Разработка гибридной многокритериальной модели устойчивых цепей поставок на основе «зелёных» принципов и технологий

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-21-10038

НазваниеРазработка гибридной многокритериальной модели устойчивых цепей поставок на основе «зелёных» принципов и технологий

Руководитель Осинцев Никита Анатольевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" , Челябинская обл

Конкурс №76 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-203 - Теория оптимизации и исследование операций

Ключевые слова Устойчивое развитие, цепи поставок, экология, экономика, логистика, исследование операций, многокритериальный анализ, методы принятия решений, гибридная модель, зелёные технологии

Код ГРНТИ27.47.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В современном мире цепи поставок – основа функционирования экономики. Рост объёмов потребительского рынка, усиление тенденции на специализацию производства по странам привело к увеличению товарооборота. Главной тенденцией мирового рынка становится усиление требований государств и общества по реализации программ по достижению целей Концепции устойчивого развития (ЦУР). Сложность управления цепями поставок в таких условиях заключается в изменении масштабов производственных и транспортных систем, усложнение структуры грузопотоков, многообразии механизмов по достижению ЦУР и повышение требований потребителей к качеству товаров (услуг) и экологии. Для Челябинской области данные проблемы особо актуальны, поскольку область является одним из лидеров в РФ по уровню загрязнения окружающей среды, а уровень развития транспортно-логистической инфраструктуры не позволяет реализовать транзитный потенциал области. Нехватка в России методологических основ практической реализации концепции устойчивого развития применительно к цепям поставок, наличие противоречий между экономическими, социальными и экологическими целями элементов цепей поставок на разных уровнях управления приводят к снижению эффективности управленческих решений по достижению ЦУР. Применяемые частные "зелёные" решения (технологии и методы) слабо учитывают множество факторов внешней и внутренней среды формирования и функционирования цепей поставок. В условиях неопределенности и динамичности внешней среды, влияния множества экономических, социальных и экологических факторов на процессы товародвижения использование традиционных подходов к формированию цепей поставок не позволяют обеспечить сотрудничество всех участников цепочки, что это приводит к росту инвестиционных и операционных расходов, усилению негативного влияния на окружающую среду. В основу управления цепями поставок должно быть положено использование современных математических методов и моделей, позволяющих учитывать сложность структуры цепей поставок, многофакторность среды их функционирования, многокритериальность задач, решаемых при их формировании и развитии. Такой подход возможен только при использовании комбинации различных методов и моделей - математических, имитационных, многокритериальных методов принятия решений. В связи с этим, разработка новых моделей устойчивого развития цепей поставок является актуальной фундаментальной научной задачей, решение которой позволит повысить конкурентоспособность российской транспортно-логистической системы, ускорить процесс её интеграции в международную логистическую систему, и обеспечить достижение целей Концепции устойчивого развития. Идея исследования: эффективное управление процессом устойчивого развития цепей поставок как сложной динамической системы достигается на основе использования гибридной модели, сочетающей в себе метод имитационного моделирования с методами точной оптимизации и приближенными многокритериальными методами принятия решений. Новизна предлагаемого решения заявленной проблемы заключается в разработке новых методов комбинирования имитационных моделей с методами линейной и нелинейной оптимизации и с многокритериальными методами принятия решений в рамках оригинальной гибридной модели цепи поставок. Особенностью моделируемой системы является её функционирование в условиях неопределённости внешней среды и противоречивости (множественности критериев оценки) экономических, экологических и социальных целей. Комбинирование различных научных методов в рамках разрабатываемой гибридной модели обеспечит максимально точную оценку влияния внешних факторов и учет особенностей цепей поставок на разных уровнях их детализации, что позволит вырабатывать стратегии их развития, обеспечивающие достижение состояния устойчивости этих элементов в цепях поставок в долгосрочной перспективе.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Осинцев Н.А., Рахмангулов А.Н. Оценка устойчивости цепей поставок на основе серого реляционного анализа Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, Т. 21. № 3. С. 180-196. (год публикации - 2023)
10.18503/1995-2732-2023-21-3-180-196

2. Осинцев Н.А., Цыганов А.В., Рахмангулов А.Н. Математическая модель оптимизации комплекса инструментов «зелёной» логистики Вестник Уральского государственного университета путей сообщения, №3(59), с. 98-112 (год публикации - 2023)
10.20291/2079-0392-2023-3-98-112

