Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Информационные системы поддержки принятия решений при управлении наукоемким производством 11
1.1 Развитие методов и средств управления 11
1.2 Практическая реализация методов управления 22
1.2.1 Обзор тиражируемых информационных систем управления предприятием, представленных на российском рынке 22
1.2.2 Особенности российской практики использования информационных систем управления предприятием 31
1.3 Постановка задачи на разработку информационной системы поддержки принятия решений наукоемкого производства 36
ГЛАВА 2 Проектирование информационной системы поддержки принятия решений наукоемкого производства 39
2.1 Особенности наукоемкого производства 39
2.2 Применение процессного подхода при управлении наукоемким производством 43
2.3 Моделирование типовых этапов полного жизненного цикла продукции на наукоемком производстве 49
2.3.1 Требования к системе моделирования 50
2.3.2 Этап «Маркетинг» 54
2.3.3 Этап «Научно-исследовательские работы» 56
2.3.4 Этап «Опытно-конструкторские работы» 61
2.3.5 Этап «Закупка» 68
2.3.6 Этап «Производство» 69
2.4 Календарное планирование производства 74
2.4.1 Требования к подсистеме поддержки принятия решений при календарном планировании производства 74
2.4.2 Составляющие производственного процесса 79
2.4.3 Показатели эффективности организации производственного процесса 81
2.5 Подсистема календарного планирования основной деятельности наукоемкого предприятия 83
ГЛАВА 3 Математические задачи функционирования информационной системы поддержки принятия решений наукоемкого производства 88
3.1 Решение задачи календарного планирования 88
3.1.1 Формализация задачи календарного планирования 88
3.1.2 Постановка задачи календарного планирования 96
3.1.3 Обзор существующих методов решения задачи календарного планирования 98
3.1.4 Анализ факторов, определяющих эффективность решения задачи календарного планирования 105
3.1.5 Применение метода диспетчеризации 109
3.1.6 Диспетчеризация в условиях доступности нескольких единиц однотипных производственных ресурсов 113
3.2 Поиск эффективного способа расходования ресурсов предприятия 120
3.2.1 Постановка задачи поиска эффективного способа расходования ресурсов предприятия 120
3.2.2 Решение задачи поиска оптимального способа расходования ресурсов предприятия 122
3.2.3 Постановка задачи оптимального распределения ресурсов предприятия между изделиями 128
3.2.4 Решение задачи оптимального распределения ресурсов предприятия между изделиями 131
ГЛАВА 4 Практическая реализация информационной системы поддержки принятия решений наукоемкого производства 138
4.1 Описание информационной системы 140
4.1.1 Структурная схема 140
4.1.2 Функциональная схема 144
4.1.3 Информационное обеспечение 147
4.1.4 Математическое обеспечение 148
4.1.5 Программное обеспечение 148
4.1.6 Организационное обеспечение 151
4.1.7 Техническое обеспечение 152
4.2 Аспекты реализации частей информационной системы 153
4.2.1 Информационная модель производства и основной деятельности предприятия 153
4.2.2 Организация доступа моделей к данным, база моделей 156
4.3 Поддержка принятия решений при организации процесса утилизации регенеративных патронов РП-4 на базе ФГУП «ТамбовНИХИ» 164
4.3.1 Расчет календарного плана утилизации регенеративных патронов РП-4 при неизменных производственных мощностях 165
4.3.2 Поддержка принятия решения при наращивании производственных мощностей 169
4.4 Поддержка принятия решения при выборе производственных мощностей для организации технологического процесса производства стабилизатора 173
Основные результаты и выводы 179
Список использованных источников 180
- Особенности российской практики использования информационных систем управления предприятием
- Требования к подсистеме поддержки принятия решений при календарном планировании производства
- Анализ факторов, определяющих эффективность решения задачи календарного планирования
- Поддержка принятия решения при наращивании производственных мощностей
Введение к работе
Особенностью настоящих рыночных отношений в России является то, что переход к ним произошел в короткий период времени. В условиях плановой экономики роль руководства предприятия при выборе номенклатуры продукции, заказов, поставщиков сводится к минимуму. В новых условиях, перед предприятием встает множество вопросов и альтернатив, возникает необходимость в обосновании принимаемых решений. За последние годы руководство многих предприятий осознало необходимость в новых средствах и методах обоснования принимаемых решений.
