автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Учет нестационарных факторов в задачах управления технологическими и финансовыми потоками предприятия

производством

1. Математические модели простых микроэкономических систем (обзор)

1.1. Математическое описание экономического агента ЭА. Основные типы ЭА и характеризующие их переменные

1.2. Функция благосостояния и диссипация капитала

1.3. Задачи извлечения базисного ресурса, прибыльность

1.4. Нестационарные факторы в микроэкономических системах

1.5. Общая постановка задачи управления финансовыми и технологическими потоками на предприятии в нестационарных условиях

1.6. Постановка задачи исследования

2. Оптимальное управление и оценка предельных возможностей предприятия в условиях нестационарных цен

2.1. Постановка задачи

2.2. Предельная прибыль предприятия при отсутствии платы за хранение, правило выбора цен

2.3. Учет стоимости хранения

2.4. Пример

2.5. Алгоритмическая структура решения задачи управления технологическими и финансовыми потоками в условиях нестационарных цен в рамках АСУ предприятия

3. Управление заменой технологического оборудования

3.1. Выбор срока амортизации оборудования

3.2. Показатель затратности для выбора оборудования

3.3. Учет морального старения оборудования. 3.4. Пример

3.5. Алгоритмическая структура решения задачи управления заменой технологическим оборудованием в рамках АСУ предприятия

4. Модель управления запасами продуктов с ограниченным сроком годности

4.1. Динамика продолжительности хранения

4.2. Максимальный объем партии

4.3. Учет сроков доставки

4.4. Учет дисконтирования

4.5. Пример

4.6. Алгоритмическая структура управления запасами ограниченным сроком годности в рамках АСУ продуктов с предприятия

5. Получение предельной прибыли предприятием по ремонту оборудования

5.1. Постановка задачи

5.2. Вывод расчетных соотношений

5.3. Конкретизация полученных соотношений

5.4. Пример

5.5. Алгоритмическая структура решения задачи получения предельной прибыли предприятием по ремонту оборудования в рамках АСУ предприятия

6. Решение задачи оперативного оптимального управления технологическими и финансовыми потоками в рамках АСУП

6.1. Информационная поддержка решения задачи обновления оборудования в рамках АСУП

6.2. Программное обеспечение решения задач оптимального управления. 6.3. Включение разработанной автоматизированной системы оптимального управления предприятием в состав АСУП. Основные результаты работы