3. Осинцев Н.А., Семчук Д.Б. Систематизация принципов и технологий индустрии 4.0 в устойчивых цепях поставок Недропользование и транспортные системы, 2023. Т.2. №2. (год публикации - 2023)

4. Осинцев Н.А., Мишкуров П.Н., Рахмангулов А.Н. Концепция комбинирования многокритериальных и имитационных моделей устойчивых цепей поставок Цифровая трансформация транспорта: проблемы и перспективы: материалы III Международной научно-практической конференции «Цифровые технологии транспорта и логистики», Москва, 27 сентября 2023 г., М.: РУТ (МИИТ), 2023. с. 43-48 (год публикации - 2023)

5. Осинцев Н.А., Мишкуров П.Н., Рахмангулов А.Н., Мельников М.С. Разработка концепции гибридной модели устойчивой цепи поставок Современные достижения университетских научных школ: сборник докладов национальной научной школы-конференции (23-24 ноября 2023 г., Магнитогорск). – Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, Вып. 8, с. 186-190 (год публикации - 2023)

6. Осинцев Н.А., Рахмангулов А.Н. Устойчивое развитие логистических цепей грузопотоков Москва: ИНФРА-М, 2023. 237 с. (год публикации - 2023)

7. Осинцев Н.А., Мишкуров П.Н., Рахмангулов А.Н., Корнилов С.Н., Мельников М.С. Концепция гибридной многокритериальной модели устойчивой цепи поставок Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения, №1-2 (год публикации - 2024)

8. Осинцев Н.А. Методика расчёта весовых коэффициентов показателей логистических потоков Академик Владимир Николаевич Образцов - основоположник транспортной науки: труды II международной научно-практической конференции, Москва: РУТ (МИИТ), 2023, 7 с. (год публикации - 2023)

