double arrow

Модели управления производством


Модели производственно-экономических систем

Модели производственно-экономических систем можно различать по следующим признакам:

- по целям моделирования;

- по задачам (функциям) управления;

- по этапам (процедурам) управления;

- по математическим методам моделирования.

В зависимости от целей моделирования различают модели, предназначенные для:

- проектирования систем управления;

- оценки эффективности;

- анализа возможностей предприятия в различных условиях его деятельности;

- выработки оптимальных решений в различных производ­ственных ситуациях;

- расчета организационных структур системы управления;

- расчета информационного обеспечения и т. д.

Специфика моделей этого классификационного подразде­ления выражается в первую очередь в выборе соответствую­щих критериев эффективности, а также в процедуре реали­зации результатов моделирования.

В зависимости от задач (функций) управления различают модели календарного планирования, управления развитием предприятия, контроля качества продукции и т. д. Модели этого подразделения ориентированы на конкретные произ­водственно-экономические задачи и, как правило, должны обеспечивать получение результатов в численном виде.




В зависимости от этапа (процедуры) автоматизации управления модели могут быть информационными, матема­тическими, программными. Модели этого подразделения на­целены на соответствующие этапы движения и переработки информации.

В зависимости от применяемого математического аппа­рата модели можно разбить на пять больших групп: экстре­мальные, математического программирования (планирова­ния), вероятностные, статистические и теоретико-игровые.

К экстремальным моделям относятся модели, дающие возможность отыскания экстремума функции или функционала. Сюда относятся модели, построенные с помощью графических методов, метода Ньютона и его модификаций, методов вариационного исчисления, принципа максимума Понтрягина и др. Исходя из возможностей этих методов они применяются в первую очередь для решения задач оператив­ного регулирования.

Основным направлением моделирования управления про­изводственно-экономическими системами является созда­ние моделей управления производством.

В настоящее время разработаны и находят применение модели следующих функций управления производством:

- планирования производственно-экономической деятель­ности предприятия;

- оперативного управления;

- оперативного регулирования;

- управления материально-техническим снабжением про­изводства;

- управления сбытом готовой продукции;

-управления технической подготовкой производства.

Разработана также система взаимосвязанных моделей производства и управления.



Модели планирования производственно-экономиче­ской деятельности предприятия. Целевая функция моде­лей этой группы предусматривает:

- максимизацию критерия эффективности производствен­ной деятельности предприятия исходя из наличных мощностей и отпускаемых ресурсов;

- минимизацию расхода ресурсов в рамках заданного крите­рия эффективности.

Модели планирования производственной деятельности предприятия подразделяются на:

- модели прогнозирования;

- модели технико-экономического планирования;

- модели опе­ративно-производственного планирования.

Модели прогнозирования представляют собой модели, ли­бо основанные на математических методах (наименьших квадратов, пороговых значений, экспоненциального сглажи­вания), либо на методах экспертных оценок.

Модели технико-экономического планирования базируются на методах математического программирования (планиро­вания). В качестве основного критерия эффективности (це­левой функции) при выработке оптимального плана обычно избираются конечные результаты производства, например величина прибыли. В качестве ограничений берутся огра­ничения по сложности выпускаемой продукции, времени работы оборудования, ресурсам и т. д. Поскольку величина некоторых из указанных ограничений носит случайный ха­рактер (например, время работы оборудования), при реше­нии таких задач оптимизации применяется вероятностный подход. Типовыми оптимизационными моделями технико-экономического планирования являются модели для расчета оптимального плана, распределения производственной про­граммы по календарным периодам, оптимальной загрузки оборудования. Эти модели строятся с помощью математиче­ских методов оптимизации.



Модели оперативно-производственного планирования обыч­но совмещаются с моделями оперативного управления.

Модели оперативного управления. Основными задача­ми оперативного управления являются оперативно-кален­дарное планирование производства, систематический учет и контроль за выполнением календарных планов, а также опе­ративное регулирование хода производства.

Типовыми моделями оперативного управления являются модели для расчета оптимального размера партий изделий и расчета оптимального графика запуска-выпуска партий де­талей (календарное планирование).

Модели для расчета оптимального размера партий изде­лий могут быть созданы применительно как к простой, так и к полной постановке задачи. В простой постановке опреде­ление размеров производства или закупки партии деталей, при котором годовые затраты оказываются минимальными, сводится к обычной задаче на отыскание минимума функ­ции. В полной постановке отыскивается такая совокупность размеров партий, которой соответствуют минимальные суммарные затраты на переналадку оборудования и отчис­ления на незавершенное производство при ограничениях по длительности переналадок, ресурсам оборудования, взаи­мозависимости размеров партий на смежных операциях и обеспечению занятости рабочего. Решение этой задачи до­стигается с помощью математических методов оптимиза­ции.

