Logisztikai informatika Szerzı: Dr. Bikfalvi Péter Dr. Dudás László Dr. Hornyák Olivér Dr. Kulcsár Gyula Dr. Nehéz Károly Dr

Logisztikai informatika

Szerzı:

Dr. Bikfalvi Péter Dr. Dudás László Dr. Hornyák Olivér Dr. Kulcsár Gyula Dr. Nehéz Károly Dr. Tóth Tibor

Lektor:

Dr. Erdélyi Ferenc

1.

BEVEZETÉS (Dudás László)

1.1. A mő célja A mő egy logisztikai informatika tárgyú digitális jegyzet. A logisztika oktatásán belül önálló területet foglal el és önálló tantárgyként van jelen a Logisztikai informatika. Ennek feladata az integrált vállalatirányítási rendszerek részeként a vállalati termelı, irányító és egyéb folyamatok és a logisztikai tevékenységek informatikai kapcsolat- és eszközrendszerének megismertetése, a logisztikai adatok feldolgozásának, a szimulációs és matematikai optimálási lehetıségeknek és azokat realizáló szoftvereknek, az alkalmazott kommunikációs technikáknak, azonosító és követırendszereknek az oktatása, mőködésük bemutatása. A Logisztikai informatika jelenleg is több logisztika irányultságú felsıfokú képzés része, azonban nincs egységes oktatási anyaga. A magyarországi oktatási helyek és szakok, melyen belül Logisztikai informatikát oktatnak, a következık: • • • • • • • • • •

Általános Vállalkozási Fıiskola, Vállalkozásszervezı szak, Logisztikai menedzser szakirány; Nemzetközi szállítmányozási és logisztikai szakügyintézı Budapesti Gazdasági Fıiskola, Kereskedelmi, Vendéglátóipari és Idegenforgalmi Fıiskolai Kar, Értékesítési logisztikai Szakirány Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Közlekedésmérnöki Kar, Közlekedésmérnöki mesterszak, Logisztikai mérnöki mesterszak Esterházy Károly Fıiskola, Logisztikai Mőszaki Menedzser-Asszisztens Miskolci Egyetem Mérnök informatikus mesterszak, Termelésinformatikai szakirány. Pannon Egyetem, Mőszaki Informatikai Kar, Mérnök informatikus mesterszak Pécsi Tudományegyetem Pollack Mihály Mőszaki Kar, Logisztikai menedzser szak Széchenyi István Egyetem, Logisztikai mérnök mesterszak Veszprémi Egyetem, Logisztikai Mőszaki Menedzserasszisztens Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetem, Katonai logisztikai mesterszak

A korántsem teljes listából is látható, hogy ez az Interneten elérhetı, szabadon felhasználható Logisztikai informatika jegyzet számos képzés tananyagában hasznosulhat. 1.2. A mő témája A mő a logisztikai informatika fogalmáról, feladatáról, alkalmazási területeirıl, algoritmusairól, módszereirıl, a támogatására szolgáló eszközökrıl és alkalmazásokról szól. A logisztika a második világháborús ellátási folyamatok optimálására alkalmazott matematikai módszerek, az „Operation Research” alkalmazásából fejlıdött ki napjaink globális hatású diszciplínáinak egyikévé. A termelési és szolgáltatási folyamatokat kiszolgáló anyag- és kapcsolt erıforrások áramlási folyamatait a múlt század hetvenes éveitıl kezdték az összefoglaló logisztika elnevezéssel illetni. A logisztikában az anyagáramlás mellett az információáramlás és –feldolgozás játssza a fı szerepet. Az egyre fejlıdı gazdasági és tudományterület napjainkra a fejlett gazdaságokban a GDP 10-17%-át termeli meg. A logisztikai folyamatok tervezésében, irányításában az optimális megoldások elérését az informatikára erısen építı matematikai módszerek teszik lehetıvé, melyek gyakorlati realizálása a korszerő kommunikációs, telematikai és információtechnológiai eszköz- és módszerrendszer nélkül lehetetlen lenne. A logisztika által integrált sok terület közül jelen oktatási anyag az alkalmazott, elsısorban optimálási célú matematikai és szimulációs módszerekre, valamint a tervek realizálásához szükséges informatikai módszerekre és

eszközrendszerre koncentrál. A módszerek általában integrált vállalatirányítási rendszerekben, míg az eszközök változatos számítástechnikai és kommunikációs hardverben öltenek testet. A logisztikának az Európai Unióban, annak földrajzi tagoltsága és a munkamegosztásban jelenlévı sokszínősége miatt stratégiai szerepe van. Az Unió GDP-jének 13%-a származik a logisztikai tevékenységbıl. A szakterületet a folyamatos fejlıdés, ebbıl következıen a képzett szakemberek iránti fokozódó igény jellemzi, melyet a rugalmas és naprakész oktatásnak ki kell szolgálnia, hogy a jelenleg az USA és Japán színvonalához képest lemaradásban lévı európai gazdaság felzárkózását támogathassa. Ezáltal a bolognai elveket realizáló képzési forma tartalommal tölthetı meg. Mindezek révén Európa - a lisszaboni céloknak megfelelıen - sikeresebb helyet foglalhat el a globalizált világgazdaságban. A magyarországi logisztikai helyzetképet az ország földrajzi elhelyezkedésébıl eredı adottságok alapvetıen meghatározzák. Hazánk logisztikai tevékenysége a 6%-os GDP aránnyal egyrészt lemaradást, másrészt nagyobb fejlıdési lehetıséget mutat a fejlett európai régiókhoz képest. A logisztika kulcsszerepét felismerve Magyarország a Logisztikai Zászlóshajó Programban integrálta a sokszínő logisztikai fejlesztési célokat. Hazánk központi földrajzi helyzete, valamint az Unión belüli határ-országi elhelyezkedése egyaránt jó alapot ad arra, hogy a közép-európai térség logisztikai központjává váljon. Ehhez adnak infrastrukturális hátteret az egyre jobban kiépülı autópálya rendszer, a meglévı vasúthálózat és a meglévı és a tervezett energiahordozó vezetékrendszerek. Mindezek tervezése, kiépítése és üzemeltetése magasan képzett szakembergárdát feltételez. A kormányzat átfogó célkitőzéseit, európai támogatással az ÚMFT pályázatok meghirdetése is kifejezi. A logisztika regionális szerepét, fontosságát az ország több területére, pl. az ÉszakMagyarországi régióba betelepült multinacionális cégek – Bosch, Shinwa, TVK, stb. – igényei is mutatják. Ezen országrészre jellemzı kedvezı adottság az M3 autópálya kiépülése, valamint a régió nagy hagyományokkal bíró, kiemelkedı oktatási intézményének, a Miskolci Egyetemnek a megléte. Ugyanakkor a gazdasági fejlesztés, melynek egyik összetevıje csak a logisztika, a térség gazdasági felzárkóztatása, a foglalkoztatási helyzet javítása érdekében elengedhetetlen. A mő témái ezen igényeknek az oktatás részérıl történı kielégítését célozzák a maguk koncentrált ismeretanyagával. 1.3. Célközönség A Logisztikai informatika jegyzet azok számára készült, akik a logisztikai informatikai rendszerek oktatásában, tanulásában, készítésében, alkalmazásában érintettek. A jegyzet elsıdleges haszonélvezıi a Logisztikai informatikát tanító egyetemi oktatók és hallgatóik. A célcsoportot a hazai logisztikai képzés bázisintézményei, a tárgycsoport jelenlegi oktatói meghatározzák. A célcsoport szükségletei az általuk oktatott tárgyak tematikáin keresztül formálták a mő tervezetét, ezáltal hatásuk közvetve megjelenik a jegyzetben. A mő elsısorban a logisztikai oktatást kívánja támogatni, informatikus szemléletmódú megközelítés alkalmazásával. Az oktatók számára az oktatandó tananyag forrásaként, gazdagításaként használható. A már gyakorló logisztikai szakemberek számára a mő elolvasása ismereteik kiegészítésén keresztül hasznosulhat. Logisztikát alkalmazó termelı és szolgáltató területek logisztikai informatikához közvetve kapcsolódó szereplıi, pl. fuvarozók, raktárosok is bıvíthetik ismereteiket elolvasásával. A mő internetes elérhetısége lehetıvé teszi nem szakterületi érdeklıdık számára is a szakterületbe való betekintést, így kapcsolódó területek, pl. a gyártás szakemberei is érdeklıdéssel olvashatják.

1.4. Szerzıi kollektíva A jegyzet írásában PhD, vagy akadémiai doktor fokozatú oktatók vettek részt, akik a logisztikai informatika tárgyterületet mérnöki és informatikus szemmel láttatják. Többéves, évtizedes egyetemi oktatási gyakorlatukból következıen a mő felépítése didaktikus, logikusan tagolt. 1.5. A mő felépítése A tananyag négy tartalmi fejezetbıl áll. A tartalmi fejezeteket a tananyag céljáról, a mő felépítésérıl szóló bevezetı és a jövıbetekintést is magába foglaló összefoglaló fejezet fogja keretbe. Az információfeldolgozás hardvere címő elsı fejezet a logisztikai rendszerekben alkalmazott információrendszereket, a hálózatok szerepét a logisztikai folyamatok különbözı szintjein, valamint a korszerő vezeték nélküli hálózatokat, rádiófrekvenciás azonosító rendszereket és a GPS logisztikai célú alkalmazását mutatja be. Az információ a logisztikában címő második fejezet az információ fogalmának, a logisztikában betöltött szerepének ismertetése után a logisztikai információforrásokkal, információfajtákkal foglalkozik. Kitér a logisztikai folyamatokban gyakran alkalmazott keresési algoritmusokra, továbbá a logisztikai informatikai modellezési elvekre, módszerekre, eszközökre. A vállalati logisztika információs rendszerei címő harmadik fejezet a logisztika modern iparvállalatoknál elıforduló szintjeinek bemutatására, a szinteket kiszolgáló információs rendszerekre koncentrál. A vállalati logisztikai folyamatokat kísérı információs folyamatok fajtáinak, modellezésüknek feltárását követıen a logisztika támogatására szolgáló korszerő szoftvereszközöket mutat be. A fejezetet a vállalatirányítási rendszer és a logisztikai rendszer kapcsolatának ismertetése zárja. A negyedik fejezet a vállalatközi logisztika információs rendszereivel foglalkozik. A témát a virtuális vállalat (Virtual Enterprise, VE) és a digitális vállalat (Digital Factory) korszerő fogalomkörébe ágyazva jeleníti meg. Részletezi a VE mőködtetéséhez szükséges integrált informatikai infrastruktúrát, valamint a VE logisztikai rendszere tervezési és irányítási feladatainak modellezését. Végül a nemzeti és nemzetközi logisztikai hálózatok információs rendszereivel és azok biztonságtechnikai kérdéseivel zár. 1.6. Javasolt alkalmazási mód A jegyzet elsıdlegesen a Logisztikai informatika tárgyú felsıoktatás segédleteként alkalmazható, mint oktatói tananyagforrás és a hallgatók számára mint jegyzet. A szerzık informatikai szemléletmódja miatt logisztikai irányultságú tárgyakat is hallgató informatikus, menedzser és termelésinformatikus hallgatók oktatásában elınyös. Egyes részek, mint pl. az információval kapcsolatos részek, vagy a keresési algoritmusok, kapcsolódó tárgyterületek tanításában is alkalmazhatók. Az oktatási célú alkalmazást erısítik a beépített animációk és az egyes témakörök elsajátítását ellenırzı kérdések. A témában való további elmélyülést könnyíti a fejezetekhez mellékelt irodalomjegyzék.

1.7. Az animációk használata Mivel a jegyzet elsıdlegesen elektronikus médiaként, webes felületen, böngészıbıl történı használatra íródott, a dinamikus animációk használata természetesnek tőnik. Az egyes animációkról az adott fejezetekben rövid leírás található. Az animációk a rájuk mutató hivatkozásokra való kattintással indíthatók. Egyes animációk, mint pl. az A* keresést bemutató demó, egyszerő interaktivitást, megállítást, továbbindítást is lehetıvé tesznek.

2.

A LOGISZTIKAI INFORMÁCIÓFELDOLGOZÁS HARDVERE (Hornyák Olivér)

2.1.

Számítógépes hálózatok a logisztikában

2.1.1. Történeti áttekintés A különbözı számítógépek felhasználóinak általános kommunikációját támogató hálózat ötlete 1962 augusztusában fogalmazódott meg J.C.R. Licklider fejében. Feljegyzéseiben az új koncepciót „galaktikus hálózatnak” nevezte, és ötletei gyakorlatilag mindent tartalmaztak, amire a mai Internet képes. 1962 októberében Licklider csatlakozott az Amerikai Védelmi Minisztérium ARPA (Advanced Research Projects Agency) nevő kutatási ügynökségéhez. Az ARPA érdeklıdését hamar elnyerte a téma, hiszen az ARPA által szponzorált, földrajzilag elkülönített helyen lévı kutatók, akik különbözı számítógépeket használtak, hálózati kommunikáció segítségével könnyebben megoszthatták egymással új szoftvereiket, kutatási eredményeiket. 1967-ben jelentették be az új hálózat, az ARPANET tervezetét. A kezdeti ARPANET (1969) négy hálózati csomópontból állt. A hálózat hamarosan gyors növekedésnek indult: 1970-ben 13, 1971-ben 23, 1972-ben 29, 1973-ban már 40 csomópontja volt. Ebben az évben mőholdas kapcsolaton keresztül Hawaii és Norvégia kapcsolódott a hálózathoz, majd London következett. 1974-ben 46 csomópont volt, ami 1974-re 53-ra növekedett. 1981-re 213 csomópontot számláltak, és kb. húsz naponként kapcsoltak be egy újabbat. A 80-as évek végén a védelmi minisztérium leállította a kutatást, és azt az amerikai kormányzat másik, civil ügynöksége, az NSF (National Science Foundation) vette át. 2.1.2. Hálózatok csoportosítása A hálózatokat szokás nagyságuk szerint csoportosítani. Létezik LAN (Local Area Network, helyi hálózat), MAN (Metropolitan Area Network, városi hálózat) illetve WAN (Wide Area Network, nagy kiterjedéső hálózat). Felépítésük szerint a hálózati elemek csatlakozhatnak egyenrangú módon (peer-to-peer), illetve alá-fölérendeltségi viszonyban (kliens-szerver). Ez utóbbi egy olyan architektúra, amelyen a kommunikációban résztvevı két fél nem egyenrangú módon vesz részt, hanem dedikált szerepeket (szerver illetve kliens) töltenek be. A kapcsolatot jellemzıen a kliens kezdeményezi, mégpedig azzal a céllal, hogy valamilyen mőveletet vagy lekérdezést végeztessen el a szerverrel. A szerver a kérést megkapva elvégzi a megfelelı lépéseket, majd az eredményt a kliens felé továbbítja. Bár az adatok a kommunikáció során értelemszerően mindkét irányban áramolhatnak, a mőveleteket elvégzését mindig a kliens kezdeményezi, és mindig a szerver hajtja végre - ennek megfordítására nincs mód. Azokat az architektúrákat, amelyekben mindkét fél kölcsönösen kezdeményezheti mővelet végrehajtását a másikon, egyenrangúnak szokás hívni. 2.1.3. Számítógépes hálózatok topológiája

A LAN-ok legfontosabb jellemzıje a hálózat elemeinek elrendezése, más néven a hálózat topológiája. A topológia rendszertechnikai jellemzı. Logikai és fizikai elrendezést, kölcsönhatást jellemez. Az ábra segítségével tekintsük át a legelterjedtebb topológiákat és ezek tulajdonságait.

Teljes

Sin (Bus)

Csillag

Győrő

Fa

Hálózati topológiák Teljes rendszer: A teljes rendszer sok kábelt igényel. Nagy a redundanciája. Az elrendezés elınye a nagy megbízhatóság. Sín topológia A sín elrendezés esetén a hálózatba kapcsolt gépek egyazon vezetéket használnak, köztük semmiféle speciális sorrend nem adható meg, sorosan kapcsolódnak. Az elrendezés hátránya, hogy vonalszakadás esetén az egész hálózat használhatatlanná válik. Csillag topológia A csillag elrendezés esetén a hálózatba kapcsolt gépek egyazon csomópontra csatlakoznak. Az elrendezés elınye, hogy vonalszakadás esetén csak az adott gép válik használhatatlanná, és nem az egész hálózat. A többi gép továbbra is tud kommunikálni egymással. Győrő topológia A győrő elrendezés esetén a hálózatba kapcsolt gépek egymást követı zárt láncba szervezıdnek, így minden kapcsolódási ponthoz rendelhetı egy elızı és egy következı kapcsolódási elem. Elınye, hogy egyszeres vonalszakadás esetén a hálózat nem válik használhatatlanná és nincs leterhelt központi csomópont. Nagyobb hálózatok esetében kétszeres győrőt szoktak alkalmazni a biztonság növelése érdekében. Fa strukúra: A fa rendszerben a csomópontok hierarchikus rendben csatlakoznak egy vagy több csomóponthoz, így alhálózatokat formálnak. Minden csomópont között csak egy útvonal van, amely kiesése az egész alhálózatot tönkreteszi, így hibatőrı kapcsolókat igényel. Elınye, hogy kis kábelezési költséggel nagy hálózatok is kialakíthatók. A nagy hálózatok alhálózatokba szervezhetık. Az alhálózatokat átjárók (Gateway), kapcsolók (Switch) és hidak (Bridge) köthetik össze. A sok csomópont nagyobb távolságon fizikai jel-erısítést, szegmensekre bontást igényel. Ez az aktív HUB-ok és Repeater-ek (ismétlık) feladata. Az egységes elven, szabványos elemekkel felépített jól menedzselhetı és karbantartható hálózatot strukturált hálózatnak nevezik. 2.1.4. LAN hozzáférési módok

A LAN technológiák elterjedésekor az adatátvitel módja a csomagkapcsolt átviteli technika, vagyis a forrástól a célig az adatcsomag elızetes kapcsolatfelvétel kezdeményezése és sávszélesség foglalása nélkül történt. Ez a technológia kiválóan alkalmazható az adatátvitel esetén. A digitalizált videó és hangátvitel azonban rögzített sávszélességet igényel, amelyeket célszerő elıre allokálni, így mindinkább elıtérbe kerültek a vonalkapcsolt hálózatok. Az integrált hálózati szolgáltatásokra - egyidıben kép, hang és adat átvitele - egyre nagyobb igény van, amely sokcsatornás, nagy átviteli sebességő hálózatok fejlesztését hozza elıtérbe. A száloptikás technológia megteremtette ezen nagysebességő, nagy sávszélességő hálózatok alapjait, fokozatosan eltüntetve a különbséget a távoli és helyi hálózatok között. A LAN hozzáférési módok három tényezı kombinációjaként definiálhatók: a fizikai közeg minısége, a hálózat topológiája és annak a módja, ahogyan az állomások a közeghozzáférést birtokolják az adatcsomagok küldésére. A száloptikás hálózatokat megelızıen három szabványos hálózati technológia terjedt el, amelyek sodort érpáras vagy koaxiális kábeleket használtak átviteli közegként: az Ethernet, Token Bus és Token Ring hálózatok. Ezeket összefoglalóan 802 típusú hálózatoknak nevezzük, mivel mindegyikük az IEEE 802 szabvány valamelyik alpontjaként került definiálásra. Ez a szabvány az OSI adatkapcsolati rétegét két alrétegre bontotta: logikai kapcsolatvezérlésre (LLC - Logical Link Control) és közeghozzáférés vezérlésre (MAC Media Access Control). A közeghozzáférés vezérlés szabályozza azt a módot, ahogyan a hálózat egy állomása a közeget igénybe veszi az adatátvitel során. A száloptikás közegő lokális hálózatok elsı közeg-hozzáférési szabványa az FDDI (Fibre Distributed Data Interface) volt. Ez egy ISO szabvány, amely egy győrő topológiájú hálózatot definiál a Token Bus hálózathoz hasonló közeg-hozzáférési protokollal. Az optikai szálas közegő csillagtopológiájú hálózatban azonban a kapcsolt szinkron átviteli mód újabb elırelépést jelentett a nagysebességő hálózatok fejlesztése terén. A szinkron hálózatok elterjedését megjelenésükkor gátolta azok fajlagosan magas költsége és közben létrejött egy új protokoll, amely egyre inkább elterjedıben van. Ez az ATM (Asynchronous Transfer Mode) technológia, amely a csomag- és vonalkapcsolt hálózatok kombinációjával az integrált szolgáltatások alapjait adhatja a jövıben. 2.1.5. Az ISO OSI referencia modell ISO (International Standards Organization) által kifejlesztett OSI (Open System Interconnection) referenciamodelljéhez szorosan kapcsolódik a nyílt rendszer fogalma. Ez a modell a számítógépes kommunikáció nemzetközileg elfogadott szabványa, amely magában foglalja a hálózatra alapuló informatikai rendszer részei közötti vezérlési feladatok megosztását és a részek közötti adatcsere szabályait. A közvetlen adatcsere feltételezi, hogy a számítógépek között egy telekommunikációs vonalon akár folyamatos adatáramlás zajlik mindkét irányban, amelynek bemenı oldali adatait mindkét számítógép azonnal feldolgozza. Mivel a hálózaton a legváltozatosabb számítógép típusok, illetve operációs rendszerek fordulhatnak elı, ez komoly illesztési feladatok elé állította tervezıket. Nyílt rendszereken a számítógépek olyan hálózatba kapcsolt rendszerét értjük, amelynek szervezettsége, felépítése és mőködése olyan, amelybe szabványos módon illeszthetı új elemek azok hardware és software jellemzıitıl függetlenül.

Ez nagyfokú rugalmasságot hoz létre a nyílt rendszereken belül, hiszen a technológiák változása ellenére az új rendszerek minden esetben beilleszthetık a meglévı környezetbe Az OSI referenciamodell 7 hierarchikusan rendezett rétegbe sorolja be a hálózati szolgáltatásokat. Ezek a rétegek a fizikai közeg irányából felsorolva: 1. Fizikai réteg A fizikai réteg a digitális kommunikáció alapegységeinek - a biteknek fizikai közegre való továbbításáért és fogadásáért felelıs réteg. Tartalmazza az átviteli közeg elektronikai elıírásait, a kábelezés szabványait - általában igaz az, hogy ezen réteg elektronikai szabványok győjteménye. 2. Adatkapcsolati réteg Az adatkapcsolati réteg egy tetszılegesen kezdetleges adatátviteli eszközt olyan adatátviteli vonallá alakít, amely a hálózati réteg számára átviteli hibától mentesnek tőnik. A bitsorozatokból adatcsomagokat - kereteket hoz létre, illetve fogadja azokat, így helyreállítva az eredetileg elküldött adatcsomagot. Kezeli a zajos vonalhibák miatt keletkezı adatsérüléseket, szabályozza a vonal sebességét, meghatározza a közeghez való hozzáférés szabályait - közeghozzáférés vezérlés (MAC - Media Access Control). Ez a réteg határozza meg az adapterek jellemzıit, az alacsony szintő kommunikáció szabályait, ezért ennek a szintnek a szabványai szerint osztályozzuk a fizikai hálózatokat (Ethernet, Token Ring, Token Bus, FDDI stb…). 3. Hálózati réteg A hálózati réteg a kommunikációs alhálózatok mőködését vezérli. Minden állomás egyedi hálózati logikai azonosítót kap, amely szerint a hálózati réteg meghatározza az adatcsomagok útvonalát a küldı állomástól a célállomásig. Ez a réteg szabályozza az egyes hálózati kommunikációs vonalak forgalmát, elvégzi a forgalom számlálását és számlázását. A hálózati réteg kapcsolatai a szomszédos hálózati csomópontok között jönnek létre, így az adatcsomagok általában az egyes hálózati réteg szerint meghatározott útvonalon állomásrólállomásra haladva jutnak el célpontjukig (hop-by-hop kapcsolat). 4. Szállítási réteg A szállítási réteg a fölötte elhelyezkedı viszonyréteg adatait a hálózati réteg által megkívánt mérető adategységekre bontja és a hálózati rétegen keresztül eljuttatja a társfolyamathoz. A szállítási réteg gondoskodik arról, hogy a rendelkezésre álló hálózati réteg által nyújtott egyetlen kommunikációs vonal kapacitását több hálózati kapcsolat számára szétossza (multiplexálás). A társfolyamatbeli szállítási réteg az adatokat ellenırzi és helyreállítja a küldı oldal viszonyrétege által elküldött eredeti formájában. A szállítási réteg valódi végpontok közötti kapcsolatot teremt, a hálózati réteg elrejti elıle az adatcsomagok célállomásig való eljuttatásának útvonalát (end-to-end kapcsolat). A szolgáltatások két alapvetı típusát szolgáltatja a szállítási réteg : az összeköttetéses megbízható (adatfolyam típusú) és az összeköttetés-mentes nem megbízható (üzenet típusú) szolgáltatásokat

5. Viszonyréteg A viszonyréteg felelıs a hálózati számítógépeken futó folyamatok közötti kapcsolat megteremtéséért. Olyan szolgáltatásokat tartalmaz, amellyel pl. be lehet jelentkezni egy távoli számítógép többfelhasználós operációs rendszerébe, állományt lehet továbbítani és fogadni stb. A viszonyréteg szinkronizációs szolgáltatása alkalmas a hosszú ideig tartó folyamatok ellenırzési pontjain az állapotok tárolására és meghibásodás esetén, szükség szerint egy korábbi állapotról a viszony újraépítése után az átviteli folyamat folytatására. 6. Megjelenítési réteg A megjelenítési réteg a felhasználói adatok tartalmával kapcsolatos olyan gyakori feladatokat tartalmaz, amelyek az adatok szabványos kódolásával, titkosításával, adatformátum konverziókkal kapcsolatosak. Ilyen feladatot jelent, pl. két különbözı jelkészlettel rendelkezı rendszer közötti állományátvitel. A szöveges adatállományok belsı átalakítása mellett szükség lehet a két állományrendszer fájlnév konverziójára is.

7. Alkalmazási réteg Az alkalmazási réteg széles körben igényelt protokollokat tartalmaz. Ezek például az üzenetkezelés, állománytovábbítás, katalógusszolgáltatás stb. Az alkalmazási rétegben található továbbá a virtuális terminál szolgáltatás, amely egy valós terminál viselkedését szoftveresen szimulálja.

2.1.6. Vezeték-nélküli hálózatok A vezeték-nélküli hálózatok fontos szerepet töltenek be az iparban is. A vezetéknélküli technológiák nagyon sokfélék lehetnek. Néhány közülük elsıdlegesen adatátvitelre szolgál. A Bluetooth szabvány például a számítógépes perifériák között épít ki hálózati kapcsolatot. A harmadik generációs mobil hálózat (3G) szintén népszerő. Ma már cellánként megabit nagyságrendő adatátvitel és nagy lefedettség jellemzi a szolgáltatást. Az ipari alkalmazásuk mindazonáltal nem számottevı, inkább civil felhasználásuk jellemzı. Mind az ipari, mind az otthoni felhasználásra a 802.11 szabványnak megfelelı vezeték nélküli hálózatok, amelyeket Wi-Fi hálózatoknak is neveznek, terjedtek el széleskörően. Tekintsük át, milyen elınyökkel bír a vezeték nélküli hálózat a vezetékessel szemben a logisztikai informatikában. Mobilitás A felhasználók mozognak, de az adatok gyakran központi szervereken vannak eltárolva. Ha a felhasználók hozzáférnek az adatokhoz mozgás közben is, az egyértelmően elıny. Könnyő és gyors telepítés Vannak olyan helyek, amelyeket nehéz vezetékekkel felszerelni. Még viszonylag új építéső épületeknél is drága és idıigényes lehet a kiépítés. Régi, mőemlék jellegő épületeknél

a kábelek elhelyezése nem minden esetben kivitelezhetı, ilyenkor a vezeték nélküli hálózatok jelentik az egyetlen használható megoldást. Rugalmasság Ha nincsenek kábelek nem kell újrakábelezni sem. A vezeték nélküli hálózatokkal gyorsan kialakíthatunk amorf, kis csoportokból álló hálózatot megbeszélésekhez, lehetséges az irodán belüli vándorlás. A hálózati médium mindenütt ott van. Költség A vezeték nélküli hálózat bekerülési költsége (access points, hálózati kártyák) nem túl magas, mőködtetési költsége alacsony. Gyakran ez összevethetı nagyságrendő például a bérelt vonali költségekkel. A 802.11 szabványainak összehasonlítása IEEE szabvány Sebesség Frekvencia 802.11a 54 Mbps 2.4Ghz 802.11b 802.11g 802.11n

54 Mbps 54 Mbps 108Mbps

5Ghz 2.4Ghz 2.4Ghz

Megjegyzés A szabvány 1999-es, de 2000-ig nem került kibocsájtásra Nagyon elterjed volt a 2000-es évek elején 2003-as szabvány 2003-as szabvány

A 802.11 az IEEE 802 szabvány családjának tagja. Ez a sorozat a helyi hálózatok (Local Area Network, LAN) specifikációit tartalmazza. A következı ábra az IEEE 802 család komponenseit, azok kapcsolatait illetve az OSI modellben való elhelyezkedésüket mutatja.

802.5 PHY 802.5 MAC

802.11 MAC

802.3 PHY 802.3 MAC

802.1 Menedzsment

802 Áttekintés és architektúra

802.2 Logical Link Control (LLC)

802.11 FHSS PHY

802.11 DSSS PHY

802.11a OFDM PHY

802.11b HR/DSSS PHY

Az IEEE 802-es szabvány család

2.2. Logisztikai Információs rendszerek (Logistics Information System) Definíció szerint a logisztikai információs rendszereknek nevezzük azokat a szoftver és hardver komponenseket, amelyekkel szállítási és raktározási feladatokat támogatunk. Az ilyen rendszerek célja, hogy a vevı magas szintő kiszolgálásban részesüljön, azaz a megfelelı árut a megfelelı idıben a megadott mennyiségben megkapja – és ezeket a szolgáltatásokat költség és idı szempontjából hatékonyan valósítsuk meg.

A logisztikai információs rendszerek a logisztikai feladatok hatékony és hatásos végrehajtását segítik. Egy vállalaton belül a logisztikai információs rendszerek a következı feladatokat támogatják: • A logisztikai folyamatokat a lehetı legkisebb költséggel a vevı lehetı legnagyobb megelégedésére hajtják végre. • Az információs rendszer a megrendelések teljesítése érdekében megtervezi és felügyeli a logisztikai tevékenységek végrehajtását. • A vállalatot versenyképesebbé teszi, átgondoltabb taktikai és stratégiai döntések meghozatalát támogatja, mind a vállalat, mind a vevı nagyobb megelégedésére. • A vevık információ-ellátatását biztosítja különösen, de nem kizárólag: a termékek rendelkezésre állásáról, a megrendelések státuszáról, a kiszállítások ütemezésérıl. • Csökkenti a raktárkészletek nagyságát és az élımunka igényt az igények pontosabb tervezésével. • Kapcsolódik a marketing, pénzügyi és gyártásvégrehajtó (Manufacturing Execution Systems, MES) rendszerekhez. A vállalat mőködtetéséhez, a stratégiai döntések meghozatalához döntéstámogatást nyújt a menedzsmentnek. • Informatikai eszközök segítségével az igények változása gyorsabban követhetı, illetve arra gyorsabb reakció adható. A megrendelések elırejelzése redundánssá tehetı. „Húzó” típusú rendszerek implementálhatóak, pl.: just-in-time típusú rendszerek. Ezek a vállalat versenyképességét fokozzák. • Kidolgozhatók olyan együttmőködı rendszerek a gyártási, illetve disztribúciós területen, ahol a beszállítók üzemeltetik az egyik oldalt, a vevık pedig a másikat. • Informatikai eszközökkel a fizikailag elkülönülı raktári készleteket egységesen lehet kezelni. A raktárkészlet kezelése központosítható, az árufeltöltésnél kisebb biztonsági készleteket írhatunk elı. A raktárkészlet maga átszállítható a felhasználás illetve a gyártás közelébe. Ezt a koncepciót „virtuális” vagy elektronikus készletgazdálkodásnak nevezik. Adatkezelés szempontjából ezeket a rendszereket két csoportra bonthatjuk [Helo2005]: tranzakcionális és analitikus rendszerekre. A tranzakcionális rendszerek az adatok összegyőjtését, feldolgozását és továbbítását látják el a cég múltbeli és aktuális adatain végezve mőveleteket. Az ilyen rendszerek POS (Point of Sale) terminálokból, könyvelı programokból, idıszakos eladási jelentésekbıl, e-commerce rendszerekbıl, stb. állnak. Az analitikus szoftverek a beszállítói lánc adatain alapuló modelleket fejlesztenek ki: Ezeket aztán – folyamatos továbbfejlesztés mellett – finomhangolják az adott vállalati környezetre. Ezek a rendszerek átfedést mutatnak más rendszerekkel is ezért a szakirodalomban az alábbi terminológiák honosodtak meg: gyártási ütemezı rendszerek, elırejelzı rendszerek, beszállítói lánc optimalizáló rendszerek. Az említett két fı rendszertípust az alábbi hat aspektus szerint szokták vizsgálni: 1. 2. 3.

A feldolgozott idı szempontjából: múltbeli és jelenlegi (tranzakcionális) és jövıbeli (analitikus). A célja szempontjából: jelentések készítése (tranzakcionális) és elırejelzés vagy döntéstámogatás (analitikus). Üzleti hatókör szempontjából: rövidtávú (tranzakcionális) és hierarchikus vagy hosszú távú (analitikus).

4.

5. 6.

Az adatbázis szempontjából: nyers vagy alig feldolgozott tényszerő adat (tranzakcionális) és nyers, közepesen vagy nagymértékben átalakított adat (analitikus). Válaszidı szempontjából: valósidejő (tranzakcionális) és valósidejő vagy kötegelt feldolgozású (analitikus). Az üzleti folyamatok tervezése szempontjából: az emberi erıforrásokat kiváltó vagy lecserélı (tranzakcionális) illetve a menedzsment döntéseit támogató (analitikus).

A folyamat szempontjából vizsgálva beszélhetünk tervezı illetve végrehajtó rendszerekrıl.

Tervezés

Szabályozás

Logisztikai Információs Rendszer (LIS)

A Logisztikai Információs Rendszer kapcsolatai Az elıbbi csoportba azok az alkalmazások tartoznak, amelyek megpróbálják a lehetı legjobban kitölteni a lehetıségre álló kereteket. Az utóbbi csoportba olyan rendszerek tartoznak, amelyek nyomon követik a javak fizikai státuszát, kezelik a nyersanyagokat és késztermékeket, felügyelik a kapcsolódó gazdasági folyamatokat. Számos logisztikai információs rendszer az ERP rendszerekbe integrálva mőködik. Az ábra az SAP rendszerhez tartozó LIS felépítését mutatja meg [12].

Logisztikai Információs Rendszer Kereskedelem

Beszerzés

Raktározás

Gyártásirányítás

Minıségbiztosítás

Karbantartás

Tervezés/elırejelzés Korai figyelmeztetı rendszer Logisztikai Információs könyvtár

Az SAP Logisztikai Információs Rendszere

A logisztikai információs rendszerek hardver eszközei A logisztikai információs rendszerek hardver és szoftver elemekbıl állnak. A modern hardvereszközök nagy mértékben támaszkodnak a korszerő vezetékes és vezeték nélküli számítógépes hálózatokra. Nem nélkülözhetik a korszerő, nagy teljesítményő adatbáziskezelı és fájl szervereket, valamint az egyedi számítógépeket, terminálokat. A feladat jellegénél fogva hangsúlyozottan használják a hordozható eszközöket: ipari kivitelő PDA-kat, GPS nyomkövetıket. Jellemzı eszköztáruk: • • • • •

Számítógépek, számítógép terminálok, POS terminálok Vezetékes és vezetéknélküli hálózati eszközök, bluetooth eszközök Hordozható eszközök (PDA-k) Mőholdas nyomkövetı (GPS) eszközök, szatellit rendszerek Vonalkód olvasók, szkennerek, RFID antennák

GPS A GPS (teljes nevén NAVigation System with Timing And Ranging Global Positioning System, NAVSTARGPS) az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma (Depatment of Defense, DoD) fennhatósága alatt került kifejlesztésre. A kifejlesztésénél fontos volt, hogy a felhasználása során mind katonai, mind civil szempontokat megfelelı módon érvényesíthetık legyenek. A civilek által használt jeleket (Standard Positioning Service, SPS) ingyenesen, bárki által hozzáférhetı módon fel lehet használni, míg a nagyobb pontosságot garantáló katonai jeleket (Precise Positioning Service, PSP) csak az amerikai kormányzat által jóváhagyott módon lehet elérni. A legelsı mőholdat 1978 februárjában lıtték fel. Jelenleg 28 mőködı mőhold kering az egyenlítı felett 20180 km magasságban hat különbözı orbitális síkon. Az egyenlítıvel 55 fokos rálátási szöget bezáró mőholdak közül legalább négy a föld bármely pontjával rádiókapcsolatba tud lépni. Mindegyik mőhold körülbelül 12 óra alatt megkerüli a földet és egyenként négy nagypontosságú úgynevezett atomórát visznek magukkal. A GPS rendszerek tervezésénél a következı szempontokat vették figyelembe: 1. A felhasználó legyen képes megállapítani a pozícióját, a sebességét, az idıt akár mozgásban, akár nyugalomban van. 2. Az idıjárási viszonyoktól függetlenül a felhasználó folyamatos, 3 dimenziós, nagy pontosságú pozicionálásra legyen képes. 3. Civilek is használhassák. Az atomórák a jelenleg létezı legpontosabb idımérı szerkezetek, 30000 év alatt legfeljebb 1 másodperc eltérést szenvednek el. Hogy még pontosabbak legyenek, a föld különbözı pontjairól rendszeresen szinkronizálják ıket. Mindegyik mőhold a pontos pozícióját és a fedélzeti órái által nyilvántartott idıt a 1575,42 MHz frekvencián a földre sugározza fénysebességgel (300 000 km/s). Ez azt jelenti, hogy közvetlenül a mőhold alatt elhelyezkedı vevı esetén a jelek 67,3 ms alatt érik el a föld felszínét, és minden további kilométert 3.33 µs alatt tesznek meg. Ha kíváncsiak vagyunk a pozíciónkra a Földön, akkor csak egy pontos órára van szükségünk. Ha összehasonlítjuk a mőhold által sugárzott jel megérkezésének idejét a jelkibocsájtás idejének fedélzeti idejével, akkor meghatározhatjuk az adott jel tranzit idejét. A mőhold távolsága az adott ponttól az s=t.c

(1)

képlet segítségével számítható, ahol s a távolság, t a tranzit idı c a fény sebessége.

A 6 orbitális síkon keringı mőholdak

Ez még önmagában nem elegendı, hogy a Földön lévı tetszıleges pont 3 dimenziós koordinátáját meghatározhassuk. Ehhez 4 különbözı mőhold jelét kel fognunk. Képzeljük el, hogy egy végtelen síkon vagyunk és szeretnénk megállapítani a pozíciónkat. Ha két mőhold jelét fogjuk és meghatározzuk annak a tılünk mért távolságát a fent leírt módszer segítségével. Ha a mindkét mőhold köré azok távolságának megfelelı sugarú kört rajzolunk, akkor ezeknek a köröknek a metszéspontjában vannak azok a pontok, ahol lehetünk.