Актуальность работы. Развивающаяся конкуренция и новые рыночные условия требуют от предприятий изменения подхода к управлению, обеспечивающего эффективность реакции предприятия на быстро меняющуюся рыночную ситуацию. Предприятия, реализующие наукоемкое производство, обладают значительным преимуществом, так как они могут реагировать на изменения рыночной ситуации не только сменой номенклатуры выпускаемой продукции, но и самостоятельно разрабатывая новые изделия. Это позволяет совместить во времени серийное производство изделий и их проектирование. Однако чтобы реализовать такое преимущество, предприятия нуждаются в более сложных механизмах управления, так как необходимо учитывать влияние результатов процессов проектирования изделий на возможности предприятия в будущих периодах. Как показал проведенный обзор применяемых методов и средств управления предприятиями, в настоящее время не существует систем, обеспечивающих учет особенностей наукоемкого производства. Существование комплексной информационной системы, учитывающей особенности наукоемкого производства позволит в полной мере использовать его преимущества и обеспечит эффективное функционирование предприятия.
Предмет и объект исследования. Объектом исследования является наукоемкое предприятие, реализующие полный жизненный цикл своей продукции. Предметом исследования является информационная система поддержки принятия решений наукоемкого производства.
Цель исследования. Разработка теоретических и практических аспектов проектирования информационной системы поддержки принятия решений, учитывающей особенности наукоемкого производства.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
выполнить обзор существующих методов и средств управления предприятиями;
разработать метод проектирования гибкой информационной системы, способной обеспечить поддержку принятия решений в условиях наукоемкого производства;
разработать метод управления предприятием в условиях существования информационной системы поддержки принятия решений.
Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы теории расписаний, теории исследования операций, динамического программирования.
Научная новизна. Разработана методика проектирования информационной системы, обеспечивающей поддержку принятия решений при управлении наукоемким производством.
Предложен метод управления параллельной разработкой версий высокотехнологичного продукта, содержащий процедуры двухэтапного принятия решений.
Разработаны структура и методика построения множества ситуаций, отражающих состояние интегрированной среды наукоемкого предприятия. Сформулирована задача идентификации текущей ситуации и предложена процедура оценки ситуации.
Сформулированы принципы наследования и полноты коррекции для информационной системы поддержки принятия решений.
Выделен класс стратегий управления, характерных для наукоемкого предприятия, и предложена процедура определения предпочтительной стратегии для сложившейся ситуации.
8 Разработана структура информационной системы поддержки принятия решений и метод организации функционирования предприятия на основе единой систе-— мы планирования всех видов деятельности, учитывающие организационные особенности наукоемких предприятий.
Разработан метод построения математических моделей процессов жизненного цикла изделий и модели, необходимые для решения задач управления наукоемким предприятием.
Сформулированы и решены математические задачи управления производст-4fc вом с учетом наукоемких процессов проектирования изделий.
Разработаны, адаптированные для предложенного метода моделирования, процедуры построения календарных планов функционирования предприятия, учитывающие влияние наукоемких процессов проектирования изделий на производственные возможности предприятия.
Предложены процедуры решения информационных задач, возникающих при
управлении наукоемким производством.
ф. Практическая значимость работы. Практическую значимость имеют:
предложенная методика проектирования информационной системы поддержки принятия решений, учитывающая особенности наукоемкого производства;
разработанное программное обеспечение, реализующие предложенный метод решения задачи планирования в условиях наукоемкого предприятия;
предложенная методика управления наукоемким предприятием, основанная на использовании информационной системы поддержки принятия решений.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту: а) метод построе-
ния информационной системы, учитывающей особенности наукоемкого производства б) разработанный метод моделирования и модели этапов жизненного цикла продукции, производимой на наукоемком производстве; д) математические постановки и решения задач управления наукоемким производством; г) предложенный метод управления предприятием, основанный на комплексном планировании.
9
Реализация работы. На основе результатов, полученных в работе, реализова
ны элементы информационной системы поддержки принятия решений на предпри-
- ятиях ОАО «НИИХИМПОЛИМЕР» и ФГУП «ТамбовНИХИ».
Сведения об апробации результатов диссертации. Основные положения диссертации, докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и семинарах:
- на XV Международной научной конференции «Математические методы в
технике и технологиях», Тамбов, Россия, 2002;
Щ - на IX Международной открытой научной конференции «Современные
проблемы информатизации в непромышленной сфере и экономике», Воронеж, Россия, 2004;
- на научных семинарах кафедры "Информационные процессы и управле
ние" Тамбовского государственного технического университета.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в семи печатных работах.