Модели для расчетов календарного планирования могут быть:

- статистические с оптимизацией методом случайно­го поиска;

- имитационные с набором правил предпочтения;

- эвристические, применяемые в тех случаях, ког­да невозможно создание строгих алгоритмов, но есть необходимость использовать информацию и оценить факты, не имеющие количественного выражения.

Модели оперативного регулирования. Эти модели име­ют целью обеспечить удержание отклонения результатов производственной деятельности от плановых показателей в заданных пределах. В том случае применяются модели двух типов: модели регулирования по критерию оптимальности, модели регулирования по отклонению.

Модели регулирования по критерию оптимальности осно­вываются на том, что после конкретного замера фактиче­ского состояния процесса производства составляется план, оптимальным образом приводящий процесс к заранее наме­ченному состоянию на момент окончания периода планиро­вания.

Модели регулирования по отклонению базируются на том, что после конкретного замера производственный процесс в кратчайший срок выводят на первоначально составленный план-график.

Построение обеих моделей осуществляется с помощью математического аппарата оптимизации, применяемого в теории автоматического регулирования.

Модели управления материально-техническим снаб­жением производства. Вкачестве центральной проблемы управления материально-техническим снабжением произ­водства выступает задача определения необходимого объема запасов всех видов снабжения. При этом могут быть постро­ены две принципиально отличающиеся модели управления запасами – с фиксированным размером заказа и с фиксиро­ванным уровнем запасов. Существует также промежуточная модель, в которой фиксируется как верхний уровень запасов, так и нижний уровень заказа.

Построение моделей управления материально-техниче­ским снабжением осуществляется с помощью специальных математических методов оптимизации, которые получили название «теория управления запасами».

Модели управления сбытом готовой продукции. Глав­ной проблемой управления сбытом готовой продукции явля­ется задача расчета годового плана поставок готовой продук­ции. Для решения этой задачи с помощью математических методов оптимизации строится оптимизационная модель го­дового плана поставок готовой продукции. В качестве целе­вой функции при этом выступает стоимость реализованной продукции, в качестве ограничений – требование, чтобы суммарный объем продукции, отгруженной в определенный интервал времени всем потребителям, не превышал объема выпуска продукции за то же время, а суммарный объем по­ставок потребителю за все временные интервалы не превы­шал месячной заявки.

Модели управления технической подготовкой произ­водства. Техническая подготовка производства включает стадии конструкторской и технологической подготовки.

С помощью математического моделирования могут быть решены три основные задачи управления технической под­готовкой производства:

- определение минимального срока выполнения ком­плекса мероприятий технической подготовки произ­водства при ограничениях на уровень наличных ре­сурсов;

- определение минимальной стоимости выполнения комплекса мероприятий технической подготовки производства при ограничениях на сроки его выполнения и на уровень наличных ресурсов;

- определение минимального уровня потребления дефицитных ресурсов при ограничениях на стоимость и на сроки выполнения мероприятий технической под­готовки производства.

Процесс технической подготовки производства наиболее полно и удобно воспроизводит сетевая модель. Сетевая мо­дель дает возможность учесть вероятностный характер та­ких основных параметров операций технической подготовки производства, как длительность выполнения работ и интен­сивность потребления ресурсов.

Оптимизация достигается применением методов матема­тического программирования (в частности, симплекс-мето­да) и случайного (статистического) поиска.

Наряду с отдельными рассмотренными моделями, реа­лизующими основные функции управления процессом про­изводства, существует и система взаимосвязанных моделей производства и управлении. Сущность этой системы моделей, построенной с помощью математического аппарата теории множеств, теории графой и векторного исчисления, заключа­ется в следующем. В качестве множеств рассматривается мно­жество изделий, выпускаемых предприятием, и множество используемых при этом ресурсов. Производственный процесс, обеспечивающий выпуск множества изделий, описывается со­вокупным графом, а технологический процесс производства отдельного изделия – его конструкторско-технологическим графом. Множество ресурсов, обеспечивающих производство, состоит из подмножеств ресурсов рабочей силы, оборудова­ния и дефицитных комплектующих изделий и материалов. Состояние производства на любой момент времени может быть при этом описано вектором, представляющим собой со­вокупность готовых изделий, полуфабрикатов и деталесборочных единиц, выпущенных к этому моменту. Аналогично с помощью вектора определяется и состояние ресурсов на лю­бой момент времени. Плановая траектория производственно­го процесса при этом будет описываться вектор-функцией.