A síkbeli pozíció meghatározása

A pontos térbeli pozíciónk megállapításához egy harmadik mőhold jelére is szükségünk van. Ennek segítségével a harmadik, z irányú koordináta is kiszámítható. Ebben az esetben mindhárom mőhold köré egy-egy a távolságuknak megfelelı sugarú gömböt rajzolunk. Ezek metszéspontja adja majd a térbeli pozíciónkat. Ahhoz, hogy ez a számítás mőködjön, a mőholdon található órákat és a földi órát szinkronizálni kell, a tranzit idı pontos megállapításához. Csupán egyetlen mikroszekundum eltérés 300 méteres pontatlanságot eredményezhet, ezért különösen fontos, hogy az idımérés nagy pontosságú legyen. Tételezzük fel, hogy az idı mérésekor mérési hibát kapunk. Mivel mindhárom mőhold órája szinkronban van egymással, ezért ez az idımérési hiba minden mőhold esetén ugyanannyi. Ha egy négyismeretlenes egyenletrendszert akarunk megoldani, akkor négy független egyenletre van szükségünk. A négy ismeretlen pedig a szélesség (x), a hosszúság (y), a magassági koordináta (z) és az idımérés hibája (terror). Ezért kell négy mőhold jelét fognunk a pontos helymeghatározáshoz. Ez a négy jel szükséges a négyismeretes egyenlet megoldásához. A Föld körül keringı 28 mőhold közül legalább négynek a jelét mindig tudjuk fogni. Így, a mérési pontatlanságok ellenére 5-10 méteres precizitással a helyzetünk meghatározható.

A GPS mőholdak föld körüli pályán. Feketével vannak jelölve a földfelszín egy adott pontjáról (kék folt) elméletileg látható mőholdak (a számuk is jelezve) [18] A GPS logisztikai felhasználása A GPS ipari felhasználása egyre bıvül. Minden olyan alkalmazásban jól használható, ahol • sebesség • gyorsulás • pontos idı, • útvonal, • idıtartam meghatározása a cél. A legtriviálisabb logisztikai alkalmazás az útvonaltervezés. A gépjármővek navigációs eszközökkel szerelik fel, amelyek a célpontok ismeretében megtervezik az optimális útvonalat, grafikus és szóbeli instrukciókat adnak a gépjármő vezetıjének. A GPS a hajózásban és a légiközlekedésben is használatos. Az értékesebb jármővek, rakományok lopásának megakadályozására is alkalmazható a GPS. A szállítójármőbe szerelt GPS vészjelzést adhat le, ha az elıre definiált útvonaltól eltér a jármő. A vészjelzést természetesen kézzel is mőködésbe lehet hozni. A GPS készüléket a jármő immobilizátorával össze lehet kapcsolni, és akár automatikusan, akár a távolban lévı biztonsági cég központjából a továbbhaladást le lehet tiltani. A GPS összeköttetésben lehet ütközést érzékelı szenzorral és vészhelyzet esetén pontos helymeghatározással segítheti a gyorsabb kárelhárítást.

Egy GPS eszköz adatgyőjtıvel összekapcsolva alkalmas jármőflották követésére. Használatával pontos információ nyerhetı arról, hogy a szállítójármő éppen merre jár vagy járt, mikor és hol mennyit várakozott. A vezetı betartotta-e a vezetési és pihenıidıkre vonatkozó elıírásokat. Mikor érkezett meg a célállomásra. Ezeket az információkat képi formátumban térképek segítségével illetve különbözı fájlformátumokba konvertálva lehet elmenteni. Egy ilyen felügyeleti rendszer kulcsfontosságú része a diszpécserközpont, melynek alapvetı feladata a jármővekbıl érkezı földrajzi pozíciók térképi megjelenítése, helyzetük elemzése. Képes internetes környezetben (internet szerver – internet kliens) lokális központként üzemelni. Tárolja és feldolgozza a mőholdas helymeghatározó eszközökkel felszerelt jármővekbıl érkezı adatokat (Short Message System), valamint figyeli a jármő helyzetét. A beérkezett adatokat a kommunikációs központ feldolgozza, illetve a vonatkozó információkkal összevetve naplózza, riasztja az illetékes szerveket, illetve személyeket. A térinformatikai technológián alapuló megoldás alkalmas ún. területi határfigyelésre is, amely a gépjármő pontos földrajzi helyéhez köthetı. GPS-t használnak a tömegközlekedésben is, az utasok pontos képet kapnak arról, merre jár az a járat, amelyikre várnak, hány perc múlva érkezik a megállóba. 2.2.1. RFID a logisztikában A tömeggyártás elterjedésével elıtérbe kerültek azok a technikák, amelyekkel felgyorsítható az anyagok és munkadarabok azonosítása az anyagkezelési folyamatok során. Kezdetben a nyomtatott címkék töltötték be ezt a szerepet. Az 1970-es években aztán megjelentek a Universal Product Code, UPC vonalkódok, lásd alábbi ábrát. Ezek segítségével szabványosítható és automatizálhatóvá vált az azonosítás. A bárkódok (vonalkódok) könnyen és olcsón elıállíthatók, van azonban néhány hátrányuk: a vonalkód olvasónak tisztán és egyenesen rá kell látnia a vonalkódra, a közeli objektumok, elmosódások megzavarhatják a leolvasást, az erıs napvény vagy egyenetlen felület megnehezítheti az azonosítást. Sokfajta vonalkód terjedt el, néhány példát az ábra mutat.

UPC-A, Code 39 és Data Matrix A vonalkódos azonosítás alternatívájaként merült fel a rádiófrekvenciás azonosítás (Radio Frequency Idendification, RFID), amellyel már távolabból, közvetlen rálátás nélkül azonosítható az árucikk, a termék, az állat, vagy akár az ember is. Két részbıl áll: az olvasóból és a címkébıl. Az RFID nem újkelető technológia. Már a II. világháború során is alkalmaztak az angol légierıben hasonló elven mőködı barát-ellenség azonosító rendszert. A modern RFID-hoz hasonló rendszert alkalmaztak a Los Alamos Nemzeti Kutató-laboratóriumban, ahol a kitőzıkbe szerelt RFID címkék segítségével ellenırizték a biztonsági területekre való belépés jogosságát. Az azóta eltelt 50 évben az RFID elıállításának költsége csökkent, így elérhetıvé vált az ipari alkalmazása is – bár újságírók, jogvédık a mai napig kritikával illetik a felhasználás etikusságát. Az RFID elterjedése azonban töretlen, lásd az alábbi ábrát.

Az RFID elterjedése 2.2.2. Az RFID technikai megvalósítása A rádió frekvenciás azonosítás az író/olvasó egység és az elektronikus adathordozó (transzponder, tag, címke) közötti kommunikáción alapszik. A kommunikáció akkor jön létre, ha a külsı körülmények és a leolvasási távolság, ami frekvenciafüggı, optimálisak. Ha egy RFID rendszert akarunk vizsgálni igen széles spektrummal találhatjuk magunkat szemben. A mindössze egy transzponderbıl és egy olvasóból álló rendszer is tekinthetı RFID rendszernek, viszont egy komplexebb rendszer akár több ezer tag-et vagy transzpondert, több hálózatba kötött leolvasót és vezérlı számítógépet valamint back-end adatbázisokat is tartalmazhat. Mivel az RFID elemek rádióhullám segítségével kommunikálnak egymással, a technológia egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy a leolvasáshoz az olvasó/írónak nincs szüksége konkrét „rálátásra”, mivel a rádióhullámok számos közegen át tudnak hatolni, és hibamentesen leolvashatóak. 2.3.2.1 Az RFID rendszer elemei A rádiós azonosításhoz, legalább két komponensre van szükség, egy azonosító, valamint egy azonosítandó. Az azonosító valamilyen adatkapcsolatba lép az azonosítandóval, mely során kommunikáció, adatátvitel történik az egyik, vagy mindkét irányba. Az olvasó és a kódhordozóban lévı chip közötti adatátvitel rádióhullámokon zajlik, tehát szüksége van mind két egységnek rádiós interfészre. Miután ez a chip belép az azonosító által gerjesztett elektromos, vagy mágneses térbe, visszasugározza a benne tárolt információt.

RF transzponder és író/olvasó egység felépítése Az RFID rendszereket ritkán alkalmazzák támogató informatikai háttér nélkül, mivel ezek a számítógépek hasznosítják és dolgozzák fel a kapott adatokat ipari felhasználás során. Ezért egy alap RFID rendszer, általában három fı elembıl áll: • RF kódhordozóból (transzponder, tag, címke, bélyeg, stb.) mely az azonosítani kívánt objektumon helyezkedik el, • író/olvasó berendezés és az ehhez szükséges antennák, • informatikai támogatás .

Egyszerő RFID rendszer (egy olvasó és egy transzponder) Az informatikai támogatást (pl.: vezérlı számítógépek) alkalmazástól függıen használhatjuk, esetleg többet is, amik hálózatba lehetnek kötve. Lehetıség van több olvasó összehangolására, real-time (valós idejő) adatfeldolgozásra, valamint arra, hogy kapcsolatot teremtsünk az olvasók és a back-end adatbázisok között. A felhasználástól függetlenül minden olyan egyéb rendszert (pl.: informatikai) amely az olvasó és a végsı alkalmazás között helyezkedik el middleware-nek nevezünk. A back-end adatbázisok az olvasói zónában tartózkodó RF kódhordozókról tárolnak információkat, amelyek nem csak lekérdezhetıek, hanem az adatátvitel alatt módosíthatóak is. Az olvasó/író: az olvasó/író célja a rádiós kapcsolat felállítása az RF kódhordozóval, azonosítása azt, a létrejött kapcsolatot fenntartsa, a szükséges információk olvasása/írása, valamint a kapcsolat lezárása. Ebbıl adódik, hogy az olvasó/író is rendelkezik saját RF modult (adó-vevı), egy ezt vezérlı elemet, egy csatoló elemet. Számos olvasó további külsı rendszerekkel való összeköttetésre is alkalmas, ilyenek például az USB, Wi-Fi, RS 485, stb. Általában belsı antennájuk van, amit egyes olvasókon ki lehet egészíteni csatlakoztatható külsı antennával is, ami drágább.

Transzponder (TRANSmitter (adóvevı) + resPONDER (válaszadó) = TRANSZPONDER): Más néven „tag”. Az RFID transzponder hordozza a szükséges információkat az azonosítandó tárgyról. Ez az eszköz egy kis antennából és egy mikrochip-bıl áll. Számos módon elhelyezhetjük a tárgyon, lehet címke (tag), különbözı tokokat készíthetünk a számára (amely lehet flexibilis, vagy merev). Mivel a transzponderek mérete ma már a milliméter töredékének méretében is készül, ezért gyakorlatilag nincs akadály a felhasználás módjában. 128 bites, 38 számjegybıl álló kódsorozatot tárolni képes RFID lapka a korábbi rekordokat megdöntve a létezı legkisebb, mindössze 0,05 x 0,05 mm mérető és 5 mikron vastagságú. Az RF kódhordozók alapelemei az antenna és a mikrochip. Ahhoz, hogy megértsük hogyan is mőködnek pontosan az RF kódhordozók elıbb további fı csoportokra kell osztani ıket. Az energia ellátás és az ebbıl adódó szerkezeti felépítés-különbség szempontjából három fı csoportra lehet osztani ıket: • passzív, • félig-passzív, • aktív. 2.2.3. Az RFID rendszerek jellemzése Energia ellátás Passzív transzponderek: nem rendelkeznek saját beépített áramforrással. A memóriájából történı olvasáshoz és a kommunikációhoz szükséges energiát az olvasó által gerjesztett elektromágneses mezıbıl indukálva nyerik. Azért hívjuk ıket passzívnak, mert az olvasási területen kívül, ahol nincs elektromágneses tér, nem mőködnek. A logisztikában ezek a transzponderek a legelterjedtebbek, mivel alacsony fajlagos költségük van. További elınyük, hogy rendkívül ellenállóak, többször felhasználhatóak (fajtától függıen akár 100.000 szer is), hosszabb az élettartamuk, és könnyen alkalmazkodnak az üzemi igényekhez, rugalmasak. Hátrányuk, hogy a leolvasási távolság viszonylag kevés (maximum 4-6 m). Félig-passzív transzponderek: ezeknek az eszközöknek van saját áramforrásuk, de ezt csak a memóriaegység mőködtetéséhez használja. Az adatok továbbításához az olvasó által gerjesztett elektromágneses teret használja, így viszont akár 100 m-es távolságból is lehetséges a kommunikáció. Aktív transzponderek: saját áramforrással és adókészülékkel rendelkeznek, amit a memória olvasásához és a kommunikációhoz is használ. Képes kommunikálni a körülötte lévı aktív RF kódhordozókkal, tılük adatokat kapni és nekik adni. Az áramforrás révén akár egy kis ledet, hımérsékletmérıt, nedvességtartalom mérıt is elhelyezhetünk az azonosítón. Komoly elınye, hogy az aktív adója révén akár kilométerekrıl is képesek a kommunikációra. Két fı típusa van, a transzponder és a bacon. A bacon annyiban különbözik a transzpondertıl, hogy csak akkor sugároz jelet, ha olvasási zónába ért. A semi-passzív transzponderekkel ellentétben, azonban a memória olvasásához és a jel sugárzásához is használja az áramforrását. Azzal, hogy csak az olvasási zónában sugároz az áramforrása élettartamát növel. Hátránya az aktív transzpondereknek, hogy az akkumulátor (vagy elem), és a tartósabb bevonat, miatt komoly költségei vannak, ami akár az 50 $-t is elérheti. Másik hátránya, hogy az áramforrása miatt korlátozott az élettartama, illetve az áramforrása lemerülése után nem

képes a kommunikációra. Vannak azonban ma már olyan aktív transzponderek is, amik az áramforrásuk lemerülése után passzív transzponderként tudnak tovább mőködni. RFID alkalmazások Az RFID alkalmazásai között kiemelkedik a logisztikai célú felhasználás. A teljesség igénye nélkül ide tartozik például a beszállítói láncok kezelése (Supply Chain Management, SCM), raktárkészlet kezelése (Inventory Control, IC), árucikkek nyomon követése, (Asset Tracking). Tekintsük át, milyen elınyökkel kecsegtet az RFID bevezetése: Bérmegtakarítás Az RFID alkalmazása a bárkód leolvasáshoz képest mintegy 30%-kal kevesebb munkaerıt igényel. A mőködtetési költségek így 2-4%-kal csökkenhetnek a kiskereskedésekben. A kiszolgálás jellege eltolódik az önkiszolgálás irányba, miközben az automatizált leolvasás kevesebb hibával jár, mint a kézi vonalkód leolvasás. A raktárkészlet csökkenése Mivel a raktárkészletek nyilvántartása pontosabb lesz, a raktárkészlet könyv szerinti értéke csökkenhet, a kimutatások pontossága nı. A pontosabb adatok segítségével az eladási adatokból pontosabb elırejelzések készíthetık. A tolvajlás csökken Egyes becslések szerint a kiskereskedelmi forgalom 1,5%-a fizetés nélkül marad. Az RFID technológiával a javak útja pontosan nyomon követhetı, ezért értékes árucikkek esetén alkalmazásuk kifizetıdı. Az árucikkek kifogyásának elkerülése A kiskereskedık számára az árucikk elfogyása csalódott kuncsaftot jelent, és a vevı máshol vásárol. Az élelmiszeriparban például ez 4% veszteséget okoz évente. Az RFID segítségével pontos készletnyilvántartás illetve fogyasztási ütem készíthetı. Így a készletszint pontosabban belıhetı. Az RFID címkék tartalmazhatják az árucikk eredetét, gyártóját, egyéb termékadatot. Amikor az árucikk áthalad a leolvasó elıtt, akkor ezek az információk is kinyerhetık, az utánrendelés könnyebben végrehajtható. Nemcsak a késztermékek, hanem a félkész-termékek, nyersanyagok, szállítás, raktározás, de még a visszaszállított áruk kezelésénél is elınyös lehet az RFID. Alkalmazásával egy újabb lépést tehetünk az intelligens logisztikai menedzsment irányába. Felhasznált irodalom [1]

Shi Yong-Dong, Pan Yuan-Yuan and Lang Wei-Min : The RFID Application in Logistics and Supply Chain Management. Research Journal of Applied Sciences Year: 2009 | Volume: 4 | Issue: 1 | Page No.: 57-61 DOI: 10.3923/rjasci.2009.57.61

[2]

Erik C. Jones, Christopher A. Chung: RFID in logistics. A practical introduction. p487, 2007

[3]

Shi Yong-Dong, Pan Yuan-Yuan, Lang Wei-Min: The RFID Application in Logistics and Supply Chain Management. Research Journal of Applied Sciences 4 (1) pp.:57-61, 2009

[4]

Roy Want: RFID explained: a primer on radio frequency identification technologies. Morgan & Claypool Publishers, p83. 2006

[5]

Himanshu Bhatt, Bill Glover: RFID essentials. p276, 2006

[6]

Mikko Kärkäinen:Increasing efficiency int he supply chain for short shelf life goods using RFID tagging, © International Journal of Retail & Distribution Management, Vol. 31, No. 10, pp. 529-536. 2003

[7]

Jean-Marie Zogg: GPS Basics Introduction to the system Application overview

[8]

Zahir Irani: Information systems evaluation: navigating through the problem domain. Elsevier, Information & Management 40 (2002) 11–24

[9]

Gunasekaran, E. W. T. Ngai, Information systems in supply chain integration and management, European Journal of Operational Research, Volume 159, Issue 2, Supply Chain Management: Theory and Applications, 1 December 2004, Pages 269-295, ISSN 0377-2217,

[10] Arthur Wasik, (1993) Logistics Information Systems: The Importance of an Enterprise Perspective, Logistics Information Management, Vol. 5 Iss: 1, pp.18 - 21 [11] Petri Helo, Bulcsu Szekely, (2005) Logistics information systems: An analysis of software solutions for supply chain co-ordination, Industrial Management & Data Systems, Vol. 105 Iss: 1, pp.5 – 18 [12] SAP: Logistics Information System (LO-LIS), release 4.6C, p273, http://help.sap.com/printdocu/core/Print46c/en/data/pdf/LOLIS/LOLIS.pdf

2001

[13] Tóth Tibor, Hornyák Olivér, Buza Ákos: A számítógépes termeléstervezés alapjai. Online formában terjesztett tankönyv. p143, 2005. [14] Martin, J., Chapman, K. K.: Lokális hálózatok. Novotrade-Prentice Hall, 1992. [15] Tóth Tibor: Tervezési elvek, modellek és módszerek a számítógéppel integrált gyártásban. Miskolci Egyetemi Kiadó. Miskolci Egyetem. Miskolc. 1998. [16] Tóth Tibor: Termelési rendszerek és folyamatok. Tankönyv. Miskolci Egyetemi Kiadó 2004 [17] Erdélyi Ferenc (szerk): A technológiai menedzsment informatikai eszközei, információ rendszerek. PHARE TDQM-HU-9305.01-1383. P526, 1997. [18] http://hu.wikipedia.org/wiki/GPS

3. INFORMÁCIÓ A LOGISZTIKÁBAN

3.1. Az információ 3.1.1. Az információ fogalma (Tóth Tibor) Az információ a XX. és XXI. század tudományának egyik alapvetı – elvont, bonyolult – fogalma, amelyet az emberi tudomány alkotott a világban tapasztalt jelenségek leírására. Az információ fogalmának számos aspektusa létezik. A következıkben bemutatunk öt olyan nézıpontot, amelyek mindegyike az információ valamilyen lényegi jellemzıjét próbálja megragadni, érzékeltetve a fogalom sokrétőségét: (1) Az információ valamely személyre, dologra, ügyre vonatkozó tájékoztatás, felvilágosítás, értesülés, jelentés; (2) Az információ egy olyan szimbólumcsoport jelentése, amelyet egy információs objektum tartalmaz egy másik objektumról; (3) Az információ egy hír, bizonytalanságot oszlat el;

egy értesülés

újdonságértéke,

amellyel

valamely

(4) Az információ egy strukturált objektum rendezettségének valamilyen mértéke; (5) Az információ a világ legáltalánosabb belsı állapotjelzıje, amelyet végsı soron a fizikai állandók értékei és a fizikai törvények határoznak meg. Ha az információ köznapi nyelvben szokásos használatát tekintjük, megállapítható, hogy a fogalom tartalma fıként két területhez kapcsolódik: (1) Felvilágosítás, tudósítás, tájékoztatás, hír és hírközlés; (2) Tudás, ismeret. Az információval minduntalan szembetaláljuk magunkat, akár ember által létrehozott, akár természeti rendszerekrıl van szó: a számítógépes adatfeldolgozásban és kommunikációs rendszerekben, a szabályozástechnikában, a természetes nyelvekben, a biológiai kommunikációs rendszerekben és az élı sejtek információs folyamataiban. A XX. század második felében az anyag és az energia mellett az információ került a tudomány, a technika és a technológia mindenkori élvonalát képviselı szakemberek érdeklıdésének középpontjába. 1966. áprilisában a Francia Tudományos Akadémia bejelentette, hogy Informatika (Informatique) néven új tudomány létrejöttét ismeri el [1]. Azóta az informatika, mint az információ szerzésével (győjtésével), tárolásával, feldolgozásával és továbbításával foglalkozó tudomány hatalmas fejlıdésen ment keresztül és szakmasemleges eszközrendszerével gyakorlatilag minden más tudományos, technikai és technológiai területet hatékonyan tud segíteni; az alkalmazások révén pedig fokozatosan benyomul a termelés és szolgáltatás, majd a mindennapi életvitel szinte minden területére. Különös jelentısége van az információ fogalmának a logisztika szempontjából, ahol az anyag-áramlás és a hozzá kapcsolódó információ-áramlás a logisztika definíciójának része. Sok tudós ezért joggal tekinti az információt az anyag és az energia mellett a Világegyetem harmadik alapvetı entitásának. Ez az utóbbi megállapítás az információ világnézeti jelentıségéhez vezet bennünket, ugyanis az információ fogalmának tudományos elemzésében a tudósoknak, kutatóknak legelıször abban kell állást foglalniuk, hogy az információ maga anyagi vagy szellemi természető entitás-e. Ennek megfelelıen az információ eredete tekintetében két, egymással szembenálló megközelítés létezik. Az egyik szerint az információ fogalma értelmezhetı az anyag és az energia térbeli és idıbeli eloszlásához, elrendezéséhez főzıdı valamilyen strukturális kapcsolatban akkor is, ha élettelen objektumokról van szó, elismerve azt, hogy ez a kapcsolat még sok tekintetben nem tisztázott.

Ennek a felfogásnak legismertebb képviselıje Tom Stonier. Magyar nyelven is megjelent, világszerte nagy vitákat kiváltó könyvében arra a következtetésre jut, hogy az információ egy fizikai tulajdonság, amely attól függetlenül létezik, hogy képesek vagyunk-e megérteni vagy dekódolni azt. Szerinte egy rendszer szervezettségének fokát az általa hordozott információ méri. Ezek a gondolatok Stonier és hívei szerint egy új, általános információelmélet alapjait jelenthetik és ezen az úton haladva váratlan felfedezéseket tehetünk az információ és energia, az entrópia és más fizikai jelenségek összefüggéseire vonatkozóan. Stonier könyve azt kívánja igazolni, hogy az információ ugyanolyan fizikai jellemzıje a Világegyetemnek, mint az anyag és az energia. Végsı következtetése: „az anyag, az energia és az információ a Világegyetem három fizikai alap-összetevıje, amelyek egymásba kölcsönösen átalakulhatnak”[2]. A másik megközelítés szerint az információ az élettelen és az élı határvonalának csak egyik oldalán, az élınél jelenik meg: az élettelenben az információ fogalma értelmezhetetlen. Ennek a felfogásnak az egyik ismert képviselıje Werner Gitt professzor, aki szerint az információ szellemi mennyiség, nem anyagi tulajdonság, ezért a tisztán anyagi folyamatok elvileg kizárhatók, mint információforrások [3]. Ha az információ fogalmát intelligens adó és vevı közötti kommunikáció (üzenetcsere) esetére korlátozzuk, Werner Gitt elméleti megközelítése ellentmondásmentes. Werner Gitt egyik alaptétele ellentétes Tom Stonier információfizikai elméletével: „Nem ismeretes az anyagi világban olyan természeti törvény vagy folyamat, amely szerint az anyagban magától információ keletkezik.” [4]. Ma a szakemberek egy jelentıs csoportja kompromisszumnak tekinthetı felfogást képvisel, amely szerint az anyag hordozhat kinyerhetı információt belsı struktúrájára és tulajdonságaira vonatkozóan, amelyet az élı oldalon intelligens szakember és/vagy az általa készített intelligens rendszer értelmez. Gitt felfogása szerint az információnak az anyagi világgal való kapcsolatát az adja, hogy az információ anyagi hordozókon tárolható és energia útján továbbítható, ezáltal lehetıvé teszi az anyagi folyamatok irányítását (vezérlését és szabályozását) és optimalizálását. Minden alkotás által létrehozott rendszer elvileg információ által alakított mő. Az információ nem-anyagi jellege abban mutatkozik meg, hogy egy kreatív információforrás mindig személyes akarathoz kötött. A nem-anyagi jelleg egy nagyon fontos, a gyakorló informatikus mindennapi munkája által megerısített következménnyel is együtt jár: maga az információ független mind az átviteli rendszertıl (pl. akusztikus, optikai, elektronikus), mind az éppen alkalmazott tároló rendszertıl (például: emberi agy, könyv, elektronikus számítógép valamelyik tárolóegysége). Az információ fogalmának tudományos megközelítése szempontjából egyetértés van a szakemberek között abban, hogy az információ tulajdonságai hierarchikus rendszerbe szervezhetık. Werner Gitt öt hierarchiai szintet javasol, azzal a megszorítással, hogy az információt intelligens adó és vevı kommunikációjában értelmezi.

Az információ tulajdonságainak 5 hierarchiai szintje (Werner Gitt nyomán) [3] Az ábra szerint bármely információra érvényes, hogy azt valaki elküldi (adó) másvalakinek (vevı). A legfelsı szinten (apobetikai szint) az információ céljáról ill. eredményérıl van szó. Az alatta lévı, pragmatikai szint a szándékolt, ill. elvégzett cselekvéssel foglalkozik. Egy szinttel lejjebb az elgondolt, ill. megértett jelentésrıl van szó (szemantika). Az utolsó elıtti szint (szintaxis) az üzenetek nyelvi kódolásával, ill. dekódolásával foglalkozik, a legalsó szint pedig az átvitel technikai részleteivel, minden azzal kapcsolatos valószínőségi jellemzıvel. Mind az öt szintnek megvan a maga sajátos jellege mind az adónál, mind a vevınél. Az egyes szintek egymást feltételezik. Az információ nem éri el célját, ha az átvitel bármelyik szinten megszakad. Werner Gitt megközelítése általánosítható arra az esetre is, ha az adó helyére a megismerés tárgyát képezı élettelen objektumot helyettesítjük. Élettelen objektumok kölcsönhatása azonban nem tekinthetı információ-átvitelnek. A következıkben tömören összefoglaljuk az információ bemutatott öt tulajdonság-szintjét oly módon, hogy azok bármely szaktudományra – így a logisztikára is – specifikálhatók legyenek. Egyébként a szakirodalomban legszélesebb körben az ötszintő modell négy alsó szintjét fogadják el, közülük az információ mennyiségi (kvantitatív) tulajdonságait a statisztikus és szintaktikus (kódolási) törvények írják le, míg az információ minıségi (kvalitatív) tulajdonságait a szemantikus (jelentésbeli) és a pragmatikus (alkalmazási) törvények segítségével lehet leírni. A) Statisztikai szint Claude E. Shannon (1916-2001) elsıként kísérelte meg matematikailag definiálni az információ fogalmát. Az általa megalapozott információelméletnek meg volt az az elınye, hogy össze lehetett hasonlítani a hírközlés különbözı eljárásait és meg lehetett mutatni teljesítıképességük határait. Ezen túlmenıen az általa bevezetett egység (bit) segítségével meg lehetett határozni az információ mennyiségét és így tárigényét.

Fogalom 1. definíció: Shannon elmélete szerint tetszıleges karakterláncot információnak tekinthetünk, függetlenül attól, hogy miként keletkezett és „értelmes”-e vagy sem. Eszerint egyetlen hír (a hír ebben a szövegösszefüggésben csupán szimbólumot, karaktert, szótagot, szót jelent) információtartalma 1. szinten a vételét megelızı bizonytalanság mértéke. Mivel a valószínőség csak nulla és egy közötti értékeket vehet fel, az információ tartalom ezen számértéke mindig pozitív. Több hír (pl. karakter) információ tartalma úgy számolható ki, hogy összegezzük az egyes hírek értékeit. Megállapítható, hogy a Shannon-féle információ definíció kizárólag a karakterláncok statisztikai összefüggéseit ragadja meg és jelentésüket teljesen figyelmen kívül hagyja. Erre a hiányosságra több ismert szerzı is rámutatott, mint azt az alábbi idézetek is bizonyítják: -

Karl Steinbuch informatikus [6]: „A klasszikus információelmélet egy olyan emberhez hasonlítható, aki egyenértékőnek tart egy kilogramm aranyat és egy kilogramm homokot.”

-

Warren Weaver informatikus [5]: „Lehetséges, hogy két hír (Shannon-féle nézıpontból) pontosan egyenértékő, noha az egyik jelentésben gazdag, a másik merı értelmetlenség.”

B) Szintaktikai szint Nyelvi üzeneteknél az információhordozó karakterláncokban a karakterek szavakká és a szavak mondatokká főzése jól meghatározott szabályoknak van alárendelve, amelyek minden nyelvben megállapodáson alapszanak. Az ehhez kapcsolódó kérdésfeltevések az információ második szintjéhez, a szintaxishoz tartoznak.

Fogalom 2. definíció: Szintaxis néven foglaljuk össze az információ ábrázolásának összes strukturális jellemzıjét. Ezen a második szinten csak magáról a karakterkészletrıl (kód), valamint a karakterek és karakterláncok összefőzésének szabályairól (szókincs, nyelvtan) van szó, ami mindenféle értelmezéstıl független. Ezen a szinten célszerő további felosztás (1) a kód, mint az információ ábrázolásának jelrendszere, (2) a karakterek egymás közötti viszonya, amely a tulajdonképpeni szintaxis, a mondatszerkesztés szabályainak összessége. Egy formalizált vagy formalizálható szabályrendszer segítségével definiáljuk egy nyelv lehetséges mondatainak a halmazát. Ez átfogja a nyelv morfológiáját (alaktanát), fonetikáját és szókincsét. A kódolás fogalmát a fentiek alapján úgy is megfogalmazhatjuk, mint események hírekre való leképezését, más szavakkal: a kódolás egy hír átalakítása két eseményrendszer kölcsönös és egyértelmő megfeleltetése alapján. C) Szemantikai szint A jelsorozatok és a szintaktikai szabályok az információ ábrázolásának szükséges feltételét jelentik. Az átviendı információban az adót és a vevıt azonban elsısorban a jelentés érdekli, hiszen csak a jelentés révén válik információvá, felhasználható jelsorozattá. Ezzel elérkezünk az információ harmadik, szemantikai szintjéhez (görög: szemantikosz = jelentési

aspektus). A szemantikával az információ egy lényeges aspektusát ragadtuk meg, mivel a jelentés az információ tartalom (content) invariáns része. A statisztika és a szintaxis jelentıs mértékben megváltozhat, ha az információt egy másik nyelven ábrázoljuk (pl. egy angolra fordított magyar szöveg), jóllehet a jelentése változatlan marad. Ha viszont egy jelsorozat csupán jelek véletlen sorozata, akkor nem ábrázol információ tartalmat. Számítógépi programok segítségével generálhatunk olyan karaktersorozatokat, amelyek különbözı statisztikai folyamatok révén jönnek létre és kielégítik az összes rájuk érvényes szintaktikai szabályt, ugyanakkor mégsem ábrázolnak semmilyen információ tartalmat, mivel nincs szemantikájuk. Itt jelenik meg az adat fogalma.

Fogalom 3. definíció: Az adat egy kódolt információ önálló jelentéssel bíró részhalmaza. Az adatfeldolgozás az adatot valamilyen algoritmus szerint információ tartalommá transzformálja. Az adatok eredeti forrásai a fizikai rendszerek állapotjelzıinek megfigyelései, mérései. Ezekbıl az adat absztrakcióval jön létre és valamely rendszermodell állapotváltozója modellbeli leképezésének tekinthetı. A számítógépes adatfeldolgozásban egyszerő és összetett adatokat különböztetünk meg. A számítógépi memóriában tárolt információ jelentése az adatok definíciójához van kötve. Az adatnak nemcsak értéke van, hanem azonosítója is. Az azonosító a memóriában jól meghatározott címmel rendelkezik, ezért az információ szemantikáját a számítógépekben a memória címek hordozzák. D) Pragmatikai szint A szemantika szintjéig egyáltalán nem merül fel a cél kérdése, amelyet az információ átadásakor az adó kitőz magának. Ugyanakkor minden információ átadás az adó részérıl azzal a szándékkal megy végbe, hogy meghatározott eredményt érjen el a vevınél. A kívánt eredmény eléréséhez az adó részérıl valamilyen célszerően választott cselekvési mód szükséges. Ezzel az információ újabb szintjéhez érkeztünk, amelyek pragmatikának (görög: pragmatiké = „a helyes cselekvés mővészete”) szokás nevezni. A pragmatikai szinthez hozzárendelhetı egy tapasztalati tétel: az információ képes cselekvést kiváltani (ösztönözni, kezdeményezni, végrehajtani) a vevınél. Az információ mind élettelen rendszereknél (pl. számítógép, rugalmas gyártórendszer, szerelısor), mind élı rendszereknél (pl. az állatokban és az emberben lejátszódó sejtfolyamatok) kifejti reakciót kiváltó hatását. Erdélyi Ferenc hangsúlyozza a következıket: A vevı az információ pragmatikai tulajdonságai alapján érti meg az üzenetet. Tartalmi szempontból egy üzenet pragmatikusan sokféle lehet, pl. kérés, kérdés, kívánság, tájékoztatás, figyelmeztetés, panasz, parancs, fenyegetés. A vevı az adóhoz képest lehet gyenge, semleges és erıs helyzetben. A vevı akciója lehet kikényszerített, paraméterezhetı és kreatív. Mennyiséget és kódot az adó rendel az üzenethez, jelentést és akciót pedig mindig a vevı. A pragmatikai szint keretében fontos új fogalom az objektum.

Fogalom 4. definíció: Az objektum olyan informatikai entitás, amelynek teljes körő információs

tulajdonságai vannak az adó által kitőzött cél elérésére: van szerkezete (szintaxisa), jelentése (szemantikája) és viselkedése (pragmatikája). Az objektumok hierarchikusan szervezett osztályok, ill. alosztályok példányai. Minden osztálynak több alosztálya is lehet. A megfigyelt, vagy elképzelt entitások ezeknek az osztályoknak (alosztályoknak) konkrét példányai. Az objektumok absztrakt, pragmatikus adatstruktúrák (abstraction). Az objektumok elszigeteltek, struktúrájuk megbonthatatlan, hozzájuk férni csak szigorúan szabályozott módon lehetséges (encapsulation). Az alosztályok és objektumok öröklik szüleik minden tulajdonságát (inheritance). Az objektumoknak viselkedése van, hozzájuk az entitás sajátosságaitól függıen eljárások, operációk, metódusok tartoznak. Ugyanazon eljárás a különbözı osztályokra másként hathat, ugyanakkor ezek az eljárások is az osztályokhoz tartoznak (polimorphism). E) Apobetikai szint A Werner Gitt által bevezetett apobetikai szint (a görög apobeinon = eredmény, siker, kimenetel) akkor értelmezhetı egyértelmően, ha intelligens adó és vevı kommunikációjáról van szó. Ilyenkor az apobetikai szint tartalmazza az információ adójának (forrásának) célkitőzését. A mai szakirodalom túlnyomó többsége ezt a szintet a pragramikai szinthez sorolja annak ellenére, hogy indokolt nemcsak az adó által kitőzött célt, hanem annak megvalósulását is külön vizsgálat tárgyává tenni. 3.1.2. Az információ szerepe a logisztikában A logisztika számos meghatározása közül tekintsük az egyik legelfogadottabb definíciót, amelyet az Egyesült Államok Logisztika Tanácsa fogalmazott meg. Eszerint „… a logisztika alapanyagok, félkész és késztermékek, valamint a kapcsolódó információk származási helyrıl felhasználási helyre való hatásos és költséghatékony áramlásának tervezési, megvalósítási és irányítási folyamata, a vevıi elvárásoknak történı megfelelés szándékával” [8]. Ez a definíció a rendszerszemlélet alkalmazását követeli meg az anyagáramlás és hozzá kapcsolódó információ áramlás területén. A 3.1.1 alfejezetben elmondottak szerint információ áramlás teljességéhez fel kell tételeznünk, hogy minden logisztikai információ rendelkezik az információ összes hierarchiai szintjével. A logisztikai rendszerek esetében célszerő az információ megszerzésének, tárolásának, feldolgozásának, és továbbításának hozzárendelése egységes informatikai háttér keretében a definícióban szereplı alapvetı szakterületekhez, amelyek a következık: (1) a beszerzés, alapanyag ellátás; (2) az elosztás és áruterítés; (3) a készletgazdálkodás; (4) a raktározás; (5) a szállítás; (6) a szállítmányozás; (7) a rendelés-feldolgozás és kommunikáció. Ez azt is jelenti, hogy minden fenti alap-tevékenységre meg kell vizsgálni a következıket: 1. milyen a forrásinformáció, 2. milyen formában jelenik meg,

3. hol áll rendelkezésre; 4. a feldolgozás során milyen információ keletkezik belıle; 5. milyen lesz a feldolgozott információ; 6. hol kell annak rendelkezésre állnia. Irodalomjegyzék [1] General Report on the IFIP Conference on Computer Education, [Általános beszámoló a számítógépes oktatásról szóló IFIP konferenciáról]. 1970., p.212. (Idézi: Kiss Imre: A számítógépes információrendszerek szervezésének alapjai I. Kohó- és Gépipari Továbbképzı és Módszertani Intézet, Budapest, 1977., 3. old.). [2] Stonier, Tom: Information and the Internal Structure of the Universe. Springer-Verlag, International Edition, 1990., p.74. (Magyarul: Stonier, Tom: Információ és az Univerzum belsı szerkezete. Springer Hungarica Kiadó Kft. Budapest, 1993.). [3] Gitt, Werner: Information: The Third Fundamental Quantity. [Információ: a harmadik alapmennyiség]. Siemens Review, 6/89., pp.36-41.

