и проектирования. Структурная и динамическая сложность логистических сетей. Объектный и процессный подход к декомпозиции логистических систем. Другие методы декомпозиции сетей поставок. Состояние и движение материальных потоков в цепи поставок. Время – как существенный фактор в исследовании логистических процессов в цепях поставок и анализе цикла исполнения заказов. Стохастические факторы и факторы неопределенности и рисков в исследовании логистических сетей. Интегральные принципы логистики и сложность принятия решений в SCM: многокритериальность, большое количество сценариев, необходимость согласования локальных управленческих решений. Общая классификация методов исследования и моделирования логистических систем и процессов. Отличительные особенности моделей различных классов. Понятие компьютерного моделирования.
Тема 2. Метод имитационного моделирования.
Метод имитационного моделирования и его особенности. Имитационная модель: представление структуры и динамики моделируемой системы. Понятие о модельном времени. Механизм продвижения модельного времени. Дискретные и непрерывные имитационные модели. Направленный вычислительный эксперимент на имитационной модели, основные задачи экспериментального исследования. Имитационная модель логистической сети: базовые подходы к структуризации и описанию. Возможности и область применения имитационного моделирования в SCM. Специфика управленческого консультирования, логистического аудита и инжиниринга SC с применением имитационного моделирования.
Тема 3. Процессно-ориентированные дискретные имитационные модели
Содержание базовой концепции структуризации дискретно-событийного имитационного моделирования (DES). Системы массового обслуживания (СМО). Пример простейшей имитационной модели (тренинг). Потоки в моделях СМО. Описание параллельных и асинхронных процессов. Случайные события. Алгоритмы и логические конструкции. Стохастические переменные в процессных моделях. Состав выходной статистики для типовой СМО. Анализ узких мест и производительности. Интегральные показатели эффективности функционирования СМО. Другие парадигмы имитационного моделирования (агентное моделирование, системная динамика) – краткий экскурс и сравнение, применительно к решению задач в SCM.
Тема 4. Технология имитационного моделирования: основы практического подхода
Общая технологическая схема разработки и исследования имитационной модели: Формулировка проблемы и определение целей имитационного исследования. Разработка концептуальной модели объекта исследования: содержание деятельности системного аналитика. Сбор и анализ исходных данных об объекте моделирования. Программирование имитационной модели. Оценка адекватности, верификация имитационной модели. Направленный вычислительный эксперимент на имитационной модели. Сбор и анализ результатов моделирования и принятие решений
Тема 5. Инструменты имитационного моделирования. Освоение инструментальных возможностей современных систем моделирования.
Технологические и инструментальные возможности современных систем имитационного моделирования. Предметно-ориентированные системы моделирования цепей поставок. Работа в профессиональной среде моделирования AnyLogic (тренинг). Компьютерный практикум: -Принципы разработки процессных имитационных моделей в Anylogic. Моделирование системы обслуживания с помощью процессной библиотеки Anylogic. - Имитационный эксперимент. Варьирование параметров, оптимизация. Оптимизация параметров систем управления запасами на основе имитационного моделирования. - Принципы агентного моделирования в Anylogic. Агентная модель вывода на рынок нового продукта. Координация и сотрудничество в цепях поставок. - ГИС-карта. Моделирование систем распределения.
Тема 6. Наиболее существенные приложения процессного имитационного моделирования в логистике и управлении цепями поставок: реинжиниринг и функционально-стоимостной анализ логистических процессов, моделирование логистических процессов и интегрированное планирование в цепях поставок, проектирование и анализ функционирования цепей поставок.
Методики управленческого консультирования с применением имитационных моделей. Основные виды деятельности в логистике (аудит - диагностика, инжиниринг - проектирование, стратегическое и тактическое планирование, реинжиниринг бизнес-процессов, детальное планирование и операционное совершенствование) - задачи моделирования и управленческого консультирования. Методики и практика управленческого консультирования в УЦП с применением методов процессного и агентного имитационного моделирования.
Тема 7. Моделирование и реинжиниринг логистических процессов в цепях поставок.
