Моделювання процесів використання виробничого обладнання на промислових підприємствах

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК: 330.115:338.45

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата економічних наук

МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ВИКОРИСТАННЯ ВИРОБНИЧОГО ОБЛАДНАННЯ НА ПРОМИСЛОВИХ ПІДПРИЄМСТВАХ

Спеціальність 08.03.02 - Економіко-математичне моделювання

АГАФОНОВА НАТАЛІЯ ЄВГЕНІВНА

Донецьк - 1998

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті економіки промисловості НАН України (м. Донецьк).

Науковий керівник:

Берсуцький Яків Григорович, доктор економічних наук, професор, Інститут економіки промисловості НАН України, директор обчислювального центру.

Офіційні опоненти:

Забродський Вячеслав Адамович, доктор економічних наук, професор, Харківський державний університет Міністерства освіти України, завідуючий кафедрою економічної кібернетики;

Хижняк Володимир Іванович, кандидат економічних наук, старший науковий співробітник, заступник директора "Донецькприватцентр".

Провідна установа - Дніпропетровський державний університет Міністерства освіти України, м. Дніпропетровськ, кафедра економічної кібернетики.

Захист відбудеться "25" листопада 1998 р. о 14-00 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 11.051.01 Донецького державного університету за адресою: 340055, м. Донецьк, вул. Університетська, 24.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Донецького державного університету за адресою: 340055, м. Донецьк, вул. Університетська, 24.

Автореферат розісланий "20" жовтня 1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Г.С. Овечко.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність дослідження. Пошук нових підходів до управління виробничо-господарською діяльністю підприємства в перехідний період обумовлює необхідність рішення таких проблем як перетворення структури виробництва у відповідності до вимог ринку, технічним переозброєнням безпосередньо процесів виробництва, розробкою нових технологій випуску сучасних виробів.

Разом з тим необхідно відзначити, що процеси скорочення матеріального виробництва, істотне зниження ефективності виробничого потенціалу в частині технічного стану основного обладнання в значній мірі торкнулося промислових підприємств країни. Відомо, що раціональне використання виробничого обладнання підприємства, обумовлює зростання їхньої сукупної продуктивності і на цій основі істотне підвищення продуктивності праці, економію трудових, матеріальних і енергетичних ресурсів, приводить в дію всі чинники послідовної інтенсифікації економіки, що особливо важливо в умовах переходу до нових ринкових умов.

Важливим напрямом рішення цих питань є озброєння управлінських робітників сучасними підходами до підготовки і прийняття перспективних і оперативних рішень по ефективному використанню виробничого обладнання і організації його ремонту на базі використання економіко-математичних методів, засобів обчислювальної техніки і нових інформаційних технологій. Підвищення результативності використання обладнання дозволяє ввести в дію такі резерви виробництва як зменшення простоїв робітників і дефіцитного обладнання, поліпшення використання виробничих ресурсів за рахунок оптимізації їхнього планування, підвищення ритмічності виробництва.

В науковій вітчизняній і зарубіжній літературі питанням ефективного використання виробничого обладнання на рівні промислового підприємства приділяється достатня увага. Разом з тим, проблема, що досліджується є настільки широкою, а нові можливості, що відкриваються завдяки застосуванню економіко-математичних методів і засобів обчислювальної техніки, настільки різноманітні і плідні, що всяке просування по шляху адекватності математичних моделей об'єктам і процесам управління по використанню виробничого обладнання, має не тільки теоретичне, але і практичне значення.

Актуальність проблеми підвищення ефективності роботи промислового підприємства на базі моделювання процесів управління використанням виробничого обладнання, а також нестача, що відчувається, сучасних науково-методичних розробок і досвіду їхнього практичного впровадження - все це визначило вибір теми, мети і задач дослідження.

Зв'язок роботи з науковими планами, темами. Основні теоретичні положення дисертаційної роботи використовувались в дослідженнях, які виконувались у відповідності до плану і тематики науково-дослідних робіт Інституту економіки промисловості НАН України в 1996-1998рр., по темі 151897 (номер державної реєстрації 0197V009481) - "Розробка автоматизованих комплексів прийняття управлінських рішень на рівні підприємства", підтемі "Дослідження і проектування комп'ютерних систем управління ресурсами підприємства з використанням економіко-математичних методів", а також науково-технічних програм Обчислювального центру Інституту економіки промисловості НАН України, які виконувались у рамках госпрозрахункових тематик на підприємствах Донецького регіону.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є теоретичне обґрунтування і розробка комплексу економіко-математичних моделей управління використанням виробничого обладнання і підвищення ефективності їхньої практичної реалізації в нових умовах функціонування промислових підприємств. Для досягнення мети в дисертаційній роботі було поставлено і вирішено такі задачі:

- проаналізовано стан використання виробничого обладнання в сучасних умовах функціонування промислового комплексу;

- досліджено теоретичні питання, що стосуються змісту суті процесів управління використанням виробничого обладнання на промислових підприємствах;

- розглянуто моделі ресурсних можливостей підприємства;

- запропоновано методику визначення оптимальних термінів служби обладнання на промислових підприємствах;

- запропоновано модель визначення структури виробів і методів їхнього розвузлування при включенні в план виробництва;

- розроблено економіко-математичну модель оптимізації завантаження основного обладнання;

- сформульовано основні положення проектування і розробки інформаційної системи прийняття управлінських рішень по використанню і ремонту обладнання і обґрунтування її складу і структури;

- розроблено алгоритм формування графіків поточних і капітальних ремонтів виробничого обладнання;

- запропоновано комплексну методику аналізу використання виробничого обладнання на базі нових інформаційних технологій.