ф Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения че-
тырех глав, заключения, списка цитируемой литературы, включающего 95 наименований. Основная часть диссертации изложена на 178 страницах машинописного текста. Работа содержит 30 рисунков и 4 таблицы.
Первая глава работы освещает развитие средств и методов управления предприятиями за последние десятилетия. Развитие информационных технологий в значительной мере повлияло на методы управления. Со временем, от учетных, ин-
V формационные системы развились до комплексных систем управления, в функции которых входит решение задач связанных с разными сторонами деятельности предприятия. На основе проведенного анализа существующих подходов к управлению и особенностей наукоемкого производства выделены принципы, выполнение которых необходимо для построения эффективной системы поддержки принятия решений при управлении наукоемким производством.
Щ Во второй главе рассматривается принцип построения информационной сис-
темы поддержки принятия решений при управлении наукоемким производством на
10 основе процессного подхода. Процессный подход позволяет разбить всю деятельность предприятия на взаимосвязанные действия, управление выполнением которых производится по отдельности, что позволяет контролировать выполнение каждого процесса. Единое представление процессов проектирования и производства изделий позволяет избежать разработки множества уникальных средств для поддержки принятия решений при управлении разными процессами. Для автоматизации принятия решений, связанных с каждым процессом необходим соответствующий механизм оценки решений до того, как они будут применены на практике. В главе формируются требования к системе моделирования, и производится рассмотрение необходимого состава моделей для поддержки принятия решений, связанных с основной деятельностью наукоемкого предприятия. На основе проведенного анализа состава этапов жизненного цикла и особенностей наукоемкого производства формируются требования к подсистеме календарного планирования, способной обеспечить поддержку принятия решений при управлении таким производством.
В третьей главе рассматриваются математические задачи, решение которых необходимо для функционирования информационной системы поддержки принятия решений в условиях наукоемкого производства. Приведенные постановки задач учитывают наукоемкие процессы проектирования изделий и обеспечивают учет их влияния на функционирование предприятия.
В четвертой главе рассматриваются аспекты практической реализации информационной системы, приводятся примеры ее использования при планировании экспериментального производства. Описаны примеры поддержки принятия решений при организации эффективного способа выполнения работ.
Особенности российской практики использования информационных систем управления предприятием
Системы класса MRPII призваны обеспечить комплексный подход к управлению предприятиям. Развитие вычислительной техники позволило предприятиям обеспечить рабочие места рядовых сотрудников доступом к информации, необходимой им для выполнения своих функций. Для выполнения каждой конкретной группы функций могут использоваться разные алгоритмы, определение которых не является задачей концепции. MRPII описывает общие требования к системе управления предприятием, выполнение которых, должно обеспечить эффективное управление предприятием.
Однако для крупных корпораций, функций, предусматриваемых MRPII, иногда оказывается недостаточно. Следующим шагом в развитии корпоративных систем управления стало выделение концепции планирование ресурсов предприятия (Enterprise Resource Planning, ERP). Принципиальными отличиями концепции ERP является ориентированность на взаимодействие с внешними по отношению к предприятию объектами, более мощная поддержка финансовой информации, обязательное наличие средств НИР. В то время как системы класса MRPII являются закрытыми, с развитием концепции ERP растут требования к интеграции ИС с другими программными продуктами самого предприятия и предприятий-партнеров.
Системы поддержки принятия решений (СППР) представляют собой механизм, обеспечивающий лицо принимающее решение (J11 IP) необходимой информацией, которая, как правило, включает прогноз результатов. Моделирование объекта, для которого вырабатывается решение, является мощным средством в оценке принимаемых решений [4]. Как правило, работа с СППР представляет собой итерационный процесс, в котором для каждого результата расчетов ЛПР корректирует решение и производит повторный расчет. После получения удовлетворительных результатов расчетов процесс останавливается и текущее решение применяется на практике [4,5]. Важнейшими компонентами СППР для предприятий являются база данных (БД) и база моделей (БМ). Человек использует БД для доступа к актуальной информации и при помощи находящихся в БМ моделей, может рассчитать прогноз параметров выполнения интересующего его процесса в условиях принятия того или иного решения. Эффективность использования СППР определяется адекватностью содержащихся в ней моделей и полнотой используемых при принятии решений данных. Элементы СППР, как правило, содержатся во всех тиражируемых ИС, так как их назначением является автоматизация управления предприятием, и предлагаемые решения носят рекомендательный характер.
