автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Методы и модели автоматизированного управления конкурентноспособностью машиностроительной продукции

На правах рукописи

Аль Джубури Али Халид Якуб

МЕТОДЫ И МОДЕЛИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ КОНКУРЕНТНОСПОСОБНОСТЬЮ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ

Специальность: 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук (в машиностроении)

I1 3 МАЙ 2910

Москва-2010

004601842

Работа выполнена на кафедре технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов инженерного факультета Российского университета дружбы народов.

Научный руководитель

- доктор технических наук, профессор Рогов В. А.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор Левин А.И.

- кандидат технических наук, профессор Дивеев А.И.

Ведущая организация

- ОАО «Красный пролетарий»

Зашита состоится "18" мая 2010 г. в "Ч" часов на заседании диссертационного совета Д 212.203.16. при Российском университете дружбы народов по адресу: 113090, Москва, Подольское шоссе, дом 8/5, ауд. 109.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу: г. Москва. 117198, ул. Миклухо-Маклая, д.6.

Автореферат разослан " Jj^ " апреля 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.203.16. кандидат технических наук, лонент \Г~ I Соловьев В.В.

И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Конкурентоспособность-один из важнейших вызовов XXI века. В последние годы в выступлениях президента РФ Д.А. Медведева, премьер-министра В.В. Путина, других официальных лиц все чаще звучит настоятельное требование перехода от экономики, основанной на добыче и экспорте полезных ископаемых (в первую очередь - нефти и газа), к инновационной экономике. На практике это означает жизненную необходимость опережающего развития наукоемких отраслей промышленности, в первую очередь, машиностроения и приборостроения (авиационная промышленность, судостроение, энергетическое и транспортное машиностроение, производство средств производства, производство средств связи и телекоммуникаций, вычислительной техники и т.д.).

Общая проблема конкурентоспособности продукции российского машиностроения сводится к двум более частным, но тесно взаимосвязанным проблемам:

к обеспечению качества этой продукции, превосходящего качество продукции потенциальных конкурентов;

к снижению стоимости жизненного цикла изделий.

Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию методов и моделей количественной оценки конкурентоспособности как технико-экономической категории, анализу технологий автоматизированного управления некоторыми бизнес-процессами, которые, по мнению автора, оказывают существенное влияние на формирование показателя конкурентоспособности, разработке и апробации предлагаемых решений.

Из вышеизложенного следует, что в свете современных тенденций развития российского машиностроения тема диссертации является актуальной.

Це.1ь диссертационной работы - создание методического аппарата и комплекса математических моделей, призванного обеспечить возможность автоматизированного управления процессами формирования конкурентоспособности изделий машиностроения (преимущественно сложных и наукоемких) с учетом динамики процесса, технических и экономических аспектов, его определяющих.

Методы исследовании. В работе использованы методы и основные положения теории автоматического управления, исследования операций, теории вероятностей и математической статистики, линейной алгебры (теория матриц), теории графов, вычислительной математики, компьютерного имитационного моделирования и программирования. Для выполнения ряда расчетов использована современная компьютерная среда МаШсас!. Научная новизна работы

1. Разработана математическая модель конкурентоспособности, предназначенная для оценки интегрального параметра - показателя конкурентоспособности (ПКС), отличающаяся введением зависимостей показателя качества и показателя затрат Ь в ходе жизненного цикла (ЖЦ) изделия от расходуемых ресурсов Я. Предложена математическая модель показателя поддерживаемости, как частного случая ПКС, которая позволяет сравнивать эти показатели как для различных изделий, относящихся к одному классу, так и для одного и того же изделия при различных способах организации системы послепродажного сопровождения.

2. Предложен эффективный инструмент объективного анализа - матрица конкурентоспособности, которая может быть построена для нескольких сравниваемых между собой изделий по описанной в работе оригинальной методике.

3. Методика оценки динамики ПКС дополнена приближенной оценкой потребных ресурсов, введено понятие эффективности использования ресурсов. Выявлено, что потенциально достижимый (прогнозируемый) ПКС следует определять с учетом относительного объема располагаемых ресурсов и оптимального значения относительного расхода ресурсов.

4. Разработан оригинальный комплекс частных математических моделей, включающий модель, которая позволяет оценивать рациональную длительность периодов между планово-

профилактическими работами, а также модель для планирования материально-технического обеспечения (МТО) процессов эксплуатации, технического обслуживания и ремонта (ТОиР) машиностроительного изделия. Практическая значимость работы определяется:

1. результатами анализа конкурентоспособности автомобилей, которые свидетельствуют о том, что предложенная математическая модель конкурентоспособности может быть успешно использована на практике:

2. возможностью автоматизации процесса построения матрицы конкурентоспособности и оценки ПКС с помощью стандартных инструментов Microsoft Office;

2. установлением ряда закономерностей процесса управления запасами на имитационной модели. позволившей, в частности, выявить зависимости уровня риска от объема запасов и зависимость относительной стоимости запчастей (размеров инвестиций) от уровня риска.

Реализация результатов работы. Разработанные методики, результаты работы и программное обесценение используются в научной работе кафедры технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов РУДН при выполнении магистерских диссертаций, в учебном процессе в курсах «Управление качеством продукции», «Квалиметрия и управление качеством», в научно-исследовательской работе студентов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на XI международной научно-практической конференции XXXIV (2008 г.) и XXXV (2009 г.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава инженерного факультета «Современные инженерные технологии»; на заседаниях кафедры технологии машиностроения, метачлорежущих станков и инструментов Российского университета дружбы народов.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 6 печатных работах, в том числе 3 работы опубликованы в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 212 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков, 10 таблиц, 137 формул, списка использованных источников из 60 наименования, 3 приложений. Общий объём работы 250 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертации и сформулированы основные задачи исследования. Приведена общая характеристика работы.

