Abstrakt LOGISTIKA JAKO ŘÍZENÍ PŘEPRAVY Logistics as transport management Prof. Ing. Vladimír Strakoš, DrSc. Vysoká škola logistiky v Přerově, katedra logistiky a technických disciplin vladimir.strakos@vslg.cz Příroda, ve které žijeme, je dokonalá, zatím co prostředky, které vytvořil člověk, dokonalé nejsou. V článku, který je zaměřen na vysvětlení pojmu logistika, se autor zamýšlí nad tím, jak podporovat jednoduchou definici logistiky a to je, že logistika je řízení přepravy hmotných a nehmotných produktů. Autor porovnává systémy v živé přírodě se systémy, které vytvořil člověk a vybral jeden systém z živé přírody a druhý ze systému vytvořených uměle. Jsou to příklady, které ukazují, jak hodně se ještě musíme z přírody učit, abychom pochopili a zlepšili přepravní systémy, které jsou základem života nejen živé přírody, ale také základem života rozvinuté společnosti. Problematika hierarchického uspořádání řízení logistického řetězce je přehledně vysvětlena ve druhé části příspěvku. Abstract Nature in which we live is perfect, while the means which are manmade are not perfect. The article, focuses on explaining what is logistics, we think of it as a simple definition of logistics support, and it is that logistics is the management of transportation of tangible and intangible products. By comparing the systems in life sciences with the systems created by man and a system was chosen of wildlife and the other one created artificially. These are examples that show how much we still have to learn from nature to understand and improve transportation systems, which are the foundation of life, not only wildlife but also the basis of life developed. The issue of hierarchical organization supply chain management is clearly explained in the second part. Klíčová slova Logistika. Doprava. Přeprava hmot. Řízení procesů. Key words Logistics. Transport. Shipping materials. Process control. 1. KYBERNETIKA A STUDIUM NA VŠLG Kybernetika je věda o řízení živých organismů a strojů napsal americký vědec Norbert Wiener, považovaný za zakladatele kybernetiky. I když to není zcela vyčerpávající definice, je dostatečně výstižná. Je to věda, která hledá, co je společného v řízení živých organismů, které se vyvíjí na světě miliony let a mezi řízením strojů, které člověk vyvíjí asi 100 let. Jedním z významných faktorů života na světě je přeprava a s tím spojené její řízení. Život jakéhokoliv organismu je závislý na přepravě hmotných a nehmotných produktů. Základem jakéhokoliv řízení je věda, která se nazývá kybernetika. - 5 -
Vědecký základ kybernetiky, což je matematický a matematicko-logický popis vlastností řízených a řídících systémů, se stále rozvíjí, ať už pod jakýmkoliv názvem. Tuto část vědy nazýváme teorie řízení (obr.1). Obr. 1 Logistika je obor kybernetiky Aplikace poznatků získaných v živé přírodě, poznávání přírodních zákonů v oblasti řízení a následně jejich realizace můžeme zařadit do vědecko-realizační části kybernetiky,která se nazývá technická kybernetika. Jedna část teorie řízení obsahuje oblast o řízení a modelování dopravy energií a hmot v dopravních sítích. Tuto část technické kybernetiky můžeme zařadit do relativně mladého oboru, který nazýváme logistika. Několik zasvěcených vědců se shodlo na jednoduché, i když ne zcela dokonalé definici že Logistika je obor o řízení přepravy hmot a my, pedagogové pracující na VŠLG, jsme se shodli na tom, že Logistika je obor o řízení přepravy hmotných a nehmotných prostředků. Můžeme si to tak zvolit? Můžeme. Uvědomme si, že jsme na vysoké škole, která je sice mladá, ale je to vysoká škola logistiky. Dokonce jediná vysoká škola tohoto typu v širokém okolí. Naše poslání je, aby se logistika jako taková rozvíjela, aby se řešily