Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Исследование проблем управления развитием парка оборудования на промышленных предприятиях 9
1.1. Анализ современного состояния производственно-технической базы машиностроительных предприятий в России 9
1.2. Анализ методов повышения эффективности использования парка оборудования 21
1.3. Автоматизация управления процессами и ресурсами на промышленном предприятии 34
1.4. Постановка задач научного исследования 38
Глава 2. Экономико-математическое моделирование стратегии развития парка оборудования на машиностроительном гоедприятии ...41
2.1. Обоснование применения метода динамического программирования для формирования оптимальной стратегии развития парка оборудования 41
2.2. Динамическое моделирование оптимальной стратегии развития парка оборудования, учитывающей возможность замены, аренды и продажи оборудования 46
2.3. Построение динамической модели процесса обновления парка оборудования 51
2.4. Определение оптимальной арендной платы за оборудование на основе применения двойственной модели линейного программирования 64
2.5. Выводы по главе 2 73
Глава 3. Реализация динамической модели управления развитием парка оборудования на основе программного комплекса 74
3.1. Информационное обеспечение задачи (на примере парка оборудования ОАО «АК Корвет») 74
3.2. Исследование возможностей автоматизированной системы управления «Сталкер» для реализации разработанной модели 79
3.3. Разработка автоматизированного модуля для управления развитием парка оборудования на ОАО «АК Корвет» 97
3.4. Выводы по главе 3 104
Заключение 105
Литература 107
Приложения 114
- Анализ методов повышения эффективности использования парка оборудования
- Автоматизация управления процессами и ресурсами на промышленном предприятии
- Динамическое моделирование оптимальной стратегии развития парка оборудования, учитывающей возможность замены, аренды и продажи оборудования
- Исследование возможностей автоматизированной системы управления «Сталкер» для реализации разработанной модели
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Одной из основных проблем, сдерживающих развитие отечественного машиностроения особенно в инновационном направлении, является неудовлетворительное состояние активной части основных фондов, т.е. парка оборудования. Уровень производственной мощности, возможность выпускать конкурентоспособную продукцию, высокая производительность труда - все это в конечном счете зависит от состояния парка оборудования: его возрастного состава, структуры, инновационности и других характеристик.
Износ основных фондов в промышленности превысил 55%, а металлообрабатывающего оборудования достиг почти 70%. Выбытие изношенного оборудования из года в год превышает его обновление, парк оборудования сокращается, что во многом связано с нехваткой инвестиций.
Эти причины обуславливают необходимость разработки на машиностроительных предприятиях эффективной стратегии принятия управленческих решений по техническому развитию парка оборудования.
Проблемам повышения эффективности использования оборудования и технического перевооружения производства на промышленных предприятиях посвящено значительное количество работ отечественных, среди которых можно отметить работы Р.З. Акбердина, Ю.С. Борисова, Б.К. Клименко, Р.Н. Колегаева, Д.М. Палтеровича, P.M. Петухова, В.М. Семенова, Е.К. Смирницкого и других. Однако большинство работ указанных авторов были выполнены в условиях плановой централизованной экономики и предполагали управление парком оборудования через систему директивных плановых заданий по техническому перевооружению производства, обновлению и восстановлению парка.
С переходом к рынку и изменением экономической среды в стране возникает необходимость разработки современного методологического
аппарата управления парком оборудования, который должен опираться на маркетинговый, стратегический и системный подходы.
В последнее время все большую роль в управлении приобретают математические методы моделирования и информационные технологии. Однако их применение к задачам использования и развития парка оборудования остается весьма ограниченным. Известные работы, посвященные проблемам управления использованием оборудования на основе применения оптимизационных математических моделей носят преимущественно теоретический характер и не учитывают влияние многих факторов функционирования оборудования на предприятиях в рыночных условиях.
Особенно перспективным является применение методов динамического моделирования, которые позволяют сформировать долгосрочную стратегию развития парка оборудования на основе многопараметрического прогноза его динамики и динамики окружающей среды (в первую очередь ресурсов, спроса, затрат, доходности и потребности в инвестициях).
