Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Исследование путей повышения эффективности работы морского транспорта за счет оптимального распределения металлопродукции между судоремонтными предприятиями 15
1.1. Анализ существующей системы годового планирования металлоснабжения морского транспорта и место задачи распределения материальных ресурсов в этой системе 15
1.2. Анализ механизма влияния методов распределения ресурсов между судоремонтными предприятиями на эффективность работы заводов и морского транспорта в целом 28
1.3. Описание взаимодействия различных звеньев в процессе распределения металлопродукции в отрасли 34
ГЛАВА II. Экономико-математические методы оптимизации распределения материальных ресурсов между судоремонтными предприятиями 43
2.1. Описание двухуровневой модели распределения материальных ресурсов между судоремонтными заводами 43
2.2. Выбор метода моделирования 48
2.3. Реализация вариантного метода решения путем выбора оптимального количества и значений вариантов распределения материальных ресурсов 57
2.4. Эвристический метод распределения ресурсов 61
ГЛАВА III. Анализ результатов применения экономико-математических методов для задач распределения ресурсов в судоремонтной промышленности
3.1. Информационное и программное обеспечение разработанных методов распределения 66
3.2. Методика определения экономической эффективности используемых методов распределения ресурсов 74
3.3. Анализ результатов расчетов по предлагаемым методам распределения и оценки их экономической эффективности 80
3.4. Анализ технологических и экономических предпосылок, необходимых для практического внедрения используемых методов 108
Заключение 118
Список литературы
- Анализ механизма влияния методов распределения ресурсов между судоремонтными предприятиями на эффективность работы заводов и морского транспорта в целом
- Описание взаимодействия различных звеньев в процессе распределения металлопродукции в отрасли
- Реализация вариантного метода решения путем выбора оптимального количества и значений вариантов распределения материальных ресурсов
- Методика определения экономической эффективности используемых методов распределения ресурсов
Анализ механизма влияния методов распределения ресурсов между судоремонтными предприятиями на эффективность работы заводов и морского транспорта в целом
Материально-техническое снабжение является обеспечивающей подсистемой в системе управления морским транспортом. Поэтому оценка качества принятия решения в ней должна производиться с учетом показателей работы отрасли в целом. Соответственно, задачу распределения материальных ресурсов целесообразно рассматривать не только в рамках подсистемы МТС, но и в общем комплексе задач, направленных на совершенствование управления судоремонтной промышленностью и всей системой морского транспорта. В этом случае процесс распределения будет проводиться с учетом конечных результатов использования выделенных ресурсов.
Направленность экономики на достижение конечных народнохозяйственных результатов является, как отмечалось в решениях ХХУІ съезда КПСС по основным направлениям развития народного хозяйства СССР на I981-1985 гг., характерной чертой текущей пятилетки.
Максимальные конечные результаты при минимуме затрат - вот смысл выдвинутого партией лозунга "Экономика должна быть экономной" .
Особенность экономики судоремонтного производства состоит в том, что СРЗ, являясь типично промышленными предприятиями, находятся в единой системе с флотом, у которого свои специфические показатели, связанные с иным характером получения прибыли / 80 /. В связи с этим работа заводов должна быть направлена не только на достижение общепромышленных показателей, но и на получение конечного результата-яаиболыпей эффективности морского флота. Соответственно, при решении задачи распределения ресурсов в отрасли необходимо учитывать механизм взаимодействия металлоснабже-ния и показателей работы как СРЗ, так и отрасли в целом. Другими словами,необходимо учитывать как эффект от выбранного варианта распределения ресурсов, получаемый для каждого судоремонтного завода, так и эффект от данного варианта использования ресурсов для отрасли в целом, т.е. получавши при эксплуатации транспортного флота.
При решении рассматриваемой задачи необходимо учитывать следующие факторы: - МТС является обеспечивающей подсистемой в системе управления судоремонтной промышленностью и морским транспортом в целом. Это предполагает необходимость применения комплексного подхода в решении задачи распределения ресурсов, что, в свою очередь, должно находить отражение в выборе критерия эффективности принятия решения; - непосредственными потребителями ресурсов являются судоремонтные заводы. Их деятельность направлена на достижение наилучших общепромышленных показателей. Поэтому они используют выделенные материальные ресурсы оптимальным образом с точки зрения своего критерия. Причем этот критерий может отличаться от критерия эффективности, рассматриваемого при комплексном подходе.