производством.Задача оперативного оптимального управления производством с учетом нестационарности является одной из важнейших для предприятий химической отрасли. Функционирование предприятий в современных экономических условиях ставит их перед новыми проблемами. Одной из наиболее ярко выраженных тенденций в производстве в настоящее время является постоянный рост цены решений, принимаемых руководством предприятий. Поэтому необходимы как постоянный мониторинг рынков сырья и продукции, так и своевременное реагирование на уже свершившиеся или ожидаемые изменения. Объемы выпуска продукции и цены на нее приходится определять с учетом текущей ситуации на рынке и ее прогноза.Сложность таких задач затрудняет их решение и делает целесообразным применение математических методов оптимального управления.Химическое предприятие, как и любую производственную единицу (завод, химический реактор, тепловую машину и т.д.), можно рассматривать как некоторый преобразователь одного • вида материального или энергетического потока в другой. Такое преобразование связано с получением целевой величины (прибыли, механической работы и т.д.) и необратимыми потерями.Химическое предприятие включает в себя производство, склады, отделы снабжения и сбыта, и административно-управленческий комплекс: отдел управления, бухгалтерию, отдел маркетинга, отдел труда и заработной платы (рис.1). Параллельно работает предприятие, занимающееся ремонтом оборудования, со схожей организационной структурой.Рис. 1. организационная структура предприятия.Химическое предприятие рынок Р+ X ^2 Продажа Р2 -% склад С, Рх до закупка Р] до рынок р. - оборудование - сырье Ремонтное предприятие Рынок потребителей п(1-т) п{1} Ремонтные стенды где Р-(1) и P](t) - минимальная и фактическая цены закупки ресурса на первом рынке, P+(t) и P2(t) - максимальная и фактическая цены продажи ресурса на втором рынке.Рх - цена хранения на складе единицы продукции, С( 1) - общий запас продукции на складе, Ц1 - потоки ресурсов, п( 1) - поток отремонтированного оборудования, п(1-т) - поток оборудования, требующего ремонта, т - время ремонта оборудования на предприятие.Проблематика управления производством обширна и ставит множество непростых задач, которым посвящен ряд работ [1-7]. В данной работе рассматриваются задачи, представляющие наибольший интерес с точки зрения управления предприятием: 1. оптимальное управление и оценка предельных возможностей предприятия в условиях нестационарных цен; 2. управление заменой технологического оборудования; 3. управление запасами продуктов с ограниченным сроком годности; 4. особенности управления ремонтным предприятием.Все эти задачи связаны между собой учетом нестационарных факторов производства.В рыночных условиях предприятие как объект управления включает не только управление производством, но и управление финансовыми потоками.Связь производственного процесса предприятия с внешними факторами, определяется спросом на продукцию, предложением сырья, рабочей силы, другими факторами производств. В том случае, когда эти внешние факторы стабильные, выбор оптимальных значений технологических потоков сводится к решению экстремальной задачи планирования. Если же внешние факторы нестационарны, управление предприятием сводится к построению системы, изменяющей производственные показатели таким образом, чтобы средняя эффективность работы предприятия была максимальна. В условиях функционирования предприятия в нестационарном окружении возникает вопрос о рациональном использовании складов, выбора их объема.Управление осуществляется выбором цен и объемов производства.Предприятие как элемент открытой микроэкономической системы является объектом управления (рис. 2).Рынок производственных факторов P.(t) 4ф С1 оборот с .Система управления пр Рынок продукции Рис. 2. Структура системы управления финансовыми и производственными потоками.Данный объект управления характеризуется следующими основными группами переменных: -переменные, характеризующие состояние объекта (прибыль предприятия); - регулирующие переменные (цены); - возмущающее воздействие (состояние рынков).Наша задача подобрать такое регулирующее воздействие (цены покупок, продаж, стоимость обслуживания, время закупки, объем партии, размер склада и т.д.), которое с учетом всех возмущений (состояние рынков, потребности в обслуживании, действия поставщиков, стоимости хранения) поддерживает состояние объекта на заданном уровне или изменяет по заданному закону (максимизация прибыли предприятия, уменьшение эксплуатационных затрат).Управление Объект управдени»нрибыль Рис.3. Структурная схема объекта регулирования.В рыночных условиях одним из основных показателей успешной работы предприятия является прибыль, накапливаемая в результате его хозяйственной деятельности. Другими критериями эффективности работы могут служить себестоимость продукции, доля предприятия на рынке, выход конечного продукта и т.п. Однако прибыль является, пожалуй, наиболее универсальным показателем. Поэтому в ходе данного исследования именно она была выбрана в качестве критерия оптимальности в рассматриваемой задаче оптимального управления.В качестве управлений в этой задаче можно рассматривать различные факторы. В частности, ими могут быть потоки закупок сырья и выпуска продукции (под потоком понимается количество ресурса, закупаемого или продаваемого в единицу времени). Управлениями могут быть также закупочные цены сырья и отпускные цены готовой продукции. Т.к. предприятие осуществляет свои операции на рынке, то этим ценам, как правило, соответствуют определенные значения предложения сырья и спроса на товар. Множество этих значений при различных значениях цен определяет кривые спроса и предложения. Па разных рынках кривые спроса и предложения могут иметь различный вид. В качестве управлений можно рассматривать и другие показатели. Например, инвестиции в увеличение производственных мощностей или затрат на рекламу. Однако учет слишком большого числа управлений значительно усложняет решение задачи. Задачу приходится решать в условиях действия большого количества возмущений. К их числу относятся прогнозируемые сезонные изменения спроса на продукцию, действия поставщиков сырья и т.д. Как известно, в общем случае прибыль предприятия представляет собой разницу между его доходами и расходами, накапливаемую в течение рассматриваемого интервала времени.Доходная составляющая прибыли зависит от объема продаж продукции и ее цен. Расходная составляющая зависит от затрат на приобретение сырья и хранение сырья и продукции. Объем продаж продукции зависит от спроса на нее и наличия товара у предприятия и определяется меньшей из этой величин. Издержки хранения, как правило, принимаются пропорциональными объему ресурса, находящемуся на складе. Существуют также различные ограничения (на объем производства, объем складов, цены на сырье и продукцию и т.д.). Точное аналитическое решение такой задачи затруднительно ввиду ее сложности. Поэтому, как правило, эту задачу решают либо численно, либо путем декомпозиции на ряд более простых задач. В ряде случаев какими-либо из связей и ограничений можно пренебречь. Также можно ввести допущения, которые несколько сужают класс реально существующих систем, соответствующих модели, но при этом значительно упрощают постановку оптимизационной задачи. В частности, можно предположить, что во многих случаях спрос на продукцию зависит только от ее цены, и можно не учитывать влияние других факторов.

