Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса, цель, задачи и структура общей методики исследования 6
1.1. Состояние вопроса в области совершенствования системы управления на автомобильном транспорте (отечественный и зарубежный опыт) 6
1.2. Цель, задачи и структура общей методики исследования 24
2. Исследование особенностей управления автотранспортным предприятием 27
2.1. Анализ функционирования объекта 27
2.2. Исследование существующей системы управления автотранспортным предприятием 35
2.3. Исследование основных функций управления и трудозатрат на их реализацию 44
3. Теоретические основы оптимизации оперативного планирования и управления на автотранспортных предприятиях ... 65
3.1. Определение основных принципов синтеза структур системы управления 65
3.2. Синтез структуры системы оперативного планирования и управления внутрипроизводственными процессами автотранспортного предприятия 67
3.3. Оптимизация алгоритма операторской деятельности... 79
3.4. Синтез оптимального алгоритма операторской деятельности 87
4. Экспериментальные исследования эффективности системы оперативного планирования и управления внутрипроизводствен ными процессами автотранспортного предприятия 96
4.1. Организация экспериментальных исследований и методика их проведения 96
4.2. Проверка адекватности методов по результатам экспериментальных исследований 105
4.3. Экономическая эффективность внедрения разработанных методов 113
Общие выводы и рекомендации 118
Литература 119
Приложения 128
- Состояние вопроса в области совершенствования системы управления на автомобильном транспорте (отечественный и зарубежный опыт)
- Анализ функционирования объекта
- Определение основных принципов синтеза структур системы управления
- Организация экспериментальных исследований и методика их проведения
Введение к работе
Решениями ХХУІ съезда КПСС предусмотрено существенное повышение эффективности общественного производства, одним из главных направлений которого являются концентрация производства и создание крупных предприятий и объединений. Только в этом случае становится экономически целесообразным применение высокопроизводительного оборудования, современной технологии, передовых методов специализации и кооперации. Однако увеличение объемов производства существенно усложняет процесс управления. Чем более крупным становятся масштабы совместного труда, тем более острой и актуальной становится проблема управления и в первую очередь в той её части, которая относится к внутрипроизводственному планированию и управлению.
Особое место в экономике страны занимает автомобильный транспорт, являющийся связующим звеном процесса расширенного воспроизводства.
/ Решения ХХУІ съезда КПСС в области повышения эффективности и качества работы транспорта в условиях роста автомобильного парка страны, концентрации транспортных средств в крупных автомобильных хозяйствах,увеличения грузооборота в XI пятилетке выдвинули в число важных народнохозяйственных задач совершенствование организации планирования и управления внутрипроизводственными процессами.
Вместе с тем на пути дальнейшего повышения эффективности и качества работы автомобильного транспорта имеются значительные и постоянно возрастающие трудности, обусловленные несовершенством технологии управления внутрипроизводственными процессами, а также недостатками организационного характера. Это обстоятельство приводит на практике к значительным отклонениям, в то время как только при решении соответствующих вопросов организации и управ-
ления производством без каких-либо дополнительных затрат труда и средств на линию могли бы выйти до Zb% автомобилей, ежедневно простаивающих на предприятиях.
В современных условиях решение этой проблемы возможно лишь путем создания эффективной системы внутрипроизводственного планирования и управления на базе широкого применения экономико-математических методов, средств вычислительной техники, автоматики и связи. Однако отсутствие научно обоснованных методов совершенствования технологии оперативного управления внутрипроизводственными процессами создает положение, при котором потенциальные возможности взаимодействия человека и технических средств реализуются недостаточно и не дают должного эффекта.
Приспособить машину к свойствам человека, оптимально согласовать характеристики "чєловєческого" звена и ЪШ и объективно распределить функции управления между человеком-оператором и технологическими устройствами - важная научная проблема, решению которой и посвящена настоящая диссертационная работа.
В ней впервые разработаны:
метод синтеза структуры системы оперативного планирования и управления внутрипроизводственными процессами на автотранспортных предприятиях в условиях взаимодействия человека-оператора с ЭШ;
метод оптимизации алгоритма операторской деятельности на базе прескрептивной теории эргаматов;
алгоритм операторской деятельности персонала центра оперативного управления внутрипроизводственными процессами, являющегося усовершенствованным вариантом алгоритма локальной оптимизации;
метод проверки эффективности структуры системы оперативного планирования и управления внутрипроизводственными процессами на стадии их проектирования, что является научной новизной данной работы и выносится на защиту.
