Моделирование производственного процесса, связанного с созданием результата инновационной деятельности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

конкурентоспособность производственный моделирование

Актуальность темы. Данная курсоваяработа посвящена исследованию темы «Моделирование производственного процесса, связанного с созданием результата инновационной деятельности».

Актуальность темы работы и её значимость связаны с необходимостью проведения эффективной инновационной политики, с целью достижения более высоких результатов хозяйствования, в частности, повышения конкурентоспособности продукции на внешних рынках.

Повышение экономической роли инноваций, изменение темпов, направлений и механизмов развития инновационных процессов являются одним из ключевых факторов, обусловивших радикальные структурные сдвиги в экономике промышленно развитых и многих развивающихся стран. Они проявляются в росте инвестиций в образование и науку, технологические и организационные нововведения; опережающей динамике высокотехнологичных секторов промышленности при повышении технологического уровня традиционных отраслей хозяйства; возникновении новых видов деятельности и т.д.

Специфика инновационной деятельности:

* ориентацию на систему долгосрочных технологических приоритетов, которая формируется с учетом глобальных тенденций, внутренних социально-экономических задач, связанных с устойчивым развитием, повышением конкурентоспособности и национальной безопасности;

* поиск оптимального соотношения между масштабами прямых бюджетных дотаций и инструментами стимулирования исследований, разработок, инноваций;

* содействие инновационному развитию в широком экономическом контексте, предполагающем создание благоприятных условий, стимулирование инновационного поведения всех экономических игроков. Особое значение в этом процессе придается повышению эффективности общественных и государственных институтов, нацеленных на демонстрацию и тиражирование эффективных моделей и механизмов, разработке и использованию нестандартных методов и инструментов регулирования;

* наращивание усилий в поиске новых эффективных инструментов и форм частно-государственного партнерства. Обеспечивая и поддерживая такие альянсы, современное государство подает бизнесу «инновационные сигналы», оказывает содействие в реализации его инновационных стратегий и крупных инновационных проектов (соинвестирование, создание инфраструктуры, содействие трансферу научных результатов и технологий и др.) и одновременно добивается повышения отдачи от собственных инвестиций;

* рост интереса к сектору наукоемких услуг и нетехнологическим инновациям (организационным, управленческим, маркетинговым, потребительским), в значительной степени обусловленного признанием решающего значения информационных и коммуникационных технологий.

Два принципиально важных явления оказывают ключевое воздействие на долгосрочные перспективы инновационного развития -- и, соответственно, на формирование инновационных стратегий.

Во-первых, это глобализация и глобальная конкуренция, спрессовывающие время выхода на рынки, вынуждающие и компании и страны ускорять инновационные действия, все быстрее производить жизнеспособные товары и услуги. Все более активное влияние на инновационные процессы оказывает появление в мировом научно-технологическом пространстве новых глобальных игроков. Усиливается роль международного обмена технологиями, транснациональных корпораций, мобильности кадров и др. Одновременно все более инновационными становятся предлагаемые решения глобальных проблем (борьба с болезнями, энергетика, изменение климата, вода, безопасность и противостояние терроризму).

Во-вторых, это усложнение инноваций, междисциплинарный, межотраслевой характер которых делает соответствующие инвестиции все дороже и рискованней. Большинство фирм уже не могут заниматься инновациями в одиночку, поддерживать все необходимые исследования, получать информацию о рынках и др. Проблема заключается в том, как объединять усилия, привлекать знания со стороны, не теряя самостоятельности и не нанося ущерба собственным интересам.

В современных условиях экономического развития одним из важнейших направлений производственной деятельности промышленного предприятия является формирование системы управления интеллектуальной собственностью.

Промышленное предприятие в современных условиях ведет, как стратегическую (инновационную), так и тактическую (текущую производственную) деятельность, в условиях постоянного воздействия факторов внешней среды и с учетом особенностей внутренней среды.

Цель работы. Цель данной курсовой работы - рассмотреть и изучить инновации, как средство эффективного использования потенциала развития фирмы.

Инновационная деятельность включает данные о проводимых и предполагаемых к проведению идеях научно-технического характера, реализуемых НИР и ОКР, изобретениях и рационализаторских предложениях. Текущая деятельность включает в себя данные о производственной деятельности - объеме выпускаемой продукции, затратах, связанных с ее выпуском, объем реализованной продукции и ценовой политике.

Основные задачи. В соответствии с поставленной целью, в работе, последовательно возникают следующие задачи:

1) изучение теоретических подходов, развития инновационного процесса, методов внедрения развития организации;

2) рассмотрение основных этапов перехода на инновационно-производственный путь на примере конкретной организации;

3) оценка экономической эффективности инновационных предложений данной организации.



1. Общая часть

1.1 Краткая характеристика объекта исследования

Результатом работы должна стать реализация интегрированного информационного хранилища данных обеспечения инновационной деятельности предприятия, а также помощь в принятии управленческих решений при коммерциализации.

В сферу применения информационной системы входят:

- отдел научно-технической и инновационной деятельности «Управления предпринимательства и индустриально-инновационного развития Атырауской области»

- центр научно-технической информации;

- научные организации и наукоемкие промышленные компании.