В первой главе выполнен критический анализ опубликованных в России и за рубежом исследований в области феноменологических и математических моделей конкурентоспособности различных авторов.

Конкурентоспособность машиностроительной продукции - сложное, многоаспектное технико-экономическое понятие, определяющее успешность реализации продукции в условиях рыночной экономики. Исследованию проблем конкурентоспособности промышленной (в том числе - машиностроительной) продукции посвящено множество публикаций, как в традиционной научно-технической литературе, так и в Интернете. Этой проблемой занимались С.Г. Све-туньков, A.A. Воронов, JI.H. Родионова. О.Г Кантор, Ю.Р. Хакимова, P.A. Фатхутдинов, Е.Т. Гребнев, Д.Т. Новиков. А.Н. Захаров, А.Н. Романов, Ю.Ю. Красильников, A.A. Амбарцумов, Ф.Ф. Стерликов, В.П. Тарасова, Ф.А. Крутикова, Е.А. Гончарова, Н.П. Горбашко, П.Г. Перерва. В.В. Подиновский, В.Д. Ногин, А.И. Левин. Е.В.Судов, Е . Keller, К. Sheikh, R. Medina, S. Meyers. J. Fenner..!. Stark, A. Saaksvuori, A. Immonen и др.

Практически все авторы едины во мнении, что конкурентоспособность продукции в основном определяется взаимоувязанными показателями качества, трактуемого как степень удовлетворенности потребителя свойствами изделия, и затрат, связанных с приобретением, эксплуатацией, техническим обслуживанием изделия, т.е. затрат на послепродажных стадиях ЖЦ изделия, определяемых как «стоимость ЖЦ» или «цена потребления».

4

Несмотря на внешнее отличие предлагаемых разными авторами формулировок понятая «конкурентоспособность», можно утверждать, что имеет место единство мнений в следующем:

- конкурентоспособность - относительное свойство изделия, выявляемое в сравнении с другими изделиями;

- конку рентоспособность определяется качеством изделия и ценой его потребления;

- конкурентоспособность - свойство динамическое, изменяющееся во времени под влиянием макроэкономических показателей и научно-технического прогресса.

Совсем другая ситуация наблюдается при анализе попыток различных авторов дать формализованное математическое описание понятия конкурентоспособности, пригодное для практических расчетов и организации управления этим свойством изделий. Предлагаемые различными авторами математические модели конкурентоспособности отличаются разнообразием, однако в большинстве случаев не вполне корректны, используют субъективные подходы и мало пригодны для практического использования.

В наибольшей степени сформулированным целям и задачам настоящей работы отвечает модель А.И. Левина - Е.В. Судова, которая использована как основа собственных исследований. В основу модели положена общепринятая оценка конкурентоспособности - соотношение «цена - качество», которое формально можно записать в виде:

КС = Р (Ц, Кч), (1)

где: КС - показатель конкурентоспособности (ИКС), Ц - цена, Кч - измеримый показатель качества. Функция должна убывать с ростом цены и возрастать с увеличением показателя качества.

Для последующих выкладок введены обозначения: Ц = СЖЦ = ¿; Кч = ()

Поскольку ПКС - величина относительная, исчисляемая либо относительно изделия, принятого за «базовое», либо относительно некоторых «среднерыночных» показателей (по терминологии, принятой в недавнем прошлом, - относительно «мирового уровня»), то аргументами функции (1) должны выступать отношения:

где (¿о- показатели, принятые в качестве базы при определении конкурентоспособности.

Здесь 1 ч д увеличиваются при уменьшении X и 0 соответственно.

Функцию (1 ) с учетом ( 2) можно записать в виде

Р(1,ф = 1/ч= КС, (3)

Из ( 3) следует, что изделие будет конкурентоспособным по сравнению с «базовым» в том случае, если КС> 1. При КС= 1 оба изделия равноценны. Выражение ( 3) может быть переписано в виде:

/= КС у (4)

С помощью этого простейшего уравнения построена диаграмма конкурентоспособности, представленная на рис.1.

Область диаграммы, лежащая ниже прямой, соответствующей КС =1, названа областью пеконкурентоспособности. Область, ограниченная вертикалью </ = 1 и отрезком горизонтали / = 1 (с/ е [в,/]), названа областью абсолютной конкурентоспособности, поскольку изделия, параметры которых попадают в эту область, превосходят конкурирующие изделия и по /, и по Область, лежащая между прямой, соответствующей КС =1, и вертикалью 9=1, названа областью компромиссной конкурентоспособности по </ , поскольку для изделий, попадающих в эту область, конкурентоспособность может быть достигнута за счет снижения затрат па ЖЦ при одновременном снижении показателей качества.

Область абсолютной Область компромиссной конкурентоспособности конкурентоспособности по q

V/ л/ • / ы/ / V \ ч / у

у

л

*■>! / У У У

/ / /

К / с/

Область компромиссной конкурентоспособности по I

Рис.1 Диаграмма конкурентоспособности

Наконец, область, лежащая выше прямой КС= 1 и ниже горизонтали I = 1, названа областью компромиссной конкурентоспособности по /, поскольку для изделий, попадающих в эту область, конкурентоспособность может быть достигнута за счет повышения показателей качества при одновременном увеличении затрат на ЖЦ.

Оценивая описанную модель, можно констатировать, что она основана на общепринятой оценке конкурентоспособности по критерию «цена - качество», а предлагаемые математические построения отличаются простотой, ясностью и технико-экономической обоснованностью.

