Размещено на http://www.allbest.ru/

Херсонський національний технічний університет

УДК 681.5:004.94

05.13.06 - інформаційні технології

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ІНФОРМАЦІЙНА ПІДТРИМКА ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ УПРАВЛІННЯ ВИРОБНИЧИМИ СИСТЕМАМИ ХАРЧОВИХ ПІДПРИЄМСТВ

Вишемирська Світлана Вікторівна

Херсон - 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському національному технічному університеті, Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, професор Рогальський Франц Борисович, Херсонський національний технічний університет, перший проректор, завідувач кафедри інформатики і комп'ютерних технологій.

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Марасанов Володимир Васильович, Херсонський національний технічний університет, професор кафедри технічної кібернетики;

- кандидат технічних наук, доцент Радін Володимир Костянтинович, Херсонський державний морський інститут, доцент кафедри організації управління рухом суден.

Захист відбудеться "21" жовтня 2011 р. о 10⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.01 в Херсонському національному технічному університеті за адресою: 73008, м. Херсон, вул. Бериславське шосе, 24, корпус 3, аудиторія 320.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Херсонського національного технічного університету за адресою: 73008, м. Херсон, вул. Бериславське шосе, 24, корпус 1.

Автореферат розіслано "19" вересня 2011 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради О.М. Бражник

Анотації

Вишемирська С.В. Інформаційна підтримка прийняття рішень управління виробничими системами харчових підприємств.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - інформаційні технології. - Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2011.

Дисертація присвячена розробці інформаційної підтримки прийняття рішень управління виробничими системами харчових підприємств на прикладі підприємства харчової промисловості.

Розглянуто особливості інформатизації процесів управління виробничими системами. Доведено, що процеси функціонування та розвитку виробничої системи доцільно досліджувати за допомогою комплексного підходу, який поєднує евристико-аналітичні та ймовірнісні методи, що дозволяє збільшити кількість альтернатив при формуванні рішень та обрати найбільш раціональне управлінське рішення. Проблеми досліджуваного підприємства сформульовані у вигляді задач та згруповані за приналежністю до видів процесу.

В якості способів розв'язання задач розглянуто евристико-аналітичні методи; методи, засновані на теорії нечітких множин; байєсівські методи. Використання різних методів дало можливість впроваджувати запропонований в дослідженні комплексний підхід в управління виробничими системами харчових підприємств. Розроблено моделі підтримки прийняття рішень, що дозволяють оперативно реагувати на зміну багатьох умов. Запропоновано концепцію та діючий прототип системи підтримки прийняття рішень при управлінні виробничою системою харчових підприємств.

Ключові слова: прийняття рішень, інформаційна технологія, нечіткі множини, байєсівські мережі, комплексний підхід, виробнича система, підприємство харчової промисловості, оперативне формування ціни, технологічний процес.

Вышемирская С.В. Информационная поддержка принятия решений управления производственными системами пищевых предприятий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - информационные технологии. - Херсонский национальный технический университет, Херсон, 2011.

Диссертация посвящена разработке информационной поддержки принятия решений управления производственными системами пищевых предприятий для обеспечения эффективной работы производственных систем на примере предприятия пищевой промышленности.

В работе рассмотрены особенности информатизации процессов управления производственными системами, которые в настоящее время становятся более совершенными за счет широкого использования передовых информационных технологий на всех уровнях управления.

В качестве производственной системы рассмотрен хозяйственный субъект самого нижнего звена корпоративной иерархии корпорации - небольшое дочернее предприятие, имеющее ограниченные полномочия и ресурсы, но вынужденное рационально формировать стратегию своей деятельности. Рассмотрение предприятия в качестве объекта управления требует внедрения эффективных организационных механизмов, соответствующих методов, моделей и систем поддержки принятия решений, которые формируют управленческие решения по целенаправленному поведению в различных ситуациях функционирования производственной системы.

На основе анализа определены недостатки и слабые места в управлении экономическими и технологическими процессами предприятия данного класса. Выделенные проблемы сформулированы в виде задач и сгруппированы по принадлежности к видам процессов. Рассмотрена возможность решения задач несколькими способами.

В качестве способов решения задач рассмотрены эвристико-аналитические методы; методы, основанные на теории нечетких множеств; байесовские методы. Установлено, что использование формул Байеса для определения связей между условно независимыми переменными может упростить вычисление результата запроса и существенно уменьшить количество условных вероятностей, которые должны быть определены.

Рассмотрен учет неопределенности и риска в задачах управления производственными системами. Установлено, что проблемы связаны с неопределенностью при описании состояния внешней среды. Рассмотрены модели активных систем как инструмент исследования производственной системы, проанализированы механизмы управления в производственных системах.

Показано, что процессы функционирования и развития производственной системы целесообразно исследовать с помощью комплексного подхода. Для обеспечения информационной поддержки принятия решений управления производственными системами пищевых производств, предложена системная методология построения моделей и информационных технологий, объединяющая эвристико-аналитические и вероятностные методы, а также сетевые технологии, что позволило увеличить количество альтернатив при формировании решений и принимать рациональные управленческие решения.

Разработаны модели поддержки принятия решений, которые позволяют оперативно реагировать на изменение экономических и технологических условий в активной производственной системе. Предложена основанная на математическом аппарате теории нечетких множеств модель оценки риска инвестиций, что позволяет руководителю быстро и качественно принимать взвешенные, математически просчитанные решения относительно привлечения инвестиций. Предложена модель оценки органолептических и физико-химических показателей продукции предприятия пищевой отрасли, построенная с применением байесовской сети, что дает возможность прогнозировать конечное состояние многокомпонентной продукции, исходя лишь из оценки начального состояния каждого из ингредиентов, что позволяет аналитическим путем корректировать рецептуры. Предложена модель поддержки принятия решений для определения оптимального набора ингредиентов для комбинированных продуктов питания. Разработаны модели поддержки принятия решений, которые позволяют оперативно проводить анализ финансового состояния, оперативное формирование цены продукции, обосновывать политику скидок на продукцию производственной системы. Для оценки зависимости уровня производства от распределения капитала и труда использована производственная функция как способ планирования распределения соответствующих ресурсов в деятельности предприятия.

