Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние рыночных отношений на условия деятельности предприятий автосервиса 11
1.1.Анализ новых условий деятельности предприятий и автосервиса 11
1.2. Состояние научных исследований в области оптимизации' мощности предприятий автосервиса 20
І.З.Методология проведения исследований 27
Глава 2. Теоретическое обоснование базовых матема тических моделей функционирования предприятий автосервиса 34
2.1 Классификация предприятий автосервиса в зависимости от факторов внешней и внутренней среды . : 34
2.2 Математические модели функционирования предприятий автосервиса 43
2.2.1 Математические модели функционирования ПА в условиях острой конкуренции 45
2.2.2 Математические модели функци$нированй ПА в условиях умеренной конкуренции 52 .
2.2.3 Математические модели функционирования ПА в условиях слабой конкуренции 55
2.2.4 Математические модели функционирования ПА в условиях нулевой конкуренции 59
2.3 Критерии оптимальности при использовании мощности ПА 64
Глава 3. Статистическая база и алгоритмы имитационного моделирования работы ПА 69
3.1 Анализ закономерностей формирования реальных потоков заявок и восстановления работоспособности автомобилей на ПА 69
3.2 Имитационное моделирование функционирование ПА в различных условиях внутренней и внешней среды 90
3.2.1 Формирование нестационарных случайных потоков заявок 93
3.2.2 Алгоритмы имитационного моделирования работы ПА 101
Глава 4. Результаты экспериментальных и теоретических исследований 114
4.1 Анализ результатов пассивного эксперимента 114
4.2 Результаты моделирования работы ПА 120
4.3 Методика оптимального использования мощности ПА 140
Основные результаты и выводы 146
Литература
- Состояние научных исследований в области оптимизации' мощности предприятий автосервиса
- Математические модели функционирования предприятий автосервиса
- Имитационное моделирование функционирование ПА в различных условиях внутренней и внешней среды
- Результаты моделирования работы ПА
Введение к работе
В последние годы в стране происходило постепенное трансформирование экономики из монопольно - государственной системы хозяйствования, базировавшейся на крупных предприятиях и объединениях, в систему свободных рыночных отношений. Переходный период характеризовался не только возникновением принципиально новых хозяйственных отношений, но и повлек за собой глубинные изменения как в сфере управления экономикой, так и в структурном составе предприятий.
Эти процессы наиболее ярко проявились на автомобильном транспорте, в том числе и в автосервисе. Крупные предприятия автосервиса (фирменные СТО и автоцентры), являвшиеся по существу монополистами в городах и регионах, уступили свои позиции мелким и средним предприятиям автосервиса, появившимся в большом количестве, как в больших, так и в малых городах страны.
Несмотря на общую неблагоприятную экономическую конъюнктуру в экономике страны, в последние годы объем автоуслуг значительно вырос, что объясняется ростом числа подвижного состава, как отечественных автомобилей, так и зарубежного производства. Судя по наблюдениям за динамикой в последние годы, эта тенденция является устойчивой и автомобилизация страны становится одним из наиболее приоритетных направлений экономического развития в ближайшей перспективе.
Однако темпы роста современной производственно-технической базы автосервиса существенно отстают от темпов увеличения подвижного состава автомобилей, находящихся в собственности граждан. В этой связи качество выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей в большинстве случаев не соответствует требованиям технической эксплуатации. Отсутствие приспособленных помещений, современного технологического оборудования и высококвалифицированного персонала приводят к нарушению технологии выполнения работ и ведут к увеличению числа дорожно-
транспортных происшествий по техническим причинам. Большинство производственных зданий малых и средних предприятий автосервиса (автомастерских) не отвечают также требованиям охраны труда.
Вместе с тем владельцы предприятий автосервиса (в дальнейшем ПА) испытывают огромные трудности, обусловленные спецификой сферы услуг, которая включает в себя и автосервис.
