Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Общая характеристика процессов управления выпуском продукции и видами хозяйственной деятельности промышленного предприятия 10
1.1. Особенности современного динамичного рынка 10
1.2. Автоматизированное управление предприятием в условиях динамичного рынка 13
1.3. Требования к методам математического описания процессов автоматизированного управления предприятием 29
1.4. Анализ существующих методов описания материальных и финансовых потоков 31
1.5. Постановка задачи диссертации 43
Выводы по главе 1 46
Глава 2. Разработка обобщенной модели процесса автоматизированного управления предприятием в условиях динамичного рынка 47
2.1. Обобщенная модель процессов автоматизированного управления предприятия для условий динамичного рынка 47
2.2. Маржинальная прибыль как критерий оптимальности 51
2.3. Расчет проекта оптимального плана 54
2.4. Переход от натуральных показателей к финансовым 58
2.5. Модель пересчета плана выпуска продукции 61
Выводы по главе 2 63
Глава 3. Разработка модели бюджетов предприятия и алгоритмов управления выпуском продукции 64
3.1. Бджетирование как инструмент для изучения финансовых потоков . 64
3.2. Многомерная модель бюджетов хозяйственной деятельности предприятия 66
3.3. Алгоритм финансовой оценки программы выпуска продукции 92
3.4. Алгоритм выбора рекомендаций по управлению программой выпуска продукции 106
Выводы по главе 3 124
Глава 4. Результаты компьютерной реализацией эксперимента 125
4.1. Структура программно-технических средств 125
4.2. Программная реализация с использованием базы данных 130
4.3. Результаты эксперимента и внедрения 149
Выводы по главе 4 169
Заключение 170
Литература 171
Приложение
- Особенности современного динамичного рынка
- Требования к методам математического описания процессов автоматизированного управления предприятием
- Обобщенная модель процессов автоматизированного управления предприятия для условий динамичного рынка
- Бджетирование как инструмент для изучения финансовых потоков
Введение к работе
Актуальность проблемы. Автоматизированное управление, как один из способов повышения эффективности промышленного производства, используется с 70-х годов XX века.
Наиболее значительные результаты в описании управления материальными потоками представлены в работах Арефьева И.Б, Буркова В.Н., Бус-ленко Н.П., Вавилова А.А., Воронова А.А., Емельянова СВ., Заикина О.А., Игнатьева М.Б., Имаева Д.Х., Кульбы В.В., Малышева Н.Г., Мамиконова А.Г., Моисеева Н.Н., Нелепина Р.А., Плескунина В.И., Поспелова Г.С., Поспелова Д.А, Скурихина В.И., Советова Б.Я., Фомина Б.Ф., Цвиркуна А.Д., Цехановского В.В., Цуркова В.И., Чертовского В.Д., Яковлева С.А., Яшина А.И., зарубежных авторов Гроумпоса П.П., Джамшиди М., Икеда М., Калма-на Р., Касти Д., Каплан Р.С., Месаровича М.Д., Озпонера Ю., Сингха М.Г., Такахара Я., Финдейзена В., Хассана М.Е., Шеера А.-В., Шильяка Д.Д.
Первоначально модели процесса автоматизированного управления производством разрабатывались для учета, планирования, контроля (статический режим) в предположении - особенно для плановой экономики - практически стабильного спроса потребителей. Вскоре стало ясно, что наличие многочисленных возмущений (срыв поставок, дефицит материалов, сбои в работе оборудования) требует рассмотрения динамического режима работы автоматизированных систем, учет которого стал насущной необходимостью после перехода России к рыночной экономике. В рамках рынка промышленные предприятия стали высокодинамичными в силу резко возросшей индивидуализации, быстрой и существенной изменчивости спроса потребителей (размещение, изменение, отмена заказов, потребность в новом виде продукции), цен и ресурсного обеспечения.
Целью предприятия в таких условиях является получение существенного конкурентного преимущества, одним из возможных путей достижения которого является максимизации прибыли.
Особый интерес в этом плане вызывает автоматизация управления предприятий серийного типа прежде всего в легкой промышленности, машино- и приборостроении, полиграфии, позволяющая сближать интересы производителя и потребителя.