Предложена концепция и действующий прототип системы поддержки принятия решений при управлении производственной системой пищевого предприятия, реализующий информационные технологии для решения поставленных задач. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение, реализующее модели поддержки принятия решений, полученные в диссертационном исследовании, что позволяет принимать наиболее рациональные управленческие решения. Разработанная информационная технология используется для поддержки принятия решений на Южном консервном заводе детского питания и Херсонской кондитерской фабрике, а также в учебном процессе Херсонского национального технического университета.

Ключевые слова: принятие решений, информационная технология, нечеткие множества, байесовские сети, комплексный подход, производственная система, предприятие пищевой промышленности, оперативное формирование цены, технологический процесс.

Vyshemyrs'ka S.V. Informational support of the decision making in the management of productive systems of food enterprises.

The dissertation for a degree of candidate of engineering science by specialty 05.13.06 - informational technologies. - Kherson National Technical University, Kherson, 2011.

The dissertation is dedicated to the elaboration of the informational support of the decision making in the management of productive systems of food enterprises in terms of the food industry enterprise.

There were seen the peculiarities of formatization of administrative processes of production systems. It was proved that the functioning and development of the production system is rational to research by means of integrated approach, which connects heuristic, analytic and probabilistic methods, that makes possible to increase the quantity of alternatives during decision making and to choose the most efficient managerial decision. The problems of the prototype enterprise are formulated in the form of the tasks and grouped according to the types of process.

Heuristic and analytical methods, methods based on the fuzzy sets theory, bayesivskyy's methods were seen as the means during the solving of these tasks. The usage of different methods gave the opportunity to implement the given complex approach of the investigation in the management of productive systems of food enterprises. There were elaborated the models of the support of the decision making, which allow to react expeditiously on the changes of many conditions. It was offered the conception and the efficient prototype of the decision making in the management of productive system of food enterprises.

Key words: decision making, informational technology, fussy sets, bayesivskyy's nets, integrated approach, production system, food industry enterprise, operative price fixing, technological process.

Загальна характеристика роботи

Характерними рисами сучасної економіки в Україні є нестабільність розвитку ринкових відносин. Нині практично завершено приватизацію державних підприємств, що призвело до змін форм їх власності, суб'єкти господарювання входять у відкриту систему економічних і соціально-політичних зв'язків на основі нових інформаційних технологій та методів менеджменту.

Складна економічна ситуація ставить перед сучасним підприємством комплекс задач, для розв'язання яких підприємство змушене позиціонувати себе як виробнича система, діяльність якої базується на запровадженні ефективних організаційних механізмів, відповідних методів та моделей. Ефективне управління діяльністю виробничих систем ґрунтується на використанні сучасних інформаційних технологій і систем, моделюванні технологічних і інформаційних процесів, застосуванні методів системного підходу, теорії прийняття рішень тощо. Науковою базою дисертаційного дослідження стали роботи таких вчених, як Глушков В.М., Скуріхін В.І., Бакаєв О.О., Павлов О.А., Петров Е.Г., Бідюк П.І., Ситник В.Ф., Цвіркун А. Д., Недосекин О.О., Бурков В.М., Новіков Д.О. та ін.

Актуальність теми. Підприємство, що постійно змушене пристосовуватися до зміни асортименту, постачальників, якості сировини, тарифів тощо, дуже повільно реагує на такі зміни, тому що не має можливості швидко передбачити їх наслідки, залучити інвестиції, прогнозувати розвиток виникаючої ситуації, удосконалити технологічний процес, розробити оптимальну рецептуру продукції тощо. Сказане в повній мірі відноситься і до підприємств харчової галузі, що характеризуються суттєвою залежністю від зовнішнього середовища, сезонними коливаннями поставок сировини, необхідністю оперативних змін асортименту продукції, жорсткими вимогами до показників якості та безпеки продукції.

Створення ефективної системи управління харчовими підприємствами потребує інформаційної підтримки прийняття управлінських рішень. Сучасні програмні комплекси вже досконало автоматизують технологічні процеси та економічні розрахунки на підприємстві, дозволяють отримати різні аналітичні звіти й вибірки, проте складні у застосуванні, мають значну вартість, часто недоступні для невеликого підприємства і до того ж є чужою інтелектуальною власністю, що ретельно охороняється. Тому розроблення моделей та інформаційних технологій для аналізу об'єктів і процесів, що автоматизуються, а також для виконання функцій і завдань виробничого й організаційного управління, адаптованих для виробничих систем підприємств харчової промисловості, є актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тематика дисертаційної роботи, мета і основні задачі відповідають державним науково-технічним програмам, що сформульовані в Законах України "Про науково-виробничу діяльність" та "Про національну програму інформатизації". Дисертаційна робота є складовою частиною тематичної програми досліджень кафедри інформатики та комп'ютерних технологій Херсонського національного технічного університету за темою "Методологічні та прикладні аспекти розробки інформаційних систем підтримки прийняття рішень" (номер державної реєстрації №0108U010129). Частину досліджень виконано в рамках договору про науково-технічне співробітництво між Херсонським національним технічним університетом та Південним консервним заводом дитячого харчування. Автор взяв участь в роботі як виконавець.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційного дослідження є розроблення інформаційної підтримки прийняття рішень управління виробничими системами підприємств харчової промисловості для підвищення ефективності їх діяльності на сучасному етапі розвитку економіки України.