Положение о государственном учреждении "Управление предпринимательства и индустриально - инновационного развития Атырауской области"

Общие положения

1. Государственное учреждение "Управление предпринимательства и индустриально-инновационного развития Атырауской области" (далее - Управление) является государственным органом Республики Казахстан, осуществляющим руководство в сферах по формированию и реализации на территории области основных направлений развития предпринимательства, отраслей промышленности, отраслевой науки, сферы услуг, торговли и туризма.

2. Управление осуществляет свою деятельность в соответствии с с Конституцией и законами Республики Казахстан, актами Президента и Правительства Республики Казахстан, иными нормативными правовыми актами, а также настоящим Положением.

3. Управление является юридическим лицом в организационно-правовой форме государственного учреждения, имеет печать и штампы со своим наименованием на государственном языке, бланки установленного образца, в соответствии с законодательством Республики Казахстан счета в органах казначейства.

4. Управление вступает в гражданско-правовые отношения от собственного имени.

5. Управление имеет право выступать стороной гражданско-правовых отношений от имени государства, если оно уполномочено на это в соответствии с законодательством.

6. Управление по вопросам своей компетенции в установленном законодательством порядке принимает решения, оформляемые приказами руководителя Управления и другими актами, предусмотренными законодательством Республики Казахстан.

7. Структура и лимит штатной численности Управления утверждаются в соответствии с действующим законодательством.

8. Местонахождения юридического лица: Республика Казахстан, Атырауская область, город Атырау, улица Айтеке би, 77. Индекс 060010.

9. Полное наименование государственного органа - Государственное учреждение "Управление предпринимательства и индустриально-инновационного развития Атырауской области".

10. Настоящее Положение является учредительным документом Управления.

11. Финансирование деятельности осуществляется из областного бюджета.

12. Управлению запрещается вступать в договорные отношения с субъектами предпринимательства на предмет выполнения обязанностей, являющихся функциями Управления.

Если Управлению законодательными актами предоставлено право осуществлять приносящую доходы деятельность, то доходы, полученные от такой деятельности, направляются в доход государственного бюджета.

1.2 Построение задачи. Определение объекта, цели и критерии исследования

Контекстная диаграмма «Исследовать производственный процесс, связанный с созданием результата инновационной деятельности»

Рис.1 Контекстная диаграмма «Исследовать производственный процесс, связанный с созданием результата инновационной деятельности»

Для описания наиболее общего представления моделируемой системы служит контекстная диаграмма (рис. 1). Она состоит из прямоугольного блока и стрелок. Прямоугольный блок представляет собой обобщенную функцию системы и его название описывает цель функционирования системы - Исследовать производственный процесс, связанный с созданием результата инновационной деятельности.

На основе результатов инновационной деятельности (РИД) начинается производственный процесс, связанный с созданием результата инновационной деятельности. Процесс управляется нормативными и законодательными актами. Выполняется процесс с помощью финансовых, кадровых, информационных и материальных ресурсов. На выходе процесса имеем продажу инновационного проекта, а также выпуск, реализацию инновационного продукта.

В контекстную диаграмму «Исследовать производственный процесс, связанный с созданием результата инновационной деятельности» входят блоки:

- Разработать инновационный проект;

- Реализовать инновационный проект в производстве.

Рис.2 Декомпозиция блока «Исследовать производственный процесс, связанный с созданием результата инновационной деятельности»

Для описания внутренней структуры контекстной диаграммы, т.е. структурирования обобщенной функции по ее подфункциям, используется декомпозиция (рис. 2). Декомпозицией называется процесс детализации функции на дочерней диаграмме.

1. При поступлении информации о РИД запускается функция разработки инновационного проекта. Управляющими воздействиями для функции являются нормативные и законодательные акты. Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы. На выходе получаем продажу инновационного проекта и сам инновационный проект.

2. Функция реализации инновационного проекта в производство запускается при поступлении на вход инновационного проекта. Управляющими воздействиями для функции являются нормативные и законодательные акты. Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы. На выходе получаем выпуск, реализацию инновационного продукта.

Рис.3 Декомпозиция блока «Разработать инновационный проект»

На рис.3 описываются процессы разработки инновационного проекта.

1. При поступлении информации о РИД запускается функция подготовки инновационного проекта, также на вход поступает обратная связь - доработка инновационного проекта. Управляющими воздействиями для функции являются нормативные и законодательные акты. Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы. На выходе получаем инновационный проект и результаты проведенных работ.

2. Функция оценки инновационного проекта запускается при поступлении на вход результатов проведенных работ и РИД. Управляющими воздействиями для функции являются нормативные и законодательные акты. Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы. На выходе получаем продажу инновационного проекта и доработку инновационного проекта в виде обратной связи.

На рис. 4 описываются процессы подготовки инновационного проекта.

Рис.4 Декомпозиция блока «Подготовить инновационный проект»

1. При поступлении информации о РИД запускается функция проведения маркетинговых и патентно-конъюнктурных исследований. Управляющими воздействиями для функции являются нормативные и законодательные акты. Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы. На выходе получаем информацию о проекте.

2. Функция проведения научно-технической подготовки производства запускается при поступлении на вход информации о проекте. Управляющими воздействиями для функции являются нормативные и законодательные акты. Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы. На выходе получаем инновационный проект и результаты проведенных работ.

На рис. 5 представлены процессы проведения маркетинговых и патентно-конъюнктурных исследований.