Основные результаты работы.

1. В работе дана постановка и предложен метод решения задачи об оптимальной деятельности предприятия, с учетом нестационарности векторов цен на рынках ресурсов и потребителей продукции. Получены оценки предельной прибыли, найдены объем склада и оптимальный начальный запас ресурса, при которых верхняя оценка оказывается достижима. Сформулировано правило выбора оптимальных цен. Найдена максимальная прибыль при случайно изменяющихся характеристиках рынков с учетом стоимости хранения.

2. Рассмотрена задача о выборе закупаемого оборудования, сроках его эксплуатации и целесообразности его обновления. Предложен показатель, позволяющий обоснованно решить вопрос о выборе закупаемого оборудования, сроках его эксплуатации и целесообразности его обновления.

3. Получено уравнение, характеризующее изменение времени пребывания продукта на складе и для продуктов с ограниченным сроком годности с учетом запаздывания поставки и дисконтирования. Полученные соотношения позволяют выбирать объемы закупаемого продукта и величину минимально необходимого запаса на складе, при котором необходимо сделать заказ новой партии.

4. Решена задача о получении предельной прибыли предприятием по ремонту оборудования. Найдены оценки максимальной прибыли предприятия, оптимальная стоимость ремонта оборудования и количество ремонтных стендов, когда изменение потребности в обслуживании детерминированный и случайный процесс.

5. Для каждой задачи предложены алгоритмические структуры их решения в рамках АСУ предприятия и разработаны программные модули, входящие в состав АСУ и решающие поставленные задачи. Разработанные алгоритмы позволяют определить все необходимые оптимальные параметры.

- 120

Работоспособность алгоритмов нахождения решений задач подтверждена численным примером.

6. Решение задачи о выборе и обновлении оборудования получило практическое применение на хлебозаводе №38 г. Зеленограда.

-121

1. Качалова Е.В., Преферанский Н.Г., Диго С.М. Принятие управленческих решений в модуле "Склад" автоматизированного комплекса "Аптека". 3 Рос. нац. конгр. "Человек и лекарство", Москва, 16-20 апр., 1996: Тез. докл., 1996, с. 309.

2. Злобин Л.А. Автоматизированная система управления качеством пищевых продуктов. Хлебопечение России, № 1, 1998, с.12-15.

3. Rohrig Jochen, Gerle Marcus. Управление данными о продукте. Ein ganzes Datenleben lang verfolgen Chem. Ing. - Techn. 2000, № 7, c.54-55.

4. Щеглов К. Я., Лещинский В. Я. Эффективное управление материально-производственными запасами в условиях неопределенности Автомоб.-дор. ин-т Донецк, гос. техн. ун-та. Горловка. 2000, с. 11.

5. Пиндайк Р.С., Рубинфельд Д.Л. Микроэкономика: сокр. пер. с англ./ Под ред. Борисович В.Т., Полтерович В.М., Данилов В.И. и др. М.: Экономика, 1992.

6. Петров А.А. Математическая модель рыночного равновесия. М.: Наука, 1966.

7. Петров А.А. Экономика, модели, вычислительный эксперимент. // М.: Наука, 1996.

8. Петров А.А., Поспелов И.Г., Шананин А.А. Опыт математического моделирования экономики. //М.: Энергоатомиздат 1996.

9. Martinas К. Irreversible microeconomics. // Complex Systems in Natural and Economic Sciences, ed. K. Martinas, M. Moreau Matrafured, 1995.

10. Martinas K. About Irreversibility in Microeconomics. Reserch Report (AHFT-89-1). Department of Low Temperature Physics, Roland Eotvos University, Budapest, 1989.