Одновременно с MRP разработаны и используются ряд методик, многие из которых могут применяться как отдельно, так и совместно с MRPII или ERP системами в качестве подхода к решению определенного круга задач. Так разработанная в Японии концепция «точно вовремя» (Just-Inime, JIT) вовсе не предполагает использование вычислительной техники, однако со временем концепция прочно заняла свое место среди автоматизированных систем управления предприятием. ЛТ предполагает минимизацию страховых и межоперационных заделов, так как их создание связано с затратами, непосредственно не добавляющими стоимость продукции. Снижение запасов обеспечивается за счет повышения точности и надежности управления поставками. Метод ЛТ не противоречит MRP и MRPII и часто предлагается как одна из форм организации производства. Реализация данного метода затруднена в условиях российской экономики, так как именно заделы и запасы сырья служат буфером, компенсирующим нестабильность поставок и другие случайные воздействия, связанные с поставщиками. Кроме того, ЛТ предполагает создание резерва производственных мощностей, в то время как часто суммарное время простоя оборудования используется в качестве показателя эффективности организации производственного процесса. Применение ЛТ особенно эффективно при серийном производстве, когда график поступления материалов и узлов не изменяется длительные промежутки времени. В условиях частого поступления заказов и большой номенклатуры производства, применение метода значительно усложняется и растет риск сбоев в производстве из-за ошибки планирования графика поставок ресурсов, когда технологический процесс останавливается из-за отсутствия предмета труда.
Концепция компьютеризированного интегрированного производства (Computer Integrated Manufacturing, СІМ) связана с интеграцией гибкого производства и систем управления им. СІМ с точки зрения систем управления и планирования (в качестве которых используются ERP и MRP II), предполагает интеграцию всех подсистем системы управления: снабжением, проектированием и подготовкой производства, планирования и изготовления, управления производственными участками и цехами, управления транспортно-складскими системами, управления обеспечением оборудованием, систем обеспечения качества, сбыта, а также финансовых подсистем.
Так как итог работы предприятия определяется потребителями его продукции, то взаимоотношение с клиентами играет немаловажную роль. Часто представителем предприятия во взаимоотношениях с целой группой клиентов является один и тот же человек, который знает о клиенте больше, чем кто-либо другой на предприятии. В таких условиях даже временное отсутствие этого сотрудника может негативно сказаться на сотрудничестве предприятия с соответствующей группой клиентов. Предприятие в некоторой мере становится заложником такой ситуации. Для продолжения взаимоотношений потребуются затраты времени, необходимые на знакомство нового замещающего сотрудника со всеми подробностями. Методология, позволяющая избежать описанных неудобств, получила название «управление отношениями с клиентами» (Customer Relationship Management, CRM). Методология предполагает систематизированное накопление информации о взаимоотношениях с клиентами. Кроме необходимых для связи данных, так же сохранятся информация о событиях, относящихся к каждому клиенту, об их предпочтениях, сделанных им заказах и высказанных пожеланиях. Таким образом, уменьшается доля информации, обладателем которой является тот сотрудник, который непосредственно общается с клиентами. Кроме того, накапливаемая база данных является исходным материалом для проведения маркетинговых исследований направленных на повышение эффективности работы предприятия за счет корректировки номенклатуры выпускаемой продукции. Кроме того статистика заказов позволяет прогнозировать спрос на продукцию предприятия в будущих периодах [6]. Для эффективного управления взаимоотношениями с поставщиками и заказчиками не достаточно автоматизации процессов купли и продажи. Необходимо уметь использовать ключевую информацию о партнерах для принятия точных и своевременных решений. Методика CRM дает организации возможность взаимодействовать с заказчиком через те каналы, которые для него максимально удобны. CRM позволяет компании развивать стандартные модели маркетинга, продаж и обслуживания в направлении глобальных вычислительных сетей, что значительно расширяет круг потенциальных клиентов и повышает качество сервиса.
Для более точного планирования спроса, в системе может быть предусмотрена возможность автоматического составления заказов непосредственным потребителем продукции. Идея интеграции предприятия с потребителем легла в основу концепции синхронизации планирования ресурсов с потребителем (Customer Synchronized Resource Planning, CSRP), которая делает возможным полностью автоматическое влияние потребителей на деятельность предприятия. Использование принципа CSRP, означает, что потребитель продукции может получить доступ к ИС предприятия, оставить в ней требования к продукции, которая ему необходима. Затем на основании таких требований составляется план производства продукции, и выполняется планирование материалов и потребности в производственных мощностях.
