автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Модели и алгоритмы распределения общих ресурсов при управлении инновациями реструктурированного предприятия ВПК

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Анализ функционирования системы управления предприятием в современных условиях

§1.1. Реструктуризация как реформирование предприятия

§ 1.2. Диагностический анализ существующей ситуации на предприятии ВПК (на примере Химзавода - филиала ФГУП "Красмаш"

§ 1.3. Основные направления программы развития предприятия

§ 1.4. Оценка рисков финансово-хозяйственной деятельности предприятий на этапе принятия управленческого решения

ГЛАВА 2. Формализация распределения общих материальных и финансовых ресурсов при формировании инновационной программы на реструктурированных предприятиях ВПК

§2.1. Особенности реструктурированного предприятия ВПК

§ 2.2. Математическая модель рационального использования общих материальных ресурсов центрами финансовой ответственности

§ 2.3. Согласование интересов между центрами финансовой ответственности, не связанными технологической цепочкой

§ 2.4. Согласование интересов между ЦФО, связанными друг с другом технологической цепочкой

§ 2.5. Обобщенная модель распределения общих ресурсов при управлении инновациями ре структурированного предприятия ВПК

ГЛАВА 3. Алгоритмы распределения общих ресурсов при управлении инновациями реструктурированного предприятия ВПК

§3.1. Метод ветвей и границ

§ 3.2. Динамическое программирование

§ 3.3. Эволюционные и генетические алгоритмы

§ 3.4. Эволюционные алгоритмы многокритериальной оптимизации

§ 3.5. Эволюционный алгоритм многокритериального выбора

§3.6. Практическая реализация моделей и алгоритмов

В условиях радикальных изменений, происходящих в экономике России, снижения роли государства на экономической арене предприятия военно-промышленного комплекса (ВПК) сталкиваются с проблемой, которая никогда раньше не возникала с такой остротой - проблемой поиска ресурсов для обеспечения военной промышленности. Выживают не столько предприятия, производящие высокотехнологичные виды оружия, сколько умеющие адаптироваться к изменившимся условиям. Фактически ВПК, несмотря на "привилегированное" положение, проявляющееся в стабильных государственных закупках, постепенно начинает все больше и больше походить на обыкновенное производство потребительских товаров.

Среди специфических трудностей оборонно-промышленного комплекса выделяются, во-первых, сохранение существенной задолженности федерального бюджета перед предприятиями ВПК по оплате выполненных работ и

• услуг в рамках государственного оборонного заказа, во-вторых, слабость государственного регулирования промышленного производства в интересах национальной обороны, в-третьих, стихийность процесса структурной перестройки оборонно-промышленного комплекса.

Возможным выходом из создавшейся ситуации является диверсификация производства военного сектора, которую можно представить себе как развитие технологий, позволяющих выпускать продукцию не только военного, но и гражданского назначения. Причем речь идет не только и не столько о продукции двойного назначения, а главным образом о гражданской продукции, которую предприятия ВПК могут выпускать, применяя уже накопленный потенциал. Особенно следует выделить использование научно-технического потенциала, прежде всего достижений НИОКР военного характера, в сфере принципиально новых видов продукции, не имеющих аналогов и формирующих новый рынок сбыта.

Однако необходимо иметь в виду, что оптимальные пропорции между производством военной и гражданской продукции еще необходимо определить. С одной стороны, слишком широкая диверсификация может повлечь за собой утрату конкурентных позиций на'рынках военной продукции, с другой - ориентация на преимущественное производство военной продукции может повлечь утрату позиций в производстве конкурентоспособной гражданской продукции. Оптимальная интеграция гражданского и военного производства может значительно уменьшить издержки по производству новых видов вооружений, основанных на новейших технологиях, отработанных на гражданской продукции.

