автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Разработка методов и моделей в процессах функционирования лесообрабатывающих предприятий

Ведение

Глава 1 Краткая характеристика ЗАО «Технопарк ЛТА»

1.1. Характеристика предприятия

1.2. Характеристика производства

1.2.1. Производственная структура

1.2.2. Технологический процесс

1.3. Управление предприятием

1.4. Информационная система управления 31 Выводы

Глава 2 Общие принципы математического моделирования производственной деятельности

2.1. Структуры математических моделей

2.2. Критерии принятия решений в современных условиях

2.2.1. Критерии принятия решений в условиях риска

2.2.2. Критерии принятия решений в условиях неопределённости 48 Выводы

Глава 3 Модель производственной системы

3.1. Общее описание системы

3.2. Выбор и обоснование показателей эффективности

3.3. Расчёт основных характеристик системы

3.4. Анализ результатов расчётов основных показателей системы 68 Выводы

Глава 4 Модель управления запасами

4.1. Общие положения теории управления запасами

4.2. Однопродуктовая статическая модель 76 ^ 4.3. Однопродуктовые вероятностные модели

4.4. Многопродуктовая статическая модель с ограничениями на ёмкость складских помещений

Выводы

Глава 5 Производственный эксперимент

5.1. Цель эксперимента

5.2. Применяемое оборудование, объект исследований

5.3. Анализ результатов исследований

Одной из особенностей состояния производства является комплексная деятельность крупных и малых предприятий. В связи со спецификой предмета труда (лесной продукции) это особенно характерно для лесной отрасли. При этом если производственная деятельность крупных предприятий достаточно хорошо изучена, то особенности комплексной работы больших и малых производств требуют изучения и научного обоснования организационных форм и управления ими. Нетрудно заметить характерные особенности производственной деятельность малых предприятий. К этим особенностям следует отнести два основных фактора: требуемая гибкость производства, а также работа в условиях экономического риска и неопределённости. Оба этих фактора требуют, в свою очередь, особых методов управления, базирующихся на научно обоснованных новых методов.

К новым видам малых предприятий относятся «Технопарки» при ВУЗах. При этом на «Технопарки» помимо непосредственной производственной деятельности, способствующей экономике ВУЗа, возлагают задачи обеспечения научной работы, учебной деятельности, внедрения научных идей и т. д.

Поэтому при функционировании «Технопарка» требуется эффективное управление на основе научных методов и математических моделей.

Сказанное выше обуславливает высокую актуальность, теоретическую и практическую ценность работы А. Ю. Шестова.

Цель работы:

Целью данной работы является повышение эффективности функционирования лесообрабатывающего предприятия типа Технопарк при СПбГЛТА и обобщение организационно-технического опыта управления им.

Накопленный многолетний опыт не базируется на узком примере указанного выше предприятия, а обладает необходимой научной общностью.

Научная новизна:

1. Разработана и изучена модель природно-производственной базы ЗАО «Технопарк», включающая организационно-экономическую систему поставщик-потребитель» и учитывающую природно-климатические и экономические условия лесосырьевой базы и транспортной сети.

2. Внедрена структурная блочно-иерархическая модель организации предприятия с учётом создания оптимальных информационных потоков.

3. Проанализированы критерии принятия решения в условиях риска и неопределённости. Подобран коэффициент значимости критерия Гурвица.

4. Создана и исследована модель производственной деятельности элемента структуры на основе теории массового обслуживания (ТМО).

5. Разработана модель функционирования лесного склада с учётом детерминированного и стохастического подходов на основе теории запасов.

6. Разработана модель оптимального размещения продукции в складском комплексе ограниченной ёмкости.

7. Произведён производственно-статистический эксперимент работы компьютеризированной линии лесного склада в оптимальном режиме.

Объекты и методы исследования:

Объектами исследования являлись структурные элементы общей системы, применяемое оборудование, информационно-технологическая система.

При решении конкретных задач были использованы методы многокритериальной оптимизации, модель управления запасами, функционирования производственных подразделений. В процессе математического моделирования применялись методы теории массового обслуживания, теории запасов, производственно-структурного моделирования. При решении задач использовались ППП «Statgraf», «Meth Cod - 2000», «Word - 97», «Exel», а также самостоятельный разработанные программные продукты TMS - 5,6 и др.

Научные положения и результаты, вносимые на защиту:

1. Результаты функционирования ЗАО «Технопарк» с технологической и экономической оценкой деятельности предприятия.

2. Методика определения оптимальных (межоперационных и длительных) запасов сырья на складе.

