Инструменты стратегического планирования цепей поставок в

Инструменты стратегического планирования цепей поставок в
нефтегазохимическом комплексе с учетом экологических факторов
Заходякин Глеб Викторович
Национальный исследовательский университет - Высшая школа экономики
Российский
нефтегазохимический
комплекс
переживает
сегодня
масштабные
структурные изменения. Государственное регулирование экспортной деятельности, ввод
более жестких экологических стандартов, переход на нормирование в области охраны
окружающей среды на основе концепции наилучших доступных технологий, изменения в
рыночном спросе на продукцию и доступности различных видов сырья ставит перед
компаниями сложные вопросы о необходимости долгосрочных инвестиций в развитие
производственной и логистической инфраструктуры. В связи с этим, в последние годы растет
интерес к методологии и компьютерным инструментам для моделирования, анализа и
проектирования цепей поставок.
На российском рынке сегодня представлены несколько программных инструментов
для стратегического планирования цепей поставок, например системы Oracle Strategic
Network Optimization, IBM/ILOG LogicNet, Barloworld CAST, JDA Supply Chain Strategist. Эти
инструменты
используются
предприятиями
и
консалтинговыми
компаниями
для
проектирования сетей распределения и в меньшей степени - для размещения или
реконструкции производственных мощностей. Однако подобные системы разрабатывались,
главным образом, для отраслей потребительских товаров, поэтому их сложно адаптировать к
специфическим требованиям и ограничениям нефтегазохимического комплекса. Примерами
таких ограничений является использование трубопроводного транспорта, переменный состав
сырья и выход продукта, профили добычи и необходимость вывода мощностей из
эксплуатации. Кроме того, математические модели, применяемые в коммерческих
инструментах планирования, как правило, рассматривают только экономические критерии
оптимизации. Хотя в последние годы в некоторых инструментах моделирования цепи
поставок появилась возможность моделировать и воздействие на окружающую среду, она
ограничивается лишь расчетом углеродного следа (выбросов парниковых газов).
Целью настоящего исследования была разработка методологии и инструментов
стратегического
планирования
цепей
поставок
предприятий
нефтегазохимического
комплекса, учитывающих специфические отраслевые ограничения и обеспечивающих
комплексный учет воздействия этих предприятий на окружающую среду.
В рамках исследования проведен анализ существующих подходов к реализации
инструментов стратегического планирования цепей поставок (систем Supply Chain Network
Design), современных подходов к моделированию цепей поставок промышленных
предприятий, методологии оценки воздействия на окружающую природную среду, а также
практики использования методологии оценки жизненного цикла в моделях стратегического
планирования цепей поставок.
Результатом исследования стала разработка многокритериальной модели смешанного
целочисленного линейного программирования, основанной на гибком представлении цепи
поставок в виде сети операций и состояний (State-Task-Network, STN). Модель STN была
расширена для учета специфических отраслевых ограничений, а также воздействия на
окружающую среду.
Для оценки воздействия предприятий на окружающую природную среду применена
методология оценки жизненного цикла.
Оценка жизненного цикла (англ. life cycle
assessment, LCA) – это сбор и оценка входных и выходных потоков, а также потенциальных
воздействий на окружающую среду со стороны продукционной системы на всех стадиях
жизненного цикла продукции. В ходе оценки жизненного цикла продукции осуществляются
сбор информации о входных и выходных потоках вещества и энергии в продукционной
системе и оценка их потенциального экологического воздействия.
Предложенная модель была реализована в виде исследовательского прототипа
программного комплекса для стратегического планирования цепи поставок, основанного на
языке моделирования AMPL и решателе задач математического программирования CPLEX.
Для управления данными сценариев и визуализации решений используется СУБД Microsoft
Access и ряд программных продуктов с открытым исходным кодом.
Для демонстрации применимости предложенного подхода реализован пример
стратегического планирования цепи поставок полиолефинов. Выполнен инвентаризационный
анализ жизненного цикла полиолефинов и оценка воздействия жизненного цикла на
окружающую среду. Инвентаризационный анализ проводился на основе данных российских
предприятий, справочных материалов и руководств по наилучшим доступным технологиям
Европейского агентства по охране окружающей среды. В соответствии со стандартом
ИСО 14042,
результаты инвентаризационного анализа систематизированы в категории
воздействия с помощью индикаторов.