Предмет і об'єкт дослідження. Предметом дослідження є економіко-математичні методи визначення можливості їхнього застосування в управлінні використанням виробничого обладнання.

Об'єктом дослідження є процеси управління використанням обладнання на промислових підприємствах, зокрема, машинобудівного комплексу.

Теоретична і методологічна основа дослідження. Теоретичну і методичну основу дослідження складає наукова спадщина вітчизняних і зарубіжних учених у галузі теорії управління, економіко-математичного моделювання, системного аналізу, застосування обчислювальної техніки і нових інформаційних технологій. В дисертаційній роботі використано результати наукових досліджень і передовий досвід у галузі економіки, інформатики, розробки економіко-математичних методів в управлінні виробничими процесами, а також результати авторських досліджень у ВАТ "Новогорлівський машинобудівний завод", ВАТ "Металургмодуль", ВАТ "Донецькгірмаш".

Наукова новизна результатів дослідження. Основним науковим результатом є теоретичне обґрунтування і практичні рекомендації по вдосконаленню управлінських процесів використання виробничого обладнання на базі комплексного застосування економіко-математичних методів і сучасних інформаційних технологій. В дисертаційній роботі:

- розглянуто основні аспекти управління з точки зору прийняття рішень і реалізації конкретних функцій управління використанням виробничого обладнання в умовах комплексної комп'ютеризації рішення економічних задач. При цьому проблема ефективного використання виробничого обладнання розглядається в контексті максимального завантаження верстатів в процесі оптимізації річних і поточних планів випуску виробів;

- розглянуто моделі ресурсних можливостей підприємства, що дозволять здійснювати оптимізацію планів виробництва і завантаження обладнання в залежності від стану наявних ресурсів підприємства;

- запропоновано методику визначення оптимальних термінів служби обладнання, використання якої на підприємстві дасть можливість встановити кількісні співвідношення між тривалістю роботи обладнання і результатами його використання;

- запропоновано модель розвузлування виробів, які включено в програму випуску виробів підприємством, реалізація яких дозволяє прогнозувати завантаження основного обладнання практично на будь-який календарний період;

- обґрунтовано необхідність і показано нову можливість використання оптимізаційного підходу при формуванні виробничої програми підприємства, що враховує кількісні і якісні параметри наявності і стану виробничих ресурсів, ринковий попит на конкретні вироби;

- розроблено моделі і алгоритми оптимізації завантаження обладнання основних виробничих підрозділів підприємства, що реалізують процеси формування різноманітних варіантів планів випуску виробів;

- сформульовано особливості проектування інформаційної системи управління використанням і ремонтом обладнання, що дозволить своєчасно приймати оперативні рішення і прогнозувати стан виробництва;

- розроблено алгоритм формування графіків поточних і капітальних ремонтів обладнання, що враховує випуск виробів у відповідний плановий період;

- запропоновано методику комплексного аналізу використання виробничого обладнання, на базі якого мається можливість, яка дозволяє приймати управлінські рішення по своєчасній заміні, ремонту обладнання і підвищенню ефективності його роботи.

Практичне значення отриманих результатів. Практичне значення теоретичних положень підтверджується їхнім використанням в конкретних умовах промислових підприємств Донецького регіону. Найбільш істотними результатами є:

- рекомендації по розробці інформаційної системи управління використанням обладнання;

- модель визначення структури виробів і засоби їхнього розвузлування при формуванні планів виробництва;

- рекомендації по розробці і використанню алгоритмів оптимізації завантаження основного обладнання;

- алгоритми формування графіків поточних і капітальних ремонтів обладнання;

- методика аналізу використання обладнання.

Результати дисертаційних досліджень впроваджено на ВАТ "Донецькгірмаш", ВАТ "Новогорлівський машинобудівний завод" і ВАТ "Металургмодуль".

Річний економічний ефект складає 77.3 тис. грн.

Апробація результатів дослідження.

Основні положення, висновки і рекомендації обговорювалися на наукових, теоретичних семінарах в Інституті економіки промисловості НАН України, Донецькому інституті економіки і господарського права. Положення, що захищаються знайшли відображення в монографії, брошурах і статтях, методичних матеріалах.

Публікації. По темі дисертації опубліковано 4 роботи, в тому числі одна колективна монографія. Загальний обсяг - 20.22 д.а., з яких 4.3 д.а. належить особисто автору.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу з розділів, висновків по кожному розділу, загальних висновків, списку використаних джерел і додатків. Вона містить 175 сторінок друкарського тексту, 15 малюнків, 5 таблиць, список використаних джерел з 137 найменувань і 2 додатки на 18 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

В першому розділі "Теоретичні передумови вдосконалення процесів використання виробничого обладнання на промислових підприємствах" розглядаються основні теоретичні положення вдосконалення процесів використання виробничого обладнання. Дослідження стану використання обладнання показали динаміку показників фондовіддачі і фондомісткості на конкретних підприємствах. Аналіз дозволив визначити основні напрямки удосконалення процесів використання обладнання,

Перший напрям зумовлено ринковим попитом на продукцію, що випускається підприємством В цьому випадку головним є ефективність поточного планування виробництва, в результаті якого формується річна і квартальна програма випуску виробів. Результати розрахунку таких програм зумовлено наявним на підприємстві верстатним парком і визначають необхідність і можливість заміни фізично і морально застарілого обладнання. Найважливішим при реалізації першого напряму є ефективна система капітальних і поточних ремонтів.