При такой постановке задачи оптимальное управление предприятием в плановый период может быть найдено ис­ходя из следующего требования: на множестве допустимых планов, определяемых вектор-функцией, найти такой план, который максимизирует прибыль при условии, что вероят­ность его выполнения и получения прибыли установленного уровня будет не меньше заданного уровня, а затрачиваемые ресурсы не превысят имеющихся в наличии.

Моделирование организационных структур управ­ления имеет целью совершенствование, оптимизацию систе­мы управления предприятием. Оно является необходимым предварительным шагом автоматизации управления про­изводственно-экономическими системами, которая требует серьезной подготовительной работы.

В качестве математического аппарата моделирования организационных структур управления применяется тео­рия массового обслуживания. При этом элементы системы массового обслуживания принимаются как элементы си­стемы управления, каждый из которых предназначен для решения определенной управленческой задачи. Для всех задач – элементов предусматривается система приоритетов в очередности решения. Для каждой задачи известны также и характеристики входящих потоков требований на обслу­живание – решение соответствующих задач управления.

Элемент системы управления, решающий ту или иную за­дачу, располагает одним или несколькими преобразовате­лями информации, в качестве которых выступают либо спе­циалисты определенной квалификации, либо технические средства.

Эффективность работы системы управления оценивается по качеству и длительности обслуживания решения задач управления, с учетом их приоритетов и сложности.

Моделирование систем массового обслуживания может выполняться как аналитическими, так и статистическими методами. Наибольшее применение при моделировании организационных структур управления получил статисти­ческий метод, так называемый метод статистических испытаний (метод Монте-Карло). Этому методу отдается предпо­чтение на том основании, что он позволяет решать задачи большой сложности, для которых не существует аналити­ческого (формульного) описания или последнее обладает чрезвычайной сложностью.

Статистическая модель позволяет поставить математи­ческий эксперимент, аналогичный натурному, произвести имитацию организационной структуры управления наибо­лее дешевым способом и в приемлемое время. Вместе с тем необходимо учитывать и специфические недостатки метода статистических испытаний, из которых главными являют­ся относительно большое время моделирования и частный характер получаемых решений, определяемый фиксирован­ными значениями параметров системы массового обслужи­вания.

При моделировании с: помощью математического аппа­рата теории массового обслуживания структура системы управления предприятием рассматривается как совокупность взаимосвязанно функционирующих элементов. Такими эле­ментами в реальной системе являются дирекция и функцио­нальные отделы управления: производственно-технический, плановый, снабжения и др.

В результате совместного функционирования указанных элементов в системе управления осуществляется преобра­зование информации состояния в командную информацию, являющуюся основой управления предприятием.

Упомянутые элементы – подразделения системы управ­ления предприятием составляют цепь, анализ функциони­рования которой может быть достаточно формализован с целью оптимизации процесса управления. Простейшей це­пью, дающей хорошее приближение к реальности, является строго последовательная цепь элементов. При моделирова­нии такой цепи возможны два подхода: квазирегулярное и случайное представление. В квазирегулярной модели моде­лирование осуществляется по каждому элементу отдельно по усредненным показателям. В случайной модели рассчи­тываются статистические оценки для каждого запроса на обслуживание, проходящего не по отдельным элементам, а по системе в целом.

Наряду с моделированием организационных структур управления с помощью цепей элементов существует способ математического описания оргструктуры системы управ­ления с помощью линейных стохастических сетей, являю­щихся одним из классов многофазных систем массового об­служивания. В данной модели информация также проходит последовательно через ряд элементов системы управления, каждый из которых описывается с помощью математическо­го аппарата теории массового обслуживания. При последо­вательном прохождении информации через элементы сети имеют место переходы марковского типа. Структура такой сети с соответствующими переходами представляется опре­деленным графом. Составляется стохастическая матрица переходов.

Поскольку целевая функция (критерий эффективно­сти) при математическом моделировании организацион­ных структур управления, как правило, может быть описана лишь статистически, оптимизация производится в основном численными методами, из которых наибольшее применение получили методы динамического программирования и ста­тистического поиска.

Решение задачи оптимизации методом динамического программирования реализуется путем составления для каж­дого шага процесса управления функционального рекур­рентного уравнения (уравнения Беллмана).

Оптимизация организационных структур управления с помощью метода статистического поиска, несмотря на ме­нее жесткие ограничения, накладываемые на критерии эф­фективности и допущения, описывающие физику явления при данном методе, пока не получила, применительно к рассматриваемой задаче, достаточно широкого распростра­нения.







Сейчас читают про: