автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Исследование процессов управления запасами сырья на производственных предприятиях

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Основы управления запасами на производственных предприятиях

1.1. Роль запасов сырья в функционировании производственных предприятий

1.2. Управление пополнением запасов сырья.

1.3. Базы данных в управлении поставками и запасами сырья.

Глава 2. Методы принятия решений в системах управления запасами

• i ' ■ ■Л''-.'

2.1. Основные понятия о методах Принятия решений.

2.2. Основы построения математических моделей.

2.3. Управление в организационно-технических производственных системах.

2.4. Принятие решений по управлению.*.

Глава 3. Исследование моделей управления запасами

3.1. Модели управления запасами.

3.2. Модели прогнозирования размера запаса.

3.3. Корректировка прогнозов.

3.4. Оптимизация размера партий.Л.

3.5. Модели производственных функций.

Глава 4. Математическое моделирование процесса управления запасами сырья на производственных предприятиях

4.1. Моделирование управления перевозками грузов.

4.2. Имитационное моделирование процессов потребления сырья на производстве.

4.3. Анализ результатов моделирования, выводы.

В настоящее время, с ростом масштаба производства и повышением производительности труда увеличивается масса сырья и вспомогательных материалов, входящих в ежедневный процесс производства. В условиях жесткой рыночной конкуренции, рациональная организация всего технологического процесса на предприятиях разных отраслей промышленности приобретает важнейшее значение. Согласование работы сборочных, транспортных и заготовительных подразделений во многом определяет успешность деятельности производственных предприятий.

Изучение и анализ процессов в системах производства и управления запасами позволяет оценить эффективность производства. Управление здесь заключается в планировании и контроле применительно к входным, промежуточным и выходным потокам материальных компонентов, с целью получения оптимальной прибыли.

Данной проблеме посвящены работы Гаскарова В.Д., Попова С.А., Вар-жапетяна А.Г., Шнуренко А.А. В диссертации проанализированы исследования Грувера М., Дудорина В.И., Зиммерса Э., Лотоцкого В.А., Манделя А.С. Пото-пова З.Е., Рыжикова Ю.И. Хедли Дж.

Структура функций связанных с управлением запасами, включает следующие элементы:

1. Прогнозирование размера запаса, позволяющее представить прогнозируемые величины как функции времени;

2. Определение обоснованных объемов заказов;

3. Определение обоснованной системы управления запасами;

4. Определение производственных потребностей и уровней запасов в конкретные моменты времени.

5. Слежение за уровнями запасов, сравнение текущих объемов запасов с запланированными;

Исторически так сложилось, что перечисленные выше функции и ответственность за их выполнение в условиях функционирования большинства предприятий были рассредоточены по различным структурным единицам, а процедуры реализации этих функций были унифицированными и не всегда выглядели рационально. Внедрение в деятельность производственных предприятий средств вычислительной техники и автоматизированных средств обработки информации повлекло за собой централизацию управления запасами и производством в целом. Процесс сбора и анализа информации, процедуры принятия управленческих решений и элементы обратной связи стали более автоматизированными.

Исследование производства проводили на основе системных подходов, так как они позволяют с большей эффективностью учесть влияние внешней среды, взаимозависимость критериальных оценок, иерархию управляющих воздействий, структуру процедуры принятия решений, конструктивные особенности используемой аппаратуры и вычислительной техники, субъективный фактор людей участвующих в процессе управления (операторов, программистов, руководителей подразделений).

Производственная система это большая система, так как в ней имеется контур с человеком, в назначение которого входит выполнение акта принятия решения. Исследование отдельных частей этой системы не позволяет получить целостного представления о системе из-за несводимости (эмергентности) свойств системы к свойствам составляющих ее элементов. Единственным средством исследования таких систем является моделирование.

Организационная система всегда взаимодействует с внешней средой. Она потребляет информацию и является ее источником, подвергается действию внешних возмущений, которые препятствуют ее нормальному функционированию.