[4] Gitt, Werner: Am Anfang war die Information. [Kezdetben volt az információ]. 3. überarbeitete und erweiterte Auflage. Hänssler-Verlag, D-71087 Holzgerlingen. 2002. [5] Shannon, Claude E. and Weaver, Warren: The Mathematical Theory of Communication. Urbana (USA), University Press, 1949. (magyarul: A kommunikáció matematikai elmélete, OMIKK, 1986). [6] Steinbuch, K.: Falsch programmiert. Deutscher Bücherbund, Stuttgart, Hamburg, 1968. p. 251. [7] Erdélyi Ferenc: Mőszaki kommunikáció. Elıadásvázlat. Kézirat, 2003. [8] Szegedi Zoltán, Prezenszki József: Logisztikai-menedzsment. Kossuth Kiadó, 2003 (ISBN 963 09 44340). [9] Bodnár Pál: Vállalati informatika. BGF-Perfekt, 2008. ISBN 978-963-394-743-2.

3.2. Keresési algoritmusok (Dudás László) A keresési algoritmusok az optimumkeresés algoritmusai közé tartoznak, és ebbıl következıen alkalmazásuk a logisztikai feladatok megoldása során, logisztikai szoftverekbe beépülve mindennapos. A logisztika alapvetı célja a fogyasztói igények felmérésébıl kiindulva az igények minél hatékonyabb kielégítése, elsısorban a termékek, anyagok fogyasztóhoz történı eljuttatásával, melyben a fı feladat a szállítás. Ebben a feladatláncban számtalan részfeladat igényel optimalizálást, az operációkutatás eszközeinek alkalmazását. A feladatok egy része megoldható diszkrét állapottéren történı kereséssel, mint pl. optimális rakománykialakítás megtalálása, optimális raktározási elrendezés megtalálása, vagy a szállítójármővek optimális ütemezése. Az optimálás történhet minimális költségre, minimális késésre, maximális rugalmasságra, stb. Komplex informatikai rendszerek alkalmazásával elérhetı, hogy az optimumot magasabb horizonton érjük el, több tényezı figyelembe vételével. A keresési algoritmusok a matematika operációkutatás alterületérıl kiindulva nyertek alkalmazási jogot a logisztikai problémák megoldásában. Jól mutatja ezt az is, hogy a keresési algoritmusok bemutatására leginkább alkalmazott feladat a minimális út meghatározása két város között, szintén logisztikai jellegő feladat. Természetesen, ezek a módszerek ettıl általánosabban használhatók, besorolhatók az ismeretfeldolgozási eljárások közé is, amikor is az általában nagyobb mennyiségő rendelkezésre álló ismeretbıl segítségükkel koncentrált tudást, aktívvá tett ismeretet nyerünk.

Az ismeretfeldolgozási eljárás Cél: egy adott problémára a szóba jöhetı lehetıségek közül egy adott kritériumrendszernek eleget tévı megoldás megtalálása. 3.2.1 Problémamegoldás kereséssel

A kereséssel történı problémamegoldás lépései 1. A probléma beazonosítása kereséssel megoldható problémaként 2. A problémára vonatkozó ismeretek reprezentálása, szemléltetése 3. A keresı eljárás alkalmazása.

1. A probléma beazonosítása kereséssel megoldható problémaként Kereséssel megoldható problémák jellemzıi: Egy operátorkészlettel bejárható állapotok mindegyikén értelmezhetı egyazon kritériumfüggvény. A probléma megoldása megfeleltethetı a kritériumfüggvény adott értékével egyezı, vagy ahhoz megadott

pontosságon belül esı értékkel bíró állapot, illetve állapotok megtalálásának, vagy extremális értéket hordozó állapot behatárolásának. 2. A problémára vonatkozó ismeretek reprezentálása A jó reprezentáció kis állapotteret, továbbá gyors operátorokat és kritériumfüggvénykiértékelést eredményez. Mindezek kihatnak a megoldás idı- és memória hatékonyságára. A tudásszemléltetés elvárt jellemzıit Patrick Winston a következıkben adta meg: • A fontos dolgokat világosan adja meg. • Fedje fel a természetes korlátokat, megkönnyítve a számítások néhány fajtáját. • Legyen teljes. • Legyen tömör. • Legyen átlátható számunkra. • Legyen alkalmas gyors feldolgozásra. • Rejtse el a részleteket, de tegye elérhetıvé azokat szükség esetén. • Létezzen rá számítógépi eljárás. Az ismeretek reprezentálása erısen kihat az ismeretfeldolgozás, jelen esetben a keresés hatékonyságára. Ennek megvilágítására nagyon egyszerő példaként egy halmazban egy adott feltételt kielégítı elem megtalálását vehetjük: ha a halmaz elemei egy egyszerő listában adottak, a keresés átlagosan az N elemő lista felének ellenırzését igényli. Ha a lista elemei rendezhetık és a rendezettség megırzésére az új elemek hozzáadásakor figyelmet fordítunk, akkor bináris keresés alkalmazásával nagymérető listáknál az idıigény exponenciálisan csökken a rendezetlen listához képest, az átlagos ellenırzésszám: log2(N). 3. A keresı eljárás alkalmazása A keresı eljárás alkalmazása a feladat megoldására az eljárások jellemzıinek ismeretében történhet. Ilyen közös jellemzık, melyek a megoldandó konkrét probléma függvényei:

Teljesség Ha létezik megoldás, azt az eljárás meg is adja. Ez magába foglalja azt, hogy több létezı megoldás esetén az eljárás képes megadni az összeset.

Optimalitás Másodlagos szempontként a megoldáshoz vezetı operátorfolyam extremális értékő, pl. térképen egy adott városból egy célváros megtalálását eredményezı Start-Cél útvonal egyben költségoptimális is.

Idıigény Az algoritmus lépésszámára adott felsı korlát.

Tárigény A megoldás megtalálásához felhasznált memória méretére vonatkozó felsı korlát.

A keresı eljárások összetevıi

Állapottér Állapottér, reprezentálása az állapotoknak megfelelı csomópontokkal és az állapotok közötti mozgást jelentı operátoroknak megfelelı irányított élekkel.

Start Kiinduló állapot.

Cél A kritériumnak megfelelı állapot/ állapotok.

Út, útvonal Egy állapotból egy másik állapotba átvivı operátorsorozat, ill. érintett csomópontok rendezett listája.

Leállási feltétel A keresés leállási feltétele elıírhatja a kritérium teljesítését, vagy adott tőrésen belüli közelítését. Az utóbbi esetben kvázioptimális megoldásról beszélünk, mely gyakorlatilag jó és kompromisszumot jelent a keresés idıigénye/költsége és a megoldás minısége között.

Állapottér reprezentálása állapotgráffal

Az operátor költsége Az operátorok a feladat valós tartalmától függı költséggel rendelkezhetnek: pl. legrövidebb út keresése városok között – az operátor költsége az útszakasz hossza. De lehet az operátor költsége érdektelen is, például bővös kocka kitekerésénél csak a célállapot megtalálása, illetve az odavezetı út fontos.

Az út költsége Az úton alkalmazott operátorok költségének összege.

A keresés költsége A keresés idı- és tárigényéhez kapcsolódó költség.

A keresés teljes költsége Az út költsége + a keresés költsége. Pl. városban történı útkeresés benzinköltsége: az útszakaszokon is fogy a benzin és az elágazásoknál az útválasztási döntés meghozatala ideje alatt is jár a motor.

Keresıgráf Egy fagráf, melynek csúcsa a Start állapot, valamelyik levele pedig a Cél állapot, amennyiben létezik megoldás. A keresıgráf ezt az állapotát a keresési folyamat lefolytatása során fokozatosan éri el.

Kiterjesztés Egy állapot kiterjesztése alatt az állapotból egyetlen lépéssel elérhetı állapotok feltérképezését, azokba való betekintést, de még bele nem lépést értünk. Megfelel a keresıgráf egy adott pillanatnyi levélállapotától egy szinttel lejjebb lévı, a kiterjesztett állapotból elérhetı állapotok keresıgráfba való megrajzolásának.

Állapotgráf a b állapot kiterjesztésének pillanatában és az ezen pillanatnak megfelelı keresıgráf A keresıgráf jellemzıi

Elágazási tényezı (branching factor, b) Egy adott csomópontból megtett kiterjesztés ágainak száma.

Átlagos elágazási tényezı Több csomópontra, leggyakrabban a teljes keresıgráfra értelmezett jellemzı, a figyelembe vett csomópontok elágazási tényezıinek összege osztva a figyelembe vett csomópontok számával.

A keresıgráf mélysége (m) A gráf legmélyebb szintjének száma, a Start a 0. szint.

Megoldás mélysége (depth, d; d≤m) A megoldás csomópont szintszámának értéke.

Mélységi korlát (limit, l) A korlátozott mélységő keresıgráf mélysége.

A keresés frontja Az összes, kiterjesztéssel feltárt, de még bele nem lépett csomópont, azaz a keresési fa levelei.

g(n) függvény Az n állapotba vezetı út költsége. (n a front választott eleme.)

h(n) függvény Az n állapotból a Cél elérésének becsült költsége.

f(n) függvény Az n állapoton átvezetı Start-Cél út (becsült) költsége. (A* algoritmusnál.)

Szintszám értelmezése. A fa gyökere a 0. szint

Példa kereséssel megoldható feladatra Útkeresés két város között

A keresés állapotgráfja • • • • • •

Probléma: melyik a legrövidebb útvonal Budapestrıl Debrecenbe? Start állapot: Budapesten vagyunk. Állapotok: valamelyik városban vagyunk. Leállási feltétel: a legrövidebb úton odajutva a Célban, Debrecenben vagyunk már? (A leállási feltétel egyben optimális utat is garantál.) Operátorok: utazás a szomszédos városok között. Költség: a megtalált Start-Cél útvonal hossza.

Általános keresı eljárás

A keresı eljárások lényegi lépéseit tartalmazza az általános eljárás, amelytıl a különbözı eljárások csak kis részben térnek el. 1. A keresési front legyen egyenlı a Start állapottal. 2. Ha a front üres, akkor nincs megoldás, vége. Egyébként legyen n a front egyik állapota. 3. Ha n kielégíti a Cél-kritériumot, akkor add vissza a hozzá vezetı útvonallal együtt, vége. 4. Egyébként a front n állapota helyére vedd fel a kiterjesztésével adódó új állapotokat és jegyezd fel a hozzájuk vezetı útvonalakat. Ismételd a 2. ponttól. Az algoritmus szabad kezet adó pontja a 2., amelyben arról döntünk, hogy melyik állapot szomszédai irányába terjesszük ki a keresést. Ezen döntést végezhetjük gépiesen, a neminformált eljárások esetében, vagy a keresési feladatra vonatkozó információkra támaszkodva, az informált, vagy másnéven heurisztikus keresı eljárások esetében.

3.2.2. Neminformált keresı eljárások (vak keresés)

• • • •

Nincs információnk az aktuális állapot és a cél távolságára (költség, vagy lépésszám). Az eljárás csak arra képes, hogy észrevegye, ha a Cél állapotban van. Nem hatékonyak. Általánosan használhatók. Típusok: • Szélességben elıször keresés (breadth-first search) • Elágaztatás és ugrálás (branch and bound), vagy másnéven egyenletes költségő keresés (uniform cost search) • Mélységben elıször keresés (depth-first search) • Mélységben elıször keresés mélységi korláttal (depth limited search) • Iteratív mélyítés (iterative depth-first search)

Szélességben elıször keresés •

Egy adott mélységi szint csomópontjainak mindegyikét kiterjeszti, mielıtt a következı mélységi szintre lépne. Az alábbi ábrán a számozás a csomópontok felkeresésének sorrendjét mutatja.

Szélességben elıször keresés, felkeresés sorrendje •

Az általános keresı eljárás a következıképpen módosul: 2. Legyen a front elsı állapota az n választott állapot. 4. A kiterjesztéssel kapott új állapotokat csatold a frontlista végéhez.

•

Az eljárás • • • •

Teljes Optimális (amennyiben az útszakaszok egyforma költségőek) Idıigénye bd, (meredeken nı a mélységgel) Tárigénye bd, (meredeken nı a mélységgel).

Példa a szélességben elıször keresésre Útkeresés két város között

Szélességben elıször keresés állapot- és keresıgráfja Elágaztatás és ugrálás • • • • • • •

•

A front azon állapotába lép, amelyikhez a legkisebb költségő út vezet a Start-tól. Ha az útszakaszok költsége egyforma, akkor a szélességben elıször keresésre vezet. Az általános keresı eljárás a következıképpen módosul: 2. Legyen a front elsı állapota az n választott állapot. 4. A kiterjesztéssel kapott új állapotokat add a frontlistához, majd rendezd az állapotokat növekvı költség szerint. Az algoritmus leáll, ha Cél-állapotba léptünk, azaz a Front összes állapotába nagyobb költségő út vezet. Az eljárás • Teljes • Optimális • Idıigénye ≈bd, (meredeken nı a mélységgel) • Tárigénye ≈bd, (meredeken nı a mélységgel). Példa az elágaztatás és ugrálás keresésre: Útkeresés két város között

Az állapotgráf, a keresıgráf és a keresés lépései táblázatosan Mélységben elıször keresés •

• •

•

Az algoritmus a keresıgráfon a még be nem járt ágakon balra tartva elıször mélységben kutat a cél után, sikertelenség esetén visszalép a legalsó, még be nem járt ággal bíró elágazásig. Visszalépéskor a sikertelen ág állapotait ejti. A keresıgráfon a számozás az ágak kiterjesztéskori megjelenésének sorrendjét mutatja. Az általános keresı eljárás a következıképpen módosul: 2. Legyen a front elsı állapota az n választott állapot. 4. A kiterjesztéssel kapott új állapotokat add a frontlista elejéhez. Az eljárás • Teljes, ha nincs végtelen, vagy (a memóriának) túl mély ág. • Nem optimális • Idıigénye ≈bm, (meredeken nı a mélységgel) • Tárigénye b*m, (nagyon kis igény!). csak egyetlen állapotba vezetı út állapotait és az út leágazásain található állapotokat kell tárolnia, ebbıl ered a kis memóriaigény.

Példa a mélységben elıször keresésre Útkeresés két város között

Mélységben elıször keresés állapot- és keresıgráfja A példában a megoldás – Budapest, Dunaújváros, Kecskemét, Szolnok – láthatóan nem optimális útköltségő. Mélységben elıször keresés mélységi korláttal •

• •

•

Cél: a mélységben elıször keresés végtelen, vagy gyakorlatilag végtelen mély ágainak veszélyét elkerülni egy jól megbecsült mélységi korláttal. (Átmenet az informált kereséshez, amennyiben a korlát mélységének megadásához problémafüggı információt is használ.) Mőködése azonos a mélységben elıször algoritmuséval, de mintha az l mélységi korlát alatti állapotok nem is léteznének. Az eljárás • Teljes, ha l nagyobb, vagy egyenlı, mint a Cél-állapot mélysége. • Nem optimális • Idıigénye bl, (meredeken nı a mélységi korláttal) • Tárigénye b*l, (nagyon kis igény!). Konkrét példa lehet: benzinkút keresése egy városban, ha már csak adott liternyi benzinünk van.

Az útkeresési feladat alkalmazása mindennapos az autózásban Iteratív mélyítés •

Cél: a korlátmegadás problémájának elkerülése azáltal, hogy nulla korlátmélységrıl indulva egy-egy szinttel növeli a korlátmélységet. Minden egyes korlátmélységnél elvégez egy mélységben elıször keresést. A korlát mélyítését addig folytatja, amíg megoldást nem talál, vagy kiderül, hogy nincs megoldás.

Kiterjesztések és belelépések sorrendje iteratív mélyítésnél a keresıgráfokon •

Az iteratív mélyítés algoritmusa 1. Induló korlátmélység l= 0 2. A keresési front legyen egyenlı a Start állapottal. 3. Ha a front üres, akkor növeld egy szinttel a mélységi korlátot, majd ismételd 2.-tıl. Ha a mélységi korlát már nem növelhetı, vége, nincs megoldás. Egyébként legyen n a front elsı állapota. 4. Ha n kielégíti a Cél-kritériumot, akkor add vissza a hozzá vezetı útvonallal együtt, vége. 5. Töröld az n állapotot. Ha n mélysége kisebb volt, mint l, akkor vedd fel a kiterjesztésével adódó új állapotokat a frontlista elejére és jegyezd fel a hozzájuk vezetı útvonalakat. Ismételd a 3. ponttól.

•

Az iteratív mélyítés tulajdonságai • Teljes

• •

• •

Optimális (költség a lépések száma) Idıigénye az újrakezdések ellenére nagyságrendileg nem változik a mélységben elıször bd értékéhez képest. Errıl meggyız a következı példa: b= 10, d= 4 paraméterek mellett egy egyszerő keresıgráf csomópontjainak száma: 1+10+100+1000+10000 = 11111. A legmélyebb szint csomópontjait egyszer hozza létre a kiterjesztés, az eggyel magasabban lévıket kétszer és így tovább. Emiatt a csomópontok száma az iteratív mélyítésnél: 5+40+300+2000+10000 = 12345, azaz nagyságrendileg ugyanaz. A b növelésével egyre kisebb a számítási többlet, de b=2 esetén is csak kétszeres. Memóriaigénye b*d, nagyon kedvezı! Az iteratív mélyítés elınyei • Örökli a mélységben elıször keresés alacsony memóriaigényét. • Rendelkezik a szélességben elıször keresés teljességével. • A mélységben elıször kereséssel szemben nem tárja fel a fa megoldástól mélyebb részeit. • Idıkorlátos feladatokhoz elınyös, mert a keresés bármikor megszakítható.

Példa az iteratív mélyítéses keresésre 9-bıl 8 játék •

Cél: az üres hely szomszédos számmezıi közül egy véletlenszerően választottnak az üres helyre való mozgatásával összekevert játék eredeti elrendezésének visszaállítása.

A játéknak a megoldás megtalálásához szükséges mértékben megrajzolt fagráfja A megoldás keresése a szintenkénti újrakezdésekkel a kiterjesztések sorozatán keresztül az alábbi ábrán követhetı.

Kiterjesztések az egyre növekvı mélységő mélységben elıször algoritmusokban 3.2.3 Informált keresı eljárások (heurisztikus keresés) •

A front állapotai közül belelépésre azt választjuk, amelyre vonatkozóan a konkrét megoldandó feladatra vonatkozó információk valamilyen elınyt ígérnek. Ilyen

• • • •

elıny lehet: a célhoz legközelebbinek tőnik; a rajta való áthaladás a legkisebb StartCél költséggel kecsegtet; a legnagyobb lépést teszi a Cél irányában, stb. Az informált állapotválasztással a keresés hatékonysága nagyban fokozható. Az informált keresı eljárásokat gyakran heurisztikus keresı eljárásoknak nevezzük, mert a problématerületre vonatkozó tapasztalatra építenek. A heurisztika általában nagyban növeli a hatékonyságot, de tévedhet is. A heurisztikát a h(n) heurisztikus kiértékelı függvény segítségével számszerősítjük, számítjuk az n állapot esetében. Heurisztikus kiértékelı függvényként gyakran alkalmazzák az n állapotból a Cél elérésének költségére vonatkozó becslést. A jó függvény nem becsüli túl a költséget, így a Cél állapotra 0 értéket ad.

Informált keresı eljárások fajtái •

•

•

•

Globális információra támaszkodó eljárások • Legjobbat elıször keresés (Best first search) • A és A* keresés (A search, A* search) • Iteratív A* algoritmus (IDA* search) Lokális információra támaszkodó eljárások • Hegymászó keresés (Hill climbing) • Szimulált lehőtés (Simulated annealing) • Tabu keresés (Tabu search) A globális információ az állapottér bármely két pontja között származtatható, leggyakrabban az n állapot és a Cél-állapot között számítjuk és az n állapothoz rendeljük. Globális információ felhasználásával megtalálhatjuk a globális optimumot, az optimális költségő utat is. A lokális információ az n állapot és közvetlen szomszédai között számítható. Önmagában lokális információ alkalmazásával csak lokális extrémumot garantálnak az eljárások, gyakran azonban annak közelítésével is megelégszünk.

Legjobbat elıször keresés •

•

• •

A legjobbat elıször keresés egy heurisztikus kiértékelı függvénnyel becsli az n állapotból a Cél elérésének költségét a front összes állapotára és abba az állapotba lép, amelyikre ez a költség a legkisebb. Az eljárás végzıdhet lokális optimumpontban is. Patrick Winston az eljárást hegymászókkal magyarázta: Egy hegymászókból álló csapat indul a hegycsúcs meghódítására. A csapat tagjai elágazásoknál szétválnak és rádiótelefonnal tartják a kapcsolatot, hogy mindig az a csapat mászhasson tovább, amely számára a csúcs elérése a legkönnyebbnek tőnik. Ha valamelyik csapat elakad, egy másik mászik tovább. Az általános keresı eljárás a következıképpen módosul: 2. … Legyen a front célhoz legközelebbinek becsült állapota az n választott állapot. Az eljárás

• • • •

Teljes Nem optimális Idıigénye ≈bm, (meredeken nı a mélységgel) Tárigénye ≈bm, (meredeken nı a mélységgel).

Példa a legjobbat elıször keresésre Útkeresés két város között

A heurisztikus kiértékelı függvény az adott állapottól a cél légvonalbeli távolságát számítja. A kapott értékeket az állapotgráfon az állapotokhoz rendelt számok mutatják.

Az állapotgráf, a keresıgráf és a keresés lépései táblázatosan

Az A és A* keresés •

Az A keresés számítja a front összes állapotára a g(n) függvénnyel a Start-n távolságokat, valamint ugyanezen állapotokra egy h(n) heurisztikus kiértékelı függvénnyel becsli az n állapotból a Cél elérésének költségét, majd képezi ezek összegét: f(n)= g(n) + h(n).

• • • •

Abba az állapotba lép, amelyikre ez az áthaladó útvonalhossz becsült költsége a legkisebb. Az eljárás végzıdhet lokális optimumpontban is. Bizonyítható, hogy amennyiben a h(n) költségbecslı függvény nem becsüli túl a Cél elérésének költségét egyik állapotra sem, akkor az eljárás által adott útvonal egyben optimális is. Az ilyen függvény jele: f ’(n) , az eljárás neve ekkor A*. Az általános keresı eljárás a következıképpen módosul: 2. … Legyen a front állapotai közül kiválasztva az, amelynek legkisebb az f ‘(n) függvényértéke. Az eljárás • Teljes • Optimális • Idıigénye nagy • Tárigénye nagy, gyakran túlcsordítja a memóriát • Felfogható az Elágaztatás és ugrálás algoritmus és a Legjobbat elıször algoritmus egyesítésének.

Példa A* keresésre Útkeresés két város között A heurisztikus kiértékelı függvény a légvonalbeli távolságot számítja. Az algoritmus akkor áll le, ha a Cél állapotot elérte és egyik félbehagyott útvonal költsége sem kisebb, mint a Cél állapotba vezetı úté.

Az állapotgráf, a keresıgráf és a keresés lépései táblázatosan •

Interaktív animációs példa az A* keresésre: útkeresés két város között

Az alábbi ábrának megfelelı interaktív példán tanulmányozható az algoritmus mőködése. Figyeljük meg a ’súlypontáthelyezéseket’, amikor nem az utolsó kiterjesztésben található csomóponttal, hanem a frontba korábban bekerült kisebb becsült Start-Cél áthaladási útvonalköltséggel bíró csomóponttal folytatja a keresést az algoritmus. A megtalált minimális költségő útvonalat zöld szín jelöli.

A* algoritmus animáció. Indítás, továbbindítás: nyíl, megállítás: kéz.

Iteratív A* algoritmus • •

• •

•

Cél: az A* keresés memóriaigényének csökkentése. Ötlet: mivel az A* memóriaigénye a kiterjesztett csomópontokkal és a feltárt gráf éleinek számával arányos, csökkentsük a figyelembe vett csomópontok és élek számát azáltal, hogy kezdetben csak a legalacsonyabb áthaladási költségő csomópontokat vegyük figyelembe. Azt, hogy mekkora költség alatt vesszük figyelembe a csomópontokat, egy jósági küszöb változóval adjuk meg. Ha ezzel nem adódik útvonal, akkor emeljük a jósági küszöb értékét és egy újabb A* keresést hajtunk végre a sőrőbb gráfon. Az eljárás hatékonysága érdekében az új, magasabb küszöböt az elızı ciklusban meghatározott értékre emeljük, nem pedig egyenletes lépcsıkkel. Az eljárás arra emlékeztet, mint amikor egy város úthálózatáról készült fényképen az egyes útszakaszok az elıhívótálban egymás után jelennek meg a képen. Az olcsóbb becsült Start-Cél költségő utak jelennek meg elıbb. Az iteratív A* algoritmus lépései

1. A keresési front legyen egyenlı a Start állapottal. Jóságkorlát legyen egyenlı az f(Start) értékkel. Újkorlát legyen egyenlı végtelennel. 2. Ha a front üres, akkor nincs megoldás, vége. Egyébként legyen n a front egyik állapota. 3. Ha n kielégíti a Cél-kritériumot, akkor add vissza a hozzá vezetı útvonallal együtt, vége. 4. Egyébként ha f(n)<=Jóságkorlát, akkor a front n állapota helyére vedd fel a kiterjesztésével adódó új állapotokat és jegyezd fel a hozzájuk vezetı útvonalakat, egyébként legyen Újkorlát új értéke Újkorlát és az f(n) minimuma. 5. Ha a front üres és Újkorlát= végtelennel, nincs megoldás, vége. 6. Jóságkorlát vegye fel az Újkorlát értékét. Újkorlát legyen végtelen. Front legyen egyenlı a Start állapottal. Ismételd a 2. ponttól. •

Az eljárás • • • •

Teljes Optimális Idıigénye nagy Tárigénye lényegesen kevesebb az A* eljárásétól.

Hegymászó keresés • • •

•

•

Lokális információt használ: csak a szomszédos állapotokat nézi. A legjobb szomszédot választja és gyorsan feljut egy közeli lokális csúcspontra. (Legmeredekebb hegymászás, Steepest-Ascent Hill Climbing) Lépései: 1. Legyen n a Start állapot. 2. Ha n Cél-állapot, add vissza a hozzávezetı úttal együtt. Vége. 3. Egyébként állítsd elı n kiterjesztett állapotait. Legyen n új értéke ezek közül a legjobb. Ismételd 2.-tıl. Az eljárás: • Teljessége: amennyiben lokális maximum megfelel, akkor azt megtalálja • Nem optimális • Idıigénye: nagyon alacsony • Tárigénye: nagyon kicsi, mert nem tárol keresıgráfot. Probléma: sikere erısen függ a felület alakjától.

Szimulált lehőtés

• • • • •

•

Ötlet: a fémek lehőlés során rácsszerkezetbe dermednek, melynek rendezettsége és finomsága a lehőtés sebességétıl függ, lassú lehőtés magasabb rendezettséget eredményez. Cél: a lokális csúcsokról való elkerülés azáltal, hogy megadott valószínőséggel lefelé haladó, rontó lépések is lehetnek. A rontó lépések valószínősége a hımérséklet csökkenésével csökken. Kellıen lassú lehőlés esetén megtalálja a globális maximumot. Nagymérető feladatokra is hatékony. Közelítı eredményt ad, melyet a leállási feltétel teljesülésekor ér el. A leállási feltétel általában azt írja elı, hogy az utolsó néhány hımérsékleten a célfüggvény értéke megadott kis értéken belül maradjon. A szimulált lehőtés algoritmusa, minimalizáló 1. Legyen n a kezdı állapot, T0 a kezdı hımérséklet, L0 a kezdı folyamathossz, k=0 a ciklusváltozó kezdıértéke. 2. Ismételd Lk-szor: Legyen r az n egyik szomszédja, ha f(r) <= f(n) akkor n vegye fel r értékét, egyébként ha exp((f(n) – f(r))/Tk) > Véletlenszám akkor n vegye fel r értékét. 3. Inkrementáld a k-t, számítsd Tk új értékét k és Tk-1 függvényében, számítsd az Lk új értékét k és Lk-1 függvényében. 4. Ha a leállási feltétel nem teljesül, menj 2-re. 5. Add vissza az n megoldást, vége. • • • •

A folyamathossz nem csökkenı, a hımérséklet szigorúan csökkenı sorozat. Véletlenszám egy 0-1 intervallumbeli egyenletes eloszlású véletlenszám. A folyamathossz és a hımérséklet változtatása tapasztalati megfontolásokon alapszik. Az f(n) függvényérték globális minimumhoz való konvergálását egyre kisebb romlási szakaszok jellemzik.

Rontó szakaszok a keresés elején Tabu keresés •

Ötlet: minimáló lokális algoritmusnak, ha megengedjük, hogy megpróbáljon kimászni egy lokális gödörbıl, elıfordulhat, hogy a hegygerinc elérése elıtt újra a kedvezıbb, kisebb függvényértékek irányába fordul, és újra lemegy a völgybe. Akadályozzuk meg

ezt egy rövidtávú memóriaként mőködı listával, mely tárolja a tiltott, tabunak minısülı visszautakat. •

A Tabu keresés algoritmusa: 1. Legyen a kezdeti állapot n, n_eddigi_legjobb vegye fel n értékét, k ciklusváltozó legyen 1, a Tabulista legyen üres. 2. Ha a megállási kritérium teljesül add vissza az n_eddigi_legjobb állapotot, vége. 3. Egyébként n_legjobb_a_kiterjesztésben legyen egyenlı a legkisebb f() értéket adó állapottal a kiterjesztett elemek és a Tabulista elemeinek különbségét adó állapotok közül. 4. Frissítsd a Tabulistá-t az n_legjobb_a_kiterjesztésben elemmel, n vegye fel n_legjobb_a_kiterjesztésben értékét. 5. Ha n_legjobb_a_kiterjesztésben kisebb, mint n_eddigi_legjobb, akkor n_eddigi_legjobb vegye fel n_legjobb_a_kiterjesztésben értékét. 6. Inkrementáld a k ciklusváltozót és ismételd a 2. ponttól.

•

Megjegyzések a Tabu kereséshez •

• • • • •

Megállási kritérium lehet: • A k ciklusváltozó elér egy korlátot. • n_eddigi_legjobb adott számú ismétlésben nem javult. • A kiterjesztett elemek és a Tabulista különbséghalmaza üres. n_eddigi_legjobb az adott k iterációban vizsgált összes állapot közül a legjobb. n_legjobb_a_kiterjesztésben a k. ciklusban kiterjesztett szomszédok és a Tabulista elemeinek különbséghalmazában a legjobb f() értéket adó állapot. Az eljárás matematikai háttérrel nem bír, ennek ellenére nagymérető feladatokban bizonyította erejét. A Tabulista elemszáma rögzített, a frissítés a legrégebben bekerült állapotot írja felül. Valós alkalmazásokban a Tabulista lépéssorozatok fordított listájának bizonyos jellemzıit tárolja a memóriatakarékosság érdekében.

3.2.4. Esettanulmány Tabu keresés alkalmazásával A következıkben Dr. Christer Carlsson finn professzor Logisztikai Optimálás Klasszikus IP és Tabu Search Módszerrel címő elıadása [14] alapján adunk egy összehasonlítást a Tabu keresés és más hagyományos optimálási módszerek szállítási feladatok ütemezésére való használhatóságáról. A célok A MobiValue nevő projekt a következı célokat tőzte ki: • Optimális logisztikai tervezés számára modellek és eszközök kidolgozása

• • • • •

A modellek mobil platformokon (okostelefonokon, multimédia-képes telefonokon, stb.) és intraneten történı implementálása; az implementáláshoz szabványos szabadforrású szoftvert alkalmazva A modell-platformnak egy keresés-orientált (search oriented architecture, SOA) alapú szolgáltatást is implementálnia kell A modelleknek két családja legyen: (I) ömlesztett rakomány szállítás és (II) darabáru szállítás Az optimális logisztikai tervezés magába foglalja az optimális útvonalak és rakomány tervezését, mindezt költségminimumra törekedve A modelleknek robusztusoknak, valamint könnyen implementálhatóaknak és kezelhetıknek kell lenniük; a támogató rendszer megoldások a létezı kereskedelmi megoldásokhoz könnyen integrálhatók és adaptálhatók legyenek.

A probléma és a környezet vázolása Kétszázötven teherjármővet kell a fuvarokhoz társítani • 100-120 napi hosszúságú forduló és hozzárendelés; 130-150 heti hosszúságú forduló, sok esetben több napot úton töltve, garantált rakomány nélkül; független teherjármő tulajdonosok • Kb. 1000 fuvart (rakományt) kell kiosztani minden 24 órában; 12 kiindulóállomással • Léteznek elıre megkötött hosszútávú fuvaregyezségek, és alkalmi fuvarok egyaránt; a fuvarokat ádáz versenykörülmények között kell lebonyolítani • Versenyképes árazás, kis árrés mellett; sıt „elkerülendı az üres teherjármővek hosszú vezetését” – lényegében költségminimálás teljes rakományokkal és szoros fordulókkal, mint korlátokkal • Számtalan kisebb megszorítás és pontatlan és hiányos adat teszi a hagyományos integer lineáris programozás alkalmazását nehézzé.

A fı fuvarvonalak [17] A MobiValue projekt elvárásai sokrétőek voltak: • Megtervezni és tesztelni az optimáló modellt realizáló programrutinokat, melyek alapvetıen az okostelefonokon futó mobil platformon üzemelnek • Megoldani az útvonalválasztási és rakományképzési optimálási problémákat, melyeket a Logica nevő közremőködı specifikál; készíteni több útvonaloptimálás modellt és több rakományoptimálási modellt • Általánosítani az optimálási modelleket a legmodernebb, gyakorlatban bevált algoritmusokkal és szabad forrású szoftverekkel • Elkészíteni a Logica és az üzleti partnerei számára a tervezıeszközök egy megbízható készletét • Publikálni az elméleti eredményeket és tapasztalatokat a bevált megoldásokkal. A Logica közremőködı cég a következı hasznot és versenyelıny megszerzését tőzte ki célul: • Növekvı piac a logisztikai optimálási megoldásokra

• • • •

Az optimáló program rutinok a Logica meglévı logisztikai szoftverrendszere részeként mőködjenek és illeszkedjenek a logisztikai problémák megoldására használt bevált módszereikhez Az útvonal optimálás és a rakományképzés optimálása mind a bevételre, mind az eredményességre legyen hatással a Logica megrendelı cégeinél A Finn logisztikai vállalatok nem fognak érvényesülni a szállítókapacitás növelésével és az árak csökkentésével – a piac túl kicsi; az egyedüli versenyelıny a gyorsabb logisztikai megoldások nyújtásából fog eredni A jobb logisztikai megoldások környezeti elınyökkel fognak járni és hozzájárulnak az infrastruktúra (utak, környezetszennyezés, forgalmi dugók, stb.) fenntartható fejlıdéséhez.

Ellátási lánc menedzsment (Supply Chain Management, SCM) – Matematikai programozás Mula és társai a Mathematical programming models for supply chain production and transportation planning címő publikációjukban [EJOR (2009)] a következıkrıl számoltak be: •

•

Százhuszonhét publikáció feldolgozásával a következıkre jutottak: az esetek közel felében (20/44) a szerzık integer lineáris programozást alkalmaztak, kisebb arányban fuzzy matematikai programozást (8/44), sztochasztikus programozást (4/44), heurisztikákat és metaheurisztikákat (10/44) - nagyon ritkán integer lineáris programozással kombinálva. A leggyakrabban használt célfüggvények: költségminimum, árbevétel maximum, nyereségmaximum, szolgáltatási szint maximálás, teljesítetlen megrendelés minimum, rugalmasság a mennyiségben vagy a teljesítési dátumokban, árufolyam maximum, raktárkészlet biztonság maximum.

Ellátási lánc menedzsment – Mesterséges intelligencia módszerek Ko, Tiwari és Mehnen Soft computing applications in SCM címő publikációjukban [Applied Soft Computing (2009)] a következıket foglalták össze 163 publikáció áttanulmányozása után: • Az Ellátási lánc menedzsment téma megoszlása a következı volt: gyártási folyamat menedzsment (62), megrendelés kielégítés (49), követelmény menedzsment (30), beszállítói kapcsolat menedzsment (13), termékfejlesztés és üzleti folyamatba vitel (4), visszavétel menedzsment (4), vevıszolgálat menedzsment (1). • Az alkalmazott Mesterséges intelligencia technikák megoszlása: genetikus algoritmus (88), fuzzy logika (37), neurális hálók (41), szakértırendszerek (12) – néhány alkalmazás többféle technikát is használt. • A Mesterséges intelligencia módszerek növekvı alkalmazása figyelhetı meg az Ellátási lánc menedzsment témában: 19 cikk (2005), 27 (2006), 26 (2007), 29 (2008); domináns folyóiratok: EJOR (14%), Production Economics (11%), Computers & Ind Eng. (11%). Konkrét esetek és megoldások Bianchessi & Righini [Computers & OR 34 (2007)]

• • • • •

Jármőirányítási problémák, egyidejő árufelvétel és lerakás, kifelé- és befelé irányuló szállítási igények. Nincs a mőveletekre vonatkozó parancs; nincs kombinatorika. A klasszikus utazó ügynök és jármőirányítási problémák módosításai. Mi nem kerülhetjük el a kombinatorikát, mivel a rakományokat egy bizonyos sorrendben kell berakni és üríteni. Minekünk gondot okoznak a korlátozott kapacitású megrakó- és ürítıhelyek is.

Ericsson és társai [Transportation Research (2006)] • Jármőirányítási problémák és különféle utak az optimális megoldás megtalálására. • Az üzemanyagfogyasztás csökkentése navigációs rendszer segítségével – útválasztás optimálás a legkisebb teljes fogyasztás alapján. • A legkisebb fogyasztású utak megtalálása és összevetésük a normál esetben a vezetık által választott utakkal. • Az esetek 46%-ában a vezetık által választott utak nem voltak a legkisebb fogyasztást eredményezık; átlagosan a navigációs rendszer által választott minden út további 8.2% megtakarítást eredményezett. • Ez a megközelítés érdekes volt a mi vezetıink számára, mivel ık független szerzıdık voltak: nem tudták, hogyan találják meg a leginkább üzemanyagtakarékos útvonalakat. • A megoldás a logisztikai tervezı rendszer részévé válhat, mivel tartalmaz navigáció támogató szoftvert. Yaman és társai [Transportation Research (2007)] • A csomópontok, vagy átadóállomások és a társított irányító struktúrák optimális elhelyezése. • A legutolsó beérkezı rakomány minél korábbi beérkezési idejének elérése. • Kétféle jármőtípus: (I) nem szakítja meg az útját (II) egyszer, vagy többször is megszakítja az utat. • Egy lineáris programozási modellt találtak, mely a feladat összes aspektusát kezeli; tesztfuttatások egy AMD Opteron 252 (2.6 GHz, 2GB RAM) számítógépen. • Tíz csomópontra pár másodperces futásidı, 15 csomópontra nem adott megoldást egy órán belül. • Ösztönzött minket arra, hogy heurisztikus módszereket keressünk: konstruktív, lokális és Tabu keresést. Saját kísérletek (Christer Carlsson professzoré) Az elsı kísérletnek a lehetı legegyszerőbbnek kell lennie, hogy nyerjünk valamilyen érzést a problémával és a számunkra rendelkezésre álló módosítási lehetıségekkel kapcsolatban. Az Excel 2007 és a Prémium Solver V7.1 használatával szerzett tapasztalatok: • Az elképzelés: olyan egyszerő eszközzel kellene megoldani a feladatot, mely integrálható a Windows XP vagy Vista alatt futó logisztikai támogató szoftverbe. • A Prémium Solver Platform V7.0 támogat 16 384 oszlopos, 1 048 576 soros táblát. • A Prémium Solver Platform Polymorphikus Számolótábla Interpretere elemzi és analizálja a modellt.