В первую очередь это относится к неравномерности потоков заявок на ТО и ремонт автомобилей и риску потери клиентов, обусловленного воздействием конкуренции. Эти два фактора являются определяющими для успешного функционирования предприятий автосервиса. Поэтому высокое качество услуг автосервиса включает в себя не только степень соответствия выполненных работ техническим требованиям, но и своевременность приема заявки и завершения операций обслуживания.
Первая составляющая качества зависят от совершенства производственно- технической базы (ПТБ) и квалификации персонала ПА, вторая часть является функцией соответствия имеющейся мощности в каждый момент времени реальным потокам заявок.
Если ПТБ предприятий и квалификация персонала меняются постепенно и требуют значительных инвестиций, то эффективное использование имеющейся производственной мощности за счет совершенствования организации производства дает отдачу без больших дополнительных средств. На стадиях создания ПА также немаловажно дать прогноз потока заявок на ТО и ремонт (спроса на автоуслуги) в конкретном микрорайоне города и рассчитать его мощность, близкую к оптимальной в данных условиях конкуренции.
В связи с актуальностью этих вопросов в работе поставлена следующая цель: разработать методику оптимального использования мощности предприятий автосервиса в малых городах и населённых пунктах.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие задачи:
выявить закономерности структурной перестройки автосервиса на примере региона;
установить специфические особенности функционирования ПА в малых городах;
исследовать закономерности потоков заявок на ТО и ремонт для номенклатуры работ, выполняемых на ПА;
разработать математические модели функционирования ПА при различных формах организации труда и интенсивности конкуренции;
обосновать критерии оптимального формирования и эффективного использования мощности ПА;
установить закономерности функционирования ПА при различных уровнях конкуренции;
выявить с помощью моделирования эффективность мероприятий по оптимальному использованию мощности ПА.
Предметом исследования являются основные закономерности воздействия факторов внешней и внутренней среды на показатели функционирования ПА, аналитические и имитационные модели функционирования ПА.
Объектом исследований были малые и средние предприятия автосервиса, расположенные в Карачаево-Черкесской республике и Ставропольском крае.
Методика исследования определялась комплексом основных факторов дерева целей технической эксплуатации (ДЦТЭ). В качестве элементов ДЦТЭ были представлены оптимизация мощности и совершенствование организации ТО и ремонта.
Методика проведения исследования базировалась на системном подходе с использованием математического аппарата теории массового обслуживания,
имитационного моделирования (Метод Монте-Карло), теории множеств, математической статистики.
Постановка эксперимента основывалась на проведении активных и пассивных, натурных и имитационных исследований.
Проведение теоретических и экспериментальных исследований позволило на основе синтеза результатов установить основные закономерности эффективного использования мощности ПА с учетом различных форм организации труда и уровней конкуренции.
Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:
впервые предложен комплекс аналитических моделей функционирования ПА, учитывающий основные формы взаимопомощи исполнителей и возможные разновидности конкуренции;
разработанные имитационные модели производственных процессов предприятий автосервиса являются оригинальными, так как впервые позволяют определить и оптимизировать показатели ПА как систем массового обслуживания при различных формах организации труда и разновидностях конкуренции в сети автосервиса малых городов и населённых пунктов;
предложены функции цели оптимального использования мощности путем управления потоками заявок на обслуживание автомобилей и адаптации к ним предприятий;
впервые количественно оценен эффект от взаимопомощи исполнителей в зависимости от уровня загрузки мощности и интенсивности конкуренции.
Личный вклад автора в разработку положений, вынесенных на защиту и обладающих научной новизной, состоит в следующем:
предложен комплекс аналитических моделей массового обслуживания, аппроксимирующий производственные процессы малых предприятий автосервиса в рыночных условиях;
разработаны имитационные модели функционирования предприятий автосервиса в рыночных условиях хозяйствования;
обоснованы критерии оптимальности и разработаны функции цели для оптимизации мощности МЛА в рыночных условиях;
количественно оценен эффект хзт взаимопомощи исполнителей в стохастических производственных процессах автосервиса, протекающих в условиях конкуренции.