Таким образом, важнейшей задачей предприятий ВПК в современных условиях является преобразование их систем управления с целью обеспечения координации усилий всех подразделений и служб для производства конкурентоспособной продукции, как военного, так и гражданского назначения. В этой связи оптимальное распределение наиболее важных общих ресурсов реструктурированного предприятия ВПК между новыми коммерчески привлекательными производствами военной и гражданской продукции является актуальной научно-технической задачей.

Целью диссертационной работы является разработка математического, алгоритмического и программного обеспечения поддержки принятия плановых решений по распределению общих ресурсов при управлении инновациями на децентрализованных предприятиях ВПК в условиях адаптации к рыночным условиям.

Сформулированная цель исследований определила совокупность решаемых задач:

- исследование систем управления деятельностью реструктурируемых предприятий ВПК, выявление их особенностей, определение основных направлений модернизации и анализ возникающих проблем при управлении инновациями,

- разработка формальных моделей принятия плановых решений при управлении инновациями на децентрализованных предприятиях ВПК в условиях адаптации к рыночным условиям,

- анализ построенных моделей и изучение их существенных свойств, определяющих эффективность решения возникающих задач оптимизации,

- анализ существующих и разработка новых алгоритмов решения оптимизационных задач, возникающих при управлении инновациями на децентрализованных предприятиях ВПК в условиях адаптации к рыночным условиям,

- программная реализация разработанных алгоритмов и анализ их эффективности,

- решение конкретных практических задач распределения общих ресурсов при управлении инновациями реструктурированного предприятия ВПК.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовался аппарат системного анализа, исследования операций, теории оптимизации и экономико-математического моделирования, а также подходы стохастической оптимизации.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Проведен анализ системы принятия решений при управлении инновациями на реструктуризируемом предприятии ВПК и установлены типы принимаемых решений, имеющие решающее значение для обеспечения высокой эффективности инновационного процесса.

2. Предложены модифицированные математические модели планирования работы предприятия, позволяющие осуществлять поддержку принятия решений при управлении инновационными процессами на децентрализованном предприятии ВПК.

3. Построен новый алгоритм многокритериального эволюционного поиска, отличающийся от известных способом генерирования эффективных решений и обеспечивающий репрезентативную аппроксимацию множества и фронта Парето.

Практическая значимость. Диссертационная работа выполнялась в рамках Федеральной целевой программы реструктуризации и конверсии оборонной промышленности, комплексной программы "Технология и оборудование современных процессов", по проектам межотраслевых программ Минобразования России, а также в рамках заказ-нарядов НИР НИИ СУВПТ (1999-2003), финансируемых из средств федерального бюджета.

Полученные в работе теоретические и практические результаты позволяют осуществлять эффективное распределение общих ресурсов между подразделениями децентрализованного предприятия ВПК, что позволяет предприятиям повышать гибкость и адаптивность при переходе к рыночным условиям хозяйствования.

Модели, алгоритмы и программное обеспечение, разработанные в ходе выполнения диссертации, апробированы на реальных данных задач управления инновациями ФГУП "Красмашзавод" (г. Красноярск) и Химзавода - филиала ФГУП "Красмашзавод" (п. Подгорный Красноярского края) и переданы указанным предприятиям для использования.

Результаты, полученные в диссертации, используются в учебном процессе при проведении лекций и лабораторных работ и при выполнении бакалаврских и магистерских диссертаций в Красноярском государственном университете и Сибирском государственном аэрокосмическом университете (г. Красноярск).

Основные защищаемые положения:

1. Построенные модели распределения финансовых и материальных ресурсов позволяют эффективно согласовывать интересы центров финансовой ответственности децентрализованного предприятия ВПК и центрального управляющего органа.

2. Построенные алгоритмы позволяют эффективно решать задачи целочисленной оптимизации, возникающие при управлении инновациями децентрализованного предприятия ВПК

3. Предложенный эволюционный алгоритм многокритериальной оптимизации обеспечивает представительную аппроксимацию множества и фронта Парето при решении задач распределения ресурсов в управлении инновациями децентрализованного предприятия ВПК

Публикации. По теме диссертации опубликовано семь печатных работ, список которых приведен в конце диссертациии.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийских конференциях "Решетневские чтения" (2000-2003 гг.), научно-технической конференции МИФИ "Научно-инновационное сотрудничество" (2002), международной научно-практической конференции "Достижения науки и техники - развитию Сибирских регионов (инновационный и инвестиционный потенциалы)" (2000), международных конференциях Сибирских аэрокосмических салонов САКС-2001 и САКС-2002, научно-практических конференциях "Проблемы информатизации региона" (2000, 2001) и "Информационные недра России" (2003).

Диссертационная работа в целом обсуждалась на научных семинарах кафедры системного анализа и исследования операций Сибирского государственного аэрокосмического университета (2002, 2003), кафедры механики и процессов управления Красноярского государственного университета (2002, 2003), научных семинарах отделения систем управления НИИ СУВПТ (2002, 2003).

Структура и объем работы. Диссертация содержит 138 страниц основного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 85 наименований и двух приложений.

Основные результаты, полученные в диссертации:

1. Проведено исследование систем управления реструктурируемых предприятий ВПК, выявлены их особенности, определены основные направления модернизации управления предприятиями.

2. Разработаны формальные модели принятия плановых решений при управлении инновациями на децентрализованных предприятиях ВПК в условиях адаптации к рыночным условиям и проведен анализ построенных моделей.

3. Проведен анализ существующих и разработка новых алгоритмов решения оптимизационных задач, возникающих при управлении инновациями на децентрализованных предприятиях ВПК в условиях адаптации к рыночным условиям,

4. Выполнена программная реализация разработанных алгоритмов и анализ их эффективности.

5. Решены конкретные практические задачи распределения общих ресурсов при управлении инновациями реструктурированного предприятия ВПК.

Таким образом, в данной диссертационной работе получено решение задачи оптимального распределения общих ресурсов, имеющей существенное значение для повышения обоснованности принятия решений при управлении инновациями модернизируемых предприятий военно-промышленного комплекса в современных условиях.

Заключение

1. Абрамович К.Ю. Методы решения специальных классов задач оптимизации при синтезе управления космическими аппаратами. - Дисс. канд. техн. наук. - Красноярск: САА, 1997. 156 с.

2. Азроянц Э.А., Ерзнкян Б.А. Холдинги. Кн.1. М.: НИИУ, 1992. - с. 4850.

3. Баранов В.И., Стечкин Б.С. Экстремальные комбинаторные задачи и их применение. М.: Наука, 1989. 160 с.

4. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. М.: Наука, 1964.

5. Береснев В.А., Гимади Э.Х., Дементьев В.Т. Экстремальные задачи стандартизации. Новосибирск: Наука, 1978. - 333 с.

6. Букатова И.Л., Ю.И. Михасев, АМ.Шаров. Эвоинформатика: Теория и практика эволюционного моделирования. М.: Мир, 1991. 206 с.

7. Гарантуров В. Экономический риск. -М.: Дело и Сервис, 1999.

8. Горелик В.А., Горелов М.А., Кононенко А.Ф. Анализ конфликтных ситуаций в системах управления. М.; Радио и связь, 1991. — 288 с.

9. Грачева М.В. Анализ проектных рисков. М.: Финстатинформ, 1999.

10. Дубов Ю.А., Травкин С.И., Якимец В.Н. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем. М.: Наука, 1986.

11. Журавлев Ю.И., Финкельштейн Ю.Ю. Локальные алгоритмы для задач линейного целочисленного программирования. Проблемы кибернетики. - М.: Наука, 1965. Вып. 14. С. 289-295.

12. Иванов М.В., Рубан А.И. Поисковый непараметрический алгоритм спуска в область Парето при многокритериальной оптимизации // Информатика и процессы управления: Сб. науч. работ. Красноярск: КГТУ, 1995. Сс. 118-124.

13. Кинев Ю.Ю. Оценка рисков финансово-хозяйственной деятельности предприятий на этапе принятия управленческого решения // Маркетинг в России и за рубежом, №5, 2000.

14. Конвей Р.В., Максвелл В. Л., Миллер П.В. Теория расписаний. М.: Наука, 1975.

15. Кононенко О.В. Математическое моделирование экономических механизмов взаимодействия между водохозяйственными и сельскохозяйственными предприятиями // Вестник с/х науки. 1981, №2. - С. 19-23.

16. Корбут A.A., Финкелыптейн Ю.Ю. Дискретное программирование. -М.: Наука, 1969.

17. Корбут A.A., Финкелыптейн Ю.Ю. Приближенные методы дискретного программирования. Известия АН СССР. Техническая кибернетика, 1983, №1. Сс. 165-176.

18. Коробейников С.П. Методы многокритериальной оптимизации для задач синтеза управления сложными объектами. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - Красноярск: ГХК, 1997. 174 с.

19. Крыжановский В.Г. Реструктуризация предприятия. Конспект лекций. — М.: Издательство ПРИОР, ИВАКО Аналитик, 1998. — 48 с.

20. Кузин Б.И., Юрьев В.Н., Шахдинаров Г.М. Методы и модели управления фирмой. СПб.: Питер, 2001. - 432 с.

21. Кузнецов Ю.Н., Кузубов В.И., Волощенко А.Б. Математическое программирование. М.: Высшая школа, 1976. - 352 с.

22. Лапуста М. Риски в предпринимательской деятельности. М.: ИН-ФРА-М, 1998.

23. Ларичев О.И., Мовшович E.H. Качественные методы принятия решения. М: Наука, 1996. 286 с.

24. Лбов Г.С. Методы обработки разнотипных экспериментальных данных. Новосибирск: ИМ СО АН СССР, 1981. 160 с.

25. Мазур И.И., Шапиро В.Д. Реструктуризация предприятий и компаний. Справочное пособие для специалистов и предпринимателей. — М.: Высшая школа, — 2000. — 587 с.

26. Матвеев Л.А. Компьютерная поддержка решений. СПб.: Специальная литература, 1998.

27. Машунин Ю.К. Модели и методы многокритериальной оптимизации. -М: Наука, 1982. 128 с.

28. Михалевич B.C. Последовательные алгоритмы оптимизации и их применение. Кибернетика, №12, 1975.

29. Многокритериальная оптимизация. Математические аспекты. / Березовский Б. А. и др. М.: Наука, 1989. 128 с.

30. Многокритериальные задачи принятия решений. Под ред. Д.М. Гви-шиани, C.B. Емельянова. М.: Машиностроение, 1978.

31. Одинцов М.В., Ежкин JI.B. Корпоратизация и реструктуризация как две стороны реформирования предприятия // Маркетинг в России, № 6, 2000.

32. Озерной В.М. Принципы построения и использования многокритериальных моделей задач принятия решений // Проблемы принятия решений. Вып. 5. М.: ИПУ, 1974. Сс. 3-15.

33. Озерной В.М., Гафт М.Г. Построение решающих правил в многокритериальных задачах принятия решений // Проблемы принятия решений. Вып. 5. М.: ИПУ, 1974. Сс. 30-44.

34. Пападимитриу X., Стайглиц К. Комбинаторная оптимизация. Алгоритмы и вычислительная сложность. М.: Мир, 1985. - 512 с.

35. Первозванский A.A. Математические модели в управлении производством. -М.: Наука, 1975.

36. Подиновский В.В. Многокритериальные задачи с упорядоченными по важности однородными критериями // Автоматика и телемеханики, 1976. №11. Сс. 118-127.

37. Подиновский В.В. Об относительной важности критериев в многокритериальных задачах принятия решений // Многокритериальные задачи принятия решений. М.: Машиностроение, 1978. Сс. 48-82.

38. Р-система: Введение в экономический шпионаж. Кн. 1,2. -M.: "ХАМ-ТЕК ПАБЛИШЕР", 1997.

39. Растригин JI. А. Адаптация сложных систем. Рига: Зинатне, 1981.

40. Растригин Л.А., Фрейманис Э.Э. Решение задач разношкальной оптимизации методом бинаризации. Вопросы разработки ТАСУ. Кемерово: НТО, 1984. Вып. 3. Сс.39-48.

41. Резников Б.А. Методы и алгоритмы оптимизации на дискретных моделях сложных систем. Л.: ВИКИ им. Можайского, 1983. 250 с.

42. Рейнгольд Э., Нивергельт Ю., Део Н. Комбинаторные алгоритмы. Теория и практика. М.: Мир, 1980.

43. Реформирование предприятий. Типовая программа. Методические рекомендации. Опыт реструктуризации. Сб. документов. — М.: Издательский центр «Акционер», 1998. — 151 с.

44. Риски в современном бизнесе: Сборник трудов. М.: Алане, 1994.

45. Саати Т. Целочисленные методы оптимизации и связанные с ними проблемы. М.: Мир, 1973.

46. Семенкин Е.С., Лебедев В.А. Метод обобщенного адаптивного поиска для синтеза систем управления сложными объектами. М.: МАКС-Пресс, 2002. -320 с.

47. Семенкин Е. С., Семенкина О. Э., Коробейников С. П. Оптимизация технических систем. Красноярск: СИБУП, 1996. - 285 с.

48. Семенкин Е. С., Семенкина О. Э., Коробейников С. П. Адаптивные поисковые методы оптимизации сложных систем. Красноярск: СИБУП, 1996, 275 с.

49. Семенкин Е.С., Семенкина О.Э., Терсков В.А. Методы оптимизации в управлении сложными системами. — Красноярск: СЮИ МВД РФ, 2001. — 325 с.

50. Семенкина О.Э. Метод обобщенного локального поиска для задач принятия решений в управлении сложными системами. Дисс. доктора техн. наук. Красноярск: НИИ СУВПТ, 2002. - 334 с.

51. Семенкина О.Э., Жидков В.В. Оптимизация управления сложными системами методом обобщенного локального поиска. М.: МАКС Пресс, 2002. -215 с.

52. Сигал И.Х., Иванова А.П. Введение в прикладное дискретное программирование: модели и вычислительные алгоритмы. М.: Физматлит, 2002. -240 с.

53. Стратегия и тактика антикризисного управления фирмой / Под ред. Градова А.П., Кузина Б.И. СПб.: Специальная литература, 1996.

54. Схрейвер А. Теория линейного и целочисленного программирования. Т. 2.-М.: Мир, 1991.

55. Терсков В.А. Модели функционирования и методы оптимизации структуры многопроцессорных вычислительных систем. — Красноярск: СибЮИ МВД РФ, 2000. 335 с.

56. Типовая (примерная) программа реформы предприятия. Утверждена приказом Минэкономики РФ № 118 от 01.10.97 г.

57. Титов В.В., Толстое В.К., и др. Финансово-промышленные группы: система управления. Новосибирск: Изд-во ИЭиОПП СО РАН, 1998.

58. Тренев В.Н., Ириков В.А., Ильдеменов С.В., Леонтьев С.В., Балашов В.Г. Реформирование и реструктуризация предприятия. Методика и опыт. — М.: Издательство ПРИОР, 1998. — 320 с.

59. Финкелыптейн Ю.Ю. Приближенные методы и прикладные задачи дискретного программирования. М.: Наука, 1976. 264 с.

60. Хан Д. Планирование и контроль: концепция контроллинга (перевод с немецкого). — М.: Финансы и статистика, 1997. — 198 с.

61. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975. 534 с.

62. Экономико-математические модели в организации и планировании промышленного предприятия / Под ред. Кузина Б.И. Л: Изд-во ЛГУ, 1982.

63. Экономическая стратегия фирмы / Под. ред. Градова А.П. СПб.: Специальная литература, 1999.

64. Burkard R. et al. A relationship between optimality and efficiency in multic-riteria 0-1 programming problems. Computers and Operations Research. Vol. 8, №4. 1981.

65. Fridman A., Levner E. Advances in Discrete Optimization. 14th IFIP Conf. on System Modelling and Optimization. - Leipzig: Techn. Hochschule, 1989. Heft 4.

66. Goldberg D.E. (1989). Genetic Algorithms in search, optimization and machine learning

67. Holland J.H. Adaptation in natural and artifical systems. Ann Arbor: The University of Mithigan Press, 1975.

68. Keeney R.L., Raiffa H. Decision with multiple objectives: preferences and value trade-offs. New York, Willey, 1976.

69. Klein D., Hannan E. An algorithm for multiple objective linear programming problem. European Journal of Operations Research, vol. 9, №4, 1982.

70. Michalewicz Z. Genetic algorithms, numerical optimization and constraints. // Proc. of the Sixth Int. Conf. on Genetic Algorithms and their Applications, Pittsburgh, PA, 1995.

71. Michalewicz Z. Genetic Algorithms + Data Structures = Evolution Programs. Springer Verlag, New York, second edition, 1992.

72. Parmee I. (Ed.) Adaptive Computing in Engineering Design and Control. Proceedings of the 1st International Conference, Plymouth, 1994. 203 pp.

73. Parmee I. (Ed.) Adaptive Computing in Engineering Design and Control. Proceedings of the 2nd International Conference, Plymouth, 1996. 325 pp.

74. Schwefel H.-P. Evolution and Optimum Seeking.-N.Y.:Whiley Publ.,1995. 612pp.

75. Schaffer, J. D. Multiple objective optimization with vector evaluated genetic algorithms. In J. J. Grefenstette (Ed.), Proceedings of an International Conference on Genetic Algorithms and Their Applications, Pittsburgh, PA, 1985. P. 93100.

76. Fonseca C.M., Fleming P.J. Multiobjective optimization and multiple constraint handling with evolutionary algorithms Part I: A unified formulation // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics 28(1), 1998. - P. 26-37.

77. Horn, J., Nafpliotis N., Goldberg D. E. A niched Pareto genetic algorithm for multiobjective optimization. In Proceedings of the First IEEE Conference on Evolutionary Computation, Vol. 1, Piscataway, 1994. P. 82-87.

78. Zitzler E., Thiele L. Multiobjective evolutionaiy algorithms: A comparative case study and the strength Pareto approach // IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 1999.

79. Публикации автора диссертации

80. Гуменникова A.B., Емельянова М.Н., Клешков В.М. Эволюционные алгоритмы для многокритериальной и многоэкстремальной оптимизации // Вестник НИИ СУВПТ, № 13: НИИ СУВПТ. Красноярск, 2003. - с. 71-78.

81. Клешков В.М. Эволюционный алгоритм многокритериального выбора при управлении сложными системами // Информационные недра России. Труды научно-практической конференции: КемГУ. Кемерово, 2003. - с. 89.

82. Клешков В.М. О выборе оптимального алгоритма адаптивного поиска при управлении сложными системами // Информационные недра России. Труды научно-практической конференции: КемГУ. Кемерово, 2003. - с. 78.

83. Клешков В.М. Модели распределения финансовых средств при управлении инновациями реструктуризированного предприятия ВПК // Вестник НИИ СУВПТ: Интеллектуальные технологии и адаптация, Т.2. Сб. научн. трудов: НИИ СУВПТ. Красноярск, 2002. - с. 38-51.

84. Хайниш С.В., Клешков В.М., Бородин А.Н. Российское предприятие ВПК: выжить и развиваться. М.: Рохос, 2003. - 240 с.