Другий напрям обумовлюється кон'юнктурним попитом на нові вироби, розробка, проектування і випуск яких визначено підприємством на найближчу перспективу. В цьому випадку перспективний план розвитку виробництва припускає набуття нового обладнання, заміну наявного, в залежності від оптимального терміну служби кожного виду, розробку заходів по підвищенню ефективності ремонтних служб.

Третій напрям припускає забезпечення використання обладнання в оперативному режимі. Саме в оперативних виробничих програмах зосереджено ресурсні можливості підприємства, визначається завантаження обладнання по кожному виробу, виявляється якість поточних і капітальних ремонтів.

Загальну схему реалізації означених напрямків показано на рис. 1. Реалізація цих процесів досліджується в аспекті підвищення ефективності системи управління промисловим підприємством в цілому і реалізації її функцій.

Функції управління здійснюються суб'єктом управління. І, як це показано в роботі, самий процес управління має просторово-часові характеристики. Так функції управління використанням обладнання в залежності від тривалості часових періодів здійснюються на перспективному, поточному і оперативному рівнях управління. При цьому під перспективним рівнем розуміється управління використанням обладнання на довгострокових інтервалах часу (більш одного року), процес використання обладнання в період від місяця до року - поточне управління, на внутрішньомісячних інтервалах часу використання обладнання - оперативне управління. Структурний і функціональний аналіз процесів використання обладнання дозволив навести таку структуру системи управління, в якій доцільне функціонування об'єктів управління реалізується узагальненими функціями (плануванням, обліком, аналізом, регулюванням).

Основна увага в роботі приділяється функції планування, яка складається як сукупність дій планових і суміжних служб управління підприємства по формуванню, прийняттю і реалізації управлінських планових рішень. Причому, якщо на тривалих інтервалах часу прийняття планових рішень по використанню обладнання внаслідок динамічності і стохастичності виробничих процесів достатньо використати агреговані показники (номенклатура і асортимент виробів, що випускаються, об'ємне завантаження обладнання, зведені норми видатку матеріалів), то по мірі зменшення інтервалу прийняття рішень необхідний перехід від узагальнених до часткових виробничих процесів, і, як правило, до деталізованих планових показників роботи виробничого обладнання.

В дослідженні показано, що найбільш ефективним є використання економіко-математичних методів на рівні поточного планування, де існує можливість оптимізованого збалансування ресурсів у відповідності до річних і квартальних планів. Застосування методів оптимізації дозволяє здійснити координацію і кількісне пов'язування в часі і просторі процесів використання виробничого обладнання на промислових підприємствах.

В дисертації досліджено основні методи оптимізації використання виробничого обладнання при формуванні річних і поточних планів виробництва. Важливим при цьому є система календарних норм трудомісткості і трудозатрат на одиницю продукції на виробничих стадіях її виготовлення.

Рис. 1. Загальна схема використання обладнання в системі управління підприємством

Вихідними при оптимізації в роботі приймаються: модель технології виробництва; послідовність однорідних календарних періодів: h{h}; тривалість виробничого циклу (ТВЦ) для всіх "еталонних" видів продукції: Д_j, jJ; безліч стадій виробництва (W) для підприємства в цілому (в машинобудуванні такими стадіями є заготівельний, механообробний, складальні технологічні переробки); тривалості виробничих підциклів (тривалість й стадії для виробу j; відповідно початок і закінчення цієї стадії); кількість h_j календарних періодів h (технологічних етапів), в течію яких вироб j знаходиться в процесі виробництва, визначається величиною Д_j.

Шукані: величини трудомісткості обробки виробу j на обладнанні i та трудозатрат робітників професії в кожному календарному (обліково-плановому) періоді h з hj таких періодів (h=1, 2,..., hj); величина витрати (споживання у виробництві) матеріалу l в періоді h.

В роботі відмічається така обставина. Якщо витрата праці здійснюється безперервно по послідовності всіх календарних періодів (цілком не суперечливе допущення), то витрати матеріалу передбачаються дискретно на початку кожної виробничої стадії для виробу j. Іншими словами, зведені трудові нормативи повинні дезагрегуватися безпосередньо по календарних етапах, матеріальні спочатку по технологічних періодах, а в підсумку по календарних етапах (всі разом по так званих технологічних етапах).

Ситуації, в яких плановим службам підприємства необхідно формувати реальні варіанти планів {Хдоп}, описуються більшою кількістю взаємопов'язаних показників, технологічних параметрів і нормативів, що відображають ресурсні можливості, систему структурних умов і цільових вимог, що ставляться до планових рішень, які оптимізуються. Формальний запис Хорt=(ОFорt), Хорt{Хдоп} будемо розуміти як підсумковий результат Хорt функціонування процедур оптимізації ОFорt планів при конкретній ситуації. Знайдене рішення є найкращим (економічно вигідним) з безлічі {Хдоп} допустимих рішень-альтернатив.

Шуканий план Хорt, як правило є складною функцією багатьох змінних, аналітичний вид якої на час формування плану не відомий. Як змінні виступає безліч техніко-економічних умов функціонування, технологічні аспекти діяльності, зв'язки підприємства зі суміжними підприємствами і споживачами його продукції, а також цілі, які сприяють досягненню необхідних кінцевих результатів. Труднощі побудови і використання моделей оптимізації планових рішень пов'язані з вибором потрібного ступеню адекватності математичного опису виробничо-економічних ситуацій, з повнотою інформаційного забезпечення, а також з вибором методів і засобів практичного рішення відповідних оптимізаційних задач. моделювання використання обладнання інформаційна

Плануючи діяльність підприємства в реальному виробництві, як правило, моделюється і досліджується лише та частина цієї безлічі, яка включає допустимі, тобто практичні реальні варіанти планових рішень. Власно побудова всієї сукупності таких рішень і завдання правил переваги на цій безлічі (цільових функцій) і складає зміст економічної постановки задачі формування програми випуску виробів. Подальший вибір необхідних обчислювальних засобів і програмних методів рішення на ПЕОМ, організація всього регламентованого технологічного процесу руху інформації описується у відповідних методичних матеріалах.