Состояние вопроса в области совершенствования системы управления на автомобильном транспорте (отечественный и зарубежный опыт)
Рассмотрим основные тенденции в области совершенствования системы управления автотранспортным предприятием (объединением).
В нашей стране можно выделить два этапа развития методов управления. Первый из них характеризуется исследованиями различных вопросов автоматизации решения отдельных задач автомобильного транспорта на ЭВМ. Для второго этапа характерна тенденция перехода к решению системных задач управления автотранспортом.
Это обусловлено тем, что до конца 50-х годов большинство автотранспортных предприятий нашей страны были сравнительно мелкими и управление ими не вызывало затруднений.
В 60-х годах началось укрупнение автотранспортных предприятий до 500-1000 и более подвижных единиц (рис.1.1) и возникли проблемы, потребовавшие пересмотра прежних концепций научного развития всторону организованного поиска системных методов и средств управления автомобильным транспортом.
В наиболее ранних работах исследуются основные положения совершенствования систем управления на автомобильном транспорте [58] , разрабатываются современные требования к этим системам [57] .
Авторы вышеуказанных работ отмечают, что совершенствование систем управления - это средство системного поэтапного совершенствования управления автотранспортом, в комплекс которого включают: - экономико- правовое обеспечение деятельности автотранспорта и его подразделений; - схему принятия решений и возможную их оптимизацию на всех уровнях управления; - рационализацию организационно-производственных структур; - оснащение современными техническими средствами; - совершенствование системы информации и документооборота; - создание информационно-вычислительной системы; - всестороннюю подготовку коллектива работников и аппарата управления к работе в условиях действия АСУ; - совершенствование производственных процессов с учетом требований, предъявляемых современными методами управления.
Недооценка любого из перечисленных аспектов резко замедляет совершенствование систем управления и снижает их эффективность.
Разработке методик сбора и анализа информации при обследо вании процессов управления в автопредприятиях посвящены работы [5, 81 ] , где также решаются отдельные задачи управления производством.
В работе [49] рассматривается вопрос первичной обработки документов, проходящий в два этапа и осуществляемый в двух подразделениях: в группе подготовки данных на предприятии и в ВЦ. Информация в Щ поступает на перфолентах и перфокартах, из него выходят контрольные машинограммы и выходные таблицы, которые направляются в группу подготовки данных и к пользователям: в плановый отдел, отдел эксплуатации, ЦУП, бухгалтерию и другие подразделения предприятия.
Технология предмашинной обработки и учета путевых листов в группе подготовки данных включает четыре операции: - прием, шифровку и накопление путевых листов; - учет обработанных путевых листов и сдачу их в архив; - возврат необработанных путевых листов; - перфорацию путевых листов в две руки.
Общую координацию и контроль работы системы осуществляет диспетчер, который следит за графиком обработки и ведет журнал учета. Практический опыт применения комплекса программ сменно-суточного планирования перевозок грузов приводится в работе [29].
Программы предназначены для оперативного и высококачественного планирования с помощью ЭВМ автомобильных перевозок грузов мелкими партиями.
Комплекс программ является многоцелевым с частично фиксированным приоритетом критериев: минимизация общей протяженности маршрутов развозки (основной критерий), минимизация числа используемых автомобилей и возможно равномерная (во времени) подача автомобилей под погрузку к отправлению.
В качестве основного метода получения плана перевозок используется эвристический метод пошаговой оптимизации, позволяющий за сравнительно короткое время получить достаточно хорошее решение.
Как показала практическая реализация, лучшие результаты применение комплекса программы дает на задачах большого размера (100 пунктов и более) с густой и сложной транспортной сетью.
В целом в сопоставимых с нынешней практикой планирования случаях комплекс позволяет снизить на 1Ъ% пробег привлекаемых для перевозок автомобилей и на 10$ их число.
Проводятся экспериментальные оценки и выбор методов повышения эффективности управления в различных звеньях производственного механизма автопредприятия [33, 37, 44] . В указанных трудах наибольшее развитие получили вопросы совершенствования системы управления эксплуатацией и ремонтом автомобилей, а также вопросы рационализации материально-технического снабжения.
Для второго этапа развития методов управления характерны попытки перехода к решению системных вопросов.
В работе [73] в качестве средства, позволяющего преодолеть ; недостатки организационной структуры управления автопредприяти- 1 ем, предлагается использовать принцип системного подхода к фор- _,-мированию организации.
Анализ функционирования объекта
составляет заказ на их выдачу. Этот заказ также по пневмопочте направляется на склад запчастей. После окончания работ по обслуживанию механик информирует об этом диспетчера, который отправляет операционный заказ по пневмопочте в кассу на оплату.