její jak praktické, tak teoretické základy. My pedagogové VŠLG musíme být v čele dalšího rozvoje oboru logistika. Ne jiná vysoká škola, která se zabývá mnoha jinými obory, a přitom dali také možnost existence logistice. Na všech ostatních školách to je pouze jeden z mnoha oborů. Pokud se budeme logistice dobře věnovat a rozvíjet ji jako významný obor, tak veřejnost naše názory a naši činnost ocení a přijme a naše škola bude dál v čele rozvoje oboru nezbytného pro jakýkoliv život na naší planetě. Není a ani nemůže být naším posláním papouškovat jiné bez důkladného poznání samotné podstaty logistiky. Naším posláním je samu teoretickou podstatu logistiky rozvíjet. Proto je také velmi důležité doktorandské studium na naší škole, byť ve spolupráci s dopravní fakultou ČVUT. 2. LOGISTIKA V PŘÍRODĚ A TECHNICKÝCH SYSTÉMECH Nejlépe si problematiku řízení přepravy ujasníme na dvou příkladech, uvedených v tomto článku. Jeden je z přírody a druhý z techniky, tedy ze společnosti. Prakticky dokonalý dopravní systém, který vytvořila příroda a který je velmi dobře, lépe řečeno, optimálně řízen a který příroda vylepšovala po mnoho milionů let. Jde o dopravu - 6 -
potravy v lidském těle. Podívejme se na to jako na dopravní systém a použijme pojmy z techniky a to z výrobních systémů. suroviny ústa žaludek tenké střevo tlusté střevo pevný odpad vzduch plíce játra buňky ledviny tekutý odpad srdce Obr. 2. Přepravní řetězec potravin v lidském těle logistický řetězec vytvořený přírodou. Celý proces, znázorněný na obr. 2, začíná potravou uloženou v zásobníku skladu (talíř na stole). Ta je vnímána řídicím systémem odběratele prostřednictvím zraku a čichu a proto se předem (dopředné řízení) připravuje na příjem suroviny (sliny). Jakmile se surovina dostane do příjmu (úst), upraví se na potřebnou zrnitost, odstraní se případné nevhodné části, zvlhčí se, a takto vytvořená směs je připravena k dopravě potrubím do prostor pro definitivní zpracování přijaté suroviny (žaludek). Zde se podle přesně stanovených podmínek surovina rozloží na směs různých komponent. Takto zpracovaná surovina rozložená téměř na molekuly postupuje potrubím do oddělení pro separaci (tenké střevo) a tam se ze směsi oddělí potřebné produkty a připraví se pro další dopravu. Nepotřebný zbytek se dopraví do dočasného skladu (tlusté střevo) a odtud se ve vhodný okamžik expeduje do okolí. Užitečné a potřebné produkty se dopraví složitou dopravní síti do překládacího místa (játra), kde se naloží na dopravní prvek (krev). Dopravní prvek tyto produkty dopraví k odběratelům (buňkám). Každý odběratel si odebere to, co potřebuje, jinak řečeno, to co mu chybí pro další život a zbytek neodebere. Dopravní prvek však musí od zákazníka (z buňky) odvést opotřebované látky - odpad a proto nemá mnoho možnosti dopravovat všechno, co zákazník neodebral zpět. Proto se část neodebraného zboží uloží do speciálně vytvořeného operačního skladu (tukové buňky) a dopravní prvek odveze pouze odpad - zcela nepotřebné prvky. Takto znečištěný dopravní prvek teče do čistící stanice (ledvin), kde se vyčistí - vyskladní, aby mohl znovu naložit nové zboží a proto postupuje znovu do nakládacího místa a celý dopravní cyklus se opakuje. Nepotřebné prvky z čistící stanice se, jako kapalné, dopraví do dočasného zásobníku (močový měchýř) a odtud se ve vhodné situaci expeduje do okolí. Toto je popis dopravy hmotného produktu jako hlavního zdroje všech hmotných části potřebných pro stavbu nových a obnovu porušených části mechanických prvků a také jako doprava suroviny pro výrobu energie potřebné pro činnost všech části živého systému. Pokud zákazníci (buňky) mají kritický nedostatek nějakého produktu, tak to prostřednictvím informačního systému oznámí vyššímu řídicímu systému a ten vyvolá signál pro doplnění chybějícího zboží formou bolesti určitého místa. V takovém případě se např. přijme tabletka s příslušným prvkem a ten se přes celý popsaný dopravní cyklus dostane k zákazníkům, kteří jej nárokovali. Ne jenom k nim, ale také ke všem ostatním, ale ti to co nepotřebují nepřijmou. Injekce přímo do krve tento proces zrychlí. - 7 -