Будуючи модель оптимізації планів, придатну для будь-яких можливих розгалужень ситуації, передусім необхідно визначити типові компоненти загальної моделі прийняття рішень (МПР). В цілому вона розглядається як композиція часткових моделей, що відображають в майбутньому істотні аспекти функціонування підприємства в плановому періоді. Пріоритетними моделями є моделі технології виробництва (Мt), планів виробництва (Мр), ресурсних можливостей підприємства (Мr), структурних умов (Мs) цілей оптимізації (Mo). Сполучною ланкою всіх часткових моделей служить модель планів виробництва. Вона призначена погоджувати між собою техніко-економічні, технологічні, ресурсні і інші аспекти діяльності підприємства в поточному році, а при необхідності - і за його межами.

Моделі технології і плану виробництва в роботі розглядаються як еталонні, тобто принципові для побудови загальної моделі прийняття рішень по раціональному використанню виробничого обладнання. Разом з тим, ці моделі лише фіксують вид тих математичних конструкцій, за допомогою яких описуються плани і технологія як інформаційні об'єкти. Інші моделі є розрахунковими. Спільно вони дозволяють обмежити ту галузь в просторі виробничих можливостей підприємства, в якій знаходяться всі допустимі планові рішення. В кожну розрахункову модель складовою частиною входить Мр (модель ресурсних можливостей будується з використанням Мt).Формально загальну схему "складання" МПР представимо таким записом:

Мпр=м_о [м_rм_sМ_t].

Вираз в квадратних дужках і є модель виробничих можливостей підприємства. Її отримано перетином множин, здійснених по ресурсах і прийнятних по структурних обмеженнях і цільових вимог альтернативних планових рішень.

В дослідженні виробничі можливості підприємства розглядаються через суть кожної з відповідних моделей. Групи лінійних обмежень, що досліджуються в дисертації є складовими частинами моделі ресурсних можливостей підприємства, кожна з яких відповідає конкретному виду ресурсів.

Можливості по ресурсах обладнання:

(1)

де - дійсний річний фонд часу роботи i-го обладнання; - введення нового фонду у відповідності до приросту потужностей, що затверджуються, в тому числі за рахунок технічного переозброєння і капітального ремонту обладнання; - дійсний річний фонд часу роботи одиниці обладнання - шукана кількість додаткових одиниць обладнання i. Суворі рівності необхідно дотримувати тільки для найважливішого унікального обладнання. Завантаження інших видів обладнання встановлюється у відповідності до оптимальних планових рішень, що формуються з використанням моделі оптимізації планових рішень.

Можливості по ресурсах площ для установлення додаткового обладнання:

(2)

де - норма площі на установлення одиниці обладнання - загальна корисна вільна виробнича площа для додаткового обладнання.

Можливості по ресурсах капітальних вкладень:

(3)

де - капітальні затрати на покупку, транспортування і установлення одиниці обладнання - реально можлива кількість одиниць обладнання i, яке підприємство може придбати в плановому році; К* - частина загального обсягу грошових коштів, що іде на придбання обладнання.

Аналогічно розглянуті і можливості підприємства по матеріальних і трудових ресурсах, фонду заробітної плати. Таким чином, модель ресурсних можливостей, наведена в роботі системою співвідношень, як змінні величини включає компоненти (шуканий випуск виробів j; шукана кількість додаткових одиниць обладнання i; шукана додаткова необхідна кількість матеріалів l; шукана кількість додаткових робітників л). Сукупність цих векторів і є принциповою моделлю планового рішення.

В другому розділі "Економіко-математичні методи і моделі процесів використання обладнання" розглянуто моделі визначення оптимального терміну служби обладнання, моделі визначення структури виробів, випуск яких передбачається включити в план виробництва, з урахуванням оптимізації завантаження основного виробничого обладнання.

Цілеспрямована робота по вишукуванню резервів поліпшення використання обладнання знаходиться в прямій залежності від зменшення його простоїв і передбачає скорочення запасів не встановленої і зайвої техніки, вдосконалення структури наявного парку машин і обладнання, зниження втрат робочого часу і підвищення коефіцієнту змінності. Рішення цих задач вимагає створення цілісної і гнучкої системи управління, яка дозволить повніше реалізувати функції планування, обліку, аналізу і регулювання використання основних фондів.

Для проектування такої системи визначальним є формування основних показників використання основного виробничого обладнання підприємства, найважливішим з яких служить визначення їхніх термінів служби в процесі експлуатації. Оскільки умови сучасного виробництва, що визначають терміни служби, істотно змінюються в часу, то цілком ясно, що економічно доцільний термін служби техніки - категорія динамічна, кількісно змінювальна в часу і об'єктивно існуюча для даних умов виробництва.