Рассматривая в целом взаимодействие организационной системы со средой, следует придерживаться принципа относительности. В соответствии с ним выделенная для анализа подсистема может рассматриваться как самостоятельная (организационная система) и как часть другой системы, в которую она входит.

Этот принцип позволяет создавать теоретические модели автономного функционирования организационной системы как объекта управления с учетом ее взаимодействия с внешней средой и с конкретными конструкциями материальных (вещественных, энергетических, информационных) связей.

Рассмотрение реальной ситуации и отображение ее на некоторую математическую модель, позволяет найти решение стоящей перед нами проблемы. Результат анализа выбранной нами модели формулируется в виде управляющего решения, являющегося «руководством к действию». Поскольку речь идет о решении практических задач организационного управления, на основе модели в каждом конкретном случае должны формироваться решения, поддающиеся проверке на оптимальность. Подтверждение того, что получаемые решения отвечают предъявленным к ним требованиям, может быть достигнуто либо в результате надлежащим образом построенного статистического анализа, либо путем регистрации явного улучшения качества функционирования системы при практической реализации этих решений. Внедрение подобных методов управления считается целесообразным в тех случаях, когда они либо облегчают организационную деятельность, либо позволяют добиться положительного экономического эффекта.

В процессе переработки исходного сырья в конечный продукт выполняется большое число различных процедур. Однако независимо от характера этих процедур технологический процесс может протекать лишь при одном условии, а именно если этим процессом в той или иной форме управляют. Именно в этой связи возникает понятие «управления производством».

Управление производством предполагает прогнозирование с целью определения оптимальных объемов выпускаемой продукции, уточнение потребностей в сырье, долгосрочное планирование производства, а так же разработку детализированных планов реализации текущих процедур и операций во всех узлах производственно-технологического контура.

Характер наиболее существенных задач управления производством в определенной степени зависит от того какая отрасль промышленности и какое конкретное предприятие имеется в виду. При переходе от одной конкретной ситуации к другой могут в той или иной степени варьироваться содержание и форма исходных данных, требования к выходной информации, производственно-технологические показатели, условия сбыта, номенклатуры выпускаемой продукции и т.п.

Таким образом, анализ требований, предъявляемых к организационному управлению в условиях непрерывного производственно-технологического процесса, показывает, что к числу доминирующих должны быть отнесены проблемы, связанные со своевременным обеспечением действующего промышленного предприятия нужным сырьем, с устранением опасности возникновения в технологическом контуре узких мест и, наконец, с удалением готовой продукции на выходе и ее доставкой в пункты складирования или сбыта. Данная проблема является вполне актуальной и заслуживает отдельного рассмотрения.

На предприятиях с конвейерной системой технологический процесс протекает с некоторой фиксированной скоростью и установленный темп выпуска готовой продукции сохраняется постоянным при условии, если на входе имеется сырье в нужном количестве, а в ходе производства не возникает технических неисправностей и задержек и, наконец, если отсутствуют ограничивающие обстоятельства, вызванные недопустимым скоплением готовой продукции на выходе.

Теория массового обслуживания занимается изучением процессов, связанных с массовым обслуживанием, разработкой алгоритмов и методов решения типичных задач массового обслуживания.

Процесс формирования управленческих решений на моделях определяет сущность моделирования.

Окружающая действительность сложна для восприятия нашим разумом целиком. Модели являются компромиссом, который дает возможность синтезировать реальность, расширяя возможности нашего разума. Формальные модели могут облегчить общий фундамент для изучения сложных явлений и объективного сравнения различных точек зрения.

Исследование организационных систем наиболее эффективно при использовании машинного эксперимента, так как натурный эксперимент над всей системой затруднителен по экономическим и технологическим соображениям.

Цель диссертационной работы состоит в обозначении роли запасов сырья при функционировании производственных предприятий, определении и разработке методики управления запасами методами имитационного моделирования.

В соответствии с поставленной целью в работе сформулированы, обоснованы и решаются следующие задачи:

1. Исследование структурных взаимодействий на производственном предприятии.