•

Lehetséges továbbá szimulációs optimálást végezni a Prémium Solver Platform V7.0 és a Risk Solver Engine kombinálásával. • Integer változók nehézzé teszik a modell megoldását, a memóriaigény és a futásidı exponenciálisan nı a hozzáadott integer változók számával. Tapasztalatok: A kísérletek, melynek során a kidolgozott logisztikai menedzsment rendszer egyre több jellemzıjét adtuk az alkalmazáshoz egyre lassabb számítást eredményezett. Futtattunk néhány benchmark modellt és csináltunk néhány durva becslést: • 30 jármő, 100 szállítási feladat: 300 000 változó, futásidı 5sec, memóriaigény 110MB • 30 jármő, 200 szállítási feladat: 1 200 000 változó, futásidı 90sec, memóriaigény 390MB • 250 jármő, 1000 rakomány: 200 000 000 változó, futásidı 24óra, gyakorlatilag nem megfelelı, pedig ez lenne a tényleges feladatméret. A Tabu keresés algoritmus alkalmazása Az algoritmus, melyet a szállításoptimalizáláshoz alkalmaztunk, a Tabu keresésen alapult. A tabu lista a lokális optimumokból való kimeneküléshez szükséges, a hossza fontos paraméter, melyet a megoldandó feladat típusától és méretétıl függıen kell beállítani. Felmerül a kérdés, hogyan generálunk egy lokálisan szomszédos állapotot? Ez az aktuális állapot kis módosításával állítható elı. Pontosabban attól függ, milyen fajta módosítást csinálunk, hogy mi a probléma. Ez heurisztikus tervezést jelent. Az eredmények A Tabu módszer kalibrálása és a szoftver párhuzamosan alkalmazott tuningolása kb. két hónapnyi munka után kezdett el jó eredményeket adni. Minden egyes szállítmány feladathoz létezik egy komplett útvonalterv egy, vagy több teherjármő számára a megrakási/kiürítési sémákkal és a megteendı távolságokkal és hogy mely fuvarokhoz mekkora kapacitás szükséges. A számítási idık eléggé elfogadhatóak voltak: • 233 jármő, 821 szállítási feladat, mely 1188 iterációt igényelt; 25 perc 32 mp alatt; a legjobb megoldás a 475. iterációban adódott, azaz kb. 10 másodpercen belül. • 24 jármő, 100 szállítási feladat, mely 1000 iterációt igényelt; 0 perc 33 mp alatt; a legjobb megoldás a 754. iterációban adódott, azaz kb. 25 másodpercen belül. • Az érdekesség, amire rájöttünk, az volt, hogy jó és gyors megoldás találásához a heurisztikával óvatosan kell bánni. Egy teljes mérető futtatás esetén, mely az alábbi eredményeket szolgáltatta az adathalmazra, a futásidı 4 perc 9 másodperc volt a 34.8 millió megrendelés iterációs lépésre: Legjobb megoldás értéke: 15792, a 739. iterációs lépésben. 34 817 515 megrendelési lépést próbáltunk Befejezett iterációk száma 1 385 Null-rakományok: 363 eset (19 sürgıs) Szállítási feladat a #1392 számú jármő számára, tartama 13 óra 14 perc, 3 rakomány, 607 km: Ala-Veteli 05:30 > 290 km 09:38 Siilinjärvi (+35100kg/T#01773723/1, 90%) 11:03 > 0 km > 11:03 Siilinjärvi (+2600kg/T#01766657/1, 96%) 11:08 > 0 km > 11:08 Siilinjärvi (+1300kg/T#01783833/1, 100%) 11:10 > 248 km > 15:27 PULKKINEN (

-35100kg/T#01773723/1, 10%) 16:52 > 20 km > 17:14 VETELI (1300kg/T#01783833/1, 6%) 17:31 > 10 km > 17:42 Småbönders (2600kg/T#01766657/1, 0%) 18:02 > 39 km > 18:44 Ala-Veteli 18:44 (Megjegyzés: +x kg felrakott mennyiség, -x kg lerakott mennyiség, T# a rakomány azonosítószám, x% a jármő telítettsége) Szállítási feladat a #1293 számú jármő számára, tartama 13 óra 05 perc, 5 rakomány, 489km: 05:30 Artjärvi 05:30 > 40 km > 06:13 LILJENDAL (+11647kg/T#01821189/1, 58%) 06:51 > 118 km > 08:38 km > 06:13 LILJENDAL (+11647kg/T#01821189/1, 58%) 06:51 > 118 km > 08:38 KANTVIK (09:00-24:00, 11647kg/T#01821189/1, 0%) 09:38 > 52 km > 10:32 Ojakkala (+8400kg/T#01822298/1, 42%) 11:03 > 0 km > 11:03 Ojakkala (+3675kg/T#01823262/1, 60%) 11:10 > 44 km > 11:57 ESPOO (3675kg/T#01823262/1, 42%) 12:19 > 134 km > 15:02 Kotka (+3960kg/T#01819722/1, 61%) 15:24 > 0 km > 15:24 Kotka (+3840kg/T#01822797/1, 81%) 15:31 > 18 km > 15:51 HAMINA (3840kg/T#01822797/1, 61%) 16:13 > 0 km > 16:13 HAMINA (8400kg/T#01822298/1, 19%) 16:44 > 47 km > 17:34 Raussila (3960kg/T#01819722/1, 0%) 17:56 > 36 km > 18:35 Artjärvi 18:35. A CargoOpt algoritmus • A CargoOpt program szállítási feladatok, rakományok köré szervezıdik. A cargo ( szállítási feladat, fuvar ) rendelések egy halmaza, beleértve a felrakási és lerakási tevékenységeket is, melyek a megrendelések sikeres teljesítéséhez szükségesek. Minden egyes szállítási feladat rendelkezik egy azt teljesítı hozzárendelt teherjármővel. A jármő pedig egy sofırrel, vezetıvel. • Minden megrendelés, mely nincs valós szállítási feladathoz rendelve, úgynevezett null-cargo-hoz, null szállítási feladathoz rendelıdik. Ez egy speciális szállítási feladat, melyhez nem tartozik tevékenység. A célja pusztán tárolni az éppen nem teljesítés alatt lévı rendeléseket. • Minden egyes megoldás egy halmaz valós szállítási feladatból és egy null-cargoból fog állni. A kezdeti megoldás A kezdeti megoldás nagyon egyszerő: egy üres szállítási feladatot tartalmaz minden jármő számára, és az összes megrendelés a null-cargoban vár a sorára. Szomszédos megoldás A szomszédos megoldás egy olyan megoldás, melyet úgy kapunk, hogy eltávolítunk egy rendelést az egyik szállítási feladatból és belehelyezzük egy másik szállítási feladatba. A null-cargo is lehet forrás, vagy cél szállítási feladat. Megoldás kiértékelés Egy megrendelés eltávolítása egy szállítási feladatból változást okoz az adott szállítási feladatnak a teljes költséghez való hozzájárulásában. Hasonlóan, egy rendelés hozzáadása megnöveli a részesedését. A megoldás költsége ily módon aktualizálódik és a kapott eredmény lesz az új megoldás költsége. A legjobb megoldás elıállítása A rendszerben szereplı minden megrendelést eltávolítunk a saját szállítási feladatából és átrakunk minden más szállítási feladatba, ezáltal elıállítva az összes szomszédos

kombinációt. Miután minden esetet kiértékeltünk az ilyen szomszédok közül, a legjobbat választjuk. Aspirálási kritérium: ha a választott legjobb megoldást a tabu lista blokkolja, attól még az elfogadható, akkor és csak akkor, ha jobb, mint a pillanatnyilag nyilvántartott eddig feltárt legjobb megoldás – ez a „a legjobb mindig spirál kritérium”. (A szerzı megjegyzése, hogy az alkalmazott módszer nem tiszta Tabu keresés. Tiszta tabu keresés esetében állapottér állapotaként egy adott szállítási feladat halmazt kellene venni és kiértékelni és ezt a kiértékelt halmazt, mint állapotot kellene a tabulistára felvenni. Ebbıl eredıen tabu lista által blokkolt megoldás soha nem adhat jobb megoldást az eddig feltárt legjobbtól, hiszen azt már az állapot bejárásakor számba vettük.) A tabu lista aktualizálása A tabu listát nagyon egyszerően aktualizáljuk: az átrakott megrendelést hozzáadjuk a tabu listához. Ily módon azok a lépések, melyek ezt a megrendelést magukba foglalják nem lesznek engedélyezettek bizonyos számú iterációban, kivéve, ha az aspirálási kritérium teljesül. (Szerzı megjegyzése: nem lenne szükség az aspirálási kritériumra, ha a tabu lista a keresési tér állapotait tartalmazná, nem azok egy jellemzıjét.) Megrendelés eltávolítás Egy megrendelés eltávolítása egy szállítási feladatból nagyon egyszerő: a megrendelést eltávolítjuk az adott szállítási feladat megrendelési halmazából és a kapcsolódó tevékenységeket töröljük a tevékenységek listájáról. Megrendelés beszúrás A megrendelés beszúrása jelentısen nehezebb. Miután a megrendelést hozzáadtuk a megrendeléshalmazához az adott szállítási feladatnak, a csatlakozó tevékenységeket is hozzá kell adni a tevékenységek listájához. A tevékenységeket mindig oly módon adjuk hozzá, hogy a teljes költségét a szállítási feladatnak minimáljuk: a felrakodási és a lepakolási tevékenységeket minden lehetséges helyen beszúrjuk a tevékenységlistába, majd a szállítási feladat költsége minden egyes permutációra meghatározásra kerül. Összegzés és konklúziók Egy valós optimálási feladaton dolgoztunk mely részét képezte egy logisztikai támogató rendszernek. • Valós idejő tervezés (a következı 24 órára) 250 teherjármőre és 1000 szállítási feladatra. • Eredeti elképzelés: Excel 2007 + Prémium Solver 7.0. • Kidolgozásra kerültek az integer programozási feladatok, de hamarosan kiderült, hogy a kombinatorikai rész túl gyorsan nı. • Teszteltük a tabu keresést és találtunk egy járható utat a használatára. A program könnyen beépíthetı a logisztikai támogató rendszerbe.

Ajánlott irodalom [1]

Váncza József: Mesterséges intelligencia – Szakértırendszerek, GDF Jegyzet. 1995.

[2]

Szalay Tibor: A mesterséges intelligencia alapjai, LSI Oktatóközpont 2002

[3]

Fekete I.; Gregorits T.; Nagy S.: Bevezetés a mesterséges intelligenciába, ISBN963 576 015 9, Budapest, 1990.

[4]

Vértes Edit: Logisztikai informatika, jegyzet (ÁVF, 2006.)

[5]

Dr. Tokodi Jenı: Az SAP integrált vállalatirányítási rendszer logisztikai moduljai. Tanszéki segédlet a Logisztikai Információs Rendszerek c. tárgyhoz. BME, Budapest, 1998. február. p. 62.

[6]

Tokodi J. - Prezenszki J. - Gál Gy.: Logisztikai informatika c. tantárgy kibıvített óravázlata. BME. Akkreditált iskolarendszerő felsıfokú szakképzés tananyaga. Készült a PHARE támogatásával a HU-94.05 "Az oktatás és a gazdaság kapcsolatainak erısítése" c. program keretében, a BME TUBMEN 0201- L004 - 07 sz. szerzıdése alapján.

[7]

Prezenszki J. (szerk): Logisztika Mérnöki Továbbképzı Intézet. 2004. p. 488.

[8]

Szegedi Zoltán – Prezenszki József: Logisztika-menedzsment Kossuth Kiadó, 2005.

[9]

Gelei Andrea: A logisztikai menedzsment szerepe a vállalati versenyképesség biztosításában. A logisztika alprojekt zárótanulmánya. BKE Vállalati gazdaságtan Tanszék, Budapest 1997.

[10] Halászné Sipos Erzsébet: Logisztika (Szolgáltatások, versenyképesség), Logisztikai Fejlesztési Központ, Magyar Világ Kiadó, 1998. [11] Knoll Imre: Logisztika a 21. században, KIT Képzımővészeti Kiadó és Nyomda Kft. Budapest, 1999. [12] Komáromi N. Marketing-logisztika. SZIE. Gödöllı. 2001. (jegyzet) [13] Chikán A.: Értékteremtı folyamatok menedzsmentje. Aula. 2001. [14] Halászné Sípos Erzsébet: Logisztika. LFK-Magyar Világ. 1998. [15] Kovács János: Az áruszállítás logisztikai folyamatait segítı informatikai rendszerek http://www.reginnov.hu/commonstrategies/Janos%20Kovacs%20HU.pdf 2009.02.15. [16] Martin Christopher – Helen Peck: Marketing Logistics. Butterworth. London. 2003. [17] Christer Carlsson: Logistics Optimisation. 6th Workshop on Logistics and SCM. http://www.baclog.de/pdf/Carlsson.pdf Elérés: 2011.02.10.

3.3. Modellezési elvek, módszerek és eszközök (Bikfalvi Péter) 3.3.1. Alapfogalmak A mőszaki tudományok és a mérnöki gyakorlat egyik alapvetı fogalma a rendszer. A rendszer egy nagyon összetett (és általánosan használt) fogalom, melynek számos (egyik sem igazán teljes!) definíciójával, értelmezésével találkozunk. Íme néhány definíció: • "bármilyen – fogalmi vagy fizikai – entitás, amely egymástól függı részekbıl áll" •

"dolgok vagy részek csoportja, amelyek egészként dolgoznak együtt"

•

"elképzelések, elméletek, elvek halmaza, amelyek alapján valami megtehetı"

•

"egynemő vagy összetartozó dolgoknak, jelenségeknek bizonyos törvényszerőségeket mutató rendezett egésze"

•

"szervezett vagy összetett egész: egy komplexumot vagy egységes egészet alkotó dolgok vagy részek együttese vagy kombinációja"

•

"kitőzött célok elérésére koordinált elemek halmaza" (Churchman meghatározása)

Saját definíciónkhoz feltételezzük, hogy a természettudományokból már ismerjük az objektum, a kölcsönhatás és a halmaz fogalmát. Ennek megfelelıen: Rendszer A rendszer (angolul system) különbözı osztályokhoz tartozó objektumok elkülönített halmaza, amelyben az objektumokat kölcsönhatások kapcsolják össze.

A rendszer A rendszer határa (lásd ábra) a figyelembe vett objektumokat és kölcsönhatásokat különíti el a rendszer környezetétıl (univerzumtól). A rendszer határán belül a különbözı típusú

objektumok és kölcsönhatások belsı elrendezése alkotja a rendszer struktúráját. A rendszer struktúráját nem csak az objektumok topológiája (elrendezıdése), hanem a kölcsönhatások jellege (típusa) is befolyásolja. A rendszer objektumait további rendszereknek (alrendszereknek) tekinthetjük. Ennek alapján egy hierarchiát lehet felépíteni, hiszen így minden rendszer alrendszerekbıl áll, ezek pedig további alrendszerekbıl épülnek fel. Ugyanakkor, egy rendszer ritkán izolált (környezetétıl elszigetelt), tehát valamilyen másik rendszer alrendszerének tekinthetı. Egy rendszer objektumainak (alrendszereinek) mennyiségi jellemzıi alkotják a rendszer paramétereit. Ezek határozzák meg az illetı rendszer mőködési állapotát, vagy más néven kondícióját (angolul system condition). A rendszer objektumai és a környezete közötti kölcsönhatásokat anyagáramlás, energiaáramlás és információátvitel jellemzi. A kölcsönhatásokat az állapotjelzık (más néven állapotváltozók) segítségével jellemezzük. Az állapotjelzık általában valós fizikai (anyagi) mennyiségekhez kötıdnek, melyeket legtöbbször meg tudunk figyelni (esetleg közvetlenül mérni). Nagyon sokszor eltekintünk az anyag és energia vonzattól, és csak a kölcsönhatásokra jellemzı információátvitelt vesszük figyelembe, amelyet a jelek közvetítenek. Jel A jel (angolul signal) egy megfigyelhetı fizikai állapotjelzı, amely információt hordoz. A jelek modellezésére különbözı jelmodelleket használnak. Ilyen jelmodellek: 1. Az analóg jel 2. A kvantált jel 3. A mintavételezett jel 4. A digitális jel A jelek analitikus leírása történhet az idıtartományban és/vagy a frekvenciatartományban. Az idıtartományi leírás egy, az idıt, mint független változót tartalmazó függvény (vagy táblázat) formájában jelenik meg. A frekvenciatartományi leírás azon a megállapításon alapszik, hogy minden, nem túl szigorú megszorításoknak eleget tevı (idı)függvény elıállítható harmonikus (szinuszos és koszinuszos) (idı)függvények összegeként. A harmonikus összetevık összegzett (komplex) amplitúdójának frekvenciafüggı eloszlása a spektrum. A jel spektruma szintén egy fontos alapfogalom. Egy rendszer fizikai állapotjelzıit (jeleit) természeti törvények kapcsolják össze. Ha ezeket ismerjük és/vagy elegendı mérési eredményünk van a rendszer állapotjelzıinek idıbeni változásáról, létrehozhatjuk a rendszer modelljét. Az ember sajátja a természetes intelligencia. Ezzel a tulajdonságával képes: • céltudatos megfigyeléseket végezni (érzékelés), •

tapasztalatok alapján elvonatkoztatni (absztrakció),

•

ismereteket és tudást felhalmozni (tanulás),

•

alkotás útján mesterséges rendszereket létrehozni (kreativitás).

A fizikai rendszerek gondolati leképzése az emberi intelligencia egyik képessége. Ez a rendszermodellezés alapja. A rendszermodell egy adott valós rendszernek bizonyos célok

szempontjából a lényegi tulajdonságait kiemelı, egyszerősített leképezése az emberi tudatba. Ezt a képet nevezzük gondolati (vagy absztrahált) modellnek. Modell A modell egy fizikai rendszer leképzése a tárgyi világból a képi (gondolati) világba. A modell az illetı rendszerre vonatkozó ismereteink összefoglalása, egyszerősítése és/vagy absztrakciója. A gondolati rendszerek (modellek) alapján újabb gondolati vagy akár fizikai (valós) rendszerek hozhatók létre. A modellalkotásnak alapvetıen négy fı célja lehet: • a rendszerek tulajdonságainak, viselkedésének elemzése, megértése (analízis), •

a rendszerek jövıbeli állapotának megjóslása (predikció),

•

rendszertervezési, irányítási feladatok megoldása (szintézis),

•

rendszerek minısítése.

A modell jellege a modellezésnél használt módszerek és eszközök függvénye. Például, a mővész alkotó munkája is a modellezés egy sajátos formája.

A modellezés absztrakt ciklusa A tudományos igényő modelleket a szakirodalom többféle, egymással csak részben vagy egyáltalán nem kompatibilis módon osztályozza. Ugyanakkor, a fizikai rendszerek gondolati modelljei központi szerepet játszanak a mőszaki objektumok tervezésében, fejlesztésében,

gyártásában és irányításában. A (piaci, mőszaki, biztonsági, környezetvédelmi, stb. típusú) társadalmi igényeket és célokat elsıdlegesen a modellek segítségével realizálhatjuk. A gondolati modellekkel végzett vizsgálatok, szimulációk lehetıvé teszik: • általánosítható tapasztalatok, tudás felhalmozását, •

új rendszerek tervezését, fejlesztését, gyártását,

•

meglévı rendszerek irányítását, módosítását, minısítését.

A gondolati modelleket tovább lehet osztályozni: • homológ (fizikai) modellek (pl. makettek), •

analóg (koncepcionális) modellek (pl. számítógépes programok),

•

matematikai modellek (matematikai formulák, összefüggések).

A mőszaki gyakorlatban mindhárom gondolati modelltípus használatos, viszont a matematikai modelleknek van a legnagyobb jelentıségük. A matematikai modell az adott rendszer belsı struktúráját és a környezetével való kölcsönhatásait matematikai összefüggések (matematikai formalizmusok) halmazával írja le. A matematikai modelleket elméleti („fehér doboz”) vagy kísérleti („fekete doboz”) úton lehet (szokás) meghatározni. A mérnöki gyakorlat gyakran kombinálja a két módszert (azaz a „szürke doboz” valamely árnyalatát érvényesíti). Az elméleti modellezés az illetı rendszerre jellemzı (fizikai, vegyi, biológiai, politikai, társadalmi, stb.) matematikai törvényszerőségek ismeretét feltételezi. Elınye, hogy az illetı rendszernek nem kell szükségszerően valósnak lenni. Az elméleti modellezés eredménye általában egy differenciál egyenlet(rendszer). A kísérleti modellezés csak valós és mőködı rendszerek esetében jöhet létre és megfelelı kiegészítı mőszerezést is feltételez. A kísérleti modellezés gyakran használt elnevezése még az identifikáció. A specifikus, gyakran számítógéppel segített identifikációs algoritmusok általában egy differencia egyenlet(rendszer)hez (szimulációs modellekhez) vezetnek. Nagyon sokszor a matematikai modelleken keresztül ún. másodlagos (szekundér) leképezésekkel hozzuk létre a formálisan azonos modelleket. A szekundér modell már semmilyen szemléletes kapcsolatban nem áll az eredeti fizikai rendszerrel, csak a rendszer és környezete (bemenetek – kimenetek) közötti kapcsolatot adja vissza. Gyakran alkalmazzuk a szekundér modellek leírására az ún. blokkvázlat megoldást.

Blokkvázlat A matematikai modellezéssel szemben két ellentmondó követelményt támasztunk: • tükrözze minél hőebben a valóságot, •

legyen minél egyszerőbb.

A modell a valóságnak mindig csak többé-kevésbé hő tükre. A leképzés hőségének fokozása rendszerint a modell bonyolultságát fokozza. A bonyolultabb modell nehezebben kezelhetı, az elvégezhetı vizsgálatok költségesebbek. Egy adott rendszer bonyolultságát annak komplexitásával szokás jellemezni. A komplexitás egyik legkézenfekvıbb mértéke lehetne a rendszer objektumainak (elemeinek, entitásainak) száma. Ugyanakkor, egy rendszer komplexitását csak fokozza az objektumainak és kölcsönhatásainak sokfélesége. A alábbi ábrából is könnyen látszik, hogy egy általánosan kapcsolt rendszer komplexitása többszöröse egy sorosan kapcsolt rendszer komplexitásának.

Általánosan és sorosan kapcsolt rendszer A sok, különbözı típusú objektumot tartalmazó rendszer elemei közötti kapcsolat rendszerint illeszkedési (interface) problémákat okoz. A mőszaki (pl. gyártási, logisztikai, informatikai) rendszerek objektumaink illeszkedését mőszaki szabványok támogatják. A mai mőszaki gyakorlatban paradigma rangjára emelkedett a " nyílt rendszer" (angolul Open System) tervezési elv. Ez azt jelenti, hogy az illetı rendszer: • moduláris felépítéső, •

moduljainak illesztésénél definiált szabványokat használ,

•

struktúráját nyíltan definiálja,

•

határfelületeit részletesen specifikálja,

•

módosítását, bıvítését további interfészekkel támogatja.

A rendszer fogalmához kapcsolódik még egy nagyon fontos fogalom. Ez az állapot.

Állapot Egy rendszer állapota (angolul state) alatt a rendszer állapotjelzıinek egy adott idıpillanatban felvett (valós) értékeinek halmazát értjük. Egy rendszer állapota idıben lehet állandó vagy változó. Az elsı esetben a rendszer stacioner, a másodikban dinamikus. A valós rendszerek jellemzıen dinamikusak („minden mozgásban van”), tehát az állapotjelzık értékei idıben változnak (ezért használatos gyakran az állapotjelzı helyett az állapotváltozó szó). Ez utóbbi esetben a rendszer állapotjelzıinek idıbeni változása a rendszerben zajló folyamato(ka)t (angolul process) írja le.

Folyamat Folyamat (angolul process) alatt egy dinamikus rendszer logikailag összetartozó állapotjelzıinek idıbeni változását. Egy dinamikus rendszerben akár több folyamat is fellelhetı. Az állapotjelzık logikailag összetartozó csoportosítását, elkülönítését a természeti (fizikai, vegyi, biológiai, stb.) törvények gyakran egyértelmővé teszik. Más esetekben a folyamatok definiálása szubjektív, emberi tevékenység (pl. absztrakció, dekompozició) eredménye. A rendszer és a hozzá kapcsolódó fogalmak nagyon általánosak. Ezért, nagyon sok területen alkalmazzák. Az IIASA (International Institute for Applied System Analysis) nemzetközi szervezet javaslata szerint az alábbi rendszertípusokat lehetne megkülönböztetni: • Közgazdasági rendszerek •

Emberi és társadalmi rendszerek

•

Erıforrások és környezeti rendszerek

•

Ipari rendszerek

•

Biológiai rendszerek

•

Információs és számítógépes rendszerek

•

Integrált rendszerek

A mőszaki szakemberek számára elsıdlegesen az ipari rendszerek, és ezeken belül a gyártórendszerek bírnak jelentıséggel. Ezekben a rendszerekben zajlanak elsıdlegesen a termelési folyamatok, illetve gyártási folyamatok.

Termelés Termelés (angolul production) alatt a használati javak tervszerő és sokszorozott elıállítását értjük.

Gyártás Gyártás (angolul manufacturing) alatt az anyag (nyersanyag-készanyag) transzformációt értjük. A termelési folyamat tehát egy termelési rendszerben (például vállalatban) célirányosan összehangolt állapotjelzık idıbeni értékeiként értelmezhetı. A gyártási folyamat pedig az anyag transzformációhoz kapcsolódó állapotjelzık adatstruktúrája, tehát az anyag átalakulását megfelelı információátalakulás (változás) is jellemzi. Egy gyártórendszer mindig egy termelési rendszer alrendszere, a gyártási folyamatok a termelési folyamatok részét képezik.

Az ipari (és nem csak!) rendszerek mőködésében lezajló folyamatokra jellemzı az, hogy irányítottak. Irányítás (angolul control) alatt általánosan egy olyan cselekvést (vagy cselekvés sorozatot) értünk, amely egy folyamatot létrehoz, fenntart, módosít vagy megszüntet. A gyártási folyamatok irányítását általában egy mesterséges (irányító) rendszer valósítja meg. Az irányítás alapvetıen három funkciót valósít meg. Ezek a következık: • információ szerzés (ez történhet közvetlenül, folyamatos érzékelés, mérés útján, vagy közvetetten, elızıleg felhalmozott tudás alapján) •

a döntéshozatal (irányítás) céljából történı információ feldolgozás

•

a döntésnek megfelelı beavatkozás

Az irányítási funkciók megvalósítási módjai a gyártási folyamatok irányító rendszereit (berendezéseit) két csoportba osztják: a szabályozók, illetve a vezérlık csoportjába. 3.3.2. A modellezés általános módszerei A különbözı rendszerek modellezésénél az alábbi általános módszereket használjuk: • a strukturált rendszermodellezés, •

a funkcionális rendszermodellezés,

•

az objektum orientált rendszermodellezés módszereit.

A strukturált rendszermodellezés módszere A strukturált rendszer-modellezés (Structured Analysis and Design Technique - SADT) egy általánosan használható rendszermodellezési eljárás. Az eljárás lényege, hogy a modellezı a modellezni kívánt rendszert jól elhatárolható alrendszerekre, részekre, modulokra bontja, egy többszintő, hierarchikus felépítéső rendszer elvei szerint. A módszer jellegzetessége a "felülrıl lefelé" (angolul top-down) bontási (de-kompozíciós) elv következetes érvényesítése, egymásnak alárendelt modell-síkok (hierarchikus szintek) meghatározásával.

Egymásnak alárendelt modell-síkok Egy modell síkon tipikusan 2-3, de általában nem több mint 6 modul helyezkedik el. Egyegy modul lebontása oly módon és addig megy végbe, míg az egyes alrendszerek között csak egyszerő (soros, párhuzamos, visszacsatolt) kapcsolatok (egyirányú hatások) vannak és az elkülönített alrendszerek jól definiálható funkciókkal jellemezhetık. A SADT grafikus modelljén a funkcionális modulokat négyszögek, a kapcsolatokat nyilazott egyenesek jelölik. A strukturált rendszermodellezés két különbözı típusú modellt használ. Ezek a következık: 1. Tevékenység-modell 2. Adat-modell A tevékenység-modellekben a modell objektumok (modulok) anyagi, energetikai vagy információs természetőek lehetnek. A modellezett tevékenység bemenı objektumokat alakít át kimenı objektumokká és ehhez különbözı eszközöket, erıforrásokat használ. A tevékenység irányító jeleket és adat-struktúrákat is kap, de ezeket a tevékenység nem alakítja át, csak felhasználja.

Tevékenység modell Az adat-modellekben a modellezett objektum mint adatstruktúra jelenik meg, melyre bemeneti aktivitások (tevékenységek) hatnak, és a modellezett funkciók szerinti kimeneti aktivitások (tevékenységek) keletkeznek. Az eszközök és az irányító jelek szerepe hasonló a tevékenység-modellekéhez.

Adatmodell Egy SADT modell felépítése a következı fıbb lépésekbıl áll: 1. A modellezendı funkciók elkülönítése, definiálása. 2. A tevékenységek és adatstruktúrák meghatározása. 3. A modell hierarchiai szintjeinek meghatározása. 4. A modellelemek és kölcsönhatások, a bemenetek és kimenetek, az eszközök, az irányító jelek meghatározása. 5. A 3. és 4. pont iteratív ismétlése a végsı megoldás eléréséig. 6. A modell kritikai felülvizsgálata. 7. A modellezendı adatstruktúra hierarchiájának megkonstruálása. 8. Az adatstruktúra elemek és az aktivitások meghatározása. 9. A 7. és 8. pont iteratív ismétlése a végsı megoldás eléréséig. 10. A modell kritikai felülvizsgálata. 11. A tevékenység és az adatdiagram egybevetése, módosítása. 12. A végsı modell dokumentálása. A SADT modellezési módszert (is!) gyakran számítógépes szoftverek támogathatják. Ilyen értelemben, gyakran találkozunk ilyen szolgáltatásokkal a file kezelés, a grafikus szerkesztık, a táblázat szerkesztık, a modul-modul kapcsolat kereszt referenciás táblázatok, a

modul-adat kapcsolat kereszt referenciás táblázatok, a keresı, lapozó böngészı funkciók, az elemzı, értékelı szolgáltatások, a könyvtári szolgáltatások területén, de bármilyen más, akár mőszaki területen.

A funkcionális rendszermodellezés módszere A funkcionális rendszer-modellezés a hangsúlyt a rendszerfunkciókra és az adott rendszerben lejátszódó folyamatokra helyezi. Ezért, a funkcionális modellezés módszere a rendszermodellt az egymással kapcsolatban lévı egyszerő funkcionális alrendszerekbıl (modulokból) építi fel. A funkcionális modellezés tehát egy tipikusan alulról felfelé (angolul bottom-up) haladó eljárás, amelyhez viszont a fizikai rendszer funkcionális részegységekre (modulokra) való elızetes lebontása szükséges. Az egyes funkcionális modulokat a rendszerváltozók kapcsolják össze. Egy funkcionális modul kimenete több másik modul bemenete is lehet.

Funkcionális modulok A funkcionális modulok száma elvben nem korlátozott, de a gyakorlatban a modulok számát ésszerően korlátozni kell. A modulok számának megválasztását a ki- és bemeneteket összekapcsoló, az adott modult leíró F (állapot vagy funkcionális) egyenletek (függvények)

bonyolultsága is befolyásolja. A funkcionális modulokkal felépített rendszermodell grafikus megjelenítését hatásvázlatnak is nevezzük. A funkcionális modellezésben a funkcionális modul kiegészítéseként (esetileg helyett!) gyakran használjuk a funkcionális tag elnevezést, mint önálló funkciót megvalósító szerkezeti egységet. Így, például a számos irányítástechnikai alkalmazáshoz szükséges matematikai modellek kidolgozásában az arányos, az integráló és a differenciáló hatásokat vagy az alap logikai függvényeket megvalósító tagok jelentik a funkcionális modellezés alapköveit. A teljes rendszer funkcionalitása ezen alaptagok egymással való egyszerőbb vagy bonyolultabb kapcsolatából fog adódni. A funkcionális modellezés szempontjából tehát nem a tag fizikai megvalósítására helyezzük a hangsúlyt, hanem az általa megvalósított funkcióra, és ezen belül a jelek által rajta keresztül közvetített információra.

Az objektum-orientált rendszermodellezés módszere Az objektum-orientált rendszermodellezés a rendszerek alrendszerekre történı lebontását (dekompozicióját) és a rendszer struktúrában ismétlıdı elemeknek hasonlóságát egyszerre szem elıtt tartja a modell építésében. A dekompoziciónál a felülrıl lefele (top-down), míg a struktúra elemzésénél az alulról felfele (bottom-up) megközelítési módszereket használja. Az objektum orientált modellezés olyan rendszermodellt eredményez, amely egymással hierarchikusan (különbözı, alá- vagy fölérendelt modell-sík szinten) és heterarchikusan (azonos modell-sík szinten) elhelyezkedı, együttmőködı objektumokból áll. Minden objektum egy absztrakt osztály specifikált példánya, ahol az osztályok valamilyen hierarchikus struktúrát alkotnak. Minden objektumnak azonosítója, viselkedése és valamilyen tulajdonság-rendszere van. A rendszer funkcionális moduljai együttmőködı objektumokból tevıdnek össze. Az objektum orientált modellezés az alábbi szintek szerint valósul meg:

Objektum orientált modellezés szintjei

Az adott rendszer állapota a specifikált objektumainak pillanatnyi állapotától függ, ezek összességeként határozható meg. Az objektumok "viselkedése" azt jelenti, hogy hogyan reagál az objektum a vele kapcsolatban álló objektumok állapotváltozásaira. Az objektumok állapotváltozásait akár grafikusan is meg lehet jeleníteni (lásd példa). Az objektumoknak négy fontos sajátossága van: 1. Elvontság (Abstraction) 2. Tulajdonságok öröklıdése ( Inheritance 3. Elzártság ( Encapsulation ) 4. Viselkedés változatosság (Polymorphism) Az objektum orientált modellezés elınye, hogy a különbözı fizikai, információs és logikai objektumok (elemek) a modellben egységes absztrakt adatstruktúra elemekre képzıdnek le, és ezek az absztrakt elemek fogják jelenteni az építı köveket, amelyekkel ezután a teljes modellt a hierarchikus struktúrában alulról felfele haladva fel lehet építeni. Könnyen következtethetı, hogy ezen alapokra építve, az objektum orientált modellezési eljárás lehetıséget ad akár a nagymérető, bonyolult és komplex rendszerek modellezésére is. Az elvi megoldás lehetısége természetesen nem azt jelenti, hogy az objektum orientált modellezés alkalmazása minden esetben a megoldást is jelenti. A felsorolt három modellezési módszer mindegyike nagyon általános. Együttes alkalmazásuk, a tudás és a gyakorlat valamint a mőszaki „érzék” mentén válnak igazán alkalmas eszközökké a modellalkotó kezében. 3.3.3. Gyártó- és logisztikai rendszerek modellezése Bevezetés A gyártórendszer egy funkcionális alrendszerekbıl álló komplex technológiai objektum, amelynek hierarchikus felépítéső alrendszerei között összetett anyagi, energia és információs kapcsolatok vannak. A gyártórendszer alrendszereiben zajló fı, mellék és segédfolyamatok, tevékenységek (aktivitások) célja a gyártási rendelések teljesítése. A gyártórendszerek elemi összetevıi (objektumai) a gépek, amelyeknek elsıdleges feladata az adott gyártási (anyag transzformációs) folyamatok végrehajtása. A gyártási folyamatok és a gépek között nagyon szoros a kapcsolat: a gyártási folyamatokat, annak adottságait és határait közvetlenül befolyásolja a gépek konstrukciója és mőködıképessége. Többek között a rugalmasság, az automatizáltság foka, az integráltság foka vagy éppenséggel a rendelkezésre állás ideje ilyen jellemzık. Természetesen, ebben az értelemben elengedhetetlen egyfelıl a megfelelı gépi konstrukciós tervezés (rugalmasság, automatizáltság, például számítógépes irányítás megléte), másfelıl egy megfelelı technológiai folyamattervezés alkalmazása, amelynek szerepe az egyes alkatrészek konstrukciós tervezése és elıállítása közötti legjobb kapcsolat megteremtése, az adódó gyártási problémák feloldása. A gyártórendszerek maguk sem önálló egységek, mőhely vagy üzemszintő (al)rendszerekbe csoportosulnak, együttesen alkotva a végtermék(ek) elıállításához szükséges struktúrákat. Ezeken a szinteken a gyártórendszerekben lezajló anyag és információ áramlási

folyamatok optimális tervezése és ütemezése a fı feladat. Az optimálás célja(i) közvetlenül ráhat(nak) az egyes gyártórendszerek architektúrájára, és egyértelmően meghatározza a gépek kiválasztását, térbeli elhelyezését, a gyártó kapacitás tervezését. Természetesen, a gyártórendszerek, és ezen belül az elemi alkotó objektumok, azaz a gépek megfelelı mőködtetése a gyakorlati oldalról jelent elsısorban kihívást. A gépek jó kihasználtságát, tehát a gazdaságosságot a mőködtetés biztosítja, amelyet egyfelıl egy optimális ütemezéssel, munkaadagolással, másfelıl egy lehetıleg hibamentes vagy magas rendelkezésre állási idejő mőködéssel lehet elérni.

Gyártórendszerek osztályozása A gyártórendszerek osztályozását többféle szempont szerint is elvégezhetjük. Egyik osztályozási szempont az adott terméktípusból havi vagy éves szinten gyártott termékegyedek száma, mint a gyártás egyik fı jellemzıje. (A terméktípus változatlansága nem definiálható teljes pontossággal!) Ezek szerint az alábbi gyártási formákat különböztethetjük meg: 1. Tömeggyártás: Ilyenkor az adott terméktípusból stabil és tartós a piaci kereslet, a havi (éves) gyártott darabszám nagy, a termelés raktárra történik. A termékegyed darabszámhoz viszonyított értéke nagyon alacsony. 2. Sorozatgyártás: Ilyenkor a terméktípus piaca változó igényő, a gyártott darabszám közepes nagyságú és változó sorozatnagyság a jellemzı. A termelés részben raktárra, részben a vevık közvetlen megrendelésére történik. A termékegyed darabszámhoz viszonyított értéke közepes nagyságú. Általában megkülönböztetünk kis-, közepes- és nagysorozatgyártást. 3. Egyedi gyártás: Ilyenkor a terméktípusból csak néhány, esetleg csak egy példány gyártásáról beszélünk. A termelés (gyártás) teljesen a piaci igény változásának alárendeltje, a termék egyedi vevıi megrendelésre történik. A termékegyed darabszámhoz viszonyított értéke nagyon magas. A gyártórendszerek osztályozása történhet más szempontok szerint is, mint például a gyártórendszer automatizáltság foka, rugalmasság foka vagy integráltság foka. Az automatizáltság foka a mőködés közbeni emberi jelenlét szükségességével függ össze: az egyszerő kézi irányítást igényléstıl a teljesen önmőködı változatig, számos szintet különböztethetünk meg. A rugalmasság (flexibilitás) értelmezése már nem olyan egyszerő. Alapvetıen kétféle rugalmasságot különböztetünk meg: gép (gyártóberendezés) rugalmasságot (termék, gyártási folyamat és mőködési flexibilitást), illetve technológiai útvonal rugalmasságot (volumen és a kiterjeszthetıség flexibilitást), melyek együttes jelenléte maga a termelés rugalmasságát meghatározóan biztosítja. Az integráltság foka szintén nehezen definiálható, mert nem egy egyszerő összegzése azoknak a képességeknek, kapacitásoknak, amelyek egy adott gyártórendszerben fellelhetık, hanem inkább annak a képességnek a megléte, amely adott gyártórendszer alrendszereinek optimális együttmőködés feltételeit biztosítja.