Відповідно до мети визначено такі завдання:

- проаналізувати особливості впровадження інформаційних технологій та систем підтримки прийняття управлінських рішень у виробничих системах харчових підприємств;

- розробити моделі підтримки прийняття рішень при управлінні виробничою системою в харчовій галузі, зокрема при аналізі фінансового стану, оцінці ризику інвестицій у виробничу систему, формуванні ціни та асортименту продукції;

- розробити модель підтримки прийняття рішень для аналізу розподілу праці та капіталу на досліджуваному підприємстві, використовуючи виробничу функцію, та запропонувати більш ефективне використання ресурсів підприємства;

- запропонувати моделі прогнозування характеристик продукції для аналізу органолептичних і фізико-хімічних показників продукції та отримання продукції із заданими характеристиками;

- на основі створених моделей та алгоритмів запропонувати інформаційну технологію підтримки прийняття рішень при управлінні виробничими системами харчових підприємств;

- розробити концепцію і прототип системи підтримки прийняття рішень для управління виробничою системою підприємств харчової промисловості.

Об'єктом дослідження є інформаційні технології управління технологічними та економічними процесами у виробничих системах підприємств харчової промисловості.

Предметом дослідження є моделі і методи інформаційної підтримки прийняття рішень управління виробничими системами харчових підприємств.

Методи дослідження. Для досягнення мети, поставленої в дисертаційному дослідженні, використовувалися загальнонаукові методи: теорія активних систем, системний підхід, теорія управління, байєсівські мережі, теорія нечітких множин, теорія ігор. Для моделювання технологічних процесів використано апарат економіко-математичного моделювання; підготовка прийняття рішень базується на теорії прийняття рішень.

Наукова новизна одержаних результатів. В результаті проведеного дослідження одержані наступні наукові результати:

Вперше:

- розроблено системну методологію побудови та використання моделей і інформаційних технологій підтримки прийняття рішень управління виробничими системами харчових підприємств, що відрізняється від існуючих комплексним використанням евристико-аналітичних і ймовірнісних методів та мережної технології, що забезпечує прийняття ефективних управлінських рішень;

- запропоновано модель оцінки органолептичних та фізико-хімічних показників продукції підприємства харчової галузі, побудовану з використанням байєсівської мережі, що дало можливість прогнозувати кінцевий стан багатокомпонентної продукції, виходячи лише з оцінки початкового стану кожного з інгредієнтів, що, в свою чергу, дозволяє коригувати рецептуру продукції.

Отримали подальший розвиток:

- модель оцінки ризику інвестицій в виробничу систему, що основана на математичному апараті теорії нечітких множин, яка дозволяє керівникові швидко та якісно приймати зважені, математично прораховані рішення стосовно залучення інвестицій;

- моделі підтримки прийняття рішень при управлінні виробничою системою, що базуються на використанні байєсівських мереж та на аналізі розподілу капіталу і праці шляхом знаходження виробничої функції, що дозволило надавати керівникові виважені пропозиції щодо подальшої стратегії розподілу ресурсів та оперативно проводити аналіз фінансового стану підприємства;

- модель підтримки прийняття рішень для оперативного формування ціни продукції підприємств харчової промисловості при визначенні стратегії ціноутворення за умов невизначеності, що базується на теорії ігор та дозволяє враховувати інтереси підприємства і споживача, оперативно варіювати номенклатуру асортименту продукції і збільшувати прибуток підприємства.

Удосконалено:

- елементи прикладної теорії прийняття рішень, інформаційну технологію та проблемно-орієнтований інструментарій розв'язання відповідних задач створення СППР у вигляді моделей, алгоритмів і програм, що дає можливість господарським керівникам в діалоговому режимі одержувати інформацію про стан підприємства й приймати найбільш раціональні рішення.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані в роботі методика, моделі, програмні модулі та інформаційні технології стали основою для побудови прототипу інформаційної системи підтримки прийняття рішень з управління як технологічними процесами, так і підприємством в цілому. Діючий прототип СППР містить низку підсистем, що реалізують запропоновані в дисертаційному дослідженні моделі та інформаційні технології, і дозволяють зменшити навантаження на особу, що приймає рішення.

Створені моделі та інформаційні технології забезпечують підвищення ефективності діяльності виробничої системи за рахунок моделювання виробничих процесів, оперативного прийняття рішень та більш раціонального використання ресурсів підприємства. Реалізація запропонованих рекомендацій дає можливість цілеспрямовано підходити до формування товарного асортименту та вибору інтенсивної стратегії розвитку підприємства харчової промисловості, забезпечувати підприємству стабільне положення на ринку, активізувати споживчий попит, поліпшувати фінансові показники та досягати заданої величини прибутку.

Основні положення дисертаційної роботи успішно впроваджені в ТОВ "Південний консервний завод дитячого харчування" (акт впровадження від 28 грудня 2010 р.), ПАТ "Херсонська кондитерська фабрика" (акт впровадження від 18 січня 2011 р.), а також використовуються в навчальному процесі Херсонського національного технічного університету. Розроблений прототип СППР є універсальним і може бути рекомендований для споріднених підприємств галузі.

Особистий внесок здобувача. Усі теоретичні та практичні результати дисертаційного дослідження отримані автором самостійно. Автором проведено аналіз існуючого рівня розвитку автоматизованих систем і технологій, що використовуються на підприємствах харчової промисловості. Сформульовано задачі розробки автоматизованих систем і відповідних інформаційних технологій.