ИНТЕГРИРОВАННАЯ,ИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА

кс т

управления конкурентоспособностью

Наряду с отмеченным1 достоинствами описанная выш модель не свободна от ряда недос татков:

1) во всех случаях предполагается ли нейная зависимость показателя К конкурентоспособности от значенш входящих в него параметров;

2) при сравнении нескольких изделш необходимо проведение расчетов дл каждой пары в отдельности;

3) существует определенная слож ность выбора базы сравнения, особен но в случаях, когда в качестве таково! необходимо принять лучший из суще ствующих образцов изделия.

Проведенный анализ позволи. сформулировать цель данной диссер тации и основные задачи, решение ко торых должно привести к достижени этой цели.

Во второй главе осуществлено развитие математической модели управления конкурентоспособностью. Рассмотрим категорию конкурентоспособности как объект управления.

Рис.2. Концептуальная схема

По известному из литературы определению управление есть процесс, включающий формулирование цели, которой должен достичь некоторый объект, сбор и обработку информации о состоянии объекта и окружающей его среды, принятие решения и выполнение действия, направленного на достижение цели. Под объектом понимается любой физически существующий объект, система или процесс. Любая система управления состоит из объекта управления (т.е. того, чем управляют) и субъекта управления (т.е. того, кто или что управляет объектом). Объектом управления может быть любая биологическая, социальная, техническая система или процесс.

Субъектом управления может быть «лицо, принимающее решения» (ЛГИ'), организация или ее подразделение, а в технических системах - специальное устройство. На объект и субъект управления может влиять окружающая среда. Как правило, субъект управления получает из внешней среды информацию об условиях, в которых функционирует система, и учитывает ее при выработке решений.

Иногда эта информация может требовать корректировки целей управления. На основе приведенного определения можно построить концептуальную схему системы управления конкурентоспособностью (рис.2.), согласно которой управление конкурентоспособностью - сложный многосвязный (многоконтурный) процесс, реализуемый в интегрированной информационной среде (ИИС). Объектом управления в такой системе являются, по существу, все процессы ЖЦ изделия: создание изделия (маркетинг, предпроектные исследования, разработка и проектирование, изготовление), эксплуатация, послепродажное сопровождение. В качестве субъекта управления выступает высшее руководство (топ-менеджмент) предприятия - изготовителя изделия и созданные им организационно-технические структуры.

Цель управления - обеспечение значения показателя КС конкурентоспособности, превосходящего по величине аналогичные показатели изделий - конкурентов в определенном сегменте рынка и на протяжении определенного периода времени.

В рамках этой «глобальной» системы управления можно выделить три «частных» системы (контура) управления:

систему менеджмента качества (СМК); - систему менеджмента ресурсов (СМР);

систему интегрированной логистической поддержки (ИЛП). Первые две системы полностью ориентированы на процессы создания изделия, а третья в основном ориентирована на процессы эксплуатации, технического обслуживания и ремонта (ТОиР), т.е. использование изделия по назначению, и частично - на процессы его создания.

В СМК объектом управления являются процессы создания продукции (разработка, проектирование, технологическая подготовка производства, собственно производство). Целью управления является достижение максимума показателя качества Q, для чего используются специальные технологии, например, технологии управления данными об изделии (PDM-Product Data Management) и соответствующие программно-технические системы.

В СМР, как и в СМК, объектом управления являются процессы создания продукции. Цель управления - минимизация показателя затрат L. Средствами реализации СМР (т.е. средствами управления данными) служат специализированные комплексы - системы ERP/MRP II.

В системе ИЛП основным объектом управления являются процессы эксплуатации, технического обслуживания и ремонта (ТОиР), а также процессы создания изделия, связанные с обеспечением его надежности, ремонтопригодности и эксплуатационной технологичности. В качестве инструментальных средств используются PDM-системы, частично - некоторые подмножества систем ERP/MRP II, специализированные средства создания и ведения электронной эксплуатационной документации (ЭЭД), анализа логистической поддержки (АЛП) и др. Цель управления - снижение затрат на послепродажных стадиях жизненного цикла (ЖД) изделия, т.е. величины L.

Кроме упомянутых инструментальных средств и технологий, в СМК, СМР и ИЛП в разной степени используются технологии и программные средства управления проектами (Project Management, РМ), потоками работ (Workflow); электронного документооборота и др.

Из вышеизложенного следует, что повышения конкурентоспособности продукции можно добиться за счет систематического применения концепции интегрированной информационной поддержки ЖЦ машиностроительных изделий, получившей сокращенное название ИПИ (по первым буквам подчеркнутых слов). Эта концепция является переносом на российскую почву концепции CALS (Continuous Acquisition and Life cycle Support), зародившейся в 80-х годах XX века, испытавшей многочисленные трансформации и ныне используемой под названием PLM (Product Life cycle Management).

Одним из основных недостатков модели А.И. Левина - Е.В. Судова является условное постоянство параметров качества и стоимости ЖЦ. что ограничивает ее возможности при управлении конкурентоспособностью. Пусть образец изделия машиностроения обладает показателем качества Qn. Предприятие, выпускающее этот образец, намерено повысить его качество, затратив на это некоторые ресурсы (в общем случае - финансовые средства как универсальный эквиватент различных ресурсов). В этих предположениях можно записать:

Q(R) = Qo(R„)+AQ(R) (5)

где: R/i- объем ресурсов, израсходованных для обеспечения показателя качества Qo\ dQ(R) -приращение качества, обусловленное расходом ресурсов R.