9. Рахмангулов А., Бурмистров К., Осинцев Н. Multi-Criteria System's Design Methodology for Selecting Open Pits Dump Trucks Sustainability (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Второй год выполнения проекта посвящён решению задач по разработке комплекса математических и имитационных моделей внешней и внутренней среды цепей поставок и последующей разработке гибридной многокритериальной модели устойчивой цепи поставок на основе использования «зелёных» принципов и технологий. За отчётный период в соответствии с планом были выполнены следующие виды работ: 2.1. Разработка комплекса математических и имитационных моделей внешней и внутренней среды цепей поставок. Исследованы индикаторы оценки функционирования устойчивых цепей поставок (УЦП). Разработана двухуровневая система показателей оценки устойчивой цепи поставок включающая целевые индикаторы устойчивости цепи и показатели оценки логистических потоков на соответствие целям устойчивого развития. Выполнена систематизация инструментов «зелёной» логистики для их использования в элементах УЦП. Выполнен анализ логистических ресурсов, необходимых для реализации инструментов «зелёной» логистики в УЦП. Рассмотрены четыре вида логистических ресурсов на реализацию каждого инструмента «зелёной» логистики: материальный, финансовый, информационный ресурсы и ресурс услуг. Установлены долевые значения расхода каждого вида логистического ресурса на реализацию конкретного инструмента «зелёной» логистики. Разработан комплекс многокритериальных (MCDM) моделей принятия решений по управлению устойчивой цепью поставок: MCDM-модель оценки индикаторов устойчивости цепи поставок на основе метода полной согласованности FUCOM. Модель предназначена для определения веса индикаторов УЦП. MCDM-модель оценки состояния элементов цепи поставок на основе метода «Лаборатория оценки и испытаний принятия решений» DEMATEL. Модель предназначена для определения значимости каждого элемента УЦП. MCDM-модель оценки показателей материального потока на основе метода DEMATEL. Модель предназначена для определения весовых коэффициентов показателей материального потока. MCDM-модель ранжирования инструментов «зелёной» логистики на основе комбинации метода DEMATEL и метода «Компромиссное ранжирование альтернатив с учётом оценки расстояния до идеального решения» CRADIS. Модель предназначена для определения рангов инструментов «зелёной» логистики для каждого элемента цепи поставок. Разработан комплекс имитационных моделей структурных элементов цепей поставок. Модели используются для описания технологии переработки материального потока каждым элементом цепи поставок c учётом расхода ресурсов на реализацию инструментов «зелёной» логистики. На основе дискретно-событийного подхода разработана модель технологии переработки материального потока для каждого элемента цепи поставок. Результатом моделирования являются оптимальные значения параметров и показателей материального потока УЦП. Агентный подход использован для разработки модели параметров технологических операций переработки материального потока. Результатом моделирования являются динамические зависимости параметров технологического процесса и показателей материального потока. Системно-динамический подход к моделированию использован для разработки модели расхода ресурсов на реализацию инструментов «зелёной» логистики. Модель позволяет установить обратные связи между динамическими параметрами оптимизации и результатами корректировок расхода логистических ресурсов на переработку материального потока и реализацию инструментов «зелёной» логистики. Результатом моделирования являются уточнённые коэффициенты (ранги) инструментов «зелёной» логистики. Разработан комплекс оптимизационных математических моделей выбора инструментов «зелёной» логистики и расчёта их параметров, в состав которого входят три модели. Разработана оптимизационная математическая модель выбора оптимального сочетания инструментов «зелёной» логистики в УЦП. Модель позволяет определить оптимальную комбинацию инструментов «зелёной» логистики для каждого элемента цепи, при которой достигается максимальный эффект от реализации инструментов с учётом имеющихся логистических ресурсов. Разработана математическая модель расчёта значений параметров инструмента «зелёной» логистики с использованием серого линейного программирования. Разработана математическая оптимизационная модель комплексной реализации инструментов «зелёной» логистики в УЦП. Результатом использования математической модели является оптимальная комбинация инструментов «зелёной» логистики, применяемых в каждом элементе УЦП для достижения экономической, социальной и экологической устойчивости цепи в условиях ограниченных запасов логистических ресурсов. 2.2. Разработка гибридной многокритериально-имитационной модели устойчивой цепи поставок. Разработана структура гибридной модели, основанная на трёхуровневой комбинации многокритериальных методов принятия решений, имитационных моделей элементов цепи и математической модели комплексной реализации инструментов «зелёной» логистики. Предложен критерий устойчивости функционирования элементов УЦП при реализации инструментов «зелёной» логистики. Разработаны методологические основы формирования гибридной многокритериальной модели устойчивой цепи поставок на основе принципов и инструментов «зелёной» логистики. Сформулировано понятие гибридной многокритериальной модели устойчивой цепи поставок, представлено описание структуры модели и её основных элементов. Разработан механизм формирования гибридной многокритериальной модели устойчивой цепи поставок на основе принципов и инструментов «зелёной» логистики. Разработана методика укрупнённой оценки эффективности реализации инструментов «зелёной» логистики в УЦП. 2.3. Тематические исследования гибридной модели и стратегий устойчивого развития цепей поставок на примере промышленных предприятий. Выполнено обоснование критериев оценки УЦП на соответствие целям устойчивого развития. Предложены системы параметров и показателей оценки УЦП для транспортных, горнодобывающих и металлургических предприятий, и рассчитаны их весовые коэффициенты. Проведены эксперименты на гибридной многокритериальной модели. Построены имитационные модели накопительного, транспортного, перерабатывающего, входного и выходного элементов УЦП на основе использования дискретно-событийного, агентного, системно-динамического подходов с использованием универсального инструмента имитационного моделирования AnyLogic. Проведены оптимизационные эксперименты с математической моделью комплексной реализации инструментов «зелёной» логистики. Выполнена оценка эффективности реализации инструментов «зелёной» логистики на основе предложенных показателей эффективности реализации инструмента «зелёной» логистики по достижению целевых индикаторов УЦП, показателя устойчивости УЦП, эффекта от реализации инструмента «зелёной» логистики.