1. При поступлении информации о РИД запускается функция исследования потребительского спроса. Управляющими воздействиями для функции являются нормативные и законодательные акты, а также данные общественного мнения. Инструментами являются финансовые, кадровые (маркетологи, эксперты) и информационные ресурсы. Далее запускается функция исследования и прогнозирования объема реализации. Затем запускается функция исследования и прогнозирования цены. Управляющими воздействиями для функций являются экспертные данные. Инструментами являются финансовые, кадровые (эксперты) и информационные ресурсы.

2. При поступлении информации о РИД запускается функция проведения экспертизы на новизну, патентную чистоту. Управляющими воздействиями для функции является инструкция по экспертизе объектов на патентную чистоту. Инструментами являются финансовые, кадровые (патентоведы, разработчики), информационные и материальные ресурсы. Потом запускается функция проведения анализа конъюнктуры мирового рынка и конкретной продукции. Управляющими воздействиями для функции являются бюллетени БИКИ Конъюнктурного Института и другие фирменные каталоги. Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы. Далее запускается функция определения конкурентоспособности. Управляющими воздействиями для функции являются экспертные данные. Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы.

На выходе выполнения всех функций получаем информацию о проекте.

Рис.5 Декомпозиция блока «Провести маркетинговые и патентно-конъюнктурные исследования»

На рис. 6 описываются процессы проведения научно-технической подготовки производства.

При поступлении информации о проекте запускаются функции проведения НИР и ОКР. Управляющими воздействиями для функции являются нормативные и законодательные акты (данные по патентным исследованиям - ОИС). Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы. На выходе получаем инновационный проект и результаты проведенных работ.



Рис.6 Декомпозиция блока «Провести научно-техническую подготовку производства»

1. При поступлении на вход информации о результатах проведенных работ и РИД запускается функция определения критериев эффективности. На выходе получаем продажу инновационного проекта и бизнес-план.

2. При поступлении бизнес-плана на вход запускается функция определения рынка реализации инновационного проекта, а на выходе получаем продажу инновационного проекта и особенности рынка реализации.

3. При поступлении особенностей рынка реализации на вход запускается функция определения причин, мешающих повышению конкурентоспособности. На выходе получаем продажу инновационного проекта.

Управляющими воздействиями для функций являются нормативные и законодательные акты, инструментами - финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы.



Рис.7. Декомпозиция блока «Оценить инновационный проект»

На рис. 8 описаны процессы определения критериев эффективности.

При поступлении информации о РИД и результатах проведенных работ запускаются функции проведения научно-технической экспертизы и расчета экономических критериев. Управляющими воздействиями для функции являются нормативные и законодательные акты. Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы. На выходе получаем продажу инновационного проекта и бизнес-план.



Рис.8 Декомпозиция блока «Определить критерии эффективности»

Рис.9 Декомпозиция блока «Провести научно-техническую экспертизу»

На рис. 9 описаны процессы проведения научно-технической экспертизы. При поступлении на вход результатов проведенных работ и информации о РИД запускаются функции проверки ОИС на патентную чистоту и проведения экспертной оценки. На выходе получаем продажу инновационного проекта и бизнес-план. Управляющими воздействиями для функций являются нормативные и законодательные акты (для проверки ОИС на патентную чистоту это инструкция по экспертной оценке объектов на патентную чистоту и официальные издания патентных ведомств стран). Инструментами являются финансовые, кадровые (патентоведы, разработчики и эксперты), информационные и материальные ресурсы.

Рис.10 Декомпозиция блока «Определить рынок реализации инновационного проекта»

На рис. 10 описаны процессы определения рынка реализации инновационного проекта.При поступлении бизнес-плана на вход запускается функция определения рынка. Затем запускается функция поиска инвесторов, далее функция определения источников средств. Управляющими воздействиями для функций являются нормативные и законодательные акты. Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы. На выходе получаем продажу инновационного проекта и особенности рынка реализации.



2. Специальная часть

2.1 Основные понятия и принципы моделирования

Слово «модель» произошло от латинского слова «modulus», означает «мера», «образец». Его первоначальное значение было связано со строительным искусством, и почти во всех европейских языках оно употреблялось для обозначения образа или прообраза, или вещи, сходной в каком-то отношении с другой вещью. Например, перед строительством здания, сооружения делали его уменьшенную копию для обсуждения, улучшения, утверждения проекта.

Моделирование в научных исследованиях стало применяться еще в глубокой древности и постепенно захватывало все новые области научных знаний: техническое конструирование, строительство и архитектуру, астрономию, физику, химию, биологию и, наконец, общественные науки. Большие успехи и признание практически во всех отраслях современной науки принес методу моделирования ХХ век. Однако методология моделирования долгое время развивалась отдельными науками независимо друг от друга. Отсутствовала единая система понятий, единая терминология. Лишь постепенно стала осознаваться роль моделирования как универсального метода научного познания.

Термин «модель» широко используется в различных сферах человеческой деятельности и имеет множество смысловых значений. В этом разделе мы будем рассматривать только такие модели, которые являются инструментами получения знаний.

Модель - это такой материальный или мысленно представляемый, то есть информационный объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал, обладая его существенными информационными свойствами (качественно-логическими и количественно-математическими), то есть характером отношений между элементами изучаемого объекта и его отношений к другим объектам физической реальности, так, что изучение модели дает новые знания об объекте-оригинале. Более строго, по сути модель представляет собой вид информационной системы, копирующей целевые системы (информационные, энергетические, вещественные), и предназначенной для изучения свойств последних. По форме модель может быть вопрощена на любом физическом носителе: вещественном изделии, компьютерной программе, мозге животных.

