Модели и методы управления функционированием и развитием сложных производственно-транспортных систем в условиях перехода к рынку

Волков, Алексей Борисович

Управление в социальных и экономических системах

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Модели и методы управления функционированием и развитием сложных производственно-транспортных систем в условиях перехода к рынку

доктора технических наук: Волков, Алексей Борисович
город: Москва
год: 1998
специальность ВАК РФ: 05.13.10

Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Модели и методы управления функционированием и развитием сложных производственно-транспортных систем в условиях перехода к рынку»

Автореферат диссертации по теме "Модели и методы управления функционированием и развитием сложных производственно-транспортных систем в условиях перехода к рынку"

ЦП* ^

На правах рукописи

ВОЛКОВ Алексей Борисович

МОДЕЛИ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕМ И РАЗВИТИЕМ

СЛОЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ ПЕРЕХОДА К РЫНКУ

05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации

на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва -1998

Работа выполнена в Международном институте инвестиционных

проектов

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Силин Николай Александрович

Доктор технических наук-Борисов Вил Дмитриевич

Доктор технических наук, профессор Курочкин Евгений Павлович

Ведущая организация — Всероссийский научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии.

Защита состоится 1998 г. на заседании

специализированного совета Д 163.01.01. во Всероссийском научно-исследовательском институте проблем вычислительной техники и информатизации по адресу: 113114 г. Москва, 2-й Кожевнический переулок, дом 4/6.

С диссертацией можно ознакомиться во Всероссийском научно-исследовательском институте проблем вычислительной техники и информатизации.

Автореферат разослан "Ь . П 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

Доктор технических наук (^¡иЛ^^ ^ Ольховский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Крупные производственно транспортные системы (ПТС) являются сложными объектами управления, эффективность которых во многом зависит от организации рационального взаимодействия подвижного состава и объектов инфраструктуры, а также стратегии сбалансированного развития ТС.

В условиях рынка качество управления ПТС влияет на их конкурентоспособность и финансовую устойчивость.

К числу крупных ПТС могут быть отнесены корпорации, на балансе которых находится специализированный и (или) универсальный флот, порты, судоремонтные заводы и другие объекты, обеспечивающие процессы транспортировки и переработки грузов. Общие для ПТС проблемы хорошо видны на примера предприятий океанического рыболовства.

Современное состояние предприятий рыбодобывающей отрасли России характеризуется высокой изношенностью основных производственных фондов. Ощущается дефицит пропускных способностей морских портов. Геополитические изменения, произошедшие в результате распада СССР, привели к тому, что из 21 числа портов, ранее имевшихся, на Балтийском море за Россией остались 2, на Черном море-2, на Каспийском -1. Чтобы обеспечить потребности экономики России, необходимо принимать безотлагательные меры по развитию производственных мощностей морских портов, но это требует инвестиций в таких размерах, которые экономика страны не может себе позволить. Помимо мероприятий, связанных со строительством новых и модернизацией имеющихся в России морских портов, необходимо принимать все меры по наиболее рациональному использованию того потенциала, которым сегодня располагают морские порты.

Весьма неудовлетворительным является возрастной состав флота, морально устаревшие техника и технология стоят преградой на пути производства конкурентоспособной рыбной продукции.

Результаты изучения возрастной структуры добывающего флота, числящегося на балансе судовладельческих организаций всех форм собственности, позволяют сделать вывод о том, что значительное количество судов в настоящее время находится в возрасте, превышающем нормативные сроки службы. Так, из общего числа судов 2768 единиц, числящихся на балансе судовладельческих организаций РФ, количество судов с возрастом в пределах нормативного срока составляет всего 55 %. Количество судов с возрастом, превышающим нормативный срок службы, составляет 1244 ед., в том числе со сверхнормативным сроком службы до 5 лет - 490 ед. (17,7%), со сверхнормативным сроком службы 6 -10 лет - 406 ед. (14,7%), свыше 10 лет - 347 ед. (12,5%). Аналогичная картина по другим группам флота (приемно-транспортному флоту, обрабатывающему, вспомогательному и др.).

Вопросы пополнения флота новыми судами должны решаться на основании серьезной проработки всех возможных вариантов использования транспортных средств при эффективной загрузке имеющихся мощностей морских портов и их развития с учетом реально складывающейся на рынке ситуации.

От того, в какой мере обоснованы варианты технического

перевооружения и модернизации флота и портов зависит их

эффективность и привлекательность для инвесторов, врзможность привлечения финансовых ресурсов.

Поэтому, весьма актуальным представляется тема данного исследования, призванного создать современную информационную технологию поиска наиболее эффективных вариантов развития производственно-транспортных систем типа флот — порты и загрузки мощностей морского порта с учетом реально складывающейся ситуации и прогноза ее развития на несколько суток.

порты, а также управление их взаимодействием,

которые обеспечивали бы в условиях рынка достижение устойчивого и сбалансированного развития ПТС и наиболее эффективное использование собственных и привлеченных финансовых и материальных ресурсов.

В соответствие с целью в диссертации поставлена и решена крупная народно-хозяйственная проблема, включающая следующие задачи:

• на базе анализа процессов принятия решений, связанных с оперативным управлением работой морского порта, сформулированы и решены задачи оптимального использования ресурсов порта;

• разработаны алгоритмы оптимизации процесса обслуживание судов в морском порту в реально складывающейся ситуации и учитывающие прогноз ее развития на несколько суток;

• разработано программное обеспечение, позволяющее в условиях дефицита времени, отводимого на принятие решений по оперативному управлению морским портом, подготавливать наиболее рациональные варианты организации процесса перевалки;

• на основе анализа проблем технического перевооружения и модернизации ПТС в условиях рынка,сформулированы и решены задачи выбора наиболее рационального варианта обновления парка технических средств ПТС;

• исследована математическая структура моделей динамического управления развитием ПТС, предложен и обоснован подход к многоуровневой системе управления процессом развития;

• построены модели рационального выбора финансовых источников технического развития крупной компании;

• обоснован критерий оптимальности при выборе наилучшего варианта организации перевалки грузов с учетом рыночных отношений;

• разработаны и реализованы принципы построения АСУ морского порта, учитывающие специфику проблем управления ПТС, реализующие предложенные автором методы и модели на базе современной вычислительной техники.

Методологические и теоретические основы исследования: работы выполненные в России и за рубежом в области теории

управления, экономико-математического моделирования, теории линейного программирования, исследования операций, системотехники, теории экономической эффективности, микро экономики.

Научная новизна работы: впервые поставлены и решены задачи создания информационной технологии управления крупными ПТС, что является крупной народно-хозяйственной проблемой в условиях рыночной экономики. Разработан и обоснован системный подход к учету технических, технологических, экономических и организационных факторов.

В работе разработаны алгоритмы оптимизации взаимодействия судовладельца и порта на основе рыночных отношений, что дает основу управления рациональной загрузкой мощностей порта.

Разработан программный комплекс для решения задач высокой размерности на базе оригинальных алгоритмов декомпозиции с помощью промышленных пакетов математического программирования.

Разработанные модели выбора рациональной стратегии развития ПТС вписываются в многоуровневую структуру системы управления, характерную для крупных корпораций, что позволяет эффективно решать задачи высокой размерности с учетом принятой в крупных корпорациях технологий управления.

Разработана модель, позволяющая обосновать стратегию привлечения финансовых ресурсов, необходимых для осуществления планов развития крупной ПТС. Критерий оптимальности, предложенный в работе, наиболее адекватно отражает заинтересованность акционеров в результатах хозяйственной деятельности ПТС.

Практическая ценность и внедрение результатов исследования: модели и методы управления ПТС и реализующая их информационная технология являются основой поддержки процесса принятия решений по выбору рациональных мероприятий, направленных на обслуживание судов в порту, модернизации флота и портов в условиях развития рыночной конкуренции и необходимости обеспечения эффективного использования ограниченных ресурсов предприятия и ситуации на рынке капитала.

Перечень задач, которые на практике решаются предложенной в исследовании информационной технологией:

• разработка тарифной и ценовой политики для согласования экономических интересов судовладельцев и портов при обслуживании ими судов;

• выбор рациональной стратегии обновления флота;

• определение узких мест в развитии ПТС, сдерживающих освоение новых видов деятельности и рынков транспортных услуг;

• оценка эффективности новых технологий или отдельных производственно-технических систем с учетом их вхождения в более сложную производственную систему.

Методы и модели, разработанные в диссертации, были внедрены и практически использованы в период с 1994г. по 1998 г.:

• в Мурманском морском рыбном порту в составе АСУ портом;

• Комитетом по рыбному хозяйству РФ при подготовке-концепции развития океанического рыболовства;

• Международным институтом инвестиционных проектов при проведении исследований в области информационных технологий управления крупными ПТС.