Современный производитель должен для повышения конкурентоспособности продукции приспосабливаться не только к количественному, но и к ассортиментному изменению спроса.
Применяемые стандарты управления MRPII/ERP используют компьютерные информационные системы для ускорения расчетов и своевременной подачи информации руководителям различных рангов, однако имеют существенные ограничения на область применения.
Последовательный учет ограничений на ресурсы, итеративный характер расчетов не позволяет отслеживать динамику быстрого изменения спроса в реальном масштабе времени.
Метод синхронизированного планирования и оптимизации (СПО) или Advanced Planning and Scheduling - APS, учитывая ограничения совместно (синхронно), не устраняет итеративности расчетов.
Учет только ограничений на ресурсы не дает возможности использовать их лучшим образом даже при стабильном спросе.
К тому же во всех применяемых методах исследования рассматриваются ограничения на материальные, трудовые ресурсы и оборудование. В то же время финансовые потоки, оказывающие существенное влияние на работу автоматизированной системы, в названных моделях системно не учитываются.
Исследования финансовых потоков, большой вклад в которые внесли Баканов М.И., Шеремет А.Д., Бочаров В.В, Ковалев В.В., Савицкая Г.В., Русак Н.А., Кравченко Л.И., Майданчик Б.И., Щиборщ К.В., а также зарубежные авторы Бригхэм Ю., Сигел Дж.Г., Хан Д., Шим Дж.К., проводятся, как правило, автономно и в статическом режиме.
В этих условиях актуальным поиск перспективных путей повышения качества и расширения сферы применения автоматизированного управления путем выявления влияния динамики рыночной среды на характеристики промышленного предприятия при совместной оценке материальных и финансовых потоков.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка модели процесса автоматизированного управления промышленным предприятием в условиях динамичной внешней рыночной среды.
Для достижения данной цели в работе поставлены следующие подлежащие решению задачи.
1. Анализ особенностей реализации процессов управления выпуском
продукции и видами хозяйственной деятельности промышленного предпри
ятия в условиях динамичного рынка.
2. Разработка обобщенной модели процесса автоматизированного
управления промышленным предприятием в условиях динамичной внешней
рыночной среды.
Разработка модели бюджетов хозяйственной деятельности предприятия, обеспечивающих взаимодействие процесса выпуска продукции и видов хозяйственной деятельности промышленного предприятия.
Разработка алгоритмов финансовой оценки и корректировки плана выпуска продукции и хозяйственной деятельности промышленного предприятия в условиях скачкообразных изменений спроса на продукцию.
Объектом исследования являются автоматизированные системы управления мелкосерийными дискретными многономенклатурными производствами в условиях динамичной внешней рыночной среды, а предметом исследования служит процесс управления выпуском продукции и видами хозяйственной деятельности промышленного предприятия в условиях динамичной внешней среды.
Метод исследования. В работе использован модельный подход. Предложенная интегральная оптимизационная модель процесса автоматизированного управления предприятием декомпозируется на частные математические модели управления, для описания которых используются: линейное статическое программирование, процедурное представление — для создания модели процесса планирования и управления; методы экономического анализа, управленческого учета и бюджетирования - для формирования алгоритмов анализа и корректировки планов предприятия с учетом финансовых потоков.
Научная новизна. Предложена обобщенная модель процесса автоматизированного управления промышленным предприятием, с учетом влияния динамики параметров рынка на результаты хозяйственной деятельности предприятия, что позволяет находить варианты совместной корректировки плана выпуска продукции и хозяйственной деятельности предприятия в условиях скачкообразных изменений спроса на его продукцию.
Принципиальный вклад в развитие исследований в области моделирования организационно-экономических систем управления вносят следующие полученные автором новые научные результаты.
1. Обобщенная модель процесса автоматизированного управления
промышленным предприятием в условиях динамичного рынка, отличающая
ся учетом влияния динамики параметров рынка на результаты хозяйствен
ной деятельности предприятия, что позволяет находить варианты совмест
ной корректировки плана выпуска продукции и хозяйственной деятельности
предприятия в условиях скачкообразных изменений спроса на его продук
цию.