Моделирование - процесс построения, изучения и применения моделей. Оно тесно связано с такими категориями, как абстракция, аналогия, гипотеза и др. Процесс моделирования обязательно включает и построение абстракций, и умозаключения по аналогии, и конструирование научных гипотез. Главная особенность моделирования в том, что это метод опосредованного познания с помощью объектов-заместителей.

Модель выступает как своеобразный инструмент познания, который исследователь ставит между собой и объектом, и с помощью которого изучает интересующий его объект. Именно эта особенность метода моделирования определяет специфические формы использования абстракций, аналогий, гипотез, других категорий и методов познания.

В самом общем случае при построении модели исследователь отбрасывает те характеристики, параметры объекта-оригинала, которые несущественны для изучения объекта. Выбор характеристик объекта-оригинала, которые при этом сохраняются и войдут в модель, определяется целями моделирования. Обычно такой процесс абстрагирования от несущественных параметров объекта называют формализацией. Более точно,формализация - это замена реального объекта или процесса его формальным описанием.

Основное требование, предъявляемое к моделям - это их адекватность реальным процессам или объектам, которые замещает модель.

Практически во всех науках о природе, живой и неживой, об обществе, построение и использование моделей является мощным орудием познания. Реальные объекты и процессы бывают столь многогранны и сложны, что лучшим (а иногда и единственным) способом их изучения часто является построение и исследование модели, отображающей лишь какую-то грань реальности и потому многократно более простой, чем эта реальность. Многовековой опыт развития науки доказал на практике плодотворность такого подхода. Более конкретно, необходимость использования метода моделирования определяется тем, что многие объекты (или проблемы, относящиеся к этим объектам) непосредственно исследовать или вовсе невозможно, или же это исследование требует слишком много времени и средств.

В моделировании есть два различных подхода. Это натурное и абстрактное моделирование.

Натурная модель, физическая модель - это модель - копия объекта, выполненная из другого материала, в другом масштабе, с отсутствием ряда деталей. Например, это игрушечный кораблик, домик из кубиков, деревянная модель самолета в натуральную величину, используемая в авиаконструировании и др.

Абстрактная модель, информационная модель - это модель отображающая реальность путем не вещественных, а информационных связей - словесным описанием в свободной форме, описанием, формализованным по каким-то правилам, математическими соотношениями и т.п.

2.2 Изложение сущности исследуемой проблемы

На рис. 11 описаны процессы определения причин, мешающих повышению конкурентоспособности.



Рис.11 Декомпозиция блока «Определить причины, мешающие повышению конкурентоспособности»

При поступлении информации об особенностях рынка реализации на вход запускается функция исследования причин. За ней запускается функция определения механизмов взаимодействия. Управляющими воздействиями для функций являются нормативные и законодательные акты. Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы. На выходе получаем продажу инновационного проекта.

2.3 Постановка экономико-математической задачи

Линейное программирование -- математическая дисциплина, посвящённая теории и методам решения экстремальных задач на множествах n-мерного векторного пространства, задаваемых системами линейных уравнений и неравенств.

Линейное программирование (ЛП) является частным случаем выпуклого программирования, которое в свою очередь является частным случаем математического программирования. Одновременно оно -- основа нескольких методов решения задач целочисленного и нелинейного программирования. Одним из обобщений линейного программирования является дробно-линейное программирование.

Развитие экономики потребовало количественных показателей, и в 1920 годы был создан межотраслевой баланс(МОБ). Он-то и послужил толчком в деле создания и исследования математических моделей. Разработка МОБ в 1924--1925 годах в СССР повлияла на работы экономиста и статистика Василия Васильевича Леонтьева. Он разработал межотраслевую модель производства и распределения продукции.

В 1938 году Леонид Витальевич Канторович в порядке научной консультации приступил к изучению чисто практической задачи по составлению наилучшего плана загрузки лущильных станков (фанерный трест). Эта задача не поддавалась обычным методам. Стало ясно, что задача не случайная.

В 1939 году Леонид Витальевич Канторович опубликовал работу «Математические методы организации и планирования производства», в которой сформулировал новый класс экстремальных задач с ограничениями и разработал эффективный метод их решения, таким образом были заложены основы линейного программирования.

В 1949 году американский математик Джордж Бернард Данциг разработал эффективный метод решения задач линейного ре (ЗЛП) -- симплекс-метод.

Термин «программирование» нужно понимать в смысле «планирования» (один из переводов англ. programming). Он был предложен в середине 1940-х годов Джорджем Данцигом, одним из основателей линейного программирования, ещё до того, как компьютеры были использованы для решения линейных задач оптимизации.

Метод внутренних точек был впервые упомянут И. И. Дикиным в 1967 году.

Общей (стандартной) задачей линейного программирования называется задача нахождения минимума линейной целевой функции (линейной формы) вида:

Формула 1

Задача, в которой фигурируют ограничения в форме неравенств, называется основной задачей линейного программирования (ОЗЛП)

Формула 2

Задача линейного программирования будет иметь канонический вид, если в основной задаче вместо первой системы неравенств имеет место система уравнений с ограничениями в форме равенства:

Формула 3

Основную задачу можно свести к канонической путём введения дополнительных переменных.