Основной задачей функционирования системы морского транспорта является обеспечение необходимого объема перевозок с достижением при этом максимальной прибыли и рентабельности. Одним из условий выполнения этой задачи является наличие технически исправного флота. Задачей судоремонта является поддержание судов в должном техническом состоянии. Составление производственных програші судоремонтных заводов на текущий период предусматривает определение номенклатуры судов, подлежащих ремонту, объема ремонта и сроков проведения ремонтных работ. Выполнение данной программы требует обеспечения завода определенным количеством материальных ресурсов. Вследствие возможных изменений объема выделенных ресурсов сроки постановки ряда судов в ремонт могут быть смещены от оптимальных. Отклонение сроков от оптимальных ухудшает техническое состояние судов. Последствием этого является снижение уровня надежности судна и ухудшение экономических показателей его работы. Количественно это выражается в увеличении среднегодового ремонтного времени, что влечет за собой потери прибыли за рассматриваемый период.
Описание взаимодействия различных звеньев в процессе распределения металлопродукции в отрасли
На основании анализа механизма влияния распределения материальных ресурсов между судоремонтными предприятиями на показатели эффективности работы заводов и морского транспорта в целом предлагается следующий подход к описанию взаимодействия различных звеньев в процессе распределения металлопродукции в отрасли.
Процесс распределения металлопродукции между потребителями осуществляется в двухуровневой иерархической системе.
Верхний уровень, в дальнейшем именуемый "центром", отражает деятельность отраслевого управляющего органа системы МТС - В/О "Мортехснаб". Центр планирует и осуществляет распределение ресурсов между предприятиями отрасли - судоремонтными заводами, образующими нижний уровень иерархической системы. Осуществляя это распределение, центр руководствуется собственныш интересами. Судоремонтные заводы, в дальнейшем именуемые "производителями", не зависят с экономической точки зрения друг от друга, а зависят только от центра. На основании полученных решений центра в виде выделенного количества материальных ресурсов они формируют свою производственную политику. Выделенные центром данному производителю ресурсы распределяются последним самостоятельно между объектами - ремонтируемыми судами. При этом каждый завод стремится использовать выделенное ему количество ресурсов наилучшим образом с точки зрения достижения своих целей, характерных для промышленного предприятия.
Механизм взаимодействия двух уровней в процессе распределения удобно описывать в терминах математической теории исследования операций, в частности теории игр.
Моделирование реальной задачи в терминах теории игр, которое в настоящее время представляется весьма продуктивным методом, является целесообразным и для решения рассматриваемой в работе задачи распределения ресурсов между потребителями.
Процесс формирования плана распределения ресурсов исследуется не в реальной системе, а на математической модели системы с использованием входной и выходной информации, получаемой от реальных предприятий и управляющих организаций.
Различные варианты плана распределения ресурсов являются множеством стратегий поведения управляющего центра. Центр сам ничего не производит, но интересуется неким совокупным результатом производства и, выбирая свое поведение, стремится максимизировать этот результат. Указанный совокупный результат производства, другими словами - значение критерия центра, определяется на основе откликов предприятий-производителей на фактор управления центра - количество ресурсов, выделенных заводом. Значение отклика зависит от фактора управления центра и от собственного критерия эффективности производителя, т.е., выбирая свое поведение в условиях, заданных центром, производитель стремится к достижению собственных целей. Таким образом, поведение центра и производителя можно рассматривать как поведение двух игроков, каждый из которых стремится максимизировать (минимизировать) свой критерий эффективности. В этой иерархической системе верхний уровень объективно не влияет на выбор критерия нижнего уровня, отражающего деятельность судоремонтного завода как общепромышленного предприятия. Однако в процессе управления распределением на верхнем уровне учитывается влияние критерия нижнего уровня на получаемый результат решения задачи. Следует отметить, что собственные интересы производителей могут не совпадать с интересами центра. В результате характер взаимодействия уровней в рассматриваемой иерархической системе представляет собой игру с непротивоположными интересами / 22 /.
В основе описанного взаимодействия уровней заложена концепция, суть которой заключается в априорном признании объективно существующих интересов центра и производителей.
Схема планирования, основанная на данной концепции, свободна от недостатков, присущих двух общепринятым вариантам механизма взаимодействия уровней в иерархической системе. Первый вариант состоит в том, что в начале планового периода производители сообщают центру параметры их собственных моделей производственных возможностей, а центр решает оптимизационную задачу и спускает производителям планы. При втором варианте центр рассчитывает план заранее по некоторой "опорной" информации о параметрах модели (например, прошлогодней), но сообщает производителям не плановые задания, а критерии, которые те должны максимизировать (или вид критерия зафиксирован, а сообщаются его коэффициенты - цены); производители располагают более точной информацией в данном периоде и с учетом ее максимизируют предписанные критерии. Эту схему планирования часто трактуют как механизм согласования народнохозяйственных и локальных решений.
