Имитационно-динамическая модель воспроизводства основных фондов как инструмент повышения качества стратегических управленческих решений

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 004.942; ББК 32.817 Стр: 206 - 211

Имитационно-динамическая модель воспроизводства основных фондов как инструмент повышения качества стратегических управленческих решений

Бойко А. А.

профессор кафедры менеджмента

Сибирского государственного

аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева (г. Красноярск),

кандидат экономических наук

В статье дается описание имитационно-динамической модели воспроизводства основных фондов организаций. Модель разработана на основе метода системной динамики, инструментальными средствами Powersim Studio

Ключевые слова: воспроизводство основных фондов, имитационно-динамическое моделирование, системная динамика

Техническое состояние основных фондов (ОФ) в значительной мере определяет совокупность технико-экономических показателей организаций: уровень качества и конкурентоспособности продукции, степень эффективности использования ресурсов и себестоимость. От обеспечения организации основными фондами, каковы эти фонды с точки зрения их технического совершенства и рабочего состояния, зависят ее финансовое положение.

Состояние основных фондов формируются в процессе их воспроизводства, выбором форм возмещения износа, методов и темпов обновления основных фондов, а также эффективностью их использования.

Основные фонды организаций характеризуются длительным периодом эксплуатации, поэтому вопросы стратегического планирования воспроизводственных процессов имеют первостепенную значимость. Ошибки и недальновидность в этой сфере приводят к падению конкурентоспособности, а зачастую и к банкротству организации.

При разработке стратегического плана воспроизводства ОФ организации необходимо использование эффективных методик поддержки принятия решений как на заданный плановый период, так и в случае неожиданного изменения рассчитанных плановых значений. Процесс воспроизводства ОФ представляет собой сложную систему, поэтому применение таких методик практически невозможно без использования специальных компьютерных моделей для анализа эффективности плана с учетом возможностей его оперативных корректировок.

Сегодня широкое распространение, при исследовании поведения больших и сложных систем, получил метод имитационно-динамического моделирования (ИДМ). Для решения задач стратегического уровня управления предприятием в ИДМ используется подход системной динамики, предложенный в середине 1950-х Джеем Форрестером [1].

Системная динамика -- подход в ИДМ изучающий сложные системы, исследующий их поведение во времени и в зависимости от структуры элементов системы и взаимодействия между ними. В том числе: причинно-следственных связей, петель обратных связей, задержек реакции, влияния среды и других. Особенное внимание, в этом подходе, уделяется компьютерному моделированию таких систем [1].

Весь процесс построения модели системной динамики можно разбить на ряд этапов [2].

1. Содержательное описание объекта моделирования в виде системы, постановка задачи и формирование целей.

2. Построение диаграммы причинно-следственных связей, определение полярностей связей и контуров причинно-следственных связей.

3. Построение на основе диаграммы причинно-следственных связей диаграммы потоков и уровней.

4. Перевод диаграммы потоков и уровней в математическую форму, т.е. написание уравнений динамики модели.

5. Верификация модели, проверка модели на адекватность моделируемой системе.

В данной статье представлено описание модели воспроизводства активной части (машин и оборудования) ОФ предприятия в натуральной форме.

Представим описание процесса воспроизводства ОФ предприятия в виде системы.

Процесс воспроизводства ОФ предприятия представляет собой социально-экономическую, сложную, искусственную, управляемую, динамическую, дискретно-непрерывную, стохастическую, открытую систему.

Для исследования систем такого класса необходимо применение методологии системного анализа. Но универсальной методики по проведению системного анализа не существует, так как любое исследуемое явление, процесс или объект всегда обладает специфическими особенностями, которые необходимо учитывать. При проведении системного анализа любой системы в конкретных условиях необходимо следовать его общим принципам: целенаправленность, обособленность, декомпозируемость, функциональность, развитие.

Указанные принципы системного анализа формализуются в виде комплекса разнообразных моделей: канонической, иерархической, состава элементов системы, внутренней структуры, функционирования и развития системы [3]. Этот комплекс моделей позволяет провести исследование реальной системы, изучить ее свойства и перенести полученные сведения на моделируемую систему.

В соответствии с этими правилами цель исследования процесса воспроизводства ОФ предприятия была сформулирована как разработка научно-методических основ принятия управленческих решений в области выбора и реализации вариантов стратегии воспроизводства активной части основных фондов предприятий.