Ha az automatizáltság, rugalmasság és integráltság szintjeit nagyon egyszerően, csak két változatban gondolkodva, az „alacsony” (L - low), illetve „magas” (H - high) kategóriákba osztjuk, akkor is nyolc osztályba sorolhatjuk a gyártórendszereket (lásd ábra).

Gyártórendszerek kategorizálása A. Alacsony integráltság fokú gyártórendszerek 1 (LLL)

Egyszerő, univerzális anyagmozgató eszközökkel kiszolgált, kézi irányítású célgépek rendszere. Az olcsó munkaerı viszonyai között, egyszerő termékek tömeggyártására szolgálnak.

2 (LHL)

Univerzális anyagmozgató eszközökkel kiszolgált, kézi irányítású univerzális gépek rendszere. Elsısorban az egyedi és a sorozatgyártás céljait szolgálja. Viszonylag jól képzett szakmunkásokat igényel, de alacsony tıkeigényő rugalmas gyártást eredményez.

3 (LLH)

Automatizált célgépek alacsony integráltság fokú csoportját jelenti. Viszonylag egyszerő termékek (pl. csavarok) tömeggyártására szolgál.

4 (LHH)

Általában számítógépes (például NC vagy CNC) irányítású gépek rendszere, csoportja, amely rugalmasságával a kis- és középnagyságú sorozatok gyártására alkalmas, nem túl magas tıkeigény mellett.

B. Magas integráltság fokú gyártórendszerek 5 (HLL)

Egyszerő anyagmozgató eszközökkel összekapcsolt, kézi irányítású célgépek vagy munkahelyek rendszere. Az olcsó munkaerı viszonyai között, egyszerő termékek tömeggyártására és szerelésére szolgál. „Futószalag” rendszerő gyártást jelent.

6 (HHL)

Univerzális anyagmozgató eszközökkel összekapcsolt, kézi irányítású univerzális gépek rendszere. Elsısorban a nagysorozatok gyártási céljait szolgálja. Jól képzett szakmunkásokat igényel, és nagyobb tıkeigényő rugalmas gyártást eredményez.

7 (HLH)

Automatizált célgépek magas integráltság fokú, gyártósor jellegő csoportját jelenti. Általában komplex termékek (pl. autók) gazdaságos nagysorozat és tömeggyártására szolgál egy viszonylag magas tıkeigény mellett.

8 (HHH) Számítógépes (például NC, CNC, PLC ) irányítású gépek rugalmas rendszere (FMC, FMS). Nagyon komplex termékek, nagyon gazdaságos közép- és nagysorozatainak gyártására alkalmas, nagyon magas tıkeigény mellett. A gyártórendszerek osztályozása történhet az anyagáramlás logisztikai struktúrája szerint is. Ezek szerint az alábbi 5 fı típust (osztályt) különböztetjük meg: 1. Mőhely struktúra (angolul job-shop): Ez a legegyszerőbb elrendezéső, homogén gépcsoportokból álló gyártórendszer. A legrugalmasabb gyártást biztosítja, de a legkisebb termelékenységet eredményezi. 2. Cella struktúra (angolul cell): Ez a struktúra gépek zárt termelési csoportjából alkotja és biztosítja általában egy alkatrész készre gyártását. Magasabb szervezettséget, csoporttechnológiai elıkészítést és csoporttechnológiát igényel, viszont magasabb termelékenységet biztosít. 3. Gyártóvonal struktúra (angolul flow-line): Ez a technológiai sorrend szerinti gépsorrend elrendezést és anyagmozgatást jelent. Magas szervezettségi szintet (pl. egyenletes mőveleti idıkiosztást) és automatizálást igényel. Kevésbé rugalmas, de nagysorozatú és tömeggyártásra kiválóan alkalmas. 4. Projekt struktúra (angolul project): Általában az egyedi és kissorozatú gyártásban alkalmazzák. Általában a termék elıállításának technológiájára a statikus logisztika a jellemzı (a gyártandó termék egy helyben marad, a gépek „mozognak”, például hajógyártás, útépítés). A gyártás költsége jellemzıen a projekt menedzsment eszközei segítségével optimálható. 5. Áramló anyagtechnológia struktúra: Csak ömlesztett vagy folyékony anyagok esetén alkalmazható. A technológiai mőveletek általában tartály jellegő edényekben („gépekben”) zajlanak, amelyeket rögzített anyagáramlási struktúra (csı és vezetékrendszer) csatol össze. A gyártás általában folyamatos, esetileg kötegelt, viszont viszonylag könnyen automatizálható és magas integráltság fokot lehet elérni. Természetesen, a fentebb említett osztályozási elvek mellett számos más lehetıség is adódik. Ezek között talán a legfontosabb a gyártási folyamatok szerinti osztályozás lehetısége. A gyártási folyamatok eredményeképp az anyag (nyersanyag) valamilyen fizikai

átalakuláson megy végbe, amely lehet alaki (formai) vagy kompozíciós transzformáció. Ugyanakkor a gyártási folyamatokat tovább lehetne osztályozni a folytonos gyártási folyamatok, illetve a diszkrét gyártási folyamatok kategóriájába. A folytonos gyártási folyamatokban az anyag feldolgozása folyamatos anyagáramlással, de ugyanakkor jól elkülöníthetı technológiai mőveletekre tagolhatóan valósul meg. A folyamatos gyártási folyamatok két alapvetı technológiai folyamattípusa a következı: 1. Anyag átalakítás, anyagszintézis: Általában tartály típusú eszközökben valósul meg az anyag transzformációja (fizikai, vegyi, biológiai, stb), a folyamatmőveletek idıben folytonosak, irányításukban az önmőködı szabályozások a jellemzıek. 2. Adagképzés, kiszerelés: A gyártási folyamatok e fázisai a diszkrét gyártási folyamatok jellegzetességeit mutatja (lásd lennebb!). Az anyag adagokban, kötegelten (angolul batch) kerül feldolgozásra. A technológiai folyamatmőveletek vezérlési funkciók beépítésével (például PLC-kkel) irányíthatók, automatizálhatók. Folytonos gyártási folyamatokkal találkozunk elsısorban élelmiszeriparban, kıolajiparban, gyógyszeriparban, szilikátiparban, stb.

a

vegyiparban,

Egy fizikai rendszerben történı állapotváltozások (folyamatok) elméletileg csak folytonosan valósulhatnak meg (az ugrásszerő változáshoz végtelen energiaforrásra lenne szükség!). A gyakorlatban, az egyszerősítés és az ésszerőség miatt nagyon sokszor eltekintünk az állapotváltozás folytonos jellegétıl, és csak a jelentıs, illetve a jól elkülöníthetı állapotokat, állapotváltozásokat vesszük figyelembe (például csak a kezdeti és végsı állapotot, figyelmen kívül hagyva az átmenetet, a tranzienst). Ilyesmi jellemzi a diszkrét gyártási folyamatokat is, amelyekre az egymástól fizikai állapotban (pl. alakilag) jól elkülönülı anyag (munkadarab), a szakaszos idı, és az eseményekkel jól elhatárolhatóság jellemzı. A diszkrét gyártási folyamatok két alapvetı technológiai folyamattípusa a következı: 1. Alkatrészgyártás: Az alkatrészgyártási folyamatokban a geometriailag általában jól definiált monolit anyag (munkadarab) (legtöbbször alaki, formai) átalakulása, transzformációja folyik, idıben egymást követıen (szekvenciálisan), jól definiált technológiai mőveletek (operációk) elvégzésével. Az anyag (munkadarab) kezdeti és végsı állapota meghatározott. 2. Szerelés: A szerelési folyamatokban az alkatrészek (félkész termékek), normáliák (szabványos alkatrészek) és az esetlegesen a beszállítóktól vásárolt szerelvények összeállítása folyik, szekvenciálisan sorba rendezett szerelési mőveletek elvégzésével. A szerelés eredménye a termék. A diszkrét gyártási folyamatok jellemzıek a fémfeldolgozó iparban, a szerszámgépiparban, stb. Természetesen, a valós gyártórendszerekben (bármilyen iparágról is

legyen szó) a folytonos és diszkrét technológiai folyamatok széles skálájával, legtöbbször sokféle változat különbözı keverékével találkozunk. A rendszerszemlélető megközelítés azonban mindig rendet tud teremteni az elsı pillanatra nagyon összetett, bonyolult struktúrákban is. A diszkrét alkatrész gyártási folyamatokat további öt alapvetı osztályba lehet sorolni: 1. Alakformáló folyamatok: Az alakformáló folyamatokban folyékony (olvadt) vagy gázállapotban levı, illetve szilárd, de szemcsés (por) alakú anyagok vesznek részt és kohéziós technológiai mőveletek felhasználásával valósulnak meg a kívánt szilárd halmazállapotú termékek. Tipikus ilyen folyamatok az öntés vagy a szinterizálás. 2. Alakdeformáló folyamatok: Az alakdeformáló folyamatokban az eredetileg szilárd halmazállapotú anyag egy alaki (formai) átalakuláson megy át, amelynek során az anyag tömege és összetétele nem változik. Tipikus ilyen folyamatok a hajlítás, a húzás, az extrudálás, a kovácsolás. 3. Leválasztási folyamatok: Ezek során az eredeti (alap)anyag egy része elkülönítésre kerül, az anyag tömege változik. Tipikus ilyen folyamatok az esztergálás, a marás, a fúrás, a honolás, a köszörülés. 4. Egyesítési folyamatok: Ezekben a folyamatokban egyedi alkatrészek (munkadarabok) egyesítése valósul meg, szerelvények vagy akár a késztermék elıállítása céljából. Az egyesítési folyamatokban anyaghozzáadás történik, növelve az anyag részecskéi közötti kohéziós erıket. Tipikus ilyen folyamatok a hegesztés, forrasztás, szegecselés, ragasztás. 5. Kezelési folyamatok: A kezelési folyamatok során az (alap)anyag fizikai tulajdonságainak megváltoztatása a cél, anélkül, hogy az anyag alakját változtatnánk. Tipikus ilyen folyamatok a hıkezelés vagy felületi kezelés, de az újrakristályosítási folyamatok vagy a feszültségoldó folyamatok is ide tartoznak. A fenti folyamatokban felhasznált alapanyagok tekintetében szintén nagy a változatosság. Az alábbi táblázat a különbözı technológiai folyamatoknak a legismertebb anyagokra történı alkalmazhatóságát mutatja be:

Technológiák alkalmazhatósága

Azt hogy egy adott gyártási folyamatban milyen anyagot használunk az nagyon sok tényezı függvénye. E tényezık közül talán a két legfontosabb a következı: • A gyártandó mennyiség (darabszám) nagysága: A kissorozatokban történı gyártás nagyon nagy rugalmasságot feltételez, amelyet például a leválasztási folyamatok tudnak biztosítani. Az alakformáló folyamatoknál alkalmazott szerszámozás nagyon költséges így csak a nagysorozatoknál vagy nagymennyiségő darabszámnál teszi ezeket a folyamatokat gazdaságossá. •

Az anyag fizikai tulajdonságai (például az olvadási pont értéke): A fémeknek általában magas az olvadási pontjuk, ezért ezeket szilárd állapotban dolgozzuk fel (leválasztási vagy alakdeformáló folyamatok). A polimér és kompozit anyagok olvadáspontja alacsony, ezért az alakformáló folyamatok alkalmazása javasolt. Igaz, hogy a megfelelı

méretpontosság

és

felület

elérése

végett

utólagos

leválasztási

folyamatoknak vannak kitéve. Ez utóbbi mőveletek általában magasabb szerszám költségeket vonnak maguk után. A kerámiák nagyon törékenyek, ezért szilárd állapotukban hagyományos módszerekkel nehéz azokat feldolgozni. A kerámiák elsı alakját

formáló

folyamatokkal

valósítjuk

meg,

majd

esetleges

utólagos

megmunkálásnak vetjük azokat alá, hogy a megfelelı méretpontosságot elérjük. Természetesen más jellemzık is adott esetben jelentısen befolyásolhatják az alkalmazandó gyártási folyamat típusát.

Gyártó és logisztikai rendszerek mőködtetése A gyártórendszereket és a bennük lezajló folyamatokat, mint rendszert és folyamatokat többféleképpen is meg lehet közelíteni. Az egyik, talán leggyakoribb változatban a gyártórendszer mőködésében a termék tervezése jelenti a kiindulópontot, míg a végtermék kiszállítása a végsı tevékenységet (lásd ábra).

Gyártási és logisztikai aktivitások A gyártás, mint aktivitások sorozata, a mőszaki-mérnöki valamint a gazdasági tevékenységeknek számos területét integrálja. Indokolt tehát a felmerülı kérdések és feladatok megfelelı azonosítása és szakértık általi megoldása. Ez nem egy könnyő feladat, és emiatt sokszor javasolt a gyártást több területre megosztani. A gyártási folyamatok a formát, az alakot, az anyag fizikai tulajdonságait módosítják, a gyártóeszközök (gépek) a gyártási folyamatok színterei, a gyártórendszerek pedig a gyártóeszközök és az emberek olyan kapcsolata, amelyet az anyagi és információs folyamatok tartanak össze. A gyártórendszerek nagyon „nyitottak”, amely nyitottságot nem csak a piaci igények és szükségletek határoznak meg, hanem annak a szükséglete, hogy megfelelı interfészek segítségével az integráltságot szolgálják. Ilyen értelemben a Számítógéppel Integrált Gyártás (továbbiakban CIM – Computer Integrated Manufacturing) paradigma megvalósítása irányában folynak a fejlesztések. A gyártórendszerek tervezéséhez és mőködtetéséhez egyfelıl megfelelı mőszaki feltételek és szakértıi tudás megléte szükséges, ugyanakkor üzleti célok meglétét is feltételezi. Ezért a döntéstámogatáshoz úgy a mőszaki, mint a menedzsment ismeretek megléte nélkülözhetetlen. Általában négy gyártási jellemzıt szoktak figyelembe venni a döntések meghozatalánál. Ezek rendre a költség, a szükséges idı, a minıség és a rugalmasság. Legegyszerőbb ezt a négy jellemzıt egy tetraéder négy sarkaként elképzelni (lásd ábra), amelyet a döntés szerint lehet egyik vagy másik irányban „nyújtani”, vagy „zsugorítani”.

A gyártás jellemzıi A gyártás nevezett jellemzıi (minıség, idı, rugalmasság és költség) természetszerően célokat vonnak maguk után, illetve célfüggvények szélsı értéktartományait határozzák meg, azaz optimálási feladatokhoz vezetnek. Ezekben a feladatokban tipikusan jelentıs számú változó jelenik meg (a gyártási folyamatok állapotváltozói), amelyeket döntési változóknak nevezünk. A döntéshozatali folyamatot pedig egy olyan függvénykapcsolatnak lehet elképzelni, amely a gyártási jellemzıknek a döntési változók értékeit felelteti meg. Ezt a leképezést csak megfelelıen megalapozott mőszaki-gazdasági modellek felhasználásával lehetséges. A gyártás nevezett jellemzıinek együttes optimálása egy gyakorlatilag lehetetlen feladat. Ezek a jellemzık egymást ellenkezı irányban befolyásolják, bármelyik javítása a többi jellemzı rontásával jár, így csak egy kompromisszumos megoldásban lehet gondolkodni. Az esetleges kompromisszumos döntések eredményeinek kiértékeléséhez azonban minden egyes jellemzı mennyiségi megjelenítése szükséges, ami nem mindig könnyő. Általában az idı

illetve a költség számszerősítése egy könnyebb feladat, a minıség és a rugalmasság mennyiségi szempontjai már nehezebben foghatók meg. Ezeknek a szempontoknak a jelentıségét a „történelem” mutatja be leginkább: a 60-as években az Egyesült Államokban az alacsony költség illetve a rövidebb kiszolgálási idık a tömeggyártás jellemzıivé váltak, a 70es években Japán és Németország jelentıs gazdasági szereplıként való elırenyomulásával a minıség volt a kiemelkedı húzóerı, míg a 90-es évekre és azokat követıen a rugalmasság kapott nagyon fontos, illetve egyre fontosabb szerepet. A továbbiakban röviden ismertetjük az egyes jellemzık általános vonásait. A. Költség A gyártás összköltségét jelentıs számú tényezı befolyásolja, amelyek közül a legfontosabbak a következık: • Eszközök, kapacitások, felszerelések költsége. Ez a költség a gyártáshoz szükséges eszközök (gépek), az épületek, az infrastruktúra, stb. költségeit jelentik. •

Anyagköltség. Ez a költség magába foglalja az alapanyagok, a szerszámok, készülékek, kiegészítık, segédanyagok (például kenıanyagok) költségeit.

•

Munkaköltségek. A gyártórendszer mőködéséhez szükséges bér és gépi munka költségei.

•

Energiaköltségek. A mőködtetéshez szükséges energia (villamos, hıenergia, pneumatikus energia, stb) költsége. Bizonyos gyártórendszereknél ez a költség elhanyagolható vagy a munkaköltségekbe van belefoglalva, más esetekben jelentıs összetevıje az összköltségeknek.

•

Karbantartási költségek. Ezek a költségek a gyártóeszközök karbantartásához, üzemeltetéséhez szükséges pótalkatrészek, munka, stb. költségei.

•

Képzési költségek. Az új gyártási eszközök vagy technológiák, illetve a mőködtetéshez szükséges ismeretek elsajátításához szükséges képzések, továbbképzések költségei.

•

Dologi költségek. Ezek a költségek nem kapcsolhatók közvetlenül a gyártórendszer mőködéséhez, de annak infrastruktúrája mőködésének támogatásához szükséges.

•

Tıke költségek. A legtöbb gyártórendszer mőködéséhez jelentıs induló tıkére van szükség, amit legtöbbször csak hitelfelvétellel lehet biztosítani. Ennek költségeit (törlesztés, kamatok, egyéb díjak) jelenti ez a tétel.

A fenti tényezık csak egy általános keretet jelölnek ki arra vonatkozóan, hogy hogyan lehetne a költségekkel foglalkozni egy gyártási környezetben, és hogyan lehetne a gyakorlatban összehasonlítani a különbözı költségcsökkentı megoldások eredményeit, amelyek akár egymásnak ellentétes eredményeket is produkálhatnak. B. Idı

A gyártórendszerek dinamikus rendszerek, tehát az idı egy nagyon jelentıs optimálási tényezı tud lenni a mőködésük során. A gyártórendszereknél az idıt, mint gazdasági tényezıt általában annak két vetületében lehet leginkább megjeleníteni: • Milyen hamar tud egy gyártórendszer válaszolni a változásokra (termék típusváltás, volumenváltozás, stb.). Ezt a kérdést a rugalmasság tényezı esetében fogjuk részletezni. (lásd lennebb!) •

Milyen gyorsan tud egy gyártórendszer egy adott terméket elıállítani. Ez utóbbit a szakirodalom termelési intenzitás vagy termelési ráta névvel ismer (angolul production rate), és az idıegység alatt legyártható termékek számát jelöli.

A termelési intenzitás közvetlen vagy közvetett módon, de egyértelmően befolyásolja a gyártás jellemzıit. Így a magasabb termelési ráta valószínőleg alacsonyabb költségekhez vezet, de az is valószínő, hogy a minıség rovására megy. A magasabb intenzitás elérésének egyik feltétele az automatizáltság fokának növelése, amely valószínőleg a rugalmasságra is kihat. Például a gyártóvonal jellegő gyártási struktúra (például egy transzfer vonal) nagyon magas intenzitást és automatizáltságot feltételez, de ugyanakkor nagyon rugalmatlan. A termelési ráta, mint az idıegység alatt legyártható termékek száma a gyártórendszer 100%-os hatékonyságának (termelékenységének) kihasználását jelenti, azaz nem számol az esetleges késésekkel vagy folyamat megszakításokkal. Az intenzitást jellemzıen a gyártási folyamatok fizikai korlátjai és a gépek robusztussága behatárolja. A valós termelési intenzitás mindig alacsonyabb értékeket mutat: ez végül is a gyártórendszer teljesítménye vagy eredménye, amit az idıegység alatt legyártott minıségileg elfogadható termékek számaként határozunk meg. Ez az utóbbi ráta magába foglalja úgy a gyártásban rendszeresen elıforduló késéseket mint az elıre nem várt (például géphiba miatti) megállásokat. A gyártórendszerekben az elérhetı legnagyobb termelési intenzitást a legjelentısebben az eszközök (gépek) megbízhatósága és a gyártórendszer általános felépítése határozza meg. A kijelentés magyarázathoz néhány fogalom bevezetésére van szükség. Egy eszköz meghibásodásának gyakoriságát egy meghatározott idıtartam alatt elıforduló hibák számaként értelmezzük. Legyen λ ennek a jelölése. A meghibásodás gyakoriságának inverzeként a meghibásodások közötti átlag idıt fogjuk érteni (angolul MTBF – Mean Time Between Failure). Megbízhatóság (angolul reliability, jelölése R) alatt annak a valószínőségét értjük, hogy az illetı rendszer, gép, eszköz egy megadott t idıintervallum alatt hibátlanul végzi feladatát. Ezt a valószínőséget legtöbbször egy exponenciális függvénnyel közelítjük meg: R=e-λt. Adott λ esetében az idı (t) elırehaladásával a megbízhatóság egyre kisebb (például, ha λ=0.001 egy egyórás idıegységre vetítve, akkor egy nyolcórás mőszakra vetítve a megbízhatóság R(8) = 99%, míg egy heti (168 órás) folytonos idıszakra ez R(168) = 84%). Egy gyártórendszer eredı megbízhatósága a gyártórendszer struktúrájától, objektumainak egyedi megbízhatóságától, valamint az anyagáramlás módjától is függ. Például egy transzfer sor esetén az anyag soros megmunkáláson megy át, és a transzfer sor (gyártórendszer) eredı megbízhatósága az egyes gépek megbízhatóságának egyszerő szorzata: R = R1xR2x…Rn A felhasználhatóság vagy rendelkezésre állás (angolul availability) egy olyan arány, amelyet a meghibásodások közötti átlag idı (MTBF) egyfelıl, valamint a meghibásodások közötti átlag idı (MTBF) és a javítások átlag ideje (angolul MTTR-Mean Time To Repair) összege másfelıl ad, azaz A=MTBF/(MTTR+MTBF). A felhasználhatóság az esetleges meghibásodásoknak sokkal kifejezıbb jellemzıje, mint a megbízhatóság, mert magába

foglalja a javítások átlagidejét is. Egy viszonylag nagy MTBF értékkel bíró gyártórendszer kevésbé érzékeny a javítások idejére, míg fordított esetben nagyobb érzékenység jellemzı. C. Minıség A termék minıségét a vevıi elégedettség szintje határozza meg. Ezt sokszor nagyon nehéz mennyiségileg kifejezni, mert a vevıi elégedettség a maga nemében is sok minden más jellemzı függvénye: termékjellemzık, megbízhatóság, karbantarthatóság, de ugyanakkor számos szubjektív tényezı is közre játszik, amelyeket végérvényesen nehéz mennyiségi adatokba foglalni. Ennek ellenére, a vevıi elégedettség kiszolgálásához két jellemzı a legfontosabb: a terméktervezés illetve a termékgyártás, mindkettıt a termék eredeténél kell keresni. A termék gyártásánál a minıséget általában a tervspecifikációknak való hiánytalan megfelelésként értelmezik. A termék minıségét az azt alkotó összetevık minısége határozza meg, azaz általában a méreti és a fizikai tulajdonságok biztosítása a cél. A gyártórendszerek szintjén a minıség már sokkal több vetületet mutat. Tömeggyártás esetén például a gyártási folyamatok ismétlıdı azonossága a fontos, amit általában a statisztikai minıségbiztosítás fogalomköre tárgyal. Amint a gyártás egyre inkább tolódik el a kis- és közepes sorozatok, valamint a termékváltozatosság felé, úgy a statisztikai módszerek alkalmazhatósága korlátozódik, illetve átértékelést igényel. A minıség másik vetülete a termék életciklushoz kapcsolható. A piacra került, meghibásodott és emiatt eladhatatlan termék minısége valószínő nem a gyártásban, hanem a tervezésben keresendı. Ugyanakkor, gyakori az a megközelítés, hogy olyan gyártott termékminıség legyen, amely a normál felhasználást csak a jótállási idıre biztosítsa. Ez legtöbbször már a gyártás minıségére utal. Miután a gyártás minısége legtöbbször csak bizonyos tőréshatárok betartását jelenti, a toleranciák helyes megválasztása a minıségbiztosítás egyik eszköze. A minıség mérése a gyártási folyamatok egyik kritikus pontja, amely a gyártórendszerek teljesítményét tükrözi, és amely legtöbbször egy kompromisszumként jelentkezik a minıség és a gyártási folyamatok egyéb attribútumai között. A minıséget a végterméktıl a gyártási folyamatok fordított irányába mérik. Minél összetettebb módon próbáljuk a minıséget értelmezni, annál nehezebb és szubjektívabb annak mennyiségi tükrözése, minél elemibb jellemzıket veszünk figyelembe, annál könnyebb a minıség mennyiségi kifejezése. A minıséget legtöbbször két általános mértékkel szoktuk mérni, kifejezni. Az egyik a hibás termékek százalékos aránya, a másik pedig a garanciaköltség. Az elsıvel a gyártás során találkozunk, a másikkal a vevıi termékfelhasználás során. Ezeket a mennyiségeket viszonylag egyszerő kifejezni, kiszámítani, és könnyen megteremthetıek a kapcsolatok a költségek egyéb jellemzıivel. Sajnos ezek a mutatók egyáltalán nem jelentenek betekintési lehetıséget a gyártási folyamatokba. A gyártási folyamatok minıségbiztosítása már sokkal összetettebb feladat, és nagyon sokszor folyamat specifikus. D. Rugalmasság Az emberiség fejlıdésével, életszínvonalának növekedésével együttesen jelentkezett a tömeggyártásról az egyedi piaci igények kiszolgálása felé való eltolódás. A változatos vásárlói elvárások a termékskála szélesítéséhez, változatosságához vezetett, amelyet csak a rugalmas gyártórendszerek tudnak kiszolgálni gazdaságosan és megfelelı minıségben. A rugalmasság tehát egy egyre növekvı jelentıségő tényezıje a gyártásnak.

A rugalmasság számszerő, mennyiségi kifejezése szintén nem egyszerő. Ezzel általában csak a kutatói, akadémiai világ foglalkozott inkább, mint az ipar. A megközelítések általában a terméktípusok számát az éves elıállított darabszámmal állítják szembe, hiszen a rugalmasságot úgy definiálták, mint a gyártórendszer azon képességét, hogy változatos terméktípusokat tudjon gyorsan és gazdaságosan elıállítani. A szakirodalom nyolcféle rugalmasságot különböztet meg. Ezek a következık: 1. Gép (gyártóberendezés) rugalmasság. Ez a képesség megkönnyíti a gépnél (berendezésnél) a változtatásokat (például szerszámcsere, NC program csere, stb.), amelyek egy adott alkatrésztípus halmaz legyártásához szükségesek. Mindezt részben fejlettebb technológiával, részben a gépre való megfelelı mővelet(ek) kijelölésével (ütemezéssel) lehet megvalósítani. 2. Gyártási folyamat rugalmasság. Azt a képességet jelenti, hogy a gyártórendszer különbözı alkatrésztípusok különféle mőveleteket igénylı és anyagokat felhasználó változatos halmazát tudja elıállítani egyidejőleg. Ez részben a gép rugalmasságát feltételezi. 3. Termék (gyártmány) rugalmasság. Azt a képességet jelenti, hogy a gyártórendszer képes gazdaságosan és gyorsan átállni új termék vagy termékcsoport gyártására. Ezt részben a gép rugalmassága, részben egy hatékony termeléstervezési és irányítási rendszer tudja biztosítani. 4. Technológiai útvonal rugalmasság. Ez a képesség lehetıvé teszi, hogy a gyártórendszerben bekövetkezı esetleges kiesés (pl. géphiba, anyagkésés) esetén is a gyártórendszer folytatni tudja az adott alkatrészhalmaz gyártását elıre adott technológiai változatok vagy helyettesítı gépek révén. Ezt a képességet részben technológiailag ekvivalens gépek homogén csoportokba való összevonásával, technológiai variánsok felkínálásával, esetleg egy-egy mőveletnek duplikált géphez rendelésével vagy egyéb (például anyagmozgatási vagy kooperációs) lehetıség kihasználásával lehet elérni. 5. Gyártási volumen rugalmasság. Azt a képességet jelenti, hogy a gyártórendszer képes különbözı (akár kis) volumenek (darabszámok) mellett is a gazdaságos gyártásra. Ezt részben a többcélú gépek, részben a gyártási folyamathoz nem kötött térbeli mőhelyelrendezés, részben az automatizáltság, részben pedig a rugalmas technológiai útvonalak határolják be.

6. Kiterjeszthetıségi rugalmasság. Ez a rugalmasság típus feltételezi a gyártórendszer fokozatos, moduláris kiépítését és kiterjesztését. Mindezt elısegíti a gyártási folyamathoz nem kötött mőhelyelrendezés, a rugalmas anyagellátó és mozgató rendszerek megléte, a moduláris gyártócellákból való építkezés és a technológiai útvonalak rugalmassága. 7. Mőködési rugalmasság. A gyártórendszer számára ez egy részben nyitott technológiai útvonalat, részben pedig a mőveletek sorrendjének a felcserélhetıségét jelenti, amely részben technológiai, részben gépi képességek meglétét jelenti. 8. Termelési rugalmasság. A gyártórendszer azon integrált képessége, hogy a meglévı technológiai színvonalnak megfelelıen a rendszerben egyáltalán gyártható változatos alkatrésztípusok minél szélesebb halmazát biztosítsa. Az alábbi ábra az egyes rugalmasságok közötti összefüggéseket tárja elénk.

Rugalmasságok kapcsolata

A gyártó- és logisztikai rendszerek modellezési entitásai A továbbiakban elsısorban a diszkrét gyártási folyamatokhoz kapcsolódó modell objektumokról lesz szó. Ezeket az entitásokat (objektumokat) különbözı osztályokba sorolhatjuk. Egy lehetséges ilyen besorolás az alábbiak szerinti: 1. A GYÁRTÁS TECHNOLÓGIAI ERİFORRÁSAINAK ENTITÁSAI Minden termék gyártási folyamata a technológiai erıforrások által elvégzett operációk (mőveletek) sorozatából áll. Az alkatrészgyártási és szerelési mőveletek lehetnek kézi vagy gépi mőveletek. Ennek megfelelıen a gyártórendszer erıforrás struktúrája az alábbi összetevıkbıl épül fel: A) A munkahelyek halmaza: M = {m ij } = {m11 , m12 , … , m1J 1 , … , m n1 , m n 2 , … , m nJn },

ahol a munkahelyek j-edik osztályába tartozó elemei akár egymást helyettesíthetik. A munkahelyek száma legyen tehát: n

∑J i =1

i

=N.

B) A szerszámok halmaza: T = {Tij } = {T11 , T12 , … , T1J 1 , … , Tn1 , Tn 2 , … , TnJn }. A szerszámok, jellegzetességeik szerint, további különbözı alosztályokba sorolhatók.

C) A paletták halmaza: P = {p i } = {p1 , p 2 , … , p P }. A paletták halmazához különbözı készülékek halmazai is kapcsolódhatnak. A készülékeket akár külön entitás osztályba is lehet sorolni. 2. A GYÁRTÁS LOGISZTIKAI ERİFORRÁSAINAK ENTITÁSAI A gyártás logisztikai erıforrásai végzik el az anyagkezelési (anyagtárolás, anyagmozgatás) mőveleteket. Ezek az erıforrások a következık:

A) A tárolók halmaza: B = {bk } = {b1 , b2 , … , b K } . A tárolók lokálisak vagy központiak, valamint funkcionálisak is lehetnek.

B) Az anyagmozgató gépek halmaza: E = {E l } = {E1 , E 2 , … , E L }. Ebbe a kategóriába tartoznak a robotok, a kocsik és targoncák, az önmőködı jármővek, valamint az anyagkezelı személyzet entitásai is. 3. A GYÁRTANDÓ TERMÉKEK ENTITÁSAI A gyártandó alkatrészek, a szerelvények és a félkész termékek állapotukat (kondíciójukat) a gyártás során változtatják. A vállalatnál lokálisan gyártott alkatrészek (ún. rajzszámos alkatrészek vagy tételek) nyersdarabként lépnek be az alkatrészgyártó rendszerbe, majd a szereldében, a szerelési mővelet(ek) eredményeként szőnnek meg önálló entitások lenni. A szerelvények és kész termékek általában a szerelési munkahelyeken keletkeznek. Ha csak az alkatrészgyártást modellezzük, akkor az alkaltrészek halmaza:

{

}

A = {a rs } = a11 , a12 , … , a1S 1 , … , a R1 , a R 2 , … , a RS R . Ugyanakkor, az egyes alkatrészekhez jellemzıen sorozatnagyságok társulnak, az alábbiak szerint:

S = [S1 , S 2 , … , S R ] . Az alkatrészekhez technológiai mőveleti sorrendtervek, mőveletek (operációk), szerszámok, alkatrész (pl. NC) programok, mőveleti utasítások, stb. tartoznak. Az operációk halmaza (vektora) szintén az alkatrészhez kötıdik:

{

}

O = {O rk } = O11 , O12 , … , O1K 1 , … , O R1 , O R 2 , … , a RK R . 4. A GYÁRTÁSI RENDELÉSEK ENTITÁSAI Adott termék gyártása mőhelyszintő gyártási rendelések (szükségletek kielégítése céljából hozott döntések) alapján folyik. Egy gyártási rendelés ún. munkák (JOB-ok) halmazát fogja össze: J = {J c } = [J 1 , J 2 , … , J C ] . A munkákhoz (Job-okhoz) számos dokumentum (pl. darabjegyzékek, mővelettervek, munkalapok, raktári kivét lapok, stb.), valamint számos adat, adatstruktúra kapcsolódik. Egy adott munka indítása (gyártásba helyezése) jellemzıen a magasabb szintő vállalatirányítás (termelésirányítás) feladata. Ezt napjainkban a számítógéppel segített termeléstervezés (PPS – Production Planning System) támogathatja. A gyártásba adott (indított) munkákhoz idıbeni ütemterv kapcsolódik. Ütemterv Az ütemterv az elindított (munkába, gyártásba vett) operációk (mőveletek) sorrendi listájának olyan változata, amely valamennyi gyártási, logisztikai és irányítási korlátozásnak eleget tesz. Egy adott munkához több lehetséges (megvalósítható) ütemterv is kapcsolódhat. A lehetséges ütemtervek halmaza általában igen nagy is lehet. Legyen tehát a lehetséges (megvalósítható) ütemtervek halmaza (vektora): U = {U c } = [U 1 , U 2 , … , U U ]

ahol

{∀U c ∈ O}

A megvalósítható ütemtervek száma függ az egy idıben indított munkák (job-ok) számától, az alkatrészekhez rendelt operációk számától és az egyes korlátozásoktól. A munkák és mőveletek számának a növelésével a lehetséges ütemtervek száma nı (jellemzıen kombinatorikus robbanásszerően), míg a korlátozások ezt a számot csökkentik (akár jelentısen is).

A korlátozások között a logisztikai és a technológiai korlátozások a legfontosabbak. A logisztikai korlátozások a gyártórendszer logisztikai struktúrájának a függvénye. A lehetséges ütemtervek száma nı a logisztikai struktúra rugalmasságának függvényében, az alábbiak szerint: Gyártóvonal → Cella → Mőhelyszintő gyártás Példa: Négy gépbıl álló gyártóvonal modellje

Gyártóvonal modell Jellegzetességek, kezdeti adatok, feltételek, korlátok: -

A gyártóvonal négy, egymást helyettesíteni nem tudó gépbıl áll, azaz: N = 4 , M = {m1 , m 2 , m3 , m 4 } . A logisztikai sorrend kötött, azaz: m1 → m 2 → m 3 → m 4

-

A gyártási rendelés szerint összesen három munka adott, azaz: J = [J 1 , J 2 , J 3 ]

-

Az egyes munkákhoz változó nagyságú sorozatok tartoznak, azaz S = [S 1 , S 2 , S 3 ] , ahol a munkáknak megfelelıen S1 = 5 , S 2 = 3 , S 3 = 4 . Összesen tehát 5 + 3 + 4 = 12 munkadarabot kell legyártani.

-

Feltételezzük, hogy mindegyik gépen külön-külön három különbözı mőveletre kerül

sor,

azaz

O = {O rk },

r = 1, … , R ,

k = {K 1 , K 2 , K 3 },

ahol

R =3,

K 1 = 1, … , S1 , K 2 = 1, … , S 2 , K 3 = 1, … , S 3 . Az egyes mőveletek elvégzési ideje ismert. -

A mőveletek sorrendje mindegyik gépen kötött és az egyes munkák mőveletei nem kombinálhatók. Ezért összesen csak 12 lehetséges mővelet van (azaz 4 gép x

3 mővelet) -

A gyártóvonal struktúrában az (adott tárolási kapacitással) rendelkezı B0, …, B4 puffer tárolók és az (anyagmozgatás idıkkel jellemezhetı) E0, …, E4 anyagmozgató egységek is jelen vannak.

Figyelembe véve a munkák számát, valamint a feltételeket (korlátozásokat), összesen 3! = 6 lehetséges ütemterv adódik. Egy ilyen lehetséges ütemterv Gantt diagramja az alábbi:

Gantt diagram Az ábrán kinagyítva található a negyedik gépen megmunkált utolsó munkadarab mőveletekre bontott sorrendisége, azzal a megjegyzéssel, hogy a ki- és betárolási, valamint az anyagmozgatási idık a mőveleti idıkbe vannak beépítve. A fenti példához kapcsolódóan, a modellezés célja lehet a hat lehetséges ütemtervbıl kiválasztani azt, amelyik valamilyen szempont (pl. a minimális átfutási idı) szerint optimális.