Требования к подсистеме поддержки принятия решений при календарном планировании производства
Эффективность деятельности предприятия определяется в первую очередь получаемой от реализации продукции прибылью. Для предприятия, целью которо и го является долговременное функционирование, важную роль играет стабильность получения прибыли и прогноз доходов в будущем. Предприятие непрерывно заботится о наращивании своих доходов, освобождающиеся ресурсы могут быть направлены на обновление парка оборудования, разработку новых изделий, продвижение на новые рынки и т.д.
Решающим является момент выхода товара на рынок, когда покупатель или приобретает его, или предпочитает воспользоваться услугами других производите W лей. Покупатель стремится приобрести самый качественный товар, выбирая из всех представленных на данный момент на рынке. Если до недавнего времени под качеством было принято понимать соответствие продукции соответствующим нормативам и стандартам, то в настоящих условиях конкурентной борьбы, производитель старается сообщить продукции большее качество, чем требуют от него стандарты. Качество рассматривается как способность продукции удовлетворять ожидания по 0 требителя. Если продукция удовлетворяет требованиям покупателя: она надежна, обладает всеми необходимыми функциями, удобна, то покупатель, скорее всего, в следующий раз при необходимости покупки схожей продукции, обратится к тому же производителю [30,31,32]. Наличие такой группы постоянных потребителей обеспечивает стабильное развитие предприятия. Аналогичный механизм действует при производстве продукции под заказ, по договорам. Потребитель делает свой выбор, заранее тщательно оценив характеристики продукции разных производителей. Если продукция действительно соответствует заявленным характеристикам, и соблюдены сроки и другие условия выполнения договора, то высока вероятность продолжения сотрудничества после выполнения первого заказа.
Качество продукции, как способность удовлетворять ожидания потребителя, является определяющим фактором при его выборе. Обеспечить стабильные продажи своей продукции, предприятие может только при постоянном стремлении производить максимально качественную продукцию [33,34,35,36]. Наукоемкое производство обладает значительным преимуществом, так как позволяет постоянно совершенствовать изделия на базе предприятия, без привлечения сторонних организаций.
Другим фактором, влияющим на выбор потребителя, является цена продукции. Соответственно цена так же является и одним из самых сильных средств в конкурентной борьбе. Качество и цена изделия в соотношении с соответствующими показателями товаров-конкурентов определяют заинтересованность покупателя в продукции компании, ее успех на рынке. Чтобы обеспечить успех своей продукции, предприятие должно стараться обеспечивать как можно меньшую цену своей продукции, сохраняя ее свойства, или повышать качество продукции, не меняя цены. Так как обеспечение большего качества продукции часто требует больших затрат средств, то эти задачи приводят к конфликту при расходовании ресурсов предприятия [34,37,38]. Задача руководителя состоит в оптимизации деятельности предприятия таким образом, чтобы соответствие цены и качества продукции обеспечивало предприятию максимальную прибыль. На наукоемком предприятии управление осложняется тем, что часть затрат направляется на проведение научных исследований, результат которых заранее не известен, однако от него в значительной мере зависит успешность решения описанной задачи [39,40].
Наукоемкое производство функционирует в условиях постоянно и быстро меняющихся ситуаций. На изменение ситуации оказывают влияние как внешние, так и внутренние факторы. К внешним факторам относятся: выход на рынок конкурентов, выпускающих аналогичную продукцию, появление на рынке продуктов-заменителей, изменение требований потребителей, уменьшение объема заказов основных потребителей, изменение цен на сырье и материалы и др. Внутренние факторы в основном относятся к кадровой и материально-технической сферам, и включают изменение состава высококвалифицированных специалистов, способных создавать и совершенствовать наукоемкую продукцию, старение технологий, оборудования и т.д. [41].
Принимаемые решения и выбираемые стратегии деятельности должны учитывать как текущую ситуацию, так и возможные будущие ситуации, которые могут иметь место при реализации решений [34,42]. Поэтому важными задачами являются введение множества ситуаций, идентификация ситуации и прогнозирование изменения ситуаций. Введение множества ситуаций в интегрированной среде функционирования предприятия включает этапы: выделение возможных состояний компонентов, формирование множества ситуаций на основе состояний компонентов, выделение подмножества ситуаций, которые оказывают существенное влияние на принимаемые решения.