Относительно функции JQ(R) предположим, что она является монотонно возрастающей (по крайней мере, в некотором интервате [О, R/]). Кроме того, при увеличении расхода ресурсов эта функция стремится к «насыщению», т.е. существует такое значение /?«, начиная с которого рост функции JQ(R) является незначительным или вовсе отсутствует. Ясно, что увеличение расхода ресурсов свыше величины R„ экономически и технически нецелесообразно. Установление точного вида функции AQ(R) является предметом самостоятельного исследования, выходящего за рамки данной работы. Здесь же, исходя из высказанных выше утверждений. можно предположить, что эта функция имеет, например, следующий вид:

AQ(R) = Q,(l-e "') (6)

где: Qi- предполагаемая величина приращения показателя качества; к - коэффициент, определяющий «крутизну» нарастания величины Q(R).

(4...S)-

Исходя из свойств функции (6) можно утверждать, что д .. - . Я»

к

Подставляя (6) в (5), получим: Q(R) = Q„+QI(1 ~е ) (7)

Датее предположим, что величина стоимости ЖЦ будет возрастать по мере увеличения расхода ресурсов, по крайней мере, за счет роста себестоимости и, как следствие, цены изделия, т.е.:

¿(Я) = £„(/ +Я (8)

К„

где Х<1- коэффициент, зависящий от доли стоимости создания изделия в стоимости ЖЦ. Теперь, пользуясь формулами (2) и вводя обозначения б =(()1/()о), р = R/R0, определим относительные показатели качества д(Я) и стоимости ЖЦ 1(Я) вновь разрабатываемого изделия по сравнению со «старым»:

Цр,Х) = -±— (10)

1 + Яр

Подставив (9) и (10) в (3) и выполнив элементарные преобразования, получим значение ПКС нового изделия по сравнению со старым:

KC( p,X,ô,k) =

1 + S\l- exp(-kp)] l + Xp

(П)

Анализ выражения (11) показывает, что величина KC(pJ.,6,k) при определенных сочетаниях параметров X,S,k может иметь экстремум (максимум) по аргументу р в интервале 0<р<р„. Об этом свидетельствует график на рис. 3, построенный при различных значениях параметров к. /, д в среде MathCad.

Чтобы найти значение р, доставляющее максимум выражению (11), нужно продифференцировать его частным образом пор, приравнять производную нулю и решить получившееся уравнение. Поскольку точное аналитическое решение этого уравнения не представляется возможным, оно решено численно с помощью функции Root системы MathCad. В табл. 1 приведены примеры таких решений.

Формулы (5) - (11) являются развитием математической модели конкурентоспособности, и в совокупности с уравнениями указанной модели образуют новую оригинальную модель. Эта модель, наряду со свойствами исходной модели, приобретает новое свойство - возможность поиска оптимального уровня ресурсов, расходуемых на повышение качества машиностроительного изделия.

Рис. 3 График функции (11) при различных значениях параметров к, Â, â :1 - к = 1,0, х = 0,5, â = 2,0; 2 - А = 0,5, À = 0,5, S = 2,0; 3 - к = 0,5, / = 0,S, S = 1,0; 4 - к = 0,5, X = 0,5, â = 3,0; 5 - к = IД Л = 0,5, â = 3,0.

_ ___ __Таблица 1

Л» и/л к Ô Р тах\КС(р,Х,0,к)\

1 1.0 0.5 1.0 0.583 UK.

2 1.0 0.5 2,0 0,974 1,510

3 0,5 0,5 2.0 1,036 1,193

4 1,0 0,5 3.0 1,131 1,935

5 0.5 0,5 1,0 0.00 1,00

6 0,5 0,5 3,0 1,418 1,478

7 1,0 1,0 2,0 0,518 1.189

8 0,5 1,0 2.0 0,00 1,00

9 1,0 1.0 3,0 0,709 1,473

10 0,5 1.0 1,0 Нет экстремума

11 0,5 1,0 3,0 0,600 1,111

12 2,0 0,5 1.0 0,559 1,307

В числе недостатков модели А.И. Левина - Е.В. Судова отмечен тот факт, что при сравнении нескольких изделий необходимо проведение расчетов (показателя ЛГСконкурентоспо-

9

собности) для каждой пары изделий в отдельности. Это неудобно при практических расчетах. Ответ на вопрос об определении лучшего изделия всегда содержит определенную долю субъективизма. Чтобы исключить отмеченные недостатки, предлагается следующий методический подход.

Пусть имеется N изделий аналогичного назначения, относящихся к одному сегменту рынка. Упорядочим список этих изделий, присвоив им номера / е^.-.Л^]. Изделию, принятому за базу для сравнения, присвоим номер / = 0. Пусть, далее, для базового изделия определены показатели качества Qt) и стоимости ЖЦ Ьц. Аналогичные показатели определены для всех изделий из списка:

е„ (ь ...&,...ел (12)

¿/, ¿л ... £,-, ...¿л

Далее определены относительные показатели по формулам (2):

<//, 42, ...?„...<7,V

11, Ь, ••• !ь .../.V

По формуле (3) определим ПКС:

КС/, КС2, ...КС„...КСц, Полученные таким образом данные сведем в табл.2.

______Таблица 2

И, И, И, .... //у

Относительный показатель качества Я! Яг Я, ..... ЯV

Относительная стоимость ЖЦ Показатель конкурентоспособности 1, КС, >2 КС; 1, ..... /.V КС, ..... КСV

Из этой таблицы можно увидеть, какие из изделий И//г...Я,...//\ имеют показатели АГ01, а какие - Л"С<1. Можно также оценить, какое изделие имеет наилучший показатель по качеству, а какое - по относительным расходам. Можно выявить изделия с наихудшими показателями по качеству или по расходам. Выбирая последовательно в качестве базовых изделия И2, ...Я,.../Л\. можно получить матрицу конкурентоспособности (табл. 3). Это квадратная матрица размера УУхТУ, у которой на главной диагонали расположены единицы, а остальные элементы обладают свойством КСп= МКСу, (¡ФЦ, где I-номер столбца. у-номер строки.