4. A VÁLLALATI LOGISZTIKA INFORMÁCIÓS RENDSZEREI (Nehéz Károly)

4.1. Bevezetés Egy nagyvállalaton belül az informatikai (információs) rendszerek (IR) és az információs technológia (IT) kétszereplıs piaci viszonyban vannak egymással. Az IR a „vevıt” szimbolizálja az informatikai alkalmazások iránti kereslet feltárásával és fejlesztési igényeinek megfogalmazásával. Ezzel szemben az IT a kereslet iránti igények kielégítését célozza meg. Egy jól mőködı vállalatnál az IT szervezet megoldásokat kínál az IR által állított igények kielégítésére vagy úgy is fogalmazhatunk, hogy az IR rendszeresen igényeket fogalmaz meg az IT részére. Amennyiben ez a viszony nem mőködik megfelelıen, akkor az informatikai fejlesztések kudarcra vannak ítélve. Például irreális igények merülnek fel, vagy a bevezetett informatikai rendszereket egyszerően nem tudják megfelelıen alkalmazni mivel nem voltak az igények megfelelıen felmérve és a szoftverbevezetés sem járt sikerrel. IR-t és IT-t stratégiai és taktikai összetevıik szerint is érdemes megvizsgálni. Mind két szint hosszabb távú (stratégiai) és rövid távú (taktikai) célokat tőzhet ki, amelyekhez különbözı gyakorlati feladatok társulnak: – Stratégiai IR: minden nagyobb szervezet vezetıségének meg kell bizonyosodnia arról, hogy az egyes üzleti egységek menedzserei képesek az információs technológiát felhasználni az egység versenyhelyzetének, versenyképességének a folyamatos javításához. – Tegyük fel, hogy egy nagykereskedı kulcsszállítója internetes megrendelési rendszerre tér át, hogy a kapcsolattartást fejleszteni tudja. Stratégiai kérdés, hogy milyen módszerrel legyen megvalósítva a rendszer? – Taktikai IR: az egyes üzleti egységek vezetıinek fel kell tárniuk, melyek azok a rendszerek, amelyeknek az egységeikben feltétlenül mőködni kell. – A rendszerkövetelmények pontos meghatározása. – Az egyes rendelkezése álló informatikai alrendszerek funkcióinak pontos ismerete. – Stratégiai IT: Hogyan kezeljük az alkalmazások kínálatát? Vékony kliens vagy vastag kliens, esetleg „okos telefon” alkalmazás? – Milyen rendszerintegrációs megoldások a legmegfelelıbbek? – Nyílt forráskódú rendszert alkalmazzanak-e? Ki legyen a szoftverbeszállító? Ki legyen a hardverbeszállító? – Hogyan alkalmazzanak pl. virtuális szervereket? – Taktikai IT: Eszközök beszerzése és használatának minden részletének nyomon követése. Tesztelés, monitoring. – Hogyan készítsünk biztonsági másolatot az egyes rendszerekrıl? Hiba esetén mi a megfelelı hibakezelési protokoll? – Esetleges szőkkeresztmetszetek keresése (lassú, hibás hardver) és megszüntetése. Az informatikai rendszerek mai közkedvelt elnevezése az Enterprise Resource Planning System azaz vállalati erıforrás tervezı rendszer, amelynek elsıdleges feladata a vállalatok folyamatos mőködtetéséhez szükséges erıforrások folyamatos tervezése. Erıforrás lehet egy gép, anyagmozgató eszköz, ember, tárgyalóterem stb. A kapacitások kihasználása szempontjából ezek a különbözı objektumok egyszerően csak erıforrásnak tekinthetıek. Az ERP-k úgynevezett sztenderd szoftverek, ami azt jelenti, hogy egy elképzelt modell alapján vannak megvalósítva, a telepítésük és üzembe helyezésük során szükséges egy testre szabási folyamat (customization), amely során alakul ki a végleges mőködés. Az ERP-k egy adott

vállalat valamennyi adatfeldolgozását megvalósító egységes információs rendszerek, így az egész vállalatra kiterjedı informatikai integrációt képesek megvalósítani, bennük integrálódnak a különbözı vezetıi információs funkciók, vezetıi döntéstámogató -, valamint az alrendszerekben keletkezı üzleti tranzakciókat feldolgozó funkciók. Az utóbbi idıben a vállalati informatikai rendszerek piacán elıtérbe kerültek a nyílt forráskódú szoftverrendszerek is. Ezek széleskörő alkalmazása megkönnyíti a szoftverbeszállítóktól való függés csökkentését, mivel a minden fejlesztı számára elérhetı forráskód és a mőködés tanulmányozása lehetıvé teszik, hogy a fejlesztésbe kisebb szoftvercégek is bekapcsolódjanak. A nyílt forráskódú rendszerek elınye a megbízhatóság, mivel a szoftvertesztelés hatékonyabb módon oldható meg, mint a hagyományos zárt forráskód esetén. A tulajdonlás teljes költsége (Total Cost of Ownership) amibe nemcsak a kifejlesztés, hanem a tesztelés, üzemeltetés, frissítés, technikai támogatás is beletartozik, egyértelmően lecsökken. Az említett testre szabás költsége helyi vállalkozások bevételeit növeli, ezzel a globalizáció káros hatásai hatékonyan csökkenthetıek. A vállalatvezetık, informatikai döntéshozók manapság nem félnek az informatikai rendszereket nyílt alapokra helyezni. Az integrált rendszerekben nincs többszörös adatbevitel, a tevékenységek nem duplikálódnak, a rendszer káros redundanciája csökken. Az ERP-k integráltsági foka folyamatosan növelhetı különbözı külsı alkalmazások beépítésével például CAD/CAM rendszerek felhasználásával. Az ERP-k alapvetı fontosságú elemei az úgynevezett adatraktározási, valamint adatbányászati technológiák, amelyek megkönnyítik az operatív vállalati folyamatok során keletkezı adatok sok szempontú tárolását, csoportosítását, lekérdezését. Az ERP-k a vállaltoknál kialakult vertikális és horizontális munkamegosztásnak megfelelıen funkcionális részekre oszlanak. Vertikális felosztás szerint: vezetıi információs és döntéstámogató funkciók, tranzakciós funkció. Horizontális felosztás szerint: funkcionális modulokra történı bontás (ilyen modulok lehetnek: pénzügyi, anyaggazdálkodási, értékesítési, ellátási lánccal összefüggı, gyártástervezési, projektvezetési, karbantartási, minıségbiztosítási modulok.) Az utóbbi években egy új fogalom is kialakult az úgynevezett üzleti intelligencia rendszerek (business intelligence) néven. Az ilyen rendszerek jelentik a vállaltirányítási információs rendszerek legmagasabb elérhetı integrációs szintjét, amely adattárházon alapuló intelligens rendszer, ami valamennyi vállalatirányításkor felmerülı „mi lenne ha? típusú kérdésünkre „válaszolni tud”. A vállaltirányítási rendszerek bevezetése komoly, összehangolt feladat, amely az üzleti folyamatok újragondolásától a projekttervezésen, igényfelmérésen át, a szoftverrendszer telepítése utáni oktatási, továbbképzési, sıt szoftverkövetési feladatokat is magában foglalja. Ez a folyamat semmiképpen nem szekvenciális, általában a rendszereket forgalmazó cégek komplex bevezetési szolgáltatás csomagot és különbözı szintő terméktámogatást kínálnak. Ilyen ismertebb rendszerek az SAP, Oracle Applications, Inforcom, Compiere.

4.2. A logisztikai irányítás informatikai rendszerei Az információs rendszerek alapvetı feladata az, hogy a különféle vállalatok között megteremtsék a hatékony együttmőködést. Ehhez az szükséges, hogy az alapfolyamatok és a hozzá kapcsolódó anyagáramlási folyamatokról folyamatosan információ álljon rendelkezésre minden tagvállalat saját alrendszerében. Az összehangolt mőködéshez a résztvevı

vállalatoknak folyamatosan figyelemmel kell kísérniük saját belsı folyamataikat és szükség esetén célszerő beavatkozásokat kell végezniük. Az információs rendszer a belsı és külsı környezet elemi lépéseit (tranzakcióit) rendszerezi és információként hozzák az egyes döntéshozók rendelkezésére. A vállalatok logisztikai rendszerekben létrejövı tranzakciók döntı többsége az alapfolyamatokban keletkezik, így átalakítás nélkül csak adathalmaznak tekinthetı. Az informatikai rendszer egyes komponenseinek feladata a „nyers” adatok aggregálása (összegzése), átalakítása, képi megjelenítése (vizualizálása). Olyan rendszer tekinthetı logisztikai információs rendszernek, amely a logisztikai folyamatokhoz kapcsolódó anyag és információáramláshoz kapcsolódnak. A logisztikai információs rendszerek kiszolgálására olyan adatfeldolgozó és kommunikációs eszközöket kell alkalmazni, amelyek minden résztvevı számára egyaránt hozzáférhetı információt szolgáltatnak valamilyen kommunikációs hálózat alkalmazásával. A helyzet nyilvántartási rendszer követi, az áruk, jármővek, rakodó gépek, általánosságban: a termeléshez szükséges eszközök tartózkodási helyének és állapotának módosulásait. Egy ilyen rendszerre alapozva sikeresen alkalmazhatók egzakt és heurisztikus algoritmusok és olyan optimalizáló modellek, amelyek a hatékonyság mellett a minıség növelését is támogathatják. A vállalati jellegő irányítási feladatok elsıdlegesen a pénzügyi, számviteli, elszámolás, az eszköz és munkaerı gazdálkodási funkciók területén jelennek meg.

Információ és anyagáramlás

4.3. A logisztikai információs rendszerek kialakítása Logisztikai irányítási feladatok csak a résztvevı vállalatok információs rendszereinek szoros és állandó együttmőködésével oldhatók meg. Ez a kijelentés az integrált információs rendszer elvének tekinthetı és úgy kivitelezhetı, hogy a résztvevık közös belsı és külsı informatikai kapcsolatokat alakítanak ki. Belsı kapcsolatként a logisztikai rendszer vállalatait, külsı résztvevıként más intézményeket (pl. bank, állami szervek - APEH -) rendszereit értjük. Hatékony integrált rendszer csak abban az esetben jöhet létre és szolgálhatja a teljes értékteremtési folyamatot, ha létrejön egy adatbusz, amely az ellátási háló mőködéséhez

szükséges adatokat valamennyi partner számára elérhetıvé teszi. Az „Enterprise Service Bus” ESB koncepció, és hozzá tartozó információtechnológiai eszközök lehetıvé tesznek ilyen jellegő integrációt. Ennek alkalmazásával létrejön a virtuális vállalat. A buszra szabványosan kapcsolódó informatikai rendszerek egyenrangú félként vesznek részt a kommunikációban. A gyakorlatban arra is számos példa figyelhetı meg, hogy közös információs központot alakítanak ki, ha a hálózat többi részvevıje a magas informatikai költségeket ilyen formában csökkenti. Ekkor is hatékonyan mőködhet az információcsere akkor, ha megrendelés kezelési adatoknak valamennyi partner által való hozzáférhetısége biztosított. A fejlett logisztikai hálózatok vizsgálatából kiderül, hogy a megrendelések átfutási ideje egy nagyságrenddel, a termékek piaci ára pedig 10%-al csökkenthetı. Ezek a tényezık a piacon döntı versenyelınyt jelentenek. Az utóbbi néhány évben egyre több nagyvállalat alkalmaz úgynevezett magán felhıt (private cloud), amely segítségével az IT infrastruktúra (szerverek) egy központi „felhıbe” kerülnek és az alkalmazások nagy része virtualizált kiszolgálókon fut. Ezzel a megoldással a rendszerfelügyelet, villamosenergia felhasználás és a kapacitáskihasználtság is jelentısen javítható. Nem logisztikai témakörben mindenki ismeri a gmail.com alkalmazásait, ami jelentıs szerepet töltött be a technológia megalapozásában, tesztelésében, elterjesztésében. A privát felhık elınyeinek ismertetéséhez elég csak utalni a gmail elınyeire, így ez is növeli az ilyen rendszerek elterjedését a nagy iparvállalatoknál is. Az integrációs feladat elvégzésnek legproblémásabb pontja a régi úgynevezett „Legacy Systems” beilleszthetısége egy modern architektúrába. Ezek a szoftverrendszerek általában jól bevált részfeladatokat oldanak meg, kódfrissítés, terméktámogatás már sok esetben nincsen hozzájuk, egyszerően használják ıket az adott feladatra. A privát felhıkben való mőködtetésük a legtöbb esetben viszonylag könnyen megoldható teljes szoftveres virtualizációval, de nyilvánvalóan teljes rugalmasságot csak a kód újraírással lehet elérni. Mivel ezt a költséget csak ritkán tartalmazzák az integrációs projektek költségvetései, ezért köztes megoldásként az input és output adataikhoz manapság könnyen fejleszthetı webszolgáltatások alkalmazása jelenthet megoldást. Példaként elképzeljünk el egy olyan alkalmazást, ami egy raktári készletezési folyamatot évtizedek óta sikeresen old meg, de nem rendelkezik illeszthetı felhasználó és jogosultságkezeléssel. Azaz a szoftvert csak az tudja futtatni, aki fizikailag a számítógép „elé ül”. A szoftver virtuális gépre való telepítése (egyszerő felhıbe való áthelyezése) és távoli használata megoldhatja a problémát és a szoftver szöveges kimenetének elérése egy megfelelıen fejlesztett webszolgáltatás segítségével a futtatások eredményét adattárházba is el tudja helyezni, amivel az integráció újrafejlesztés nélkül konfigurációmenedzsment feladatokkal megoldható.

4.4. A logisztikai irányítás integrált adatfeldolgozó rendszere Az adatok térben és idıben való eljuttatásához integrált adatbázis kezelés szükséges. Elvben két megoldást alkalmazható: • központi adatbáziskezelı rendszer közvetett adatbevitellel • osztott adatbáziskezelı rendszer közvetlen adatbevitellel Az elsı kiépítés esetében a logisztikai központ önálló lokális hálózattal rendelkezik. Itt tárolják a körzetre vonatkozó kapacitások, igények és feladatok adatait. Ezek a pillanatnyi adatok a termelık árukészleteibıl, a szállítók szállítókészségébıl, a vevık igényébıl állnak, melyek inputja fax-on, email-ben vagy telefonon is érkezhet, amit operátorok egy

kezelıfelületen rögzítenek. Nem minden esetben automatizálható a beérkezı adattömeg. Ebben az esetben a számítógépes rendszer lényegében logisztikai elveken alapuló, integrált adatbázis kezeléssel végzett nyilvántartás. A második kiépítés esetében a termelık, szállítók és fogyasztók lokális hálózatai össze vannak kapcsolva egy központi rendszerbe. Ebben az esetben a központi rendszerben nem kell tárolni az említett igény, kapacitás adatokat, hiszen a hálózat segítségével bármikor elérhetıek, hozzáférhetıek. A központi rendszerre ebben az esetben fıleg a vevıkkel való kapcsolattartás feladata hárul. Az anyagmozgató gépek a közvetlen adatbevitelnél saját adatrögzítı berendezéssel rendelkeznek, sok esetben a kezelı személyzetnek is utasításokat adnak és visszavárják azok teljesítését. Ebben az esetben az irányítás optimáló eljárásai is elıtérbe kerülnek. A Tracking & Tracing rendszerek alkalmasak az áru és az ıket mozgató rendszerek folyamatos nyomon követésére és manapság már alapkövetelményként jelennek meg. Ezekhez az alkalmazásokhoz elengedhetetlen a rakományok, megrendelések egyértelmő azonosítása megfelelıen kialakított kódrendszerekkel pl. egy- és kétdimenziós vonalkódok, traszponderek.

A logisztikai irányítás integrált adatfeldolgozó rendszere

4.5. Információs rendszerek mőködési elve A logisztikai információs rendszerek alapvetıen hálózatos, kliens-szerver architektúrára épülnek. Képesek a teljes ellátási láncot a vállalati határok átlépésével átfogni. Általában minden vállalti informatikai rendszerre igaz, hogy egyidejőleg több felhasználó, a vállalatvezetés különbözı funkcióiban használja ugyanazt a többnyire osztott adatbázist. A rendszerintegrációt manapság modern eszközökkel „adatbusz” biztosítja, amely hatékonyabbá teszi a tetszıleges partnerek összekapcsolását. 4.5.1. Adatátviteli technikák A mai napig nem létezik egységes adatátviteli szabvány és ehhez tartozó technológia. A hatékony integráció alapfeltétele, hogy az integrált információs rendszer kiépítésében érdekelt szervezetek ne önálló adatkommunikációs megoldásokat alkalmazzanak, hanem törekedjenek egy közös technikára az integrációs folyamatban. Az Electronic Data Interchage – EDI szabvány egy ilyen lehetıséget kínál a rendszerintegrátorok számára, amely a teljesen papírmentes adattovábbításra helyezi a hangsúlyt valamint több száz dokumentumtípust definiál pl. megrendelés, szállítólevél, számla, amivel egységes formát ad tisztán programok általi feldolgozáshoz. 4.5.2. Szabványosított jármő- és küldeménykövetı rendszerek Az ilyen rendszerek lényege, hogy a helymeghatározó rendszerek által szolgáltatott adatokra támaszkodva képesek megjeleníteni a térben mozgó objektumok pillanatnyi helyzetét és mozgását a diszpécser központban. A jármőkövetı rendszerek tartalmaznak: egy szabványos helymeghatározó rendszert, hardver elemeket a diszpécser központban és a mozgó jármőveken, online követés esetén a mozgó jármővön elhelyezett mobilszámítógép által mőködtetett terminál és a diszpécser központ közötti kommunikációt megvalósító GSM rendszert, grafikus megjelenítés esetén rendelkeznek vektorgrafikus digitális térképpel is. 4.5.3. Integrált operatív szolgáltatások A vállalatirányítási rendszerbe integrált operatív irányítási szolgáltatások magukba foglalhatják az összes olyan funkciót, amely a logisztikai rendszerek operatív üzemeltetése szempontjából felmerülnek és hozzájárulhatnak a megrendelések kezelési folyamatának hatékonyságnöveléséhez. Ezek a rendszerek lehetıséget nyújtanak arra, hogy a korábban különbözı szoftveres megoldások által kezelt funkciók optimalizálása egy egységes központosított adatbázis felhasználásával történjen meg. A rendszerek integráltsági fokát meghatározza az is, hogy milyen mértékben valósul meg a rendszerszintő integráció bizonyos operatív irányítási szolgáltatásokkal kapcsolatosan. Például a készletgazdálkodásnál az a cél, hogy biztosított legyen a termékszintő készletezési mechanizmus optimális mőködtetése. A szállításirányítás segítségére lehet egy olyan matematikailag optimált eljárással, ami segíti a jármőpark optimális mőködtetését. Olyan komissiózási rendszer kialakítása, amely a különbözı megrendelések kigyőjtését különbözı matematikailag optimalizált árukigyőjtési stratégiákkal biztosítja. 4.5.4. Adatbányászati technikák

A vállaltirányítási rendszerek alapvetı építıköve az adattárház. A logisztikai folyamatok napi szinten nagymennyiségő adatot „termelnek” amelyek eltárolására és feldolgozására csak speciális eszközök és technológiák alkalmasak. Adatbányászati eljárásoknak nevezzük azokat a módszereket, amelyek lehetıvé teszik a nagymennyiségő adatokon, több szempontot figyelembe vevı hatékony online adatelemzést. Ehhez úgynevezett multi-dimenzionális adatkezelı rendszert és ehhez tartozó speciális megjelenítı eszközöket használnak, amelyek biztosítják a különbözı vezetıi szinteken a rendszergazdák közremőködése nélkül is képesek legyenek az ıket érintı adatokhoz hozzáférni, azokat kielemezni, majd az analízis eredményét különbözı döntésekhez háttér információként felhasználni. Az adatbányászati eljárások segítségével a döntéshozók megpróbálnak közvetett információhoz jutni egy rendelkezésre álló adathalmazból, amelyrıl feltételezhetı, hogy rejtett információt hordoz. A legismertebb adatbányászati technikák: klaszteranalízis, döntési fa, nemlineáris regresszió, neurális hálók már korábban ismert eljárások. Klaszteranalízis segítségével egy adathalmaz egyedeit elıre megadott tulajdonságok alapján, hasonlósági alapon csoportokba lehet rendezni és a csoportok vizualizációja segítségével a jövıbeli viselkedésük megjósolható. Logisztikai rendszerekben az egyes vevık korábbi megrendelései sikeresen elemezhetıek klaszteranalízis segítségével, így meghatározhatóak olyan rejtett összefüggések, amelyek tudatában a jövıre nézve fontos vevıstratégiai döntések hozhatóak. A döntési fa módszer segítségével jól optimalizálhatóak és vizualizálhatóak többparaméteres rendszerek mérési eredményei. A regresszió már régen ismert eljárás a matematikában, amely idıben lejátszódó folyamatok jövıbeli elırejelzésére alkalmazhatóak. Ennek modernebb változata a neurális háló módszer.

4.6. Az integrált logisztikai információs rendszerek alkalmazásaival elérhetı gazdasági eredmények, fejlıdési irányok. • • • • •

gyors, biztonságos azonosítás (megrendelések, részegységek, termékek) bejárási útvonalak optimalizálása (ellátási láncokban, gyártási folyamatokban, gyártócellák esetén, raktározási folyamatokban) ügyviteli ráfordítások csökkenése (kevesebb redundáns adat keletkezik, hatékonyabb munkafolyamat kezelés lehetséges, manuális adatbevitel csökkentése vagy minimalizlása) jelentıs termelékenység növekedés (készletszint csökkentése, szállítókészség növelése) munkaerı képzettségi színvonalának emelkedése

4.7. Informatikai rendszerek integrációja (a szolgáltatás orientált architektúra) Az informatikai rendszerek alapfunkcióit szolgáltatásként is tekinthetjük. Egy szolgáltatás olyan ismételhetı funkció, amely végrehajtásakor elvégez valamilyen tevékenységet (általában valamilyen üzleti logikai mőveletet). Ezeket fekete dobozként is tekinthetjük, mivel elrejtik az implementációs részleteket. Az interefészt protokoll függetlennek kell tekinteni az ıt definiáló metódusokat, paramétereket és adattípusokat egyaránt. Egy szoftver komponens több interfészt is implementálhat. A végpontok kötik az interfészt a protokollokhoz, fizikai címekhez. A szolgáltatások használata (meghívása) nyílt szabványú mechanizmusokon keresztül történik. A szolgáltatás orientált architektúra (SOA) újrafelhasználható komponensekre, modulokra, szolgáltatásokra támaszkodik. Definíció szerint: „különbözı irányítás alatt álló szolgáltatások erıforrásainak használatára és rendszerezésére szolgáló minta. Egységes eszköztárat ad az

erıforrások kereséséhez, szolgáltatásához és használatához, hogy elérjük az elıre definiált és mérhetı feltételekkel meghatározott célt.” SOA alapú integráció alapelvei: • •

•

• • • • • •

egységbe zártság: a szolgáltatások implementáció független interfésszel kapcsolódnak a környezetükbe laza csatolás: a különbözı szolgáltatások nem foglalkoznak a velük kapcsolaban álló más szolgáltatások állapotával, kizárólag a létezésükkel kell tisztában lenniük. Elınye a modularitás, azaz minden szolgáltatás implementáció kicserélhetı a többi „tudta nélkül” szolgáltatás szerzıdések: a laza csatoláshoz szolgáltatási szerzıdések szükségesek, amelyek megszabják az egyes szolgáltatásokkal való kommunikáció szabályait. A szerzıdés (service contract) közös, mindenki számára elérhetı dokumentumból kérhetı el. absztrakció: a szolgáltatási szerzıdésben rögzített információ érhetı kizárólag el egy adott szolgáltatásról, az üzleti logika rejtve marad. Fontos szerepe van a laza csatolás megvalósításában valamint a szerzıi jogok védelmében is. újrafelhasználhatóság: kiküszöbölhetı a redundancia, ha változik az üzleti logika, nem kell az egész folyamatot újra implementálni, elegendı néhány szolgáltatás cseréje. autonómia: a szolgáltatások egymástól függetlenül mőködnek optimalizáció: két szolgáltatás közül a magasabb minıséget képviselı elınyt élvez az alacsonyabb minıséget nyújtóval szemben megtalálhatóság: megfelelı keresési módszerekkel el kell tudni érni a szolgáltatásokat, valamit el kell ıket látni leírásokkal granularitás: az üzleti célokat megvalósító komplex folyamatok funkciói összetett szolgáltatások, amelyek elemi komponensekbıl és szolgáltatásokból épülnek fel.

A különbözı szolgáltatások képesek összekapcsolódni és közösen egységes rendszerként mőködni. A SOA újszerő, szolgáltatás alapú megközelítés a vállalat üzleti mőködéséhez, elemzéséhez, javításához. Korszerő SOA rendszerekben egy un. middleware valósítja meg az ESB (enterprise service bus) feladatait. Az ESB-n belüli mediáció a szolgáltatáshívások intelligens feldolgozását teszi lehetıvé. A hívó és szolgáltató között áramló üzenetek összetett mediációs logikák, amelyek újrahasznosítható mediációs mintákból állnak. Az áramló adatstruktúrák leírása, kezelése meta modellek segítségével történik. A fizikailag megjelenı üzenetek leírására az XML Schema nyelv szolgál. Ezek a sémák iparág és vállalat specifikusak is lehetnek. Az ESB-k legalább egy metamodellt és több tartalommodellt támogatnak.

4.8. Korszerő szoftvereszközök a logisztika támogatására.

4.8.1. A számítógépes logisztikai szimuláció

Logisztikai szimuláció A JIT (Just-In-Time)/JIS (Just-In-Sequence) technikákra, a Kaban-ra, új termelısorok tervezésére és építésére és a globális termelı hálózatokra jelentkezı igények objektív döntési kritériumokat kívánnak, hogy segítsék a menedzsment kiértékelést és összehasonlíthatóak legyenek az alternatív megközelítési módok. A korszerő szoftvereszközök segítik a logisztikai rendszerek digitális modelljének felépítését, hogy feltárhassuk a rendszer karakterisztikáját és optimalizáljuk a teljesítményét. A digitális modell lehetıvé teszi a felhasználó számára, hogy kísérleteket folytasson, és "mi lenne ha" forgatókönyveket hozzon létre anélkül, hogy a létezı gyártórendszert vagy - folyamattervezés esetében - ezeket a rendszer megvalósítása elıtt tegye meg. Kiterjedt analitikai eszközök, statisztikák, diagramok lehetıvé teszik a felhasználók számára, hogy különbözı gyártási forgatókönyveket készítsenek, ezeket gyorsan kiértékeljék, megbízható döntéseket hozzanak a folyamattervezés korai szakaszában. • Felderíti és eliminálja az olyan problémákat, melyek egyébként költség- és idıigényes mérésekkel lennének megoldhatóak • Minimalizálja termelıeszközök befektetési költségét az elvárt kimenet veszélyeztetése nélkül • Optimalizálja a létezı termelı rendszerek hatékonyságát úgy, hogy az implementálás elıtt ellenırzött méréseket hajt végre A számítógépes logisztikai szimuláció folyamata 1. A problémák megfogalmazása: a szimuláció megrendelıjével együtt a szimulációs szakértınek meg kell fogalmaznia a szimuláció alapkövetelményeit. A megfogalmazott probléma eredménye egy írásos megállapodás (például technikai specifikáció) mely a szimuláció alatt tanulmányozandó konkrét problémákat tartalmazza. 2. A szimulációra való érdemesség tesztelése: a szimulációra való érdemesség megállapításához a következıket lehet megvizsgálni: az analitikus matematikai modell (például sok változó) hiánya; magas komplexitás, sok tényezı, amit figyelembe kell venni; pontatlan adatok; a rendszer korlátainak fokozatos feltárása; a szimulációs modell ismételt használata 3. A célok meghatározása: minden vállalat célok rendszerét fogalmazza meg. Ez rendszerint tartalmaz egy fı célt (például haszonszerzés), amely több alcélra bomlik, melyek kölcsönhatásban állnak egymással. A célrendszer meghatározása egy fontos elıkészítı lépés. Gyakori szimulációs célok lehetnek például: • Átfutási idı minimalizálása • Hatékonyság növelése

• Raktárkészlet minimalizálása Az összes meghatározott célt össze kell győjteni, és a szimuláció végén statisztikailag analizálni kell, ez magában foglalja a szimulációs modell számára bizonyos elvárt szintek részletességét. Az eredmény meghatározza a szimulációs tanulmány hatókörét. 4. Adatgyőjtés és analízis: a szimulációs tanulmányhoz szükséges adatok a következıképpen lehetnek strukturálva: a rendszer alapadatai, szervezési adatok, technikai adatok. A következı táblázat az összegyőjtendı adatokra mutat példát: Technikai adatok Az üzem strukturális adatai

Elrendezés A termelés eszközei Szállítási funkciók Szállítási útvonalak Területek Korlátozások

Gyártási adatok

Rendelkezésre állási idı Teljesítmény adatok Kapacitás

Anyagáramlási adatok

Topológia Szállítószalagok Kapacitás

Baleseti adatok

Gyakorlati balesetek Hozzáférhetıség

Szervezeti adatok Munkaidı adatok

Szünet összeállítás Mőszak összeállítás

Erıforrás allokáció

Dolgozók Berendezések Szállítószalagok

Szervezet

Stratégia Korlátozások Incidens management

Rendszer alapadatok Termék adatok

Munka tervek BOM-ok

Job adatok

Termékrendelések Szállítási rendelések Mennyiség Határidık

Az adatgyőjtés során összegyőjtendı adatok 5. Modellezés: a modellezési fázis magában foglalja a szimulációs modell építését és tesztelését.

A modellezés általában két lépésbıl áll: 1.) ikonikus modell származtatása a konceptuális modellbıl; 2.) a modell szoftver rendszerbe alakítása a.) Az elsı modellezési lépés: elıször a szimulált rendszer egy általánosan érthetı változatás kell fejleszteni. A tesztelt célok alapján döntést kell hozni a szimuláció pontosságáról. A pontosságon alapulva döntéseket kell hozni arról, hogy mely szempontokat kell egyszerősíteni. Az elsı modellezési lépés a következı két tevékenységet foglalja magába: 1.) Analízis; 2.) Absztrakció (általánosítás): a rendszer analízis használatával, a rendszer komplexitása az eredeti céloknak megfelelıen jelentéssel bíró részekre válik szét. Az absztrakció által a specifikus rendszer attribútumok mennyisége csökken mindaddig, amíg ez elég praktikus ahhoz, hogy az eredeti rendszer egy lényegesen korlátozott képét adja. Az absztrakció tipikus lépései a redukálás (a nem releváns részletek eliminálása) és a általánosítás (a lényeges részletek egyszerősítése). b.) A második modellezési lépés: a szimulációs modell építése és tesztelése. A modellezés eredményét a modell dokumentációjába kell építeni, hogy a szimulációs modellen további módosítások legyenek lehetségesek. A gyakorlatban ez a lépés gyakran elhanyagolt, ezek a modellek a funkcionalitás dokumentációjának hiányában nem használhatók. Ennek következtében a modellt és a forráskódot célszerő kommentekkel ellátni a programozás során. Ily módon a funkcionalitás magyarázata a programozás befejezése után is lehetséges. 6. Szimuláció végrehajtása: a szimulációs tanulmány céljaitól függıen a kísérletek egy teszt terv alapján lesznek végrehajtva. A teszt tervben, az egyes kísérletek kimeneti eredményei, a modell argumentumai, a célok, és elvárt eredmények vannak meghatározva. Továbbá fontos, hogy idıtartamot határozzunk meg a szimulációs kísérleteknek, a teszt futtatások alapján. Nem ritka a mérések több órán át való futtatása, vagy a kísérletek gyakori ismétlése statisztika győjtésére. Ezekben az esetekben hasznos lehet ellenırizni, hogy lehetséges-e, hogy a kísérleteket különálló programozott objektumokkal (kötegelt futtatás) végezzük. Az idıigényes kísérletetek részben elvégezhetık az éjszakai órákban, így az elérhetı számítási kapacitást optimálisan lehet felhasználni. Az kimeneti, bemeneti adatokat, és a szimulációs modell meghatározó paramétereit minden kísérletnél rögzíteni kell. 7. Eredmények elemzése és értelmezése: az eredmények, melyek a rendszerben változnak, a szimulációs eredményekbıl származnak. A szimulációs eredmények megfelelı értelmezése a szimulációs tanulmány sikerességét alapvetıen befolyásolja. Ha az eredmények ellentmondanak a meghatározott feltételezésekkel, akkor szükséges megvizsgálni, hogy mely hatások felelısek a váratlan eredményekért. Továbbá fontos megjegyezni, hogy a bonyolult rendszereknek gyakran van felfutási fázisuk. Ez a fázis másként mőködhet a valós életben, és a szimulációban. Ennek következtében a felfutási idı alatt kapott eredmények gyakran nem ültethetıek át a modell rendszerbe, és nincs hatásuk az értékelésre. (Kivéve, ha az eredeti rendszer felfutási fázisát is teljesen modellezni kell. 8. Dokumentáció: a szimulációs tanulmány dokumentációjához, a projektjelentés egy speciális formája javasolt. A dokumentációnak tartalmaznia kell egy áttekintést a tanulmány ütemezésérıl, és a dokumentálni kell a teljesített munkát. Ebben az értelemben a dokumentáció hibás rendszer eltéréseket és konstellációkat tartalmaz. A projekt jelentés magja a szimuláció eredményeinek bemutatása kell legyen, amik a megrendelı specifikációján alapulnak. A szimulációs tanulmány eredményei alapján, a dokumentációban javaslatokat tehetünk. Végül, ajánlott a szimulációs modell struktúráját és funkcionalitását is leírni.

4.8.2. Szimulációs rendszerek összehasonlítása A következı ábrákon ismert logisztikai szimulációs rendszerek összehasonlítását kíséreljük meg, a rendelkezésre álló nyilvános adatok alapján, különbözı aspektusokból. 1. Gyártó, tipikus alkalmazások; a szoftver által elsısorban támogatott piacok; rendszerkövetelmények: RAM, operációs rendszer igények szerint:

Gyártó, tipikus alkalmazások Modellépítés módszere: Grafikus modell konstrukción (ikon vagy drag-and-drop), Modell építés programozással/ hozzáférés programozott modulokhoz, Futás idejő hibakeresés.

Szoftver

Grafikus modell konstrukción

Modell építés programozással/ hozzáférés programozott modulokhoz

Futás idejő hibakeresés

AutoMod

igen

igen

igen

eM-Plant

igen

igen

igen

Flexsim

igen

igen

igen

GPSS World for Windows

igen

igen

igen

PIMSS

igen

igen

igen

SimCAD Pro

i

i

i

Modell építés Modellépítés módszere (folytatás): Bemeneti eloszlások (Részletezés), Kimeneti elemzés támogatás (Részletezés), Kötegelt futtatás vagy kísérleti tervezés (Részletezés). Szoftver

Bemeneti eloszlások

Kimeneti elemzés támogatás

AutoMod

Egyszerő metódusok

Erıteljes grafikus elemzés, Véletlen vagy szisztematikus determinisztikus és mintavételezés a kimenetek valószínőségi érzékenység kiválasztására vizsgálat, és számos statisztikai funkció

eM-Plant

Szabványos adat elemzı eszköz (DataFit)

Szabványos adat elemzı eszköz (DataFit, például ) Megbízhatósági tartomány

Kísérleti mendzser, támogatja a kötegelt futtatást, szabály alapú kísérlet tervezés, neurális hálók, megbízhatósági tartomány számítás

Flexsim

29 különbözı eloszlást támogat; a Flexsim-hez tartozik az ExpertFit eloszlás kezelı szoftverrel

29 különbözı eloszlást támogat; a Flexsim-hez tartozik az ExpertFit eloszlás kezelı szoftverrel

Tartalmazza egy kísérleti modul konstrukcióját, ami a modell kötegelt futtatásának definiálásában segít

GPSS World for Windows

-

Eltérés elemzés

Szőrı és optimalizáló kísérletek automatikus konstrukciója és végrehajtása

PIMSS

Konfigurálható eszközkészlet a bemeneti változók leképzésének segítésére

A kimenet grafikus és/vagy táblázatos

-

SimCAD Pro

-

-

-

Modell építés (folytatás)

Kötegelt futtatás vagy kísérleti tervezés

Modellépítés módszere (folytatás): Optimalizálás (Részletezés), Kód újrafelhasználás (például, objektumok, sablonok), Modell licenszek (például, átadható-e a modell másoknak, akiknek nincs meg a szoftver, vagy ki kell fejleszteniük a saját modelljüket?), Csomagolást segítı szoftverek (Részletezés), Van ennek többletköltsége?