У наукових роботах, що написані у співавторстві, здобувачу належать: методика оцінки ризику інвестиційного проекту засобами нечітких множин [1], аналіз процесів на підприємстві та застосування мережної моделі для їх об'єднання [6], інформаційна технологія для розв'язування логістичних задач досліджуваного підприємства [10], інформаційні технології при управлінні харчовим підприємством [11], алгоритм оперативного формування ціни засобами теорії ігор [14], реалізація математичної моделі оперативного ціноутворення [15]. В роботі [5] автором запропонована можливість дослідження дочірнього підприємства засобами активних систем, особистий внесок автора в [13] полягає в пропозиції удосконалення комплексного підходу. В роботі [17] автором запропоновано використання інформаційної підтримки прийняття рішень при управлінні бізнес-процесами харчових підприємств.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на науково-практичних конференціях з міжнародною участю "Інформаційні технології в освіті та управлінні" (м. Н. Каховка, 2009-2010 рр.); "Сучасні інформаційні та інноваційні технології на транспорті" (м. Херсон, 2009-2010 рр.); "Математичне та програмне забезпечення інтелектуальних систем" (м. Дніпропетровськ, 2008-2010 рр.); "Інтелектуальні системи прийняття рішень і проблеми обчислювального інтелекту" (м. Євпаторія, 2008-2010 рр.), "Информационные технологии и автоматизация" (м. Одеса, 2009-2010 рр.), "Соціальні аспекти процесів глобалізації та інтеграції" (м. Градець-Кралове, Чехія, 2010 р.).

Публікації. За темою дисертаційного дослідження опубліковано 17 наукових праць, з яких 6 статей - в наукових фахових виданнях; результати дослідження доповідалися на 2 всеукраїнськіх та 8 міжнародних конференціях.

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, двох додатків, списку використаних джерел. Повний обсяг дисертації складає 187 сторінок, у тому числі основної частини 162 сторінки, 14 таблиць, 55 рисунків, 166 найменувань літературних джерел, обсяг додатків - 12 сторінок.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дослідження, сформульовано мету та завдання досліджень, наведено відомості про зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами, розкрито наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, наведено дані про апробацію результатів дисертаційної роботи.

У першому розділі здійснено критичний аналіз сучасного стану інформатизації управління виробничими системами, зокрема, підприємствами харчової промисловості, що стають більш інтелектуальними, гнучкими й прогресивними за рахунок широкого використання передових інформаційних технологій на всіх рівнях управління. Показано недоліки існуючих інформаційних систем і систем підтримки прийняття рішень та складність їх використання для підприємств досліджуваного класу.

Розглянуто цілі функціонування виробничої системи, а також критерії ефективності діяльності підприємства та критерії управління підприємством.

Складна економічна ситуація ставить перед сучасними підприємствами комплекс задач, для розв'язання яких керівництво підприємства повинно приймати обґрунтовані управлінські рішення. В роботі наведено класифікацію задач прийняття рішень із переліком методів розв'язання таких задач. Задачі, що розв'язуються в роботі, відносяться до різних за динамікою та рівнем невизначеності процесів, тому для їх розв'язання запропоновано використати положення теорії активних систем, теорії байєсівських мереж, теорії ігор, мережні графіки, теорію нечітких множин тощо.

В дисертаційному дослідженні виробнича система розглядається на прикладі Південного консервного заводу дитячого харчування, що є дочірнім підприємством концерну ТОВ "Асоціація дитячого харчування".

У результаті проведеного аналізу визначено предмет, мету і задачі дослідження. Розв'язання поставлених задач дозволяє підвищити ефективність управління виробничими системами харчових підприємств.

У другому розділі розглянуто теоретико-методологічні основи моделювання виробничих систем, запропоновано системну методологію побудови та використання моделей і інформаційних технологій підтримки прийняття рішень управління виробничими системами харчових підприємств.

Для дослідження функціонування виробничих систем в роботі використовується теорія активних систем. Тут при управлінні стан системи описується змінною , що належить припустимій множині А. Стан системи в деякий момент часу залежить від управляючих впливів . Величина K(u)=Ф(u,F(u)) називається ефективністю управління , де Ф(u, у) - функціонал, заданий на декартовому добутку множин , який визначає ефективність функціонування системи:

,

де Е_В - ефективність виробництва; Е_У - ефективність управління; а_i - вагові коефіцієнти; П - витрати живої праці (фонд заробітної плати); M_B - матеріальні витрати (вартість засобів праці); К_O - основний капітал (в вартісному вираженні).

Тоді задача органа управління полягає у виборі такого припустимого управління, яке б максимізувало значення його ефективності за умови, що відома реакція системи F(u) на управляючі впливи:

.

Якщо управляючий орган має модель реальної активної системи, що адекватно описує її поводження, то задача управління активною системою (задача синтезу оптимального управляючого впливу) зводиться до вибору оптимального управління

,

тобто припустимого управління, що максимізує ефективність.

Апарат теорії активних систем застосовано для розробки моделі підтримки прийняття рішень при оперативному формуванні ціни продукції підприємства харчової промисловості за умов невизначеності, що дозволяє враховувати інтереси підприємства і споживача, оперативно варіювати номенклатуру асортименту продукції і збільшувати прибуток підприємства.

Для розробки моделі підтримки прийняття рішень при аналізі органолептичних та фізико-хімічних показників продукту, а також для розробки моделі підтримки прийняття рішень при ситуаційному аналізі фінансового стану підприємства харчової промисловості використано байєсівські мережі. Байєсівські мережі представляють собою графічні моделі подій і процесів на основі об'єднання деяких висновків теорії ймовірностей і теорії графів. Вони тісно пов'язані з діаграмами впливу, які можна використати для прийняття рішень. Байєсівська мережа представляє собою пару , у якій перша компонента - це спрямований нециклічний граф, що відповідає випадковим змінним і записується як набір умов незалежності: кожна змінна незалежна від її батьків в . Друга компонента пари - це множина параметрів, що визначають мережу. Повна спільна ймовірність байєсівської мережі обчислюється за формулою:

.