Достоверность научных результатов и выводов подтверждается использованием научных методов исследования, современного математического аппарата и практикой применения при управлении крупным морским портом.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Основное содержание диссертации изложено на 264 страницах печатного текста. Список использованной литературы составляет 365 наименований.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и были одобрены на общероссийских конференциях в период с 1991 по 1998 г: Системный анализ проблем инфраструктуры (Звенигород, 1991 г); Экономика России и мировой опыт (Москва, 1992,1993,1994гг); Финансово-промышленные группы и банковский капитал (Москва, 1996г).

Публикации. По теме диссертации было опубликовано 3 монографии и 17 статей общим объемом 33 п.л.

Основное содержание работы.

Во введении изложены обоснование предмета и цели исследования, основные результаты, выносимые на защиту, характеристика их научной новизны, значимости для практики и апробация полученных результатов.

Первая глава "Анализ проблем оперативного управления морским портом" посвящена исследованию процесса принятия решений по оперативному управлению процессами перевалки грузов и обслуживания транспортных средств в морском порту. Объект управления рассматривается, прежде всего, с позиций системного подхода. Поэтому морской порт анализируется как элемент сложной производственно-транспортной системы. Важнейшими участниками процесса обслуживания судов в морском порту, наряду с подразделениями, входящими в состав порта как предприятия, являются судовладельцы и клиентура, грузы которой перерабатываются в порту. Показано, что при всем разнообразии морских портов (универсальные, специализированные, отраслевые, многопрофильные, осуществляющие перевалку наливных или сыпучих грузов и т.п.) организация оперативного управления портом имеет общие для всех типов черты и преследует одинаковые цели. К их числу относятся стремление наиболее рациональным способом использовать все ресурсы, которыми располагает порт с учетом реально складывающейся ситуации и ожидаемого прогноза по поступлению в порт грузов, судов и подвижного состава смежных видов транспорта (железнодорожных вагонов, автомашин). При этом основой оперативного управления является график обслуживания судов. Чтобы информационная технология оперативного управления морским портом могла быть использована в повседневной практике, она должна опираться на те данные, которые сегодня, циркулируют в автоматизированной системе или могут быть получены при ее развитии с учетом дополнительных приемлемых по размеру затрат.

Эта задача предопределила необходимость исследования структуры информационной базы, сложившейся к настоящему моменту.

Задачи управления морским портом не сводятся лишь к проблемам оперативного управления. Понимая это, мы рассмотрели с позиций программно-целевого подхода роль и место задач оперативного управления в общей системе автоматизированного управления портом. Это позволило оценить вклад подсистемы, разрабатываемой в диссертации, в достижение общей цели, стоящей перед АСУ портом. Обработка экспертных данных показала, что задачи оперативного управления портом по десятибалльной шкале относительной значимости характеризуются от б до 8 баллов. Этот факт подтверждает актуальность и практическую важность разработки методов и моделей оперативного управления морским портом в современных условиях.

Вторая глава "Модели и методы оптимизации оперативного управления морским портом" посвящена созданию инструментария выбора наиболее рационального варианта действий по управлению процессом перевалки грузов и обслуживания судов в морском порту в оперативно складывающейся ситуации.

При постановке задач оптимизации оперативного управления морским портом мы исходим прежде всего из требования адекватности формальных моделей технологии перевалки грузов и обслуживания судов в морском порту. В самом общем виде суть задач по оперативному управлению портом состоит в том, что, зная состояние процесса поступления в порт грузов и судов, необходимо найти оптимальную последовательность выполнения обслуживающих мероприятий (погрузка, выгрузка, зачистка, заправка и т.д.) по отношению к совокупности судов с использованием постоянных устройств системы (причальных сооружений, складских помещений, заправочных станций и др.). При решении задачи необходимо учитывать ожидаемые даты поступления судов в зону обслуживания, их технико-эксплуатационные характеристики, потребность в определенном виде обработки, готовность постоянных устройств, наличие потребляемых ресурсов. Важно учесть и ситуацию, сложившуюся к моменту разработки

оперативного плана (наличие судов, ожидающих и проходящих обслуживание и т.д.). Расписание, составленное на основе информации, характеризующей положение дел в зоне обслуживания и ожидаемую динамику предъявления новых заявок, должно содержать для каждого судна даты начала и окончания всех операций с указанием конкретного постоянного устройства, на котором производится обработка. В диссертации предложено два направления в разработке инструментария оптимизации оперативного управления морским портом: на базе методов дискретного математического программирования и на основе методов последовательного конструирования решения.

Общая схема, использующая аппарат дискретного математического программирования имеет следующий вид:

Пусть рассматривается следующая простейшая задача определения оптимальной очередности обслуживания судов Si(i=l-bn) на одном терминале, время освобождения которого известно - тосв. Для каждого судна известны время поступления в зону обслуживания тпр (Si), норма обработки на терминале (S i) потери, которые несет транспортная система за время простоя Si-го судна.

Пусть затраты на переналадку обслуживающих аппаратов малы настолько, что ими можно пренебречь. Поскольку издержки обслуживающей системы при обработке данной группы транспортных средств в этом случае не зависят от принятой очередности, то необходимо найти расписание, минимизирующее суммарные потери, возникающие от простоя судов. В описанной ситуации время обработки судна не зависит от структуры расписания. Требование минимизации потерь от простоя здесь эквивалентно критерию "минимум потерь от ожидания начала обработки", поскольку здесь нет необходимости учета постоянной составляющей потерь от простоя под обработкой.

Введем обозначения:

• Xi - момент начала обслуживания Si-го судна - искомая

переменная;

fj(x;) - потери от простоя в ожидании начала обработки по Si-му судну;

• y4j - вспомогательная переменная, принимающая значение 1, если SicSj, т.е. Si-oe судно предшествует в очереди Sj-му (не обязательно непосредственно), и равная 0 в обратном случае.

• M - достаточно большое число, много большее длительности

интервала планирования Т или M>Xtoe (si).

с.

• Для обеспечения одновременной обработки только одного объекта необходимо, чтобы, при условии предшествования Si-ro судна очередному, множество всех значений искомых переменных, соответствующих этим судам, удовлетворяло ограничению

Xj " Xi Sto6(Si). (1)

Если S jcSi, то должно выполняться ограничение

Xi-X^toötsj). (2)

В результате решения задачи для каждой пары Si, Sj выбирается однозначно отношение SicSj или SjcSi , определяющее значение переменной у^.

Для того чтобы при любом значении уц множество значений переменных {Х|, х^} было допустимым, необходимо выполнение ограничений:

M(l-y4)+(xrxOàUSi); (3) M-y4 + (x,-xJ)at0,(Si). (4)

Действительно, если SicSj и уУ) = 1, то ограничение (4) справедливо для любых положительных Xj , Xj , когда M» {х, , х, , tu6 (Sj)}, но ограничение (3) допускает лишь такие сочетания значений переменных xi , Xj, которые удовлетворяют ( 1 ) и, следовательно, условию Sic Sj.

Если Sj с Si, то Уу = 0, и ограничение (3) справедливо для любых положительных Xj , Xj , но ограничение (4) допускает лишь сочетания значений переменных, удовлетворяющих ограничению (2) и, следовательно, условию Sj с: Si.

Тогда экономико-математическая модель оптимизации расписания наряду с ограничениями (3), (4), обеспечивающими выполнение условия одновременной обработки только одного судна, должна включать

ограничения на единственность порядка обработки: y,j = {0,1}- (5); на допустимый диапазон изменения переменных х, » xnp(Sj) (6) и целевую функцию:

£ fi (х^ -> min .

Схема последовательного конструирования решения,

предложенная в диссертации, имеет вид дерева с убывающим числом вершин на каждом последующем уровне. В задаче с одним терминалом первый уровень содержит вершины S, , S2... , Sj... , Sn - перечень судов, претендующих на включение в расписание на первом шаге работы алгоритма. Допустим, что выбор одного из них - Sj-ro - предполагает предоставление ему терминала, как только тот будет освобожден от обработки предшествующего судна, занимающего терминал на момент составления плана. При этом обслуживающий аппарат станет доступен другим судам только после завершения обработки Sj-ro судна.

Закрепление в очереди Sj-ro судна определяет частичное расписание, которое может быть достроено до полного (т.е. включающего все суда) несколькими комбинациями, задающими множество возможных в этой ситуации расписаний. Тогда решению закрепить в очереди Sj-e судно будет поставлено в соответствие множество значений целевой функции.

В диссертации предложен подход к оценке границы значений целевой функции, который основан на решении вспомогательной задачи с непрерывными переменными. Такая задача возникает при снятии требования учета динамики поступления судов в зону обслуживания и других условий, определяющих комбинаторный характер исходной задачи.

Например, требуется максимизировать суммарную прибыль, полученную от обслуживания за некоторый интервал времени (О, Т). При этом прибыль от обслуживания каждого судна может быть получена только после завершения его полной обработки.

Пусть Q (Sj) - эффект, получаемый от обслуживания Sj-ro судна. Sj е S , где S - группа обслуживаемых судов.

Для описания множества допустимых решений введем дополнительно переменную Zj =1, если Sj-e судно включается в расписание, и ZpO в противном случае. Тогда целевая функция может быть представлена:

Sz.Q (Sj) -> max .

Ограничения на множество допустимых значений

переменных:

условие одновременной обработки только одного судна:

М(1-уц) + (х, -Xi)>to6(Si), М у„ + (х, - Xj) > to6 (Sj);

условие включения в расписание судов, обработка которых может быть закончена к моменту времени Т:

Zj [Т - (Xj + to6 (Sj))] > 0; ---

область возможных изменений переменных:

Уц = {0, 1}; Zj= {0, 1}; Xj >tnp(Sj).

Пусть на некотором шаге конструирования расписания в очередь на обслуживание включено Sg-судно так, что момент завершения его обработки тосв (Sg) < Т.

Определим свободный ресурс терминала Т(р) = Т - тосв (Sg), т.е. время, которое может быть использовано для обслуживания других судов.

Содержательная сущность вспомогательной задачи в этом случае формулируется достаточно просто: допуская наличие всех объектов доступными обработке в любой момент времени, а также получение части прибыли от неполного завершения обслуживания, найти такое распределение свободного ресурса терминала по обрабатываемым судам, которое максимизирует прибыль от использования этого ресурса.

Пусть yj - искомая переменная - степень обработанное™ Sj-ro судна, изменяющаяся от нуля до единицы и равная единице только при полной обработке судна до конца планируемого интервала, т.е. 0 < yj < 1.

Допустим, что прибыль, получаемая от обслуживания судна, линейно зависит от степени его обработанности: А^) = уи С)(8]). Вспомогательная задача в этом случае может быть представлена следующим образом: максимизировать целевую функцию

I УДОД (7)

при ограничениях: •на используемый ресурс терминала

- суммарное время, потраченное на обслуживание судов, не должно превысить свободного ресурса терминала:

I уПоб(8])<Т(р) ; (8)

•на допустимый диапазон изменения искомых переменных - степень обработанности каждого судна должна находиться в интервале от начальной стадии обработки до ее полного завершения:

0<У;<1. (9)

Здесь Б - множество транспортных средств, не включенных в частичное расписание, которое дополняется Бя-м судном.

Отыскать решение данной задачи линейного программирования несложно.

Для этого все суда упорядочим по убыванию коэффициента: ^ 1 > 8р2 > ... > . Затем найдем такое значение г порядкового номера q , такого что выполняется условие: г г+1

I и (Бч) < Т(р) < 110б (8Ч). 4=1 4=1

Легко показать, что оптимальное решение вспомогательной задачи формируется по правилу:

если 4 = г + 1, то уч = 1;

при q = г + 1, yq = [Т(р> - I te6 (Sj)|/to6 (Sq) ;

для q > r + 1, yq = 0 .

Очевидно,что верхняя граница будет определена суммой

I Q(Sj) + Q(Sq) + max{I yj Q(Sj)} . i j

Содержательная сторона этого приема достаточно ясна. Коэффициент X.J определяет прибыль в единицу времени, которую может получить порт при обработке Sj-ro объекта. Поэтому из возможных претендентов выбирают для обслуживания в первую очередь суда с наиболее высокой эффективностью использования ресурса терминала. Для последнего, включенного в обработку судна (q=r+l) определяют часть прибыли, получаемую обслуживающей системой, так как это судно будет обслужено лишь частично.

Если при включении в расписание некоторого претендента на обработку оставшийся свободным ресурс терминала не позволяет полностью обслуживать более одного судна, то вычисляют достижимую границу функционала.

Важно, чтобы для сформированного полного расписания его оценка в точности соответствовала величине критерия оптимальности, определяемой этим расписанием.

Естественно, что при оценке верхней границы значений целевой функции на любом промежуточном шаге, не следует забывать о включенных к этому шагу в расписание судах, добавляя соответствующие слагаемые к функционалу вспомогательной задачи.

Третья глава "Методические основы моделирования развития производственно-транспортных систем в условиях рынка" посвящена исследованию особенностей процесса технического перевооружения и модернизации производственно-транспортных систем в условиях рынка,

а также, разработке формального аппарата обоснования рациональной программы управления техническим развитием.

Проблемы технического перевооружения и модернизации крупных производственно-транспортных систем рассмотрены на примере океанического флота рыбной отрасли.

Достаточно подробно разбираются формы, методы и суть технического, технологического и организационного обновления предприятий. Выявлены основные отличия, присущие современному этапу развития экономики России, отражающиеся в целях, задачах и средствах инновационных процессов на предприятиях. Показано, что сегодня предприятие стремится к обновлению своего производственного аппарата и ассортимента выпускаемой продукции не потому, что следует указанию директивных органов, а из необходимости остаться на плаву и повысить свою устойчивость в рыночной ситуации. Стабильность и эффективность ощущаются как необходимые атрибуты управления не только владельцами предприятия, но и занятыми на нем работниками.

Анализ проблем управления процессами перевооружения и модернизации на предприятии показал, что при решение этих проблем приходится одновременно учитывать потребности рынка в определенных видах продукции, состояние в котором находится на текущий момент предприятие (изношенность фондов, номенклатура оборудования, поступление прибыли от всех видов деятельности, осуществляемой предприятием), возможности закупки нового оборудования (состояние рынка средств производства), возможности привлечения заемных средств на цели развития (состояние финансовых рынков и кредитоспособность предприятия). Поэтому в самом общем виде проблема управления модернизацией предприятия представляет собой выбор наиболее рационального варианта привлечения и использования ресурсов.

К числу факторов, которые влияют на выбор оптимального плана замещения существующих технологий более прогрессивными, следует отнести:

- наличие альтернативных технологий, каждая из которых может быть использована для выпуска одного и того же вида продукции, но с различными технико-экономическими показателями. Так различие между

технологиями может бит, и структуре потребляемых материальных ресурсов, удельном расходе ресурсов на выпуск единицы продукции, трудоемкости, влиянии на окружающую среду, проявляющуюся в возникновении побочных продуктов, загрязняющих атмосферу или водоемы;

- наличие начального состояния производства, определяемого в данном случае структурой существующих технологий и реализующего их оборудования с учетом разной степени его изношенности;

- ограниченность ресурсов, которыми располагает предприятие для замещения существующих технологий более прогрессивными. К их числу относятся капитальные вложения, возможности получения новой техники и расширение производственной площади, трудовые ресурсы, эпергоресурсы, некоторые виды материалов, используемые в производстве;

- зависимость технико-экономических показателей использования технологии от структуры парка реализующих ее технических средств и изменение этих показателей при старении оборудования (увеличение расходов на эксплуатацию оборудования из-за возрастания доли дорогостоящих ремонтов и составе работ по поддержанию технической готовности оборудования, уменьшение эксплуатационного ресурса оборудования за счет возрастания времени пребывания его в ремонте и на профилактике, возможно увеличение расхода материалов и эмергоресурсов на выпуск единицы продукции, а также ухудшение качества продукции);

- необходимость резервирования производственных мощностей для погашения отрицательного влияния, оказываемого неравномерностью потребления выпускаемой продукции или поставок комплектующих изделии и сырья;

- возможность выпуска принципиально поной продукции за счет перехода к более прогрессивной технологии, позволяющей наряду с этим продолжить выпуск прежних видов продукции;

- последовательное (и общем случае) влияние технологий на выпуск конечной для предприятия продукции;

- необходимость бесперебойного удовлетворения потребителей продукцией, выпускаемой с помощью рассматриваемой совокупности технологий;

- возможность повышения качества продукции за счет перехода к новой технологии.

Остановимся на ситуации, когда в процессе управления технологическим развитием участвует группа технологий, имеющих одинаковое функциональное назначение, т. е. взаимозаменяемых при выпуске нескольких видов продукции. Пусть программа производства с учетом динЛмики ее на предстоящий период известна точно, качество продукции и все виды эффектов (социальные, экологические) одинаковы но всем альтернативным технологиям и ресурсы, выделяемые па технологическое развитие, известны. Тогда в соответствии с принципами оптимизации, изложенными выше, в качестве критерия эффективности следует выбрать минимум интегральных приведенных затрат на технологическое развитие и выпуск требуемой продукции с использованием данного арсенала технологий. При этом намеченная программа выпуска продукции должна обязательно выполняться.

Другой возможной ситуацией, которая допустима в процессе управления технологическим развитием предприятия, может быть такая, в которой качество выпускаемой продукции зависит от технологии, социальные и экологические эффекты различны по вариантам замещения старых технологий новыми.