3. Результаты производственно-статистической оптимизации функционирования оборудования лесного склада в оптимальном режиме.

4. Результаты анализа производственной деятельности элементов структуры предприятия.

5. Результаты анализа производственной системы «поставщик-потребитель» ЗАО «Технопарк».

6. Математические модели технологических процессов.

Практическая значимость:

Анализ производственной деятельности ЗАО «Технопарк» на основе создания математической модели даёт возможность использовать результаты созданных моделей в комплексе крупных и малых лесных предприятий для решения практических задач с достаточно высокой эффективностью функционирования. Применение разработанных методов и моделей позволяет совмещение научно-производственной деятельности предприятия с научной и изобретательской деятельностью ВУЗа, а также повышение качества учебного процесса на основе совершенствования практических навыков студентов.

Апробация работы:

Основные положения, методический подход, математические модели и результаты работы докладывались и обсуждались в СПбГЛТА, на Российских и международных конференциях, в Финляндии, Германии, США.

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Результаты работы:

Результаты работы, математические модели и система «поставщик — потребитель» были реализованы в ряде важных практических проектов:

1. Создание эффективной схемы заготовки и закупки круглого леса, с учётом соотношения качества сырья и готовой продукции.

2. Создание лесопильного участка для производства радиального распила.

3. Создание системы учета и контроля запасов в производстве трехслойного бруса из сырья с заданными параметрами.

4. Внедрение конструкторско-управленческой программы РгоЬс^ю.

5. Разработка конструкции и технологии изготовления исторического окна с современными теплофизическими свойствами.

6. Проект замены светопрозрачных конструкций Финансово-экономического университета и Строгановского дворца.

Структура и объём работы:

Диссертация состоит из Введения, 5 глав, основных выводов и результатов, списка использованных источников и приложений. Общий объём работы 105 с, 33 рис., 4 таблиц. Список использованных работ включает 38 наименований.

Основные выводы и рекомендации

1. На основании проделанного анализа общей характеристики ЗАР «Технопарк ЛТА» можно сделать основной вывод, что за короткий срок (около восьми лет) оно из кустарных мастерских, выполняющих внутренние заказы по дерево- и металлообработке при СПбГЛТА, превратилось, в результате проведённой научно-организационной работы, в сравнительно крупную, хорошо технически оснащённую организацию, работающую частично на коммерческой основе и одновременно совмещающую часть производственных функций с обеспечением научно-педогогической деятельностью ВУЗа.

2. В материально-технической базе предприятия широко используется современная отечественная и зарубежная техника и, что важно, компьютерные технологии и другие средства автоматизации.

3. Применение компьютерных и автоматических устройств потребовало создания как современной системы управления производством, так и разработки и применения современных средств математического моделирования.

4. Все концепции математического моделирования построены в функционально-логической связи с решаемыми на производстве задачами. Так, на основе анализа критериев в условиях риска и неопределённости выбран адаптивный критерий Гурвица, позволивший наиболее рационально оценивать качество принимаемых решений.

5. Модель работы основной части производственной системы построенная на применении методов теории массового обслуживания (ТМО) позволяет оценить стохастичность процесса и рассчитать его основные параметры, такие как скорость обслуживания, среднее число заявок в системе и в очереди на обслуживание, а также временные показатели. При этом на основании эксперимента определён параметр входного потока (интенсивность)

Я = 2 заявки/мин. Коэффициент простоя системы при таком входном потоке равен 0,22.

6. Четвёртая глава, посвящённая моделям управления запасами, является информационно насыщенной. В ней использовалась наиболее сложная вероятностная модель, позволившая определить оптимальную стратегию заказа: иначе, с помощью упрощённой формулы Уилсона, (оптимальный размер заказа 20 м3). Учёт стохастичности с вероятностью истощения Р=0,005 требует величины резерва около 10 м3. Применение более сложных моделей, основанных на уравнениях с аргументами в виде двух случайных величин, позволило получить закон распределения случайных величин запасов в виде СС - распределений и на их основе оценить вероятность безотказной работы при различных интенсивностях расходования запасов. Здесь же кроме того поставлена и решена модель оптимального размещения трёх продуктов в * * складе ограниченной ёмкости (У\ = 18,3 м2; У2 = 23,2 м2; Уъ - 10,5^2).

7. На основе производственного эксперимента, проведённого на ленточном транспортере, получены основные данные о производительности линии, законе распределения заготовок и готовой продукции, а также процент брака. Статистические данные показали высокую производительность линии и высокую её эффективность.

8. На основе результатов проведённой работы появилась возможность оптимального управления производственным процессом с использованием разработанных моделей, а также оперативного вмешательства до появления негативных результатов.

103

1. Цвиркун А. Д. Структура сложных систем. Сов. Радио 1975, 200с.

2. Лефевр В. JI. Конфликтующие структуры. М. Сов. Радио 1973, 157 с.

3. Андреев В. Н., Васильев В. Н. К вопросу о рефлексивном управлении. Труды Петер. ГУ сер. ПМ и И вып. 9 Петрозоводск 176-179.

4. X. Taxa Введение в исследование операций, т. 1 и 2 М. Мир 1985.

5. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М. Наука 1986 г. 576 с.

6. Дружинин Г. Б. Надёжность автоматизированных производственных систем. М. Энергоатомиздат 1986, 479 с.

7. Проников А. С. Надёжность машин. М. Машиностроение 1978, 590 с.

8. Андреев В. Н., Герасимов Ю. Ю. Принятие оптимальных решений. Изд. Уката Йоэнеду Финляндия 1999, 200 с.

9. Воронин А. В., Кузнецов В. А. Прикладные оптимизационные задачи в ЦБП. Петр. ГУ г. Петрозаводск 2000 г., 150 с.

10. Р. Акофф, М. Сасиени Основы исследования операций. Мир 1971 г.

11. Юсупов Р. М., Заболотский В. П. Научно-методические основы информатизации. СПб «Наука» 2001 г., 444 с.

12. Г. Вагнер Основы исследования операций, т. 1 и 2 Мир 1972 г., 332 с.

13. Алексеев А. М., Козлов JI. А., Крючков В. Н. Моделирование экономических программ. М. Статистика 1980 г.

14. Вентцель Е. С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. М. Наука 1988 г., 206 с.

15. Дубов Ю., Травкин С. И., Якимец В. Н. Многокритериальные модели функционирования и выбора варианта систем. М. Наука 1986 г.

16. Моисеев H. Н. Математические методы системного анализа. М. Наука 1986 г.

17. Катулев А.Н., Михно В.Н., Виленчик JI. С. Современный синтез критериев в задачах принятия решений. М. Радио и связь 1992 г. 120 с.

18. Рыжиков Ю. И. Модели управления запасами. Наука 1969г. 230 с.

19. Васильев В. Н. Модели управления вузом на основе информационных технологий. Петр ГУ 2000г. 164 с.

20. Bazazaa, Shetty Nonlinear programming. Theory and algorithms. New York. Wiley and Sons 1979 r.

21. Давыдов Э.Г. Исследование операций. М.Высшая школа 1990г.382 с.

22. Гейл Д. Теория линейных экономических моделей. М. Ил. 1963 г.

23. А. П. Ленин, А. П. Чёрновол Автоматизация проектирования объектов ЛПК. М. Лесная промышленность 1990 г.

24. Химмельблеу А. Прикладное нелинейное программирование. М. Мир 1975 г. 336 с.

25. В. И. Чернецкий Математическое моделирование стохастических систем. ПетрГУ Петрозаводск 1994 г.

26. В. И. Чернецкий Математическое моделирование динамических систем. ПетрГУ Петрозаводск 1996 г.

27. Хедли Дж. Анализ систем управления запасами. М. Науки 1969 г.

28. Данциг Дж. Линейное программирование, его применение и обобщение. М. Прогресс 1966 г.

29. Лэсдон Л. Оптимизация больших систем. М. Науки 1975 г.

30. Байхельт Ф., Франклин П. Надёжность и техническое обслуживание. Математический подход. М. Радио и связь 1988 г.

31. Шестов А. Ю. Наука построения дела. «Мир стройиндустрии». СПбГЛТА 2003 г.

32. Шестов А. Ю., Каратаев С.Г. Технологические технико-организационные особенности производства современных деревянных окон. Деревообрабатывающая промышленность №3 1998 г. 4 с.

33. В.И. Онегин, А.Ю. Шестов. Модернизация эксперементальнопроиз-водственной базы Лесотехнической академии. УДК47:658.585.001.76. «Деревообрабатывающая промышленность», 1997г. 2 с.

34. А.Ю. Шестов, С.Г. Каратаев. Освоение производства современных энергосберегающих окон. Известия С.П. Лесотехнической академии. Выпуск 7 1999г. 4 с.

35. А.Ю. Шестов, К.Н. Минин. Эффективные методы управления производством с помощью «ProLogic FenOffice 99». «Светопрозрачные конструкции». Издание межрегионального института окна. 2004г. 1 с.

36. И.В. Григорьев, А.Ю. Шестов. Проектирование систем аспирации деревообрабатывающих предприятий. «Деловой лес» 2003 г. 2 с.