Умовна ймовірність події визначається за виразом:

, (1)

де і - пов'язані між собою змінні. Залежність (1) дозволяє визначити, якою буде ймовірність події Е, якщо має місце конкретна подія Н_k.

Нестабільні економічна та фінансова ситуації в діяльності підприємств сприяють зростанню різного роду ризиків. Розробку моделі підтримки прийняття рішень при оцінці ризику інвестицій в виробничу систему підприємства харчової промисловості здійснено за допомогою апарату нечітких множин. Нечітке число може бути задано як в загальному вигляді, так і у вигляді трикутного або трапецієвидного нечіткого числа. Найчастіше у якості прогнозованого значення параметра, що використовується на практиці, є трикутні числа. Функція із трикутними нечіткими параметрами в загальному випадку сама не є трикутною й до трикутного виду не приводиться. Проте виконується умова нормування

,

де = (x₁, …, x_N) - вектор параметрів розподілів розмірністю N, а права частина є нечітким числом з виродженою у точку функцією приналежності. Інтеграл же, невизначений для нечітких функцій загального виду, представляє тут границю сум.

.

Для обґрунтованого та оперативного планування, вибору оптимального варіанту тривалості робіт, використання резервів та коригування графіку діяльності запропоновано використовувати системи мережних моделей при управлінні економічними та виробничими процесами на підприємстві. Побудовано мережну модель, що використано для об'єднання основних модулів інформаційної системи.

Для оцінки залежності рівня виробництва від розподілу праці та капіталу в роботі використано виробничу функцію як засіб планування розподілу відповідних ресурсів у діяльності підприємства. Моделювання виробничого плану підприємства здійснено з використанням виробничої функції Кобба-Дугласа

,

що потребує розв'язати задачу при

, , , ; , ,

Виробничу функцію, побудовану за звітними даними підприємства дитячого харчування, використано для розробки моделі і відповідної інформаційної технології оцінки розподілу праці та капіталу підприємства дитячого харчування.

Розглянуті в роботі методи дослідження систем і моделювання виробничих процесів використовуються комплексно для дослідження виробничих систем. Використання комплексного підходу дозволило запропонувати системну методологію побудови моделей і інформаційних технологій підтримки прийняття рішень управління виробничими системами харчових підприємств, розв'язувати задачі декількома методами та збільшувати кількість альтернатив при формуванні рішень.

У третьому розділі запропоновано низку математичних моделей підтримки прийняття рішень при управлінні виробничою системою, що утворили базу моделей системи підтримки прийняття рішень підприємства харчової промисловості.

Розроблено мережну модель процесів у виробничій системі харчових підприємств, завдяки чому вдалося створити інформаційну підтримку СППР досліджуваного підприємства.

З використанням виробничої функції отримано математичну модель планування діяльності підприємства. Для знаходження коефіцієнтів виробничої функції Кобба-Дугласа

використано логарифмування вихідних даних та підбір таких значень коефіцієнтів, щоб мінімізувати суму квадратів відхилень. Позначимо

, , , а , , .

Отримаємо рівняння лінійної регресії з двома незалежними змінними та у вигляді:

.

Отримане співвідношення коефіцієнтів та відображає розподіл ресурсів підприємства.

У роботі розроблено модель підтримки прийняття рішень при аналізі фізико-хімічних та органолептичних показників багатокомпонентного продукту за допомогою байєсівських мереж (рис. 1).

Рис. 1. Структура зв'язків байєсівської мережі в задачі аналізу показників багатокомпонентного продукту (здійснено в пакеті Genie 2.0)

Як правило, на підприємстві аналіз продукції здійснюється на прикінцевій стадії виробництва. Проте, проаналізувавши сировину, можна ще на стадії закладання інгредієнтів спрогнозувати кінцевий результат і скоригувати дії технолога у відповідності з отриманими показниками. В роботі запропоновано модель підтримки прийняття рішень для визначення оптимального набору інгредієнтів для комбінованих продуктів харчування, що апробовано на сухих кашах дитячого харчування. Оптимізація полягає у відшуканні екстремуму одного показника якості або їхньої сукупності. Математична модель оптимізаційної задачі виглядає наступним чином:

, (2)

де - цільова функція; - вектор змінних величин: ; m - число обмежень; n - число змінних; - функції залежностей між шуканими змінними; - константи.

Тут в (2) в якості змінних моделі виступають маси інгредієнтів, що становлять харчову суміш. Граничними умовами є вимоги за органолептичними показниками, що залежать від змісту в суміші тільки одного інгредієнту. Обмеженнями виступають вимоги за органолептичними показниками, на які впливають кілька інгредієнтів комплексно (наприклад, консистенція визначається змістом у суміші сухих речовин, які містяться у всіх інгредієнтах), а також обмеження на загальну масу суміші.

Математична постановка задачі оптимізації харчових сумішей, таким чином, має вигляд:

,

де ; ; ; ;

х_і - маса і-го інгредієнта в суміші; _i - процентний вміст води в i-му інгредієнті; - межі вмісту сухих речовин у суміші (вимоги до консистенції); - еталонний вміст j-ої харчової речовини на 1000 ккал суміші; - кількість інгредієнтів суміші; - кількість розглянутих харчових речовин (вуглеводів, мінералів, вітамінів тощо).

Для розв'язання одержаної задачі задачу умовної нелінійної оптимізації з нелінійною цільовою функцією та лінійними обмеженнями й граничними умовами застосовано теорему Куна-Таккера та функцію Лагранжа.