В этом случае в соответствии с принципами оптимизации следует отыскивать такой вариант замещения технологии, который дает наибольшую разность между стоимостной оценкой всех результатов, достигаемых в процессе технологического развития (от повышения качества продукции, улучшения использования материалов, изменения условий труда и т. д.) и затратами на замену оборудования и выпуск продукции в соответствии с заданной потребностью.

Для каждой из описанных ситуаций можно предложить адекватную ей экономико-математическую модель.

На входе моделей задаются:

- перечень технологии, существующих к моменту проведения расчетов и возможных в перспективе с описанием их важнейших характеристик;

- структура и объем продукции, выпускаемой с помощью комплекса технологий;

- допустимые объемы ресурсов и оборудования, которые могут быть выделены на замещение старых технологий новыми.

Неуправляемый период развития (прошлое) и планируемый интервал разбиваются на отрезки фиксированной длины, возможно и неравной (если требуется различная степень детализации плана). Это позволит учесть возрастную структуру имеющегося оборудования и наметить динамику обновления технологий.

Управляемыми основными переменными являются количество комплексов технических средств, реализующих определенную технологию, которое подлежит вводу или списанию на каждом из отрезков расчетного периода.

К вспомогательным управляемым переменным относятся такие, которые задают степень участия каждой технологии в процессе выпуска определенных видов продукции.

На выходе модели получаем динамику изменения потенциала каждой технологии и масштаба ее использования в производстве продукции. /,

Учет неопределенности предстоящих условий функционирования предприятия выполняется по методике с использованием детерминированной модели.

При построении модели принимаются следующие допущения:

- каждый вид технологии реализуется определенным комплексом технических средств, что определяет значения всех технико-экономических характеристик технологии при выпуске определенной продукции (в условиях оптимизации производственного режима);

- списание и пополнение парка оборудования происходит равномерно в течение каждого отрезка планового периода, для которого объем пополнения или списания устанавливается в результате расчета;

единицей списания и пополнения является комплекс оборудования, реализующий технологию;

технико-эксплуатационные и экономические показатели оборудования изменяются при переходе от одного отрезка планового периода к другому, оставаясь внутри отрезка неизмененными (средними за отрезок величинами).

Используемые обозначения и содержательная сущность элементов модели:

индексы: «

/ - вид технологии, / = 1 -г- п;

1 - вид продукции, / = 1 -5- /и ;

Р - вид ресурсов, р = 1 -г Р ;

I, , Л , к - номера отрезков, на которые разбит неуправляемый период (прошлое) и охватываемый планом интервал

I = I ,2 , ... К , К + 1 , К + 2 , ... Т , где

к - номер последнего отрезка, относящегося к неуправляемому периоду,

- признак списания (ввода) технических средств;

управляемые параметры - искомые переменные:

X - количество комплексов технических средств, реализующих / -й вид технологии, введенных в эксплуатацию н течение /-го отрезка планового периода;

X - то же, для введенных в (-ом и списываемых в течение - го отрезка;

^ I - наличие комплексов технических средств, введенных па ом отрезке, к началу - го отрезка планового периода;

и и - эксплуатационный ресурс, затрачиваемый /-й технологией в процессе выпуска }-\\ продукции в течение -го отрезка;

- то же, нспольшвапный как резерв;

неуправляемые параметры:

расход ресурсов (материальных и трудовых) />-го вида на

выпуск единицы у-и продукции по /-и технологии;

Я. * - размер производственной площади, требуемый для размещения в /-ом отрезке н функционирования комплекса оборудования, реализующего <-ю технологию;

1э

/у - ущерб, наносимый окружающей среде при использовании /-и технологии для выпуска у'-й продукции, отнесенный к единице продукции (может быть задан как натуральная или стоимостная всличииа);

верхнии предел допустимого загрязнения окружающей

среды;

^ »7 - затраты, необходимые для компенсации ущерба, наносимого персоналу, занятому в производстве у'-й продукции по 1-й технологии, из-за отличия условий производства от нормы, не допускающей возникновения профессиональных заболеваний, отнесенные на единицу продукции (специальное питание, надбавка к заработной плате за вредность, профилактическое лечение, выплаты по больничным листам, связанным с профессиональными заболеваниями);

А у - потребность в продукции у'-го вида, установленная для го отрезка;

Ц у - прогнозная цена продукции у-го вида, выпущенной при

использовании 1-й технологии с определенным уровнем качества;

^ "

и ц - эффект потребителя (прибыль от использования единицы продукции у-го вида за счет улучшения качества, обеспечиваемого

применением /-й технологии производителем данной продукции, по сравнению с существующим на момент разработки плана;

р - допустимый объем ресурсов (сырья) р-го вида, который может быть вовлечен в производство на ■{ -м отрезке; Г

^ »у - эксплуатационные расходы на выпуск единицы продукции у-го вида по /-й технологии (без учета амортизационных отчислений);

О-ц производительности /-Й технологии при выпуске с ее использованием у-и продукции, определяемая как количество продукции, выпускаемой в единицу времени;

Ф 1 - эксплуатационный ресурс комплекса технических средств,

реализующих ыо технологию, для ± -го отрезка при условии, что < -отрезок ввода в эксплуатацию.

При определении этой величины учитываются плановые виды ремонтов и профилактических работ по поддержанию оборудования в работоспособном состоянии. Время, отводимое на эти работы, исключается из календарного и устанавливается для каждого отрезка доля

времени, которое может пойти на участие в производственном процессе.

,Л

«, - затраты, связанные с проведением ремонтно-профилактических мероприятий, направленных на поддержание работоспособности комплекса технических средств, реализующих /-го

технолог ию и течение А -го отрезка, если ( - отрезок ввода о эксплуатацию. Расчет этих затрат производится на основе графика проведения ремонтно-профилактических работ, учитывающего время пребывания оборудования в эксплуатации.

£, - эксплуатационные затраты по содержанию в резерве комплекса технических средств, реализующих /-ю технологию, за единицу времени;

С /0 - остаточная стоимость комплекса технических средств к началу -го отрезка, если он был »веден в эксплуатацию на /'-м отрезке.

Эта величина определяется с учетом возможности дальнейшего использования оборудования и степени его морального и физического износа за время эксплуатации. Если дальнейшее использование оборудования невозможно, то эта величина определяется как разность между ликвидной стоимостью и затратами на демонтаж оборудования;

N - максимально возможный объем поставок комплексов, реализующих /-ю технологию в течение /-го отрезка;

1Г '

Л. I - стоимость комплекса технических средств по прогнозным ценам для /-го отрезка;

К - лимит капитальных вложений для /-го Отрезка;

К - лимит капитальных вложений для планируемого периода в целом;

^ип - коэффициент приведения разновременных затрат (дисконтирования).

Для приведения разновременных затрат и результатов будем использовать взвешивающую функцию вида

/(Г(/,Г0 ) = (1 + Ен „Г^-'^где

^ - базовый год приведения, ^ о - год возникновения затрат или результатов.

В принятых обозначениях затраты за планируемый период, приведенные к базовому году, связанные с обеспечением работоспособности технических средств, списание которых предусматривается па планируемом интервале, за вычетом остаточной стоимости определяется следующим выражением:

Э {*/'}= ¿Е Е*"

/"I /-1 ггоах 4 + 1,1 + 1

X ¿;4и + Еип )-л - с;0 (1 + £|1П )■

А>ш >х * +

То же для технических средств, остающихся в эксплуатации по окончании планового периода

Э&Г1} = а г?«.

¿¿;до + £11П )"л - сд,Г+'(1 + £„п )"<?Ч1)

Д^тах А + 1,г

Затраты на приобретение технических средств и обеспечение их работоспособности в год установки (наладка, пуск и т. д.)

= Е Е*,"- К/+ 0,51+£нп (=1 /=* + 1

Затраты на эксплуатационную деятельность и содержание в резерве

Затраты, компенсирующие недостатки условий производства для обслуживающего персонала:

= X Енп

I« I у ■ I - к + 1

Стоимость продукции с учетом ее качества:

= Е Е 2 ч «е^« 1+£н„ "Т

,= 1 / = | = А +1

Эффект потребителя продукции за счет возрастания качества, достигаемого совершенствованием технологии производства продукции:

Если речь идет о ситуации, когда все варианты технологического развития обеспечивают выпуск продукции с одним и тем же качеством, а социальные и экологические эффекты для этих вариантов одинаковы, критерий оптимальности - минимум интегральных за плановый период приведенных к базовому году затрат примет вид:

Ъ = э х;1 +Э +Э X? +Э ирг( ->шт ■

Допустимые значения управляемых переменных должны удовлетворять ограничениям:

, • па возможность списания комплексов. Количество технических средств каждого типа, выведенных из эксплуатации в течение планового периода, не должно превышать их наличие па начало периода, если речь идет о "старых" технических средствах, или объемах их ввода в течение соответствующего отрезка ~Ь .