Задачи линейного программирования наиболее общего вида (задачи со смешанными ограничениями: равенствами и неравенствами, наличием переменных, свободных от ограничений) могут быть приведены к эквивалентным (имеющим то же множество решений) заменами переменных и заменой равенств на пару неравенств.

Легко заметить, что задачу нахождения максимума можно заменить задачей нахождения минимума, взяв коэффициенты с обратным знаком.

Математическая статистика -- раздел математики, разрабатывающий методы регистрации, описания и анализа данных наблюдений и экспериментов с целью построения вероятностных моделей массовых случайных явлений. В зависимости от математической природы конкретных результатов наблюдений статистика математическая делится на статистику чисел, многомерный статистический анализ, анализ функций (процессов) и временных рядов, статистику объектов нечисловой природы.

Выделяют описательную статистику, теорию оценивания и теорию проверки гипотез. Описательная статистика есть совокупность эмпирических методов, используемых для визуализации и интерпретации данных (расчет выборочных характеристик, таблицы, диаграммы, графики и т. д.), как правило, не требующих предположений о вероятностной природе данных. Некоторые методы описательной статистики предполагают использование возможностей современных компьютеров. К ним относятся, в частности, кластерный анализ, нацеленный на выделение групп объектов, похожих друг на друга, и многомерное шкалирование, позволяющее наглядно представить объекты на плоскости.

Методы оценивания и проверки гипотез опираются на вероятностные модели происхождения данных. Эти модели делятся на параметрические и непараметрические. В параметрических моделях предполагается, что характеристики изучаемых объектов описываются посредством распределений, зависящих от (одного или нескольких) числовых параметров. Непараметрические модели не связаны со спецификацией параметрического семейства для распределения изучаемых характеристик. В математической статистике оценивают параметры и функции от них, представляющие важные характеристики распределений (например, математическое ожидание, медиана, стандартное отклонение, квантили и др.), плотности и функции распределения и пр. Используют точечные и интервальные оценки.

Большой раздел современной математической статистики -- статистический последовательный анализ, фундаментальный вклад в создание и развитие которого внес А. Вальд во время Второй мировой войны. В отличие от традиционных (непоследовательных) методов статистического анализа, основанных на случайной выборке фиксированного объема, в последовательном анализе допускается формирование массива наблюдений по одному (или, более общим образом, группами), при этом решение об проведении следующего наблюдения (группы наблюдений) принимается на основе уже накопленного массива наблюдений. Ввиду этого, теория последовательного статистического анализа тесно связана с теорией оптимальной остановки.

В математической статистике есть общая теория проверки гипотез и большое число методов, посвящённых проверке конкретных гипотез. Рассматривают гипотезы о значениях параметров и характеристик, о проверке однородности (то есть о совпадении характеристик или функций распределения в двух выборках), о согласии эмпирической функции распределения с заданной функцией распределения или с параметрическим семейством таких функций, о симметрии распределения и др.

Большое значение имеет раздел математической статистики, связанный с проведением выборочных обследований, со свойствами различных схем организации выборок и построением адекватных методов оценивания и проверки гипотез.

Задачи восстановления зависимостей активно изучаются более 200 лет, с момента разработки К. Гауссом в 1794 г. метода наименьших квадратов.

Разработка методов аппроксимации данных и сокращения размерности описания была начата более 100 лет назад, когда К. Пирсон создал метод главных компонент. Позднее были разработаны факторный анализ и многочисленные нелинейные обобщения.

Различные методы построения (кластер-анализ), анализа и использования (дискриминантный анализ) классификаций (типологий) именуют также методами распознавания образов (с учителем и без), автоматической классификации и др.

В настоящее время компьютеры играют большую роль в математической статистике. Они используются как для расчётов, так и для имитационного моделирования (в частности, в методах размножения выборок и при изучении пригодности асимптотических результатов).

Динамическое программирование в теории управления и теории вычислительных систем -- способ решения сложных задач путём разбиения их на более простые подзадачи. Он применим к задачам с оптимальной подструктурой(англ.), выглядящим как набор перекрывающихся подзадач, сложность которых чуть меньше исходной. В этом случае время вычислений, по сравнению с «наивными» методами, можно значительно сократить.

Метод динамического программирования сверху -- это простое запоминание результатов решения тех подзадач, которые могут повторно встретиться в дальнейшем. Динамическое программирование снизу включает в себя переформулирование сложной задачи в виде рекурсивной последовательности более простых подзадач.

В общем случае мы можем решить задачу, в которой присутствует оптимальная подструктура, проделывая следующие три шага.

Разбиение задачи на подзадачи меньшего размера.

Нахождение оптимального решения подзадач рекурсивно, проделывая такой же трехшаговый алгоритм.

Использование полученного решения подзадач для конструирования решения исходной задачи.

Подзадачи решаются делением их на подзадачи ещё меньшего размера и т. д., пока не приходят к тривиальному случаю задачи, решаемой за константное время (ответ можно сказать сразу). К примеру, если нам нужно найти n!, то тривиальной задачей будет 1! = 1 (или 0! = 1).