Практическая ценность. Полученные результаты позволили выявить закономерности колебания потоков заявок на обслуживание автомобилей за различные периоды времени и обосновать рекомендации по нейтрализации их негативного влияния на' показатели ПА.
Разработанная методика оптимального использования мощности ПА может служить руководящим материалом для менеджеров, работающих в области автосервиса.
Методические рекомендации, предлагаемые для практического использования отражают специфические особенности условий работы ПА в малых городах и дают определенный экономический эффект при внедрении как на стадии создания, так и функционирования действующих предприятий.
Реализация результатов работы. Результаты проведенных исследований при их внедрении на ряде предприятий Карачаево-Черкесской республики показали их эффективность без дополнительных инвестиций.
Отдельные результаты были использованы в учебном процессе по дисциплинам « Проектирование предприятий автомобильного транспорта », « Менеджмент в автосервисе » и « Маркетинг в автосервисе » в Карачаево-Черкесском государственном технологическом институте.
Основные результаты исследований докладывались на Всероссийской научно- практической конференции в г. Ставрополе в 1998г., на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Московского автомобильно-дорожного института (технического университета) в 1998 году, Карачаево-Черкесского государственного технологического института в 1995-
1999 гг. и Карачаево-Черкесской республиканской научно-практической конференции в 1996 году.
Публикации. Содержание основных положений диссертационной работы опубликовано в 5 печатных трудах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, содержит 147страниц машинописного текста, 29 иллюстраций, 5 таблиц и библиографии из 141 наименования.
Состояние научных исследований в области оптимизации' мощности предприятий автосервиса
Значительный вклад в отечественных ученых Кузнецова Е.С., Несвитского Я.И., Луйка И.А., Говорушенко Н.Я., Клейнера Б.С. Тахтамышева Х.М., Власова В.М. и др. в развитие основ организации технической эксплуатации продолжает оставаться руководящим материалом для практических работников автомобильного транспорта, а также служит научной базой для подготовки специалистов высшей квалификации. Вместе с тем происходящие на автомобильном транспорте глубинные процессы изменения структуры предприятий и производственных отношений не могли не отразиться на значимости ранее проведенных научных исследований.
Однако быстротечнобть и неустойчивость переходных процессов затрудняет выработку новых подходов и стратегий в области технической эксплуатации автомобилей.
Если для автотранспортных предприятий реформа экономики коснулась наиболее остро коммерческой службы, то техническая служба по своим, критериям эффективности, технологии и организации производства не претерпела серьезных изменений, хотя и подверглась негативному влиянию структурных преобразований. Эти структурные преобразования выразились в уменьшении автомобильных парков большинства предприятий, вплоть до полной ликвидации собственного подвижного состава.
Естественно, часть таких ЧАТП трансформировалась в станции технического обслуживания, а отдельные АТП заключили контракты с владельцами автомобилей на полное комплексное обслуживание транспортных средств. В связи с сокращением общего объема автомобильных перевозок в стране, обусловленное затяжным экономическим кризисом в ведущих грузообразующих отраслях народного хозяйства, в последние годы не наблюдалось возникновения новых АТП как массового явления. Напротив, продолжался процесс разукрупнения действующих предприятий.
В то же время в сфере автосервиса, как указывалось ранее, произошли радикальные изменения как в структурном составе предприятий, так и в принципах хозяйствования, которые не могли не отразиться на характере научных исследований.
К сожалению, до появления устойчивых закономерностей и тенденций развития любых глобальных процессов в автосервисе, поспешные научные обобщения могут привести к ошибочным результатам, так как существует некий лаг времени, который необходимо выдержать для завершения циклов преобразований организационного, экономического, социального и политического характера, чем и объясняется некоторая задержка в проведении исследований, дающих долговременные устойчивые результаты.
В этом контексте отечественный автосервис, переживший глубочайшие преобразования в 1992-1997г.г, достиг в настоящее время фазы сравнительной стабилизации производственных отношений и структурной сбалансированности в соответствии со сформировавшимся рынком услуг в регионе и в стране в целом.
Если в советский период общественно-экономических отношений . станции технического обслуживания автотранспорта были исключительно государственными и находились под строжайшим контролем финансовых органов, приватизация их привела к абсолютной экономической самостоятельности. С одной стороны свобода предпринимательской деятельности развязала руки инициативе, с другой стороны- предприятия лишились государственной поддержки, исключавшей банкротство предприятий. Несмотря на свою громоздкость и неэффективность, автосервис в нашей стране в дореформенные годы развился настолько, что производственно-техническая база автосервиса была сформирована в той степени, которая позволила в последующие годы использовать ПТБ крупных СТО в качестве высокотехнологических производств по обслуживанию иномарок. Необходимо признать, что отечественный автосервис имел также определенные успехи по формированию системы обслуживания клиентуры.
Начало развития, а по существу возникновения автосервиса, в России относится к 60-м годам, когда в стране начал налаживаться массовый выпуск легковых автомобилей ВАЗ, а затем грузовых автомобилей семейства КамАЗ. По опыту стран Запада были созданы фирменные станции автосервиса, налажено гарантийное обслуживание автомобилей. Государство осуществляло строгий контроль за соблюдением правил и норм автосервиса, привлекало к ответственности предприятия и организации, нарушившие эти требования.
Новые условия хозяйствования, как указывалось выше, радикально изменили структурный состав предприятий автосервиса, приблизив их к потребителям. Вместе с тем была разрушена система фирменного обслуживания, которая базировалась на дилерских функциях СТО.
Математические модели функционирования предприятий автосервиса
Приведенная раннее классификация предприятий автосервиса в зависимости от доминирующих факторов внешней и внутренней среды, характерных для сферы услуг в целом, является исходной базой для рассмотрения математических моделей производственных процессов.
Следует при этом заметить, что и ранее предпринимались успешные попытки аппроксимации факторов внешней и внутренней среды производств по ТО и ремонту автомобилей [38, 53, 88, 105,124 и др.] как систем массового обслуживания.
Однако весь комплекс возможных ситуаций на ПА в различной конкурентной среде требует более системного описания особенностей их математических моделей для достижения более полной адекватности их реальным процессам в новых условиях функционирования.
Рассмотрим соответствующий комплекс математических моделей в следующих обозначениях:
Острая конкуренция - модель А; Умеренная конкуренция—модель Б.; Слабая конкуренция -модель В; Нулевая конкуренция—модель Г, Обозначим также варианты взаимодействия исполнителей; 1— без взаимопомощи; 2— с частичной взаимопомощью; 3— с полной взаимопомощью. Формируя группы моделей по видам конкуренции А,Б,В,Г примем следующие обозначения:
Математические модели, аппроксимирующие функционирование ПА в условиях острой конкуренции без взаимопомощи исполнителей -А1, то же с частичной взаимопомощью исполнителей—А2, то же с полной взаимопомощью исполнителей A3. Соответствующим образом формируются, и остальные группы математических моделей: Б1,Б2,БЗ,В1,В2,ВЗ,П,Г2,ГЗ.
Таким образом, комплекс рассматриваемых производственных ситуаций представлен четырьмя группами математических моделей, которые аппроксимируют 12 вариантов функционирования ПА в различной конкурентной среде и тех возможных вариантах взаимопомощи исполнителей. Варианты адаптации производства за счет изменения производительности ПА могут аппроксимироваться теми же математическими моделями с помощью вариации параметров потоков заявок и производительности постов ТО и ремонта.
Как указывалось в предыдущей главе, большой опыт использования математического аппарата теории массового обслуживания подтвердил его наибольшую адекватность при описании производственных процессов на автомобильном транспорте и непосредственно в технической эксплуатации автомобилей [1,78,79,124,141 и др.], что убеждает в правомочности использования этого аппарата в данном случае.
Согласно принятой классификации предприятий автосервиса в зависимости от характеристик конкурентной среды и организации труда исполнителей рассмотрим математические модели каждого варианта функционирования предприятий автосервиса.
В соответствии с принятой последовательностью рассмотрения моделей функционирования ПА формирование комплекса начинается с учетом острой конкуренции- модели группы А с индексом А1, который по классификации, принятой в теории массового обслуживания [58, 65, 108, 109, ПО и др ] относится к разомкнутым СМО с потерями (отказами) без взаимопомощи исполнителей. Т.е. в соответствии с дисциплиной поведения клиентов в условиях острой конкуренции (свободная конкуренция) в периоды времени, когда наблюдается минимизации потока заявок в течении дня, суток при отсутствии свободного поста автомобиль немедленно покидает очередь и переходит к конкуренту.
Пользуясь результатами решения дифференциальных уравнений состояний подобных СМО относительно основных показателей функционирования ПА [108,109,110 и др.]
Имитационное моделирование функционирование ПА в различных условиях внутренней и внешней среды
Многообразие реальных процессов, связанных с массовым обслуживанием заявок, не может быть учтено при их математическом описании аналитическими методами не только ввиду нестационарности потока, но и отличия реальных законов распределения от принятых в теории массового обслуживания [49, 58, 65, 94,108,109 и др.].
При разработке имитационных моделей было допущено некоторое упрощение классификации, принятой для аналитических моделей, что обусловлено, как указывалось в первой главе, вспомогательным характером имитационных моделей для решения задач, поставленных в настоящей работе.
В этой связи разработаны две основные имитационные модели по признаку взаимопомощи исполнителей: первая—без взаимопомощи, вторая с частичной и полной. При этом в каждой модели учитываются дисциплины очереди, по принятой в работе классификации. Принимая во внимание возможность замены последней группы аналитических моделей Г предпоследней группой В, разработка 2 имитационных моделей была ограничена тремя первыми.
Вместе с тем, для обеспечения восприятия алгоритмов имитационного моделирования работы ПА была разработана укрупненная блок-схема, которая отражает основные элементы моделей (рис. 3.11). В начале работы алгоритма формируются массивы исходных данных (блок 2) и устанавливается тип выбранной модели функционирования ПА из предложенной классификации (блок 3).
Затем осуществляется формирование начальных значений идентификаторов в соответствии с размером вычислительного цикла. Согласно принятой ступенчатой схеме задания исходной информации о потоках заявок вычисляется интенсивность поступления автомобилей на начало первой недели (блок 6) и на начало рабочего дня (блок 7). В сбответствии с реальным законом распределения промежутков времени между поступлением очередных заявок вычисляются их случайные значения (оператор 8).
Таким же образом согласно установленному из наблюдений закону распределения времени обслуживания заявки определяется длительность обслуживания конкретной заявки (блок 9). В соответствии с принятой моделью функционирования ПА производился выбор поста (блок 10) и расчет времени простоев постов и автомобилей для каждого варианта взаимодействия исполнителей (блок 11).
Затем производилось суммирование этих величин (блок 12) до окончания испытаний (блок 13, нет). Если испытания продолжались, производилось вычисление текущих значений интенсивности потока заявок (блок 14) для каждого из трех длительностей (блоки 5,6,7) и вычислительный процесс продолжался по установленному циклу до завершения испытаний (блок 13, нет), после чего производилась обработка результатов моделирования, которая заключалась в вычислении средних значений показателей ПА (блок 15), и выдача на печать. Если предусмотрен поиск оптимальных значений показателей по одному из принятых критериев оптимальности, все вычислительные операции алгоритма повторяются при новых исходных величинах переменных параметров.
Краткое описание алгоритма моделирования работы ПА раскрывает используемые приемы и принципы, но они не дают представления о вычислительных процессах, происходящих при каждом варианте функционирования ПА, и поэтому представляется целесообразным их детальное описание в операторной форме независимо от применяемого языка программирования.
Было также принято целесообразным представить отдельно алгоритмы формирования входящего потока заявок, имеющего дневные, недельные и месячные колебания; определение показателей ПА и расчеты точности испытаний по показателю вероятность отказа (ухода) в обслуживании автомобиля, описание которых дается в той же последовательности.