£ х;' + г;-74' = 2\м\1 = 1 + к

+ { }/ = 1 4-71.

£ х;1 + - х* = о,г = к +1 + т

-К+1

• на объем используемого эксплуатационного ресурса оборудования. Эксплуатационный ресурс комплекса технических средств, распределенный на данном отрезке периода по различным видам работ и выделенный как производственный резерв, должен быть равен количеству ресурса, которым располагает данный тип комплекса технических средств на этом отрезке с учетом времени пребывания его в эксплуатации и необходимости в связи с этим проведения ремонтно-профилактическнх мероприятий

т- 1

I «•

О ,5 X + 2

I ,г + I

л = к +■

+ 0 ,5 ^ ¡"Ф

и „ ~ П

у = I

к + 1

•на обязательность выполнения заданий по каждому отрезку прогнозируемого периода.

Обьем продукции, выпущенной с использованием альтернативных технологий, должен быть равен плановому заданию, установленному для каждого отрезка расчетного периода

".»а,! = к +1+ г ;

¿=1

•на допустимые значения величины используемых ресурсов.

Общее, количество ресурсов (материальных и трудовых), вовлекаемых в производство с использованием намечаемых технологий, не должно превышать установленного предела *

и т

, .ЕЕ а^иц * к + 1 + Т ;

./=1 у=|

•на допустимые масштабы внедрения новых технологий -масштабы внедрения новой технологии должны быть согласованы с возможностью ограниченного получения предприятием комплексов технических средств определенных типов

X <; N /, ( = к + 1 + Т ,

и использования ограниченных производственных площадей для размещения нового оборудования

I Г £ I - I X! я, 1 а о,

I »=1 = А + 1

д = к + 1 + т ;

•на возможность выделения капитальных вложений в развитие технологий. Общий объем затрат на введение в эксплуатацию новых технических средств не должен превышать лимита капитальных вложений как для отдельных отрезков планового периода, если эти лимиты установлены, так и в целом для всего периода

£ к ;х I" < к ', / = к + 1 + т,

I = I

£ £ к \х Г ; '

I= к + I (=1

•на область изменения переменных.

Объемы ввода и списания технических средств и распределения эксплуатационного времени должны быть положительными величинами

х^х^г; > о

В наиболее общем случае необходимо рассматривать совокупность технологий, взаимодействующих последовательно в процессе выпуска конечной для предприятия продукции и выбирать вариант развития технологически связанных производств.

Остановимся на вопросах, которые могут быть решены при использовании предлагаемого подхода.

Помимо выбора оптимального плана замещения "старых" технологий новыми, более прогрессивными с учетом возможных условий их применения в будущем описанный выше подход дает инструмент анализа отдельных технологий. Так, можно выяснить, при каких технико-экономических характеристиках предлагаемая перспективная технология может быть принята на вооружение и, начиная с какого момента времени. Этот вопрос не лишен смысла в том случае, когда в результате расчетов, в которых участвовала вся совокупность "старых" и новых технологий, некоторая интересующая нас технология не пошла п оптимальный план.

Исследования, выполненные с помощью предлагаемых моделей, дают информацию о том, насколько подвержена изменениям структура технологий и динамика ее обновления под воздействием изменений в структуре и объеме выпускаемой продукции, в структуре цен на сырье и комплектующие материалы.

Важно отмстить, что значение критерия оптимальности определяет значение максимальной разности между результатами и затратами (или в частном случае минимальные затраты) при выполнении производственной программы в условиях предполагаемого замещения "старых" технологий новыми. Для этого, чтобы получить абсолютное значение эффекта от замены существующей совокупности технологий перспективной как величину, характеризуемую экономией материальных, трудовых и других ресурсов, необходимо расширить задачу технологического развития в условиях, когда структура технологий

остается без изменений, а лишь происходит замена реализующего их технологию оборудования.

Разность значений критерия оптимальности при условии, когда планируется обновление технологий, и только замена оборудования, дают абсолютную оценку прибыли (или снижение затрат) за счет внедрения новых технологий,..

Аналогичное сопоставление укажет экономию ресурсов.

На процесс замещения существующих технологий новыми большое влияние оказывает наличие временного лага между установкой нового оборудования и моментом выхода его на проектную мощность. Для ускорения процесса наладки могут быть предложены различные мероприятия технического или организационного характера, позволяющие каждое в отдельности уменьшить на определенную величину период наладки или изменить характер отдачи, получаемой от оборудования в процессе наладки. Если реализация мероприятий требует определенных затрат, то не лишена смысла оценка эффективности каждого из них и выбор оптимального мероприятия.

Использование предложений модели позволяет оценить ожидаемые результаты от реализации любого мероприятия. Для этого необходимо задать динамику изменения фонда эксплуатационного ресурса, которая достигается за счет выполнения конкретного мероприятия. Приращение значений критерия оптимальности будет характеризовать конечный результат при наилучшем использовании существующих и перспективных технологий, обусловленный оцениваемым мероприятием. Разность между величиной результата и затратами, с учетом разновременности всех составляющих результат и затраты, является сравнительной эффективностью мероприятий по ускорению внедрения новой технологии. Па этой основе можно сделан, выбор оптимального варианта.

В диссертации рассмотрены различные варианты постановки задачи оптимального управления техническим перевооружением и модернизацией предприятия в условиях рынка: при параллельной и последовательной работе комплексов технических средств, и общем случае при параллельно-последовательной схеме использования

оборудования. Отдельно рассмотрены вопросы учета неопределенности и предложена двухэтапная модель стохастической оптимизации. Замечено, что при большом разнообразии поставленные экономико-математические модели оптимизации обладают определенной структурой, позволяющей предложить общую схему многоуровневого управления инновационными процессами, когда многообразие типов оборудования затрудняет обозримость результатов решения задачи и не отражает иерархическую структуру системы управления инновационными процессами на предприятии.

Поэтому четвертая глапа "Разработка вычислительных процедур, адекватных проблеме рационального управления развитием сложной пронзводствснно-транспортной системы в условиях рынка" посвящена вопросам технологии решения задач выбора рациональной программы технического перевооружения. В данной главе также рассмотрены вопросы практического применения предложенных моделей и методов.

В самом общем виде задача обоснования,программы технического развития записывается в виде задачи линейного программирования:

Найти такие значения непрерывных переменных , где / =1 -г п , которые максимизируют целевую функцию вида: .

X с Iх I (Ю)

; = 1

при выполнении ограничений

Е ачх> - ь¡^ 1= 1 * т (и)

/=I

X,- > о , (12)

В том случае, когда число типов машин достаточно велико (что соответствует ситуации на крупном предприятии), а все виды оборудования могут быть разбиты па группы, имеющие одинаковое функциональное назначение, то, как правило, существует иерархическая система управления развитием. Каждая подсистема такой системы управляет определенной группой технических средств, близких между

собой по области использования. Тогда схсма принятия решения молсет иметь формально следующий вид: на каждом уровне иерархии определяется стратегия развития соответствующей группы оборудования и общие ресурсы, используемые для развития, распределяются между группами.

Па следующем (более низком) уровне иерархии решается задача, в которой отыскивается стратегия управления в рамках выделенных ресурсов. При этом управляемые переменные могут также соответствовать определенным агрегатам и лишь на нижнем уровне -детализированному набору типов оборудования. Процедура пост итеративный характер: движение сверху вниз соответствует дезагрегации групп оборудования, движение снизу вверх - агрегации. Двухуровневая схема имеет следующий вид: Па верхнем уровне все типы оборудования i = I + п разбиваются lia к групп /,, 12 ,... / к , к << п .

Допустим, что найдено допустимое решение задачи (10-12) х" Тогда определим:

= I

В таком случае, если

то

J / г

•Ч = I

х х

X ;

i '

о 1,

16/,

tel,

С , X

Тогда, если /' допустимое решение задачи (10-12), то

У "

л /г - допустимое решение задачи:

р = Ъ скх>.-+ ; (и)

г = 1

г = I

Х,>0

1 Г

и при этом

I г = 1

Таким образом, решение детализированной задачи имеет то же значение целевой функции, что и задачи с агрегированными переменными, а допустимому решению детализированной задачи соответствует допустимое решение агрегированной задачи.

Процесс решения построим таким образом:

1. Найдем допустимое решение исходной детализированной задачи

•

С Л

2. Определим параметры агрегированной модели ^ /г > ¡г .

3. Найдем оптимальное решение агрегированной модели

X , и значение функции

4. Найдем оптимальное решение х I г - для каждой из к задач следующего вида:

= 1 + т

(14)

(15)

= У с ; х , —> шах-

Г I I 2

¡61,

а „X : < X , • А •

и 1 1 , I, /

I е 1 ,

х ; > о ;

можно показать, что

£ /г(х,) >£{х1г) ,

г = I

5. Если имеется строгое неравенство, т. е.