Вышеперечисленный порядок проведения работ позволил снизить среднее время, необходимое для обслуживания автомобиля, с 3 часов до 45 минут.
В Австрии разработано и применяется на крупных предприятиях, выполняющих техническое обслуживание и ремонт автомобилей, электронное устройство Sais - RoozdLnatoz [95] . Это устройство дало возможность правильно распределить заказы, значительно улучшить управление рабочими постами, более равномерно загрузить рабочих и свести к минимуму непроизводительные простои.
На лицевой панели устройства имеются: в средней части -место для названия рабочих постов (исполнителей), слева и справа - кнопки по 12 рядов клавиш (всего 24 клавиши - по числу контролируемых устройством рабочих постов или отдельных рабочих), внизу справа - сигнальные клавиши для распределения многодневного заказа, внизу посредине - указатель времени со шкалами расценок и норм времени в часах. К устройству Sails-RoozdLnatoz можно присоединить дополнительные устройства (приборы) системы контроля времени, которые устанавливаются в различных помещениях и при правильном использовании позволяют мастеру, руководителю предприятия и приемщикам точно судить о загруженности предприятия в данный момент и о возможности приемки дополнительных заказов.
При всем многообразии концепций в сфере совершенствования системы управления автотранспортным предприятием (объединением) проведенный анализ отечественных и зарубежных работ позволяет сделать следующие выводы.
Теория и практика решения проблемы управления автотранспортным предприятием (объединением) развиваются эволгоционно, начиная с решения отдельных задач. Недостатком такого подхода является многообразие научно-технических и практических решений.
Современные тенденции совершенствования системы управления характеризуются критическим пересмотром прежних концепций развития, порождавших многообразие частных технических решений, и переходом к использованию системного подхода.
По мере укрупнения автотранспортных предприятий, создания комбинатов и объединений с количеством автомобилей 800 и более единиц управляющий орган системы - центр управления производством - уже не в состоянии своевременно переработать огромные массивы информации, необходимой для принятия оптимальных решений. Широкое применение для этих целей различных по мощности ЭШ пока не дает ощутимых результатов из-за отсутствия научно обоснованных методов совершенствования технического обслуживания и ремонта автомобилей, при которых потенциальные возможности взаимодействия человека и технических средств управления реализовывались бы достаточно полно. Поэтому задача согласования психофизиологических характеристик человека и ЭШ в общем контуре управления при оптимальном распределении функций между ними приобретает большое народнохозяйственное значение.
В связи с этим целью настоящей диссертационной работы является разработка методов и алгоритмов, внедрение которых повысит эффективность работы технической службы автотранспортных предприятия за счет совершенствования оперативного планирования и управления внутрипроизводственными процессами в условиях взаимодействия человека-оператора с ЭВМ.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи: - исследование существующей системы управления внутрипроизводственными процессами на автотранспортных предприятиях; - определение степени влияния основных и конкретных функций управления на внутрипроизводственные процессы автотранспортных предприятий; - синтез оптимальной структуры системы оперативного планирования и управления внутрипроизводственными процессами; - оптимизация алгоритма операторской деятельности; - разработка алгоритма оперативно-производственного планирования и его реализация; - экспериментальная проверка адекватности разработанных моделей и методов; - разработка рекомендаций по совершенствованию оперативного планирования и управления внутрипроизводственными процессами; - опытное внедрение разработанных рекомендаций и определение их экономической эффективности.
В качестве объекта исследований были выбраны системы управления автотранспортных предприятий Министерства автомобильного транспорта РСФСР и в первую очередь Татарского, Ульяновского, Чувашского, Марийского территориальных транспортных объединений. Исследования проводились по специальным рабочим методикам [12, 44, 59] сбора, обработки и анализа информации.
В табл. 2.1 приведены данные, характеризующие рассматриваемую проблему с точки зрения управленческого фактора. В Министерстве автомобильного транспорта РСФСР в период с 1965 по 1973 годы происходило укрупнение автотранспортных предприятий, в результате которого снижалось их количество. На интервале наблюдения, показанном в табл.2.1, средний размер автопредприятия увеличился на 20%, а количество снизилось на 15%. Общее среднесписочное количество персонала изменилось (возросло) на 4,5%. При этом количество рабочих практически не изменилось (снизилось на 0,6%), количество шоферов уменьшилось на 4,8%, а количество персонала возросло более чем вдвое относительно уровня, принятого за исходный.
