автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Методы и модели управления проектами создания, модернизации и эксплуатации металлургических объектов

Г В ^ Институт проблем управления РАН ^ Ц правах рукописи

Смирнов Валентин Сергеевич

МЕТОДЫ И МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТАМИ СОЗДАНИЯ, МОДЕРНИЗАЦИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Специальность 05.13.10 "Управление в социальных и экономических системах".

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 1998 г.

Работа выполнена в В/О "Тяжпромэкспорт"

Научный руководитель:

-доктор технических наук Щепкин A.B.

Официальные оппоненты:

-доктор технических наук, профессор ЦвиркунА.Д.

-доктор технических наук, профессор Рожков И.М.

Ведущая организация: А/О Государственный институт по проектированию металлургических заводов (ГИПРОМЕЗ).

Защита состоится 1998 г. в часов на

заседании Диссертационного совета Д.Й02.63.3 Института проблем управления по адресу, 117806, Москва, ул. Профсоюзная, д.65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем управления.

Автореферат разослан

1998 г.

Ученый секретарь Диссертационного к.т.н., с.н.с.

Власов С.А.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. В настоящее время проблема управления проектами, основы решения которой закладывались в шестидеся-тые-семидесятые годы при внедрении методов системного подхода, переживает период возрастающей актуальности и востребованности, объясняемый переходом от централизованного стиля управления к методам, основанным на экономической и инвестиционной целесообразности.

Основные элементы управления проектами и методы их реализации, в том числе в условиях современной России, рассматривались в работах В.И.Воропаева, В.Д.Шапиро, В.Н.Буркова, Д.А.Новикова, А.Д.Цвиркуна, А.В.Карибского и др. Однако, пока еще не накоплен достаточный опыт эффективного управления при создании, модернизации и эксплуатации крупных промышленных объектов, к которым относятся и объекты металлургии.

Использование методов управления проектами для целей и задач, рассматриваемых в диссертации и широко распространенных в практике формирования инвестиционных проектов, реализации проектов капитального строительства, поставки комплектного оборудования, модернизации и эксплуатации металлургических предприятий является актуальной задачей.

Цель работы состоит в разработке и практической реализации наиболее эффективных моделей, процедур и средств поддержки принятия решений по проектам создания, модернизации и эксплуатации объектов металлургии с учетом их конкретной специфики и в создании на их основе интегрированной компьютерной системы поддержки управления проектами..

Методы исследования базируются на использовании научно-обоснованных методов оперативного управления проектами, на методах имитационного моделирования, методах управления рисками и качеством, на проведении практических и экспериментальных расчетов по специальным компьютерным алгоритмам.

Научная новизна и значимость основных результатов состоит в разработке и применении новых имитационных моделей современных комплексов металлургического производства, используемых на различных этапах принятия шений по реализации проектов, а также в применении других научно-обоснованных методов и моделей управления проектами, обеспечивающих решение важных технологических и экономических задач.

Практическая значимость результатов работы определяется тем, что они составляют методическую основу обоснования рациональных технико-экономических решений, инвестиционных и эксплуатационных затрат по ряду конкретных объектов, проектируемых и сооружаемых с участием В/О "Тяжпромэкспорт" и других российских организаций.

Практическая реализация результатов работы осуществлена на ряде зарубежных объектов, в том числе на крупном металлургическом заводе в Нигерии, при реализации проекта реконструкции которого были обобщены и внедрены основные результаты работы.

На основе методов, моделей и процедур, рассматриваемых в диссертации, в В/О "Тяжпромэкспорт" функционирует интегрированная компьютерная система поддержки управления проектами.

Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертационной работе докладывались на семинарах Института проблем управления и на научно-технических советах и совете директоров В/О "Тяжпромэкспорт"; на 11 Всемирном конгрессе Международной ассоциации по управлению проектами ИНТЕРНЕТ (Флоренция, июнь, 1992); на Международной научно-практической конференции по управлению большими системами (Москва, 1997), на Международной конференции "Добыча и обработка металлов и минералов в СНГ" (Вена, июнь 1998).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из ЗУ наименований и содержит страниц.

Содержание работы.

Во введении обосновывается актуальность работы и прикладное значение основных экономических и технологических разработок, проведенных на основе методов, моделей и процедур, предлагаемых в диссертации.

В первой главе дается обзор задач управления проектами, методов их решения, методов и моделей, наиболее применимых для управления реализацией проектов в металлургии.

Актуальность перехода к управлению проектами на основе современных технологий принятия решений подтверждается опытом систематизации процедур управления проектами, которая, как следу-

ет из работ Воропаева В.И., Шапиро В.Д., Буркова В.Н., Новикова Д.А. и других состоит в последовательном выполнении следующих этапов: 4

-определение и анализ целей проекта;

-построение, оценка и выбор альтернативных решений по реализации проекта (иначе вариантов проекта);

-формирование структуры проекта, выбор состава исполнителей, ресурсов, сроков и стоимости работ;

-управление взаимодействием с внешней средой; -управление исполнителями;

-управление ходом работ с внесением корректив по промежуточным результатам.

При этом проект чв целом, каждый его этап и исполнителей принято характеризовать следующими показателями: -объем работ;' -качество работ;

-необходимые финансовые и материальные ресурсы; -состав участников; -риск (или риски); -сроки выполнения.

В реальной жизни многообразие проектов чрезвычайно велико. Они отличаются по сфере приложения, составу предметной области, масштабам, длительности, составу участников, степени сложности и т.п.

Существует система классификации разнообразных проектов по различным основаниям.

Тип проекта (по основным сферам деятельности, в которых осуществляется проект): технический, организационный, экономический, социальный, смешанный.

Класс проекта (по составу и структуре проекта и его предметной области): монопроект, мультипроект, мегапроект. Монопроект-это отдельный проект различного типа, вида и масштаба. Мультипроект - это комплексный проект, состоящий из ряда монопроектов и требующий применения многопроектного управления. Мегапроект -целевые программы развития регионов, отраслей и др. образований, включающие в свой состав ряд моно- и мультипроектов.

Масштаб проекта (по р; лерам самого проекта, количеству участников и степени влияния на окружающий мир): мелкие проекты, средние проекты, крупные проекты, очень крупные проекты. Это разделение проектов очень условное. Можно масштабы проектов рас-

сматривать в более конкретной форме - межгосударственные, международные, национальные, межрегиональные и региональные, межотраслевые и отраслевые, корпоративные, ведомственные, проекты одного предприятия.

Длительность проекта (по продолжительности периода осуществления проекта): краткосрочные (до 3-х лет), среднесрочные (от 3-х до 5-ти лет), долгосрочные (свыше 5-ти лет).

Сложность проекта (по степени сложности): простые, сложные, очень сложные.

Вид проекта (по характеру предметной области проекта): инвестиционный, инновационный, научно-исследовательский, учебно-образовательный, смешанный. К инвестиционным проектам обычно относят проекты, в которых главной целью является создание или реновация основных фондов, требующие вложения инвестиций. К инновационным проектам относят проекты, где главная цель заключается в разработке и применении новых технологий, но-хау и других нововведений, обеспечивающих развитие систем.

Следуя из этого определения именно к инвестиционным и инновационным проектам относится большая часть проектов, для которых применялись разработки данной диссертации. Одновременно показано, что некоторые из них, как правило, относятся к классу муль-типроектов.

Очень важно осуществлять управление проектами на всех фазах и этапах их жизненного цикла. Для отдельных фаз и этапов жизненного цикла и для разных типов и видов проектов применимы различные методы, модели и процедуры управления.

Проблемы управления проектами металлургических объектов имеют свою специфику.

Речь прежде всего идет о проектах строительства, доводки в процессе эксплуатации и реконструкции металлургических объектов, характеризующихся масштабностью технологических и организационных связей, задач распределения материальных ресурсов и финансовых средств для их создания, сложностью оперативного управления как ходом самого проекта, так и его исполнителями. .

Предлагаемые в работе подходы, методы, модели и другие результаты сформулированы на основе многолетнего теоретического и практического опыта работы крупного внешнеторгового объединения В/О "Тяжпромэкспорт" на рынке реализации указанных выше проектов в основном за рубежом.

Часть из предлагаемых разработок выполнена совместно с Институтом проблем управления РАН в рамках работ по созданию САПР Чермет, проводимых с начала 80-х годов.

На рис.1 показана типовая схема взаимодействия участников проекта, в которой В/О "Тяжпромэкспорт" осуществляет руководящие функции по управлению проектами в роли Генерального контрактора или Генерального подрядчика или в той и другой роли одновременно.

Рис. 1

Для компьютерной поддержки функций управления проектами была создана и используется интегрированная компьютерная система поддержки управления проектами, функции которой показаны на рис.2.

Рис. 2 Функции интегрированной компьютерной системы поддержки управления проектами.

В рамках этой системы были применены следующие методы управления проектами, о разработке и внедрении которых'говорится в следующих разделах:

-методы имитационного моделирования;

-методы мультипроектного управления и моделирования проектных работ;

-методы управления рисками с элементами функционально-стоимостного анализа;

-методы управления качеством.

Основное назначение разработанных в диссертации подходов, методов и моделей - это управление реализацией проектов технологических комплексов металлургического производства, к которым прежде относятся комплексы по производству чугуна и стали или стальных заготовок, различных видов металлопроката или какой-либо металлопродукции (например, труб и т.п.).

Исходя из того, что оптимальность металлургического комплекса достигается путем выбора из множества вариантов комплектного оборудования предпочтительного, а также через выбор из множества возможных вариантов технологических схем, составов оборудования, объемно-планировочных решений и производственных связей таких, которые отвечают выбранным критериям, в качестве ограничений используются нормативные показатели, определяющие допустимые параметры и характеристики.

Предлагаемые к рассмотрению варианты соотносятся со вспомогательными объектами производственного назначения и общезаводского хозяйства, от которых также зависит их. эффективное функционирование.

Варианты, принятые к рассмотрению дополнятся соответствующими инженерными расчетами, составлением спецификаций , смет и т.д.

Попытка сформулировать задачу об оптимальных затратах на комплект оборудования только как задачу линейного программирования приводит к необоснованным упрощениям и приемам, не позволяет учесть влияние ряда факторов недетерминированного характера, а также не позволяет учесть на ранних стадиях обоснования и реализации проекта влияния на его эфф 'сгивность схем организации производства, процедур и алгоритмов управления, уровня автоматизации и т.п.

Предлагаемый в работе способ определения оптимальных затрат в комплект оборудования, начиная со стадии ТЭО, и демонстрируемый в основном на примерах комплексов "сталь-прокат", развивает подходы, разработанные в ИЛУ РАН, и основан на использовании компьютерных методов, и прежде всего, имитационного моделирования и состоит в следующем.

Пусть Р,ХЬ Т- требуемые-по техническому заданию производительность, производственная программа и технологичность выбранного комплекта оборудования соответственно; Р} -значение производительности /-го варианта набора оборудования, где ]=1,2,—Л и соответствует номеру возможной технологической схемы из набора к альтернативных вариантов; Ху - производственная программа для./-го варианта, где 1=1,2,...,п типоразмеры изделий, которые должны производиться с помощью проектируемого комплекта оборудования; Щ - часовая производительность оборудования /-й технологической схемы при изготовлении типоразмера /, • И^ - риски, материализующиеся в потерях, вследствие недостаточной надежности функционирования, незапланированных простоев и плохой управляемости. Оценка Щ и оценка технологичности ] -й схемы 7} производится для выбора рационального комплекта оборудования. При оценке 7} в значительной степени учитывается вероятность получения необходимого качества продукции. Практически задача оценки 7} является задачей управления качеством продукции на этапе проектирования и выбора комплекта оборудования или, другими словами, одним из возможных способов учета влияния системы управления качеством продукции на стадии проектирования.

При определенных условиях оптимальный вариант суммарных капиталовложений в строительство или реконструкцию головных объектов завода, отыскивается с помощью имитационного моделирования в 2 этапа.

На первом этапе определяются условия, обеспечивающие достижение объема производства, то есть

■ . - ' д

л = X -> тах , »=1

при заданных ограничительных условиях:

использование фонда рабочего времени оборудования в максимально возможных пределах

1 = 1

где П^ - часовая производительность оборудования, -фонд рабочего времени;

выполнение программы производства по сортаменту в заданных пропорциях

] _ _ _ Х п]

■ где -доля каждого типоразмера в про-

грамме производства;

неотрицательность переменных

> О

На втором этапе рассчитываются величины Пу с учетом материализующихся рисков, имитируемых с использованием статистических испытаний на различных интервалах моделирования, соответствующих реальному отрезку времени работы оборудования (сутки, месяцы, годы). А уже затем величины П>} используются в расчетах параметров, определяющих необходимые капитальные и эксплуатационные затраты на технологический комплекс, в соответствии с которым подбирается комплектное оборудование

В этом случае, называемом иногда решением прямой задачи управления проектом, реализуются следующие основные стадии:

1. Формулирование управленческой (оптимизационной) задачи в соответствии с требованиями к проекту;

2. Выбор альтернатив технологических схем производства и состава оборудования;

3. Построение "дерева" вариантов и проведение имитационного моделирования;

4. Определение наибольшей эффективности технико-экономического варианта предлагаемого проекта.

Учитывая производственно-техническое единство метзавода, для одного и того же выбранного объема производства металлопро-

дукции строится ряд альтернативных вариантов затрат в основное технологическое оборудование. Исходя из каждого варианта капиталовложений в комплект технологического оборудования рассчитываются другие важнейшие технико-экономические показатели, по предлагаемым вариантам, а именно, себестоимость продукции, окупаемость, прибыль и т.д.

Поскольку удельный вес производственного и энергосилового оборудования по отдельным компонентам объектов черной металлургии может превышать 50% в структуре его основных фондов, то основные затраты при сооружении объекта приходятся на его первый элемент - на технологическое, вспомогательное и другие виды оборудования.

Применявшиеся в недалеком прошлом для оценки эффективности капитальных вложений "Типовая методика" и единые для всех субъектов общественного производства нормативы эффективности (Еа Е„ и Е,ш) играли важную роль в условиях централизованного планирования в распределении госбюджетных (или других централизованных) капитальных вложений.

В этом случае для выбора оптимальной зависимости между себестоимостью и капиталовложениями на каждом объекте производства являлись зависимости типа:

ту технологии;

К|г капитальные вложения на ]-ый объект по 1-ому варианту; Е„ - нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности капитальных вложений.

В процессе перехода к рыночным отношениям происходит резкое сокращение централизованных инвестиций. Предполагается, что

12

Г

/=1

где С , ^ -себестоимость продукции годового выпуска по производственной программе на ^-ом объекте по 1-ому вариан-

инвестиционная деятельность должна осуществляться за счет предприятий с использованием привлеченных средств, источником которых служит формирующийся рынок капитала. При этом роль единых и обязательных к применению нормативов (Еа Ен и Е1га) и необходимость их установления не определяется какими-либо нормативными документами, а решение задач технико-экономических исследований требует применения новых или совершенствования традиционных методов оценки эффективности инвестиционных решений.

В частности, для оценки и выбора инвестиционных решений в рыночных условиях широко применяется метод расчета денежных потоков. Его основными оценочными показателями служат показатели абсолютной эффективности инвестиций - чистой текущей стоимости и внутренней нормы прибыли. Реализация этого метода требует тщательной подготовки большого числа исходных данных. Поэтому он целесообразен при экономической оценке небольшого числа проектов (2-3) с глубокой проработкой технических и организационных вопросов. На ранних стадиях изучения проектных решений, когда необходимо рассчитывать показатели большого числа вариантов, целесообразно пользоваться упрощенными с позиций расчета критериями эффективности инвестиций и проводить дополнительное имитационное моделирование. Иногда в качестве критерия сравнительной эффективности вариантов исследования используется показатель минимальной продажной цены (Цл).

При обосновании методики расчета минимальной продажной пены исходят и! некоторых упрощений и допущений, которые можно сделать в расчетах денежных потоков (чистой текущей стоимости) на ранних стадиях оценки инвестиционных решений.или получить опять же путем имитационного моделирования, проводимого по методике, излагаемой в первой главе.

Кроме того предлагается использовать методы мультипро-ектного управления, в частности, при разработке и реализации планов развития и реконструкции предприятий.

Исходя из определения мультипроекта как проекта, состоящего из нескольких технологически независимых проектов, объединенных общими ресурсами (финансовыми и материальными) и применительно к специфике проектов металлургических предприятий, может быть дана следующая пос"". новка.

Используются понятия "элементарный" проект и "комплексный" проект. Смысловое значение последнего соответствует ранее данному определению мультипроекта и поэтому для его

формирования и реализации могут быть использованы положения мультипроектного управления.

С учетом выше сказанного для приведенного примера металлургического комбината формулируется задача формирования "комплексного" инвестиционного проекта.

В силу сложности рассматриваемой задачи предлагается ее решение осуществлять с оценкой характеристик различных вариантов комплексных" проектов, используя имитационное моделирование, управление рисками и управление качеством комплектного оборудования по схеме, показанной на рис.3.

Рис. 3 Принципиальная схема формирования инвестиционных проектов.

Во второй главе определены основные направления оптимизации управленческих решений по реализации проектов на различных стадиях их жизненного цикла вплоть до эксплуатации спроектированных объектов и реконструкции конкретных производств и технологических комплексов.

Прибыль, как бы являющаяся главным критерием эффективности проекта, в современных условиях проявляется только после реализации готовой продукции предприятия.

Следовательно, понятие прибыли желательно связать с понятием минимальной продажной цены, показатель которой обозначим как

Цп-

Под минимальной продажной ценой понимается тот предельный уровень цены реализации продукции, низке которого инвестиции будут убыточными по сравнению с наиболее простой альтернативой их использования (вложение в банк под процент, приобретение акций, ценных бумаг и т.п.).

Для расчета минимальной продажной цены используется выражение

Цп = С+К-[{Вк-ВгНа)1В,{\-И)\

где С - себестоимость единицы основного вида продукции, руб./т;

И- ставка налога на прибыль, доли ед.; К- остаточная стоимость первичных капиталовложений, руб.;

. В^-коэффициент приведения инвестиционных затрат к началу строительства;

Вгкоэффициент приведения чистых доходов к началу строительства объекта;

На-норма амортизации, доли ед.

Видно, что выражение для Цп напоминает по структуре формулу расчета приведенных затрат, ранее используемых, согласно "Типовой методики", и является рыночным аналогом известного показателя сравнительной эффективности. Разница в том, что второе слагаемое представляет не нормативную (Е„*К) прибыль, а расчетную. Дисконтированную величину минимальной прибыли на вложенный капитал, которая зависит, в частности, от условий и особенностей реализации проекта.

Поэтому окончательный вывод об эффективности предлагаемого управленческого решения по проекту можно сделать, рассмотрев, например, суммарные издержки на производство готовой продукции.

Можно сказать и по другому: чтобы получить наибольшую эффективность от реализации проекта, нужно обеспечить максимально возможное снижение издержек производства; сделать его наименее капиталоемким, понизить эксплуатационные расходы, различные потери из-за материализации „внутренних и частично внешних рисков, обеспечить улучшение качества продукции, а следовательно, обеспечить получение приплат к цене готовой продукции.

В соответствии со сказанным, в качестве одной из основных задач данной работы поставлена и решена задача повышения эффективности управления проектами металлургических производств за счет применения процедур, методов н моделей, обеспечивающих противодействие последствиям материализации рисков, в частности, в виде повышенных издержек.

В связи с этим во второй главе детально рассматриваются вопросы возникновения и воздействия рисковых факторов, приводящих к потерям при реализации проектов металлургических объектов и методы анализа инвестиционных проектных решений с учетом факторов риска.

Рассматриваются особенности решения задач управления рисками проектов с оценкой рисков в 3-х составляющих проекта: комплектное оборудование, строительно-монтажные работы и инжиниринг.

Отмечается, что возможны различные виды рисков, из которых выделяются: торговый риск, риск неплатежа, ценовой риск, валютный риск, технологический риск, производственный риск, транспортный риск.

Приводится пример расчета воздействия различных групп факторов на эффективность использования комплектного металлургического оборудования на 29-ти металлургических объектах.

Взаимодействие групп факторов для этого примера показано в таблице

Исключаемые группы факторов риск» Действующие группы факторса Вероятность эффективного использования Вероятность неэффективного использования

Управленческие (Ш)я производственные (II) I 0,743 0,257

Производственные (И) I и Ш 0,486 0,514

Коммерческие (1) I и III 0,016- 0,984

Без исключения I, II и III 0,011 0,989

Для проведения рискового и факторного анализа эффективности использования комплектного оборудования были выделены две управленческие, семь производственных и одна коммерческая рисковые ситуации. В качестве допущения принято, что эти ситуации возникают независимо друг от друга.

Тогда обозначим вероятности их возникновения соответствен-

у П к

но через <7 , Я > Я и определим их как:

Я?>Я 2 Яг.

Для оценки вероятности неэффективного использования комплектного оборудования Ршп применено следующее соотношение:

По результатам расчетов, приведенным в таблице, эта вероятность составит 0,989.

Из таблицы также видно, что при исключении влияния коммерческого фактора величина вероятности ^ 1м« снижается до 0,984. При устранении влияния производственных факторов риска значение будет находиться на уровне 0,514 и, наконец при исключении влияния производственных и управленческих факторов риска значение Р ,"„„ становится равным 0,257

Анализ также показал, что скрытая рисковая ситуация с завышением цен на импортное металлургическое оборудование по отно-

17

шению к его технико-экономическим параметрам материализуется в снижении основных экономических показателей работы предприятий, использующих комплектное оборудование. Так, например, более высокий уровень цен импортного оборудования по сравнению с имеющимися аналогами отечественного производства показывает отклонения в случае I (см. таблицу) в 2,5 раза в сторону увеличения и в случае П1 - в 1,6 раза в сторону увеличения.

При этом стоимость основных фондов увеличивается соответственно на 41,7% и 32,1%, фондоотдача снижается на 29,4% и 20,0%, рентабельность снижается на 55,6% и 61,0%, а прибыль уменьшается на 37,9% и 48%.

Далее рассматривается процедура использования имитационного моделирования для проектирования современных объектов металлургического производства, а именно автоматизированных технологических комплексов (АТК). Приводятся примеры использования указанной процедуры, конкретных имитационных моделей в характерных задачах проектирования металлургических объектов для зарубежных и отечественных заказчиков.

Так при исследовании вариантов реконструкции кислородно-конвертерного цеха Исфаганского меткомбината, который явился одним из объектов проектирования целями имитационного моделирования являлись следующие:

-определение объема металла, проходящего операции по возврату в сталеплавильное отделение при различном составе основного оборудования, а также при различных характеристиках обрабатываемого материального потока;

-определение параметров загрузки агрегатов при выполнении основных технологических операций как при различных характеристиках материального потока, так и при различном составе оборудования.

Рассмотренные разработки были также проведены непосредственно для оценки воздействия производственных рисков, связанных с использованием комплектного оборудования в конкретных условиях Исфаганского метзавода.

Путем имитационного моделирования по рассмотренным во второй главе процедурам и моделям были получены данные, характеризующие возможное воздействие производственных рисков на различных объектах данного завода. Например, было показано, какие простои могут возникнуть в сталеплавильном цехе Исфаганского металлургического завода при установке в цехе и использовании 3-х

машин непрерывной разливки стали (МНРС) вместо 4-х, что и являлось производственным фактором риска.

В практике комплексного проектирования крупных металлургических объектов производится выделение нескольких уровней для принятия и увязки проектных решений, влияющих на управление качеством проекта в целом и комплектного оборудования в том числе. Традиционно это следующие уровни: технологический, энергетический, уровень ремонтного обслуживания, коммуникационный, строительно-монтажный уровень и организация строительства, социальный уровень, экономический уровень.

В соответствии с результатами ряда современных исследований показана целесообразность выделения еще одного важного уровня - уровня управления. Объясняется это тем, что эффективное управление предприятием в целом (интегрированное или корпоративное управление), управление его структурными подразделениями, а также реализация проектов создания, реконструкции и модернизации предприятий практически невозможно без соответствующих информационных технологий, технологий автоматизации и компьютеризации.

Показано, как в виде графа причинно-следственных связей может быть описана взаимосвязь главного показателя качества прокатного оборудования - производительность стана - с параметрами производственных процессов и с решениями по управлению прокатным комплексом при его реконструкции.

Целью реконструкции, например, является, увеличение. продукции в условиях некоторых ограничений, таких как: неревизуе-мость расположения оборудования, минимально допустимые затраты времени на остановку стана и предварительно .определенные (как правило, ограниченные) затраты на предлагаемую реконструкцию.

Возможные реконструктивные мероприятия были разбиты на 2 группы:

-мероприятия, осуществляемые изменением параметров оборудования;

-мероприятия, связанные с усовершенствованием систем управления. . '

Далее с использованием имитационного моделирования был проведен сравнительный анализ последствий отдельных мероприятий и их возможных комбинаций.

Как показал проведенный с помощью имитационного моделирования анализ по исходным данным стана "2000", спроектированного для Польши, и затем реэкспортированного для комплекса "сталь-

прокат" Магнитогорского меткомбината, применение выбранных реконструктивных мероприятий обеспечило повышение производительности стана по крайней мере на 25%, сокращение потерь от обре-зи, на окалину и т.д. на 10% при соблюдении указанных ограничений, в том числе на дополнительные капиталовложения.

Затем показано, как могут влиять на качество проектного решения для металлургического объекта показатели качества на технологическом уровне.

Считается, что показателем эффективности технологии (Е) является отношение полученного в результате ее внедрения экономического эффекта (Э) и затратам (3) на реализацию соответствующей технологии, т.е.

Е = Э/3

Применительно к металлургическим процессам за показатель Е предложено принять характеристику, обратную энергоемкости процесса, выраженную в кг условного топлива, затрачиваемого на производство единицы продукции. Затраты энергии на процесс оценивались по специальной методике, разработанной в МИСиС.

В результате анализа показателей энергозатрат в зависимости от выбранного типа технологии показано, что новые технологические схемы, в первую очередь с использованием технологии получения продуктов жидкофазного восстановления (ПЖВ), реализуемой в российском технологическом агрегате РОМЕЛТ, существенно превосходят традиционные схемы "домна-конвертер", "домна-электропечь".

В современных условиях отмечается необходимость перехода к интегральным (обобщенным) показателям качества технологической схемы.

В связи с этим предлагается при построении обобщенного показателя рассматривать следующие характеристики процесса: -производительность; -энергоемкость; -расход топлива и огнеупоров; -воздействие на окружающую среду, условия труда; -качество металла, возможность выплавки легированной стали; -возможность автоматизации процесса;

-ритм производства, возможность сочетания с непрерывной разливкой;

-себестоимость стали;

-удельные капитальные вложения для реализации процесса.

По каждой из вышеуказанных характеристик должны быть произведены оценки, которые могут быть положены в основу выбора наиболее качественного варианта проекта металлургического предприятия, технологического комплекса, комплекта оборудования и т.п. по обобщенному показателю качества.

Рассматривается подход к построению интегрального показателя, основанный на том, что определяют заранее ряд свойств, которыми должен обладать интегральный показатель. Свойства эти обусловлены объективно действующими физическими или экономическими законами. Например, для экономических показателей это закон убывания предельной эффективности, закон убывания предельной нормы замещения и т.д. Таким образом, определяют класс функций, удовлетворяющих заданным свойствам, и в этом классе находят наилучшую в определенном смысле функцию путем статистической обработки и анализа имеющихся данных.

Этот подход используется в излагаемом в главе 2 методе построения интегрального показателя для оценки эффективности технологий, упорядоченных в порядке возрастания их эффективности.

Метод основан на обработке экспертных неколичественных отношений предпочтения металлургических технологий.

Пусть имеется п>1 металлургических технологий Ть—Тп..

Положим, что для всех Т(, ¡=1,п определен набор частных числовых показателей эффективности У|,...Ут . Этот набор представим в виде, вектора

и.

Без нарушения общности можно считать, что

Уть<¥;<¥ти (2)

где ГУ|тШ >0 ' ГУ|ти >0

1 шт I > 1 тах 1

Ьгтт1п >о 1уттах>о

Каждой технологии ^ соответствует вектор константами которого являются числовые значения частных показателей.

Примем, что для самих технологий имеют смысл отношения предпочтения типа Р(

0)

Тй •Р|<Т„ 1=2,п (3)

означающие, что технология Ти в P¡ раз более эффективна (лучшего качества), чем Ти.

Числа Р| могут содержать ошибки, носящие случайный характер, однако неравенства

Р|>1, ¡=2,п (4)

считаются заведомо достоверными.

В частном случае упорядочения (3) могут иметь вид:

ТИ<Т„ ¡=2,п (5)

Здесь числа Р, неизвестны, а отношения (5) означают, что технологический процесс Т( не хуже (эквивалентен или лучше), чем Тм.

Упорядочения (3) или (5) проводятся квалифицированными экспертами и заключают в себе основную информацию об эффективности металлургических технологий.

Введем неотрицательную вычислимую функцию от частных показателей

;=1(¥)/1(у1,...,уга)>о, (6)

удовлетворяющую следующим условиям:

1) ;(¥,)/1(Уы) = Рь ¡ = 2, п (7) если заданы отношения (3) и

1(У0/:(Уи)>1 (8)

если заданы отношения (5).

2) Функция ](У) определена и непрерывна во всех точках области (2) и является однородной функцией.

3) Функция 1(У) зависит от некоторого числа действительных параметров аь..., а„

Т(У) = 1(У,а), (9)

причем отношения (3) или (5) содержат информацию об этих параметрах.

Функцию 1ПП будем интерпретировать как обобщенный показатель качества металлургических технологий и называть интегральным показателем качества для оценки технологий, упорядоченных в порядке возрастания их эффективности.

В третьей главе проведен анализ и обобщение полученных результатов для решения важной прикладной задачи выбора рационального проекта реконструкций металлургического завода, построенного при содействии России за рубежом (в Нигерии).

Показано, как с использованием интегральных показателей качества, анализа рынка металлургических технологий за рубежом и в

России, а также с использованием рассмотренных в диссертации подходов, методов, процедур, моделей выбрана схема безкоксового получения чугупа для реализации проекта реконструкции указанного металлургического завода.

Эта схема обеспечивает высокие финансово экономические показатели проекта и способствует продвижению новой российской технологии процесса РОМЕЛТ на международный рынок проектов сооружения металлургических объектов.

Основные результаты работы;

1.Поскольку на разных фазах и этапах жизненного цикла и для разных типов проектов могут быть использованы различные методы управления проектами, проведен их обзор и определены основные характеристики проектов, подлежащих рассмотрению в диссертации.

2.В соответствии с определенными проблемами управления проектами металлургических объектов предложены структура и схема процесса оценки целесообразности выполнения и эффективности проекта.

3.Для реализации интегрированной компьютерной системы поддержки управления проектами, выбраны применимые методы управления проектами, а именно, методы имитационного моделирования, мультипроектного управления, управления качеством проектов и управления рисками, в совокупности составляющие методику формирования эффективных инвестиционных проектов в рассматриваемой сфере деятельности.

4.В качестве одной из основных задач управления проектами в металлургии выбрана задача повышения эффективности управления проектами за счет применения процедур, методов и моделей, обеспечивающих снижение издержек за счет сокращения случаев материализации рисков на различных стадиях жизненного цикла металлургических объектов.

5.Предложен способ расчета степени воздействия различных факторов риска на эффективность использования комплектного металлургического оборудования при реализации проекта.

6.Разработаны процедуры использования имитационного моделирования для выбора рациональных вариантов проектов технологических комплексов металлургических предприятий. Приведены конкретные примеры применения имитационного моделирования при исследовании вариантов проектных решений по металлургическим объектам.

7.Выделено несколько уровней для принятия проектных решений по металлургическим объектам, влияющих на качество проекта. Целесообразность выделения нового и актуального в современных условиях уровня управления подтверждена примером анализа взаимосвязей решений по управлению прокатным комплексом с основными показателями качества прокатного оборудования.

8.Предложено применение подхода к построению интегрального показателя качества технологических схем, применимого при выборе вариантов технологии, реализуемой в проектах металлургических объектов.

9.Проведены анализ и обобщение получелных результатов для решения важной прикладной задачи выбора рационального проекта реконструкции металлургического завода, построенного при содействии России за рубежом. Решение указанной задачи обеспечило получение значительного экономического эффекта.

Публикации по теме диссертации.

1 .Ivanov V., Smimov V. Management of Large-Scale Projects Executed by Tyazhpromexport. Proceedings of 11-th INTERNET World Congress "Project Management Without Boundaries," Florence, 1992, p.719-727.

2.Смирнов B.C. 40 years Tyazhpromexport. Федеральный справочник Ф 48 Бюджет и финансы. Налоги. Банки. Внешняя торговля. Статистика. Деловой блокнот. М.: изд. «Родина-Про»., 1997, с.157.

3.Смирнов В.С., Ваулинский Е.С., Власов С.А. Комплекс задач управления реализацией проектов металлургических объектов. - Материалы международной научно-практической конференции «Управление большими системами», М.: СИНТЕГ 1997, с.199.

4. Смирнов В.С., Ваулинский Е.С., Власов С.А. Методы и модели управления проектами металлургических объектов. Препринт. М., Институт проблем управления, 1998.

5.Смирнов В.С., Лебедев Б.И., Ваулинский Е.С., Власов С.А. Анализ конкурентных технологий производства чугуна при реконструкции металлургических заводов. Тезисы докладов международной конференции "Добыча и обработка металлов в СНГ". Вена (2-3 июня 1998 г.), 1998.

6.W.S.Smimov. О wdrazaniu w hutnictwie niektorych osiagniec. HUT-NIK-WIADOMOSCIHUTNICZE, Warszawa, 1998, Nr 6, s.s.23 8-241.

3<хк. M. Tlyo. /ес.мц

Российская Академия Наук Институт проблем управления им. В.А.Трапезникова

На правах рукописи

Смирнов Валентин Сергеевич

Методы и модели управления проектами создания, модернизации и эксплуатации металлургических

объектов.

Специальность: 05.13.10 - "Управление в социальных и экономических системах.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Научный руководитель: д.т.н. Щепкин А.В.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Общая характеристика работы.......................................................3

Введение ...........................................................................................9

Глава I. Задачи управления проектами, современные

методы их решения. Методы и модели управления реализацией проекта в металлургии.................................................10

1.1 Актуальность перехода к управлению проектами на основе современных технологий принятия решений...........................10

1.2, Проблемы управления проектами металлургических объектов......................................................................................22

1.3. Постановки задач исследования и методы их решения.........33

Глава П. Разработка процедур, методов и ¿моделей для повышения эффективности управления проектами металлургических производств.........................................................................57

2.1 .Направление оптимизации управленческих решений при реализации проектов в металлургии в современных экономических условиях..............................................................57

2.2. Анализ инвестиционных проектных решений с учетом факторов риска на различных стадиях жизненного цикла металлургических объектов.........................................................60

2.3. Разработка и использование имитационных моделей

для выбора рациональных вариантов реализации проектов металлургических комплексов...................................................71

2.4. Имитационное моделирование в задачах управления качеством комплектного металлургического оборудования 84

Глава Ш. Анализ и обобщение полученных результатов для

решения практическом задачи вьюора рационального проекта реконструкции металлургического завода.......106

Заключение.............

Список литературы. Приложения............

153 161

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. В настоящее время проблема управления проектами, основы решения которой закладывались в шестидесятые-семидесятые годы при внедрении методов системного подхода, переживает период возрастающей актуальности и востребованности, объясняемый переходом от централизованного стиля управления к методам, основанным на экономической и инвестиционной целесообразности.

Основные элементы управления проектами и методы их реализации, в том числе в условиях современной России, рассматривались в работах В.И.Воропаева, В.Д.Шапиро, В.Н.Буркова, Д.А.Новикова, А.Д.Цвиркуна, А.В.Карибского и др. Однако, пока еще не накоплен достаточный опыт эффективного управления при создании, модернизации и эксплуатации крупных промышленных объектов, к которым относятся объекты металлургии, рассматриваемые в диссертации в качестве объектов исследований и внедрения.

Использование методов управления проектами для целей и задач, рассматриваемых в диссертации и широко распространенных в практике формирования инвестиционных проектов, реализации проектов капитального строительства, поставки комплектного оборудования, модернизации и эксплуатации металлургических предприятий является актуальной задачей, решение которой обеспечивает значительный народнохозяйственный эффект.

Цель работы состоит в разработке и практической реализации наиболее эффективных моделей, процедур и средств поддержки принятия решений по проектам создания, модернизации и эксплуатации объектов металлургии с учетом их конкретной специфики и в создании на их основе интегрированной компьютерной системы поддержки управления проектами, использующей предложенные разработки.

Методы исследования базируются на использовании научно-обоснованных методов оперативного управления проектами, на методах имитационного моделирования, методах управления рисками и качеством, на проведении практических и экспериментальных расчетов по специальным компьютерным алгоритмам.

Научная новизна и значимость основных результатов состоит в разработке и применении новых имитационных моделей современных комплексов металлургического производства, используемых на различных этапах принятия решений по

реализации проектов, а также в применении других научно-обоснованных методов и моделей управления проектами, обеспечивающих решение важных технологических и экономических задач.

Практическая значимость результатов работы определяется тем, что они составляют методическую основу и предлагают реальные способы и процедуры обоснования рациональных технико-экономических решений, инвестиционных и эксплуатационных затрат по ряду конкретных объектов, проектируемых и сооружаемых с участием В/О "Тяжпромэкспорт" и других российских организаций.

Практическая реализация результатов работы в основном осуществлена на ряде зарубежных объектов, в том числе на крупном металлургическом заводе в Нигерии, при реализации проекта реконструкции которого были обобщены и внедрены основные результаты работы.

На основе методов, моделей и процедур, рассматриваемых в диссертации, в В/О "Тяжпромэкспорт" функционирует интегрированная компьютерная система поддержки управления проектами.

Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертационной работе докладывались на семинарах Института проблем управления и на научно-технических советах и совете директоров В/О "Тяжпромэкспорт"; на 11 Всемирном конгрессе Международной ассоциации по управлению проектами ИНТЕРНЕТ (Флоренция, июнь, 1992); на Международной научно-практической конференции по управлению большими системами (Москва, 1997), на Международной конференции "Добыча и обработка металлов и минералов в СНГ" (Вена, июнь 1998).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из _наименований и содержит_страниц.

В первой главе дается обзор задач управления проектами,

методов их решения, методов и моделей, наиболее применимых для управления реализацией проектов в металлургии в современных условиях.

Актуальность перехода к управлению проектами на основе современных технологий принятия решений подтверждается опытом систематизации процедур управления проектами, которая,

как следует из работ зарубежных и российских специалистов, состоит в последовательном выполнении ряда этапов, обеспечивающих эффективность реализации проекта.

Рассматриваются особенности этих этапов, системы классификации проектов по различным основаниям. Показывается, что большая часть проектов, для которых применялись разработки данной диссертации, относится к инвестиционным и инновационным (в том числе в области технологии) проектам. Одновременно показано, что некоторые из них, как правило, относятся к классу мультипроектов.

Очень важно осуществлять управление проектами на всех фазах и этапах их жизненного цикла. Для отдельных фаз и этапов жизненного цикла и для разных типов и видов проектов применимы различные методы, модели и процедуры управления.

Проблемы управления проектами металлургических объектов имеют свою специфику, также рассматриваемую в первой главе.

Речь прежде всего идет о проектах строительства, доводки в процессе эксплуатации и реконструкции металлургических объектов, характеризующихся масштабностью технологических и организационных связей, задач распределения материальных ресурсов и финансовых средств для их создания, сложностью оперативного управления как ходом самого проекта, так и его исполнителями.

Предлагаемые в работе подходы, методы, модели и другие результаты сформулированы на основе многолетнего теоретического и практического опыта работы крупного внешнеторгового объединения В/О "Тяжпромэкспорт" на рынке реализации указанных выше проектов в основном за рубежом.

Часть из предлагаемых разработок выполнена совместно с Институтом проблем управления РАН в рамках работ по созданию САПР Чермет, проводимых с начала 80-х годов.

Основное назначение разработанных в диссертации подходов, методов и моделей - это управление реализацией проектов технологических комплексов металлургического производства, к которым прежде относятся комплексы по производству чугуна и стали или стальных заготовок, различных видов металлопроката или какой-либо металлопродукции (например, труб и т.п.).

Предлагаемый в работе способ определения оптимальных затрат в комплект оборудования, начиная со стадии ТЭО, и демонстрируемый в основном на примерах комплексов "сталь-

прокат", развивает подходы, разработанные в ИЛУ РАН, и основан на использовании компьютерных методов, и прежде всего, имитационного моделирования.

Во второй главе определены основные направления оптимизации управленческих решений по реализации проектов на различных стадиях их жизненного цикла вплоть до эксплуатации спроектированных объектов и реконструкции конкретных производств и технологических комплексов.

Прибыль, как бы являющаяся главным критерием эффективности проекта, в современных условиях проявляется только после реализации готовой продукции предприятия.

Поэтому окончательный вывод об эффективности предлагаемого управленческого решения по проекту можно сделать, рассмотрев, например, суммарные издержки на производство готовой продукции.

Можно сказать и по другому: чтобы получить наибольшую эффективность от реализации проекта, нужно обеспечить максимально возможное снижение издержек производства, сделать его наименее капиталоемким, понизить эксплуатационные расходы, различные потери из-за материализации внутренних и частично внешних рисков, обеспечить улучшение качества продукции, а следовательно, обеспечить получение приплат к цене готовой продукции.

В соответствии со сказанным, в качестве одной из основных задач данной работы поставлена и решена задача повышения эффективности управления проектами металлургических производств за счет применения процедур, методов и моделей, обеспечивающих противодействие последствиям материализации рисков, в частности, в виде повышенных издержек.

В связи с этим во второй главе детально рассматриваются вопросы возникновения и воздействия рисковых факторов, приводящих к потерям при реализации проектов металлургических объектов и методы анализа инвестиционных проектных решений с учетом факторов риска.

В практике комплексного проектирования крупных металлургических объектов производится выделение нескольких уровней для принятия и увязки проектных решений, влияющих на управление качеством проекта в целом и комплектного оборудования в том числе. Традиционно это следующие уровни: технологический, энергетический, уровень ремонтного обслуживания, коммуникационный, строительно-монтажный

уровень и организация строительства, социальный уровень, экономический уровень.

В соответствии с результатами ряда современных исследований показана целесообразность выделения еще одного важного уровня - уровня управления. Объясняется это тем, что эффективное управление предприятием в целом (интегрированное или корпоративное управление), управление его структурными подразделениями, а также реализация проектов создания, реконструкции и модернизации предприятий практически невозможны без соответствующих информационных технологий, технологий автоматизации и компьютеризации.

Затем показано, как могут влиять на качество проектного решения для металлургического объекта показатели качества на технологическом уровне.

В современных условиях отмечается необходимость перехода к интегральным (обобщенным) показателям качества технологической схемы.

В связи с этим предлагается при построении обобщенного показателя рассматривать следующие характеристики процесса: -производительность; -энергоемкость; -расход топлива и огнеупоров; -воздействие на окружающую среду, условия труда; -качество металла, возможность выплавки легированной

стали;

-возможность автоматизации процесса; -ритм производства, возможность сочетания с непрерывной разливкой;

-себестоимость стали;

-удельные капитальные вложения для реализации процесса.

По каждой из вышеуказанных характеристик должны быть произведены оценки, которые могут быть положены в основу выбора наиболее качественного варианта проекта металлургического предприятия, технологического комплекса, комплекта оборудования и т.п. по обобщенному (интегральному) показателю качества.

Рассматривается подход к построению интегрального показателя, основанный на том, что определяют заранее ряд свойств, которыми должен обладать интегральный показатель. Свойства эти обусловлены объективно действующими физическими или экономическими законами. Например, для экономических

показателей это закон убывания предельной эффективности, закон убывания предельной нормы замещения и т.д. Таким образом, определяют класс функций, удовлетворяющих заданным свойствам, и в этом классе находят наилучшую в определенном смысле функцию путем статистической обработки и анализа имеющихся данных.

Этот подход используется в излагаемом в главе 2 методе построения интегрального показателя для оценки эффективности технологий, упорядоченных в порядке возрастания их эффективности.

Метод основан на обработке экспертных неколичественных отношений предпочтения металлургических технологий.

В третьей главе проведен анализ и обобщение полученных результатов для решения важной прикладной задачи выбора рационального проекта реконструкции металлургического завода, построенного при содействии России за рубежом (в Нигерии).

Показано, как с использованием интегральных показателей качества, анализа рынка металлургических технологий за рубежом и в России, а также с использованием рассмотренных в диссертации подходов, методов, процедур, моделей выбрана схема безкоксового получения чугуна для реализации проекта реконструкции указанного металлургического завода.

Эта схема обеспечивает высокие финансово экономические показатели проекта и способствует продвижению новой российской технологии процесса РОМЕЛТ на международный рынок проектов сооружения металлургических объектов.

Введение.

В настоящей работе решается ряд задач, связанных с проблемами управления проектами металлургических объектов на различных стадиях их жизненного цикла. Как правило, такой проект начинает осуществляться, когда речь идет только о технико-экономическом обосновании его, а затем продолжается в период сооружения, закупки, поставки и монтажа комплектного оборудования, в период испытаний оборудования, опытно-промышленной эксплуатации и вывода на проектные показатели. Затем, поскольку металлургические объекты, как правило, рассчитаны на долголетнее существование, наступает период их реконструкции и модернизации по разным причинам, среди которых могут быть и замена устаревшего оборудования, и изменение технологий, и необходимость перехода на новую продукцию, соответствующую требованиям новых потребителей, и, наконец, автоматизация или компьютеризация производства или бизнес-процессов и т.п.

На каждой из указанных стадий для управления соответствующими мероприятиями по проекту применяются различные методы, модели, процедуры, предлагаемые в известных работах по управлению проектами.

Специфика объектов, рассматриваемых в данной работе, потребовала разработки как новых подходов и процедур, так и новых моделей, на основе которых могут приниматься необходимые управленческие решения по проектам их создания, модернизации и эксплуатации.

Особое внимание, в частности, уделено в работе примерам разработки и применения имитационных моделей, позволяющих исследовать экономические, организационные и технологические решения и их совокупность на основных стадиях жизненного цикла.

Рассматривая задачи анализа рисков при управлении проектами и задачи управления качеством, основное внимание в работе уделяется их решению применительно к комплектному оборудованию, на долю которого приходится не менее 50% всех затрат на реализацию проекта металлургического объекта.

Эффективность применения предложенных в работе методов, моделей, процедур демонстрируется на реальных примерах из практики работы крупного российского внешнеэкономического объединения "Тяжпромэкспорт" и проводится их обобщение для решения задачи управления проектом реконструкции крупного зарубежного металлургического завода.

ГЛАВА I. Задачи управления проектами, современные методы их ре