2. Исследование формальных закономерностей лежащих в основе процесса управления запасами сырья.

3. Разработка методологического подхода к процессу принятия решений в системах управления запасами.

4. Определение основных характеристик и разработка математических моделей процесса управления запасами.

5. Проведение вычислительного эксперимента процесса потребления сырья на производственном предприятии.

Методологической основой и общетеоретической базой исследования является принцип системного подхода к анализу. В диссертационной работе использованы методы математического программирования, имитационного моделирования, теории случайных процессов и систем массового обслуживания.

Научная новизна работы заключается:

1. В получении структурной модели системы принятия решений по управлению запасами.

2. В разработке методологии процесса управления запасами.

3. В разработке методов проведения вычислительного эксперимента и статистического анализа экспериментальных результатов при функционировании процесса потребления сырья на производстве.

Практическая значимость исследований состоит в следующем:

1. Предложено теоретическое обоснование задачи управления запасами сырья на производственном предприятии.

2. Разработаны алгоритмы и программы принятия решений по управлению.

3. Описаны современные методы построения систем хранения информации.

4. Произведена систематизация рассмотренных задач, которая позволит разрабатывать качественные программные продукты.

5. Предложена методика управления сырьевыми запасами производственных предприятий на основе комплексного подхода.

На защиту выносятся:

1. Результаты исследования структурных взаимодействий на производственном предприятии.

2. Методика разработки системы управления запасами. 9

3. Математическое обеспечение и программы проведения имитационного моделирования процесса потребления сырья на производственных предприятиях.

4. Способы обработки экспериментальных результатов моделирования процесса потребления сырья на производственных предприятиях.

Основные результаты диссертационного исследования докладывались:

- на международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ

99»;

- на юбилейной научно-технической конференции, посвященной 190летию транспортного образования в России;

- на межкафедральных семинарах по проблемам автоматизированного управления в СПбГУВК.

Основные положения диссертации изложены в 6 публикациях.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы включающего 115 наименований. Основная часть работы изложена на 156 страницах. Работа содержит 35 рисунков и 7 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена научная и практическая задача повышения эффективности функционирования производственных предприятий за счет теоретического обоснования оптимальных решений в области управления запасами и развития прикладных аспектов совершенствования структуры организационных систем.

Установлено, что имитационное моделирование процесса поступления на склад, а затем в производство материальных запасов, для производственных систем приводит к наилучшим результатам.

В диссертационной работе получены следующие научные и практические результаты.

1. На основании системного подхода к анализу сложных организационных структур исследованы формальные закономерности, лежащие в основе процесса управления запасами сырья.

2. Доказана обоснованность применения математических моделей систем массового обслуживания при исследовании и разработке систем управления запасами производственного предприятия.

3. Определено, что основными характеристиками, производственной системы, являются пропускная способность, среднее время пребывания заявки и текущее время.

4. Проведено имитационное моделирование потребления материальных ресурсов (запасов) на производственном предприятии при различных вариантах использования производственных мощностей (25%, 50%, 75%, 100%).

5. Разработаны методики проведения и обработки экспериментальных результатов имитационного моделирования.

6. На основании имитационного моделирования получены следующие результаты: гистограммы основных выходных характеристик моделируемого процесса функционирования производства с различными вариантами загрузки используемого оборудования, наглядно показывают технические и экономические преимущества увеличения числа обслуживаемых заявок при 100%-ой загруженности производства; изменение загруженности обслуживающих устройств и варьирование закона распределения времени обслуживания заявки при постоянной интенсивности входного потока позволяет сделать вывод что эффективностью работы производства можно оперативно управлять за счет формирования требований к соотношениям в спектрах входных величин систематических и случайных составляющих; получены зависимости выходных относительных величин (среднего времени обслуживания заявок и текущего времени) от варианта загрузки обслуживающих устройств (загрузки мощностей предприятия).