В дисертації відмічається, що економічно доцільні терміни служби відображають не індивідуальну тривалість використання конкретної групи обладнання, а середню тривалість функціонування у виробництві всієї сукупності обладнання даної конструкції. В зв'язку з цим не слідує ототожнювати поняття економічно доцільного терміну служби і оптимального терміну заміни зношеного обладнання, де перше визначає відтворення конкретного парку машин в нормальних умовах їхнього функціонування, друге - доцільну тривалість експлуатації обладнання в певних умовах. Оптимальний термін заміни зношеного обладнання як функція конкретних умов експлуатації описується кривою розподілу, де економічно доцільний термін служби визначає математичне очікування даного розподілу.

В дослідженні розглянуто математико-логічний алгоритм розрахунку завантаження верстатного обладнання і його структури по кожному виду. Сукупність запропонованих моделей дозволяє простежити основну методику і послідовність робіт, направлених на оптимізацію використання основного обладнання підприємства з урахуванням розробки раціональних виробничих програм практично на будь-який календарний період і дадуть можливість опробувати різноманітні варіанти виробничих програм по підприємству в цілому, не вдаваючись до експериментів на реальному об'єкті. При цьому необхідно відмітити, що оптимальне планування на основі економіко-математичних моделей є в деякому сенсі науковим передбаченням. Цілком очевидно, що вірогідність таких передбачень є прямим слідством адекватності моделей і об'єкту (в математичному сенсі), повноти і якісності інформаційної бази і програмного забезпечення.

Запропонований в роботі комплекс моделей планування завантаження обладнання функціонально поділяється на дві групи: моделі оптимального планування і моделі техніко-економічних розрахунків. Останні безпосередньо не включають елементів оптимізації і розуміються як математико-логічний апарат (комплекс відповідних алгоритмів), що забезпечує проведення аналізу з метою оптимального планування роботи виробничого обладнання. Моделі цієї групи можуть функціонувати як для підприємства в цілому, так і для його виробничих підрозділів.

Промислове підприємство (зокрема машинобудівне) володіє певним парком верстатного обладнання, об'єднаного за технологічними ознаками і технічними характеристиками в групи під певним шифром. Інформаційною вихідною базою для проведення розрахунків є виробнича програма (перелік номенклатури виробів, які підлягають виготовленню на підприємстві в конкретному часовому періоді; по кожній позиції номенклатури задано кількість виробів на випуск).

Інформаційною базою всіх подальших розрахунків служить матриця трудомісткості, елементи якої визначають трудомісткість обробки (в нормо-годинах) одиниці кожного виробу на будь-якому з шифрів обладнання, що розглядається:

де i - індекс шифру обладнання, виду роботи iI=(1.2, …, m); j - індекс позиції виробу виробничої програми jJ=(1.2, …, n); t_ij - нормативні затрати часу роботи i-го шифру обладнання на одиницю j-го виробу; p_j - кількість виробів в j-й позиції виробничої програми; m - кількість шифрів обладнання; n - кількість видів продукції; T - матриця трудомісткості; P - вектор виробничої програми.

=(₁, …, _i, …, _m)- вектор основного обладнання, працюючого змін в добу (=1, 2, 3); _i - кількість верстатів i-го шифру обладнання, працюючого змін в добу.

Очевидно, що вектор S основного обладнання підприємства виражається сумою:

Оскільки планові розрахунки практично виконуються для прогнозування і аналізу на певний календарний період, і оскільки у виробничому процесі неминучі втрати корисного робочого часу, в розрахунку необхідно враховувати:

- календарний робітничий фонд роботи одного верстата в календарному періоді, що розглядається при однозмінній роботі (у верстато-годинах);

- коефіцієнт корисного використання робочого фонду часу.

На підставі вихідної інформації при комп'ютеризації розрахунків визначаються такі дані:

вектор фондів часу одного верстата при однозмінній роботі:

вектор фондів часу при трьохзмінному режимі роботи верстатів:

вектор фондів часу при встановленому плановому режимі роботи верстатів:

вектор потрібних фондів часу на задану виробничу програму:

Після визначення інформації про наявні фонди часу при трьохзмінному (x) і плановому (t) режимах роботи обладнання, а також про розрахункові фонди (f) на задану виробничу програму визначається оцінка можливості виконання цієї програми. Іншими словами, порівняння цих векторів дозволяє чітко уявити картину завантаження обладнання, виявлення вузьких місць, а також наявності резервних (недовантажених) видів обладнання.

В роботі розглянутий комплекс економіко-математичних моделей, що забезпечують оптимізацію використання основного обладнання підприємства на етапах розробки виробничої програми для різноманітних календарних періодів (рік, квартали, місяці).

Використовуючи алгоритми розрахунку завантаження обладнання і структури завантаження обладнання для аналізу його складу, зроблений висновок, що виробнича програма, яка прогнозується для різноманітних планових періодів виявляє надлишок одних видів і крайній нестаток інших видів обладнання. Недовантаження веде до втрати великої кількості верстато-годин і в той же час обійтися без багатьох, навіть зрідка діючих верстатів, практично неможливо.

В дисертації весь процес оптимізації виробничої програми пропонується розділити на ряд відносно самостійних етапів. Цей основний принцип поетапного моделювання забезпечує заміну "глобальної" моделі послідовністю часткових моделей. На кожному з етапів використовується економіко-математична модель, що відображає тільки ті чинники, їхня взаємодія і умови, які беруться до уваги на даному етапі.

