автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Моделирование и алгоритмизация процесса технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий на предприятии

На правах рукописи

ХОРОШИЛОВ Валерий Николаевич

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ПРИ ОСВОЕНИИ НОВЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ПРЕДПРИЯТИИ

Специальность 05 13 10 - Управление в социальных

и экономических системах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООЗ 177426

Воронеж - 2007

003177426

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Макаров Олег Юрьевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Сумин Виктор Иванович, Воронежский институт МВД РФ,

кандидат технических наук, доцент Королев Евгений Николаевич, Воронежский государственный технический университет

Ведущая организация ОАО «Концерн «Созвездие», г Воронеж

Защита состоится « 21» декабря 2007 г в 15 30 часов в конференц-запе на заседании диссертационного совета Д 212 037 03 Воронежского государственного технического университета по адресу 394026, г Воронеж, Московский просп, 14

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного технического университета

Автореферат разослан « 20 » ноября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Родионов О В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Переход к рыночным отношениям требует совершенствования организации и управления производственными процессами и производством в целом с целью повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции Службы (подразделения) предприятия должны своевременно получать информацию об всех изменениях ситуации, т е начиная от планов освоения новых изделий и изменения производственных процессов (влияние на себестоимость продукции) и заканчивая качеством взаимоотношений с поставщиками и покупателями (возможность срыва поставок, застои продукции на складах и т д ) Работа в единой информационной базе позволит снизить время реакции и повысить эффективность совместной работы всех подразделений на предприятии

Создание конкурентоспособной продукции является сложным и многогранным процессом требующим выполнения множества важных условий Отметим наиболее важные условия

- эффективная организация процессов планирования и подготовки производства, непосредственно производства, маркетинговые исследования в поисках рынка сбыта продукции, непрерывные и своевременные поставки материалов и оборудования,

- во избежание серьезных ошибок стратегического характера, принятие и корректировка ответственных решений должны осуществляться на ранних стадиях планирования и подготовки производства, эту задачу возможно решить, зная основные технические и экономические показатепи планируемых к производству изделий,

необходимо всегда быть впереди конкурентов, решающих аналогичные задачи, поэтому планирование и подготовка производства должны быть как можно динамичнее и гибче

Динамика и гибкость достигаются только путем автоматизации всех процессов на предприятии

Анализ существующих систем, средств и методов автоматизации технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий показал, что все они имеют достаточно низкую взаимосвязь процессов организационно-экономической и технологической составляющей процесса подготовки, планирования производства и поставок материальных ресурсов

В настоящее время автоматизированные системы, позволяющие выполнять такие задачи, очень дороги, трудоемки во внедрении и подстройке под конкретное производственное предприятие Все это делает многие из

этих средств недоступными для мелких и средних предприятий, тем самым снижая оперативность и адекватность реакции на изменение состояния рынка

Актуальность задачи можно сформулировать как необходимость разработки методов, математических моделей, алгоритмов и программных средств для малых и средних предприятий, которые учитывали бы большую часть аспектов технологического и организационно-экономического планирования и управления производством Это позволит четко и правильно реагировать в различных ситуациях, а также быстро вносить коррективы в производственный план, планировать организационно-технологические процессы, правильно выбрать поставщиков и т д, что, в свою очередь, повысит качество и снизит себестоимость производимой продукции и как следствие улучшит конкурентоспособность

Работа выполнена в рамках одного из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «Проблемно-ориентированные системы управления» и ГБ НИР 2004 17 «Методы исследования и повышения надежности и качества при проектировании радиоэлектронных устройств и систем»

Цель и задачи исследования Целью работы является разработка математических моделей, алгоритмов и программного обеспечения комплекса автоматизированного технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий на предприятии

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи

произвести анализ этапов и особенностей разработки и функционирования систем технико-экономической подготовки управления производством при освоении новых изделий на предприятии и разработать соответствующие процедуры,

произвести анализ современных автоматизированных систем и средств подготовки, организации и планирования производства на различных этапах подготовки производства,

