Содержание к диссертации
'1 Аналитический обзор применения метода имитационного
моделирования к решению проблем эффективности производственно-
транспортных систем 9
Основные понятия исследования систем 9
Общая теория систем ) 1
Моделирование производственно-транспортных систем 12
Компьютеризация организационного управления промышленных предприятий и объединений 15
Системы мониторинга функционирования производственно-транспортных систем 18
Измерение показателей функционирования предприятий 19
Методы оценки эффективности производственно-транспортных систем 21
Учет затрат по видам деятельности (УЗВД) 22
Добавленная экономическая стоимость (ДЭС) 22
Сбалансированная система показателей (ССП) 23
Типовая процессная модель производственно-транспортных систем (SCOR) 24
Методы имитационного моделирования 25
Программные средства по моделированию процессов методом системной динамики 27
Планирование эксперимента 29
Модель линейной регрессии 31
Метод наименьших квадратов 33
Выводы по первой главе 37
2 Методология анализа сбалансированности потоков в производственно-
транспортных системах 39
Постановка задачи управления потоками в производственно-транспортной системе 39
Причинно-следственная диаграмма 50
Нелинейная динамическая модель без учета запаса сырья (Модель 1),55
Нелинейная динамическая модель с учетом запаса сырья (Модель 2)..67
Нелинейная динамическая модель с запаздыванием при формировании производственного задания (Модель 3) 70
Выводы по второй главе 73
3 Системный анализ, математическое моделирование и
совершенствование производственных цепочек предприятия 75
Постановка задачи 75
Планирование и контроль производства 78
Модель системной динамики производственно-транспортных процессов , 81
Имитационное моделирование поведения производственно-транспортных систем 85
Оптимизация функционирования производственно-транспортной системы на основе имитационного моделирования 93
Выводы по третьей главе 100
4 Системный анализ сбалансированности материальных потоков в
транспортных системах 102
Введение 102
Описание проблемы 103
Концепция системы перспективного планирования капитального ремонта пути , 108
Источники информации ПО
Категории наработки (пропущенного тоннажа) 110
Степень износа пути 111
Типы элементов инфраструктуры 115
Нагрузка на инфраструктуру 117
Формирование перспективных планов мероприятий по капитальному ремонту путей 118
Процесс организации «окон» 120
Модель определения оптимальной продолжительности «окон» для проведения ремонтно-путевых работ 121
Определение себестоимости капитального ремонта, зависящей от продолжительности «окна» 123
Определение издержек перевозочного процесса, зависящих от продолжительности «окна» 125
Определение оптимальной продолжительности «окон» для проведения капитального ремонта пути на участке Абдулино - Кротовка 126
Выводы по четвертой главе 129
5 Анализ сбалансированности функционирования систем
энергообеспечения 131
Введение 131
Применение производственных функций для моделирования и анализа экономических систем , 132
Постановка задачи моделирования систем энергообеспечения 141
Модель линейной производственной функции 143
Модель линейной производственной функции с учетом систематических периодических колебаний. 151
Модель производственной функции Кобба-Дугласа с учетом научно -технического прогресса , 156
Модель производственной функции Кобба-Дугласа с учетом НТП и систематических периодических колебаний 164
Выводы по пятой главе 167
Заключение 169
Список использованных источников 171
Приложение А 181
Приложение Б 185
Приложение В 187
Введение к работе
Актуальность работы. Эффективное функционирование промышленных предприятий в условиях конкурентной среды возмолсно только при хорошо отлаженных процессах управления внутрипроизводственной, деятельностью. Одним из ключевых направлений современного подхода к управлению предприятием является использование комплексных управленческих моделей и систем, предполагающих систематический мониторинг и анализ эффективности производственных и транспортных процессов. Эффективное использование ресурсов в ходе их выполнения во многом определяет конечные результаты деятельности организации.
Комплекс мер, понимаемый под управлением производственно-транспортной системой (ПТС), образует сложную многофакторную систему, которой необходимо управлять в реальных условиях, учитывая, к каким экономическим результатам может привести то, или иное управленческое решение. Предприятия тратят значительные усилия на то, чтобы определить оптимальные значения факторов, таких как размеры производственных активов, численность персонала, объемы незавершенного производства, величину спроса на продукцию, себестоимость продукции, время производства и транспортировки, запасы готовой продукции и множество других составляющих, которые влияют на производственно-транспортные процессы.
Совершенствование производственных и транспортных направлений не могут рассматриваться как две независимые задачи, поскольку эти направления тесно связаны между собой и улучшение целевых характеристик в одной области может привести к значительным ухудшениям в другой. Практика показывает, что такая проблема типична для многих предприятий, поскольку регулирование указанных видов деятельности осуществляется различными функциональными подразделениями предприятия. В рамках своей ответственности подразделения зачастую принимают решения, исходя из
своих потребностей, интересов и традиций, а не с позиций функционирования всего предприятия в целом.