Проблематика реинжиниринга в логистике. Структурно-функциональное моделирование и методологии, и техники моделирования бизнес-процессов. Нотации IDEF-3 и e-ЕPС как структурная основа имитационного моделирования бизнес-процессов. Модели логистических процессов, основные атрибуты, временные и ресурсные параметры процессов. Существенная асинхронность процессов в логистике. Функционально-стоимостной анализ и методики АВС (Activity Based Costing), картирования цепочки добавленной стоимости VSM (Value Steam Mapping) в имитационных моделях логистических процессов. Анализ сценариев и оптимизация бизнес-процессов. e-SCOR и предметно-ориентированные системы моделирования процессов в цепях поставок. Знакомство с предметно-ориентированной системой моделирования цепей поставок Anylogistix (www.anylogistix.com). Теория ограничений и методики управленческого консультирования по совершенствованию цепей поставок с применением имитационных моделей. Анализ проблем (ограничений) и контроль достижения стратегических целей. Формирование и анализ системы показателей эффективности функционирования цепи поставок. Модели цепей поставок и финансового-экономический блок анализа различных вариантов конфигурирования и управления цепями поставок. Основные задачи: создание непрерывного течения потока создания ценности продукта, уравнивание материального потока спросу; совершенствование логистических процессов, обеспечение принципов интегрированной логистики; политики управления запасами и контроль затрат на хранение; повышение пропускной способности, анализ и расшивка узких мест в цепи поставок; повышение качества и экономия ресурсов; сокращение времени выполнения заказа и др.
Тема 8. Имитационное моделирование цепей поставок.
Дизайн сетей поставок и базовые методы. Сравнение возможностей оптимизационных моделей (NOM) и имитационного моделирования как инструментов стратегического и тактического планирования сетей поставок. Трансформация сети поставок: базовые политики. Анализ базовых временных и стоимостных характеристик эффективности функционирования сетей поставок: время цикла исполнения заказов, время и синхронизация логистических процессов, уровень сервиса и др. Учет стохастических факторов (спрос, надежность, сбои в поставках и др.) и рисков. Базовая методика создания и применения имитационных моделей логистических сетей. Концептуальная схема имитационной модели логистической сети и ее компоненты: Сетевая модель (сетевая структура логистической системы); Структура входных и выходных потоков, состояние и движение материальных потоков; Структура продукта (модели ассортимента и количества грузов в потоках; модели пространственной вложенности грузов); Структура процессов, структура ресурсов (алгоритмы, временные характеристики и стоимость выполнения операций в узлах сети); Политики (алгоритмы) управления запасами; Топологический план и размещение объектов логистической инфраструктуры (описание пространственной структуры системы с привязкой к карте территории, расположение мест промежуточного хранения и перевалки грузов); Процессы транспортировки (характеристики транспортных каналов: участники процесса перевозки, вид транспорта, маршруты, тарифы и др.). Задание прогнозных характеристик спроса. Формирование выходных характеристик моделируемой логистической системы (уровень сервиса, затраты – общие и дифференцированные по узлам сети поставок, уровень запасов, оборачиваемость запасов, время и стоимость процессов, цикл исполнения заказа и др.). Специфика анализа и принятия решений по управлению цепями поставок. Подготовка и анализ сценариев трансформации цепей поставок. Апробация логистических технологий с помощью имитационных моделей SC. Кейсы и промышленные решения. Детальная модель процессов функционирования цепей поставок на основе SCOR-рекомендаций. От визуализации и понимания принципов функционирования существующей цепочки поставок к анализу функционирования цепей поставок: синхронизация и совершенствование процессов, экономический анализ, системный подход к управлению цепями поставок.
Тема 10. Разработка стратегий сотрудничества и межорганизационная координация контрагентов цепей поставок: агентное моделирование цепей поставок.
Многоагентное имитационное моделирование цепей поставок и внутриорганизационное и межорганизационное сотрудничество контрагентов цепей поставок. Потребительские рынки и модели поведения клиентов. Агентно-ориентированные модели в сфере логистики, координация участников цепи поставок и стратегии сотрудничества. Агентные модели конкуренции. Сравнительный анализ парадигм имитационного моделирования (DES, SD, ABMS) и их возможности в исследовании цепей поставок. Согласование корпоративной и логистической стратегии. Системно-динамические модели организационных и логистических систем в формировании стратегии развития. Единые методологические основы моделирования и оптимизации ЦП. Задачи анализа и синтеза цепей поставок в контектсе согласования стратегических, тактических и операциональных решений. Имитационно-оптимизационные модели и процедуры синтеза и проектирования ЦП. Модели функционирующих, адаптивных и развивающихся систем. Стратегический ракурс управления цепями поставок. Стратегии развития цепей поставок и композитные динамические имитационные модели цепей поставок. От реконфигурирования сети (NOM) к управлению долгосрочным развитием цепей поставок.

Элементы контроля

Активность
Оценка за активность вычисляется по формуле: количество баллов, набранных студентом за активность (решение заданий, участие в обсуждении докладов, решение задач на семинарах) / общее количество баллов за выданные задания на активность * 10.
Доклад
Выполнение и защита проекта
Объект моделирования выбирается студентом самостоятельно

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (3 модуль)
0.3 * Активность + 0.5 * Выполнение и защита проекта + 0.2 * Доклад

Программа дисциплины