Запропоновано модель підтримки прийняття рішень для оцінки ризику інвестицій в виробничу систему. Облік ризиків, пов'язаних з реалізацією інвестиційного проекту, здійснюється декількома способами. Можна виконати експертну оцінку ризику проекту та включити його величину в коефіцієнт дисконтування. В цьому випадку математична модель оцінки проекту виглядає як:

, (3)

де NPV - чиста приведена вартість проекту; I - необхідна інвестиція; k - коефіцієнт дисконтування з урахуванням факторів ризику; CIF_i - грошові надходження в i-му періоді; COF_i - витрати і-го періоду; С - ліквідаційна вартість чистих активів, що склалася в ході інвестиційного процесу; n - кількість років реалізації проекту.

Вираз СIF_i - COF_i в формулі (3) можна замінити на узагальнений вираз (оборотне сальдо надходжень і витрат в і-му періоді). Тоді (3) матиме вигляд:

. (4)

Інвестиційний проект вважається ефективним, коли NPV, обчислена за формулою (4), є більшою за визначений проектний рівень.

Якщо всі параметри в (4) є "розмитими", тобто їх точне плановане значення невідомо, тоді в якості вхідних даних доречно використовувати трикутні нечіткі числа.

Параметри для розрахунку NPV можна записати наступним набором нечітких чисел:

; ;

; .

Тоді запропонована модель матиме вигляд:

.

Найпростішим способом оцінки ризику інвестицій є обчислення коефіцієнту стійкості бізнес-плану (5):

, (5)

де NPV_av - середньоочікуване значення NPV; - різниця NPV від середнього (тобто = NPV_av-NPV_min = NPV_max-NPV_av, NPV = NPV_av).

Чим вищий коефіцієнт стійкості бізнес-плану, тим більш надійним є інвестиційне рішення. Для оцінки рівню ризику використовуються дані табл. 1 [1].

Таблиця 1. Рівень ризику та ризик-статус проекту

Значення	Рівень ризику проекту, %	Ризик-статус проекту
0 … 0,25	>20	Неприйнятний ризик
0,25 … 0,44	10 … 20	Прикордонний ризик
0,44 … 1	<10	Прийнятний ризик

Для розв'язання задачі оперативного ціноутворення використано математичний апарат теорії ігор. Запропоновано математичну модель механізму оперативного формування ціни, для чого розглянуто гру "виробник - споживач". На ринку сторони (виробник і споживач) переслідують цілі максимізації свого виграшу за рахунок іншого опонента. Підприємства намагаються максимізувати свій дохід за рахунок більш високих цін на свою продукцію, а споживач цієї продукції прагне їх мінімізувати. У даному випадку ситуація прийняття рішень згідно з теорією ігор описується трійкою активних елементів, що виражаються множинами: , де - множина рішень об'єкта управління; - множина станів економічного середовища; - матриця значень функціоналу оцінювання.

В такій ситуації керівництво підприємства повинно зробити правильний вибір. Виграш кожної пари, який характеризує відносну величину результатів дій і залежить від ситуації, що склалася у середовищі, та варіанту рішення, відповідає значенню функціоналу оцінювання. Виходячи з цього складено матрицю функціоналу оцінювання. Така ситуація прийняття рішень задається матрицею, елементами якої є - кількісні оцінки прийнятого рішення за умови, що середовище знаходиться у стані , та в якій рядковий гравець має різних стратегій (рядків), а стовпцевий - стратегій (стовпців), причому кожне число - платіж рядковому гравцю, якщо рядковий вибрав -ту стратегію, стовпцевий -ту стратегію.

У випадку, що характеризується антагоністичними інтересами середовища, в якості критеріїв прийняття рішень в умовах невизначеності було розглянуто критерії Вальда, Гурвіца та Севіджа. Синтез вищенаведених методів дозволив побудувати модель управління ціноутворенням на підприємстві, основою якої є послідовність етапів процесу і моментів прийняття рішень (рис. 2).

Рис. 2. Схема управління механізмом ціноутворення

Управління зі сторони виробника в загальному випадку може впливати на потреби споживача (1), формування мотивів (2), процес вибору мети (3), вибір алгоритму дії, який використовує виробник (4): змісту й форм, методів і засобів діяльності. Зовнішнє середовище може впливати на потреби споживача (5), процес формування цілей (7), алгоритму дії (8) споживача. Крім того, вплив зовнішнього середовища (6) може стати причиною розбіжності дії виробника й результату його діяльності. Результатом діяльності виробника може бути задоволення потреби споживача (часткове або повне) або її незадоволення. Тому управління може бути визначене як комплексний цілеспрямований зовнішній вплив на компоненти діяльності керованої системи й процеси їхнього формування.

Таким чином, при фіксованих цілях і технології перевага різних дій виробника залежить від умов (3) і (8), з яких (3) є одним з управлінь з боку виробника.

Оцінка реального фінансового стану підприємства вимагає використовувати для цього як детерміновані, так і ймовірнісні показники, такі як невиробничі збитки, зміна конкурентного середовища, зміна інвестиційної політики комерційних банків тощо. В роботі здійснено аналіз діяльності підприємства на базі використання байєсівських мереж (рис. 3).

Рис. 3. Схема залежності фінансових коефіцієнтів від даних звітності

В четвертому розділі наведено концепцію СППР, виділено її функціональні складові на прикладі досліджуваного підприємства. Реалізовано запропоновані моделі інформаційної підтримки прийняття рішень управління виробничою системою. Результати практичної реалізації запропонованих моделей прийняття рішень реалізовано у вигляді прототипу СППР в системі управління виробничою системою харчового підприємства, запропоновано його алгоритмічне і програмне забезпечення.