Цель воспроизводства ОФ в натуральных формах заключается в получении средств труда с такими потребительскими свойствами, которые соответствуют рыночным потребностям в количественных и качественных параметрах конкретного продукта. Цель воспроизводства средств труда в натуральной форме -- обеспечение достаточной величины мощности.

После определения целей исследования и функционирования системы воспроизводства ОФ предприятия в натуральной форме приступим к построению ее моделей.

Для отражения принципа обособленности системы воспроизводства ОФ строят каноническую модель (рис. 1), которая показывает взаимодействия исследуемой системы с внешней средой посредством входов и выходов. После анализа входных и выходных факторов процесса воспроизводства ОФ изучается его внутренняя структура, т. е. применяется принцип декомпозируемости. Внутренняя структура процесса исследуется с помощью моделей трех типов: иерархической, состава элементов системы и внутренней структуры.

В иерархической модели объект расчленяется на уровни согласно правилу подчинения низших уровней высшим. В нашем случае систему воспроизводства ОФ можно подразделить на три уровня иерархии: уровни 0, 1, 2.

Рис. 1. Каноническая модель процесса воспроизводства основных фондов предприятия

имитационный основной фонд канонический

В качестве верхнего, нулевого уровня представлена система общественного воспроизводства ОФ, которая включает полностью все стадии цикла: создание, привлечение, использование и восстановление средств труда, охватывая при этом деятельность академических, внеотраслевых и отраслевых НИИ, предприятия-изготовителя и предприятия-потребителя. На следующем, первом уровне находится индивидуальное воспроизводство основных фондов, воспроизводство на уровне предприятия, которое состоит из трех стадий: привлечения, использования, восстановления. На нижнем, втором уровне расположено воспроизводство ОФ в подразделениях организации, состоящее из таких стадий, как использование и частичное восстановление.

В результате построения иерархической модели было определено, что на уровне индивидуального (предприятия) воспроизводства, процесс кругооборота средств труда проходит три стадии: привлечения, использования и восстановления.

Проведем более глубокую декомпозицию воспроизводства ОФ предприятия, для чего уточним модель состава элементов системы. Кругооборот средств труда в натуральной форме осуществляется по следующим стадиям и этапам: привлечения (доставка и установка), использования (эксплуатация и техническое обслуживание) и восстановления (ремонт и модернизация).

Выделенные этапы в модели состава элементов системы являются конечными элементами декомпозиции системы воспроизводства ОФ организации и составляют базис для построения модели внутренней структуры.

В модели внутренней структуры отражаются взаимосвязи между элементами системы в процессе ее функционирования. Обычно отражается только тип связи (материальная, информационная, кадровая и т.п.) и направление связи (откуда и куда).

В модели внутренней структуры воспроизводства оборудования в натуральной форме (рис. 2) между этапами процесса существуют только материальные связи:

-- приобретенное новое оборудование;

-- доставленное на предприятие оборудование,

-- направляемое на установку в цеха;

-- установленное оборудование, поступающее в эксплуатацию;

-- оборудование, поступающее в ремонт;

-- отремонтированное оборудование, поступающее в эксплуатацию;

-- выбывающее из эксплуатации оборудование.

Рис. 2. Модель внутренней структуры воспроизводства ОФ предприятия в натуральной форме

Рассмотренные выше модели системы воспроизводства ОПФ предприятия: каноническая, иерархическая, модели состава и внутренней структуры -- представляют собой статическое отображение исследуемого объекта. Следующий шаг в исследовании системы состоит в том, чтобы понять и описать, как система работает, что происходит с ней и с окружающей средой в ходе реализации поставленной цели. Для этого необходимо описать динамическую модель исследуемого объекта, в которой отражаются принципы функциональности и развития.

Описание динамической модели воспроизводства ОФ базируется на модели внутренней структуры. На стадии “использования” основных фондов происходит утрата ими потребительной стоимости в процессе их эксплуатации и передача своей стоимости на продукт, на оказанные услуги. В течение производительного использования происходит материальное снашивание (физический износ) средств труда, постепенная утрата ими своей потребительной стоимости и стоимости. Физически изношенные средства труда переходят на этап ремонта и модернизации, стадия “восстановления”. На этом этапе в соответствии с графиком планово-предупредительных ремонтов реализуется совокупность запланированных организационных и технических мероприятий по текущему и капитальному ремонту оборудования. Основная цель этих мероприятий -- предотвращение прогрессивно нарастающего износа, предупреждение аварий и поддержка оборудования в состоянии постоянной готовности к работе.