Перекрывающиеся подзадачи в динамическом программировании означают подзадачи, которые используются для решения некоторого количества задач (не одной) большего размера (то есть мы несколько раз проделываем одно и то же). Ярким примером является вычисление последовательности Фибоначчи, F3=F2+F1 и F4=F3+F2 -- даже в таком тривиальном случае вычисления всего двух чисел Фибоначчи мы уже посчитали F2 дважды. Если продолжать дальше и посчитать F5, то F2 посчитается ещё два раза, так как для вычисления F5 будут нужны опять F3 и F4. Получается следующее: простой рекурсивный подход будет расходовать время на вычисление решения для задач, которые он уже решал.

Чтобы избежать такого хода событий мы будем сохранять решения подзадач, которые мы уже решали, и когда нам снова потребуется решение подзадачи, мы вместо того, чтобы вычислять его заново, просто достанем его из памяти. Этот подход называется мемоизацией. Можно проделывать и дальнейшие оптимизации -- например, если мы точно уверены, что решение подзадачи нам больше не потребуется, можно выкинуть его из памяти, освободив её для других нужд, или если процессор простаивает и мы знаем, что решение некоторых, ещё не посчитанных подзадач, нам понадобится в дальнейшем, мы можем решить их заранее.

Подводя итоги вышесказанного можно сказать, что динамическое программирование пользуется следующими свойствами задачи:

· перекрывающиеся подзадачи;

· оптимальная подструктура;

· возможность запоминания решения часто встречающихся подзадач.

Динамическое программирование обычно придерживается двух подходов к решению задач:

· нисходящее динамическое программирование: задача разбивается на подзадачи меньшего размера, они решаются и затем комбинируются для решения исходной задачи. Используется запоминание для решений часто встречающихся подзадач.

· восходящее динамическое программирование: все подзадачи, которые впоследствии понадобятся для решения исходной задачи просчитываются заранее и затем используются для построения решения исходной задачи. Этот способ лучше нисходящего программирования в смысле размера необходимого стека и количества вызова функций, но иногда бывает нелегко заранее выяснить, решение каких подзадач нам потребуется в дальнейшем.

В основном все, широко приме-няемые в настоящее время, логистические системы использу-ют запасы. Поэтому для предприятия важной задачей является разработка; оптимальной стратегии управления запасами. В ка-честве запасов можно рассматривать сырье, полуфабрикаты, комплектующие и готовую продукцию. Задача управления за-пасами напрямую связана с организацией процесса закупок, то есть со снабжением предприятия, а также со сбытом гото-вой продукции. Методы и модели теории управления запасами позволяют определить оптимальные решения по управлению логистическами подсистемами снабжения, запасов и сбыта, обеспечить эффективное и согласованное функционирование этих подсистем. Некоторые модели теории управления запаса-ми применимы и в производственной логистике.

Задача управления запасами в общем случае формулирует-ся следующим образом: определить: оптимальный размер запа-са, размер, частоту и сроки поставки заказа, минимизирую-щие суммарные затраты. В затраты обычно входит стоимость закупки, доставки и хранения продукции. Более точно структу-ра затрат будет представлена ниже.

Можно выделить следующие основные причины создания запасов:

-необходимость непрерывного снабжения производственно-го процесса с целью обеспечения его непрерывности;

- периодичность производства поставщиками отдельных видов продукции;

-особенности транспортировки от поставщика до потребите-ля, связанные с несовпадением ритма производства и по-ставок продукции с ритмом их потребления.

Создание запасов позволяет быстро удовлетворять запросы потребителей при сбыте продукции, обеспечивать устойчивое функционирование производственной системы, учитывать из-менения внутренних и внешних факторов, таких как колеба-ния спроса, цен, сбои в производственном процессе.

Модель -- это объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала. Замещение одного объекта другим с целью получения информации о важнейших свойствах объекта-оригинала с помощью объекта-модели называется моделированием. Под математическим моделированием будем понимать процесс установления соответствия данному реальному объекту некоторого математического объекта, называемого математической моделью, и исследование этой модели, позволяющее получать характеристики рассматриваемого реального объекта. Вид математической модели зависит как от природы реального объекта, так и задач исследования объекта и требуемой достоверности и точности решения этой задачи.

Основные этапы построения математической модели :

- Формулировка проблемы

- Формализация

-Постановка целей и задач моделирования

-Выбор численного аппарата и проведение вычислений/решение уравнений

-Отладка и корректировка модели

-Оценка точности и интерпритация результатов

-Комплексирование (встраивание решений в старые системы)

Требования к математической модели

Адекватность - способность отображать заданные свойства объекта с погрешностью не выше заданной.

Точность - оценивается степенью совпадения значений параметров действительного объекта и рассчитанных на математических моделях.

Универсальность - характеризует полноту отображения в модели свойств реального объекта.

Экономичность - обычно характеризуется необходимыми затратами машинной памяти и времени. Иногда оценивается по количеству операций необходимых при одном обращении к модели.

Требования универсальности, точности, адекватности с одной стороны и экономичности с другой противоречивы. Это обуславливает работу целого спектра моделей отличающихся теми или иными свойствами

На рис. 12 описаны процессы реализации инновационного проекта в производстве.

Рис.12 Декомпозиция блока «Реализовать инновационный проект в производстве»



1. При поступлении информации о инновационном проекте на вход запускается функция подготовки документации. На выходе получаем инновационный проект, готовый для передачи в производство.

2. При поступлении на вход инновационного проекта, готового для передачи в производство запускается функция организации основного производства, на выходе которой получаем выпуск, реализацию инновационного продукта.