Недостаточная проработка теоретических и практических вопросов экономико-математического моделирования процессов функционирования парка оборудования и выработки по результатам моделирования оптимальных управленческих решений предопределила актуальность выбранной темы, цели и задачи диссертационного исследования.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является разработка оптимальной стратегии развития парка оборудования на предприятиях машиностроения с использованием методов динамического моделирования.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
исследовать современное состояние парка оборудования на отечественных машиностроительных предприятиях и наметить наиболее подходящие подходы и методы по повышению эффективности использования парка оборудования и ускорению его технического развития;
исследовать возможности применения метода динамического программирования для формирования оптимальной стратегии управления развитием парка оборудования;
предложить концептуальную схему динамической оптимизационной модели управления развитием парка оборудования, учитывающей возможность дальнейшей эксплуатации, проведения ремонтов, сдачи в аренду и продажи оборудования;
разработать экономико-математическую модель определения оптимальной величины арендной платы за оборудование на основе применения теории двойственности;
опробовать разработанные модели на машиностроительном предприятии с использованием современных программных средств;
разработать методику оптимального управления развитием парка оборудования как составную часть интегрированной системы управления ресурсами на предприятии.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования диссертационной работы является парк оборудования на промышленном предприятии. Предметом исследования являются методы моделирования системы управления и планирования использования, обновления и инновационного развития парка оборудования на машиностроительном предприятии.
Теоретической и методологической основой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых по проблемам оптимального управления на основе экономико-математических методов. Использованы методы экономического анализа, экономической статистики, системного моделирования, исследования операций, математического программирования.
В качестве информационной базы были использованы законодательные акты и нормативные документы, данные Федеральной службы по статистике (бывшего Госкомстата РФ), обзорно-аналитические статьи,
опубликованные в периодических изданиях, материалы научно-практических конференций и семинаров, плановые и отчетные материалы, ряда предприятий.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
обоснованы принципиальные подходы по применению метода динамического моделирования для разработки долговременной оптимальной стратегии принятия управляющих решений по развитию парка оборудования;
разработана экономико-математическая модель долгосрочной стратегии развития парка оборудования, учитывающей возможности продажи, сдачи в аренду, закупки нового и восстановления без замены оборудования, оценивающей влияние выбранного решения на эффективность функционирования предприятия;
доказана применимость взаимно-двойственных моделей линейного программирования для определения оптимальной величины арендной платы за оборудование.
Практическая ценность. Использование разработанных в ходе диссертационного исследования научных методик и программ позволило получить следующие практические результаты: разработаны методика и программный продукт, позволяющие сформировать долгосрочную оптимальную стратегию принятия управленческих решений по парку оборудования для предприятия, работающего в нестабильных условиях рыночной экономики, учитывающей возможности временной передачи в чужую собственность операционного имущественного комплекса предприятия или его части, а также проведены расчеты по построенным моделям с использованием средств MS Excel и специально разработанного программного обеспечения.
Апробация работы и использование ее результатов. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы
управления - 2003» в ГУУ, г. Москва, на 3-ем межотраслевом семинаре «Прочность и надежность нефтегазового оборудования», организованном Минатомом РФ и Союзом производителей нефтегазового оборудования, а также на 4-ой Международной научно-практической конференции «Оптимум - 2003» и получили положительные отзывы.
Основные результаты работы внедрены в ОАО «АК Корвет», где внедрено методическое и программное обеспечение модуля управления оборудованием в составе интегрированной системы управления ресурсами и процессами.
Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе в МГТУ «Станкин» при преподавании дисциплины «Математические методы в экономике» для студентов экономических специальностей. Внедрение подтверждено соответствующими актами.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 работы общим объемом 1,9 п. л.
На защиту выносятся следующие положения диссертации:
Принципиальные подходы, критерии выбора и ограничения, подлежащие учету при построении динамической модели развития парка оборудования.
Методы построения динамической модели применительно к поставленной задаче.
Динамическая модель, адаптированная к задаче управления развитием парка оборудования.
Программный продукт для реализации динамической модели.
Анализ методов повышения эффективности использования парка оборудования
Проблемам повышения эффективности использования оборудования и технического перевооружения производства на промышленных предприятиях посвящено значительное количество работ отечественных ученых, среди которых можно отметить работы Р.З. Акбердина, Ю.С. Борисова, Б.К. Клименко, Р.Н. Колегаева, Д.М. Палтеровича, P.M. Петухова, В.М. Семенова, Е.К. Смирницкого и других. Однако большинство работ указанных авторов были выполнены в условиях плановой централизованной экономики и предполагали управление парком оборудования через систему директивных плановых заданий по техническому перевооружению производства, обновлению и восстановлению парка.
Экономические аспекты в решении задач управления парком оборудования опираются на оценку ряда показателей. Оцениваются различные характеристики оборудования, например, рассчитываются коэффициенты обновления, прогрессивности обновления, выбытия, прироста, годности основных фондов, в том числе оборудования, а также коэффициенты прогрессивности и автоматизации оборудования [12,69].
Коэффициенты обновления и выбытия используются для общей характеристики динамики основных фондов. Коэффициент обновления основных фондов Кдбн рассчитывается как отношение стоимости вновь введенных основных фондов за изучаемый период WBBOa к общей стоимости основных фондов на конец того же периода WK:
Коэффициент обновления определяется как по всей массе основных фондов, так и отдельно по промышленно-производственным фондам и их активной части, а также по отдельным видам или группам основных фондов.
Коэффициент прогрессивности обновления Кобнпр. вычисляется как отношение стоимости введенных прогрессивных видов, групп основных фондов WBBOfl.np на стоимость основных фондов на конец периода WK. К прогрессивным видам основных фондов относится оборудование, установленное в поточных комплексно-механизированных и автоматических линиях, оборудование с программным управлением, обрабатывающие центры, средства механизации и автоматизации производственных процессов, вычислительную технику и т.п.
Коэффициент выбытия основных фондов Квыб показывает интенсивность выбытия основных фондов из сферы производства и определяется как отношение стоимости основных фондов, выбывших за изучаемый период WBb,6, к стоимости основных фондов на начало того же периода WH.
Коэффициент прироста основных фондов Кр рассчитывается как отношение разности вводимых и выбывших основных фондов за данный период к стоимости основных фондов на конец периода.
Для оценки технического уровня применяются коэффициент прогрессивности оборудования Кпр, как отношение стоимости прогрессивного оборудования Wnp к общей стоимости основных фондов W или их активной части WaKT., и коэффициент автоматизации оборудования Кавт, который вычисляется аналогичным образом как отношение стоимости автоматического оборудования W T К общей стоимости основных производственных фондов или их активной части: Все коэффициенты рассчитываются в процентах.
Для отражения динамики показателей основных фондов составляются балансы движения основных фондов на предприятии, фрагмент такого баланса показан в табл. 7.
Указанные показатели дают сведения в статистическую отчетность по выбытию и обновлению основных фондов, в том числе и оборудования. Также формируются сведения о возрастном составе оборудования, например, по группам: до 5 лет, 5-10 лет, 10-15 лет и свыше 15 лет. Эти сведения учитываются при планировании и организации ремонта оборудования.
Для оценки технического состояния оборудования, также влияющего на эффективность его использования применяется коэффициент износа Кюн» определяемый как отношение величины износа W„3H к первоначальной стоимости основных фондов W или их активной части W .
Данный коэффициент показывает с некоторым приближением, в какой степени находящиеся в эксплуатации основные фонды изношены, точнее какая часть их стоимости перенесена на готовую продукцию.
Более точное определение физического износа оборудования дают методы, применяемые в теории оценки стоимости. К ним относятся методы эффективного возраста (срока службы), средневзвешенного хронологического возраста, ухудшения главного параметра, экспертизы физического состояния, экспертно-аналитического [38].