2. Многомерная модель бюджетов хозяйственной деятельности про
мышленного предприятия, отличающаяся наличием формализованного язы
ка описания для настройки модели на различные виды хозяйственной дея
тельности промышленного предприятия, позволяющая оперативно получать
финансово-экономические оценки хозяйственной деятельности предприятия.
3. Алгоритмы финансовой оценки и выработки рекомендаций по
управлению выпуском продукции и хозяйственной деятельностью промыш
ленного предприятия в условиях скачкообразного изменения спроса на про
дукцию, отличающиеся применением в схеме данных многомерной модели
данных, позволяющей унифицировать структуру бюджетов, упростить про
цедуру создания бюджетов и проведения операций с ними.
4. Модель пересчета плана выпуска продукции в условиях скачкооб
разных изменений спроса на нее, отличающаяся использованием отклонений
возмущенного состояния от невозмущенного, позволяющая снизить размер
ность решаемой задачи расчета.
Практическая ценность. Предложенная модель может использоваться как основа для построения процесса автоматизированного управления предприятиям в условиях динамичной внешней среды для оперативного управления мелкосерийным многономенклатурным промышленным предприятием.
Реализация результатов работы.
Разработанные алгоритмы использованы "ЗАО Образцовая типография" и в компании "Согрейся красиво!".
Часть научных результатов вошла в курсы лекций по дисциплинам «Теория и методы принятия решений» (Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (ЛЭТИ им. В.И.Ульянова (Ленина)) для специальности 23.01.02 «Автоматизированные системы обработки информации и управления» и «Информационные технологии в экономике» (Северо-западный институт печати Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна) для специальности 08.05.02 «Экономика и управление на предприятиях», что подтверждено актами внедрения.
Научные положения, выносимые на защиту.
1. Обобщенная модель процесса автоматизированного управления промышленным предприятием в условиях динамичной внешней рыночной среды.
Многомерная модель бюджетов хозяйственной деятельности промышленного предприятия.
Алгоритмы финансовой оценки и выработки рекомендаций по управлению выпуском продукции и хозяйственной деятельностью промышленного предприятия в условиях скачкообразного изменения спроса на продукцию.
Модель пересчета плана выпуска продукции в условиях скачкообразных изменений спроса на нее.
Апробация работы. Основные положения и научные результаты докладывались на Всероссийской научной конференции «Управление и информационные технологии» (С.-Петербург, 2005), на Межрегиональной конференции «Информационная безопасность регионов России - ИБРР-2005» (С.Петербург, 2005), на международной научной конференции " Информатизация процессов формирования открытых систем на основе САПР, АСНИ, СУБД и систем искусственного интеллекта (ИНФОС-2005)» - (Вологда).
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 6 печатных работ: 2 депонированных рукописи, 4 доклада на международных, всероссийских и региональных конференциях.
Структура и объем работы. Основные научные положения рассмотрены в четырех главах, заключении и приложении. Основная часть диссертации изложена на 175 страницах текста. Работа содержит 65 рисунков и 45 таблиц. Список литературы включает 84 наименования.
Особенности современного динамичного рынка
Последние два десятилетия экономика России, в первую очередь, промышленность претерпевает существенные изменения на пути реформирования от плановой системы хозяйствования к рыночной экономике. Часть государственных предприятий, например, предприятия оборонной промышленности, действуют еще по правилам плановой экономики. В то же время наиболее динамично развивающиеся отрасли (сырьевые и добывающие, телекоммуникации, пищевая, легкая промышленность, полиграфия, строительство, торговля) уже действуют по законам рыночной экономики. Рыночные отношения требуют от предприятий учета двух основных особенностей [52,65]. А. Динамичности внешней (рыночной) среды. Б. Учета влияния финансовых потоков.
Отличительной чертой современной рыночной экономики является динамичность основных факторов: жизненного цикла продуктов и технологий; структуры и объема спроса на продукцию; цен на ресурсное обеспечение.
Динамичность спроса, например, предполагает два случая [65].
1. Изменение спроса на старую продукцию, включающее увеличение доли рынка, новое применение выпускаемой продукции, внеочередные выгодные для предприятия заказы.