Таблица 3

И, Иг И, и«

И, 1 кс„ кс„ КСщ

И2 КС12 1 кс12 ксЫ2

И, КС„ кс21 1 НСы!

И« КС1н КСзн КС,ц 1

Пользуясь этой матрицей, можно оценивать относительную конкурентоспособность изделий из выбранного ряда, не используя субъективных оценок, относящихся к изделию, выбранному за базовое.

Датее в главе рассмотрена модель динамики конкурентоспособности, учитывающая:

- изменение затрат, обусловленное макроэкономическими обстоятельствами (инфляция);

- изменение качества базового изделия, обусловленное научно-техническим прогрессом. Анализ этих факторов позволил получить зависимость изменения ПКС от времени в виде:

КС(1)='(0)Г', =КС(о{£\ (13)

где: 1(0), <7(0), КС(О) - относительные показатели затрат и качества, а также ПКС в «нулевой»

год. т.е. в год выполнения расчета; у = - относительный показатель инфляции (/о -

норма годовой инфляции для базового изделия, / - норма годовой инфляции для изделия, применительно к которому рассчитывается КС)\ % > 1 - коэффициент, определяющий относительное повышение качества базового изделия.

Полагая в (13) КС(0 =1 и логарифмируя, можно получить выражение для оценки длительности периода сохранения конкурентоспособности, учитывающее изменение обоих факторов:

ЫКС(О)

1пу -//»£

(14)

На рис. 4 зависимость / от КС(0) показана графически. При необходимости по этому графику можно определить величину КС(0), соответствующую заданному значению /. Так, при / = 10 лет КС (О) ~ 4,6. Аналитическое выражение для КС(0) получено из (14):

КС(0) = ехр^(1п£-1пу)]

Далее, в главе получена приближенная зависимость относительного расхода ресурсов, потребных для обеспечения необходимого «запаса конкурентоспособности», обеспечивающего ее сохранение на заданном интервале времени. Наконец, в заключительном разделе главы описаны основные технологии управления, влияющие на конкурентоспособность:

- технологии управления конфигурацией (УК), применяемые в процессах создания (проектиро вания и изготовления) и (частично) эксплуатации изделия;

- технологии анализа логистической поддержки (АЛП);

- технологии подготовки электронной эксплуатационной документации (ЭЭД) на изделие;

- технологии ИЛП в части сбора и обработки данных о фактическом ходе эксплуатации и ТО-иР изделий, отражаемых в электронных формулярах, или, в более общей форме - в электронных эксплуатационных делах изделий и в дальнейшем используемых для совершенствования конструкции изделия;

- технологии электронного документооборота (ЭДО) и ведения электронных архивов технической документации;

-. компьютерные технологии управления (менеджмента) качеством (КМК). Рассмотрена схема информационного взаимодействия некоторых из перечисленных технологий, реализуемого через РОМ-систему, в рамках которой организуются специализированные базы данных (БД), используемые различными технологиями. По этим данным можно составить объективное суждение о реальном качестве изделия.

Анализ логистической поддержки (АЛП) - одна из важнейших составляющих ИЛП. АЛП представляет собой формализованную технологию всестороннего исследования изделия и вариантов системы его эксплуатации и поддержки. АЛП направлен на сокращение затрат на ЖЦ

изделия при заданных показателях надежности и эффективности. Все исходные данные и результаты АЛП хранятся в специальной базе данных - БД АЛП. В целом система задач АЛП и последовательность их выполнения построены так, чтобы снизить вероятность неудачных проектных решений, влияющих на эффективность эксплуатации изделия.

Процессы эксплуатации (использования по назначению), технического обслуживания и ремонта изделия являются важнейшими источниками информации, позволяющей судить о том, в какой мере фактические свойства (характеристики) изделия соответствуют заложенным в проекте и отвечают требованиям и ожиданиям потребителя (заказчика).

Технология разработки и сопровождения ЭЭД на основе общей базы данных является важнейшим и на сегодняшний день наиболее востребованным промышленностью компонентом ИЛП, поскольку наличие ЭЭД на сложное машиностроительное изделие является его несомненным конкурентным преимуществом.

Что касается технологий КМК, то в современных условиях они реализуются посредством методик и программных продуктов, созданных и создаваемых специально для решения информационных проблем предприятия, внедряющего (или внедрившего) систему менеджмента качества, соответствующую требованиям стандартов ИСО серии 9000.

В третьей главе описываются модели и методы автоматизированного управления основными процессами, влияющими на конкурентоспособность.

Первый раздел главы посвящен разработке модели автоматизированной системы управления качеством. В основу модели положены определения из стандарта ИС09000 и обобщенная схема системы менеджмента качества, которая используется во многих трудах, посвященных этой проблеме.

Математическое описание системы управления качеством разработано на основе блок-

схемы, представленной на рис. 5. Часть схемы, охваченная рамкой, отображает операции, связанные с оценкой показателя КС конкурентоспособности по модели, описанной в главе 2.

На этой схеме

Яг = (г,,г2...г„) (15)

- А'-мерный вектор требований, компонентами которого могут быть как количественные, так и качественные характеристики, метризуемые посредством балльных оценок.

М={т1,т2...тм), (16)

- Д-мерный вектор фактических характеристик изделия, компоненты которого имеют тот же физический смысл, что и компоненты вектора Д,, и измеряются в тех же единицах.

Ъ = (Г1,Г2—ГК)

матического управления (17)

- А'-мерный вектор ресурсов, расходуемых на обеспечение характеристик - компонентов вектора М.

Если рассматривать компоненты вектора ресурсов в «физическом» выражении, то К » поскольку на обеспечение любой характеристики затрачиваются ресурсы различных видов (материальные, энергетические, трудовые и т.д.). Если же привести все ресурсы к денежному выражению, то можно утверждать, что K = N, что упрощает дальнейший анализ.

Первый блок схемы преобразует векторы Л2 и М в вектор «невязок»

А = №1(Кг,М) = (д1,д2....ды) (18)

где ¿¡=\га- т, |, «=/...N (19)

Далее осуществляется преобразование

Ш

я,

№1 Л ш

□

Рис. 5. Блок-схема СМК как системы авто-

М= IV2Л при условии <5, = | ги-т, —> О, И е/...Л' (20)

Здесь 1У2 - сложный, многомерный матричный оператор, вид которого зависит от организации процессов изготовления и контроля изделия, его деталей, узлов и общей сборки. Разработка описания такого оператора даже для сравнительно простых случаев требует специального исследования, выходящего за рамки данной работы.

Одновременно с преобразованием (20) выполняется анализ и преобразование вектора Л в вектор й, ресурсов, потребных для обеспечения вектора характеристик Л/:

V

Я;= №3 А при условии < (21)

1=1

Преобразование (21) представляет собой нетривиальную и, зачастую, плохо поддающуюся формализации задачу, в которой главная роль принадлежит ЛПР, персонифицированному как личность конкретного руководителя, либо, что на практике бывает чаще, в виде подразделения в структуре менеджмента предприятия.

Из приведенной схемы и математического описания, представленного выражениями (18) -(21), следует, что СМК должна рассматриваться как замкнутая система управления со всеми присущими таким системам особенностями. При этом контур управления ресурсами представляет собой адаптивный регулятор, призванный обеспечить достижение цели системы (А—> 0)

.V

при выполнении ограничений ^ г5/ < .

1=1

Во втором разделе главы подробно описана технология управления конфигурацией, которую можно трактовать как управление качеством в процессе проектирования. Разработано математическое описание (модель) этой технологии, в том числе модель процедуры синтеза конфигурации как многоуровневого древовидного графа и предложен матричный метод описания структуры изделия. Предложенные математические описания служат методической основой алгоритмизации и автоматизации процесса управления конфигурацией.

В третьем разделе главы представлена математическая модель определения периодичности планово-профилактических работ, позволяющая оценивать рациональную длительность периодов между профилактиками. Отличительной особенностью модели является ее чрезвычайная простота и минимальный состав исходных данных. Результирующая формула модели имеет вид:

'V

где ()о - заданная (нормативная) вероятность отказа объекта расчета на определенном промежутке времени (наработки); 7ср - средняя наработка объекта на отказ; *„р - искомая периодичность профилактических работ.

Математическая модель для планирования материально-технического обеспечения процессов эксплуатации и ТОиР машиностроительного изделия позволяет определять состав начального МТО, т.е. номенклатуру и количество запасных частей, рекомендуемые к поставке вместе с изделием, и параметры текущего МТО: минимально допустимый уровень запасов на складе эксплуатанта и рациональный объем партии поставки для пополнения запаса.

Основное соотношение модели имеет вид неравенства:

(22)

№ !•

где (I - среднее количество отказов объекта расчета за рассматриваемый период; т - возможное количество отказов (1, 2, 3 и т.д.); Я - уровень риска, который рассматривается как вероятность отсутствия детали на складе эксплуатанта и/или ремонтной (сервисной) службы в тот момент, когда она потребуется для ремонта изделия.

Необходимое количество запчастей можно найти, решая неравенство (22) относительно т и принимая в качестве результата ближайшее большее целое. Аналитическое решение неравен-

ства (22) связано с большими трудностями, а идея численного решения ясна из рис. 6, где видно, что при Д = 0,1 т = 4, а при Л = 0,2 т = 3 (график построен для ц = 2).

Уровень формализации модели позволяет автоматизировать процесс управления запасами.

Раскрыта взаимосвязь разработанных моделей и показано влияние периодичности обслуживания на фактически достижимый уровень надежности изделия, а также установлена потребность в запасных частях для выполнения планово-профилактических работ на изделии.

В исследованиях и нормативных документах, посвященных проблематике ИЛП, широко используется понятие пригодности изделия к поддержке (вирроПаЫШу), для краткости именуемое на русском языке как «поддерживаемость».

В четвертом разделе главы исследован показатель поддерживаемости, который является частным случаем показателя конкурентоспособности и описывается формулой:

С /Т

ТОиР кл

где Кг — коэффициент готовности изделия; Стоиг - средние годовые затраты на ТОиР, ТК1 -календарное время; Я - показатель поддерживаемое™.

Предложенная для определения этого показателя математическая модель позволяет проводить сравнительный анализ показателей поддерживаемое™ как для различных изделий, относящихся к одному классу, так и для одного и того же изделия при различных способах организации системы послепродажного сопровождения, в частности, системы ТОиР.

В четвертой главе приводятся некоторые результаты апробации описанных выше методов и моделей. Приведенные примеры относятся к изделиям различных отраслей машиностроения,

В качестве одного из примеров оценивается конкурентоспособность трех моделей автомобилей, относящихся к среднему классу. Хотя рассматриваются реальные автомобили, во избежание претензий в рекламе (антирекламе) этим автомобилям даны условные обозначения: ЛА 1,ЛА2,ЛАЗ.

Для оценки ПКС использованы технические характеристики автомобилей, опубликованные на Интернет-сайтах дилеров, а также средние цены на эти машины в московских автосалонах. Стоимость запасных частей и материалов при ремонтах и ТО определена как 0,5% от цены автомобиля.