Основными компонентами среды являются: сегмент рынка (Кср), который занимает продукция предприятия, положение на рынке (Кпр), категория потребителей продукции (АГ ), ассортимент (номенклатура) продукции (Кнп), доля продукции выполняемой по заказу (Кт). В свою очередь эти компоненты при необходимости разбиваются на составные части. Например, в Кср выделяются отечественные и зарубежные составляющие рынка [43,44,45].
Для выделенных компонентов вводятся следующие множества состояний: w = k»Cwl) Здесь верхние индексы обозначают для состояний wcp eW9: он -отечественный малый (сегмент рынка), об - отечественный большой, мм - мировой малый, мб - мировой большой; w eWL: о - отставание (от конкурентов), р - равенство, л — лидерство; wfMeWm: мп — малые предприятия, кп — крупные предприятия; w„„ е Wm : у - узкий ассортимент, ш - широкий ассортимент; ww є Wm : малая (доля продукции, выполняемой по заказу), ср — средняя, б — большая; Множество ситуаций Я формируется на основе множеств состояний компонентов Wcpi Wnp9 Wm9 WHn и WM следующим образом: Таким образом ситуация Л є Я рассматривается как кортеж, то есть Кш.т = { cr nP LM» K) іє{ом,об,мм,мб}, j є {о9р,л}9 ke {мп,кп}, / є {у,ш}, тє{м,ср,б}. Корректная идентификация ситуации относительно всех видов изделий является одной из важнейших задач и определяет условия для решения задачи о распределении ресурсов предприятия между разными направлениями деятельности. Для определения значения компонент ситуации могут использоваться разные подходы. Так, значение компонент Км, Кт и Кип может быть определено на основе статистических данных предприятия о заказчиках продукции. Для определения значения компонент Кср и Кпр целесообразно применение метода экспертных оценок. Так как значения компонент часто не могут быть определены точно, то целесообразно использовать лингвистические переменные [46,47,48,49].
Анализ факторов, определяющих эффективность решения задачи календарного планирования
Качество планирования обеспечивается, прежде всего, учетом всех влияющих на выполнение работ факторов и точной оценкой возможностей предприятия. Если создаваемый план оказывается не выполнимым в указанные сроки, то система планирования работает неудовлетворительно и не может использоваться для поддержки принятия решений. Учет всех необходимых факторов, в том числе случайных, позволяет снизить потери вызванные отклонениями от плана даже в случае происхождения независящих от предприятия событий. Использование алгоритмов оптимизации, соответствующих поставленной цели планирования обеспечивает настройку предприятия на получение максимально возможного в существующих условиях эффекта.
Долгосрочное и среднесрочное планирование отличаются от оперативного тем, что кроме планирования выполнения технологических операций необходимо так же планировать номенклатуру продукции на будущий период и, изменения производственных ресурсов [34,38,43,53]. В долгосрочном планировании большую часть занимают процессы НИОКР, необходимо учитывать их влияние на возможности производства. Краткосрочный (оперативный) план является самым подробным, задача краткосрочного планирования подразумевает лишь выполнение конкретных заданий, определяемых при планировании более высокого уровня. Краткосрочный календарный план состоит из предписаний для конкретных исполнителей с указанием сроков и средств выполнения работ. Построение такого перечня работ с детальным рассмотрением всех доступных средств является сложной комбинаторной задачей, решение которой на длительный период невозможно без использования вспомогательных методов и средств. Самый простой способ планирования без задействования дополнительных средств, это снижение детализации при рассмотрении задачи, что автоматически приводит к снижению качества планирования. Расчет возможностей предприятия выполняется с использованием усредненных показателей, таких как производственная мощность предприятия. Снижение детализации неизбежно приводит к некоторому падению эффективности использования ресурсов предприятия, так как не учитываются особенности сложившейся производственной ситуации.
