автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Оптимизация системы управления предприятием металлургического комплекса путем трансформации организационной структуры

Актуальность работы. Металлургический комплекс России - одна из немногих реально конкурентоспособных отраслей нашей экономики на мировом рынке. Именно эта сфера экономики переживает в последние годы этапы бурного роста, чередующиеся со спадами. К ней относится цепочка предприятий, осуществляющих все переделы в металлургии, а также сырьевой, ремонтный, транспортный, социальный комплексы и предприятия жилищно-коммунального хозяйства. Градообразующий характер металлургических предприятий приводит к сильной зависимости регионов России от хозяйственного состояния этих компаний. Оно же, в свою очередь, непосредственно связано с качеством и эффективностью системы управления. К сожалению, большинство отечественных металлургических компаний не смогли за годы реформ модифицировать систему хозяйствования, хорошо зарекомендовавшую себя в плановой экономике, но малоэффективную в условиях рынка. На сегодня решающими факторами конкурентоспособности отечественной промышленности являются низкие производственные издержки, связанные с невысоким уровнем транспортных и энерготарифов, однако ситуация меняется в сторону их повышения. Поэтому важным этапомтегического развития предприятий являются такие интенсивные меры, как снижение производственных и управленческих издержек путём повышения эффективности организационныхктур предприятий. Для этих целей разработаны десятки методик, реализованных в информационных продуктах, созданы сотни консультационных компаний, оказывающих услуги при проведении реструктуризации.

Однако количество предложенных методов и средств не всегда диалектически переходит в их качество, а многие консалтинговые компании, работающие в России, пользуются методологией, разработанной за рубежом, и не адаптированной для отечественных способов и особенностей ведения бизнеса. Кроме того, за исключением стандартов моделирования бизнес-процессов SADT и IDEF, разработанных в США и наиболее популярных в мире, реального математического аппарата поддержки процесса реструктуризации не существует, так как организационная структура считается плохо формализуемым объектом. Следует отметить и тог факт, что разработка американских учёных предназначена в основном для реинжиниринга, который является частным случаем реструктуризации. Аппарат поддержки процедур реструктуризации, предложенный отечественными разработчиками, к сожалению, также не достаточно разработан. Он не поддерживает механизмов оптимизации, автоматические функции программного обеспечения сведены к минимуму, а сами информационные пакеты представляют собой лишь базу данных служащих фирмы, связанных между собой функциями. Реструктуризационные процедуры проводятся, по сути, вручную. Полноценное моделирование структур возможно только в математических пакетах, однако, как правило, построить адекватную имитационную модель структуры производства и управления компанией могут только профессиональные математики и менеджеры при поддержке программистов. На отдельных предприятиях наблюдается нехватка специалистов подобной квалификации, а постоянные обращения в консультационные фирмы резко увеличивают стоимость реструктуризационных процедур, требующих частого проведения.

Таким образом, на российском рынке не существует полноценных методик реструктуризации, использующих эффективный математический аппарат, а также нет доступного по цене и сложности программного продукта, который позволял бы проводить трансформацию оргструктуры или выполнять корректирующие мероприятия в процессе её повседневного функционирования.

Цель работы. Совершенствование системы управления предприятием металлургического комплекса путём трансформации организационной структуры.

В соответствии с этим в работе решаются следующие основные задачи: - анализ современного состояния проблемы оптимизации организационной структуры управления промышленным предприятием металлургического комплекса, в частности, существующих причин, методов и средств реструктуризации предприятия;

- формализация организационной структуры управления промышленным предприятием, разработка методики построения её модели и определения параметров модели;

- создание процедур трансформации организационной структуры управления предприятием и методик оценки их эффективности;

- разработка и исследование программного обеспечения, реализующего процедуры оптимизации структуры предприятия.

Объект исследования: организационная структура промышленного предприятия металлургического комплекса.

Предмет исследования: процессы трансформации организационной структуры с целью оптимизации системы управления предприятием.

Методы исследований. Для решения поставленных в работе задач использован аппарат дискретной математики - теория графов, теория вероятностей и математической статистики, методы имитационного моделирования и оптимизационные алгоритмы на основе методов линейного и динамического программирования.

Научная новизна результатов работы состоит в следующем:

1. Разработана математическая модель организационной структуры предприятия, позволяющая выполнять эффективный анализ, трансформацию и оценку организационной структуры, основанная на использовании теории графов с применением нового типа функциональной матрицы.

2. Разработан критерий эффективности функционирования организационной структуры предприятия, основанный на использовании параметров информационной и функциональной загрузки элемента структуры.

3. Предложен алгоритм трансформации организационной структуры предприятия путём оптимизации загрузки её элементов на основе применения функциональной матрицы и методов динамического программирования.

4. Предложен способ оценки эффективности процедур трансформации организационной структуры на основе построения имитационной модели с использованием модифицированных сетей Петри. Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Предложены правила и выявлены особенности моделирования организационной структуры. Выработаны рекомендации по сбору и обработке параметров организационной модели.

