Введение к работе
Актуальность темы. Совершенствование структурной организации промышленных предприятий с целью получения стабильной прибыли является одним из основных направлений в процессе управления экономическими системами. Это может также достигаться за счет снижения себестоимости выпускаемых изделий и ускорения оборачиваемости оборотных средств предприятия. Международный опыт лидеров различных отраслей промышленности свидетельствует, что синергетического эффекта в деятельности предприятий и, как следствие, увеличения их конкурентоспособности на мировых рынках можно достичь на основе вертикальной интеграции производственных систем на базе территориально распределенных исполнителей различных видов работ. При построении вертикально-организованных предприятий или холдингов важнейшим вопросом, как правило, является формирование сквозного цикла комплекса работ, состоящего из множества промышленных объектов с учетом всех факторов их взаимной эффективности и требований к конечному продукту, транспортных и складских расходов. Специфика формируемых исполнителей различных видов работ диктуется содержанием в них функционально различных исполнителей разных видов работ с заданными функциональными свойствами. При этом для оптимизации сквозного цикла комплекса работ используются математические методы на основе программирования, теории графов и эвристических методов, учитывающих специфику объектной области. В настоящее время сбалансированность в системе управления вертикально-организованными предприятиями недостаточно проработана. За счет вертикальной интеграции исполнителей сквозного цикла комплекса работ решаются проблемы сбалансированности производства конечной продукции: взаимоувязываются практически все элементы производства - материальные, трудовые и финансовые; устанавливаются системные пропорции и нормы затрат труда, распределение ресурсов, мощностей, капиталов и информации.
Таким образом, актуальность темы диссертационного исследования заключается в совершенствовании систем управления вертикально-организованными производствами с использованием специальных математических средств моделирования и анализа деятельности исполнителей сквозного цикла комплекса работ, а также эвристических подходов, учитывающих специфику объектных областей.
Тематика диссертационной работы соответствует одному из основных научных направлений Международного института компьютерных технологий «Интеллектуальные технологии и информационные системы». Диссертация выполнена в рамках госбюджетной НИР кафедры информатики и вычислительной техники (ГБ2009.01 «Математическое моделирование в области управления»).
Объект исследования-система управления вертикально-организованными предприятиями на основе оптимизации планирования исполнителей по видам работ.
Предмет исследования-модели, алгоритмы управления и программная реализация системы управления вертикально-организованными предприятиями.
Цель и задачи исследования. Целью работы является создание информационной системы управления вертикально-организованными предприятиями на основе предложенных моделей и алгоритмов оптимального планирования исполнителей по видам работ и обеспечивающей, в конечном итоге, повышение эффективности осуществления сквозного цикла работ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести анализ литературы по управлению вертикально-организованными предприятиями и использовать его в ходе исследования;
сформировать структуру системы управления вертикально-организованными производственными предприятиями, включающую подсистему управления процессом формирования, анализа и планирования исполнителей по видам работ;
разработать структурную модель многоальтернативной среды планирования исполнителей по видам работ и структурно-функциональную модель сквозного цикла комплекса работ с учетом ограничений, накладываемых на материальные ресурсы, в составе системы управления вертикально-организованными производственными предприятиями;
построить модель оптимального выбора сквозного цикла комплекса работ, обеспечивающую максимум критерия эффективности решения, и исследовать ее свойства с точки зрения устойчивости вариантов решения с последующим ее включением в систему управления вертикально-организованными производственными предприятиями;
разработать алгоритмы оптимального синтеза сквозного цикла комплекса работ, способствующие повышению эффективности принятия управленческих решений, в рамках системы управления вертикально-организованными производственными предприятиями;
создать программное средство на основе разработанных моделей и алгоритмов.
Методы исследования основаны на теории графов, линейной алгебры, вычислительной математики и динамическом программировании.
Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:
предложена структура системы управления вертикально-организованными производственными предприятиями, отличающаяся включением в нее подсистемы управления процессом формирования, анализа и оптимизации сквозного цикла комплекса работ, что позволяет получать дополнительный синергетический эффект при принятии управленческих решений;
предложена структурно-функциональная модель сквозного цикла комплекса работ, отличающаяся накладываемыми на используемые материальные ресурсы ограничениями, выраженные в виде учета множества состояний сырья, в составе системы управления вертикально-организованными производственными предприятиями, что способствует повышению эффективности принятия управленческих решений в режиме мониторинга;
разработана модель оптимального формирования сквозного цикла комплекса работ в составе системы управления вертикально-организованными производственными предприятиями, отличающаяся реализацией предложенной модификации алгоритма Форда- Беллмана, применяемого для поиска экстремальных путей на взвешенном графе с трехмерной сложностью задач и обеспечивающая сравнение между собой длин альтернативных путей между всеми вершинами графа, что позволяет принимать управленческие решения при формировании технологического маршрута;
предложен алгоритм оптимального синтеза сквозного цикла комплекса работ в составе системы управления вертикально-организованными производственными предприятиями на основе линейных функций, отличающийся сбалансированностью линейных неравенств в рамках линейных многогранных множеств, что способствует повышению эффективности принятия управленческих решений в режиме мониторинга.
Практическая значимость и результаты внедрения. Основным практическим результатом работы является разработка структуры системы управления вертикально- организованными производственными предприятиями, включающая подсистему управления процессом формирования, анализа и оптимизации сквозного цикла комплекса работ на основе предложенных моделей и алгоритмов и созданного программного средства. Практическая апробация формирования сквозного цикла комплекса работ проведена на тестовом примере из области производства автомобильных шин на отечественных предприятиях с последующей их реализацией на региональных потребительских рынках.
Обоснованы и отработаны проектные варианты сквозного цикла комплекса работ, начиная с добычи нефти и заканчивая реализацией готовой продукции, с использованием интегрального критерия оценки эффективности функционирования. Разработанные модели и алгоритмы, апробированные на тестовом примере, реализованы в рамках задачи оптимизации сквозного цикла комплекса работ, состоящего из предприятий-поставщиков, производящих ламинат в виде ЛДСП и ЛДВП, и подразделений ОАО ХК «Мебель Черноземья», осуществляющих сборку готовой продукции с его использованием. Внедрение разработанных средств подтвердило высокую эффективность предложенных решений. Созданные средства внедрены с ожидаемым годовым экономическим эффектом 1.5 млн руб. Научные и практические результаты работы, проведенной в рамках НИР, внедрены в учебный процесс Международного института компьютерных технологий по дисциплинам «Производственный менеджмент», «Информационные технологии управления предприятием», «Стратегический менеджмент».
Основные положения, выносимые на защиту:
система управления вертикально-организованным производственным предприятием с включением в нее подсистемы управления процессом формирования, анализа и оптимизации сквозного цикла комплекса работ;
модель оптимального формирования сквозного цикла комплекса работ в системе управления вертикально-организованными производственными предприятиями на основе модификации алгоритма Форда-Беллмана;
алгоритм оптимального формирования сквозного цикла комплекса работ в системе управления вертикально-организованными производственными предприятиями на основе линейных функций, отличающийся сбалансированностью линейных неравенств в рамках линейных многогранных множеств в пространстве состояний сырья;
структурно-функциональная модель сквозного цикла комплекса работ в системе управления вертикально-организованными производственными предприятиями, учитывающая ограничения, накладываемые на материальные ресурсы, выраженные в виде областей пространства состояний сырьевого потока.
Соответствие паспорту специальности. В соответствии с формулой специальности 05.13.10 - «Управление в социальных и экономических системах» в диссертационном исследовании разработаны и конкретизированы вопросы математической, организационной и методической основы управления, а также математические, алгоритмические и программные средства управления с целью повышения эффективности их функционирования.
В соответствии с целью, задачами и полученными научными результатами проведенное исследование соответствует следующим пунктам паспорта специальности: 4) разработка методов и алгоритмов решения задач управления и принятия решений в социальных и экономических системах; 5) разработка специального математического и программного обеспечения систем управления и принятия решений в социальных и экономических системах.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Всероссийской конференции ''Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах'' (Воронеж, 2010); Всероссийской научно-технической конференции ''Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве'' (Воронеж, 2010); Всероссийской научно- технической конференции ''Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве" (Воронеж, 2011); а также на научных семинарах кафедры информатики и вычислительной техники МИКТ в 2009-2012 гг.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 7-в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателем предложены: [5,6,7,8] - модели и алгоритмы для оптимизации технологических цепочек, сформированных на основе территориально распределенных производственных объектов, и оценка эффективности их функционирования в системе управления вертикально-организованными предприятиями; [1,4,12] - модели внутрипроизводственных взаимодействий промышленных систем и их оптимизация, способствующая повышению эффективности решений в системе управления вертикально-организованными производственными предприятиями.
Всего лично автором по всем работам выполнено 7.3 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, трех приложений, заключения и списка литературы из 138 наименований. Основная часть работы изложена на 143 страницах, содержит 11 рисунков.
