Содержание к диссертации
Введение
1 ОБЩИЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯМИ ВПК НА ПРИМЕРЕ ФГУП ЦКБ "ГЕОФИЗИКА"
1.1 Общая характеристика ФГУП ЦКБ "Геофизика"
1.2 Проблемы стратегического и оперативного управления предприятием
1.3 Условия реструктуризации предприятия
1.4 Задача автоматизации объемно-календарного планирования
2 РАЗРАБОТКА МОДЕЛЬНОГО;!,,. И ДЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
2.1 Формальная постановка задачи обт^ёмно-каДбйдарного планирования производства
2.2 Математический анализ задачи объемно-календарного планирования
2.3 Схема метода ветвей и границ
2.4 Схема метода усеченного перебора
2.4.1 Алгоритм «усеченный" перебор»
2.4.2 Модифицированный алгорит
2.4.3 Алгоритм «усеченный перебор уровня»
2.5 Аналитическое решение і ;
2.6 Аналитические оценки трудоемкости алгоритмов
3 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ АПРОБАЦИЯ
3.1 Адаптация алгоритмов к задаче оТггимизаций объемно-календарного планирования и их программная реализация
3.2 Практическая апробация алгоритмов
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение к работе
Актуальность работы. Изменения, происходящие в СССР, а затем и в России с начала 90-х годов двадцатого столетия, как в структуре производительных сил, так и в системе производственных отношений потребовали от предприятий повышения эффективности своей деятельности соответственно изменяющимся условиям. Значительные потери понесли предприятия, основным видом деятельности которых было участие в выполнении Государственного оборонного заказа (ГОЗ). В связи с резким сокращением объемов по ГОЗ и несвоевременной оплатой уже выполненных работ предприятия ВПК и, в частности, Федеральные государственные унитарные предприятия (ФГУП) оказались в неудовлетворительном финансово-экономическом состоянии. Продолжающееся падение производства в машиностроении, характеризующемся более длительными технологическими цепочками, и других производствах вторичного передела в этих условиях закономерно и может быть преодолено на основе программы, комплекс целевых установок которой будет содержать адекватное отражение сложившегося положения и возможностей изменения исходного состояния в условиях дефицита средств. Локомотивом в этой ситуации могут и должны выступить государственные предприятия, имеющие ГОЗ. Это утверждение базируется, прежде всего, на том, что уровень базовых технологий и продукции этих предприятий (именно они являются носителями «Национальной технологической базы») позволяет решать самые сложные технические задачи, одной из которых может быть задача технического перевооружения отечественной промышленности. Параллельно с задачами, определенными Федеральной целевой программой (ФЦП) «Реформирование и развитие оборонно-промышленного комплекса (2002-2006 годы)», по диверсификации производства на основе технологий двойного назначения, разработке технологического оборудования и новых материалов в обеспечение технического перевооружения могут решаться и задачи в сфере производства гражданской продукции. Назрел момент следующей итерации в решении задачи поиска эффективного собственника -национализации предприятий, имеющих в своем активе базовые для отечественной промышленности технологии.
Свобода выбора номенклатуры производимой продукции ограничена, как это следует из полученного опыта работы отечественных предприятий в основном на внутреннем рынке. С вступлением России в ВТО эта свобода просто исчезает, поскольку рынок допускает лидерство, а только это дает основания рассчитывать на успех, как правило, в одном из направлений деятельности на основе базовой технологии при всеобъемлющей кооперации в условиях жесточайшей конкуренции. Для государственных предприятий это уже сейчас является фундаментом построения планов развития (предполагается, что маркетинговые исследования проведены в объеме, достаточном для принятия решения о начале производства продукции).
Из всего комплекса задач, определяющих целостность общей проблемы формирования планов развития предприятия, на наш взгляд, наименее проработанной является задача определения функциональной насыщенности базовых видов продукции и серийности ее модификаций с учетом результатов маркетинговых исследований и ресурсов предприятия, в частности, это относится к задачам календарного планирования основного производства в предположении обеспечения равномерной загрузки всех видов оборудования. Решению этой задачи и посвящена данная диссертационная работа.
Цель исследования. Построение модельного и алгоритмического обеспечения для поддержки принятия управленческих решений при объемно-календарном планировании производства машиностроительных предприятий военно-промышленного комплекса на примере ФГУП ЦКБ «Геофизика».
Указанная цель определила необходимость решения следующих задач.
1. Проведение общего анализа проблем управления типовым предприятием ВПК (ФГУП ЦКБ "Геофизика") для формирования системных представлений об объекте.
2. Определение условий эффективной реструктуризации машиностроительных предприятий на основе автоматизации управления его основной деятельностью.
3. Определение места задачи объемно-календарного планирования в общей схеме управления производственной деятельностью и ее формальная постановка.