£ Тт(х,) >Р(Х,1) >

г= 1

то переходим к п. 2.

ш ■■ ^ Л Л Л

6. В случае, когда ?г ( х ; ) ~~ ^ ( X ¡г необходимо

г = I

убедиться, что найдено оптимальное решение исходной детализированной задачи (10-12). Чтобы признать полученное решение оптимальным, необходимо, чтобы вектор двойственных оценок задачи (13-15) был бы допустимым решением задачи, являющейся двойственной к исходной детализированной модели (10-12).

7. Если это условие не выполняется, то будет найдено хотя бы одно условие, введение которого в задачу, двойственную модель (13-15) приведет к увеличению значения агрегированной целевой функции. Будет

получен новый вектор X и следует перейти к п. 4.

В диссертации рассмотрено применение предложенного автором подхода к решению задач высокой размерности для управления техническим развитием сложного транспортного предприятия, характеризуемого многотипностью видов подвижного состава многообразием условий его применения.

Одним из наиболее важных аспектов стратегии технического перевооружения предприятий в условиях рынка является сбалансированность потребности в инвестициях и возможности

привлечения необходимых ресурсов из всех возможных источников. Эта проблема является ключевой и определяет содержание пятой главы «Выбор рациональных финансовых и технических решений, обеспечивающих развитие производственно-транспортного комплекса в условиях рынка ».

Оптимальная стратегия развития предприятия при известной динамике увеличения уставного капитала должна определяться как результат поиска наилучшей комбинации всех возможных способов привлечения средств.

Поскольку число возможных комбинаций может быть достаточно большим (бесконечным, если рассматривать непрерывные значения оптимизируемых параметров), то для поиска наилучшей стратегии следует воспользоваться оптимизационной экономико-математической моделью.

Ее обозначения имеют следующее содержание: /- индекс расчетного года, /=1, 2,... Т, где Т- последний год расчетного периода;

и,- величина уставного капитала к концу /-го года; _____

X, - величина прибыли, направленной на выплату дивидендов в конце /го года;

У, - величина прибыли, направленной на инвестиционные цели в /-м году;

V, - величина фонда накопления к концу /-го года;

г, - величина банковского процента по кредиту, для контрактов,

заключаемых в /-м году;

В, - величина банковского процента по депозиту, ожидаемая в /м году;

у - темп роста нормы дивидендов;

Я, - доходы от всех видов деятельности за вычетом всех расходов,

связанных с нею, но не включающих плату за кредиты;

Р, - доля налогообложения, ожидаемая в /-м году;

2, - величина кредита, взятого в /-м году на инвестиционные цели;

е, - номинальная стоимость ценных бумаг, продажа которых

предполагается в /-м году;

Д. - срок, на который предоставлен кредит, взятый в течение /-го года; Необходимо найти значения переменных Х„ У„ У„ е,

удовлетворяющие следующим условиям:

Планируемое увеличение уставного капитала обеспечивается за счет суммы средств из всех возможных источников - прибыль, кредит, продажа ценных бумаг

и в,

Гарантированные дивиденды должны обеспечивать курс ценных бумаг, при котором их продажная цена выше номинальной

> 1

и ■ в, ' <=1,2, ...г .

Должен быть обеспечен баланс всех доходов и расходов АО а) для первого года расчетного периода

б) для каждого года 1,2,... т

- Ео+о-/

1=1

Должна обеспечиваться тенденция к росту нормы дивидендов, обеспечивающая стабильность АО и привлекательность выпускаемых ценных бумаг для инвесторов

X , _ X , +) х. 0

и ' и , "" '

Фонд накопления не должен быть меньше уставного уровня

/=1,2,...г ,

где К1 р- коэффициент резервирования, заданный для /-го года.

Искомые переменные должны быть положительными;

Х„ У„ е,>0

Целевая функция, отражающая интересы учредителей АО, -максимизация интегральной дисконтированной суммы дивидендов, полученных учредителями за расчетный период, увеличения на размер доли учредителей в уставном капитале на конец расчетного периода (приведенный к базовому году);

^ = ^(1 + 5,)-'+X

(=2

У,-г

-К.-2> хПо+^г'

Г-1

;=1

Этот критерий применим, если начальный уставной капитал £/„ полностью обеспечен взносами учредителей, а ставка банковского процента по депозиту изменяется во времени под воздействием инфляционных процессов и конъюнктуры на рынке кредитных ресурсов.

В условиях отсутствия инфляции при постоянстве (или несущественных колебаниях) ставки банковского процента по депозиту—критерий оптимальности, отражающий интересы учредителей, примет вид:

(-1

+(ц1-|>,)х(1 + д,гг-

шах

Отметим, что при построении данной модели принят ряд допущений:

Кредит, взятый в ш году, начинает погашаться в /+1 -м году в течение определенного отрезка Д/ при неизменной ставке банковского процента по кредиту равными долями;

Уставной капитал увеличивается дискретно в конце каждого года на запланированную величину (£/„, £/,, 1/2,..., 1/т);

Дивиденды выплачиваются один раз в году (в конце очередного

года);

В процессе обновления основных производственных фондов возникает задача определения рыночной цены списываемого оборудования, если предполагается возможность его продажи. Близкая, по сути, проблема возникает при подготовке к участию в аукционах по приобретению оборудования, зданий и сооружений, а иногда и предприятий. Для определения рыночной оценки оборудования в диссертации предложена следующая модель: верхний предел цены не может превышать чистого дисконтированного дохода, получение которого возможно за период эксплуатации оборудования, г

гЛ< 2 А-и,-4 • \-р +а, ■ \+е ~'+кп-\+е ~т, (16)

где / - номер отрезка, на который разбит временной интервал (месяца,

года);

Т - расчетный период, равный ожидаемому сроку службы покупаемого оборудования;

1)[ - доходы, получение которых возможно в течение /-го отрезка времени при использовании данного комплекса оборудования;

И( - текущие издержки, обусловленные функционированием оборудования в течение /-го отрезка;

А{ - амортизационные отчисления, относимые на себестоимость в течение /-го отрезка;

Р - налог на прибыль (выраженный в долях); Кл - ликвидационная стоимость комплекса оборудования; Е - норма прибыли, приемлемая покупателю с учетом риска предпринимателя.

Для рыночной оценки здания или сооружения производственного назначения предложена формула:

Сс(0-Ся(0 . 1+2Г'-

где /?я - сметная стоимость здания с производственными параметрами, равными оцениваемому сооружению, определенная в ценах расчетного года (цена современного аналога);

Зр - ожидаемые капитальные вложения в ремонт приобретаемого здания для приведения его в состояние, отвечающее требованиям безаварийной нормальной эксплуатации;

(сп - ожидаемый срок эксплуатации старого здания, после проведения капитального ремонта;

СсО) > Сц(0 - годовые эксплуатационные затраты (без учета амортизации) на обеспечение нормативного функционирования старого сооружения (современного аналога) в течение /-го отрезка времени;

ФнОсп) - остаточная стоимость современного аналога приобретаемого здания на момент времени, который соответствует списанию старого здания

Осп)-

Рыночная оценка предприятия, имеющего на своем балансе недвижимость и оборудование, определяется так: в соответствии с (16) определяется рыночная оценка недвижимости ZJ.

Определяется остаточная стоимость недвижимости на конец расчетного периода Т, равного ожидаемому сроку службы активной части

производственных фондов, - ^ост ^ '

где А/ц - амортизационные отчисления, отражающие износ недвижимости.

Верхняя граница рыночной оценки предприятия, если после продажи за ним не числятся долги, находится по формуле:

2П - X °> - И < - А< ■ 1 - Р + А> ' 1 + Е " +

( = 1

+ к„ ■ 1+ е ~т +Ф0СТ- 1+ е ~т

Если покупатель погашает часть долгов предприятия при его приобретении, а часть принимает на себя в качестве обязательства погасить долги в соответствии с определенным графиком, то верхний предел цены, которая может быть приемлема покупателю, определяется по формуле:

t=l

где Kg1 - средства, направляемые в счет погашения задолженности, оставшейся за предприятием, в течение t-ro отрезка в соответствии с согласованным графиком.

График погашения долгов, обеспечиваемый нормальной хозяйственной деятельностью предприятия, является основой контроля нового собственника со стороны государства. По сути дела реализуется схема продажи в рассрочку, когда залогом выступает право собственности.

Принципы построения АСУ сложным производственно-транспортным комплексом рассматриваются на примере Мурманского морского рыбного порта. Схема АСУ приведена на рис. 1.

Технической основой АСУ «Мурманский морской рыбный порт» является единая локальная вычислительная сеть (ЛВС) предприятия. Она включает:

• главную локальную сеть, объединяющую локальные сети отдельных контуров в единое целое. Главная локальная сеть должна обладать высокой надежностью и пропускной способностью. Она должна строиться на базе оптических (FDDI) или специальных коаксиальных (Thick EtherNet) кабелей со скоростью передачи 100 Мбит/сек и специального сетевого оборудования (концентраторы или коммутаторы).