Реализация вариантного метода решения путем выбора оптимального количества и значений вариантов распределения материальных ресурсов
При выборе необходимого количества и самих значений вариантов распределения следует учитывать 2 обстоятельства. Во-первых, количество вариантов должно быть небольшим, иначе на верхнем уровне возникает целочисленная задача очень большой размерности .Во-вторых, они должны достаточно точно апроксимировать целевую функцию верхнего уровня. Выбор необходимого количества вариантов и конкретных их значений может быть сделан на основе использования результатов теории планирования экспериментов / 8 /, следуя которой требуемое количество вариантов определяется как 1/4 часть полного факторного эксперимента, или 1/4 реплики.
Полный факторный эксперимент составляет П = 2т, где hX - количество варьируемых параметров, т.е. для рассматриваемой задачи - количество ресурсов. Как было сказано выше, количество вариантов, а следовательно, и количество ресурсов, должно быть небольшим. Поэтому в модель целесообразно включать только основные, наиболее дефицитные виды ресурсов. Учитывая требование сбалансированности всех ресурсов, расходуемых на судоремонт, для остальных, не включенных в модель ресурсов, предлагается следующий способ их распределения. Каждая из этих групп ресурсов распределяется в соответствии с планом производства, отвечающим оптимальному варианту распределения основных ресурсов, который получен в результате решения двухуровневой задачи.
Другими словами, получив оптимальный вариант распределения основных ресурсов в результате решения задачи верхнего уровня, нужно посмотреть, какие оптимальные планы производства для каждого завода (т.е. решение задачи нижнего уровня) соответствуют этому варианту. Тогда каждому заводу должно быть выделено количество неосновных ресурсов в размере вычисленной потребности в соответствии с эттл. оптимальным планом судоремонта. Потребность определяется нормативным методом с использованием дифференцированных по группам судов норм расхода материалов.
На основании экспертных оценок, сделанных сотрудниками отдела металлов В/О "Мортехснаб", в качестве основных ресурсов, включаемых в модель, выбраны следующие 5 групп: - прокат черных металлов, - трубы нефтепроводные бесшовные, - трубы катаные, - трубы тянутые, - трубы водогазопроводные.
Итак, в нашем случае = 5 в соответствии с количеством рассматриваемых ресурсов. Таким образом, для проведения расчетов было выбрано для каждого завода следующее количество вариан-тов выделения ему ресурсов: 1/4 х 2 =8.
Конкретные значения этих вариантов формировались следующим образом.
Расположение в таблице 2 " Я + " и " R " объясняется следующим образом. Первые три столбца таблицы заполняются по принципу перебора всех возможных комбинаций плюсов и минусов в трехзначном элементе (их оказывается восемь вариантов: 23 = 8). Оставшиеся два столбца заполняются по следующему праві їлу: элемент четвертого столбца равен "произведению" элементов первого и второго столбцов той же строки, а элемент пятого столбца равен "произведению" элементов второго и третьего столбцов той же строки, причем
Рассмотренный выше оптимальный метод распределения ресурсов предполагает использование большого количества плановой информации об объемах ремонта и прибыли судов. Существующий на практи -ке способ распределения (см. главу I) оперирует ограниченным объемом плановой информации. В связи с указанными ограничениями применение рассмотренного метода оптимизации в ряде случаев -затруднено. Для решения задачи распределения ресурсов в условиях ограниченной плановой информации может быть предложен основанный на существующей практике планирования, но учитывающий требования комплектности ресурсов (см. п.1.1. главы I) эвристический метод. Опишем предлагаемый способ распределения. Введем следующие обозначения: Ц1 - общая потребность всех заводов (т.е. потребность министерства в целом) в і -ом виде ресурса; R1- выделенное министерству количество і,-то ресурса; Rj выделенное j-му потребителю количество с-то вида ресурса; t Rl.- потребность У-го завода в /-м виде ресурсов; с, //. - норма расхода / -го материала на единицу объема работ для / -го потребителя; Vj - объем планируемого ремонта j-го потребителя; V - объем ремонта, который фактически может быть выполнен j -м потребителем с учетом ограничений по выделяемым ресурсам. Обозначим KL - коэффициент, характеризующий долю удовлетворения потребности министерства в /-ом виде ресурса, ( мы рас-сматриваем случай, когда R Ят ) т.е. /с=--г- (2.4.1)
Методика определения экономической эффективности используемых методов распределения ресурсов
Экономическая эффективность предлагаемого метода оптимального распределения металлопродукции между судоремонтными заводами определяется на основе сравнения оценок эффективности планов распределения, получающихся при решении оптимизационной задачи и в результате традиционного способа распределения. Этими оценками эффективности являются значения целевой функции верхнего уровня, соответственно, для оптимального решения и для традиционного плана распределения, которые рассчитываются на основании метода, описанного в п.2.2. главы 2. При этом для получения оценки эффективности традиционного плана распределения по пароходствам предварительно формируется вариант распределения ресурсов между заводами в соответствии с существующей практикой планирования. После этого решаются все задачи нижнего уровня для сформированного варианта распределения. На основе полученных решений вычисляется -значение целевой функции верхнего уровня.