Autor se domnívá, že tento zajímavý popis dopravního systému, který popisuje dopravní cesty hmotného toku surovin a jejich produktů v objektu, který vytvořila příroda, je dobrou inspiraci pro posuzování systémů, které vytvořil člověk. Aby tento hlavní dopravní systém v živém organismu bezchybně pracoval, musí se v těle aktivovat celá řada dalších činností, dalších podsystémů. V technických systémech tyto další a velmi potřebné systémy nazýváme systémy technického zabezpečení. Bez tohoto zabezpečení by ten hlavní dopravní systém nemohl bezchybně pracovat. Takto je velmi stručně popsán dopravní systém hmotných části v živém organismu. Všechny živé organismy na světě mají podobný jednoduchý a přitom složitý systém dopravy a celý tento dopravní cyklus i jeho podpůrné činnosti jsou bezchybně řízené, tzn. že je zajištěna dokonalá logistika celého systému. Člověk, jako součást přírody, si pro svůj život v prostředí přírody vytváří své uměle systémy. Pro porovnání si popišme jeden z dopravních systémů vytvořených člověkem a to je zásobování domácnosti teplem. palivo kotel primární výměník sekundárn í výměník předávací stanice zákazní ci Obr. 3. Přeprava tepla logistický řetězec vytvořený člověkem Dopravní systém, vyznačený na obr. 3, začíná, stejně jako u všech přírodních systémů v zásobníku, v tomto případě v zásobníku energie. V našem případě je tato energie koncentrovaná ve fosilních palivech (uhlí, ropa atp.). Z tohoto zásobníku se palivo přepraví do předúpravy, kde se upraví na potřebnou zrnitost a někdy i vlhkost a odtud se přepraví do prostoru (spalovací prostor), kde se chemicky rozdělí na užitečnou energii a na hmotný odpad. Zatím co se hmotný odpad (popel) uloží do přechodného skladu a odtud se ve vhodný okamžik vyexpeduje do přírody, tak užitečná energie se naloží na dopravní prostředek (páru o teplotě cca 200 0 C) a ta se potrubním systémem přepraví do několika předávacích míst (primárních výměníkových stanic). V těchto stanicích se velká část energie přeloží na další nosič (vodu o teplotě cca 130 0 C). V této předávací stanici se z primárního okruhu musí odebrat takové množství tepla, aby primární dopravní prostředek - pára zkondenzovala a ta se pak ve formě kapaliny vrací do výchozího místa, to je do kotle. Zpětné potrubí je navrženo pro kapalinu a proto má výrazně menší průměr. Energie, která se přeložila na vodu, se pečlivě isolovanou potrubní sítí dopravuje k dalším, sekundárním překládacím místům (výměníkovým stanicím). Tam se opět energie přeloží na další dopravní prostředek, opět vodu o teplotě cca 130 0 C. Tento nosič dopraví energii téměř až k zákazníkovi do koncových předávacích stanic. Zde se tepelná energie přeloží opět na další nosič a ten, s teplotou cca 60 0 C, která je pro dotyk lidí bezpečná, dopraví teplo až ke konečnému odběrateli, do radiátorů v bytech. Zákazník (odběratel) si prostřednictvím regulačních ventilů odebere pouze tolik energie zboží, kolik potřebuje a - 8 -
nepotřebný zbytek vrátí do zpětného dopravního systému potrubí. Nevyužité zboží (teplo) se zpětnou dopravou vrátí až k původnímu zdroji, ale nejdále do primárního překládacího místa primární výměníkové stanice a tam se vyhodí odsálá do okolí. Dále již se z technických důvodů přepravovat nemůže, protože v tomto překládacím místě musí přiváděná pára zkondenzovat. Tento dopravní systém jako systém logistický vytvořil člověk a proto má oproti systémům vytvořených přírodou značné nedostatky. Produkt prodeje, tedy energie se po dopravní cestě ztrácí, takže do cílové stanice dojde menší množství, než bylo vyskladněno. Druhou nedokonalosti je to, že energii, kterou si zákazník nevezme a nechce zaplatit, nelze, tak jak to bylo popsáno při dopravě v lidském těle, uložit do dočasného operativního skladu, ale musí se téměř doslova vyhodit a tuto ztrátu musí nakonec zaplatit všichni spotřebitelé. Logistika, tj. doprava a řízení tepla vlastně připomíná tržiště. Prodejce přinese na trh všem zájemcům určité množství tepla a zákazníci si odeberou tolik tepla, kolik chtějí a zaplatí za to, co si vzali, ale prodejci se zbytkem nemají co dělat. Proto odběratelům zaúčtují navíc také alikvotní část nákladů za ztracený zbytek a také alikvotní část na vybudování a provoz dopravní cesty. 3. LOGISTICKÝ ŘETĚZEC A JEHO SOUČÁSTI Mezi přepravními systémy vytvořenými přírodou a vytvořenými člověkem je zásadní rozdíl i v tom, že v řízení systémů vytvořeným člověkem hrají velmi významnou roli peníze. V tomto případě je celý logistický řetězec tvořen prakticky třemi dopravními, nebo lépe řečeno přepravními systémy jak je naznačeno na obr. 4. tok finanční prodej objednávky faktury nákup tok informační tok tepla Obr. 4. Přepravní okruhy hmotnosti, informací a financí tři na sobě závislé logistické řetězce. - 9 -
Základem celého systému logistického řetězce je - jako vždy - vlastní přeprava hmotného produktu, v tomto případě např. opět doprava tepla. Tato přeprava je řízená z velínu dispečerem, který zajišťuje řízení přepravy v reálném čase a řízení operativní. Cílem jeho řízení jsou pokyny z nadřazené složky pracující v časové oblasti taktického a strategického řízení. Vyšší nadřazená složka, v tomto případě vyznačená na obr.4 modrými čárami, pracuje již jenom s informacemi a je to tedy oblast informačního systému. Na této úrovni řízení se domlouvá soulad s odebíráním a dodáváním tepla a to v časovém období měsíců. Pro dodávku tepla to je také dodávka a její změny v ročních obdobích. Změny teplot v ročních obdobích jsou zcela nezávislé na řízeném systému, a tedy vystupují jako poruchové veličiny. Na této taktické úrovni řízení je velmi důležitý odhad vývoje počasí na delší dobu dopředu, což již dnes meteorologický ústav zajišťuje, a podle toho plánovat krátkodobé změny v dodávkách tepla. Podrobnější rozbor takového systému řízení bude uveden v jiném článku tohoto časopisu. Doprava tepla je velmi zajímavý systém přepravy, jak se dá poznat z dosavadního popisu, ale uveďme ještě jeho paralelu s přepravou materiálu (tepla) automobilem. Teplo se naloží na auto, a auto jej přepraví k zákazníkovi. Zákazník nechá složit pouze část nákladu a auto se musí vrátit, i když je téměř plné. Tam se zase doplní a plné jede zpátky. Co ale s teplem které přivezlo jiné auto v předchozím úseku. Tam se to také opakuje. Náklad na autě který zůstal se opět pouze doplní a auto jede znovu. Místo auta v rozvodu tepla teče horká voda, ale princip je stejný. Na tomto příkladu je vidět poněkud problematická přeprava tepla, ale zatím se s tím nedá nic dělat. 5. HIERARCHICKÝ SYSTÉM ŘÍZENÍ V LOGISTICE. Rozdělení řídících úrovní podle časového hlediska na čtyři úrovně není sice nezbytné, ale velmi vhodné. Je to rozdělení, které se používá velmi často. Je znázorněno na obr. 5. Stejným hierarchickým rozdělením jsou řízené systémy v živých organismech. Pokud se vrátíme k dopravnímu systému potravy a živin v lidském těle, tak všechny vnitřní orgány jsou řízeny na časové úrovni řízení v reálném čase. Např. př. zvýšené zátěží se zadýcháme, aby plíce dodaly buňkám větší množství kyslíku. Všem buňkám? Ne, ty co jsou při