Особое значение имеет капитальный ремонт, в результате которого износившиеся части машины и оборудования заменяются новыми, т.е. осуществляется частичное воспроизводство объекта в натуральной форме. Существуют две формы такой замены: во-первых, замена отдельных элементов средств труда новыми, имеющими аналогичные характеристики, что восстанавливает утраченные потребительские свойства машины; во-вторых, модернизация (которая может происходить одновременно с заменой), предполагающая совершенствование производственно-эксплуатационных свойств машин и оборудования. После осуществления ремонта или модернизации оборудование возвращается в эксплуатацию.

Этот процесс происходит до тех пор, пока оборудование не будет полностью физически изношено, а его стоимость полностью перенесена на производимый продукт или услуги. После этого оборудование поступает на этап демонтажа и ликвидации и выбывает из процесса производства.

На стадии “привлечения” основных фондов взамен выбывающего оборудования приобретается аналогичное по потребительным свойствам или с более высокими свойствами новое оборудование, которое доставляется на предприятие. Далее производится установка этого оборудования (строительные работы и установка фундамента, монтаж и наладка), после чего оно поступает в эксплуатацию и все этапы повторяются снова.

В результате проведенного системного анализа процесса индивидуального воспроизводства ОФ предприятия были определены и описаны входы и выходы исследуемого процесса, проведена его декомпозиция, построена модель внутренней структуры воспроизводства средств труда и рассмотрен процесс воспроизводства оборудования.

Основываясь на проведенном системном анализе, приступим к построению диаграммы причинно-следственных связей процесса воспроизводства оборудования организации в натуральной форме.

Основу диаграммы причинно-следственных связей модели воспроизводства оборудования предприятия в натуральной форме составляет рефлексивный контур обратной связи “Уравновешивание под воздействием лага реализации решений” [4] (см. рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма причинно-следственных связей воспроизводства ОФ в натуральной форме

Данный контур является контуром отрицательной обратной связи. Он интерпретируется следующим образом. Воспроизводство ОФ предприятия ориентируется на обеспечение необходимой величины производственной мощности оборудования предприятия, которая должна соответствовать планируемой на определенный период производственной программе. При изменении производственной программы (рост или снижение) образуется разрыв между необходимой производственной мощностью и фактической, необходимо принимать решения по соответствующему изменению и производственной мощности машин. Это может быть увеличение мощности за счет приобретения нового оборудования или снижение мощности путем ликвидации лишнего оборудования. Но сразу приобретать или ликвидировать оборудование нецелесообразно. Необходимо подождать, так как возможно увеличение или уменьшение количества оборудования в эксплуатации, а соответственно и производственной мощности за счет поступления из ремонта и монтажа машин или поступления в ремонт и выбытия отслужившего свой срок оборудования. Такая задержка -- это лаг адаптации, который позволяет адаптировать фонд к изменениям факторов, определяемых процедурой принятия решения. Принимаемое решение не сразу скажется на текущем уровне производственной мощности предприятия, а с задержкой в один такт модельного времени. Наличие отрицательной обратной связи и задержки в принятии решения приводят к колебательному типу поведения предоставленного контура.

Данный контур представляет собой контур с предельными циклами колебаний, он обладает глобальной стабильностью, т. е. траектория колебаний системы не расходится до бесконечности. Вместе с тем, система локально неустойчива, из-за слабых возмущений (плановый рост производственной программы, ликвидация отслужившего оборудования и т. д.) отклоняющих систему от точки равновесия.

Основываясь на диаграмме причинно-следственных связей, строим диаграмму потоков и уровней. Диаграмма потоков и уровней воспроизводства ОФ в натуральной форме и руководящие правила ее регулирования схематически представлены на рис. 4.

Рис. 4. Диаграмма потоков и уровней воспроизводства оборудования в натуральной форме

После построения диаграммы потоков и уровней дадим математическое описание основных уравнений динамики модели. Начнем описание с контура потока ОФ, содержащего запаздывание, обусловленное установкой оборудования.