• локальные сети контуров, объединяющие рабочие места должностных лиц одной из систем предприятия. Созданы четыре локальные сети контуров:

- локальная сеть контура управления процессом перевалки грузов, охватывающая рабочие места коммерческого управления грузовой обработки;

- локальная сеть контура управления материально-техническим снабжением порта, охватывающая рабочие

Схема АСУ

"Мурманский морской рыбный порт"

Контур управления материально-техническим снабжением порта АРМы

сервер

нив

□

Принт-сервер

Контур бухгалтерского учета АРМы

Контур управления процессом перевалки грузов

сервер

HUB

АРМы

Ч f •

Контур административного управления

сервер _____ АРМы

нив

Принт-сервер

СПЭ-

Варианты прокладки сетей в зависимости от расстояния

Витая пара (Twisted Pair) или экранированная витая пара (Shielded Twisted Pair). Расстояние до ЗОО-бООм.

повторитель

-в-

Использование повторителей (Repeaters) для увеличения расстояния (ЗОО-бООм. между повторителями)

FDDI

FDDJ

Использование оптических линий для связи на большие расстояния. Коммутатор РОИ! преобразует сигнал с витой пары на оптический кабель и обратно. Расстояний 1000-2000м. Допустимо использование повторителей.

Рис.1

места службы снабжения, управление складами и специалистов финансового отдела;

- локальная сеть контура бухгалтерского учета, охватывающая рабочие места бухгалтеров порта, бухгалтеров центральной бухгалтерии и расчетной части, специалистов финансового отдела;

- локальная сеть контура административного управления, охватывающего рабочие места кадровой службы, юридической службы, службы ценообразования и прогнозирования.

Все локальные сети (ЛС) контуров построены однотипно.

Непосредственно на рабочих местах должностных лиц устанавливаются ПЭВМ, снабженные принтером и подключенные к общей локальной сети. Часть ПЭВМ (например, рабочие места кладовщиц) подключена к электронным весам. Для работы АСУ "Мурманский морской рыбный порт" в сети имеются следующие типы ПЭВМ:

• Рабочие станции сети, предназначенные для ввода, просмотра и коррекции данных, решения расчетно-аналитических задач и получения отчетных документов. Они комплектуются принтером для печати документов и сетевой картой для связи с компьютерной сетью.

• Принт сервер, предназначенный для управления совместно используемым быстродействующим принтером типа EPSON DF или DX, на котором печатаются копии товарно-транспортных накладных и наиболее объемные отчеты (например, журналы-ордера бухгалтерского учета за указанный период). Такой принтер необходим при большом объеме печати (примерно 1000-12000 страниц документов ежедневно).

• Прикладной сервер погрузки-разгрузки, предназначенный для сбора информации о текущем состоянии процесса перевалки, координации работы коммерческого отдела, бухгалтерии и участков перевалки, автоматического контроля правильности работы контура погрузки-разгрузки и дублирования наиболее ответственных данных. В качестве прикладного сервера погрузки-разгрузки используется

ПЭВМ с повышенной мощностью процессора. Она комплектуется производительной сетевой картой.

• Файл-сервер, предназначенный для установки в компьютерной службе и являющийся центром локальной сети контура. На файл-сервере размещается общая для всех задач контура база данных, библиотека программ контура и все системные программы управления сетью. От качества работы сервера и его производительности в первую очередь зависит эффективность всей системы. Поэтому файл-сервер представляет собой очень мощную и дорогостоющую ПЭВМ, оснащенную специальными блоками для обеспечения устойчивой круглосуточной работы (устройство гарантированного питания, плата термоконтроля, дублированные магнитные диски и т.д.).

Основные выводы и результаты

В диссертации разработаны научные основы, методы, модели и средства рационального управления техническим перевооружением и модернизацией производственно-транспортных систем (ПТС) типа флот порты, а также управления их взаимодействием, которые обеспечивают в условиях рынка достижение устойчивого и сбалансированного развития ПТС и наиболее эффективное использование собственных и привлеченных финансовых и материальных ресурсов.

Разработана информационная технология управления ПТС, в рамках которой решены следующие задачи:

1. построено и обосновано дерево целей АСУ портом.

2. формализованы процессы и решены .задачи оптимального использования ресурсов порта;

3. обоснован критерий оптимальности для поиска наилучшего варианта организации перевалки грузов с учетом рыночных отношений, который отражает наиболее значимые факторы процессов взаимодействия судовладельцев, грузополучателей и порта;

4. разработаны алгоритмы оптимизации процесса обслуживания судов в морском порту в реально складывающейся ситуации и учитывающие прогноз ее развития на несколько суток;

5. разработано программное обеспечение, позволяющее в условиях дефицита времени, отводимого на принятие решений по оперативному управлению морским портом, подготавливать наиболее рациональные варианты организации процесса перевалки;

6. разработаны и обоснованы модели управления техническим развитием ПТС, отражающие основные особенности непрерывного процесса замены техники и технологии в соответствие с условиями, складывающимися на рынке;

7. разработаны и обоснованы эффективные алгоритмы, позволяющие реализовать информационную технологию в мноуровневой системе управления развитием порта;

8. построены модели рационального выбора финансовых источников технического развития крупной компании, позволяющие гибко реагировать на ситуацию, складывающуюся на финансовых рынках, наряду с возможностью самофинансирования;

9. разработаны и реализованы принципы построения АСУ морским портом, учитывающие специфику проблем управления ПТС, реализующие предложенные методы и модели на базе современной вычислительной техники.

Международного института инвестиционных проектов. "Математическое моделирование и методы в управлении инвестиционной деятельностью", Москва,1998 г., 0,6 п.л.

15.Волков А.Б. Выбор варианта привлечения финансовых ресурсов, наиболее приемлемого акционерам. // Вестник Международного института инвестиционных проектов. "Математическое моделирование и методы в управлении инвестиционной деятельностью", Москва, 1998 г., 0,7 п.л.

16. Волков А.Б. Разработка вычислительных процедур, адекватных проблеме рационального управления развитием сложной производственно-транспортной системы в условиях рынка. //Сборник научных трудов Академии экономики финансов и права. "Проблема инновационного и инвестиционного менеджмента", Москва. 1998г. 0,8п.л.

17. Волков А.Б. Моделирование рациональных финансовых решений, обеспечивающих развитие предприятия в условиях рынка. //Сборник научных трудов Академии экономики финансов и права. "Проблема инновационного и инвестиционного менеджмента", Москва. 1998г. 0,8п.л.

Текст работы Волков, Алексей Борисович, диссертация по теме Управление в социальных и экономических системах

4 Международный институт инвестиционных . проектов

' с . - На правах рукописи

ВОЛКОВ Алексей Борисович

МОДЕЛИ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕМ И РАЗВИТИЕМ

СЛОЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ ПЕРЕХОДА К РЫНКУ

05.13.10 - Управление в социальных и экономических

системах.

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1998

Содержание

Введение...........................................................................4

Глава 1. Анализ проблем оперативного управления морским портом

1.1 Организация оперативного управления морским портом.........10

1.2 Анализ информационной базы оперативного управления морским портом.................................................................15

1.3 Место и роль задач оперативного управления морским

портом в общей системе управления.......................................22

1.4 Выводы.......................................................................32

Глава 2. Модели и методы оптимизации оперативного управления морским портом

2.1 Постановка задач оптимизации оперативного

управления морским портом................................................33

2.2 Анализ работ, посвященных оптимизации управления

портом.............................................................................37

2.3 Обоснование критерия оптимальности с учетом рыночных отношений и условия функционирования

морского порта..................................................................46

2.4 Модели и алгоритмы оптимизации управления

процессами обслуживания судов в морском порту.....................48

2.5 Выводы.......................................................................65

Глава 3. Методические основы моделирования развития производственно-транспортных систем в условиях рынка

3.1 Анализ проблем управления развитием сложной производственно-транспортной системы в условиях рынка

(на примере технической базы океанического рыболовства)........66

3.2 Выбор оптимального варианта технологического развития комплекса........................................................................82

3.3 Оптимизация технологического развития предприятия

с учетом увеличения производственных площадей....................105

3.4 Выбор оптимального варианта технологического развития комплекса с учетом влияния неопределенности ожидаемых в перспективе условий........................................124

3.5 Оптимальное управление развитием производственно-транспортного предприятия................................................130

3.6 Выводы

155

Глава 4. Разработка вычислительных процедур, адекватных проблеме рационального управления развитием сложной производственно-транспортной системы в условиях рынка

4.1 Синтез принципиальных положений процедуры, отражающей специфику управления развитием сложного комплекса в условиях рынка...............................................156

4.2 Итеративная схема расчетов развития сложной производственно-транспортной системы...............................162

4.3 Выводы.....................................................................198

Глава 5. Выбор рациональных финансовых и технических решений, обеспечивающих развитие производственно-транспортного комплекса в условиях рынка

5.1 Модели обоснования стратегии крупных компаний

на рынке основных производственных фондов......................199

5.2 Моделирование развития производственных систем с учетом нововведений, как фактора,

обеспечивающего рост эффективности производства...............219

5.3 Модели рационального выбора финансовых источников технического развития крупной компании..............................227

5.4 Согласование интересов крупной компании и государства

при размещении ресурсов в инновационные программы............237

5.5 Принципы построения АСУ сложным производственно-транспортным комплексом..................................................246

5.6 Выводы......................................................................262

Заключение.....................................................................263

Литература....................................................................265

-ч-

ВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Крупные производственно -транспортные системы (ПТС) являются сложными обьектоми управления, эффективность которых во многом зависит от организации рационального взаимодействия подвижного состава и объектов инфраструктуры, а также стратегии сбалансированного развития ПТС.