Управляющими воздействиями для функций являются нормативные и законодательные акты. Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы.

На рис. 13 описаны процессы подготовки документации.При поступлении на вход информации об инновационном проекте на вход запускаются функции разработки конструкторской и технологической документации, а также функция проведения организационных мероприятий. На выходе получаем инновационный проект, готовый для передачи в основное производство.

Управляющими воздействиями для функций являются нормативные и законодательные акты (в которые входят Правила Единой системы конструкторской документации ЕСКД, а также Стандарты Единой системы технологической подготовки производства ЕСТПП). Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы.

На выходе получаем продажу инновационного проекта.



Рис.13 Декомпозиция блока «Подготовить документацию»

Рис.14 Декомпозиция блока «Организовать основное производство»

На рис. 14 описаны процессы организации основного производства.

При поступлении инновационного проекта, готового для передачи в производство, на вход запускается функция формирования плана производства, затем функция описания технологических процессов, и самой последней запускается функция изготовления продукта, на выходе которой получаем выпуск, реализацию инновационного продукта.

Управляющими воздействиями для функций являются нормативные и законодательные акты (в состав которых также входят стандарты предприятий). Инструментами являются финансовые, кадровые, информационные и материальные ресурсы.

2.4 Разработка числовой экономико-математической модели задачи

IDEF -- методологии семейства ICAM (Integrated Computer-Aided Manufacturing) для решения задач моделирования сложных систем, позволяет отображать и анализировать модели деятельности широкого спектра сложных систем в различных разрезах. При этом широта и глубина обследования процессов в системе определяется самим разработчиком, что позволяет не перегружать создаваемую модель излишними данными.

IDEF -- методологии создавались в рамках предложенной ВВС США программы компьютеризации промышленности -- ICAM, в ходе реализации которой выявилась потребность в разработке методов анализа процессов взаимодействия в производственных (промышленных) системах. Принципиальным требованием при разработке рассматриваемого семейства методологий была возможность эффективного обмена информацией между всеми специалистами -- участниками программы ICAM (отсюда название: Icam DE Finition -- IDEF другой вариант -- Integrated DE Finition). После опубликования стандарта он был успешно применен в самых различных областях бизнеса, показав себя эффективным средством анализа, конструирования и отображения бизнес-процессов. Более того, собственно с широким применением IDEF (и предшествующей методологии -- SADT) и связано возникновение основных идей популярного ныне понятия -- BPR (бизнес-процессреинжиниринг).

Описание процесса с помощью методологии IDEF3.Для того чтобы наглядно понять, какие операции выполняются при подготовке производства продукции, каждый процесс промоделируем в IDEF3. Ниже представлены названия процессов, которые описаны выше с помощью IDEF0 и их модели в IDEF3.

Рис.15 Декомпозиция блока «Провести НИР»

На рис.15 мы видим, как проходят научно-исследовательские работы. Этапы и состав НИР следующие:

1) Разработка ТЗ НИР (Научное прогнозирование, анализ результатов фундаментальных и поисковых исследований, изучение патентной документации, учет требований заказчиков).

2) Выбор направления исследования (Сбор и изучение научно-технической информации. Составление аналитического обзора. Проведение патентных исследований. Формулирование возможных направлений решения задач, поставленных в ТЗ НИР, и сравнительная оценка. Выбор и обоснование принятого направления исследований и способов решения задач. Сопоставление ожидаемых показателей новой продукции после внедрения результатов НИР с существующими показателями изделий-аналогов. Оценка ориентировочной экономической эффективности новой продукции. Разработка общей методики проведения исследований (программы работ, план-графики, сетевые модели). Составление промежуточного отчета).

3) Теоретические и экспериментальные исследования (Разработка рабочих гипотез, построение моделей объекта исследований, обоснование допущений. Выявление необходимости проведения экспериментов для подтверждения отдельных положений теоретических исследований или для получения конкретных значений параметров, необходимых для проведения расчетов. Разработка методики экспериментальных исследований, подготовка моделей (макетов, экспериментальных образцов), а также испытательного оборудования. Проведение экспериментов, обработка полученных данных; сопоставление результатов эксперимента с теоретическими исследованиями. Корректировка теоретических моделей объекта. Проведение при необходимости дополнительных экспериментов. Проведение технико-экономических исследований. Составление промежуточного отчета).

4) Обобщение и оценка результатов исследований (Обобщение результатов предыдущих этапов работ. Оценка полноты решения задач. Разработка рекомендаций по дальнейшим исследованиям и проведению ОКР. Разработка проекта ТЗ на ОКР. Составление итогового отчета. Приемка НИР комиссией).

После завершения прикладных НИР при условии получения положительных результатов экономического анализа, удовлетворяющих фирму с точки зрения ее целей, ресурсов и рыночных условий, приступают к выполнению опытно-конструкторских работ (ОКР). ОКР - важнейшее звено материализации результатов предыдущих НИР. На основе полученных результатов исследований создаются и отрабатываются новые товары.



Основные этапы ОКР:

1) Разработка ТЗ на ОКР (Составление проекта ТЗ заказчиком. Проработка проекта ТЗ исполнителем. Установление перечня контрагентов и согласование с ними частных ТЗ. Согласование и утверждение ТЗ).