Математически такое изменение спроса может отображаться любой функцией. Однако с точки зрения управления наиболее тяжелым является скачкообразное изменение вида [65] где Rf(t) - прежний спрос на продукцию вида у; ARj - количественное изменение спроса; в- момент времени изменения спроса; l(t - в) - единичная функция. Частота появления и величина таких скачков гораздо выше, чем при плановой экономике. .2. Появление нового заказа (изменение заказа, размещение нового заказа) m=l где Rjnew(t) величина спроса на новую продукцию; вт - момент времени изменения спроса.
В основе динамичности лежат научно-технический прогресс, специализация и кооперация, вертикальная и горизонтальная интеграция предприятий, уменьшение барьеров для движения капитала, технологий, товаров и услуг. Это приводит к постоянному сокращению жизненного цикла продуктов и технологий, увеличению предложения новых продуктов и технологий, быстрому устареванию старых продуктов. Постоянное сокращение жизненного цикла продуктов необходимо учитывать предприятиям для их успешной деятельности.
Как следствие, наблюдается высокая динамичность структуры и объема, как спроса, так и предложения товаров и услуг. Новые продукты при реальных преимуществах по сравнению со старыми очень быстро вытесняют последние. Это приводит к тому, что предприятие должно быть способно оперативно реагировать на требования рынка и изменять номенклатуру выпускаемой продукции.
Рассуждения, приведенные для спроса, справедливы и для ресурсного обеспечения и цен.
Ресурсное обеспечение, как фактор развития экономики, включает в себя капитал, трудовые ресурсы, энергоресурсы, землю, производственные, офисные и торговые помещения. Цены на ресурсное обеспечение непосредственным образом влияют на рентабельность предприятий. Изменение цен на ресурсное обеспечение, как правило, происходит в соответствии с законами спроса и предложения, но зачастую связано с политическими событиями или дефицитом природных ресурсов, поэтому бывает неожиданным.
Компенсация динамичности внешней рыночной среды, как показано в [65], наиболее успешна на предприятиях с серийным типом производства. В связи с этим далее анализируются процессы планирования и управления именно для серийного типа.
Б. Анализ финансовых потоков. При плановой экономики проводился расчет плана чаще всего в натуральном выражении. Ставилась задача выполнения плана, порой - любой ценой. В связи с этим исследование финансовых потоков отходило на второй план и обычно проводилась по формулам вида [14] где Ф, - количество финансов, характеризующих i-ый ресурс (продукт); Wj -необходимое количество ресурса (продукта); aj - цена единицы ресурса (продукта).
При рыночных отношениях основным понятием становится прибыль, и проводить учет финансовых потоков по формулам (1.3) становится недостаточным [9, 48, 56]. При планировании хозяйственной деятельности предприятия необходимо проверять обеспеченность выполнения производственной программы финансовыми ресурсами и просчитать заранее возможный финансовый результат предприятия.
Требования к методам математического описания процессов автоматизированного управления предприятием
Покажем, что современный динамичный рынок и необходимость детального учета влияния финансовых потоков формируют дополнительные требования к методам математического описания процесса автоматизированного управления предприятием.
К методам математического описания процессов в динамичных системах предъявляются [52] дополнительные требования учета следующих особенностей: 1) целенаправленности функционирования высокоразмерной системы, подверженной целевым воздействиям и структурным изменениям ее элементов; 2) многоуровневого характера систем с изменением масштабов описания процессов по координатам и времени на границах уровней; 3) потребности в согласовании (векторных) экономических интересов целенаправленных элементов [34]; 4) неопределенности в получении данных (об управляющей части) для моделирования; 5) совместной оценки экономических и управленческих свойств; 6) значительная доля неформальных процедур; 7) интеграции [49, 63, 67] процессов функционирования, характерных для классических систем автоматического управления, и развития (адаптации); 8) динамичности свойств в силу значительной интенсификации информационно-управляющих процессов в сравнении с известными, традиционными АСУ; 9) движения финансовых потоков совместно с потоками других ресурсов; 10) максимальная эффективность работы предприятия в краткосрочном периоде за счет максимальной отдачи на вложенный капитал [48] и, в первую очередь, на оборотный капитал.