námaze relativně nevyužity, ty si kyslík z krve nevezmou a nechají jej pro ty buňky, které se již delší dobu zatěžují. Jak? Způsobí to teplota těch buněk a tím také větší prostor pro využití kyslíku. Ostatní orgány jsou řízeny sice také nervovým systémem, řečeno jinak informačním systémem, ale nadřízeným vnitřním orgánům, protože naše pohyby jsou řízený na základě informací z okolí a to vnitřní orgány nejsou. Informace z okolí živého systému se přepracovávají se na pohyby svalů a tedy celého systému v okolní scéně. Takže pokud se řízení celého systému v centrální části mozku rozhodně k běhu, tak spustí podřízený systém řízení, který zpracuje algoritmus pro stahování určitých skupin svalů tak aby se celý systém pohyboval tak jak to při běhu musí být. Ten nejvýše postavený řídicí systém již neřeší, jak se svaly stahují, tak řeší jiné problémy, jako např. rovnováhu, a potřebné pohyby pro běh je řešen na podřízené úrovni. Prakticky stejný způsob řízení si můžeme představit při řízení logistického systému. Rozhodnutí co a jak, v časové úrovni měsíce, týdne, dne, stejného množství, měnícího se množství, z jednoho místa, z více míst, v jakých obalech se bude dopravovat, potřebuje přeprava klimatizaci a pod, se bude dopravovat, se dohodne na nejvyšší úrovni, prakticky mimo hlavní logistický řetězec. Toto rozhodnutí dostane vedení přepravy, podle kterého naplánuje plán přepravy, nároky na přepravní prostředky, možnosti plného vytížení apod. - 10 -
Toto rozhodnutí dostane dispečer, který určí, které přepravní prostředky se využijí, jak dlouho budou v akci, než je bude možno použít pro další činnost apod. a zpracuje pro každou přepravu podrobný plán cesty. Strategické řízení Řízení zásobování Řízení přepravy Řízení odbytu Taktické řízení Operativní řízení Řízení v reálném čase ZDROJ SÍŤ SPOTŘEBA Obr. 5. Čtyři časové úrovně řízení v logistickém řetězci Takto zpracovaný plán dostane řidič dopravního prostředku, který pak řeší řídící úlohy v reálném čase. Řízení v reálném čase je v tomto případě náročné, protože trvale řeší problémy, které vzniknou změnou situace na plánované dopravní cestě. Toto řízení vyžaduje trvale soustředění a trvale rozhodování jak bude reagovat na změny, které vybočují z běžné rutiny. Doposud jsme ale nevzpomněli na dva faktory vyskytující se ve všech úrovních řízení ať již to je ve strategické nebo v úrovni reálného čase a to jsou poruchové a havarijní stavy. Pokud definujeme poruchový stav jako poruchu, která ještě dovoluje splnit zadané úkoly řízení, jako např. zvýšená teplota motoru, pokles hladiny oleje apod., což znamená relativně snadno příčinu najít a odstranit, tak se přeprava sice prodlouží, ale zadaná úloha se splní. Havarijní stav se obvykle charakterizuje tak, že vznikla taková překážka, při které se musí řešit zcela jiné úkoly a vlastní splnění přepravy je na nějakou dobu nepodstatné. Např. při převrácení vozidla a vytečení přepravované tekutiny, se musí nejprve vozidlo odstranit z dopravního koridoru, uvést dopravní koridor do provozu schopného stavu a teprve pak je možné uvažovat co s přepravovaným nákladem. - 11 -
V živých organismech se řeší stejné úkoly. Poruchový stav je např. když na výletě při namáhavém výstupu začne bolet koleno. Tak jej ošetříme a se sníženou námahou můžeme pokračovat. Pokud by se ale noha zlomila, tak již je úplně jedno co jsme chtěli dělat a kde dojít, a máme pouze jediný cíl a to je dostat se do nemocnice. Pokud se vrátíme k obr. 4 tak ve schématu jsou zcela jednoznačně oddělené tři řídící smyčky. Těm dvěma spodním, tj. řetězcům pro řízení přepravy jsme věnovali výše uvedené úvahy. Tyto dva řetězce, tj. přeprava hmotných prostředků a přeprava informací platí jak pro přírodu, tak pro systémy vytvořené