Szoftver

Optimalizálás

Kód újrafelhasználás

Modell csomagolás

AutoMod Az optimalizáció evolúciós algoritmusokon alapul

igen

Futásidejő licence (fizetıs) vagy AutoView player (ingyenes)

eM-Plant Genetikus algoritmusok, neurális hálók

igen

Különbözı csomagolási igen szintek: Könyvtárak (könnyő modellezés), Modell (paraméterváltoztatások), Nézıke (csak a szimuláció, nincsenek többlet költségek)

igen

A Flexsim tartalmazza a Presenter modult, nincs szükség más extra szoftverre

-

Csomagolást segítı szoftverek -

Flexsim

A Flexsim-nek része egy kísérleti modul Konstrukciója, ami segíti a különbözı futások és forgatókönyvek definiálását

GPSS World for Windows

A kísérletek megtervezhetık, és automatikusan végrehajtódnak

-

-

PIMSS

A PIMSS képes magas bonyolultságú termékek és gyártási mőveletek optimalizálására

-

-

SimCAD Pro

-

-

-

-

Modellépítés (folytatás)

Animációs (prezentációs) lehetıségek: animáció, valós idejő követés, animáció exportálása (például, MPEG/ AVI verzió, ami a szoftvertıl függetlenül futhat), kompatibilis animációs szoftver. Szoftver

Animáció

Valós idejő követés

Animáció exportálása

Kompatibilis animációs szoftver

AutoMod

igen

igen

igen

igen

eM-Plant

igen

igen

igen

igen

Flexsim

igen

igen

igen

igen

GPSS World for Windows

nem

-

-

-

PIMSS

igen

igen

igen

-

SimCAD Pro

igen

igen

nem

-

Animáció jellemzık

4.9. Logisztikai információs rendszerek biztonságtechnikája A logisztikai rendszerek biztonsági követelményei nem különböznek az általános informatikai rendszerekkel szemben állított biztonsági követelményektıl. Egy informatikai rendszer üzembiztonsága olyan tulajdonság, ami a megbízhatósággal kapcsolatos. A megbízhatóság azt jelenti, hogy a rendszer felhasználója mennyire bízik abban, hogy a rendszer megfelelıen fog mőködni vagy normális használat mellett nem romlik el. Ez a tulajdonság nehezen számszerősíthetı. Rendszerelméleti szempontból az üzembiztonság a következı 4 fontos összetevıvel jellemezhetı: • Elérhetıség: milyen valószínőséggel mőködik a rendszer egy adott pillanatban? • Megbízhatóság: milyen valószínőséggel hajt végre egy feladatot a rendszer egy adott pillanatban? • Biztonságosság: mennyire képes a rendszer úgy mőködni, hogy ne okozzon kárt? • Védettség: mennyire képes ellenállni véletlen vagy szándékos károkozásnak? Az elsı két jellemzı valójában számszerősíthetı fogalmak, a második 2 pedig megfelelı kategorizálással és vizsgálattal, teljességi szintekkel kifejezhetıek. Általában elmondható, hogy egy rendszer üzembiztonságának növelése jelentıs költségnövekedéssel jár és a biztonság növelése a teljesítmény rovására megy (a tartalékkódok, tartalékeszközök miatt). Viszont az üzembiztonság általában fontosabb követelmény, mint a teljesítmény. Biztonságtechnikai szempontból érdemes megfontolni a következı megállapításokat: 1. A nem megbízható rendszereket általában nem használják. 2. Egy esetleges rendszerhiba költségei nagyon magasak lehetnek. 3. Az üzembiztonságot nehéz utólag növelni. A hibatőrı rendszerek folytatják mőködésüket rendszerhiba esetén is. A hibatőrés négy vonatkozását lehet megkülönböztetni: 1. Hiba felismerése: a rendszer felismeri az olyan rendkívüli állapotokat, amely hibás mőködéshez vezet

2. Veszteség felmérése: meghatározhatóak a rendszer állapot azon részei, amelyeket a hibák érintenek 3. Helyreállítás: a rendszer korábbi állapotának helyreállítása 4. Hibajavítás: a rendszer lehetıvé teszi a hibás alrendszerek javítását (szoftver és hardver). Az informatikai rendszerek alrendszerei általában valamilyen távoli eljáráshívási módszerrel használják egymás szolgáltatásait. Ezeknél fontos a jogosultság és az önigazolás kérdése. Biztosítani kell, hogy a kliens, aki a szolgáltatást használja „igazolja magát”, valamit a távoli szolgáltató is hitelesítse (igazolja) önmagát. A modern rendszerek általában a kommunikációra leggyakrabban a SOAP protokollt használják, ami képes a fenti kritériumok teljesítésére. A SOAP valójában a HTTP protokollra épül és az ott megszokott SSL titkosítási eljárás használható a kliens és a szerver kölcsönös azonosítására. Ha két kulcspár van, akkor a kapcsolatot eredetileg kezdeményezı fél a másik fél saját kulcsával aláírt viszontválaszt tud kapni, ezt ennek a saját kulcsnak a nyilvános párjával ellenırizheti, és így kölcsönös bizalom állhat elı. A logisztikai rendszerek nagyrészt a vállalat belsı, zárt hálózatán üzemelnek ezért a hálózati forgalom ellenırzésére behatolás védelmi eszközökkel és a hálózatba befelé, illetve a belıle kifelé irányuló forgalom tőzfalakkal való ellenırzése sokat segíthet.

Irodalom [1]

Knoll Imre: Logisztika a 21. században Képzımővészeti Kiadó, Budapest, 2000.

5. A VÁLLALATKÖZI LOGISZTIKA INFORMÁCIÓS RENDSZEREI (Kulcsár Gyula, Tóth Tibor)

5. A vállalatközi logisztika információs rendszerei (Kulcsár Gyula, Tóth Tibor)

5.1. A virtuális vállalat (Virtual Enterprise, VE), digitális vállalat (Digital Factory) fogalma, információs alrendszere Jelen alfejezet áttekintést ad a virtuális vállalat és a digitális vállalat koncepciójának ismertetésén keresztül a vállalat-fogalom általánosításáról, összefoglalja a tématerület elméleti hátterét és alapvetı jellemzıit. 5.1.1. Bevezetés A gyártó vállalatok erısen érdekeltek abban, hogy piaci versenyképességük megırzése végett a nagymérető, hierarchikus szervezeteket kisebb, decentralizált, részben autonóm és kooperatív egységekkel váltsák fel, amelyek gyorsan képesek reagálni a felhasználók igényeire. Az új, lazábban kapcsolódó autonóm egységek új információs architektúrákat is igényelnek. Ha autonóm egységek a termeléshez/szolgáltatáshoz számítógépes hálózat útján kommunikáló koordinált hálózatot alkotnak, ezt a szervezeti formát már „virtuális vállalatnak" (Virtual Enterprise, VE) vagy „kiterjesztett vállalatnak" (Extended Enterprise, EE) szokás nevezni. Az információs technológia (Information Technology, IT) eszközeivel mind a termék, mind a vállalat modellezhetı. A modellek az információt és a tudást különbözı formákban reprezentálhatják, így kapcsolatuk vagy integrációjuk (ezen belül az adatok és a tudás megosztása) komoly problémákat vet fel. Azt a koncepciót, amely képes kezelni, integrálni a termék, a technológia és a vállalati modellek különbözı típusait, párhuzamos mérnöki tevékenységnek nevezik (Concurrent Engineering, CE). Az autonóm termelı/szolgáltató vállalatok rugalmasan együttmőködı hálózatát a szakirodalomban különbözı megközelítések alapján különbözı elnevezésekkel illetik. A leggyakoribbak: „holonikus rendszer” (Holonic System, HS), „virtuális vállalat” (Virtual Enterprise, VE), „ellátási lánc”, (Supply Chain, SC), „kiterjesztett vállalat” (Extended Enterprise, EE) stb. A globális gazdaságban nagyfontosságú kooperatív szervezeti/mőködési módok vizsgálatára nagy nemzetközi projektek is indultak. Az ilyen, együttmőködésnek fontos jellemzıje, hogy (1) a vállalatok megırzik autonomitásukat, önállóan hoznak döntéseket; (2) szervezetileg önállóak maradnak, de a rendelkezésükre álló erıforrásokat részben vagy egészében megosztják; (3) közös célok érdekében tevékenykednek, de megszüntetik a közösséget, ha ez a cél megszőnik; (4) a szervezett kooperáció támogatására információ technológiai (IT) eszközöket és módszereket alkalmaznak. 5.1.2. Elméleti háttér A legtöbb VE-kutató a holonikus rendszer fogalmából indul ki. A holonikus gyártási rendszer az autonóm és decentralizált gyártási szervezetek elméleti kereteként tekinthetı megközelítés. A holon fogalmát olyan önálló entitásként (lényegként) definiálják, amelyre érvényes néhány alapvetı sajátosság, nevezetesen:

• nyitottság (a holonok képesek egymással együttmőködni, hogy egy közös célt elérjenek); • rugalmasság (bármelyik holon képes önmagát újra-konfigurálni, hogy megfeleljen egy külsı késztetésnek, igénynek); • hasonlóság (a holonok ugyanazokat az alapvetı elveket, értékeket és célokat követik). Ezen túlmenıen, a holon önmagában egész, ugyanakkor más egészek része. Ez a definíció a mikrobiológiából származik: miként a sejtekbıl épül fel az egész élı test, a holonok olyan önálló entitások, amelyek képesek koordinált viselkedésre. Gráfelméleti nézıpontból a holonikus rendszer olyan hálózati gráf (network graph), amelyben a csúcsok (nodes) reprezentálják a holonokat, az ívek (arcs) pedig interakciós kapcsolatokat hoznak lére a csúcsok között. A holonok egymásba ágyazhatók. A holonokat az általuk végzett funkciók, feladatok alapján különítjük el. Autonómiájuknál fogva a holonok önálló feladatmegoldásra törekednek, de ha nem képesek a feladatot önállóan megoldani, akkor kapcsolatba lépnek más egységekkel és közös csoportba tömörülve oldják meg a problémát. A holonikus csoportokban ideiglenes hierarchia is kialakulhat. Ilyenkor egy holon feladatra orientált csoportot szervez maga köré és azt irányítja a feladat teljesítéséig. A kialakult szervezet tehát nem statikus, különbözı feladatokra más-más csoportosulások jönnek létre; a feladat teljesítése után a csoport felbomlik. A részegységek ilyen módon egymásba ágyazott idıleges strukturális hierarchiáját nevezik holarchiának.

A rendszerben található holonok viselkedését kötött szabályok és rugalmas stratégiák irányítják. A kötött szabályok a rendszer konfigurációjára, az elemek közötti kapcsolatteremtésre, a kommunikációra vonatkoznak. A különbözı stratégiák az autonóm holonok mőködésének konkrét céljaira, ezek paramétereire vonatkozó lehetséges változatait határozzák meg. A kutatók a holonikus megközelítést a vállalati mőködés területére alkalmazva jutottak el a VE fogalmához. Ez az új szervezési paradigma azon az elıfeltevésen alapszik, hogy a globális gazdaságban az üzleti-, értékesítési-, gyártási-környezet a vállalatokat automatikusan versenyzı, de ugyanakkor holonikus, kooperatív rendszerekké transzformálja. Ahhoz, hogy egyedi vállalatok egy ilyen rendszer részei legyenek, holonokká kell alakulniuk, vagyis rugalmassá és megfelelıen nyitottá a korábbi definíció szerint. Egyidejőleg a környezetnek is támogatnia kell a kooperációra kész vállalatok integrációját egy olyan, folyamatosan fejlıdı keretrendszerben, amely többrétegő hálózat formáját veszi fel. Ez hatékony kommunikációs és szállítási eszközök segítségével, valamint a közös elvek, értékek és know-how hálózat útján való terjesztésével érhetı el.

5.1.3. A VE fıbb elınyei A VE ma leginkább elfogadott definíciója szerint pénzügyi és mőszaki szolgáltató cégek, gyártó, szerelı és elosztó tevékenységeket folytató vállalatok célorientált kooperációja. A VE egy olyan holonikus rendszer, amelynek alrendszerei idılegesen szervezıdnek egyedi vállalatokból a közösen elérendı célra.

Érdemes megemlíteni néhány lényeges elınyt, amely a VE struktúrába szervezıdött vállalatok számára vonzó lehet: • Új üzleti lehetıségek tárulnak fel azáltal, hogy a VE szervezet tag vállalatai termelıkapacitását és piaci erejét a VE keretében közösen vetik be. • A tervezıi és fejlesztıi kapacitás megnövekszik azáltal, hogy a kiegészítı képességeket és szaktudást célszerően integrálják. • Új termékek kifejlesztésének költségei és kockázata megoszlik a VE tag vállalatai között. • A hálózaton belüli szerepek specializációja következtében minden egyedi vállalat a saját profiljába esı folyamatokra tud koncentrálni, ezáltal javítani, esetenként optimalizálni képes saját belsı tevékenységét. 5.1.4. VE kialakításának lehetıségei VE létrehozását indokolhatják olyan tényezık, mint: gyorsan fejlıdı piacok, a tervezési és végrehajtási idık csökkenése, a kommunikációs és szállítási eszközök megnövekedett hatékonysága. A gyakorlatban alapvetıen kétféle irányzat létezik VE létrehozására: (1) Egy nagyvállalat szétbontása kisebb egységekre; és/vagy (2) kisebb cégek összevonása, kooperációja VE formába. A két megközelítés különbözı követelményeket elégít ki, mivel a két esetben mind az örökölt jellemzık, mind az eredeti gyártóegységek céljai nagyon eltérıek lehetnek. Nagyvállalatok dekomponálása során a rendszer szerkezetének megırzése gyakran jelentkezik elsıdleges követelményként a VE-hálózatot alkotó komponensek (csomópontok) számára. Ez az elıfeltevés, amely a nagyvállalati igényekbıl származik, a mai VE-modellek esetében tipikus. Amikor egy nagyvállalatot kisebb egységekre bontanak fel, hogy virtuális hálózati struktúrát hozzanak létre, általában könnyő helyreállítani (reprodukálni) az egész rendszert minden egyes csomópontban, mivel az összes csomópont (komponens-vállalat) ugyanazt az irányítási struktúrát, információs rendszert és mőködtetési módszereket veszi át, mint amelyeket a teljes vállalat szintjén alapoztak meg. Minden csomópont a külvilággal ugyanazon stílusban végzi interakcióit (pl. ugyanazt a vállalati logo-t használja és közös piaci gyakorlatot folytat). Amikor kis cégek egyidejőleg kívánják megtartani alapvetı jellemzıiket és fejleszteni versenyképességüket, ellentmondások, problémák jelentkezhetnek. A csomópontok önállóságát és a VE hálózat stabilitását turbulens környezetben is fenn kell tartani. 5.1.5. A VE fogalmának lehetséges értelmezései A VE egyidejőleg üzleti, menedzsment és termelési informatikai paradigma. Olyan minta, amelynek követése sikereket ígér a globalizált piaci környezetben, a versenyszférában mőködı vállalatok számára. A VE fogalma az 1990-es évek közepén keletkezett. Elızményei közé tartoznak többek között például a következı paradigmák: • Világháló koncepció (Internet).

• Számítógéppel Integrált Gyártás (CIM). • Integrált számítógépes vállalatirányítás (ERP). • Elektronikus vállalatközi adatcsere (EDI). • Számítógépes vállalati csoportmunka (Groupware). • Elektronikus üzlet (e-Business). • Elektronikus kereskedelem (e-Commerce). A VE nem minden szempontból kiforrott koncepció. Több különbözı nézıpontból is definiálható. A VE független autonóm szervezetek (vállalatok, leányvállalatok) olyan, elektronikus információs rendszerre és szervezett integrációra alapozott idıszakos együttmőködési rendszere, amely lehetıvé teszi, hogy a résztvevı szervezetek képesek legyenek hatékonyan mőködtetni több erıforrást, mint ami az egyes szervezeteknél rendelkezésre áll, jelentıs expanzió nélkül. Ebben a megfogalmazásban a VE fıként a vállalatközi integráció paradigmája. A VE autonóm funkcionális szervezetek (telephelyek, osztályok, gyáregységek) olyan, elektronikus információs rendszerre és szervezett integrációra alapozott folyamatos együttmőködési rendszere, amely lehetıvé teszi, hogy a résztvevı szervezetek képesek legyenek hatékonyan mőködtetni osztott erıforrásokat, az egyes szervezeteknél fizikailag rendelkezésre álló erıforrások jelentıs bıvítése nélkül. Ebben a megfogalmazásban a VE fıként a vállalaton belüli integráció paradigmája. A VE olyan, világhálóra alapozott, elektronikus információs rendszerre és szolgáltatásokra épülı cégmőködés, amely lehetıvé teszi, hogy a partner szervezetek és vevık képesek legyenek hatékonyan hozzáférni adat- és szolgáltatás jellegő erıforrásokhoz, üzleti folyamatokat kezdeményezni és biztonságosan lefolytatni az erıforrások fizikai felkeresése, elérése nélkül. Ebben a megfogalmazásban a VE fıként a vállalat és üzleti környezete elektronikus integrációjának átfogó paradigmája. Jan Hopland nyomán egy további VE értelmezés: „Nyilvánvaló, hogy olyan korba léptünk, amikor a versenyszférában gazdálkodó szervezeteknek képeseknek kell lenniük, ha kell, egyik napról a másikra, ugrásszerő fejlıdést felmutatni és viszonyaikat gyökeresen megreformálni. Ennek eszköze a „Virtuális Vállalat” paradigmája. A virtuális szó itt egy metafora. Azt jelenti, valami létezik, de egyidejőleg mégsem létezik.” Szakirodalmi elemzés alapján a VE-vel szemben támasztott legfontosabb követelmények a következıképpen foglalhatók össze: A VE szervezet támogassa • dinamikus társulások, csoportosulások, kooperációk létrejöttét; • a szervezeti és földrajzi megosztottságok létezését; • a kommunikáció különbözı módozatait; • a csoportmunka minden fajtáját, és a különbözı szerepek vállalását; • minél több, különbözı formájú információ cseréjét; • a szervezeti keretek változtatását, a csoportok különbözı élettartamát; • az erıforrások megosztott használatát; • a létezı munka-eszközök és munka-módszerek integrálását;

• a jogosultságok és a felelısség biztonságos megállapíthatóságát; • a biztonságos adat- és üzenetcserét. A VE nem csupán egy új szervezési és irányítási technológia. Majdnem minden vállalat szembekerül azzal a lehetıséggel, hogy lényegesen megváltoztassa üzletmenetének módját az Internet miatt vagy kockáztatja piaci részesedésének elvesztését és profitját azokhoz a versenytársakhoz képest, akik ezt megteszik. Számos iparág, mint a Pénzügyi Szolgáltatások, az Egészségügy és a Közszükségleti Termékek és Szolgáltatások alapvetı rekonstrukción megy át, mivel struktúrájuk egyik lényeges komponense a változás Internetes közegén alapszik: az univerzális elektronikus információn. És ez gyorsan megy végbe. A VE jellemzıit a rugalmasság, adaptálhatóság, agilitás, kooperáció és integráció követelményei határozzák meg. A VE rendelkezik több olyan jellemzıvel, amely megkülönbözteti a hagyományos vállalattól. • A legkevésbé szokványos jellemzı a virtualitás. A VE esetében hiányzik a hagyományos üzleti vállalkozás sok irányítási és ügyviteli papír alapú struktúrája, még akkor is, ha a VE úgy mőködhet, mint egy hagyományos üzleti vállalkozás. • Egy másik fontos jellemzı a vállalati tevékenységek alkalmazkodó képessége. A virtuális vállalatnak gyorsabban kell alkalmazkodnia a piaci és vásárlói igények változásaihoz. • A VE–t ideiglenes szövetség alapján hozzák létre, ezért annak már rövidebb távon is költséghatékonynak kell lennie. A személyzeti és eszköz-jellegő beruházások optimalizáltak. A VE fejlıdik, majd idıvel megszőnik. A VE azért alakul meg, hogy kidolgozzanak egy projektet és megszőnik, amikor a projekt teljesül. • Az információs és kommunikációs technológiák (Information and Communication Technolgoy, ICT) alkalmazásának létfontosságú szerepe van a VE mőködésében. Ez földrajzilag nincs korlátozva. A munkavállalók a világ bármely pontján elhelyezkedhetnek és mégis hatékonyan támogathatják a szervezıdést. A VE használja az ICT eszközöket és módszereket, kliens munkahelyeket, szervereket, adattárházakat, együttmőködési platformokat, szolgáltatásokat és az Internet-bázisú egyéb technológiákat.

Összefoglalva megállapítható, hogy a virtuális vállalat legbensıbb jelentése egy korszerő szervezeti paradigma cégek vagy szervezetek közötti ideiglenes, de zárt kooperáció kiépítéséhez és mőködtetéséhez, hogy azok új üzleti célokat érjenek el komplex és dinamikus feltételek és követelmények között. 5.1.6. Digitális vállalat Mivel mind a hagyományos, mind a virtuális vállalat alapvetı integrációs tényezıje az információs infrastruktúra, a legkönnyebb út a hatékonyság növelésére ezen a területen kínálkozik. A fejlesztés egyik iránya, hogy olyan új adat- és tudásreprezentációs formákat dolgozzanak ki, amelyek az információk és a tudás hatékony leírását teszik lehetıvé. A másik irányzat az információcsere formáinak és módjainak fejlesztéséhez kapcsolódik. Az elsı megközelítés a modellezési technikák és technológiák fejlesztésére koncentrál, a második pedig a protokollokra és a szabványosításra. A digitális vállalat kialakításának fı célja a vállalatot érintı (üzleti, modellezési, tervezési, végrehajtási, irányítási és egyéb) folyamatok informatikai eszközökkel történı megvalósítása. A paradigma alapvetı iránymutatása az, hogy a korszerő információs és kommunikációs technológiák hatékony alkalmazásával a vállalati tevékenységekkel kapcsolatos összes adat a felhasználó jogosultságának megfelelıen egyszerően és gyorsan hozzáférhetıvé váljon. A vállalat sikeresebb mőködtetése és bonyolult kapcsolatrendszerének hatékonyabb menedzselése intelligens döntéstámogató rendszerek alkalmazásával fokozható.

5.1.7. Információs rendszer A számítástechnika és a hálózati technológiák gyors fejlıdése új lehetıségeket nyújt az osztott és kooperatív rendszerek számára. A hálózati technológiák területén megfigyelhetı „technológiai konvergencia" lehetıvé teszi, hogy különbözı kommunikációs és számítógépes hálózatok mőködjenek együtt. Ez az áttörés-erejő fejlıdés (breakthrough) a hálózatok hardver és szoftver eszközeiben nagymértékben elısegíti a VE-k informatikai környezetének kialakítását. Az „információs rendszer” fogalma általános megközelítésben úgy értelmezhetı, mint olyan elemek halmaza, amely valamilyen információ-forrásokból származó információk elérésére, visszanyerésére, manipulálására, használatára szervezıdött. Az információs rendszer célja az, hogy a felhasználót összekapcsolja egy megfelelı információ-forrással úgy, hogy a felhasználó képes legyen elérni az aktuális igényeinek megfelelı információt. VE létrehozásának egyik alapfeltétele egy hatékony információs rendszer (Information System, IS) kialakítása, amely biztosítja a résztvevı szervezetek különbözı rendszereinek együttmőködését a szükséges adatok és erıforrások megosztásával és jogosultságok alapján történı hozzáférés menedzselésével [1]. Erre azért van szükség, mert a VE heterogenitása egyébként gátolja a hatékony mőködéshez szükséges valós idejő adatok megosztását. Egy megbízható, életképes információs rendszer tervezésekor számos speciális technikai szempontot kell figyelembe venni. A VE szempontjából a legfontosabb követelmények a következıképpen foglalhatók össze: • Elosztott adatfeldolgozás és alkalmazások közötti együttmőködés (DBMS, PDMS, Client/Server, Middleware, Data warehouse, stb.) • Csoportmunkát támogató technológiák a résztvevık folyamatainak integrációjához (Groupware, Workflow management, Document Management System and Process warehouse, stb.) • Kommunikáció a résztvevı szervezetek szakemberei és számítógépes rendszerei között (Inter-enterprise networking technologies, Internet/Intranet/Extranet, ISDN, ATM, stb.). A vállalatok szervezeti változásai szükségessé teszik az IS infrastruktúrák folyamatos fejlesztését a mindenkori korszerő információ-technológia lehetıségeinek minél jobb kihasználásával. VE-k számára kifejlesztett általános és innovatív IS infrastruktúra vázlatát szemlélteti az alábbi ábra.

A modell integrált módon tartalmazza mind a három lényeges fentebb felsorolt ICT csoport elemeit, ennek következtében támogatja rugalmas és integrált VE keretrendszer kialakítását. A VE résztvevı szervezetei ellenırzött módon hozzáférhetnek egymás rendszereihez az Extranet szolgáltatásain keresztül. A vázolt Web-alapú VE infrastruktúra koncepciója sokféle, különbözı típusú hálózatra alapozott IS logikával támogatja a VE partnerek adatcseréjét, kommunikációját, erıforrás-megosztását és kooperációját. Az Extranet egy közös, kiterjesztett platformot biztosít az információ hozzáféréséhez, a teljes VE-ra kiterjedı (globális) információs rendszer közvetítı közegének szerepét tölti be (middleware). A koncepciónak köszönhetıen a VE szervezetei számára biztosított a saját belsı (lokális) szolgáltatási rendszer önálló, független fejlesztése. Mivel a VE jellemzıen rövid idıtávú konzorcium vagy szövetség valamilyen közös cél elérése érdekében, különösen fontos, hogy az aktuálisan résztvevı partnerek a különbözı feladataikat olyan együttmőködési környezetben tudják végrehajtani, mintha egyetlen szervezet részeként mőködnének. Az IS infrastruktúra feladata a bonyolult konfigurálás nélküli („plug and play” elvő) bekapcsolódás lehetıségének biztosítása, ezáltal az együttmőködı vállalatok kooperációjának felgyorsítása és hatékonyságának javítása. Ennek alapfeltétele, hogy az infrastruktúra tegye lehetıvé a korszerő technológiákra alapozott, széles körben elfogadott és elterjedt protokollok használatát.

5.2 A VE mőködtetéséhez szükséges integrált informatikai infrastruktúra

VE létrehozásának és mőködtetésének egyik alapkövetelménye egy rugalmas, jól konfigurálható informatikai infrastruktúra gyakorlati megvalósításának lehetısége. Ebben az alfejezetben áttekintjük azokat a jelenlegi megoldásokat és fejlesztési irányzatokat, amelyek megalapozzák az ilyen infrastuktúrák kialakítását. A szakirodalomban nagyszámú beszámoló olvasható olyan kutatási projektekrıl, amelyek a VE-k nyújtotta potenciális elınyök kihasználásának megalapozására irányulnak. A javaslatok többsége a dinamikus, kooperatív, hálózat-orientált szervezési formákra alapozott intelligens üzleti módszereket helyezi elıtérbe. A közös alapgondolat egy dinamikus szervezet létrehozása, amely a piaci igényeknek és lehetıségeknek megfelelıen képes saját magát formálni, rugalmasan átalakítani. Az informatikai infrastruktúra rendszerint közvetítı szerepet játszik, lehetı téve a különbözı rendszerkomponensek együttmőködését. Ebben a megközelítésben, alapvetı elvárás tehát a résztvevık közötti biztonságos és jól koordinált interakciók támogatása. Más megközelítésben, az integrált informatikai infrastruktúrának kell betöltenie a VE „operációs rendszere” szerepkört, elrejtve az együttmőködı termelı/szolgáltató vállalat-hálózat részleteit vagyis a „számítógép-architektúrát”. A széles körben alkalmazott, korszerő szabványok és technológiák elısegítik a szerepkör sikeres betöltését, ilyenek például [2]: • nyílt, hálózati együttmőködést támogató protokollok (TCP/IP, CORBA-IIOP, HTTP, RMI, SOAP, stb.), • nyílt, elosztott, objektum-orientált, többrétegő szolgáltatások, keretrendszerek (J2EE, CORBA, ActiveX, stb.), • adat/információ/objektum cserét támogató módszerek és eszközök (XML, ebXML, WSDL, stb.), • szabványosított üzleti komponensek, eljárások és objektumok (EJB, OAG, OMG, stb), • üzleti folyamatok modellezı eszközei és nyelvei (UML, UEML, WfMC XML-based Business Language, PSL, stb.), • nyílt és szabványos üzleti- és munkafolyamat menedzselı rendszerek (WfMC, OMGJointFlow, XML-WfMC szabványok, kereskedelmi termékek, stb.), • adatbázis interfészek (ODBC, JDBC, stb.), • intelligens mobil ágensek (intelligent mobile agents, FIPA, OMG-MASIF, Mobile Objects, stb.), • nyílt és elosztott üzenetközvetítı rendszerek (JMS, MS-Message Server, MQSeries, FIPA-ACC, stb.), • XML-alapú E-commerce protokollok (BizTalk, CBL, OASIS, ICE, RosettaNET, OBI, WIDL, stb.), • web-technológiák (Servlets, JSP, MSASP, XSL, stb.). Meg kell itt jegyezni, hogy ezeknek a technológiáknak a többsége ma még folyamatos fejlesztési szakaszban van, így azok nem teljesen letisztultak, ezért meglehetısen nagy erıfeszítés igénylı munka pusztán ezekkel megvalósítani és konfigurálni hatékony és átfogó informatikai támogatást nyújtó VE infrastruktúrát. Valójában, még a nagy kutatás-fejlesztési projektek eredményeként létrejött korszerő infrastruktúrák is összetett konfigurációt és testreszabást igényelnek. Az infrastruktúrák rendszerint különbözı technológiákat és különbözı gyártóktól származó összetevıket foglalnak magukba, ezért nehéz meghatározni,

hogy melyik összetevı (vagy gyártó) felelıs az összetett rendszerekben jelentkezı hibákért vagy váratlan eseményekért. Az IT tehát – sajátosságai révén – egyrészt elısegíti, ugyanakkor részben fékezheti is a VE paradigma eredményes gyakorlati kibontakozását. A VE paradigma gyakorlati elınyeinek eléréséhez kellıen rugalmas és általános informatikai infrastruktúra szükséges. A rugalmasság ennek a rendszernek azt a képességét fejezi ki, hogy gyorsan tudjon alkalmazkodni különbözı üzleti és kommunikációs folyamatokhoz. Az általános jelzı arra utal, hogy képes legyen a rendszer egyidejőleg kielégíteni a különbözı alkalmazási területek igényeit. Az informatikai infrastruktúrának kell biztosítania a különbözı résztvevık együttmőködését és integrációját. Ez a feladat több szinten is értelmezhetı, úgy mint: 1. szint: alapvetı kommunikáció és információcsere (üzleti és technikai tranzakciók különbözı vállalatok között), 2. szint: alkalmazások integrációja (különbözı vállalatoknál mőködı alkalmazások, alkalmazási rendszerek együttmőködésének támogatása), 3. szint: üzleti integráció (elosztott üzleti folyamatok koordinációja), 4. szint: csapatmunka integrációja (különbözı szervezetek által delegált tagokból álló szakmai csoportok együttmőködése). A VE informatikai infrastruktúrájával szemben támasztott általános követelmény, hogy a résztvevı szervezetek képesek legyenek – koordinált és biztonságos módon – különbözı típusú információk on-line cseréjére azért, hogy a rendszer integrált egységeiként együtt dolgozzanak a közös célok elérésén, miközben fenntartják függetlenségüket és autonómiájukat. Fontos szempont az is, hogy azokat az informatikai rendszereket, amelyek az adott vállalatoknál már használatban vannak, ne kelljen áttervezni vagy módosítani más partner vállalatok megfelelı rendszereihez való közvetlen kapcsolódás érdekében. IT nézıpontból vizsgálva a VE követelményeinek kielégítésére kidolgozott infrastruktúra modelleket, a továbbiakban két nagy irányzatot ismertetünk [2]: • réteg-alapú keretrendszer megközelítés (layer-based framework approach), • ágens-alapú keretrendszer megközelítés (agent-based framework approach).

5.2.1. Réteg-alapú keretrendszerek A réteg-alapú keretrendszerek csoportjába sorolható infrastruktúra megoldások egy új, ún. kooperációs réteget (cooperation layer) adnak hozzá a meglévı vállalati IT-platformokhoz. A vállalatok közötti kooperáció ennek az új rétegnek köszönhetıen tranzakció-orientált módon, interakciók formájában valósítható meg. Ennek a szemléletnek megfelelıen készültek a VE kezdeti informatikai infrastuktúrái, példaként említhetık az NIIP [3], a PRODNET II. [4] és a VEGA [5] projektek. A fı célja ezeknek a projekteknek az volt, hogy nyilt platformokat tervezzenek az alapvetı információcserével és koordinációval kapcsolatos ipari VE-k követelményeinek támogatására. Az ilyen fejlesztések lefedték az integrációs követelmények 1. és 2. szintjét. A vállalatok közötti információcserével kapcsolatos követelmények szemléltetése érdekében egy illusztratív példán keresztül mutatjuk be a réteg-alapú keretrendszerek legfontosabb jellemzıit. Egy VE két résztvevı vállalatát jelölje E1 és E2. Tételezzük fel,

hogy E1 egy speciális alkatrész vagy termék (P) kifejlesztésére és gyártására keres partnert. Ebben az egyszerősített példában az üzleti folyamat a következı lépésekbıl tevıdik össze: 1. E1 partnert keres a feladat megoldására. 2. E1 azonosítja E2-t mint lehetséges beszállítót. 3. E1 elküldi az igényét E2-nek. 4. E1 és E2 interaktívan elemzik a projektet STEP modellek cseréjével. 5. E1 megfelelınek tartja a konstrukciós terveket és „elfogadva” jelzést küld E2-nek. 6. E2 elküldi a P gyártására vonatkozó javaslatát E1-nek. 7. E1 elemzi és kiértékeli a javaslatot, majd „jóváhagyva” üzenetet küld E2-nek. 8. E1 és E2 szerzıdést köt, megfogalmazzák a beszállítás teljesítésének részleteit. 9. E1 megrendelést generál, és elküldi E2-nek. 10. E2 a rendelés elfogadásáról megerısítést küld. 11. E1 ellenırzési, visszajelzési kérelme(ke)t küld E2-nek. 12. E2 elküldi a terméket és annak dokumentációját E1-nek. 13. E1 fogadja és megvizsgálja a terméket. 14. E1 jelentést küld az esetleg elıforduló hibákról. 15. Pénzügyi elszámolás. Ez az erısen leegyszerősített példa is jól mutatja, hogy szükség van különbözı – például üzleti (EDIFACT) és technikai (STEP) – adatok cseréjére. Egy VE üzleti folyamataiban a partnerek akkor tudnak megfelelı módon részt venni, ha a különbözı vállalatok alkalmazási rendszerei (pl. ERP, CAD, CAM, CAL, MES, stb.) között alkalmas koordináció és interakció valósítható meg. Ehhez legalább 2. szintő integrációra van szükség. Fontos követelmény a biztonságos kommunikáció. Garantálni kell a partnerek hitelességét, az üzleti interakció tartalmi integritását és titkosságát. Mind a vállalaton belüli mint a vállalatok közötti információs rendszerrel szemben alapvetı elvárás, hogy az információ megjelenítését, megosztását és hozzáférését jogosultsági-rendszer szabályozza (pl.: aktuális konstrukciós, minıségbiztosítási, termelési, pénzügyi stb. adatok). A kooperációs réteg feladata a együttmőködéssel kapcsolatos események kezelése. Ennek megvalósítására rendszerint egy koordinációs kernelt hoznak létre, amely további funkcionális egységekbıl áll. Ilyenek lehetnek célszerően a következık: elosztott információmenedzsment rendszer, munkafolyamat alapú koordinációs motor és biztonságos kommunikációs infrastruktúra. A PRODNET javaslatban például a következı rövidítésekkel jelölik ezeket a funkcionális egységeket: Distributed Information Management System (DIMS), Local Coordination Module (LCM), Prodnet Communication Infrastucture (PCI).

Az ilyen réteg-alapú VE keretrendszerek tipikus szolgáltatásai közé tartoznak – egyebek között – a következık: • kereskedelmi adatok üzenetküldésen alapuló elektronikus cseréje (pl.: EDIFACT); • mőszaki adatok cseréje (pl.: STEP); • osztott információs rendszer a VE közös adminisztrációs információinak és a résztvevık saját belsı információinak megosztására; • koordinációs modul a kooperációkhoz kapcsolódó események kezelésére (a partnerek belsı folyamatainak tervezését támogatja); • konfigurációs modul, amely lehetıvé teszi különbözı VE-k definiálását és paraméterezését, valamint az egyedi vállalatok (csomópontok) viselkedésének meghatározását; • biztonságos kommunikációs szolgáltatások (kriptográfia, digitális aláírás, hitelesítés, intergritás-védelem stb. ); • felügyeleti szolgáltatások (pl.: rendelések, erıforrások, stb. státuszai valamint tervezési, gyártási, szállítási stb. folyamatok nyomonkövetése); • minıségbiztosítással kapcsolatos információk cseréjét támogató szolgáltatások; • kiterjesztett vállalatirányítási rendszer szolgáltatásai VE környezetben. Nem minden vállalat számára egyformán fontosak az elérhetı funkciók, és nem minden résztvevı szervezet igényli ugyanazokat a szolgáltatásokat. Ezért a VE keretrendszerek támogatják a különbözı funkciókörök vállalatonkénti engedélyezését/letiltását különbözı konfigurációs paraméterkészlet segítségével. Ezen túlmenıen a kooperációs réteg komponenseinek mőködése, viselkedése hozzáigazítható a VE-k és a résztvevık

irányelveihez. A rugalmas informatikai infrastruktúrákkal szemben számos követelmény megfogalmazható, amelyek olyan gyakorlati jellemzıkön alapulnak mint például: • változatos VE típusok és formák alakíthatók ki, • egy vállalat vagy cég egyidejőleg több VE partnere is lehet, • egy vállalat különbözı VE-k partnereként eltérı szerepkört tölthet be, • a partner vállalatok változatos belsı irányítási politikával és szervezési struktúrával mőködhetnek, • eltérı információ-hozzáférési jogosultságok használata, • VE-tagokra jellemzı változatos jogok és kötelezettségek (eltérı jogszabályi, törvényi és egyéb háttér), • különbözı szerzıdések, • információs technológia folyamatos fejlıdése. A keretrendszer kiépítéséhez a kooperációs réteget megvalósító modulokat rendszerint a partner vállalatoknál külön-külön telepíteni, konfigurálni és megfelelıen integrálni kell. A vállalatok kooperációs rétegei közötti kommunikációs közvetítı közeget az Internet szolgáltatja.

5.2.2. Ágens-alapú keretrendszerek Az ágens-alapú keretrendszerek közös jellemzıje, hogy a VE részvevı vállalatait ágensek (agents) reprezentálják és a vállalatok közötti kooperáció az ágensek interakciójaként értelmezhetı (Multi-Agents System, MAS). Bár absztrakt szinten vannak hasonlóságok az ágens-alapú és a réteg-alapú megközelítések között, azonban a mögöttes információtechnológiai és szoftverfejlesztési szempontból eléggé különböznek egymástól. A mesterséges intelligencia oldaláról megközelítve az ágens fogalmát, azt mondhatjuk, hogy az ágens egy beágyazott rendszer, amely rugalmas, autonóm, reaktív és szituáció-függı viselkedésre képes céljai elérése érdekében. Napjainkban nagy számban léteznek olyan fejlesztési platformok és informatikai környezetek amelyek ágens-alapú rendszerek fejlesztését támogatják. Ezek többsége Java technológiára épül. Ilyen rendszer például a FIPA OS, a JADE, a ZEUS. Az ágens-alapú keretrendszerek általában a FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) specifikációra épülnek és legtöbbjük nyílt forráskódú (open source). A szakirodalomban számos kutatási beszámoló olvasható olyan projektekrıl, amelyek ágens-szemlélető VE keretrendszerek kifejlesztésére irányultak. A kezdeti MAS fejlesztések fıként a VE életciklusának létrehozási szakaszára helyezték a hangsúlyt. Sok esetben azt feltételezték, hogy az ágensek közötti kooperációt megvalósító elemi technikák elegendıek a VE mőködési fázisának támogatásához. A VE alkalmazási rendszereit mélyebben vizsgáló tanulmányok azonban feltártak olyan specifikus jellemzıket és aspektusokat is, amelyek támogatása már nem valósítható meg a kezdeti MAS szemlélettel. Világossá vált, hogy VE környezetben a partnerek együttmőködését/kooperációját szabályozni kell. Ennek a legfontosabb követelményei a következık:

• Meg kell kötni azokat az együttmőködési megállapodásokat és szerzıdéseket, amelyek meghatározzák az általános mőködési feltételeket és lehetıvé teszik a VE keretrendszer kialakítását. • Létre kell hozni azokat az elosztott üzleti eljárásmodelleket és szerkezeteket, amelyek definiálják a feladatok megfogalmazását, szétosztását és végrehajtását. • Biztosítani kell a résztvevık számára a hatékony adatcserét és kommunikációt biztosító szolgáltatásokat, a különbözı szolgáltatások elosztott menedzselését támogató funkciókat, az autonóm mőködés lehetıségét, a szerepköröknek megfelelı jogosultságokat stb. A felismert igényeknek megfelelıen a fejlesztések egyik fontos tématerülete, a szerzıdések és az elektronikus szerzıdéskötési folyamatok modellezése. A kutatók különbözı megoldási javaslatokat dolgoztak ki, melyek közül érdemes kiemelni az XML-alapú modelleket és IT megoldásokat (e-contracting process) [6],[7]. VE környezetben a döntéshozatal bonyolult és összetett folyamat, amelyben igen fontos az emberi- és az automatizált-döntési funkciók megfelelı kombinálása. A rendszerek fejlıdése során az automatikus döntések száma és szintje általában emelkedik. A döntések meghozatalának módjától függetlenül szükség van a folyamatok koordinációjára, felügyeletére, a vezérlı információk megosztására. Tipikus példaként említhetı az ütemezés, mint összetett döntési feladat. A VE mőködési szakaszában fontos szerepet kap az ütemezés, melynek során az ágensek egyaránt reprezentálhatják a kooperáló vállalatokat a VE szintjén, és a belsı erıforrásokat a vállalatok szintjén. A feladatok ágensekhez rendelése megvalósítható koordinációs hálózati protokollon keresztül (contract-net). A tervezési, elıkészítési és végrehajtási fázisokban esetlegesen fellépı konfliktusok, váratlan események kezelése hatékonyan támogatható „tárgyalási” módszerrel (negotiation method) mind a vállalatok közötti, mind a vállalatokon belüli szinteken. Ezt a megközelítési módot követték például a MASSIVE projektben [8]. Az ágensek egy szövetségi információs menedzsment rendszerhez (Federated Information Management System, FIMS) kapcsolódnak, amelyen keresztül kooperálhatnak, információt cserélhetnek egymással. Az ágensek autonómiájának megırzése érdekében a szükséges információkhoz való hozzáférés erısen kontrollált módon, elızetesen meghatározott információ-hozzáférési jogok alapján megy végbe. Ennek megfelelıen a MASSIVE ágensek architektúrája két részbıl tevıdik össze: a normál ágens-funkciót megvalósító részbıl és a FIMS részbıl. Ennek a megoldásnak az alapgondolata az, hogy az adatelemeket az ágensek nem magas szintő protokollon küldik közvetlenül egymásnak (ú.n. „nyomó”-típusú stratégia), hanem az ágens saját FIMS részén keresztül fér hozzá a kívánt adatokhoz (ú.n. „húzó”-típusú stratégia). Így a magas szintő protokollt csak irányítási/koordinációs célokra használják. A vázolt megoldási koncepció egy illusztratív példáját jeleníti meg az alábbi ábra.