Nввi(t) = Nввi(t - Дt) + Дt Ч (Пni(t - Дt) - Пввi(t - Дt)) , (1)

Пввi(t - Дt) = DELAYMTR(Пni(t - Дt); tвв; 3; initial) , (2)

где Nввi -- количество оборудования i-й технологической группы в монтаже, единиц;

Пni -- темп приобретения оборудования i-й технологической группы, единиц в неделю;

Пввi -- темп ввода в эксплуатацию оборудования i-й технологической группы, единиц в неделю;

DELAYMTR -- уравнение запаздывания третьего порядка;

tвв -- запаздывание ввода оборудования, недели.

Уравнение (1) определяет уровень проходящего установку оборудования. Уравнение (2) описывает процесс установки оборудования. Здесь запаздывание отражает время на установку фундамента под оборудование, монтажа станков и их наладку.

Количество оборудования находящегося в эксплуатации определяется уравнением уровня:

(3)

где Nэi -- количество оборудования i-й технологической группы в эксплуатации, единиц;

Пвi -- темп выбытия оборудования i-й технологической группы, единиц в неделю;

Пnpi -- темп поступления оборудования i-й технологической группы в ремонт, единиц в неделю;

Пpi -- темп ввода в эксплуатацию оборудования i-й технологической группы после ремонта, единиц в неделю;

Пвni -- темп выбытия лишнего оборудования i-й технологической группы, единиц.

Количество оборудования находящегося в ремонте определяется уравнением уровня:

(4)

где Npi -- количество оборудования i-й технологической группы в ремонте, единиц.

Количество оборудования находящегося в демонтаже определяется уравнением уровня:

(5)

где Nвi -- количество оборудования i-й технологической группы в демонтаже, единиц;

Пдмi -- темп списания оборудования i-й технологической группы, единиц в неделю.

Обратимся к рассмотрению некоторых положений, определяющих необходимое количество оборудования для выполнения производственной программы:

(6)

где Nнi -- количество оборудования i-й технологической группы необходимое для выполнения производственной программы, единиц;

Ti -- планируемая производственная программа по i-й технологической группе оборудования, маш-ч./год;

Fд -- действительный (расчетный) годовой фонд времени работы единицы оборудования, маш-ч./год/ед.;

kзi -- коэффициент загрузки оборудования i-й технологической группы;

knpi -- уровень производительности оборудования i-й технологической группы от первоначального уровня, %;

kni -- коэффициент прогрессивности оборудования i-й технологической группы.

Разница между необходимым количеством оборудования и количеством оборудования находящимся в эксплуатации определит избыток или дефицит станочного парка:

(7)

где Дmi -- несоответствие необходимого и эксплуатируемого количества оборудования i-й технологической группы, единиц.

Уравнение (7) определяет несоответствие уровней машин и оборудования. Если это несоответствие положительно, то необходимо приобрести определенное количество оборудования, если отрицательно, то ликвидировать. При анализе необходимо дополнительно учесть, как быстро выявленное несоответствие должно быть устранено.

Решение о приобретении нового оборудования принимается только в случае положительных значений, получаемых при решении уравнения (7):

(8)

Темп ликвидации лишнего оборудования определяется аналогичным образом.

(9)

Представленные уравнения являются базовыми для модели воспроизводства ОФ организации.

Представленная имитационная модель воспроизводства оборудования является скелетной (базовой) моделью. К этой модели можно добавлять различные подмодели для вычисления различных характеристик или параметров. Функционирование скелетной модели воспроизводства оборудования предприятия будет для этих параметров источником исходной информации, которую можно преобразовать к любому нужному виду. Также необходимо отметить, что разработанную модель можно считать типовой и ее можно применить к любому типу предприятия.

Литература

1. Форрестер Дж. Основы кибернетики предприятия: Индустриальная динамика. - М.: Прогресс, 1971. - 340 с.

2. Кобелев Н.Б. Основы имитационного моделирования сложных экономических систем : учеб. пособие. - М.: Дело, 2003. - 336 с.

3. Системный анализ в управлении: учеб. пособие / В.С. Анфилатов и др. - М. : Финансы и статистика, 2002. - 368 с.

4. Казаков С.А., Шебеко Ю.А. Практикум по основам имитационного моделирования бизнес-процессов. - М.: Тора-Инфо центр, 2002. - 108 с.

Размещено на Allbest.ru