Публикации

1. Осинцев Н.А., Рахмангулов А.Н. Green Logistics Instruments: Classification and Ranking Preprints.org, MDPI AG, Switzerland (год публикации - 2024)

2. Бурмистров К.В., Осинцев Н.А. Систематизация атрибутов многокритериальных моделей в горной отрасли на основе литературного обзора исследований Недропользование и транспортные системы, Т.14, №1, C. 25-57 (год публикации - 2024)
10.18503/SMTS-2024-14-1-25-57

3. Бурмистров К.В., Осинцев Н.А., Рахмангулов А.Н., Багдасарян М.А. Универсальная система критериев выбора автосамосвалов для глубоких карьеров Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов (год публикации - 2025)

4. Осинцев Н.А., Рахмангулов А.Н. Систематический обзор исследований в области зелёной и устойчивой логистики Вестник Томского государственного университета. Экономика (год публикации - 2024)

5. Цыганов А.В. Железнодорожный подвижной состав контрейлерных систем «ПОЛИТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ» XII Международная научно-техническая конференция. Новосибирск (год публикации - 2024)

6. Мишкуров П.Н. Разработка гибридного многокритериального алгоритма устойчивых цепей поставок АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ, ТЕХНИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ. Тезисы докладов 82-й международной научно-технической конференции. Магнитогорск, Т.1, С.87-87 (год публикации - 2024)

7. Рахмангулов А., Бурмистров К., Осинцев Н. Multi-Criteria System's Design Methodology for Selecting Open Pits Dump Trucks Preprints.org, MDPI AG, Switzerland, Preprint.org №202312.0942 (год публикации - 2023)
10.20944/preprints202312.0942.v1

8. Осинцев Н.А., Цыганов А.В., Рахмангулов А.Н. Серая модель оптимизации инструментов зеленой логистики Вестник Уральского государственного университета путей сообщения, №3(63), с. 105-116 (год публикации - 2024)
10.20291/2079-0392-2024-3-105-116

9. Осинцев Н.А., Рахмангулов А.Н. Supply Chain Sustainability Drivers: Identification and Multi-criteria Assessment Preprints.org, MDPI AG, Switzerland (год публикации - 2024)
10.20944/preprints202411.1841.v1

10. Осинцев Н.А., Мишкуров П.Н., Цыганов А.В., Мельников М.С. Моделирование устойчивых цепей поставок (на примере металлургического предприятия) Современные достижения университетских научных школ: сборник докладов национальной научной школы-конференции. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова (год публикации - 2024)

11. Осинцев Н.А., Мишкуров П.Н., Мельников М.С., Семчук Д.Б. Научные результаты 1-го этапа проекта "разработка гибридной многокритериальной модели устойчивых цепей поставок на основе "зелёных" принципов и технологий" АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ, ТЕХНИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ. Тезисы докладов 82-й международной научно-технической конференции. Магнитогорск, Т.1, С.98-98 (год публикации - 2024)

12. Осинцев Н.А., Рахмангулов А.Н. Логистические цепи грузопотоков и их отличие от цепей поставок АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ, ТЕХНИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ. Тезисы докладов 82-й международной научно-технической конференции. Магнитогорск, Т.1, C. 85-85 (год публикации - 2024)

13. Осинцев Н.А., Рахмангулов А.Н., Мишкуров П.Н. Комплекс имитационных моделей элементов «зелёной» цепи поставок ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ РЕЛЬСОВОГО И АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА Сборник трудов Международной научно-практической конференции. Екатеринбург, c. 194-196 (год публикации - 2024)

14. Осинцев Н.А., Рахмангулов А.Н., Мишкуров П.Н., Имитационная модель элемента «зелёной» цепи поставок «ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НА ТРАНСПОРТЕ» ИИТТ 2024, Липецк (год публикации - 2024)

15. Цыганов А.В. Имитационная модель предприятия автотранспортного обслуживания в терминально-логистическом центре Автомобиль. Дорога. Инфраструктура (год публикации - 2024)

16. Осинцев Н.А., Рахмангулов А.Н. Supply Chain Sustainability Drivers: Identification and Multi-criteria Assessment Logistics (год публикации - 2024)

Возможность практического использования результатов
Разработанная в рамках исследования гибридная многокритериальная модель устойчивых цепей поставок на основе «зелёных» принципов и технологий может быть адаптирована для различных видов цепей поставок и использоваться на различных организационных уровнях формирования грузопотоков в цепях (муниципальном, региональном, федеральном и международном). Разработанные в проекте комплексы многокритериальных, имитационных и математических моделей позволяют выполнять комплексную оценку цепей поставок и повысить эффективность принятия решений по продвижению грузопотоков при равноценном снижении негативного воздействия на окружающую среду, что представляет актуальность для регионов Российской Федерации. Предложенный в исследовании подход расширяет существующие представления об управлении устойчивыми цепями поставок на основе комбинации методов многокритериального анализа, математического и имитационного моделирования.