Таким образом, проведение имитационного моделирования потребления материальных ресурсов (запасов) позволяет повысить надежность оценивания качественных и количественных параметров производства.

7. На основании общих принципов построения систем управления запасами и результатов имитационного моделирования разработана и внедрена на производственном предприятии ОАО «Канонерский судоремонтный завод» экспериментальная математическая модель системы принятия решений по управлению в области запасов.

1. Thomas Publishing Company news release, "Thomas Publishing Launches New On-Line Corporate Purchasing Network", issued December 6,1995

2. Donald J. Bowersox, Patricia J. Daugherty, Cornelia L. Droge, Dale S Rogers, and Daniel L. Wardlow, Leading Edge Logistics: Competitive Positioning for the 1990's (Oak Brook, EL: Couneil of Logistics Management, 1989)

3. Douglas M, Lambert and James R. Stock, Strategic Logistic Management, 3rd ed. (Homewood IL: Richard D. Irwin, 1993)

4. E.G. Plowman, Elements of Business Logistics, (Stanford, CA: Stanford Gradduate School of Business, 1964)

5. Robert M. Monczka and Robert J. Trent, Purchasing and Sourcing Strategy

6. Абчук B.A., Емельянов JI.A., Матвейчук Ф.А. Введение в теорию выработки решений - М, Воениздат, 1972

7. Акофф Р.Л. О природе систем - Изв.АН СССР. Техническая кибернетика-1971, N3

8. Альянах И.Н. Имитационное моделирование вычислительных систем -Л,ЛИМТУ, 1983

9. Альянах И.Н. Моделирование вычислительных систем - Л, Машиностроение, 1988

10. Анисимов-Спиридонов Д.Д. — Методы и модели больших систем оптимального планирования и управления — М, Наука, 1969

11. Артынов А.П., Скалецкий В.В. Автоматизация процессов планирования и управления транспортными системами - М, Наука, 1981

12. Беллман Р., Калаба Р. Динамическое программирование и современная теория управления - Пер. с англ. М, Наука, 1969

13. Бигель Д. Управление производством - Пер. с англ. Дубицкого Л.Г. Под ред. Алтаева В.Я. и Вавилова Б.Т. - М, Мир, 1973

14. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления — М, Наука, 1966

15. Бурков В.А., Ириков В.А. Модели и методы управления организационными системами - М, Наука, 1994

16. Бурков В.Н., Бурков В.В. Механизмы функционирования организационных систем — М, Наука, 1981

17. Бурков В.Н., Данев Б., Нанева Т.Б. и др. Большие системы: Моделирование организационных механизмов — М, Наука, 1989

18. Бурков В.Н., Кондратьев В.В. Механизмы функционирования организационных систем - М, Наука, 1981

19. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем - М, Наука, 1968

20. Бусленко Н.П., Аверин А.Н. О формальном описании связей между элементами сложной системы - Кибернетика, 1972, N6

21. Венделин А.Г. Подготовка и принятие управленческого решения. Методологический аспект - М, Экономика, 1977

22. Вихров Н.М., Гаскаров Д.В., Грищенков А.А., Шнуренко А.А. Управление и оптимизация производственно-технологических процессов — СПб, Энергоавтоматиздат, 1995

23. Волькович B.JI, Войналович В.М. Человеко-машинные процедуры поиска и решения в задачах многокритериальной оптимизации - Управляющие системы и машины, 1979, N5

24. Гвардейцев М.И., Морозов В.П., Розенберг В.Я., Специальное математическое обеспечение управления - 2-ое изд. М, Сов.радио, 1979

25. Гермейер Ю.Б. Введение в теорию исследований операций - М, Наука, 1971

26. Глушков В.М. Введение в кибернетику - Киев, Изд. АН СССР, 1964

27. Голованов О.В. и др. Моделирование сложных дискретных систем на ЭВМ третьего поколения: (Опыт применения GPSS) - Голованов О.В.,2831.32,33,3435,36.37,38.