Результаты экономического анализа и оценки воздействия использованы в
многокритериальной
модели
планирования.
В
качестве
экономического
критерия
использована чистая приведенная стоимость. Для расчета воздействия на окружающую среду
в работе использована методика Impact2002+. Оценка воздействия проводилась с
использованием характеристических коэффициентов для конечных точек категорий ущерба
(изменения климата, здоровье человека, невозобновляемые ресурсы, качество экосистем).
Оценка воздействия по промежуточным точкам (категории воздействия) не производилась в
связи с тем, что это увеличивает количество критериев в задаче с 5 до 21, а кроме того, для
некоторых категорий воздействия на сегодня не существует методов расчета ущерба или
экологические механизмы воздействия не выяснены.
Разработанный
программный
комплекс
позволяет
рассчитывать
оптимальные
конфигурации цепей поставок по выбранным критериям, строить множества неухудшаемых
(Парето-оптимальных) конфигураций, исследовать эколого-экономические компромиссы при
проектировании сетевой структуры цепи поставок с учетом специфики нефтегазохимического
комплекса. Эти возможности оказывают существенную поддержку при решении задач
стратегического планирования предприятиями отрасли.
Литература
1. Иванов Д.А. Управление цепями поставок. - С.-Пб.: Издательство политехнического
университета, 2009. - 660 с.
2. Мешалкин В.П. Ресурсоэнергоэфективные методы энергосбережения и минимизация
отходов нефтеперерабатывающих производств: основы теории и наилучшие практические
результаты.. – М.-Генуя : Химия, 2009. – 393 с.
3. Сергеев В.И. Корпоративная логистика в вопросах и ответах. - М. : Инфра-М, 2013. - 634 с.
4. Шапиро Дж. Моделирование цепи поставок / Пер. с англ. под ред. В.С. Лукинского. - СПб.:
Питер, 2006. 720с.
5. Baumann H., Tillman A. The Hitch Hiker's Guide To LCA: Studentlitteratur Ab, 2009.
6. BREF "Large Volume Organic Chemical Industry" ("Крупнотоннажное производство
органических продуктов"). - [б.м.] : European Commission, 2003.
7. BREF "Mineral Oil and Gas Refineries" ("Переработка нефти и газа"). - [б.м.] : European
Commission, 2003.
8. BREF "Polymers"("Полимеры"). - [б.м.] : European Commission, 2007.
9. Incorporating environmental impacts and regulations in a holistic supply chains modeling: An
LCA approach [Журнал] / Aaron David Bojarski, Jos Miguel Lainez, Antonio Espuna, Luis Puigjaner //
Computers in Chemical Engineering. Vol. 33, 2009. - pp. 1747-1759.
10.
Jolliet O, Margni M, Charles R, Humbert S, Payet J, Rebitzer G, Rosenbaum R (2003): IMPACT
2002+: A New Life Cycle Impact Assessment Methodology. Int J LCA 8 (6) 324 - 330.
11.
Simchi-Levi D. et al Designing and managing the supply chain. Concepts, strategies and casestudies. - 3rd ed. - McGraw-Hill, 2008. - 498 p.
12.
Stadtler H., Kilger C. Supply chain management and advanced planning. Concepts, models,
software and case studies. - 4th ed. - Springer, 2008. - 556 p. - pp. 81-106, 109-117, 349-366
Ключевые слова: системы APS, окружающая среда, оценка жизненного цикла, оценка
воздействия жизненного цикла, смешанное линейно-целочисленное программирование,
проектирование логистической сети, производство полиолефинов, сеть операций и
состояний, управление цепями поставок, устойчивое развитие, язык AMPL
Strategic network design tools for oil and gas industry with environmental
considerations
Keywords: advanced planning and scheduling, environment, Life Cycle Assessment, Life Cycle
Impact Assessment, Mixed Integer Linear Programming, network design, polyolefin production,
State-Task Network, supply chain management, sustainability, AMPL, LCA, LCIA, MILP, SCM