Результаты моделирования работы ПА
Несмотря на то, что моделирование производилось независимо от экспериментальных наблюдений, постановка задач машинного эксперимента корректировалась с учетом результатов анализа пассивного эксперимента. В частности по результатам статистических данных о количестве постов ТО и ремонта был намечен диапазон их возможных значений, выбраны интервалы коэффициентов загрузки и шаг дискретности.
Основной целью моделирования являлось установление зависимостей между вероятностью ухода автомобилей из очереди и коэффициентом загрузки мощности ПА.
Получение таких зависимостей в результате пассивного эксперимента возможно в крайне узком интервале уровня загрузки и не позволяют установить закономерности для всего диапазона возможных значений.
Вместе с тем были скорректированы требования к точности расчетов временных показателей ПА с учетом их значимости при принятии решений по оптимизации производства по ТО и ремонту.
Диапазон уровня загрузки при моделировании колебался в пределах 0.5-=-1, а число постов 1-=-5.
Такие заведомо низкие значения коэффициента загрузки принимались для количественной оценки оптимизационных мероприятий, направленных на уменьшение потерь дохода предприятий от перехода автомобилей к конкурентам из-за чрезмерной длины очереди автомобилей.
Расчеты проводились для всех двенадцати моделей функционирования предприятий, но в работе приведены наиболее существенные результаты по наиболее типичным вариантам: моделям с потерями (іож=0), моделям с ограниченным и неограниченным числом автомобилей в очереди. Для каждой из них рассмотрены все три формы организации труда: без взаимопомощи, с чистой и полной взаимопомощью.
Для всех моделей потоки принимались стационарными пуассоновскими, а затем вносились коррективы в показатели, обусловленные отличием реальных законов от пуассоновских.
Для моделей А1, А2, A3 аппроксимирующих поведение «нетерпеливых» заявок при отсутствии взаимопомощи, частичной и полной взаимопомощи определялась зависимость между вероятностью ухода автомобиля Рп и уровнем загрузки мощности Ч? для наиболее типичных значений числа постов (рис .4.1,4.2).
Полученные кривые показывают, что эффективность взаимопомощи растет по мере увеличения коэффициента загрузки, что логично. Достоинство полученных зависимостей заключается в количественной оценке очевидных явлений. Отсутствие очереди характерно для СТО и АЗС в часы падения интенсивности потока заявок и имеющей место в эти периоды острой конкуренцией. Однако высокие уровни загрузки характерны для автостоянок, когда клиент при отсутствии свободных мест переходит к конкуренту.
В целом для большинства ПА представляет интерес полученное семейство кривых для значений .коэффициента загрузки в пределах =0.5-5-0.7.
Сравнение кривых для различных форм организации труда (рис.4.1, 4.2) показывает, что взаимопомощь исполнителей более эффективна в диапазоне =0.64-0.8., в связи с чем, для практических работников можно рассчитать её эффект, получаемый без дополнительных расходов за счет изменения формы организации труда.
Особое внимание было уделено моделям группы Б1,Б2 и БЗ, допускающим ограниченную длину очереди (рис. 4.3-4.5). Было установлено, что основной положительный эффект от допущения очереди достигается при значениях т=1-г-2, в последующем интенсивность увеличения уровня загрузки заметно снижается (рис. 4.3).
Отсюда следует вывод о том, что независимо от размеров ПА в диапазоне числа постов п=1-г5 целесообразно допущение длины очереди в пределах МА=1-г-2.
Следовательно, при проектировании ПА необходимо предусматривать не менее двух автомобилей-мест ожидания. Отсутствие таковых в соответствии с закономерностями нарастания уровня загрузки (рис.4.3) может привести к резкому снижению эффективности производства на ПА за счет низкого уровня использования производственных мощностей.
Результаты моделирования дают количественную оценку эффективности измерения различных параметров ПА как систем массового обслуживания: средней длины очереди автомобилей (среднего времени ожидания), вариантов взаимопомощи исполнителей.