Виконано моделювання зміни показників багатокомпонентного продукту при зміні одного з показників вхідного інгредієнта, що дозволило прогнозувати фізико-хімічний та органолептичний склад кінцевого продукту в залежності від якості показників кожного з інгредієнтів. На рис. 4. наведено графічне представлення моделювання зміни показників готового продукту (консистенція, вміст домішок, чистота) від зміни якості лише одного інгредієнту (наявність домішок у яблучному пюре).

На основі аналізу асортименту продукції підприємства дитячого харчування було запропоновано стратегію ціноутворення, де формувалися б інтереси виробника та споживача у вигляді оптимальної ціни на основі ігрової моделі. На рис. 5. відмічено сідлову точку апроксимованого функціоналу оцінювання. Оптимальна стратегія при будь-якому стані середовища дозволяє одержати максимальний виграш у найгірших умовах.

У відповідності з отриманими в дисертаційному дослідженні математичними моделями в СППР програмно реалізовані такі підсистеми: "Оцінка розподілу праці та капіталу", "Оцінка ризику інвестицій", "Ситуаційний аналіз фінансового стану підприємства", "Ціноутворення за умов невизначеності", "Аналіз органолептичних та фізико-хімічних показників продукту", "Автоматизоване проектування складу комбінованих продуктів харчування". Також розроблено низку підсистем, реалізація яких була замовлена керівництвом виробничої системи, а саме: розрахунок норми закладення речовини в залежності від її вологості; підсистема розрахунку оптимального маршруту до постачальників, підсистема розробки оптимального обсягу замовлення, інформація для етикетки продукції. Екранні форми інтерфейсів дозволяють формувати необхідну для прийняття рішень документацію.

Рис. 4. Графік залежності показників готового продукту від зміни одного показника інгредієнта

Рис. 5. Сідлова точка матриці функціоналу оцінювання (точка А)

Розроблені моделі та інформаційна технологія апробовані на ТОВ "Південний консервний завод дитячого харчування", ПАТ "Херсонська кондитерська фабрика".

В додатках наведено особливості використання байєсівського класифікатора в оцінці отриманих альтернатив та акти впровадження результатів досліджень.

Висновки

інформатизація управління виробничий харчовий

У дисертаційній роботі розв'язано важливу науково-прикладну задачу розробки інформаційного забезпечення систем підтримки прийняття рішень управління виробничими системами підприємств харчової промисловості.

Основні наукові та практичні результати.

1. Проведено аналіз стану інформаційного забезпечення підтримки прийняття рішень управління виробничими системами підприємств харчової промисловості. Для підвищення ефективності діяльності таких підприємств розроблено моделі і методи інформаційної підтримки прийняття рішень управління їх виробничими системами Встановлено необхідність створення комп'ютерних інформаційних систем підтримки прийняття рішень, які більш повно враховують особливості харчових підприємств та фактори, що впливають на діяльність підприємств в умовах трансформаційної економіки.

2. Для забезпечення інформаційної підтримки прийняття рішень управління виробничими системами харчових підприємств запропоновано системну методологію побудови моделей та інформаційних технологій, яка відрізняється комплексним використанням евристико-аналітичних і ймовірнісних методів та мережної технології, що забезпечує прийняття ефективних управлінських рішень.

3. Вперше запропоновано модель підтримки прийняття рішень при оцінці органолептичних та фізико-хімічних показників продукції харчового підприємства. Модель базується на байєсівській мережі і дає можливість прогнозувати вихідні характеристики і коригувати рецептуру багатокомпонентної продукції .

4. Розроблено модель підтримки прийняття рішень для оперативного формування ціни продукції підприємств харчової промисловості при визначенні стратегії ціноутворення за умов невизначеності, що базується на теорії ігор та дозволяє враховувати інтереси підприємства і споживача, оперативно варіювати номенклатуру асортименту продукції і збільшувати прибуток підприємства; модель оперативного формування ціни разом з запропонованою в роботі моделлю формування цінових сезонних знижок дозволила оперативно реагувати на зміну попиту шляхом корекції цінової політики.

5. Розроблено основану на математичному апараті теорії нечітких множин модель підтримки прийняття рішень при оцінюванні ризику інвестицій в виробничу систему, що дозволяє приймати зважені рішення стосовно залучення інвестицій.

6. На базі запропонованого комплексного підходу розроблено моделі підтримки прийняття рішень при управлінні виробничою системою, що базуються на використанні байєсівських мереж та на аналізі розподілу капіталу і праці шляхом знаходження виробничої функції, що дозволило надавати керівникові виважені пропозиції щодо подальшої стратегії розподілу ресурсів та оперативно проводити аналіз фінансового стану підприємства.

7. Запропоновано концепцію і розроблено діючий прототип системи підтримки прийняття рішень при управлінні харчовим підприємством, який реалізує інформаційні технології для двох класів задач - економічних та технологічних, що дає можливість керівництву підприємства в діалоговому режимі отримувати інформацію і приймати раціональні управлінські рішення.

8. Розроблено й доповнено елементи прикладної теорії прийняття рішень, створено алгоритми та інформаційні технології, що реалізовані у вигляді підсистем СППР, які реалізують одержані в дисертаційному дослідженні моделі підтримки прийняття рішень, що дає можливість керівникові в діалоговому режимі отримувати інформацію про стан виробничої системи й приймати найбільш раціональні рішення та забезпечувати ефективне управління харчовим підприємством.