разработать модели и алгоритмы определения потребности в оборудовании, загрузки рабочих мест, определения длительности производственного цикла при последовательном, параллельном и параллельно-последовательном движениях партии деталей и организации индивидуального, поточного производства и себестоимости изделия,

разработать структуру и конфигурацию базы данных (БД) хранения информации о технологических маршрутах и ключевых ресурсах предприятия,

' реализовать предложенные модели, алгоритмы и процедуры в программно-методическом комплексе технико-экономической подготовки и управления производством при освоении новых изделий на предприятии

Методы исследования Методы исследования основываются на теории системного анализа, теории множеств, автоматизированного проектирования, теории организации и подготовки производства, анализа хозяйственной деятельности предприятия, математического моделирования, объектно-ориентированного программирования

Научная новизна результатов исследований В результате проведенного исследования получены и выносятся на защиту следующие результаты, характеризующиеся научной новизной

структура и состав процедур и математического обеспечения автоматизированного комплекса технико-экономического планирования производства при освоении новых изделий, обладающие возможностью на ранних стадиях учитывать ключевые ресурсы предприятия (люди, материальные ресурсы, оборудование и т д ),

математические модели движения материальных запасов, отличающиеся учетом специфики технологических процессов изготовления продукции, структуры технологического комплекса, типа производства и объема выпуска проектируемых изделий,

алгоритм определения длительности производственного цикла, позволяющий вносить изменения в маршруты технологических операций, отличающийся возможностью поиска рациональных показателей технологических операций,

алгоритм прогнозирования себестоимости проектируемой продукции, отличающийся степенью детализации, как в целом по всему предприятию, так и в разрезе отдельных структурных подразделений, позволяющий оценить эффективность работы предприятия в целом и конкретно по каждому из подразделений,

модели и алгоритмы планирования потребности производственных мощностей, позволяющие учитывать текущую загруженность оборудования и производственных подразделений предприятия при подготовке производства новых изделий

Практическая значимость работы На основе предложенных математических моделей и алгоритмов разработано программное и информационное обеспечение комплекса технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий на предприятии, позволяющего принимать достоверные решения об ее эффективности и целесообразности проведения последующих работ на

начальных этапах планирования производства

Внедрение результатов работы. Разработанная комплексная система технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий на предприятии адаптирована и внедрена на предприятиях города Воронежа и Воронежской области, в частности на ЗАО «Воронежский конденсаторный завод», что обеспечило возможность планирования и управления материальными запасами, текущими мощностями предприятия, взаимоотношениями с контрагентами, а также облегчило разработку маршрутных карт

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах Международной конференции «Системные проблемы надежности, качества информационных и электронных технологий» (Сочи, 2004, 2006, 2007), всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2004-2007), на ежегодных научно-технических конференциях Воронежского государственного технического университета и научно-методических семинарах кафедры конструирования и производства радиоэлектронной аппаратуры (2004-2007)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат анализ организационной структуры технологической, экономической подготовки производства /3,2,6/, анализ и выбор математических моделей прогнозирования себестоимости и управления запасами /8,12/, структура и состав информационного обеспечения комплексной системы организации и подготовки производства /9, 10, 11, 13/, структура программного обеспечения, принципы объектно-ориентированного программирования /7/, методы тестирования в системе качества ISO 9000/1/

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 106 наименования 10 приложений Основная часть работы изложена на 153 страницах, содержит 50 рисунков и 8 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность работы, дана ее краткая характеристика, показаны основные пути решения поставленных задач

■ В первой главе работы рассматривается информационная и функциональная структуры предприятия Выделяются подсистемы и их назначение Отмечено, что для эффективного технико-экономического планирования производства на предприятии необходимы следующие подсистемы «Организация производства», «Планирование и организация продаж» «Планирование и организация закупок» и «Управление взаиморасчетами»

Рассмотрено участие производственных и управленческих подразделений в работе по технико-экономической организации производства

Изложены модели организации производства, основные цели и направления по их реализации Отражены взаимосвязь элементов производственного процесса, связи организации подсистем, а также параметрическая схема объекта управления

Разработаны и проанализированы общие информационная и функциональная модели взаимодействия подсистем организации и подготовки производства на предприятии