Далее экспертным методом были определены пожелания потребителя, оформленные как список характеристик «идеального» автомобиля (модели), а также значения весовых коэффициентов. На основании этих данных по формуле (2) определены относительные показатели качества, составлена матрица конкурентоспособности (табл. 4).

Таблица 4.

Матрица конкурентоспособности_

Л А 1 ПА 2 ЛАЗ

Л А 1 1,00 1,40 0,88

ЛА 2 0,71 1,00 0,63

ЛАЗ 1,14 1,59 1,00

Эта матрица свидетельствует о том, что автомобиль JIA 2 превосходит обоих конкурентов. а автомобиль ЛАЗ уступает обоим конкурентам из-за высокой цены. ЛА1 уступает автомобилю ЛА 2, но превосходит ЛА 3 благодаря более чем двукратной разнице в цене. Приведенные числовые данные демонстрируют, что предложенная методика оценки ПКС может быть использована на практике. Модель позволяет автоматизировать процесс оценки и построения матрицы конкурентоспособности с помощью стандартных инструментов Microsoft Office.

Во втором разделе главы описан построенный на основе модели, описанной в главе 3, алгоритм расчета периодичности профилактических контрольно-восстановительных работ (рис. 6), при которой вероятность на определенном промежутке времени (наработки) будет не более заданной (нормативной) величины Qo. При разработке алгоритма, в дополнение к положениям упомянутой модели учтены следующие обстоятельства.

1. Введено и используется понятие «Категория тяжести последствий отказа (КТПО)», предназначенное для качественной оценки наихудших потенциальных последствий вида отказа и определены следующим образом: В зависимости от КТПО формально назначается нормативная вероятность q" отказа за период выполнения типового задания (например, для авиации - типового полета).

2. По величине qn вычисляется нормативная всроятностьОО отказа за расчетный период.

3. Учтена возможность резервирования элементов, отражаемая коэффициентом к кратности резервирования.

4. Введено и используется понятие о стандартных периодах обслуживания и стандартных формах ТО.

Модель и алгоритм позволяют найти значения периодичности, которые могут рассматриваться как рациональные, поскольку позволяют, с одной стороны, выполнять контрольно-восстановительные работы в сроки, гарантирующие необходимый уровень надежности, а с другой стороны не требуют выполнения таких работ излишне часто. Это приводит к сокращению простоев конечного изделия из-за отказов компонентов и не требует излишних расходов на ТОиР. Совместное действие указанных факторов повышает уровень удовлетворенности потребителя изделием, т.е. качество, и сокращает стоимость ЖЦ, что в итоге обеспечивает потенциальное повышение конкурентоспособности. Процесс расчета автоматизирован с помощью специализированной программы.

В третьем разделе главы практически подтверждена корректность математической модели, предназначенной для оценки параметров МТО. С помощью программы, основанной на указанной модели, процесс прогнозирования указанных параметров автоматизирован.

Исследования, выполненные на имитационной модели процесса управления запасами, позволили установить ряд закономерностей этого процесса, в частности, выявить зависимости уровня риска от объема запасов и зависимость относительной стоимости запчастей (размеров инвестиций) от уровня риска.

В четвертом разделе главы приводится пример реализации технологии управления конфигурацией (УК) изделия машиностроения в соответствии с моделью, описанной в главе 3. Пример процесса управления конфигурацией на основе применения PDM-системы показывает возможности управления позаказным выпуском продукции при одновременном обеспечении высокого уровня унификации, что в совокупности способствует повышению конкурентоспособности выпускаемых изделий.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Разработан комплекс математических моделей, позволяющих обеспечить возможность автоматизированного управления процессами формирования конкурентноспособности с учётом динамики процесса.

2. Управление конкурентоспособностью состоит в согласованном управлении качеством и стоимостью ЖЦ, т.е. бизнес-процессами предприятия, обеспечивающими повышение качества вновь создаваемого изделия по сравнению с уже выпускаемым, а также по сравнению с имеющимися на рынке аналогами, при одновременном снижении стоимости ЖЦ изделия.

3. Управление конкурентоспособностью представляет собой сложный многосвязный (многоконтурный) процесс, реализуемый в интегрированной информационной среде (ИИС). Объектом управления в такой системе являются все процессы ЖЦ изделия: создание изделия (маркетинг, предпроектные исследования, разработка и проектирование, изготовление), эксплуатация, послепродажное сопровождение. В качестве субъекта управления выступает высшее руководство (топ-менеджмент) предприятия - изготовителя изделия, созданные им организационно-технические структуры и соответствующие программно-аппаратные средства. Цель управления - обеспечение значения показателя КС конкурентоспособности, превосходящего по величине аналогичные по-

казатсли изделий - конкурентов в определенном сегменте рынка и на протяжении определенного периода времени.

4. Известная математическая модель конкурентоспособности дополнена зависимостями показателя качества Q и показателя затрат L от расходуемых ресурсов R. В результате получена зависимость показателя КС конкурентоспособности от относительного расхода ресурсов р и ряда других параметров. Показано и проверено численным экспериментом в среде MathCad, что эта зависимость имеет максимум по аргументу р

5. Эффективным инструментом объективного анализа является матрица конкурентоспособности, которая может быть построена для нескольких сравниваемых между собой изделий по предложенной в работе методике. Результаты анализа конкурентоспособности автомобилей свидетельствуют о том, что предложенная математическая модель конкурентоспособности может быть успешно использована на практике. Процесс построения матрицы и оценки конкурентоспособности можно автоматизировать с помощью стандартных инструментов Microsoft Office.

6. Частным случаем показателя конкурентоспособности является показатель поддерживаемое™. Предложенная для определения этого показателя математическая модель позволяет сравнить показатели поддерживаемости как для различных изделий, относящихся к одному классу, так и для одного и того же изделия при различных способах организации системы послепродажного сопровождения, в частности, системы ТОиР.