Використання обґрунтованих теоретичних положень і науково-методичних рекомендацій, розроблених у дисертації, дозволить керівництву виробничої системи харчової промисловості приймати математично прораховані рішення, що, в свою чергу, дозволить отримувати стійкі конкурентні переваги, стабільний розвиток, формувати привабливий діловий імідж в умовах невизначеності зовнішнього середовища. Запропоновані моделі та інформаційна технологія апробовані на ТОВ "Південний консервний завод дитячого харчування", ПАТ "Херсонська кондитерська фабрика" та дозволили підвищити оперативність прийняття рішень в 1,5-2 рази в порівнянні з рішеннями, прийнятими на підставі досвіду та інтуїції керівника. Завдяки впровадженню прототипу СППР підприємство, де проводилося дослідження, може досягти зменшення фонду заробітної плати на 2,3%. Результати досліджень використовуються в навчальному процесі ХНТУ. Розроблений прототип СППР може бути рекомендований для споріднених підприємств галузі.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Публікації в наукових фахових виданнях:

1. Вишемирська С.В. Інформаційна технологія оцінки ризику інвестиційного проекту / С.В. Вишемирська, Ф.Б. Рогальський // Вестник Херсонского национального технического университета. - 2007. - №3(29). - С. 105-110.

2. Вишемирська С.В. Аналіз органолептичних та фізико-хімічних показників продукту за допомогою байєсівських мереж / С.В. Вишемирська // Системні технології. Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. - Випуск 6 (59). - Дніпропетровськ, 2008. - С. 27-35.

3. Вишемирська С.В. Моделі підтримки прийняття рішень при управлінні дочірнім підприємством / С.В. Вишемирська // Питання прикладної математики і математичного моделювання: збірник наукових праць. - Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту, 2009. - С. 96-109.

4. Вишемирська С.В. Підсистема "Транспортна задача" для комплексної автоматизованої системи управління підприємством дитячого харчування / С.В. Вишемирська // Вестник Херсонского национального технического университета. - 2009. - №1(34). - С. 537-542.

5. Вишемирська С.В. Дочірнє підприємство як об'єкт управління засобами активних систем / С.В. Вишемирська, Ф.Б. Рогальський // Системні технології. Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. - Випуск 6(65). - Дніпропетровськ, 2009. - С. 28-38.

6. Вишемирська С.В. Модель процесу впровадження нової продукції у виробництво / С.В. Вишемирська, Ф.Б. Рогальський // Системні технології. Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. - Випуск 6(71). - Дніпропетровськ, 2010. - С. 33-44.

Матеріали та тези доповідей конференцій:

7. Вишемирська С.В. Ситуаційний аналіз фінансового стану підприємства за допомогою байєсівських мереж / С.В. Вишемирська // Інтелектуальні системи прийняття рішень і проблеми обчислювального інтелекту (ISDMCI'2008): міжнар. наук. конф., 19-23 травня 2008 р., матеріали. - Євпаторія, 2008. - С. 72-77.

8. Вишемирська С.В. Використання байєсівських мереж для моделювання невизначеності при прийнятті інвестиційних рішень / С.В. Вишемирська // Математичне та програмне забезпечення інтелектуальних систем (MPZIS-2009): VII Міжнар. наук.-практ. конф., 25-27 листопада 2009 р., матеріали. - Дніпропетровськ, 2009. - С. 60-61.

9. Вишемирська С.В. Інформаційна технологія автоматизованого проектування складу комбінованих продуктів харчування / С.В. Вишемирська // Інтелектуальні системи прийняття рішень і проблеми обчислювального інтелекту (ISDMCI'2009): Міжнар. наук. конф., 18-22 травня 2009 р., матеріали. - Євпаторія, 2009. - С. 158-162.

10. Вишемирська С.В. Задачі логістики в системі управління транспортом підприємства / С.В. Вишемирська, Ф.Б. Рогальський // Сучасні інформаційні та інноваційні технології на транспорті (MINTT-2009): Міжнар. наук.-практ. конф., 25-27 травня 2009 р., матеріали. - Херсон, 2009. - С. 41-44.

11. Рогальський Ф.Б. Інформаційна підтримка прийняття рішень при керуванні бізнес-процесами харчових підприємств / Ф.Б. Рогальський, С.В. Вишемирська // Информационные технологии и автоматизация-2009: ІІ Всеукр. научн.-практ. конф., 15-16 октября 2009 г., материалы. - Одесса, 2009. - С. 79-80.

12. Вишемирська С.В. Удосконалення управління підприємством дитячого харчування / С.В. Вишемирська // Інтелектуальні системи прийняття рішень і проблеми обчислювального інтелекту (ISDMCI'2010): Міжнар. наук. конф., 17-21 травня 2010 р., матеріали. - Євпаторія, 2010. - С. 232-234.

13. Вишемирська С.В. Комплексний підхід в системі управління підприємством / С.В. Вишемирська, Ф.Б. Рогальський // Сучасні інформаційні та інноваційні технології на транспорті (MINTT-2010): Міжнар. наук.-практ. конф., 25-27 травня 2010 р., матеріали. - Херсон, 2010. - С. 36-39.

14. Вишемирська С.В. Оперативне формування ціни в якості активного елемента системи підтримки прийняття рішень / С.В. Вишемирська, Ф.Б. Рогальський // Информационные технологии и автоматизация-2010: ІІІ Всеукр. научн.-практ. конф., 14-15 октября 2010 г., материалы. - Одесса, 2010. - С. 17-18.

15. Vyshemyrska S. V. Аutomation of price forming management at child's food industry enterprises / S. V. Vyshemyrska, F. B. Rogalsky // Соціальні аспекти процесів глобалізації та інтеграції: Міжнар. наук.-практ. конф., 15-17 жовтня 2010 р., матеріали, - Прага, 2010. - С. 63-79.

16. Вишемирська С.В. Врахування невизначеності в задачах управління виробничими системами / С.В. Вишемирська // Математичне та програмне забезпечення інтелектуальних систем (MPZIS-2010): VIІI Міжнар. наук.-практ. конф., 10-12 листопада 2010 р., матеріали. - Дніпропетровськ, 2010. - С. 48-49.