Практическая реализация совместного анализа сбалансированности и определения направлений повышения эффективности функционирования ПТС обусловливается взаимосвязанностью таких систем и требует построения адекватных математических моделей. При этом каждый раз, когда возникает потребность в их изучении, необходимо прибегать к умению, знаниям и критериям тех, кто отвечает за принятие решений.
Актуальным является комплексный анализ сбалансированности и определение направлений повышения эффективности функционирования ПТС с применением математического аппарата системного моделирования.
Целью работы является системный анализ, математическое моделирование и комплексная оценка сбалансированности и эффективности функционирования производственно-транспортных систем, разработка направлений и мероприятий по совершенствованию и оптимизации их деятельности.
Основными методами исследования являются методы системного анализа, методология системной динамики, методы качественной теории дифференциальных уравнений, методы статистического анализа, методы идентификации, имитационного моделирования, теории планирования экспериментов, теории производственных функций.
Научная новизна и значимость заключается в следующих результатах:
В результате решения задачи системного анализа, структурного моделирования и идентификации для класса ПТС выявлены закономерности и исследована сбалансированность взаимодействия потоков сырья, продукции, услуг, материальных, трудовых и финансовых ресурсов.
Разработаны методология, подходы и критерии оценки сбалансированности и эффективности функционирования ПТС, являющиеся основой для разработки системно обоснованных направлений совершенствования и
оптимизации их деятельности.
Разработан комплекс моделей системной динамики, описывающих движение в ПТС взаимосвязанных потоков сырья, продукции, услуг, материальных, трудовых и финансовых ресурсов, позволяющих определять рациональные стратегии и способы управления производственной деятельностью.
Проведены аналитическое и модельное исследования устойчивости функционирования ПТС. Выявлено наличие существенно разных классов структурно устойчивых аттракторов - точечных, предельных циклов и странных, стохастических - формирующих при различных способах управления и разных значениях производственных параметров сходящиеся процессы регулирования, процессы самоорганизации и саморегулирования и стохастические, непредсказуемые траектории.
Построен в форме производственных функций класс функциональных моделей производств, позволяющих анализировать сбалансированность производственных процессов при взаимодействии потоков сырья, продукции, услуг, материальных, трудовых и финансовых ресурсов.
Практическая ценность диссертации заключается в следующем:
Разработаны методики нахождения оптимальных значений параметров и характеристик ПТС.
Разработаны системно обоснованные направления и мероприятия повышения сбалансированности и комплексной эффективности функционирования ПТС.
Предложены алгоритмы и способы управления взаимосвязанными потоками сырья, продукции, услуг, материальных, трудовых и финансовых ресурсов в ПТС.
Использование результатов работы. Полученные в диссертационной работе результаты использованы при совершенствовании производственных процессов на непрерывной линии оцинкованного проката черного
металла и проката с полимерным покрытием в ОАО «Самарский резервуар-ный завод»; при разработке пилотного проекта интегрированной системы менеджмента качества в хозяйствах и структурных подразделениях Куйбышевской железной дороги - филиала ОАО «РЖД»; при разработке основных направлений Энергетической программы Самарской области на период до 2010 года; при выполнении работ по развитию системы менеджмента качества подразделений ОАО «АВТОВАЗ».
Разработанные методики и программные модули используются в учебном процессе кафедры «Управление и системный анализ в теплоэнергетике» ГОУ ВПО Самарский государственный технический университет
Апробация работы. Основные научные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: межвузовской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи», СамГТУ (Самара 2002, 2003); Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Системный анализ и информационные технологии», ИПСА (Украина, Киев 2002); Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, практике и образовании», СамГТУ (Самара 2003); Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Интеллектуальные системы управления и обработки информации», УГАТУ (Уфа 2003); Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», МЭИ (Москва 2004); Всесоюзной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки», НГТУ (Н-Новгород 2004); Семинаре-совещании по качеству ОАО «РЖД», Куйбышевская железная дорога (Самара 2006).
Проект, выполненный по материалам диссертационной работы, был признан победителем на Всероссийском открытом конкурсе на стипендию Президента Российской Федерации для обучения за рубежом в 2004/2005
учебном году. На основании приказа Министерства образования РФ №1421 от 01.04.2004 г. автор настоящей диссертационной работы прошел стажировку в университете имени Роберта Гордона, Великобритания.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и трех приложений. Основной текст изложен на 170 страницах, содержит 60 рисунков, 20 таблиц. Библиографический список включает 115 наименований.
На защиту выносятся следующие положения:
Методология системного анализа функционирования производственно-транспортных систем.
Совокупность критериев и способов оценки сбалансированности и комплексной эффективности производственно-транспортных систем.
Комплекс моделей системной динамики производственно-транспортных систем.
Результаты исследования устойчивости производственно-транспортных систем, методы и способы управления взаимосвязанными потоками сырья, продукции, услуг, материальных, трудовых и финансовых ресурсов.
Системно обоснованные направления повышения сбалансированности и эффективности функционирования производственно-транспортных систем и мероприятия по оптимизации их параметров и характеристик.
1 Аналитический обзор применения метода имитационного
моделирования к решению проблем эффективности
производственно-транспортных систем