člověkem. Třetí přepravní řetězec je přeprava finančních prostředků a ten přísluší pouze systémům, které vytvořil člověk. V zásadě platí známý slogan, že vždy se jedná o peníze. Je to další z významných faktorů logistiky, kdy se na první pohled nepřepravují ani hmotné ani nehmotné prostředky. Je to každopádně velmi zajímavá přepravní smyčka a to velmi pečlivě řízená. Tento logistický řetězec přepravuje peníze. Peníze jsou uloženy, jako ve všech případech logistiky, ve skladech peněz, jsou to zpravidla účty v bankách. Pro zlepšení informace připomínám, že účet má úplně stejný charakter jako zásobník a také to zásobník je. Má lineární statickou charakteristikou a integrační dynamickou charakteristikou nultého řádu. Pokud přidáme k takovým prvkům staticky a dynamický popis prvku s dopravním zpožděním, tak můžeme takovýto systém popsat matematicky a modelovat jak se statickými, tak dynamickými vlastnostmi. Akumulační prvek systému, tedy účet v bance, zvyšuje nebo snižuje hladinu peněz podle znaménka vstupních nebo výstupních veličin. Protože se takové označení běžně nepoužívá, tak to popišme jinak. Množství peněz je číslo. Toto číslo je kód, do kterého je uložena informace o množství peněz. Informace o množství peněz je zakódováno do binárního signálu a ten se potom v informačních systémech přenáší jako elektrické impulsy z určeného místa na jiné určené místo. Teprve na žádost člověka se zobrazí jako číslo, kterému člověk rozumí a toto číslo se může na vhodném místě, např. v bankomatu přetransformovat na několik pěkně potištěných papírku, které vyměníme za reálné zboží, nebo službu. Jednodušeji řečeno, peníze se přemění na data, to je také signál, data se přenesou na jiné místo, tam se přičtou nebo odečtou s jinými daty a výsledek je zakódovaný nový stav peněz na účtu. Je to klasický logistický řetězec, který je po celou dobu transakce velmi pečlivě řízen a jako každý systém má své vlastnosti. Toto je třetí část celého logistického řetězce pro přenos hmotných a v některých případech i nehmotných prostředků. Tento logisticky řetězec v přírodě prakticky nemá obdoby. 6. ZÁVĚR Na závěr si znovu připomeňme, že přeprava je základ života na zemi. Existence živé přírody je závislá na přepravě a to jak na přepravě hmot, tak na přepravě signálů a tedy informací. Systémy, které vytvoříme my lidé, jsou řízeny podle našich znalostí, podle našich představ. Pokud jsou naše znalosti o vlastnostech a struktuře řídicího systému dobré a máme dostatečné znalosti o možnostech řízení, tak se vše, co je potřebné ve společnosti, přepravuje s menšími nebo malými nedokonalostmi. Takto šetříme nám i společnosti nejen peníze, ale také snižujeme negativní vlivy přepravy na životní prostředí, ve kterém žijeme. Zde je cílem naznačit kolik společného má řízení v živých organismech a v systémech které vytvořil člověk a hlavně navést čtenáře na to, že příroda je a dlouho bude pro nás logistiky obrovskou studnici pro poznávání naší činnosti v řízení přepravy hmotných a nehmotných prostředků, tedy v logistice. - 12 -
Literatura Kebo,V.-Strakoš, V.:Utilization of Virtual Reality in the Objects and Technology. - International Symposium on Earth Science and Technology 2009, Fukuoka, Japan. ISBN 978-4-9902356-0-4. Pg221-227, 5fig. Malindžák, D. a kol.: Aplikacia modelovanie a simulacie v logistike podniku. - Učebnice TU Košice. Slovensko, 2009. ISBN 978-80-553-0264-5. 286 str., 153 obr. Malindžák, D. a kol.: Modelovanie a simulacia v logistike. - Učebnice TU Košice. Slovensko, 2009. ISBN 978-80-553-0265-2. 182 str., 121 obr. Strakoš, V.: Logistika a silniční doprava. - Sborník mezinárodní konference LOADO 2009, Vysoké Tatry, Slovensko, 2009. ISSN 1451-. Recenzent: Prof. Ing. Otto Pastor, CSc. - 13 -