Проанализированы типы и формы организации и подготовки производства

Проанализированы и определены цель данной работы и задачи исследования, а также основные требования, которые предъявляются к современным системам автоматизированного технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий на предприятии

Вторая глава посвящена разработке математического обеспечения комплексной системы технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий на предприятии, организации движения материальных запасов, а также расчета и прогнозирования себестоимости производимой и подготавливаемой к производству продукции Разработан состав проектных процедур процесса технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий на предприятии (рис 1) Сформирована структура математического обеспечения моделирования процесса технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий на предприятии (рис 2)

В качестве основных требований к математическим моделям определены следующие математическая модель должна отражать основные свойства исследуемого объекта с точки зрения интересующего параметра или группы параметров, быть достаточно простой в содержательном смысле, быть адаптированной под имеющиеся исходные данные и легко

модифицироваться при появлении- новых исходных данных или новых сведений о внутренней природе системы Модели должны быть адаптированы под технологические процессы, используемые в данном производстве

Приведены рассмотренные ранее математические модели организации производственных процессов во времени

Рис 1 Состав процедур процесса технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий на предприятии

Для обеспечения рационального взаимодействия всех элементов производственного процесса и упорядочения выполняемых работ во времени и в пространстве необходимо формирование производственного цикла изделия Важнейшей характеристикой производственного цикла является его длительность

7„ Т,„ + Тп.3 + Тс + Т„ + Т„ч, + Тш, л Тпр (1)

Операционный производственный цикл партии деталей при тоследовательном виде движения

(2)

г VI

Длительность операционного цикла при параллельном виде движения

Рис 2 Структура математического обеспечения процесса технико-экономического планирования и управления производством при освоении товых изделий на предприятии

При параллельно-последовательном виде движения происходит частичное совмещение во времени выполнения смежных операций При тараллельно-последовательном виде движения происходит частичное ;овмещение во времени выполнения смежных операций

При передаче изделий транспортными партиями длительность производственного цикла определяется

(5)

С учетом естественных процессов и перерывов

+ I г

с „, ,„

Т, „„„ = --К„„ + — г, (6)

т...... = к~> + м 7 ■ (7)

'" ---А + — Г (8)

т „„

Рассмотрены и проанализированы основные методы и общая структурная схема автоматизированного планирования технологических процессов

Предложены и выбраны математические модели прогнозировании и расчета себестоимости производимой и подготавливаемой к производству продукции, а также организационные модели по движению материальных запасов на производственном предприятии

Потребность в основных материалах на программу определяется

Л=2>', и, (9)

Потребность в основных и вспомогательных материалах (Р') на техническую подготовку производства и на техническое обслуживание производства определяется умножением программы или объема этих работ (К) в условных измерителях (станко-час, ремонтная единица и др ) на норму расхода основных или вспомогательных материалов //; по каждому наименованию материалов, т е

>*=Х\ Н, (10)

Обеспечение производства всей номенклатурой материальных ресурсов в значительной степени зависит от величины и комплектности производственных запасов на складах предприятий и объединений На предприятиях и в объединениях уменьшение запасов сокращает расходы на

их содержание, что способствует повышению прибыли и рентабельности производства Поэтому разработка мероприятий по оптимизации запасов является одной из важнейших экономических задач

Наиболее ответственной и трудоемкой из этих функций является нормирование запасов Норма производственного запаса определяется

- '¿т ^ 2стр 2поо (11)

Текущий запас создается по каждому виду материалов для обеспечения производства материалами в перерывах между двумя очередными поставками и изменяется от максимальной величины в момент поставки до минимальной к моменту следующей поставки Его размер определяется

гт = 1сршсул (12)

Страховой запас рассчитывается в определенной пропорции к текущему запасу (например, 50%) или расчетным путем

'I*. 03)

Наиболее простой моделью управления запасами является модель точки заказа, но она в данных рыночных условиях не отражает всех возможных негативных ситуаций, которые могут возникнуть (это срыв поставки ключевых ресурсов, взаиморасчетов с контрагентами и т д), поэтому оптимальной является модель МЯРН Суть ее в том, что помимо потребности в ключевых ресурсах она учитывает влияние извне (прогнозирование вероятности срыва поставок)