Egy adott ágens (Agent B) valamely folyamata elıállít valamilyen eredményeket (pl.: egy P termék gyártási folyamatának aktuális befejezési idıpontját és státuszát), amelyeket egy másik ágensnek (Agent A) meg kell kapnia a VE szerzıdésében vagy megállapodásában, elızetesen rögzített felügyeleti szabályoknak (supervision clauses) megfelelıen. A vonatkozó konvenciókat követve a B ágens küld egy üzenetet az A ágensnek („1”) jelezve ezáltal, hogy az adat hozzáférhetıvé vált („P termék aktuális befejezési idıpontja és státusza lekérdezhetı”). Ez a kontroll üzenet értesíti az A ágenst arról, hogy a szükséges adatok elérhetık az FIMS-en keresztül. A szereplık között megosztott adatokhoz való hozzáférési jogosultságok az ágensek együttmőködésben betöltött szerepköreinek és igényeinek megfelelıen dinamikusan és kétoldalúan konfigurálhatók és import/export sémák formájában rögzíthetık. Miután az A ágens megkapja az értesítı üzenetet, megszerezheti az aktualizált adatokat a B ágenstıl, valahányszor csak akarja. Ez a folyamat a következıképpen játszódik le: Az A ágens kéri az adatokat a saját FIMS-étıl az integrált séma alapján („2”). Létrejön egy automatikus kapcsolatfelvétel FIMS_A és FIMS_B között. FIMS_A lekérdezi a szükséges információkat („3”) az információs csatornán keresztül, majd az engedélyezett információkat megkapja FIMS_B-tıl („4”). Végül az igényelt aktuális információk az FIMS_A-tól átkerülnek az A ágenshez („5”) belsı felhasználásra/feldolgozásra. Az FIMS lehetıvé teszi, hogy az ágens egy belsı komplex lekérdezést fogalmazzon meg, amelyet az FIMS értelmez és a szükséges információkat az ágens számára transzparens módon összegyőjti az érintett különbözı kooperációs partnerek FIMS-étıl, majd a megszerzett információkat egy egységes válasszá formálja és eredményül azt adja át az ágensnek. Az ilyen elven mőködı rendszerek tartalmaznak egy „elektronikus katalógust”, amely a VE-hez és a résztvevı vállalatokhoz/szervezetekhez kapcsolódó információkat tárolja. A VE –n belül rendelkezésre álló (adat/információ, hardver/szoftver stb.) erıforrások a VE szerzıdéseiben/megállapodásaiban meghatározott jogosultságok alapján a szövetségi információs keretrendszer szolgáltatásain keresztül érhetık el. Ez a keretrendszer menedzseli a dinamikusan változtatható szerepekhez rendelt feladat-végrehajtási, ellenırzési és egyéb jogosultságokat a VE teljes életciklusában.

5.3 A VE logisztikai rendszere tervezési és irányítási feladatainak modellezése Az utóbbi két évtized során a logisztika szerepe az értékalkotási láncban meglehetısen átértékelıdött. A vállalatok felismerték a logisztikai rendszerek alapvetı fontosságát, és világossá vált, hogy a logisztikai rendszerek korszerő elméleti alapokon nyugvó üzemeltetése révén meglehetısen nagy megtakarításokat érhetnek el, ezáltal versenyelınyökhöz juthatnak a piacon. Különbözı elméletek alakultak ki, amelyek gyakorlatba való átültetésének és hatékony alkalmazásának alapvetı feltételei többek között a következık: • fontos, hogy a rendszerekben zajló folyamatokkal kapcsolatban folyamatosan naplózott, megfelelı mennyiségő és minıségő adatok álljanak rendelkezésre, • elérhetık kell legyenek a folyamatokat jellemzı adatok elemzését megvalósító megfelelı módszerek és eszközök, • az adatok elemzésének eredményei a folyamatba visszavezethetık kell hogy legyenek, vagyis biztosítani kell a logisztikai szabályzó kör zártságát. Manapság a logisztikai folyamatok tervezése, irányítása, lebonyolítása és ellenırzése megfelelıen kiépített és üzemeltetett informatikai rendszerek nélkül elképzelhetetlen lenne. Az informatika eszközrendszere jelenti a logisztika számára azt a mozgásteret, lehetıséget, amelynek segítségével a fent leírt feltételek maradéktalanul megvalósíthatók. Egy VE hatékony mőködése érdekében komplex logisztikai szoftvereket kell üzemeltetni. Ezek a szoftverek különféle informatikai technológiákra épülhetnek. Olyan alkalmazás specifikus rendszerek, amelyek informatikai szempontból támogatják az operatív logisztikai folyamatokat. A komplex logisztikai szoftvertıl elvárható, hogy a teljes ellátási láncot, a rendszer- és vállalati határok átlépésével fogja át az információk átvitele és feldolgozása területén. A logisztikai adatátviteli és információs rendszerek fontos ismertetıjegye éppen ezért a logisztikai lánc átfogó integrációja. A korszerő logisztikai szoftverek a teljes vállalati kapacitástervezést, a komplex áruelosztási koncepciót, valamint a logisztikai kontrolling tevékenységet támogatják. A logisztikai rendszerek mőködéséhez szükséges legfontosabb alkalmazott technológiák a következık: • egységes tárolóhely- és rakományazonosítási eljárások (pl. European Article Numbering, EAN); • automatikus és szabványosított helymeghatározó rendszerek (pl. Global Positioning System, GPS); • szabványosított adatátviteli technológiák (pl.: Electronic Data Interchange, EDI); • mőholdas, internetes vagy intranetes szabványosított jármő- és küldeménykövetési rendszerek (pl. Tracecare); • a vállalatirányítási rendszerbe integrált operatív irányítási szolgáltatások a megrendelés kezelés komplex logisztikai irányításának támogatásához (készletgazdálkodás, szállításirányítás, ellátási–elosztási lánc irányítása, áruátvétel, komissiózás stb.); • közvetlenül az adatok beérkezésekor végzett interaktív elıszőrésen alapuló adatelemzés (pl.: Relational On-Line Analytical Processing, ROLAP), valamint korszerő adatbázis kezelés (pl.: Relational Data Base Management System, RDBMS);

• az operatív döntéshozatalt támogató keresési (Data Mining, DM), rendezési, jelentéskészítési és tervezési funkciókkal (Data Warehousing, DW) támogatott vezetıi információs szolgáltatás (Management Information System, MIS); • a logisztikai rendszer kapacitásának, mőködési paramétereinek, vezetési módszereinek meghatározására szolgáló szimulációs alkalmazások (pl.: Plant Simulation, WITNESS stb.); • a megrendelık, a beszállítók, a termelık, a szállító és a kereskedelmi vállalatok logisztikai információs rendszereit integráló logisztikai adatbusz, logisztikai platform. A VE-k hatékony mőködésében az információáramlás mellett az anyagáramlás játszik meghatározó szerepet. Ezért fontos a VE-k logisztika-orientált modelljének megfelelı kialakítása [10], [11].

5.3.1. A VE logisztikai modellje A virtuális vállalat logisztikai modelljében szereplı elemek a következık: Virtuális Logisztikai Központ (VLC), termelı vállalat (P), győjtı-elosztó raktárközpontok (DSC), szállítási vállalat (T), vevık (C) és bankok (B). A rövidítések célszerően az angol szakkifejezésekbıl származnak.

A VE logisztikai modelljének legfontosabb jellemzıi a következık: • minden elemnél megjelenhetnek a belsı és a külsı logisztikai feladatok;

• belsı logisztikai feladatok a termelési (gyártási) vagy szolgáltatási logisztikán túlmenıen kiterjednek a hulladékkezelési és újrahasznosítási, a beszerzési és az elosztási logisztikának a belsı vállalati szférában jelentkezı részeire; • a külsı logisztika a beszerzési, elosztási és újrahasznosítási logisztikának a vállalaton kívül megoldandó feladatait jelenti, amit megosztva kell ellátni a VE logisztikai centrumával; • a VE elemei között anyag és információ (ennek része az érték és pénzforgalom is) áramlik, kivéve a VE logisztikai centrumát és a bankokat, mert ezek és a többi elem között - ha az okok eltérnek is - csak információáramlás jön létre; • a bankok és a VE elemei közötti információáramlás az anyagáramláshoz kapcsolódó pénzforgalmat vezérli és regisztrálja, így anyagáramlás a dolog természetébıl adódóan nem fordulhat elı; • a VLC koordinálja, hatékonyabbá teszi a kooperáló vállalatok közötti anyagáramlást; • a VLC fokozza a logisztikai kapacitások kihasználását és összevon olyan logisztikai feladatokat, amelyek a közvetlenül kooperációs kapcsolatban nem lévı vállalatokra is kiterjednek; • mindezeknél a logisztikai tevékenységeknél az anyagáramlás fizikai lebonyolítását (pl. szállítás, tárolás, rakodás, csomagolás stb.) nem a VLC végzi, hanem azokat a termelı-, szállító-, raktározó-elosztó vállalatok bármelyike teheti; • a VLC éppen a fizikai folyamat leválasztása következtében nagyobb mértékő globalizációt tesz lehetıvé; • a VE esetében fontos a logisztikai kapcsolatok kiterjesztése a vevıkre (lakosságra), mert így válik lehetıvé a pontonkénti (családonkénti) eladás (Point of Sale, POS) és a gyártó és vevı teljes integrációja (Home-Order and Receive-Market, HORM); • a VLC a diszponálást, az irányítást és a regisztrálást végzi, így ehhez csak az információáramlás mőködtetése szükséges; • a VLC helyett valóságos anyagáramlási feladatot is lebonyolító logisztikai szolgáltató központ, esetleg valóságos vagy virtuális alközpontok alakulnak csak ki. A VE logisztikai tervezési és irányítási modelljei csak a VE egészét érintı problémákra terjednek ki, de illeszkedniük kell a VE egyes elemeinek belsı logisztikájához. A globális logisztikai tervezési és irányítási modell fontosabb típusai a következık: • termelı vállalatok beszállítói rendszerének kialakítása; • szállítási módok, szállítást végzı vállalatok megválasztása termékcsoportonként; • közvetlen, termelıvállalattól vagy raktárból beszállítás meghatározása termékenként, termékcsoportonként; • rendelések lebonyolítási rendjének kialakítása; • kiszállítások ütemezése, szállító-rakodó eszközök, egységrakomány-képzı eszközök feladathoz való hozzárendelése; • eszközök feladathoz való hozzárendelése; • beszállított áruk készletszintjének meghatározása; • győjtı- és elosztó raktárak optimális telepítése, készletkapacitások meghatározása;

• kiszállítandó termékek ütemezése, szállító-rakodó eszközök, egységrakomány-képzı eszközök megválasztása; • kiszállítást végzı vállalat, kiszállítás célállomás (termelı üzem, győjtı-elosztó raktár, közvetlen vevı) megválasztása; • győjtı-elosztó raktárakba történı be- és kiszállítások ütemezése, eszközök és szállító vállalatok megválasztása; • az anyagáramhoz kapcsolódó információáramlási rendszer létrehozása. A VE logisztikai rendszerének kialakításakor és mőködtetésekor fontos döntés, hogy mely logisztikai feladatokat kell megoldani autonóm módon a kooperáló vállalatoknak, és mely feladatok tartoznak a VLC hatáskörébe. Különösen elınyössé válhat VLC alkalmazása bizonyos anyagok, áruk közös beszerzése, megrendelése, közös elosztása, raktározása esetén, valamint bizonyos logisztikai feladatokhoz (szállítás, rakodás, csomagolás stb.) logisztikai kapacitás biztosítása során. A globális logisztikai rendszer irányítási modelljében meghatározó fontosságú az irányítási stratégiák megfelelı megválasztása, a VE együttmőködı elemei közötti információs kapcsolat mélysége, kiterjedtsége, és az információáramlás formája. Az irányítási stratégiáknak a következı kérdésekre kell választ adni: Milyen elvek érvényesüljenek • a beszerzéseknél, beszállításoknál a partnerek kiválasztásánál, • a szállítási, fuvarozási és egyéb logisztikai feladatokat ellátók kiválasztásánál, • a logisztikai eszközöknek az egyes feladatokhoz való hozzárendelésénél, • a kiszolgálási sorrendek, útvonalak megválasztásánál, • a győjtı-elosztó raktárak készletszintjének áruszintenkénti meghatározásánál. A VE logisztikai feladatainak egy része az ismert determinisztikus és sztochasztikus matematikai modellekkel, szimulációs módszerekkel és szakértıi rendszerekkel jól modellezhetı, bizonyos feladatok esetében viszont olyan új módszerek és technikák, mint fuzzy logika, párhuzamos programozás, genetikus algoritmusok, neurális hálók, stb. vezetnek eredményre. Ezek mellett a gyakorlatban, sok esetben heurisztikus algoritmusokat alkalmaznak. A továbbiakban a VLC feladatai közül a VE beszerzési rendszerének irányításával foglalkozunk.

5.3.2. A VE beszerzési rendszerének irányítása A VE-k beszállítási rendszere általában egy többlépcsıs, több-felhasználós rendszer. A következıkben példaként arra az esetre szorítkozunk, amikor az alapanyagot a beszállítók elıször közbensı raktárakba szállítják, és innen megy végbe a felhasználók JIT-elv (Just-InTime) szerinti ellátása. A VE tagjai és a VLC közötti gazdasági elszámolásnak a következı két változata képzelhetı el:

A) A VLC megveszi az alapanyagot a beszállítótól és amikor a felhasználóhoz beszállításra kerül, akkor számlázza le. A VLC a logisztikai szolgáltatásért díjazásban részesül. B) Az alapanyag nem kerül a VLC tulajdonába, hanem az alapanyag árát a felhasználó fizeti ki a beszállítónak az alapanyag beérkezését követıen. A VLC az általa nyújtott szolgáltatásért díjazást kap, figyelembe véve a szolgáltatás minıségét. Mindkét változat esetén a VLC ösztönözve van arra, hogy a be- és kiszállítást a megfelelı legrövidebb idı alatt, a legkisebb költségráfordítással hajtsa végre, a raktárkészletek minél kisebbek legyenek, a tárolási idık minimálisak legyenek, és a logisztikai szolgáltatásokat maximális megbízhatósággal hajtsa végre. A VLC feladata a beszállítási rendszer optimális irányítása és felügyelete, melynek során a VLC a következı feladatokat látja el: • a felhasználók igénye alapján meghatározza a rendelési mennyiséget és a rendelési idıt alapanyagonként, • az adott beszállítói struktúra mellett meghatározza, hogy az egyes beszállítók mely raktárakba szállítsanak be, • ütemezi a raktárakba történı beszállításokat, ütemezi a raktárakból a felhasználókhoz történı beszállításokat. A következıkben egy matematikai modell kerül bemutatásra, melynek segítségével a fent ismertetett feladatok megoldhatók [11]. A kitőzött feladatok megoldása során adottnak tekintjük a felhasználók igényét, a rendelkezésre álló raktárak kapacitását, felhasználónként és alapanyagonként az optimális beszállítókat, valamint az egyes beszállítók által szállítható mennyiséget (alsó és felsı korlát) és a beszállítók képességét kifejezı minimális szállítási ütemidıt. A feladat megoldása során alkalmazott célfüggvény egy költségfüggvény, amely a VLC nyereségét adja meg. Legyen Bi,j a VLC bevétele az i. alapanyag és a j. felhasználó esetén, Ki,k a VLC kiadása az i. alapanyag és a k. beszállító esetén, így a maximális haszon:

A VLC bevétele az A) típusú elszámolási rendszer alkalmazása esetén a felhasználóknak eladott alapanyag árából és az elvégzett logisztikai szolgáltatások díjából származik. A VLC kiadása a beszállítóktól megvásárolt alapanyag árának és az elvégzett logisztikai szolgáltatások során felmerülı költségeknek az összege. Természetesen arra ügyelni kell, hogy csak korlátozott mértékben növelhetık a bevételek, hiszen ha a VLC a szolgáltatásaiért túl nagy összeget kér, akkor a virtuális vállalat számára nem fog elınyt jelenti a VLC alkalmazása, ami végsı soron a VLC feladatainak és ezáltal bevételeinek csökkenésével fog járni. A VLC kiadásai a beszállítóktól megvásárolt alapanyag vásárlási költségébıl, a beszállítók és a felhasználók közötti szállítási költségbıl és a raktárakban jelentkezı tárolási költségbıl adódnak:

ahol KBi,k - a k. beszállítótól vásárolt i. alapanyag beszerzési költsége, KSi,k - a k. beszállítótól vásárolt i. alapanyag szállítási költsége, KTi,k - a k. beszállítótól vásárolt i. alapanyag tárolási költsége a VLC raktárában. Az egyes alapanyagok beszerzési költségének meghatározásánál figyelembe kell venni, hogy a beszerzési költség a rendelési idı és a rendelési mennyiség függvénye. A beszerzési költség feltételezve, hogy a felhasználó igénye idıben állandó, egy T0 vizsgálati idıre a következı képlettel határozható meg:

ahol

αi,k - a fajlagos beszerzési költség a k. beszállítótól vásárolt i. alapanyag esetén, ami a rendelési idı és a rendelési mennyiség függvénye, ti,k - a k. beszállító az i. alapanyagot ilyen idıközönként szállítja be,

τi,k- a k. beszállítótól megrendelt i. alapanyag rendelési ideje, qi,k - a k. beszállítótól megrendelt i. alapanyag rendelési mennyisége. A beszerzési költség szakaszonként állandó, de a rendelési mennyiséggel és a rendelési idıvel változhat. Ez azzal magyarázható, hogy az egyes beszállítók termékeiket olcsóbban adják, ha a felhasználó egyszerre nagyobb mennyiséget rendel meg, ugyanakkor a beszerzési költség megnı, ha a felhasználó rövidebb rendelési idıt kíván alkalmazni mint általában. A szállítási költség két részbıl tevıdik össze, a beszállítók és a raktárak közötti szállítási költségbıl (KS1) valamint a raktárak és a felhasználók közötti szállítási költségbıl (KS2):

Az egyes viszonylatok közötti szállítási költség meghatározása ugyanazon az elven történik:

ahol

KS1ik - a szállítási költség a k. beszállítótól vásárolt i. alapanyag esetén a beszállító és a raktár között, Mi - a szállítójármő kapacitása az i. alapanyagra vonatkozóan, k – fajlagos szállítási költség, ami függvénye a rendelési idınek, sk – a k. beszállító és a számára kijelölt raktár közötti távolság, C - a szállítás alapköltsége. A raktár és felhasználó közötti viszonylatban is ugyanezen az elven határozható meg a szállítási költség. A VLC raktáraiban jelentkezı tárolási költség a fajlagos tárolási költség, a tárolt mennyiség és a tárolási idı szorzataként adódik. Meghatározásánál figyelembe kell venni, hogy a tárolt mennyiséget a felhasználó folyamatosan dolgozza fel, azaz a tárolt mennyiség Ti,j idıközönként Qi,j mennyiséggel csökken. Ha Qi,j a j. felhasználó igénye az i. alapanyagból Ti,j idıközönként, CTi az i. alapanyag tárolási költsége a VLC raktárában, b az ütemidık hányadosa (b=ti,j,k/Ti,j, ahol ti,j,k a k. beszállító által a j. felhasználó részére az i. alapanyagból való beszállítás idıperiódusa), továbbá qi,j,k a k. beszállítónak a j. felhasználó részére az i. alapanyagból szállított összmennyisége, akkor:

Miután rendelkezésünkre áll a célfüggvény, a következı feladat az optimalizálás során figyelembe veendı feltételek meghatározása. A feladat megoldása során a következı feltételeket kell figyelembe venni: 1. A beszállított mennyiségnek a beszállító által szállítható mennyiségi határon belül kell esni:

2. A beszállítási ütemidınek nagyobbnak kell lenni, mint a beszállító által biztosított minimális szállítási ütemidı. Ez azt fejezi ki, hogy a beszállító megadhat egy olyan ciklusidıt, amin belül újabb szállítást nem tud végrehajtani.

3. A beszállítók által beszállított mennyiségeknek fedezniük kell a felhasználók igényeit:

Az ismertetett matematikai modell (célfüggvény és feltételi egyenletek, egyenlıtlenségek) segítségével meghatározható a VLC által az egyes beszállítóktól megrendelendı alapanyagok rendelési ideje, rendelési mennyisége, mely adatok segítségével ütemezhetık a raktárakba és a felhasználókhoz történı beszállítások. A VE beszerzési folyamatainak irányítása során egy fontos kérdés annak az eldöntése, hogy az egyes beszállítóktól beszerzett alapanyagokat, mely raktárakba szállítsuk be átmeneti tárolás érdekében. A beszállítások irányítása során a legcélszerőbb azt az elvet alkalmazni, hogy a beszállítók elsı sorban mindig a hozzájuk legközelebb esı raktárba szállítsanak be minden általuk elıállított terméket és majd innen történik a felhasználók ellátása. Ez azt eredményezi, hogy sok esetben – mivel a beszállítótól általában nem csak egyfajta terméket szereznek be a felhasználók – ugyanazon beszállító termékeit egyszerre szállítja be a VLC az átmeneti raktárba, ezáltal is jelentıs költségcsökkentést érve el. Amennyiben a legközelebbi raktár kapacitása kisebb mint a beszállítandó mennyiség, akkor kell csak a terméket egy másik közeli raktárba szállítani. Ebben az esetben azonban meg kell vizsgálni, hogy nem célszerőbb-e a potenciális felhasználóhoz közeli raktárba beszállítani a terméket. A VLC nyeresége fıként a szállítási és tárolási költség csökkenésébıl származik, mivel több felhasználó ellátását végzi, így a beszállító-raktár viszonylatban nagyobb mennyiségek mozgatását végzi, ami a szállítási költséget jelentısen csökkenti. Az ismertetett módszer segítségével megadható a VE beszerzési folyamatainak irányítási algoritmusa és a VLC által elvégzendı feladatok megoldását segítı optimalizálási eljárás.

5.4 Nemzeti és nemzetközi logisztikai hálózatok információs rendszerei A vállalati információs rendszernek jelentıs szerepe van a belsı és a kooperatív ellátási rendszerekben történı anyagkezelési folyamatok hatékony és gazdaságos kialakításában és mőködtetésében. Az anyagáramlás menedzselésének sajátossága és hálózati kiterjedtsége speciális megoldásokat és eszközöket igényel az informatikától. Jelen alfejezetben – fıként a [9] forrásmunka gondolatmenetét követve – röviden áttekintjük a logisztikai hálózatokban használatos informatikai módszereket. Az egyes megoldásokat terjedelmi okok miatt csak rendszerezési céllal, funkcionális szempontból mutatjuk be.

5.4.1. Az információs rendszerek szerepe a logisztikában A logisztikai rendszerek nagymértékben támaszkodnak az információ-ellátásra és az informatikai eszközök használatára. Az anyagáramlás hatékony és gazdaságos irányítása csak releváns és aktuális információk birtokában valósítható meg. A megfelelı információ-ellátást támogató információs rendszerek szolgáltatásai kiegészítı funkcióként egyaránt szorosan kapcsolódnak a logisztikai hálózatok menedzseléséhez és a folyamatok végrehajtásához. Ezért célszerő az informatikai feladatokat egyrészt döntési szintek szerint (vertikálisan) másrészt a rendszer terjedelme szerint csoportosítani: 1. Döntési szintek szerint: a. tervezési (menedzsment) szint,

b. végrehajtási (operatív) szint. 2. Terjedelem szerint: a. belsı ellátási rendszer: beszerzési, termelési és elosztási logisztika, b. kooperatív, több szintő hálózati rendszer. A továbbiakban a kooperatív logisztikai hálózatok végrehajtási feladataihoz kapcsolódó információs rendszerekre koncentrálunk.

5.4.2. Információs rendszerek a logisztikai hálózatokban A vállalati hálózatok célja logisztikai szempontból a külsı, azaz vállalatközi anyag-, információ-, és értékáramlás megvalósítása (ellátási láncok, hálózatok). Ilyen esetekben jogilag és gazdaságilag önálló vállalatokból felépülı rendszer tervezése és irányítása a feladat. A megoldás alapja a vállalatok közötti információ-megosztás és a koordináció. Kooperatív tervezésrıl, kereslet prognózisról, készletezési és irányítási politikáról kell gondoskodni. A logisztikai hálózatok gazdasági szerepének növekedésével együtt erısödött a hálózaton belül áramló anyaghoz kapcsolódó információ megosztásának igénye és az információval szemben támasztott minıségi követelmény. Megnövekedett az információ áramlás intenzitása, nagyobb mennyiségő, részletesebb és pontosabb információra van szükség az anyagi folyamatok irányításához. A logisztikai hálózatok alapvetı sajátossága, hogy az anyagáramlás folyamata globális kiterjedéső. Az adatátviteli és kommunikációs rendszerek feladatát bonyolultabbá teszi a nagy távolság és az az igény, hogy térben mozgó, mobil objektumokról kell információt szerezni és továbbítani.

Ezeknek az igényeknek a kielégítésére alakultak ki az egyre korszerőbb nyomon követési és árukövetési rendszerek, amelyeknek alapját az automatikus adatgyőjtés és azonosítás valamint a helymeghatározás eszközei képezik. Az adatgyőjtés kiterjedhet a különbözı termékekre, szállítmányokra, selejtes termékekre, hulladékokra, egységrakomány-képzı eszközökre, szállító-, anyagmozgató eszközökre, tároló- és győjtıhelyekre, logisztikai szolgáltató központok be- és kilépési pontjaira és egyéb objektumokra. Tipikus logisztikai informatikai probléma az objektumok nyomon követése (track and trace). A nyomon követési funkció magában foglalja a földrajzi hely meghatározását, valamint ezen túlmenıen a logisztikai objektumok (árúk, szállítóeszközök, személyek) állapotának távoli megfigyelését és követését, valamint a szükséges beavatkozások megtételét. A feladat egyik részproblémája a földrajzi hely meghatározása, amelynek egyik informatikai eszköze a Globális Helymeghatározó Rendszer (Global Positioning System, GPS). A GPS egy fejlett mőholdas helymeghatározó rendszer, amellyel 3D-s helyzetmeghatározás, idımérés és sebességmérés végezhetı valós idıben földön, vízen vagy levegıben. Pontossága jellemzıen méteres nagyságrendő, de differenciális mérési módszerekkel akár mm-es pontosságot is el lehet vele érni. A globális kereskedelemben és logisztikai hálózatokban történı információ megosztásra kínál egyfajta korszerő megoldást az elektronikus termékkód (Electronic Product Code, EPC). Az EPC önmagában csupán egy sajátos azonosítási séma, a gyakorlati használhatósága érdekében szükséges, hogy olyan rendszerbe integrálódjon, amely biztosítja a termékhez vagy bármilyen egyéb objektumhoz kapcsolódó adatok nagy mennyiségben való, biztonságos tárolását, és az adatok jogosultságok alapján történı elérését. A lehetıségek bıvíthetık azáltal, hogy az azonosító rögzítésére olyan eszközt (címkét, bélyeget) alkalmaznak, amely olvasása rugalmasan történik. Erre a célra kiválóan alkalmas a rádiófrekvenciás azonosítási technika (Radio Frequency IDentification, RFID). A logisztikai hálózatokban meghatározó fontosságú szerepet játszik a vállalatközi együttmőködés informatikai támogatása. Két tipikus logisztikai terület a beszerzési, valamint az elosztási logisztika. A kommunikációs feladatok egy részének megvalósítására kezdetben alkalmas megoldást jelentettek az elektronikus adatcserét biztosító rendszerek (Electronic Data Interchange, EDI). Ezek a rendszerek alapvetıen struktúrált adatok szabványos elektronikus cseréjét valósítják meg off-line (tárol és továbbít) módon kettı, vagy több, egyeztetett üzenettovábbító szabványt (pl: EDIFACT) használó elızetesen számítógéprendszer között. A megoldás lényege, hogy a vállalati alkalmazási rendszerek közé szabványra épülı átjárót, interfészt biztosít. Az interfészek közötti adattovábbítás biztonságos protokollok segítségével az Interneten kersztül valósul meg. Az EDI használata akkor indokolt, ha nagymennyiségő, kritikus adatok rendszeres áramlását kell biztosítani több résztvevı között. Az EDI használata fıként a nagy és viszonylag merevebb, hosszú távú logisztikai hálózatokban terjedt el. A versenyképesség növelése döntıen annak függvénye, hogy a vállalat a vevıkkel és a partnerekkel milyen viszony kialakítására képes. Ennek következtében a fejlesztési irányzatok elvezettek az ellátási lánc menedzselését végzı (Supply Chain Management, SCM) rendszerek, valamint az ügyfélkapcsolat menedzselését megvalósító (Customer Relationship Management, CRM) rendszerek megjelenéséhez. Ezek a rendszerek összekapcsolódva az ERP funkciókkal a hálózatok átfogó optimalizálására koncentrálnak. Az Internetre és a web technológiára épített elektronikus kereskedelem (e-Commerce) új megoldást hozott a logisztika területén is az elektronikus beszerzéssel. A szervezet ellátásának kritikus eleme, a beszerzés számára új lehetıségek nyíltak azáltal, hogy a beszerzési

marketing, a potenciális beszállítók felkutatása és a vásárlási folyamat már nem a hagyományos piacon, hanem a virtuális piactereken zajlik [12].

A korszerő vállalati rendszerek elterjedése nagymértékben függ az informatikai és kommunikációs eszközök, technológiák mindenkori fejlettségi szintjétıl és árától. A mai vállalati rendszerek integráltságának mértékén jól tükrözıdik a fejlıdési folyamat. A vállalatok a korábbi fejlesztéső, jól használható részfunkciókat megvalósító alkalmazásokat, nem feltétlenül cserélték le átfogó új megoldásra, és bizonyos hiányzó funkciók lefedésére speciális szoftvereket szereztek be vagy egyedi alkalmazásokat készítettek. Így a jelenleg használatban lévı rendszerek gyakran csak részben integráltak. Ennek hátterében fellelhetık az anyagi okok, a változástól való félelem, a már jól bevált rendszerekbe vetett bizalom stb. Ezekbıl a tapasztalatokból absztrahált elvárások indították útjára azt a koncepciót, amely a használatban lévı rendszerek és az új fejlesztéső rendszerek integrálhatóságát tőzte ki célul. A szolgáltatás orientált architektúra (Service Oriented Architecture, SOA) koncepciója lehet az egyik ilyen nagy sikerekkel kecsegtetı fejlesztési fıirány, mivel lehetıvé teszi, hogy a vállalatok heterogén üzleti és mőszaki alkalmazási környezetben is hatékonyan mőködhessenek azáltal, hogy az üzleti és egyéb komponensek, objektumok egymással szolgáltatáskéréseken és teljesítéseken keresztül dinamikus kapcsolatban álljanak. A vállalati rendszerek jövıbeli fejlıdésére a számítógép-hálózatok, a kommunikációs rendszerek és a szoftvertechnológiák fejlıdési irányai várhatóan továbbra is nagy hatással lesznek.

Irodalomjegyzék [1]

Park K. H., Favrel J.: Virtual Enterprise - Information System and Networking Solution, Computers & Industrial Engineering, 37, 1999, pp. 441-444.

[2]

Camarinha-Matos L. M., Afsarmanesh H.: Elements of a base VE infrastructure, Computers in Industry, 51, 2003, pp. 139–163.

[3]

Camarinha-Matos L. M., Afsarmanesh H.: Infrastructures for Virtual Enterprises— Networking Industrial Enterprises, Kluwer Academic Publishers, Boston, 1999.

[4]

Camarinha-Matos L. M., Afsarmanesh H., Osorio A. L.: Flexibility and safety in a web-based infrastructure for virtual enterprises, International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 14, (1), 2001, Taylor & Francis, UK.

[5]

Zarli A., Poyet P.: A framework for distributed information management in the virtual enterprise: the VEGA project, in: Camarinha-Matos L. M., Afsarmanesh H. (Eds.): Infrastructures for Virtual Enterprises—Networking Industrial Enterprises, Kluwer Academic Publishers, Boston, 1999.

[6]

Angelov S., Grefen P.: Support for B2B e-contracting—the process perspective, in: Marik V., Camarinha-Matos L. M., Afsarmanesh H. (Eds.), Knowledge and Technology Integration in Production and Services, Kluwer Academic Publishers, Boston, 2002.

[7]

Burgwinkel D.: Managing contractual relationships in virtual organizations with electronic contracting, in: Camarinha-Matos L. M. (Ed.), Collaborative Business Ecosystems and Virtual Enterprises, Kluwer Academic Publishers, Boston, 2002.

[8]

Rabelo R., Camarinha-Matos L. M., Afsarmanesh H.: Multiagent-based agile scheduling, Journal of Robotics and Autonomous Systems 27 (1–2) (1999), Elsevier, Amsterdam.

[9]

Lırincz P.: Ellátási lánc információs rendszerének architektúrája, MEB 2009 – 7th International Conference on Management, Enterprise and Benchmarking, Budapest, Hungary, June 5‐6, 2009.

[10]

Cselényi J., Illés B. (szerk.): Logisztikai rendszerek I., Egyetemi tankönyv, Miskolci Egyetemi Kiadó, 2004.

[11]

Bányainé T. Á., Cselényi J., Tóth T.: Virtuális vállalat, Egyetemi jegyzet (kézirat), Miskolci Egyetem, 2010.

[12]

Prezenszki J., Szegedi Z.: Logisztika-menedzsment, Kossuth Kiadó Zrt., Budapest, 2005.

6. ÖSSZEFOGLALÁS, JÖVİBETEKINTÉS (Dudás László)

A jegyzet áttekintést adott az ellátási lánc részét képezı logisztika informatikai vetületérıl. Kitért az információfeldolgozás logisztikában alkalmazott hardverére, az információnak a logisztikában játszott szerepére, a logisztikai informatika által alkalmazott modellezı, szimulációs módszerekre, a vállalati logisztikai informatika aspektusaira, valamint a vállalatközi logisztika informatikájának összetevıire.

6.1.

Trendek

A logisztikai informatika fejlıdésére is jelentıs mértékben kiható trendek az ellátási lánc menedzsmentben [1] alapján: •

Az ellátási lánc alakjának megváltozása ellátási hálózattá

•

Az igények ugyanolyan fontossá válnak, mint a szolgáltatás

•

A logisztikai rendszerek megnövekvı komplexitása mind az integráció, mind a decentralizálás és széttagolás iránt növekvı igényeket támaszt

•

Növekszik az ellátási lánc menedzsment informatikai szempontból egységes rendszerként való kezelése

•

Új információs technikák alkalmazása: adatbányászat, adattárházak, integráció, döntéstámogatás

•

A nagy ellátórendszerek precíz informatikai modellezése iránt nı az igény

•

Az ellátási lánc rendszerben megjelenik a stratégiai igények felülrıl lefelé történı meghatározottsága, ugyanakkor az információtechnológiai fejlesztéseknél az alulról felfelé történı kivitelezés

•

A rendelkezésre álló növekvı adatmennyiségbıl kinyerhetı elınyök új eszközöket, megközelítéseket és módszereket igényelnek

•

A globális verseny erısödésébıl, az ellátási láncok komplexitásának növekedésébıl, a növekvı adatmennyiségbıl a logisztikai informatikai fejlesztések, modellezési képességek, megoldás-szolgáltatási erıforrások és az oktatás és a menedzsment minıségének növelése irányába ható erık ébrednek

•

A fókusz áttevıdik az adottságok optimálásáról a lehetıségek kibontakoztatására

•

Erısödik a nagyléptékő innováció iránti igény a fokozatos fejlesztéssel szemben

•

A nagy szoftverházak új irányokat diktálnak: •

Baan: Globális ellátási lánc ajánlat a nemzetközi e-biznisz és tervezés számára

•

Oracle: Internet alapú fejlett tervezı és ütemezı szolgáltatás

•

PeopleSoft: Elmozdulás az ERP (Enterprise Resource Planning) felıl az ERO (Enterprise Resource Optimization) irányába

•

SAP: Fejlett tervezés és optimálás, szállítástervezés és járatütemezés

•

Cap Gemini: ILOG teamek felállítása

•

KPMG Consulting: 50Mrd dollár befektetés a fejlett tervezı és ütemezı szolgáltatások területén a felmérések szerint.

A

menedzsment

tudomány

sikeres

alkalmazásának

összetevıi

az

ellátási

lánc

menedzsmentben: •

Elméleti vizsgálatok

•

Tanulságos példák

•

Intuitív koncepciók

•

Az üzleti folyamatok megértése

•

Alkalmazható eszközök.

Mindezek realizálásában a kutatásnak és az oktatásnak, benne a Logisztikai informatika tanításának is lényegi szerepe lesz.

Irodalom [2]

Anders Thorstenson: Demand for Management Science in Supply Chain Management http://www.hha.dk/~ath/presentations/inaug_lecture.pdf Elérés: 2011. 01. 20.

[3]

Knoll Imre: Logisztika a 21. században Képzımővészeti Kiadó, Budapest, 2000.