2) Техническое предложение (является основанием для корректировки ТЗ и выполнения эскизного проекта) - Выявление дополнительных или уточненных требований к изделию, его техническим характеристикам и показателям качества, которые не могут быть указаны в ТЗ: - проработка результатов НИР; - проработка результатов прогнозирования; - изучение научно-технической информации; - предварительные расчеты и уточнение требований ТЗ.

3) Эскизное проектирование (служит основанием для технического проектирования) - Разработка принципиальных технических решений (- выполнение работ по этапу технического предложения, если этот этап не выполняется; - выбор элементной базы разработки; - выбор основных технических решений; - разработка структурных и функциональных схем изделия; - выбор основных конструктивных элементов; - метрологическая экспертиза проекта; - разработка и испытание макетов.).

4) Техническое проектирование (Окончательный выбор технических решений по изделию в целом и по его составным частям: - разработка принципиальных электрических, кинематических, гидравлических и других схем; - уточнение основных параметров изделия; - проведение конструктивной компоновки изделия и выдача данных для его размещения на объекте; - разработка проектов ТУ на поставку и изготовление изделия; - испытание макетов основных приборов изделия в натурных условиях).

5) Разработка рабочей документации для изготовления и испытания опытного образца (Формирование комплекта конструкторских документов: - разработка полного комплекта рабочей документации;

- согласование ее с заказчиком и заводом-изготовителем серийной продукции; - проверка конструкторской документации на унификацию и стандартизацию; - изготовление в опытном производстве опытного образца; - настройка и комплексная регулировка опытного образца).

6) Предварительные испытания (Проверка соответствия опытного образца требованиям ТЗ и возможности предъявления его на государственные (ведомственные) испытания: - стендовые испытания; - предварительные испытания на объекте; - испытания на надежность).

7) Государственные (ведомственные) испытания (Оценка соответствия ТЗ и возможности организации серийного производства).

8) Отработка документации по результатам испытаний (Внесение необходимых уточнений и изменений в документацию. Присвоение документации литеры "". Передача документации организации-изготовителю).

Рис.16 Декомпозиция блока «Провести ОКР»

2.5 Решение задач с использованием ПК

Распространенным критерием оценки алгоритмов является время работы и порядок роста продолжительности работы в зависимости от объёма входных данных.

Для каждой конкретной задачи составляют некоторое число, которое называют её размером. Например, размером задачи вычисления произведения матриц может быть наибольший размер матриц-множителей, для задач на графах размером может быть количество ребер графа.

Время, которое тратит алгоритм как функция от размера задачи n, называют временной сложностью этого алгоритма T(n). Асимптотику поведения этой функции при увеличении размера задачи называют асимптотичной временной сложностью, а для её обозначения используют нотацию «O» большое. Например, если алгоритм обрабатывает входные данные размером n за время cnІ, где c -- некоторая константа, то говорят, что временная сложность такого алгоритма O(nІ).

Асимптотическая сложность важна тем, что является характеристикой алгоритма, а не его конкретной реализации: «оптимизацией» операций, без замены алгоритма, можно изменить только мультипликативный коэффициент c, но не асимптотику. Как правило, именно асимптотическая сложность является главным фактором, который определяет размер задач, которые алгоритм способен обработать.

Часто во время разработки алгоритма пытаются уменьшить асимптотическую временную сложность для наихудших случаев. На практике же бывают случаи, когда достаточным является алгоритм, который «обычно» работает быстро.

Грубо говоря, анализ средней асимптотической временной сложности можно разделить на два типа: аналитический и статистический. Аналитический метод дает более точные результаты, но сложен в использовании на практике. Зато статистический метод позволяет быстрее осуществлять анализ сложных задач.

На рис.17 мы видим, из каких этапов состоит формирование плана производства, которая является неотъемлемой частью основного производства.

На основании производственного плана мы можем перейти к описанию следующих функций, а именно - к описанию технологических процессов и непосредственного изготовления продукта.

Для организации производственного процесса необходимо осуществить техническую подготовку производства, которая состоит из:

- Конструкторской подготовки производства КПП;

- Технологической подготовки производства ТПП;

- Организационно-технических мероприятий.

КПП строится на основе:

- ТЗ, в котором определяются цели, параметры и сроки выполнения;

- Технического приложения, эскизного проекта;

- РКД - рабоче-конструкторской документации.

Задача ТПП: обеспечить планируемую трудоемкость, себестоимость, уровень автоматизации и механизации, качество. Целью ТПП является оптимальное по срокам и ресурсам обеспечение технологической готовности производства к изготовлению продукта в соответствии с требованиями заказчика или рынка.

ТПП взаимосвязано со стадиями жизненного цикла продукта (ЖЦП) и предусматривает проведение работ, направленных на:

- Рациональное по срокам и ресурсам совмещение стадий разработки продукта при подготовке производства;

- Формирование определяющих и технологических и организационных решений по производству продуктов в процессе проектирования;

- Выявление решения принципиальных проблем технологии, применение материалов и организаций производства до начала изготовления продуктов;

- Своевременное обеспечение производства качественными технологическими процессами (приемами работ), материалами, комплектующими, средствами технологического оснащения (эргономика).

На основе использования при их создании или приобретении информационных массивов, описаний конструкторских, технологических решений (описать работу фирмы).

- Своевременное обеспечение исходной технологической информацией материально-технических и организационно-экономических процессов подготовки, в т.ч. реконструкции расширения или нового строительства;

...