2. Разработана методика трансформации организационной структуры предприятия, позволяющая оптимизировать загрузку штатных элементов структуры и максимизировать величину чисгой прибыли на штатную единицу.

3. Предложены методики использования сетей Петри для оценки эффективности модели организационной структуры предприятия.

4. Создано программное обеспечение, предназначенное для поддержки процесса принятия решений при проведении оптимизационных мероприятий.

5. Полученные результаты использованы для анализа, моделирования и оптимизации организационной структуры ОАО «Металлургремонт», г. Череповец.

6. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе инженерно-экономического института Череповецкого государственного университета при изучении студентами следующих дисциплин. «Идентификация и моделирование систем управления», «Менеджмент», «Менеджмент организации», а также в учебном процессе Института менеджмента и информационных технологий Санкт-Петербургского государственного политехнического университета в курсах «Управленческие решения» и «Информационные системы в экономике». Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 1-й Конференции молодых учёных ЧГУ (г. Череповец, 2000 г.), 4-й Международной научно-практической конференции «Интеграция экономики в систему мирохозяйственных связей» (Санкт-Петербург, 2001 г.), 7

Межвузовской научно-методической конференции «Образование. Наука. Бизнес. Особенности регионального развития и интеграции» (г. Череповец, 2002 г.), интернет-форуме «Общие вопросы менеджмента» сайга «Корпоративный менеджмент» (www.cfin.ru, 2002 г.), а также на заседаниях кафедры менеджмента, научных семинарах Череповецкого государственного университета и череповецкого научно-координационного центра РАН.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 печатные работы.

На защиту выносятся:

1. Модель организационной структуры, основанная на теории графов и новой функциональной матрице.

2. Соотношения, выявляющие связь между параметрами структуры предприятия и предложенным критерием оптимизации.

3. Метод оптимизации функциональной и информационной загрузки элементов структуры предприятия.

4. Алгоритмы оценки эффективности предложенной модели.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, приложения. Содержит 129 страниц основного текста, 37 рисунков, 12 таблиц, список использованной литературы из 120 наименований, приложение на 12 страницах.

Выводы по главе:

1. Поставлена задача оптимизации, в качестве критерия оптимизации взята чистая прибыль предприятия W в расчёте на одного работника. Показано, что качество организационной структуры и проведение трансформационных мероприятий влияет на изменения W наряду с

1 12 факторами внешней среды предприятия. Определено, что целью трансформации структуры предприятия является максимизация W.

2. Исследованы основные факторы, оказывающие влияние на значение W.

3. Предложен алгоритм оптимизации оргстуктуры и построения её графа на основе заполненной функциональной матрицы.

4. Создана методика оптимизации информационной и функциональной загрузки элемента оргструктуры на основе решения задачи динамического программирования.

5. Исследована возможность применения к построенным графам организационных структур стандартных алгоритмов теории графов.

6. Для оценки адекватности созданной организационной структуры предприятия применено имитационное моделирование по методу постоянного шага путём реализации графа организационной структуры в виде сети Петри.

7. Для проверки гипотезы об устойчивости результатов моделирования использован стандартный статистический критерий Уилкоксона. Проверку на чувствительность модели предложено проводить путём выявления степени изменения выходных характеристик или параметров модели (в некотором заданном диапазоне), в зависимости от изменения значений входных параметров.

4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ПРЕДПРИЯТИЯ.

4.1. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА,

ПОДДЕРЖИВАЮЩЕГО ПРОЦЕСС ОПТИМИЗАЦИИ

ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ ПРЕДПРИЯТИЯ.

Одним из результатов проведения диссертационной работы явилось создание программного продукта «TransOrg», типа OrgWare, включающего в себя математический аппарат сбора, обработки и представления информации об организационной структуре. В его возможности входит автоматизация всех операций по проведению процедуры оптимизации, рассмотренных в диссертационной работе.

Создание программного комплекса стало необходимым вследствие сложности и трудоёмкости расчётов, проводимых по предложенной выше методике. Кроме того, понятийный аппарат теории графов и Я-сетей необходимо скрыть от пользователя, являющегося специалистом в менеджменте, а не в дискретной математике.

В настоящее время существует множество стандартных программных средств для обработки информации, описанной в терминах теории графов (таких как MatLAB), разработанных ведущими фирмами мира, однако при создании программы автор не опирался на эти пакеты по следующим важным причинам: эти программы универсальны, а всё универсальное, как правило, проигрывает в качестве узкоспециальному, кроме того, чрезмерная сложность современных операционных систем и стремление разработчиков ко всё большей универсализации и многогранности пакетов приводит к увеличению количества погрешностей в работе и сбоям;

- обеспечение стабильной работы данных пакетов совместно с существующими комплексами программных и аппаратных средств сопряжено с большими трудностями, а в некоторых случаях вообще не представляется возможным;

- применение программ из подобных пакетов требует достаточно высокого уровня квалификации пользователя, что для созданной автором прикладной программы совершенно несвойственно;

- приобретение лицензии для работы с современными математическими пакетами сопряжено с большими финансовыми затратами, а несоблюдение лицензионной чистоты программ ведёт к нарушению закона РФ «Об авторском праве» и административной или даже уголовной ответственности, кроме того, использование «пиратского» программного обеспечения способно повредить репутации использующего его предприятия.

Функции разработанного программного продукта:

1. Сбор и хранение данных о существующей организационной структуре предприятия.

2. Автоматическая генерация и печать опросных листов для описания и оценки существующей структуры экспертами и/или работниками предприятия в виде функциональной матрицы.

3. При подключении программ распознавания текста из форм, таких как FineReader или CuneiForm, реализовано автоматическое заполнение базы данных по организационной структуре (в случае отсутствия перечисленных пакетов предусмотрен ручной ввод информации.

4. Поддерживаются многоуровневые декомпозиции элементов оргструктуры.

5. Генерируются отчёты по проведённым процедурам трансформации.

6. Составляются глоссарии по моделям, содержащие качественные и количественные характеристики элементов.

7. Реализована поддержка броузера всего проекта и всех диаграмм.

8. Поддерживается работа нескольких авторов с моделью и проектом по локальной сети.

9. Реализованы следующие алгоритмы оптимизации структуры, её анализа на основе теории графов и оценки эффективности изменений:

- оптимизация загрузки элементов структуры путём решения задачи «о ранце»;

- построение графа организационной структуры на основе функциональной матрицы;

- поиск путей с минимальным количеством промежуточных вершин между заданными вершинами графа;

- поиск путей минимальной длины во взвешенном графе;

- определение связности графа;

- нахождение компонент связности графа;

- нахождение сильных компонент ориентированного графа;

- построение матрицы связности и обобщенной матрицы связности графа;

- построение матрицы достижимости графа;

- построение матрицы расстояний графа;

- поиск максимальных независимых множеств вершин графа; построение графа, дополнительного к заданному графу;

- построение реберного графа для заданного графа;

- построение кратчайшего остовного дерева для заданного взвешенного графа;

- поиск максимального потока в сети;

- поиск эйлерова цикла в графе;

- определение планарности графа;

- распознавание изоморфизма графов с учетом атрибутов;

- операции над вершинами, рёбрами и дугами;

- построение и обходы деревьев;

- построение Я-сети на заданном графе;

- имитационное моделирование процессов на основе /i-сети;

- проверка структуры на чувствительность и устойчивость. Структурная схема программного комплекса представлена на рис. 33.

Блок ввода данных о структуре Аналитический блок

Рис. 33

Структурная схема программного комплекса

117

Программный продукт разработан в среде программирования Borland

Delphi 5.0 и функционирует под управлением операционных систем Windows

9х/Ме/2000/ХР. Для работы программы «TransOrg» необходимо следующее оборудование:

- наличие любого IBM-совместимого компьютера с процессором Pentium II, Celeron и выше с целью комфортной работы с 32-х разрядной операционной системой и обеспечения необходимой скорости запросов информации и расчётов параметров;

- наличие сетевой платы для подключения к локальной вычислительной сети и работы над проектом реструктуризации в группе;

- 3,4 Мбайт дискового пространства для размещения запускаемого файла программы и библиотек;

- 10 Мбайт дискового пространства для размещения базы данных программы;

- 32 Мбайт оперативной памяти (желательно 64 Мбайт) для обеспечения достаточной скорости обработки данных;

- монитор SVGA с диагональю экрана не менее 15-и дюймов (желательно 17 дюймов и более) для корректного и полного отображения матриц и орган и грамм;

- возможно использование любого типа принтера для печати отчётов.

4.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА.

Эксперимент, основанный на разработанной методике, и реализованный с применением созданного программного обеспечения проводился на базе ОАО «Металлургремонт» (г. Череповец) на участке «Стройиндустрия». В функции данного участка входит подготовка основного производства. Численность персонала - 120 человек. На участке находятся следующие подразделения: механическая мастерская (токарные, фрезерные, сверлильные, т очильные работы, гильотинирование); - сварочное отделение; кузнечное отделение; бетонорастворный узел.

К функциям «Стройиндустрии» относится создание металлоконструкций для строительства мачт, ферм, мостовых сооружений. Данное подразделение является основным при выполнении работ, связанных со строительством цеха для производства автолиста в рамках созданного в 2002 г. совместного российско-французского предприятия «Севергал». Выполнение подобного выгодного и ответственного контракта приводит к тому, что подразделение должно работать с максимальной производительностью и качеством, поэтому оптимизирующие организационную структуру мероприятия проводились именно на нём.

Подразделение имеет 6 различных бригад рабочих. Каждая бригада состоит из определенного числа работников данной специализации (табл. №9). Внутри каждой бригады примем квалификацию работников идентичной друг другу. Контролирует работу бригад начальник участка.

В подразделении выполняют 3 различных типа работ, каждый тип работы требует, чтобы операции выполнялись при участии определенных типов механизмов и людей в заданной последовательности.