11. Martinas K. Irreversible microeconomics. // Complex Systems in Natural and Economic Sciences, ed. K. Martinas, M. Moreau Matrafured, 1995.

12. Ayres R.U., Martinas K. A Computable Economic Progress Function. Working paper (WP-90-18), HAS A Laxenburg, Austria, April 1990.

13. Ayres R.U., Martinas K. A non-equilibrium evolutionary economic theory. // Economics and thermodynamics:new perspectives on economic analysis, ed. P.Burley, J.Foster.Boston: Kluwer Academic Publishers, 1994. p.73-98.

14. Ayres R.U., Martinas K. Waste Potential Entropy: The Ultimate Ecotoxic? // Economie Appliquee. 1995. V.XLVIII. № 2. p.95-120.

15. Цирлин A.M., Колинько H.A. Необратимость и предельные возможности макроуправляемых систем: 2. Микроэкономика. Теория и системы управления. Известия РАН. №6, 2002.

16. Цирлин A.M., Колинько Н.А. Задача извлечения максимальной прибыли в системах ресурсообмена. // Труды Международной конференции "Интеллектуальные технологии в задачах управления". 1999.с .172-177.

17. Lichnerowicz М. Un modele d'echange economique (economie et thermodynamique). // Annales de l'lnstitut Henri Poincare. 1970. № 2.

18. Lichnerowicz M., Lichnerowicz A. Economie et Thermodynamique: Un Modele dechange economique. // Economies et Societes. 1971. V.5.

19. Berry R.S., Andresen B. Thermodynamic constraints in economic analysis. // Self- organization and dissipative structures: Applications in the physical and social sciences, ed. W.C.Schieve, P.M.Allen. University of Texas Press, Austin, Texas, 1982.

20. Berry R.S., Salamon P. On a relation between economic and thermodynamic optima. // Resources and Energy. 1978. № 1. p.125-137.

21. Brody A., Martinas K., Sajo K. Essay on Macroecomomics. // Acta Oeconomica. 1985. V.35. p. 337-343.

22. Bryant J. A thermodynamic approach to economics. // Energy Economics. 1982. Y.4. p.36-50.

23. De Vos A. Endoreversible Economics. // Energy Convers. Mgmt. 1997. V.38. № 4. p.311-317.

24. De Vos A. Endoreversible thermodynamics versus economics. // Energy Convers. Mgmt. 1999. V.40. p.1009-1019.

25. De Vos A. Endoreversible thermoeconomics. // Energy Convers. Mgmt. 1995. V.36.№ 1. p.1-5.

26. Dyke С. From entropy to economy a thorny path. // Advances in Human Ecology. 1992. V.l. p.149-176.

27. Holyst J. A., Urbanowicz K. Chaos control in economical model by time-delayed feedback method. // Physica A. 2000. V.287, № 3-4. p.587-598.

28. Розоноэр Л.И., Малишевский A.B. Модель хаотического обмена ресурсами и аналогии между термодинамикой и экономикой. // Всесоюз. совещ. по пробл. упр. Рефераты докладов. 1971, стр.207-209.

29. Розоноэр Л.И., Цирлин A.M. Об оптимальных термодинамический процессах. В кн.: VIII Всесоюзное совещание по проблемам управления. Тезисы докладов. Таллинн, 1980, стр.75 - 77.

30. Розоноэр Л.И. Обмен и распределение ресурсов (обобщенный термодинамический подход). Автоматика и телемеханика, №5, стр. 115132, 1973.

31. Розоноэр Л.И. Обмен и распределение ресурсов (обобщенный термодинамический подход). Автоматика и телемеханика, №6, стр. 65 -79, 1973.

32. Розоноэр Л.И. Обмен и распределение ресурсов (обобщенный термодинамический подход). Автоматика и телемеханика, №8, стр. 82 -103, 1973.

33. Sankarasubramanian Е., Kumaraswamy S. Optimal ordering quantity to realize a pre-determined level of profit. Management Science, 1983, v.29, N4, pp. 512-516.

34. Tauchen G.E., Pitts M. The price variability-volume relationship on speculative markets. Econometrica, 1983, v.51, N2, pp. 485-497.

35. Тябин B.H. Выбор стратегии максимизации торговой прибыли. -Экономика и математические методы, 19916 N4, с. 739-744.

36. Пиуновский А.Б. Построение оптимальных планов в стохастической модели развивающейся экономики. Автоматика и телемеханика, №5, 1994, стр. 79 - 84.

37. Цирлин A.M. Оптимальное управление обменом ресурсами в экономических системах. Автоматика и телемеханика, №3, 1995, стр. 116-126.

38. Чесноков А.С. Рынок ценных бумаг, фондовые биржи, брокерская и дилерская деятельность. Международное финансовое объединение Менатеп. Москва, Менатеп-Информ.,1992.

39. Беляева Н.П., Цирлин A.M. Оптимальное управление покупкой и продажей ценных бумаг. Автоматика и телемеханика, №4, 1998, стр. 135 143.

40. Миронова В.А., Соболев В.А., Цирлин A.M. Оптимальное управление потоками сырья и готовой продукции путем выбора цен. Автоматика и телемеханика, №2, 1998, стр. 70-87.

41. Миронова В.А., Соболев В.А., Цирлин A.M. Усредненные задачи нелинейного программирования при оптимальном управлении ценами и товарными потоками на производстве. Автоматика и телемеханика, №7, 2000, стр. 70-87.

42. Амелькин С.А., Цирлин A.M. Оптимальное управление переработкой портящегося сырья. Автоматика и телемеханика, №1, 1994, стр. 38-47.

43. Поспелов И.Г. Динамическая модель поведения контрагентов на рынке. //Экономические и математические методы 1988, т. XXIV, No 3.

44. Поспелов И.Г. Динамическая модель рынка с посредником. // Модели и методы прогнозирования научно-технического прогресса. М.: ВНИИСИ, 1984. Вып. 2.

45. Поспелов И.Г. Динамическое описание коллективного поведения на рынке. // Математическое моделирование. Методы описания и исследования сложных систем. М.: «Наука», 1989.

46. Левин Б.Р. Теория случайных процессов и ее применение в радиотехнике, М.: Сов. Радио, 1960.

47. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Наука, Физматлит, 1973.

48. Акопян А.С., Кузьмина Н.Б., Шиленко Ю.В. Метод анализа экономической эффективности лечебно-профилактических организаций. «Экономика здравоохранения» №5/6, 1999.

49. Вишняков В.Т., Манукян Л.М. О методологии анализа использования дорогостоящего медицинского оборудования. «Экономика здравоохранения», №4, 1999.

50. Габуева Л.А. Экономика ЛПУ: экономическая эффективность и бизнес-планирование. М., 2001.

51. Корсаков Д.Б. Как увеличить прибыль. СПб.: Образование-культура, 1998.Розоноэр Л.И. Обмен и распределение ресурсов (обобщенный термодинамический подход). // АиТ 1983, №1, с. 115-132, №2 с.65-79, №3 с.82-103.

52. Цирлин A.M. Методы усредненной оптимизации и их приложения. М.: Наука. Физматлит, 1997, 304 с.

53. Ильина Н.А. Модель и задача оптимального управления запасами продуктов с ограниченным сроком годности. Тезисы докладов Международного симпозиума "Обобщенные решения в задачах управления (GSCP - 2002)". - Переславль-Залесский: 2002, с.234.

54. Ильина Н.А., Кудряшов А.Я., Цирлин A.M. Задача обновления оборудования для лечебно-профилактического учреждения. Проблемы управления здравоохранением. - М.: №3, 2002, с. 52.

55. Ильина Н.А., Кудряшов А.Я., Цирлин A.M. Методика расчета оптимальной стоимости обслуживания и числа койко-мест для хозрасчетного лечебно-профилактического учреждения. Экономика здравоохранения. - М.: №8, 2002, с. 10.

56. Ильина Н.А., Цирлин A.M. Оптимальное управление закупкой и продажей ресурса с учетом затрат на складирование. Сб. трудов Международ, науч. конф. "Математические методы в технике и технологиях" (ММТТ-13) Санкт-Петербург, 2000. - с. 142.

57. Кудрина Н.Ю., Ильина Н.А. Модель и оптимальное решение задачи выбора и обновления оборудования. Тезисы докладов Международного симпозиума "Обобщенные решения в задачах управления (GSCP - 2002)". - Переславль-Залесский: 2002, с.237.128