37. А.Ю. Шестов, И.В. Григорьев. Пылеулавливающие агрегаты малой и средней производительности. «Деловой лес» 2003г. 2 с.

38. А.Ю. Шестов «Высокие технологии» «Bauelemente» Герм. 1997г. 2с.

39. Поставки сырья в ЗАО «Технопарк ЛТА»

40. Лесоматериалы в ЗАО «Технопарк ЛТА» поставляются на производственную площадку, расположенную в пос. Сосново, Приозерский район, Ленинградской обл.

41. Далее в таблице указаны места отгрузки сосновых лесоматериалов вадрес ЗАО «Технопарк ЛТА».п\п Поставщик Адрес отгрузки м3 Км за 1 рейс Кол-во рейсов

42. Лесная биржа г.Приозерск, Лен. обл. 856 160 43

43. Интерсолар д.Приладожье, Приозерский р-н, Лен.обл. 495 160 26

44. Рост пос.Гончарово, Выборгский р-н, Лен.обл. 341 160 15

45. Забнев пос.Ромашки, Приозерский р-н, Лен.обл. 184 170

46. ПЛК д.Громово, Приозерский р-н, Лен.обл. 356 60 26

47. Рауто-Лес ст.68 км, Всеволожский р-н, Лен.обл 263 30 16

48. Сев.Пальмира г.Приозерск, Лен. обл. 135 60

49. Техкомплект пос. Саперное, Приозерский р-н, Лен.обл. 170 80

50. Морозов пос.Лебяжье, Ломоносовский р-н, Лен. обл. 66 240 2

51. Витас пос.Копорье, Ломоносовский р-н, Лен. обл. 57 260 2

52. Агростройдеталь пос. Бугры, Всеволожский р-н, Лен.обл. 34 120 2

53. Лана г.Приозерск, Лен. обл. 18 160 113 Сгройтехнология

54. Суомолайнен пос.Ромашки, Приозерский р-н, Лен.обл. 17 60

55. Васкеловский л/х пос.Васкелово, Всеволожский р-н, Лен. обл. 46 80 2

56. Ломоносовский л/х гЛомоносов, Лен. обл 49 240 2

57. Сосновский л/х пос.Сосново, Приозерский р-н, Лен.обл. 8 15 1

58. ЗАО «Дело» пос. Ижора, Ломоносовский р-н Лен. обл. 18 160 1

59. Горбунов пос.Сосново, Приозерский р-н, Лен.обл. 61 40

60. Этап Всеволожский р-н Лен.обл. 37 140

61. Шабалин Приозерский р-н, Лен.обл. 19 75

62. Спарк пос.Ромашки, Приозерский р-н, Лен.обл. 17 601. Итого: 3339

63. В следующей таблице представлены адреса отгрузки в адрес ЗАО «Технопарк ЛТА» по производственную площадку осиновые лесоматериалы:и\п Поставщик Адрес отгрузки м3 Км за 1 рейс Кол-во рейсов

64. Кенгисепский клпх г.Кенгисепп, Лен. обл. 317 280 17

65. Струги Красные г.Струги Красные, Псковская обл. 78 300 3

66. Рост пос.Гончарово, Выборгский р-н, Лен.обл. 56 1601. Итого 451

67. Из осинового лесоматериала производится обшивочная доска, которая реализуется через торговую точку в Санкт-Петербурге. За 2003 год из осинового лесоматериала было произведено 80 м3 обшивочной доски.

68. Также для ускорения производственного цикла закупался готовый сосновый пиломатериал. Места отправки пиломатериала указаны вследующей таблице:п\и Поставщик Адрес отгрузки Вид транспорта м3 Км за 1 рейс Кол-во рейсов

69. Суомалайнен пос.Ромашки, Приозерский р-н, Лен.обл. а/т 17 60

70. Шабалино пос.Шабалино, Кировская обл. а/т 43 3200 2

71. Дион гСыктывкар, респ. Коми ж/д 1434 СКИП-А гКемерово ж/д 67

72. РДМ+ г.Санкт-Петербург а/т 21 70

73. ЗАО «ДЕЛО» пос. Ижора, Ломоносовский р-н Лен. обл. а/т 26 160

74. Петродрев г. Сан кт-Петербург а/т 39 70

75. Тимберрус г.Нижний Новгород а/т 14

76. Из указанных пиломатериалов был произведен клееный брус в размере 150 м3, который был впоследствии поставлен на производство ЗАО «Технопарк ЛТА» г. Санкт-Петербург, для последующей обработки.