Найважливішим етапом є формування річної виробничої програми на основі "портфеля" замовлень підприємства. Для побудови моделей і реалізації алгоритмів формування в роботі введені позначки:

X= (x₁, …, x_j, …, x_n) - довільна допустима річна виробнича програма;

X= (x₁, …, x_j, …, x_n) - максимально допустимий план випуску виробів;

X= (x₁, …, x_j, …, x_n) - мінімально допустимий план випуску виробів;

Y= (y₁, …, y_j, …, y_n) - вектор "недовантаження" обладнання до рівня наявних річних фондів, тобто:

Відмітимо, що x_i і x_j відображають можливі межі випуску j-x виробів, причому x_j інколи включається у виробничу програму в обов'язковому порядку (згідно з укладеним контрактом), навіть якщо випуск цих виробів невигідний з точки зору критерію, оптимізації плану, що вибирається. Таким чином, на цьому етапі забезпечується варіювання виробничої програми в певних межах, що відображають потреби замовників в продукції підприємства.

Другою вимогою, що вноситься в моделі на етапі формування, є необхідність обліку обмежень по фондах часу (як відображення наявного верстатного парку). Як критерії оптимальності в моделі розглядаються такі: максимальний товарний випуск продукції; максимальне завантаження обладнання (мінімальне недовантаження); максимальний розмір прибутку від реалізації продукції. Природно, для даного дослідження важливим критерієм є максимальне завантаження обладнання. Алгоритми оптимізації завантаження обладнання, реалізація яких в процесі формування і розподілу планів виробництва на основі наявного "портфеля" замовлень, забезпечує науково обґрунтований підхід до використання виробничого потенціалу підприємства.

Структуру вихідного документа як результат реалізації алгоритмів розрахунків показано в табл. 1.

Маркетингові служби підприємства одержують можливість, провівши порівняльний аналіз, оцінювати всі привілеї і нестаток цих планів, вносити окремі корективи в деякий план, що приймається як кращий, причому ці корективи можуть бути викликані аналізом інших варіантів. Важливою умовою при цьому є виконання термінів випуску виробів, які визначені контрактами.

В третьому розділі дисертації "Методичні положення проектування системи управління процесами використання виробничого обладнання" визначено структуру і склад інформаційної системи управління, запропоновано моделі формування графіків ремонту обладнання, а також методику аналізу використання виробничого обладнання на промислових підприємствах.

Вдосконаленню механізму управління використанням виробничого обладнання сприяє всебічне застосування засобів обчислювальної техніки, поліпшення інформаційного обслуговування і впровадження сучасних інформаційних технологій. Найважливішим напрямом в досягненні вказаних цілей є проектування інформаційної системи (ІС) управління використанням обладнання на базі комплексного використання комп'ютерної техніки, що є складовою частиною загальної системи управління підприємством.

Процеси управління використанням виробничого обладнання ґрунтуються на перетворенні інформаційних ресурсів, в результаті якого підготовляються рішення і забезпечуються цілеспрямовані дії на матеріально-речовинні процеси. Прийняття рішень є, по суті, заключним актом управлінського циклу, результатом функціонування інформаційної системи. Таким чином, створення інформаційної системи як основи автоматизації управлінських рішень - це розробка форм і засобів використання інформаційних ресурсів, що відображають процес використання основного виробничого обладнання на підприємстві.

Основна мета функціонування ІС, і зокрема інформаційної системи управління використанням обладнання, полягає в повному і своєчасному задоволенні інформаційних потреб користувачів для прийняття управлінських рішень при ефективному використанні інформаційних ресурсів на базі широкого застосування засобів обчислювальної техніки і економіко-математичного моделювання.

В дисертації процес проектування інформаційної системи управління використанням обладнання пропонується розглядати на трьох структурних рівнях: базовому, процедурному і функціональному (рис. 2.). Базовий рівень ІС, що характеризує процеси утворення первинних даних, їхньої реєстрації, збору і передачі, включає бібліотеки базисів і алгоритмів формальної обробки (реалізує введення, контроль і корегування планових і облікових базисів), розподілені бази даних, що відображають загальний зміст інформаційних масивів системи управління використанням обладнання.

Процедурний рівень ІС реалізує процеси перетворення даних на основі банку даних і повідомлень, що надходять з базового рівня системи. Він включає банк алгоритмів управління (оптимізаційні задачі, розрахунок завантаження обладнання, алгоритми розрахунку амортизаційних витрат, сум зносу, графіку планово-запобіжного ремонту, кошторисів на капітальний ремонт і інші), бібліотеку запитань користувачів, бібліотеку програм, централізований банк даних.

Функціональний рівень ІС відображає реалізацію результатів перетворення даних і передачу інформації (використовуючи мережі АРМ) в функціональні підрозділи об'єкту, що управляється.

Таблиця 1. Розрахунок завантаження обладнання на плановий місяць ( - режимний фонд часу одного верстата, - коефіцієнт корисного використання обладнання)

№ п/п

Кількість верстатів

Фонд верстата (нормо-година)

Резерв

Дефіцит

змін

режим роботи

нормо- година

верста-тів

нормо-година

верста-тів

нормо-година

верста-тів

нормо-година

верста-тів

1

2

3

змінний

3-змінний

плановий

на програму

i

Рис. 2. Структура інформаційної системи управління

Проведені дослідження обсягу інформації, частота рішення задач планування і обліку, технічного і математичного забезпечення показують, що зокрема для реалізації задач планування поточних і капітальних ремонтів доцільно формування таких файлів: наявності обладнання, довідник технічних характеристик обладнання SPRAV), файл складу обладнання (SOSTAV), норм видатку матеріалів (NORMA), послідовності ремонтів (REMONT1), характеристик ремонтів (REMONT2), довідник найменувань основних видів обладнання (OS).

Одним з найбільш складних алгоритмів, що реалізують задачі планування ремонтних робіт є алгоритм формування графіків планових поточних та капітальних ремонтів обладнання, що відображає послідовність проведення ремонтних робіт. Алгоритм повинен передбачати погоджену роботу ремонтних бригад і ремонтно-механічного цеху з термінами і кількістю планованого до проведення ремонтних робіт обладнання. Для служби головного механіка, що виступає в інформаційній системі однією з керуючих підсистем, головною задачею є забезпечення безперебійної експлуатації обладнання з заданими точностними характеристиками і експлуатаційними показниками при своєчасному виконанні планових завдань.

Результатом реалізації алгоритму є сформований масив GRAFIK, записи якого відображають послідовність проведення планових ремонтів кожної одиниці обладнання по цехах. Файл GRAFIK має таку структуру:

[GRAFIK]=<s, i, di, ti, _i>,

де s - код цеху; i - інвентарний номер обладнання; d_i - вид ремонту i-го обладнання; d_i - дата почала ремонту i-го вид обладнання; t_i - трудомісткість ремонтних робіт по i-му вид обладнання; _i - тривалість простою i-го виду обладнання в ремонті.

Розглянуті в роботі алгоритми реалізують рішення основної задачі планування використання обладнання. Отримана планова інформація дасть можливість подальшого управління виробничим обладнанням по відхиленнях. Як приклад пропонується алгоритм корегування графіку ремонту, що дозволяє по відхиленнях, тобто при позаплановій остановці обладнання в зв'язку з аварійним виходом їх із ладу, вести корегування плану проведення ремонтних робіт і, як слідство, зміни виробничої програми випуску виробів.

Достатню увагу в роботі приділено питанням аналізу. При аналізі використання виробничого обладнання необхідно визначити:

- ступінь використання наявного парку обладнання і його комплектності;

- ступінь використання машинного часу (екстенсивне використання обладнання) і технічних можливостей обладнання (інтенсивне використання);

- ступінь зносу парку обладнання і вікового складу по виробничим підрозділам (цехами і дільницями);

- ступінь оновлення парку обладнання;

- резерви поліпшення використання парку обладнання;

- вплив ефективності використання виробничого обладнання на кінцеві результати виробництва.

Важливою видається класифікація основних чинників, які впливають на рівень використання виробничого обладнання.

Першу групу чинників обумовлюють показники, що характеризують наявність, склад, технологічну і вікову структуру виробничого обладнання, а також його виробничі можливості. Друга група чинників характеризує ступінь використання виробничого обладнання в реальному виробничому процесі і відображає відхилення фактичних показників експлуатації від планових або нормативних за період, що аналізується.

В роботі відмічається, що особливо актуальною в нинішній час є третя група чинників, яка характеризує процес оновлення парку виробничого обладнання. Під впливом науково-технічного прогресу, можливим перепрофілюванням підприємства, освоєнням і випуском нових виробів вдосконалюється технічний рівень основних фондів, що обумовлює зростання обсягу виробництва продукції і підвищення її якості.

Істотним резервом ефективного використання техніки на виробництві є додержання заданого режиму роботи обладнання по змінах, повне завантаження роботами і недопущення простоїв. В зв'язку з цим особливої уваги вимагає аналіз ритмічності виробництва. Наявні на підприємстві резерви, зв'язані з підвищенням рівня планування і організації виробничого процесу слідує обчислювати за допомогою коефіцієнту ритмічності (КE6), що розраховується по формулі:

,

де Qa₁ - сума позитивних відхилень від планового випуску; Qa₂ - сума негативних відхилень від планового випуску; Qa_1g- сумарне відхилення від планового випуску; Tg - кількість робітничих днів в періоді.

Доцільно поставлена аналітична робота, особливо в умовах автоматизації управлінських процесів і функціонування інформаційних систем, дозволяє підприємству оперативно впливати на хід виробництва, своєчасно приймати управлінські рішення.

ВИСНОВКИ

Комплекс проведених досліджень дозволив досягнути поставленої в роботі мети: показано необхідність і можливість використання економіко-математичних методів і інформаційних технологій в підвищенні ефективності використання виробничого обладнання на підприємствах промислового комплексу.

Основні наукові і практичні висновки:

При дослідженні проблем економіко-математичного моделювання і проектування інформаційних систем управління підприємством важливим є розгляд процесів використання обладнання як об'єкту управління, складність якого обумовлюється впливом структури і складу діючого на підприємстві виробничого обладнання в цілому на процес виробництва.

Рішення проблеми вишукування резервів поліпшення використання обладнання обумовлюється функціонуванням на підприємстві ефективної і гнучкої системи управління, що дозволить оперативно реалізувати функції планування, обліку і аналізу. З всієї сукупності функцій управління правомірно виділити функції прогнозування і планування, при реалізації задач яких найбільш наочно виявляється ефективність використання обладнання, що відображається в максимальній його завантаженні, зменшенні простоїв за рахунок збільшення партіонності запуску виробів у виробництво.

Просторова інтерпретація керуючої системи показує взаємозв'язок керуючої і виконавчої систем з метою прийняття управлінських рішень. При цьому запропонована трьохмірна декомпозиція системи управління дасть можливість уявити її і як сукупність підсистем, що забезпечують, серед яких найбільш важливими є інформаційне, технічне і математичне забезпечення.

Моделювання процесів визначення структури виробів, що випускаються і вузлів дозволяє визначити загальне завантаження обладнання, оптимізувати партіонності запуску деталей у виробництво, значно знизити підготовчо-заключний час використання обладнання.

Істотною причиною простою обладнання є недоробки у внутрішньозаводському плануванні, нечітка організація виробництва, слабка ремонтна база. Розробка засобів формування оптимальних планів виробництва з урахуванням завантаження основного обладнання в умовах функціонування інформаційних систем управління є найбільш перспективним напрямом Запропоновані алгоритми оптимізації завантаження обладнання, реалізація яких можлива в процесі формування і розподілу планів виробництва на основі наявного "портфеля" замовлень, забезпечують науково обґрунтований підхід до використання виробничого потенціалу підприємства.

Оскільки планові розрахунки практично виконуються для прогнозування і аналізу на певний календарний період, і оскільки в виробничому процесі неминучі втрати корисного робітничого часу (внутрішні і цілозмінні простої обладнання, їхній поточний капітальний ремонт) за базу в розрахунку необхідно враховувати календарний робітничий фонд роботи одного верстату в розглядуваному календарному періоді при однозмінній роботі і коефіцієнті корисного використання фонду робочого часу.

Запропоновані моделі і алгоритми формування графіків ремонту обладнання дозволяють вести розрахунки завантаження верстатного парку з урахуванням простоїв обладнання в різноманітних видах ремонту і прогнозувати випуск виробів по кожному виробничому підрозділу підприємства.

Методика аналізу використання обладнання дозволяє визначити рівень застосування виробничих ресурсів і прогнозувати формування таких найважливіших показників роботи підприємства, як продуктивність праці, фондовіддача і фондомісткість основного виробничого обладнання. Інформаційна модель аналізу повинна бути побудована з урахуванням можливості прийняття рішень по ефективному використанню різноманітних видів виробничих ресурсів підприємства, що здійсниться тільки на базі нових інформаційних технологій і комп'ютерної техніки.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ РОБІТ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Агафонова Н.Е. Информационная система управления использованием производственного оборудования. - Донецк: ИЭП НАН Украины, 1998. - 19 с.

2. Агафонова Н.Е. Принятие решений по эффективному использованию промышленного оборудования на предприятиях//Модели и алгоритмы принятия управленческих решений. - Донецк: ИЭП НАН Украины, 1998. - С. 231-266.

3. Харламова Л.Н., Агафонова Н.Е. Анализ использования производственного оборудования на промышленных предприятиях// Проблемы повышения эффективности функционирования предприятий различных форм собственности. - Донецк: ИЭП НАН Украины, 1997. - С. 163-176 (особистий вклад).

4. Харламова Л.Н., Ходос С.Я. Агафонова Н.Е. Метод принятия плановых решений при анализе подготовки производства// Моделирование экономических процессов. - Донецк: ИЭП НАН Украины, 1996. - С. 12-24. (особистий вклад).

АНОТАЦІЯ

Агафонова Н.Є. Моделювання процесів використання виробничого обладнання на промислових підприємствах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук за спеціальністю 08.03.02 - економіко-математичне моделювання. - Донецький державний університет Міністерства освіти України, Донецьк, 1998.

Дисертацію присвячено проблемам підвищення ефективності використання виробничого обладнання на базі економіко-математичного моделювання і інформаційних технологій. Процеси використання обладнання визначено як найважливіші об'єкти управління, розкрито суть основних функцій, основну увагу з них приділено плануванню. Розроблені моделі і алгоритми оптимізації поточних планів виробництва дозволяють підвищити ефективність використання обладнання, що відображається в максимальному його завантаженні, зменшенні простоїв за рахунок збільшення партіонності запуску виробів у виробництво. Визначений новий підхід до планування інформаційних систем управління, що дозволить комплексно вирішувати задачі планування, обліку і аналізу використання обладнання. Основні результати дослідження на промислових підприємствах ВАТ "Донецькгірмаш", ВАТ "Металургмодуль", ВАТ "Новогорлівський машинобудівний завод".

Ключові слова: управління, модель, оптимізація, план, інформаційна технологія, обладнання.

АННОТАЦИЯ

Агафонова Н.Е. Моделирование процессов использования производственного оборудования на промышленных предприятиях. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата экономических наук по специальности 08.03.02. - Экономико-математическое моделирование. Донецкий государственный университет Министерства образования Украины, Донецк, 1998.

Диссертация посвящена проблемам повышения эффективности использования производственного оборудования на базе экономико-математического моделирования и информационных технологий. Процессы использования оборудования определены как важнейшие объекты управления, раскрыта сущность основных функций, основное внимание из них уделено планированию. Разработанные модели и алгоритмы оптимизации текущих планов производства позволяют повысить эффективность использования оборудования, что отражается в максимальной его загрузке, уменьшение простоев за счет увеличения партионности запуска изделий в производство. Определен новый подход к проектированию информационных систем управления, позволяющий комплексно решать задачи планирования, учета и анализа использования оборудования.

Ключевые слова управление, модель, оптимизация, план, информационная технология, оборудования.

ANNOTATION

Agafonova N.E. The modeling of the process of using of industrial equipment on industrial enterprises. - Manuscript.

The dissertation is written to pursue Ph.D. in economy with 08.03.02 - Economic and mathematical modeling. - The Donetsk State University, Donetsk, 1998.

Dissertation is devoted to the problems of increase of effectiveness of use of industrial equipment, which is based on economic and mathematical modeling and informational technology. The process of use of equipment is defined as the most important object of management, the essence of main function was uncovered, the main attention was paid to planning. Developed models and algorithms of optimization of current plans permit increase the effectiveness of use of equipment, that has an effect on its maximum load, decrease of idle time on the account of increase of consignment of launching of goods in production. New approach to the planning of informational system in management, that permits to solve the problems of planning, calculation and analyses of use of equipment in complex, is developed.

...