Существует большое количество моделей себестоимостей производимой продукции Причем для каждой продукции данная модель достаточно индивидуальна, т е существует строгий расчет затрат материалов на ту или иную операцию, а также затрат на зарплату рабочим, это в свою очередь затрудняет и увеличивает время определения себестоимости

Все затраты, образующие себестоимость продукции, группируются в связи с их экономическим содержанием

Для внутрипроизводственного анализа и выявления резервов снижения себестоимости продукции необходимо знать не только общую сумму затрат каждого предприятия по тому или иному экономическому элементу Производственная себестоимость определяется

(ПС) = МЦ+КИ+ЭЗ-ВО+Б+ЗП+ОСН (14)

Цеховая себестоимость

ЦС=ПС + ЗСО + ОЦЗ (15)

Полная производственная или фабрично-заводская себестоимость ФЗС = ЦС+ОХЗ (16)

Полная (коммерческая) себестоимость

КС = ФЗС + ВЗ (17)

Третья глава посвящена разработке алгоритмов Предложено алгоритмическое обеспечение КСОП За основу были взяты математические модели организации и планирования производства, расчета себестоимости продукции и управления запасами, рассмотренные во второй главе

Предложены алгоритмы

- определения длительности производственного цикла,

- организации индивидуального производства,

- организации поточного производства,

- определения себестоимости,

- прогнозирования себестоимости, а также алгоритм расчета страхового запаса материальных ресурсов

Разработан алгоритм обеспечения производства материальными ресурсами (рис 3)

С

Начал

I

1 1

А кали; плана про из во детва >а период

2 4

О предчтение потребности и м атер и а т ах с % четом п т а н а

Г

С) пределе и ие текущего запаса ном енк!ат% ры

О прсдечсние страхового запаса номенюат) ры

П отребностей»

Г--Ч

I Конец )

Рис 3 Алгоритм определения потребности производства в материальных ресурсах

Алгоритм определения себестоимости материальных запасов и сырья на рис 4

Рис 4 Алгоритм определения себестоимости сырья

Алгоритм прогнозирования себестоимости производимой продукции на предприятии (рис 5)

Рис 5 Алгоритм прогнозирования себестоимости

В четвертой главе приведено описание информационного и программного обеспечения комплексной системы технико-экономического планирования и управления производством (ТЭПП) при освоении новых изделий на предприятии и рассматриваются вопросы его эффективности по результатам внедрения

Также произведен анализ и выбор средств разработки комплексной системы ТЭПП

Созданное информационное и программное обеспечение, основанное на предложенных математических моделях, методах и алгоритмах, позволяет повысить эффективность проектных процедур, направленных на повышение динамичности разработки маршрутов технологических процессов и прогнозирование и определение достоверной себестоимости продукции, как в целом по всему предприятию, так и в разрезе структурных подразделений

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В заключении представлены основные результаты диссертационной работы

1 Произведен анализ этапов и особенностей создания систем технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий на предприятии и разработаны соответствующие процедуры

Проанализированы современные системы и средства подготовки, организации и планирования производства на различных этапах проекта

2 Предложены и выбраны структура и состав математического обеспечения

3 Предложены математические модели организации индивидуального и поточного производства, согласования и сопряжения пропускной способности отдельных участков по мощности, такта поточного производства, потребности в оборудовании, эффективного фонда рабочего времени одного станка, номинального фонда времени работы станка, загрузки рабочих мест, производственного запаса заготовок и материалов, организации производственных процессов во времени, длительности производственного цикла при последовательном, параллельном и параллельно-последовательном движениях партии деталей, модели расчета и прогнозирования себестоимости производимой продукции на предприятии

4 Разработаны алгоритмы определения длительности производственного цикла, алгоритм организации индивидуального производства, алгоритм организации поточного производства, алгоритм определения себестоимости производимой продукции, алгоритм обеспечения производства материальными ресурсами, алгоритмы обеспечивают

13

функционирование конфигурации комплексной системы технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий на предприятии

5 Разработаны программное и информационное обеспечение автоматизированного комплекса технико-экономического производства при освоении новых изделий, обеспечивающее решение задач планирования маршрута технологических операций, расчета примерной и фактической себестоимости выпускаемой продукции, учета взаиморасчетов с контрагентами, а также ведения складского учета

Для облегчения разработки маршрута технологических операций реализован механизм группировки технологических операций Реализована возможность организации распределенной базы данных и обмен с другими ИБ, значительно облегчающая работу при территориальном распределении подразделений предприятия

6 Разработанная комплексная система технико-экономического планирования и управления производством при освоении новых изделий на предприятии адаптирована и внедрена на предприятиях города Воронежа и Воронежской области, в частности на ЗАО «Воронежский конденсаторный, завод», что обеспечило возможность планирования и управления материальными запасами, текущими мощностями предприятия, взаимоотношениями с контрагентами, а также облегчило разработку маршрутных карт

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1 Турецкий А В , Хорошилов В Н , Ципина Н В Методы тестирования и испытаний в системе качества ISO 9000 // Вестник Воронежского государственного технического университета 2007 Т 3№4 С 130-135

2 Хорошилов В Н Структура автоматизированной системы технологической подготовки производства РЭС // Вестник Воронежского государственного технического университета 2006 - Т 2 - №8 - С 64-66

Статьи и материалы конференций

3 Хорошилов В Н , Макаров О Ю Предприятие как организационная система // Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий в инновационных проектах (Инноватика 2006) материалы Междунар конф и Рос науч шк М Радио и связь, 2006 Ч 4 Т I С 379-382

4 Хорошилов В Н Организационная структура подготовки производства в комплексной системе управления производством РЭС // Системные проблемы надежности, качества, информационных и

электронных технологий в инновационных проектах (Инноватика 2006) материалы Междунар конф и Рос науч шк M Радио и связь, 2006 Ч 4 Т I С 377-379

5 Хорошилов В H Выбор производственной структуры цеха // Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий в инновационных проектах (Инноватика 2006) материалы Междунар конф и Рос науч шк M Радио и связь, 2006 Ч 4 Т I С С 385-387

6 Хорошилов В H , Макаров О Ю Структура комплексной системы управления производством РЭС // Современные проблемы радиоэлектроники сб науч тр Красноярск ИПЦ, 2004 С 546-547

7 Новикова И А, Хорошилов В H Информатика Основы программирования на языке Паскаль 7 0 учеб пособие Воронеж Воронеж гос тех ун-т, 2005 104 с

8 Хорошилов В H, Макаров О Ю Математические модели прогнозирования объема спроса и управление запасами // Современные проблемы радиоэлектроники сб науч тр Красноярск ИПЦ, 2006 С 345-347

9 Хорошилов В H, Макаров О Ю Выбор программных средств разработки комплексной системы управления производством РЭС // Современные проблемы радиоэлектроники сб науч тр Красноярск ИПЦ, 2007 С 550-552

10 Хорошилов В H , Макаров О Ю Цели, основы построения и задачи функционирования комплексной системы управления производством РЭС // Современные проблемы радиоэлектроники сб науч тр Красноярск ИПЦ, 2004 С 544-546

11 Хорошилов В H, Макаров О Ю Задачи комплексной системы управления производством РЭС // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах труды всерос конф Воронеж, 2004 С 11-12

12 Хорошилов В H , Макаров О Ю Моделирование и алгоритмизация комплексной системы подготовки производства // Современные проблемы радиоэлектроники сб науч тр Красноярск ИПЦ, 2007 С 581-583

13 Маркина С А , Хорошилов В H Алгоритмизация определения длительности производственного цикла в комплексной системе подготовки производства // Современные проблемы радиоэлектроники сб науч тр Красноярск ИПЦ, 2007 С 587-589

Подписано в печать 20 11 2007 Формат 60x84/16 Бумага для множительных аппаратов Уел печ л 1,0 Тираж 90 экз Заказ № 6(9/

ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп , 14 15