Количество обслуживающего персонала в расчете на I автомобиль за указанный период почти не изменилось (возросло на 1%). Однако количество административно-управленческого персонала увеличилось на 61%, а расходы на содержание аппарата управления повысились на 65%. С 1965 по 1973 годы численность персонала управления возросла до 130 тыс.человек. В I960 г. на одного инженерно-технического работника приходилось 10 шоферов, а в 1973 г. эта цифра снизилась до 3,8. То же соотношение наблюдалось и по ремонтным рабочим. Коэффициент технической готовности грузовых автомобилей не изменился, а коэффициент использования парка грузовых автомобилей снизился на 2,7%. Наряду с этим продолжительность работы автомобилей на линии возросла с 9 часов (1965-1968) до 9,7 часа (1973) по сдельным автомобилям и до II часов по часовым автомобилям.
Все эти данные говорят о том, что в течение рассматриваемого периода роста эксплуатационных показателей работы автотранспорта не наблюдалось, а увеличение затрат вызывалось ростом численности управленческого персонала и потерями, обусловленными в большинстве случаев недостатками применяемых методов управления усложняющимся производством.
Для выявления причин роста управленческого персонала были проведены исследования в начальном звене иерархической структуры министерства - автотранспортных предприятиях.
Определение основных принципов синтеза структур системы управления
Природа управления большими организационными системами, в том числе современным автотранспортным предприятием, является объектом исследования теории технических эргатических систем, основывающейся на синтезе структур с оптимально распределенными функциями между человеком-оператором и техническими устройствами. Автоматизированные системы, необходимой составной частью которых является человек-оператор, называются эргатическими [63] . Предметом исследования теории эргатических систем являются анализ и синтез систем управления с учетом характеристик человека, который рассматривается как центральное звено управляющей структуры. Поэтому задачи автоматизации трудовой деятельности решаются таким образом, чтобы оптимально согласовать характеристики "человеческого" и машинного звеньев, приспособив машину к свойствам человека-оператора. Синтез человеко-машинных систем с заданным поведением исследуется в прескрептивной теории эргаматов [63] . Эргамат - это простейший тип эргатической системы, представляющий собой её одноцелевой элемент, предназначенный для реализации какой-либо одной функции. Многоцелевые системы складываются из отдельных эргаматов. Синтез эргатической системы предполагает два этапа исследований. На первом этапе исследуется функциональная структура системы управления. На втором этапе указанная структура формализуется в предикат, синтезирующий функции человека и машины в оптимальный биотехнический комплекс, приспособленный к природным характеристикам творческого звена.
Применительно к задачам, рассматриваемым в настоящей работе, первый этап указанного синтеза завершен в предыдущем разделе, где были исследованы существующие принципы управления автотранспортным предприятием, определен состав функций управления, их взаимосвязи и ранговые веса в структуре трудовой деятельности. Полученные результаты позволяют перейти ко второму этапу исследований.
Первой задачей синтеза функциональной структуры управления автотранспортным предприятием является разработка эргамата, удовлетворяющего основным свойствам эргатических систем, включающим правила гомеостазиса, функциональной совместимости, наименьшего взаимодействия, стационарности, автономности и активности [63] . Гомеостазис - это свойство системы поддерживать стабильность переменных управления и функционального поведения системы в целом в допустимых пределах, функциональная совместимость выражается в совпадении критериев работы человека-оператора и эргамата. Правило наименьшего взаимодействия определяет выбор наиболее рационального режима работы оператора, позволяющего освободить его от перенапряжений и перегрузок (принцип "ослабления напрядений"). Принцип стационарности в данном случае выражается в специализации оператора на определенном виде работы. Свойство автономности заключается в уменьшении зависимости работы одного эргамата от другого. Свойство активности устанавливает принцип автоматизации машинного звена как измерителя отклонений объекта управления от заданных характеристик. Основным правилом синтеза эргамата на уровне функциональной структуры автотранспортного предприятия является правило наименьшего взаимодействия. Его применение требует создания такой системы управления, в которой режим работы человека-оператора соответствовал бы выполнению им оптимального ряда функций, удовлетворяющего нормам управляемости трудовой деятельности [80] .
Под нормами управляемости понимаются количественные характеристики состава функций, выполняемых человеком и соответствующих его природным физическим возможностям по принятию управленческих решений. В теории управления производством [80] такие нормы заданы применительно к трем видам трудовой деятельности, для неодинаковых, сходных и одинаковых функций. Нижней границей диапазона управляемости неодинаковых процессов ( inj ) является одна функция. Верхнюю его границу ( 5up ) составляют семь функций (средняя норма - 3 4 функции). Предел управляемости сходных и одинаковых функций составляют, соответственно, 8-20 и 21-40 факторов.