4. Проведение математического анализа свойств построенной формальной модели для определения эффективных методов ее решения.
5. Построение и обоснование алгоритмов решения задачи оптимизации для объемно-календарного планирования и проведение их сравнительного анализа.
6. Программная реализация, практическая апробация, проведение численных исследований.
Методы исследования. При выполнении работы использовались методы системного анализа, оптимизации, формального моделирования, методология структурного анализа, статистические методы обработки данных.
Научная новизна. Научная новизна результатов, полученных в диссертации состоит в следующем.
1. Показано, что спецификой задач объемно-календарного планирования производства машиностроительных предприятий ВПК является необходимость определения функциональной насыщенности базовых видов продукции и серийности ее модификаций с учетом ресурсов предприятия.
2. Задача оптимизации объемно-календарного планирования производства с учетом функциональной насыщенности базовых видов продукции и серийности ее модификаций формализована в виде задачи условной линейно монотонной псевдобулевой оптимизации со связанным множеством допустимых значений.
3. Для решения задачи условной оптимизации унимодальных и монотонных псевдобулевых функций предложена схема ветвления по подкубам, позволяющая при минимальных вычислительных затратах исключать не перспективные подкубы.
4. Предложены эффективные алгоритмы усеченного перебора для решения задачи условной оптимизации монотонных псевдобулевых функций и для случая произвольной псевдобулевой функции. Получены аналитические оценки трудоемкости алгоритмов.
Практическая ценность.
Разработанное в диссертации модельное и алгоритмическое обеспечение по решению задач объемно-календарного планирования представляет собой инструмент синтеза эффективных управленческих решений для ЛПР при решении задач объемно-календарного планирования производства машиностроительных предприятий.
Данные модели и алгоритмы могут быть использованы в общей системе управления предприятием в контексте синтеза эффективного управленческого воздействия как элемент системы поддержки принятия решений.
Реализация результатов работы. Разработанное автором диссертации модельное и алгоритмическое обеспечение по решению задач объемно-календарного планирования было реализовано в виде программного приложения, которое прошло апробацию на ФГУП ЦКБ "Геофизика" при решении задач оптимизации производственного процесса в части объемно-календарного планирования.
Данное программное обеспечение внедрено в качестве инструмента в планово-экономическом отделе ФГУП ЦКБ "Геофизика" при разработке тактических и стратегических календарных планов загрузки производственных мощностей.
Результаты диссертационного исследования используются на кафедре системного анализа и исследования операций Сибирского Государственного Аэрокосмического Университета (СибГАУ) в курсах "Управление сложными системами", "Автоматизированные системы управления", "Прикладной системный анализ".
Основные тезисы, выносимые на защиту.
1. Задача определения функциональной насыщенности базовых видов продукции и серийности ее модификаций с учетом результатов маркетинговых исследований и ресурсов предприятия является основной задачей при объемно-календарном планировании производства машиностроительных предприятий ВПК в условиях конверсии, формализация решения которой позволит эффективно управлять основным производственным процессом.
2. Задача оптимизации объемно-календарного планирования производства с учетом функциональной насыщенности видов продукции серийности ее модификаций формально может быть представлена как задача условной линейно монотонной псевдобулевой оптимизации со связанным множеством допустимых значений.
3. Использование структурных особенностей задачи условной псевдобулевой оптимизации позволяет построить схему ветвления по подкубам, позволяющую исключить из рассмотрения не перспективные подкубы и дающую точное решение задачи.
4. Определение классификации псевдобулевых функций на уровнях Впг позволяет построить алгоритмы усеченного перебора эффективно решающие задачи условной псевдобулевой оптимизации.
5. Практическая апробация предложенного модельного и алгоритмического обеспечения подтвердила его практическую эффективность.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы прошли апробацию на:
- международной научно-практической конференции «Математическое моделирование в образовании, науке и производстве», Тирасполь: РИО ПГУ, 2001;
- XI семинаре немецкого общества по исследованию операций «Теория принятия решений и оптимизация в теории и на практике», Эрланген, 2001;
- межрегиональной конференции "Информационные недра Кузбасса", Кемерово, 2003;
- международной научно-практической конференции "Гуманитарные исследования и их роль в развитии педагогического образования", Томск, 2003;
- VI Всероссийской конференции «Решетневские чтения», Красноярск, 2002;
- межрегиональной конференции «Молодежь Сибири - науке России», Красноярск, 2003.
Диссертационная работа в целом и ее отдельные результаты обсуждалась на научно-технических советах НИИ СУВПТ (2002, 2003 г.г.) и ФГУП ЦКБ "Геофизика" (2001-2003 г.г.).
Публикации. Основное содержание и результаты диссертации опубликованы в 10 работах автора (4 статьи [105, 107, 108, 109] и 6 докладов в трудах конференций [106, ПО, 111, 112, 117, 118]).