Расчет коэффициента физического износа методом эффективного фозраста выполняется по формуле: где Т- возраст оборудования с учетом проводимых ремонтов и интенсивности эксплуатации; TM - нормативный срок службы; Тост- остающийся срок службы.
Автоматизация управления процессами и ресурсами на промышленном предприятии
Эффективное управление развитием парка оборудования на промышленных предприятиях в современных условиях невозможно без применения современной вычислительных средств и автоматизированных систем. Автоматизированные системы управления процессами и ресурсами предприятия разрабатывались в нашей стране, начиная с семидесятых -восьмидесятых годов двадцатого века. Они реализовались сначала на больших ЭВМ класса ЕС, а затем с появлением более совершенной компьютерной техники и персональных компьютеров, стали переноситься на эти машины. Математическое обеспечение этих автоматизированных систем базировалось на методах прогнозирования, теории случайных процессов, теории массового обслуживания, математическом программировании. К сожалению, несмотря на очевидные достоинства этих автоматизированных систем, сокращение времени и увеличения точности решения задач управления на предприятии, данные системы довольно плохо внедрялись на действующих производствах. Это, на наш взгляд, связано с существующей в то время в стране системой хозяйства, государственной собственностью на все производственные предприятия, не способствующей появления заинтересованности у работников и руководителей предприятия в совершенствовании и улучшении качества их работы.
В настоящее время на ряде крупных предприятий появилась заинтересованность и потребность автоматизировать функции управления ресурсами. Это связано не только с переходом ряда предприятий в частную собственность, но и с мощным развитием компьютерной техники. При этом имеется тенденция к внедрению на предприятиях уже готовых программных систем, отвечающих мировым стандартам. К ним относятся системы планирования и управления ресурсами предприятия ERP (Entre-prise Ressources Planning).
Функциями ERP систем является автоматизация процессов планирования, учета и управления по основным видам деятельности предприятия. Они включают в себя подсистемы управления материальными потоками, производством, проектами, сервисным обслуживанием, качеством, персоналом и финансами. Задача, решаемая в настоящей диссертации, относится к управлению производственными процессами, в частности оборудованием.
Хотя в настоящее время системы ERP могут внедряться как в производственные, так и в торговые предприятия, наиболее применимы они именно в производственном секторе. В основе ERP лежит принцип создания единого хранилища данных, содержащего всю информацию, связанную с производством, управлением персоналом, деловыми операциями и т.п. Это, во-первых, устраняет потребность в передаче данных от одной из указанных выше систем к другой, а во-вторых, обеспечивает доступность информации предприятия в целом для каждого сотрудника, имеющего доступ к базе данных ERP системы.
Внедрение автоматизированной системы класса ERP на предприятии, естественно, повышает качество работы, улучшает обратную связь с потребителем и ведет к сокращению административного аппарата. Подобные системы приводят к интеграции поставщиков, производителей и потребителей.
В настоящее время поставщиками ERP систем являются четыре основные корпорации: SAP, Oracle, PeopleSoft и Ваші. SAP является немецкой компанией, Baan - голландской, a PeopleSoft и Oracle - американскими фирмами. При этом в Великобритании лидирующее место занимают компании SAP и Oracle. ERP-системы, поставляемые фирмой SAP, обеспечивает мощную и надежную основу для управления предприятием. Их преимущества проявляются при внедрении всех модулей системы. ERP-системы, поставляемые фирмой Oracle, обладают большей гибкостью. В настоящее время в России в основном используют программный продукт фирмы Sap. В любом случае внедрение ERP-систем приводит к перестройке, реинжинирингу процессов, протекающих на предприятии, как производственных, так и управленческих, а также к возможной перестройке самой структуры организации.