В условиях рынка качество управления ПТС влияет на их конкурентноспособность и финансовую устойчивость.

К числу крупных ПТС могут быть отнесены корпорации, на балансе которых находится специализированный и (или) универсальный флот, порты, судоремонтные заводы и другие обьекты, обеспечивающие процесс транспортировки и переработки грузов. Общие для ПТС проблемы хорошо видны на примере предприятий океанического рыболовства.

Современное состояние предприятий рыбодобывающей отрасли России характеризуется высокой изношенностью основных производственных фондов. Ощущается дефицит пропускных способностей морских портов. Геополитические изменения, произошедшие в результате распада СССР, привели к тому, что из 21 числа портов, ранее имевшихся, на Балтийском море за Россией остались 2, на Черном море 2, на Каспийском 1. Чтобы обеспечить потребности экономики России, необходимо принимать безотлагательные меры по развитию морских портов. Но это требует инвестиций в таких размерах, которые не позволяют достаточно быстро привести в соответствие производственные мощности портов потребностям экономики России. Помимо

мероприятий, связанных со строительством новых и модернизацией имеющихся в России морских портов, необходимо принимать все меры по наиболее рациональному использованию того потенциала, которым сегодня располагают морские порты .

Весьма неудовлетворительным является возрастной состав флота , морально устаревшие техника и технология стоят преградой на пути производства конкурентноспособной рыбной продукции.

Результаты изучения возрастной структуры добывающего флота, числящегося на балансе судовладельческих организаций всех форм собственности позволяет сделать вывод о том, что значительное количество судов в настоящее время находится в возрасте, превышающем нормативные сроки службы. Так, из общего числа судов 2768 единиц, числящимся на балансе судовладельческих организаций РФ, количество судов с возрастом в пределах нормативного срока составляет всего 55% . Количество судов с возрастом, превышающим нормативный срок службы составляет 1244 ед., в том числе со сверхнормативным сроком службы до 5 лет - 490 ед. (17,7%), со сверхнормативным сроком службы 6 -10 лет - 406 ед. (14,7%), свыше 10 лет - 347 ед. (12,5%). Аналогичная картина по другим группам флота (приемно-транспортному, обрабатывающему, вспомогательному и др.).

-в-

От того, в какой мере обоснованы варианты технического перевооружения и модернизации флота и портов зависит их эффективность и привлекательность для инвесторов, возможность привлечения финансовых ресурсов.

Поэтому, весьма актуальным представляется тема данного исследования, призванного создать современную информационную технологию поиска наиболее эффективных вариантов развития производственно-транспортных систем типа флот - порты и загрузки мощностей морского порта с учетом реально складывающейся ситуации и прогноза ее развития на несколько суток.

Цель диссертации: разработка научных основ, методов, моделей и средств рационального управления техническим перевооружением и модернизацией производственно-транспортных систем (ПТС) типа флот - порты, а также управление их взаимодействием, которые обеспечивали бы в условиях рынка достижение устойчивого и сбалансированного развития ПТС и наиболее эффективное использование собственных и привлеченных финансовых и материальных ресурсов.

• разработаны алгоритмы оптимизации процесса обслуживания судов в морском порту в реально складывающейся ситуации и учитывающие прогноз ее развития на несколько суток;

• построены модели рационального выбора финансовых источников технического развития крупной компании;

Методологические и теоретические основы

исследования: работы выполненные в России и за рубежом в области теории управления, экономико-математического

-ср-

моделирования, теории линейного программирования, исследования операций, системотехники, теории экономической эффективности, микро экономики.

Перечень задач, которые на практике решаются предложенной в исследовании информационной технологией:

• выбор рациональной стратегии обновления флота;

• в Мурманском морском рыбном порту в составе АСУ портом;

• Комитетом по рыбному хозяйству РФ при подготовке концепции развития океанического рыболовства;

ГЛАВА 1.

Анализ проблем оперативного управления морским портом 1.1 Организация оперативного управления морским портом

Рыбная промышленность страны представляет сложную систему, основными элементами которой являются рыбопромысловый флот, морские рыбные порты, береговые предприятия и судоремонтное производство.

Одним из наиболее "узких" мест в процессе производства рыбной продукции является взаимодействие флота и портов. Основная цель хозяйственной деятельности морского рыбного порта состоит в обслуживании плавбаз, производственных рефрижераторов, промысловых судов, транспортных рефрижераторов. В порту осуществляется разгрузка судов, прибывающих с промысла, и погрузка в отправляющиеся в район промысла суда грузов, необходимых для работы судов. В состав отправляемых грузов входят: топливо, соль, вода, тара, продовольствие и технические мате риалы. Функции, выполняемые морским рыбным портом, в процессе обслуживания многотипового рыбопромыслового флота можно условно разделить на две группы:

- Производственно - хозяйственные (грузовая и санитарная обработка судов, выполнение вспомогательных и технических операций);

- Административно - управленческие (обеспечение условий безаварийного и безопасного плавания судов при выходе в море или прибытии в порт, обеспечение нормальной хозяйственной деятельности порта).

Осуществление грузовой обработки судов требует указания каждому судну причала, на котором оно, будет обрабатываться с учетом грузов, имеющихся на борту судна | и специализацией причала по видам

рыбопродукции (мороженая, охлажденная, соленая и т.д.). Наряду с этим определяется вариант технологии выполнения погрузочно-разгрузочных работ. В соответствии с принятой технологией обеспечивается подача к причалу железнодорожных вагонов, автомашин или судов портофлота. Назначение ответственного производителя работ и оформление грузовых документов на переработанные грузы также являются составной частью грузовой, обработки.

В состав вспомогательных и технических операций входят работы, необходимые для подготовки судна к грузовой обработке и отправлению его на промысел. К числу таких работ относятся оформление документов о прибытии и отправлении судна, лоцманская проводка, швартовка, перестановка судов от причала к причалу в процессе грузовой обработки, снабжение топливом, водой, ремонт и профилактический осмотр электрорадионавигационной аппаратуры.

Перевалка рыбопродукции, осуществляемая в морских рыбных портах, обусловила наличие сложного складского хозяйства порта. С помощью складов и холодильников порт обеспечивает сохранность доставляемой в порт рыбопродукции, которая по своей природе относится к скоропортящимся грузам. Работа складов имеет большое значение для организации взаимодействия рыбопромыслового флота и подвижного состава, специализирующегося на перевозке рыбопродукции. На складах морского рыбного порта осуществляется прием грузов, поступающих в порт, взвешивание и сортировка, хранение и подготовка к погрузке в подвижной состав, а также выдача грузов получателям.

Управление процессом обслуживания судов в морском рыбном порту осуществляется диспетчерским аппаратом порта, который обеспечивает четкую работу всех подразделений и служб.

Производственная деятельность морского рыбного порта, охватывающая погрузочно-разгрузочные и другие операции, связанные с обработкой судов, требует постоянного анализа хода выполнения работ и

принятия решений по ликвидации нежелательных отклонений от намеченного плана. С целью обеспечения выполнения годовых, квартальных и месячных планов переработки грузов диспетчерский аппарат-осуществляет разработку сменно-суточных планов и контроль за их выполнением. Поскольку процесс обработки судов

в морском рыбном порту осуществляется при взаимодействии флота, железнодорожного транспорта, специализирующегося на перевозке рыбных грузов, и организаций, занимающихся сбытом рыбопродукции, диспетчерский аппарат координирует их действия.

Многотипность судов рыбной промышленности и перегрузочного оборудования портов выдвигают задачу эффективного использования оборудования в процессе грузовых работ. Эта задача наряду с систематическим анализом данных по обработке судов является одной из решаем

Похожие работы

Информатика, вычислительная техника и управление
05.13.00