Усиление конкуренции, сокращение жизненного цикла продукции и, как следствие, сокращение производственного цикла, повышенные требования к гибкости и адаптивности систем управления предприятий, постоянное развитие в сфере информационных технологий непосредственным образом отразилось на АСУП.
Изменяются критерии при планировании и управлении в таких системах [12].
Подразумевается, что оборотный капитал не включает в себя амортизацию основного капитала, так как величина амортизации основного капитала может являться субъективной величиной и в итоге искажать данные об эффективности деятельности предприятия.
С финансовой точки зрения для достижения максимальной отдачи на оборотный капитал должен соблюдаться баланс между рентабельностью продаж (оборота) и коэффициентом оборачиваемости капитала [48]. С точки зрения производственной деятельности предприятия это означает необходимость достижения оптимального соотношения между следующими факторами [48]: стоимостью закупаемого ресурсного обеспечения; ценой и объемом продаж готовой продукции; эффективностью производства; величиной запасов ресурсного обеспечения, незавершенного производства и готовой продукции.
В то же время, следует всегда помнить, что стремление повысить краткосрочную эффективность, в первую очередь, за счет снижения части расходов, может быть чревато проблемами в будущем. Например, снижение рас ходов на ремонт оборудования в краткосрочном периоде может повысить рентабельность предприятия, но в дальнейшем приведет к частым поломкам оборудования. Это, в свою очередь, приведет к срыву производственного графика работ и недополучению прибыли предприятия.
В дальнейшем ограничимся рассмотрением процессов текущего и оперативного управления.
Многообразие видов ресурсного обеспечения, производимой продукции и технологий по переработке материальных ресурсов определяет разнообразие производственных процессов и систем.
Покажем, что существующие методы описания процесса автоматизированного управления предприятием не удовлетворяют, прежде всего, двум последним требованиям и недостаточны для описания процесса адаптации к скачкообразным изменениям спроса на продукцию.
Обобщенная модель процессов автоматизированного управления предприятия для условий динамичного рынка
Рассмотрим автоматизированные системы управления серийным дискретным многономенклатурными промышленными предприятиями в условиях динамичной внешней рыночной среды на уровнях «руководитель предприятия - диспетчер - начальники производственных подразделений».
При этом будем опираться на стандарт QMS и системы бизнес-процессов Американского центра производительности и качества. Рассмотрим бизнес-процесс «Производить и обеспечивать производство».
В силу новизны постановки задачи диссертации следует начать исследование моделей с высокоабстрактного уровня на основе теоретико-множественной модели процесса автоматизированного управления предприятием (рис. 2.1). При переходе на более низкий уровень абстракции она будет преобразована в систему частных теоретико-множественных моделей управления.
Теоретико-множественная модель вида (2.1) обладает слишком высокой степенью абстракции и не позволяет получать необходимые прикладные результаты. Ее следует декомпозировать в виде системы частных теоретико-множественных моделей управления.
К настоящему времени разработан широкий спектр частных математических моделей управления (ЧММУ), которые относятся к разным функциональным задачам и к различным подсистемам АСУ. Предлагается провести декомпозицию теоретико-множественной модели управления на ЧММУ, сгруппированные по двум стадиям управления: планирование и управление (рис. 2.2).
Модели планирования предлагается реализовать на базе четырехэтап-ной процедуры обобщенной модели, предложенной автором, которая включает в себя следующие этапы. Этап 1: составление проекта оптимального плана выпуска с помощью линейного статического программирования. Этап 2: формирование книги операций (переход от натуральных показателей к финансовым) с помощью алгебраического преобразования. Этап 3: финансовая оценка и выработка рекомендаций по управлению с помощью многомерной модели бюджетов. Этап 4: пересчет плана выпуска с учетом полученной финансовой оценки с помощью модели пересчета.
Модели управления охватывают три фазы управления: учет, анализ и управление: учет реализуется с помощью методики управленческого учета; анализ — финансовая оценка предприятия с помощью многомерной модели бюджетов; управление - выработка рекомендаций по управлению с помощью многомерной модели бюджетов.
Сформулированная таким образом обобщенная модель процесса автоматизированного управления предприятием представляет собой концептуальный уровень описания и требует дальнейшей детализации и формализованного описания элементов модели на логическом уровне. В первую очередь, это касается описания критерия модели.