Таким образом, синтез функциональной структуры управления автотранспортным предприятием прежде всего состоит в построении эргамата, удовлетворяющего нормам управляемости трудовых процессов в звене человек-оператор. Последующей задачей является оптимизация операторской деятельности путем введения машинного звена, которое приспосабливается к человеку с помощью алгоритмов, удовлетворяющих перечисленным выше правилам эрга-грамматики, дающим критерии и принципы синтеза эргамата. Указанные алгоритмы должны обеспечить оптимизацию обслуживания оператором потока заявок в порядке их важности при максимальном ускорении процессов подготовки и реализации управленческих решений.
Организация экспериментальных исследований и методика их проведения
Проверка результатов теоретических исследований проводилась на базе грузового производственного объединения автомобильного транспорта № 2 гор.Казани, являющегося опорным предприятием по совершенствованию системы управления в Татарском транспортном управлении. К началу эксперимента списочный состав автопарка составлял в КПОГАТ № 2 - 490 моторных единиц.
Как указано выше, по результатам выполненных исследований были намечены следующие пути решения задач совершенствования системы управления, которые необходимо экспериментально исследовать на опытных автотранспортных предприятиях: - создание и организация функционирования центров оперативногс управления техническим обслуживанием, ремонтом и эксплуатацией автомобилей; - создание и внедрение комплекса средств вычислительной техники, автоматики и связи оперативного управления производственными процессами; - разработка и внедрение методов оптимизации оперативно-производственного плана текущего ремонта автомобилей.
Планируемый эксперимент заключался в опытно-производственной проверке разработанных методов в условиях автотранспортных предприятий.
С качественной и количественной сторон необходимо было организовать эксперимент и сравнение его результатов с ранее полученными результатами теоретических исследований таким образом, чтобы свести к минимуму влияние целого ряда побочных факторов.
В данном случае оценка экономической эффективности от применения разработанных методов определялась путем сопоставления тенденций изменения трудозатрат на функцию управления для различных категорий автотранспортных предприятий до и после внедрения разработанных рекомендаций.
Для экспериментальной проверки оптимальной функциональной структуры, комплекса средств вычислительной техники и алгоритма операторской деятельности была разработана методика сбора и обработки статистического материала, состоящая из следующих основных этапов: определение целей и задач эксперимента, выбор объекта исследования, выбор интервалов и метода сбора статистической информации, разработка специальных форм (бланков) и устройств для сбора, регистрации и обработки статистического материала.
В качестве объекта исследования были выбраны операторы центров управления производственными процессами в грузовом производственном объединении № Z гор.Казани.
Для сбора, регистрации и обработки информации был применен разработанный силами ПКБ Татарского транспортного управления при непосредственном участии автора комплекс средств вычислительной техники, автоматики и связи. Этими техническими средствами оснащены экспериментальные центры оперативного управления производственными процессами грузовых предприятий.
В состав комплекса вычислительной техники и автоматики включены средства отображения информации, терминальные устройства, регистраторы первичной информации, устройства ввода-вывода, обработки информации (рис.4.1), применение которых позволило решать следующие задачи в системе управления: - регистрировать и индицировать занятые рабочие посты и гаражнне номера (шифры) находящихся на них автомобилей; - регистрировать автомобили в зоне ожидания ремонта по каналам обслуживания; - выдавать справки по запросу о номере автомобиля, направлении и времени простоя с начала поступления в зону ожидания ремонта; - регистрировать и индицировать постановку автомобилей на рабочие посты и виды технического воздействия, которые на них производятся; - регистрировать и индицировать отклонения в случае неприбытия автомобиля на рабочий пост; - обеспечивать при постановке автомобиля на рабочий пост программирование планового времени его ремонта; - контролировать время нахождения автомобиля на посту и индицировать отклонения (непрерывно или по запросу); - регистрировать возникновение простоя на рабочих местах каждого из каналов обслуживания и контролировать время простоев; - индицировать причины и время простоев на рабочих постах; - регистрировать общее время простоев на каждом из рабочих постов и простоев по различным причинам на всех постах с выдачей информации на перфоленту и печать; - обеспечивать поиск автомобилей по запросу; - автоматически проводить индикацию занятости постов определенным автомобилем, начиная с зоны ожидания ремонта; - выдавать справки о плановом времени нахождения автомобилей в ремонте (общая по операциям);