Как было отмечено в п.1.2 главы І, в предлагаемой модели оптимального распределения материальных ресурсов в судоремонтной промышленности Ш& в качестве критерия верхнего уровня используется суммарная величина возможных потерь прибыли, связанных с переносов срока ремонта некоторых судов из-за ограничений по ресурсам. Соответственно уменьшение возможных потерь прибыли является основным показателем эффективности оптимизационного метода распределения.
Ниже предлагается метод количественной оценки потерь прибыли.
Указанные потери прибыли связаны с уменьшением эксплуатационного времени (или, что аналогично, с увеличением ремонтного времени) из-за ухудшения технического состояния судна и снижения уровня его надежности.
Количественно потери прибыли судна за рассматриваемый период времени вычисляются как произведение среднесуточной прибыли судна и величины, характеризующей изменение среднегодового ремонтного времени в случае смещения на год от планируемого срока ремонта судна (рассматривается смещение на год, т.к. этот период берется в качестве планируемого). Итак, С а-ДІр (З.І.І.) где: С - возможные годовые потери прибыли судна из-за смещения срока ремонта; d - среднесуточная прибыль судна; 4?г- изменение среднегодового ремонтного времени при переносе срока ремонта.
Вопрос о зависимости среднегодового внеэксплуатационного (т.е. ремонтного) времени от межремонтного периода (под межремонт ным периодом понимается время между проведениями профилактического ремонта) тщательно изучен в связи с задачей о нахождении оптимального срока постановки судов в ремонт, т.е. оптимального межремонтного периода. Ему посвящены работы /59, 82, 87, 94/. На полученные в них результаты мы и будем опираться в наших расчетах.
В предположении, что судно выводится из эксплуатации для проведения планово-предупредительного (профилактического) или вынужденного ремонта, возможно оценить потери эксплуатационного времени (или, соответственно, увеличение ремонтного времени) в связи с изменением срока проведения профилактического ремонта. Так, в работе / 87 / дано аналитическое выражение зависимости эксплуатационного времени от продолжительности межремонтного периода. Графически вид этой зависимости показан на рис. 3.1, где t - эксплуатационное время, U - межремонтный период.
На рис. 3.1. дан общий вид графика функции І (и) . Для различных серий судов общий вид зависимости сохраняется, но график функции і (ц) может быть сдвинут вправо или влево по оси И или поднят вверх или опущен вниз по оси t в зависимости от серии судна.
Для каждой серии судов путем обработки статистических данных о времени нахождения судов в ремонте и межремонтных периодах за время эксплуатации всех судов данной серии может быть построен конкретный вид функции, выражающей зависимость среднегодового ремонтного времени от продолжительности межремонтного периода.
В работе / 87 / показано, что искомые зависимости с достаточной точностью могут быть описаны уравнениями 2-го порядка.
Кривые, соответствующие графикам этих функций, имеют четко выраженный минимум, обоснованный физическим сшслом рассматриваемой зависимости. Левая нисходящая ветвь кривой связана, в основном, с двумя явлениями: повышенным потоком отказов и неисправностей в начальный период службы судна (период "приработки") и ростом износов при разборках механизмов раньше необходимого момента времени. Правая восходящая ветвь кривой связана с необходимостью выполнения возросшего объема работ из-за повышенных износов механизмов, по которым во-время не были выполнены необходимые работы (уход от оптимального межремонтного периода вправо) / 5S /.
В работе / 5Э / представлены зависимости среднегодовой продолжительности выводов судна из эксплуатации для ремонтов от продолжительности межремонтного периода для 16 серий сухогрузных и наливных судов.
В процессе проведения настоящей работы путем обработки статистических данных были получены зависимости среднегодовой продолжительности выводов судна из эксплуатации для ремонта от длительности межремонтного периода для нескольких серий судов. В качестве исходной информации были использованы сведения о проведенных ремонтах и времени между ремонтами для всех судов данных серий с момента ввода в эксплуатацию по 1977 г. включительно. Обработка данных проводилась по методу наименьших квадратов /54/ на ЭВМ "Система 4" с применением пакета прикладных программ по статистике.