Выбор критерия, в первую очередь, зависит от конкретных задач предприятия. Покажем, что для предприятия, основной задачей которого является максимизация прибыли по основной деятельности, в качестве критерия оптимизации целесообразно выбрать показатель маржинальной прибыли от реализованной продукции. Под маржинальной прибылью понимается разница между ценой реализации продукции и прямыми (переменными) издержками на производство продукции, включающими затраты на сырье, материалы и оплату труда производственных рабочих. Тогда формализовано, как основа для последующего формального представления, задача оптимизации производственного плана выпуска продукции может быть представлена в общем виде следующим образом.
Бджетирование как инструмент для изучения финансовых потоков
Финансовую оценку программы выпуска и хозяйственной деятельности предприятия (этап 3 четырехэтапной процедуры обобщенной модели) в работе предлагается осуществлять с помощью бюджетирования.
Под бюджетированием понимается [5] технология планирования, учета, контроля движения денежных средств и формирование финансовых результатов, что позволяет управлять платежеспособностью и ликвидностью предприятий.
Сравнивая фактические результаты бюджетов с плановыми, можно установить, какие расходы требуют особого контроля и за счет каких факторов можно увеличить доходы предприятия.
Финансовый учет на предприятии должен быть построен на принципах бухгалтерского учета, т.е. иметь набор классификаторов и справочников, таких как план счетов, набор справочников аналитических признаков. Каждая операция должна фиксироваться в хронологическом порядке в книге хозяйственных операций (КХО) с использованием принципа «двойной записи». В КХО каждая запись, наряду с указанием корреспондирующих счетов, должна содержать набор аналитических признаков (желательно от 1 до 3) по каждому из счетов, дополнительно характеризующих хозяйственную операцию. Книга хозяйственных (учетных) операций (КХО) - таблица, содержащая все финансовые операции по хозяйственной деятельности предприятия должна содержать следующие поля: № хозяйственной операции; дата операции; сумма операции; счет по дебету; счет по кредиту; набор аналитических признаков по дебету (в зависимости от требований к детальности учет, как правило, от 1 до 3); набор аналитических признаков по кредиту (в зависимости от требований к детальности учет, как правило, от 1 до 3); количество - натуральный показатель. Пример-фрагмент КХО показан в табл. 3.6. Полезно, чтобы фактические и плановые показатели были представлены в одинаковых по структуре бюджетных таблицах. Тогда можно использовать цепные подстановки. На основе книги хозяйственных операций формируется база данных, использующая многомерную модель данных на основе выражений (3.1) -(3.16). Порядок построения этой базы данных описан в главе 4. В результате работы этой БД получается система таблиц, на основе которых возможно проводить анализ финансовых потоков. Анализ включает: 1) маржинальный анализ совершенной деятельности за прошедший период (год); 2) маржинальный анализ прибыли (факторный анализ); 3) маржинальный анализ рентабельности; 4) оперативный анализ и краткосрочное планирование текущей деятельности; 5) определение безубыточного объема продаж; 6) определение критических сумм постоянных затрат, переменных расходов. Целесообразно рассмотреть следующие бюджеты, которые позволят проводить многомерный анализ. Первичные бюджеты. Приход денежных средств. Расход денежных средств. Бюджет продаж. Бюджет переменных расходов. Бюджет постоянных расходов. Производные бюджеты. Бюджет маржинальной прибыли. Бюджет балансовой прибыли. Движение денежных средств. Бюджет рентабельности.
Унифицируем структуру бюджетов по времени. Это позволит избежать трудностей при выполнении операций с бюджетами, например, при их сравнении. В работе предлагается использовать формализованный алгоритм операций с бюджетами [59], более подробно описанный в главе 4.
Этап 3. На этапе 3 предполагается осуществление маржинального анализа прибыли и финансового анализа источников формирования и расходования денежных средств плана с помощью многомерной модели бюджетов (ММБ) [69].
Структура ММБ представлена на рис. 3.1. Исходными данными для ММБ являются данные бухгалтерского учета. На их основе формируется КПО. С помощью формализованного языка операций с бюджетами [59] формируются первичные и производные бюджеты.