Составление календарного плана производства является одной из наиболее сложных задач планирования. Производство изделий представляет собой выполнение большого числа операций, что с одной стороны делает задачу календарного планирования производства относительно легко формализуемой, так как перечень операций и параметры их выполнения регламентируются нормативной документацией. С другой стороны, задача имеет сложную структуру и ее решение в общем виде отсутствует [69]. В каждой конкретной задаче планирования, решение основывается на ряде характерных закономерностей и в любом случае нетривиально. Процесс ЖЦ «производство» обладает той особенностью, что результатом его выполнения является готовая продукция, оплата за которую составляет основу дохода предприятия. При этом процесс «производство» выполняется не один раз, как большая часть ЖЦ, его выполнение необходимо для каждого отдельного экземпляра изделия или партии. Если процесс «производство» организован неэффективно, то заложенная неэффективность многократно дублируется в каждом производственном цикле. Не смотря на сложную внутреннюю структуру, процесс «производство», легче управляем, чем наукоемкие процессы, такие как «НИР» и «ОКР», так как в нем параметры выполнения операций определены с большей точностью, чем исследовательские процессы, которые сильно зависят от человека [67]. Автоматизация решения задачи календарного планирования производства позволяет повысить его качество за счет учета большего количества факторов. Так как расчет производится с помощью вычислительной техники, то за тот же промежуток времени можно рассмотреть гораздо большее число вариантов. Человек, ответственный за построение календарного плана получает в свое распоряжение инструмент, способный в зависимости от заданных приоритетов генерировать план производства автоматически, что позволяет более эффективно использовать освобожденное от рутинной работы время [70].
Автоматизированная система способна строить планы производства, в динамически меняющихся условиях, таких как поступление и расход материалов, изменение производственных мощностей. Автоматизация генерирование календарного плана производства практически снимает ограничения на срок детального планирования: становится возможным рассчитывать долгосрочные планы производства без использования усредненных показателей. Однако изначально следует учитывать, что автоматизированная система планирования не может быть гарантией того, что предприятие будет работать в соответствии с составленным планом по двум основным причинам: 1) из-за сложности процесса производства, неточности оценки его параметров, а так же допустимого разброса параметров, накапливается ошибка, которая растет вместе с ростом периода планирования; 2) с увеличением периода планирования растет вероятность влияния на предприятие случайных событий, таких как отказы оборудования, нарушение своих обязательств поставщиками и т.д. [61,71].
В системе изначально предусматриваются механизмы оценки надежности плана, чтобы иметь возможность сравнивать альтернативные планы по степени их надежности и принимать дополнительные меры к повышению вероятности выполнения обязательств по заключенным договорам [72].
Для оценки вероятности невыполнения любой части плана, в системе предусматривается возможность оценки надёжности всех участвующих в процессе производства элементов. Основным результатом работы системы автоматизированного планирования производства является создаваемый в ней календарный план. Для оценки созданного плана, автоматически рассчитывается ряд показателей, такие как стоимость реализации плана, ірафик затрат материалов, время выпуска партий продукции и время полного выполнения плана, показатели эффективности использования производственных мощностей и др. На основе анализа проведенного планирования можно сделать выводы о недостатках сложившейся производственной ситуации, найти те ограничения, которые не позволяют добиться лучших показателей эффективности [30,57,73]. Такой анализ является частью долгосрочного планирования, следовательно, заложенные в автоматизированной системе оперативного календарного планирования производства алгоритмы могут являться базой для построения системы анализа производства, долгосрочного планирования, то есть для СППР при планировании производства.
Поддержка принятия решения при наращивании производственных мощностей
Деятельность предприятия состоит в одновременном выполнении процессов, связанных с изделиями, которые могут находиться на разных этапах ЖЦ. Задачей руководителя является обеспечение как можно более эффективного использования доступных материальных и производственных ресурсов предприятия. Эффективность использования ресурсов выражается в получении дохода от их использования. Получение дохода предприятием происходит в момент заключения договоров на продажу изделий или во время продажи изделий на рынке. Чтобы заранее оценить целесообразность работы над изделием необходимо знать доход, который обеспечивается его производством. Для определения этого параметра надо знать цену продукции, тогда зная затраты, связанные с производством этого изделия можно определить получае Щ мую прибыль. Для определения затрат времени, материальных и производственных ресурсов используются описанные в разделе 2.2 модели процессов. Кроме отношения цены изделия к затратам на его производство необходимо учитывать время производства партии изделий, так как если производство изделия носит длительный характер, то за то же время можно произвести большие объемы других изделий и за счет этого получить в результате больший доход.