7. Методика оценки динамики показателя конкурентоспособности дополнена приближенной оценкой потребных ресурсов. Введено понятие об эффективности использования ресурсов. Показатель КС/, потенциальной прогнозируемой конкурентоспособности следует определять с учетом относительного объема располагаемых ресурсов ррасп и оптимального значения относительного расхода ресурсов ропт, причем должно выполняться условие р„т <ррас„ .

8. Основными технологиями управления, обеспечивающими конкурентоспособность изделия и востребованными промышленностью, являются:

• компьютерные технологии управления качеством (или менеджмента качества (КМК));

• технологии управления конфигурацией (УК);

• некоторые технологии интегрированной логистической поддержки (в том числе -технологии АЛП);

• технологии разработки электронной эксплуатационной документации (ЭЭД);

• технологии электронного документооборота (ЭДО).

Для некоторых из перечисленных технологий разработаны частные математические модели и алгоритмы программной реализации.

9. Логическая модель системы менеджмента качества, как системы автоматического управления, и обобщенное математическое описание этой системы позволяют разрабатывать более детальные модели процессов, обеспечивающих качество продукции, и алгоритмы автоматизированного управления этими процессами.

10. Технологию управления конфигурацией сложного машиностроительного изделия можно трактовать как управление качеством в процессе проектирования. Математическое описание (модель) этой технологии, в том числе модель процедуры синтеза конфигурации и матричный метод описания структуры изделия служат методической основой алгоритмизации и автоматизации процесса управления конфигурацией. Приведенный в работе пример процесса управления конфигурацией машиностроительного изделия на основе применения PDM-системы показывает возможности управления позаказным выпуском продукции при одновременном обеспечении высокого уровня унификации, что в совокупности способствует повышению конкурентоспособности выпускаемых изделий.

11. Математическая модель определения периодичности планово-профилактических работ позволяет оценивать рациональную длительность периодов между профилактиками.

Отличительной особенностью модели является ее чрезвычайная простота и минимальный состав исходных данных. Корректность модели проверена разработкой и программной реатизацией соответствующего вычислительного алгоритма. Модель и алгоритм позволяют определить такие значения периодичности, которые, с одной стороны, гарантируют необходимый уровень надежности, а с другой стороны не требуют излишне частого выполнения профилактических работ. Это сокращает простои конечного изделия из-за отказов компонентов и не требует излишних расходов на ТОиР. Совместное действие указанных факторов повышает уровень удовлетворенности потребителя изделием, т.е. качество, и сокращает стоимость ЖЦ, что в итоге обеспечивает потенциальное повышение конкурентоспособности.

12. Математическая модель для планирования материально-технического обеспечения процессов эксплуатации и ТОиР машиностроительного изделия позволяет определять состав начального МТО, и параметры текущего МТО. Уровень формализации модели позволяет автоматизировать процесс управления запасами, обеспечивая минимизацию хранимых запасов и сокращение дефицитов, что в совокупности уменьшает складские издержки и снижает простои изделия из-за несвоевременной поставки запчастей. В совокупности эти факторы способствуют повышению конкурентоспособности изделия. Корректность математической модели практически подтверждена с помощью программы, автоматизирующей процесс прогнозирования параметров МТО.

13. Исследования, выполненные на имитационной модели процесса управления запасами, позволили установить ряд закономерностей этого процесса, в частности, выявить зависимости уровня риска от объема запасов и зависимость относительной стоимости запчастей (размеров инвестиций) от уровня риска

Список публикаций по теме диссертации:

1. Ал Джубури А.Х. - Исследования операций // Вестник РУДН,Сер. «Инженерные исследования».- 2008. ~№2. -С. 52.

2. Рогов В.А. ,Ал Джубури А.Х. -Модель автоматизированного управления конкурентоспособностью машино-страительной продукиииУ/Финансовый менеджмент : сборник статей III Международной научно-методической конференции.-Пенза .Апрель 2009г.-С. 96.

3. Рогов В.А. ,Ал Джубури А.Х. -Модель автоматизированной системы управления качеством//Прогрессивные технологии в современном машиностроении : сборник статей V Международной научно-технической конференции." Пенза : Июнь 2009г.-С. 86.

4. Рогов В.А. ,Ал Джубури А.Х. -Разработка методики определения конкурентоспособности изделий/,'Управление экономическими системами : сборник статей Международная научно-методическая конференции- Пенза : Ноябрь 2009г.-С. 88.

5. Рогов В.А. ,Ал Джубури А.Х. -Анализ основных параметров упровления,влияющих на конкрентоспособность изделий// Нефть,газ и бизнес -Москва: 2010г.-№ 2.-С. 76.

6. Рогов В.А. ,Ал Джубури А.Х.- Разработка модель планирования материально- технического обеспечения процессов эксплуатации и технического обслуживания изделий //Вестник РУДН,Сер. «Инженерные исследования»,- 2008. 2. С. 9.

Аль Джубури Лли Хал и л Якуб

Методы и модели автоматизированного управления конкурентоспособностью машиностроительной продукции

Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию методов и моделей количественной оценки конкурентоспособности как технико-экономической категории, анализу технологий автоматизированного управления некоторыми бизнес-процессами, которые, по мнению автора, оказывают существенное влияние на формирование показателя конкурентоспособности. разработке и апробации предлагаемых решений.

AL- Juboori AM Khalid Yaqoob

Methods and models of automated management Competitiveness of engineering products

This thesis examines methods and models for quantitative evaluation of the competitiveness of both the technical and economic category, the analysis of technology-aided management of some business processes, which in the opinion of the author, have a significant influence on the index of competitiveness, development and testing of proposed solutions.