Очевидно, что появление ERP-систем на рынке связано с возникновением единого информационного пространства. ERP-системы считаются наиболее совершенными автоматизированными системами управления процессами на предприятии, обеспечивающими комплексный контроль над предприятием. Однако эти системы в настоящее время решают только внутренние задачи предприятия, то есть предприятие как бы отгорожено невидимыми стенками от внешнего мира. Внедрение таких систем, как уже отмечалось выше, существенно повышается эффективность внутренних процессов предприятия, позволяет предприятию работать с максимальной рентабельностью, обеспечивает мгновенный контроль над издержками, сокращает время на ввод первичной информации и т.п. Однако при этом предприятие быстро достигает всех преимуществ во внутренней организации и не совершенствуется дальше. Аналитическое агентство Cartner Group считает, что концепция ERP уже умирает. Ее место занимает должна занять концепция collaborative commerce. Collaborative commerce - это автоматизированная система управления процессами на предприятии, в которой заказчик выступает в роли одного из элементов этой системы. Мощным инструментом, позволяющим обеспечить интеграцию внешних и внутренних процессов предприятия, является интернет.
Внедрение систем класса ERP на предприятиях имеет положительные и отрицательные черты.
Динамическое моделирование оптимальной стратегии развития парка оборудования, учитывающей возможность замены, аренды и продажи оборудования
В условиях рыночной экономики процесс функционирования машиностроительного предприятия не является достаточно устойчивым, существенным образом зависит от спроса на его продукцию, предприятий конкурентов, социальной и политической обстановки в обществе. Таким образом, в настоящее время, эффективное функционирование машиностроительного предприятия может быть связано не только с непосредственной работой, выпуском продукции и ее реализацией, но и со своевременным принятием решения о полной продаже, сдачи в аренду или по лизингу имеющегося у него оборудования или всего операцион-но-имущественного комплекса. При этом, продажа или сдача в аренду одного или нескольких станков в отрыве от всего операционно-имущественного комплекса для предприятия нефтяного машиностроения не является выполнимой задачей, так как данное предложение не найдет спроса на рынке. В связи с этим в диссертации анализируется вариант продажи или сдачи в аренду всего комплекса. Расчет оценки стоимости имущественного комплекса рассматривался в ряде работ [38, 39].
В диссертационной работе для предприятия ОАО «АК Корвет» взяты актуальные данные по оценке его капитализации, полученные в 2002 г. при дополнительной эмиссии акций независимой фирмой, занимающейся оценкой предприятия по его заказу. Все эти варианты должны быть просчитаны и проанализированы заранее.
Долгосрочная стратегия работы машиностроительного предприятия, учитывающая возможности продажи, сдачи в аренду, закупки нового и продолжения эксплуатации без замены оборудования, оценивающая влияние выбранного решения на эффективность функционирования предприятия в последующие годы, формируется с использованием метода динамического программирования.
Для формализации процесса управления оборудованием на машиностроительном предприятии ввели следующие обозначения: - возраст оборудования, то есть период эксплуатации оборудования; Ck(t) - выручка, получаемая от оборудования возраста t лет на к-м году функционирования исследуемого предприятия; rk(t) - годовые эксплуатационные затраты по обслуживанию оборудования возраста t лет на к-м году функционирования предприятия; lk(t) - остаточная (рыночная) стоимость оборудования возраста t лет в к-м году; ajc(t) - арендная плата в к-м году за оборудование возраста t лет; рк - стоимость нового оборудования в к-м году; хк-управление оборудованием в к-м году. При этом значения всех параметров процесса Ck(t), Гк(і), lk(t), ak(t), pk на к-м году пересчитываются через соответствующие значения на 1-м году, то есть в момент разработки стратегии через коэффициент дисконтирования: Ck(t) = Ci(t)(l/(1 + i/100))kl, где і/100 - учетная ставка за рассматриваемый период, 1/(1 + і/100) - действующий коэффициент дисконтирования. В настоящее время действующая норма дисконта с учетом риска составляет 15%.
При определении ставки дисконта учитывали то, что доход от вложенных затрат должен, во-первых, обеспечить минимальный гарантированный уровень доходности, во-вторых, полностью компенсировать изменение покупательной способности денег, в течение всего расчетного периода (срока жизни инвестиционного проекта), в-третьих, покрывать риски, связанные с осуществлением инвестиционного проекта.
Таким образом, ставка дисконта включает безрисковую составляющую и премию за страновой риск, минимальную реальную норму прибыли, принимается равной действующей ставки рефинансирования ЦБ РФ на уровне 13% годовых. Коэффициент, учитывающий степень риска принимается равным 2%. Следовательно, взятая ставка дисконта равна 15%.
Построение динамической модели включает определение состояний процесса, шаговых управлений, функции перехода из одного состояния в другое под действием определенного управления, определение выигрыша от эксплуатации оборудования на каждом шаге, составление функциональных уравнений, позволяющих определить значения оптимальных управлений на каждом году функционирования предприятий, для оборудования конкретного возраста.
Исследование возможностей автоматизированной системы управления «Сталкер» для реализации разработанной модели
Как отмечалось в главе 1, успешное функционирование современного машиностроительного предприятия невозможно без внедрения и использования современной компьютерной техники и специализированного программного обеспечения, а именно автоматизированных систем управления. ОАО «АК Корвет» не является исключением в данном вопросе. Отдавая себе отчет в том, что внедрение сложной зарубежной автоматизированной системы управления повлечет за собой большие издержки, а заложенные в ней разработки будут не адаптированы к многим действующим на предприятии процессам, руководством предприятия было принято решение о закупке и внедрении ряда модулей системы управления «Сталкер» разработанных НИЦ «Микроавтоматика».
Система сбора данных, контроля и управления процессами «СТАЛКЕР» предназначена для комплексной автоматизации динамических процессов. Система предлагает удобный интерфейс с оператором процесса и исполняет функции контроля и управления процессами. Главная цель системы состоит в получении территориально-распределённой информации с последующей обработкой и представлением результатов пользователю в удобной для него форме. Распределенная, модульная, программируемая и перестраиваемая структура системы обеспечивает разработку и эксплуатацию масштабируемой по размерности и выполняемым функциям системы управления.
Система представляет собой не закрытую неизменяемую систему, а инструмент с большим набором функций, позволяющим пользователю в реальном режиме времени, не прерывая работу системы: - создавать новые и редактировать существующие графические формы представления информации; - динамически интегрировать программируемые контроллеры и управлять составом контролируемых и управляющих сигналов; - управлять функциями системы, подключая новые точки контроля, новые расчеты, регистраторы и т.д. Основными функциями данной системы являются разработка профессионально-ориентированных оперативных станций, предназначенных для различных категорий персонала (технолог, оператор, проектировщик и др.) Высокая надежность работы системы и защита от сбоев в локальной сети и по питанию обеспечивается возможностью резервирования как каналов связи на одном компьютере, так и двух компьютеров. Система «Сталкер»может работать локально на одной рабочей станции, а также компьютеры с установленной системой «Сталкер» могут быть объединены в корпоративную сеть EtherNet для обеспечения возможности контроля и управления процессами с удаленных компьютеров. Система обеспечивает: - контроль несанкционированного доступа к управлению и инфор мации станции; - управление вводом/выводом данных полевого уровня, поступающих из локальной сети; - работа системы контроля и управления в реальном времени; - преобразование сигналов полевого уровня в события точек контроля системы; - динамическая интеграция новых устройств во время эксплуатации системы; - сигнализация неисправности локальной сети или устройств сбора данных и фиксация недостоверности данных; - возможность резервирования каналов связи и защиты от сбоев; - возможность резервирования компьютеров; - возможность подключения клиентов к рабочей станции посредством сети EtherNet; - обработка данных полевого уровня; - динамическое управление (включение/выключение) обработкой данных; - трансляция аппаратных значений полевого уровня, поступающих из локальной сети, в физические значения точек контроля; - контроль достоверности значений точек контроля; - анализ уровня тревоги точек контроля; - вычисления и анализ значений точек контроля по заданным алгоритмам управления, обеспечивающим выполнение математических, логических, специальных функций; - регистрация; - динамическое управление (включение/выключение) регистрацией; - непрерывная регистрация последовательности событий всех точек контроля; - непрерывная регистрация тенденций изменения средних значений аналоговых данных в широких временных диапазонах;