Решение задачи только на основе знания показателей доходности не является корректным, так как такой подход не учитывает тот факт, что предприятие обладает определенным объемом производственных ресурсов, неиспользование которых приводит к издержкам, связанным с необходимостью поддержания их работоспособно сти, выплаты заработной платы сотрудникам и.т.д. Кроме того, пока одно изделие готовится к производству, оборудование может использоваться для выпуска других, менее доходных изделий, в противном случае, предприятие терпит вмененные издержки. Последовательное распределение производственных ресурсов по изделиям в порядке убывания показателей их доходности не является гарантией оптимального решения задачи, так как комбинация нескольких не самых доходных изделий может обеспечить более полное использование производственного ресурса предприятия, в то время как изделие, доходность которого является максимальной, не позволяет параллельно производить другие изделия.
С учетом перечисленных требований, для решения задачи необходимо знать интервал времени, описывающий плановый период: (Т0; 7,) , множество каждый элемент которого является кортежем, описывающим варианты изделий, производство которых возможно в плановый период w, =(p,;v,;c,). Необходимо максимизировать доход предприятия, если известны: р, — это элемент множества P = {pl}Je[\;Np\t представляющего все выпускаемые предприятием изделия, nt - объем производства изделия, с, — цена единицы изделия рг Для каждого изделия р. задано множество Ор , описывающее перечень операций, которые необходимо выполнить для получения готового изделия, последовательность выполнения процессов описывается при помощи матрицы DPl. Заданы множества доступных про-Ф изводственных ресурсов Е и L а так же матрицы соответствия. Используемые материалы описываются множеством М, количество каждого вида материалов, необходимых для выполнения операции ор задано множествами MVC". При поиске наиболее эффективного способа расходования ресурсов необходимо рассматривать альтернативные материалы. Допустимые альтернативы для ]-го материала /-й операции производства изделия р обозначаются как т/к, соответственно необходимое количество
Затраты на материалы вычисляются в натуральных показателях, так как многократное суммирование небольших объемов материалов в денежном выражении может внести погрешность, кроме того поставка материалов часто производится партиями, объем которых фиксирован. Преобразование затрат материалов в денежное выражение производится непосредственно перед окончательным расчетом затрат. Если MVfM - матрица, единственным ненулевым элементом которой является необходимый для выполнения операции of объем материала т\ , то V У Л/КД описывает суммарные затраты материалов на производства изделия р. Если матрица МС0 , размерность которой равна размерности матрицы MV", описывает стоимость единицы материалов, то затраты на материалы определяются суммированием произведений элементов матриц с одинаковыми индексами. Учесть объемы поставок можно при окончательных расчетах, так как для ряда изделий могут использоваться одинаковые материалы. Для сокращения записи далее в работе суммарные затраты материалов на производство изделия р, в объеме п, обозначаются Л,(п,), а их денежное выражение С(/?,(я,)). Подробное описание множеств приведено в разделе 3.1.1. Все планируемые работы должны удовлетворять следующему ограничению выполнения указанных работ в течение планового периода: Ограничение на корректное использование производственного ресурса заключается в том, что если интервалы выполнения двух экземпляров операций перекрываются, то выполнение этих экземпляров операций не может быть произведено с использованием того же самого производственного ресурса: Для решения задачи используется метод динамического программирования. Прежде всего, необходимо определить: что выступает в роли этапов, как определяются возможные решения на каждом этапе и как описывается состояние. В качестве этапов выступают изделия, решение на каждом этапе соответствует количеству изделий соответствующего вида, которые необходимо произвести. Возможные решения на каждом этапе зависят от двух ограничений: 1) Производственные возможности предприятия. Удовлетворяет ли выбранное значение ограничениям, диктуемым наличием оборудования и существующей производственной ситуацией - определяется при помощи математического моделирования производства. Ограничение на использование материальных ресурсов очевидным образом ограничивает возможность производства изделий. Суммарные затраты материальных ресурсов не должны превышать заданных ограничений. Варьируя количество /-го типа изделий от нуля до достижения одного из ограничений, отыскивается максимум на каждом этапе. От состояния зависят возможные решения на этапе, в данном случае это доступные материальные и производственные ресурсы. Для определения точных параметров производства изделий используется математическая модель производства предприятия, позволяющая рассчитать показатели выполнения процесса на основе информации о доступных ресурсах. Для этого используется описанная в разделе 3.1.2 математическая модель, но вместо необходимого количества изделий указывается доступное количество ресурсов. Такая модель может быть получена из модели производства следующим образом: по каждому виду ресурса вычисляется возможное количество изделий и минимальное значение затем используется для расчетов по существующей математической модели.
Похожие диссертации на Разработка и организация функционирования информационной системы поддержки принятия решений наукоемкого производства
