Моделі промислової логістики в системі контролінгу підприємства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України Донецький національний університет

Румянцев Микола Васильович

УДК 330.105: 519.248: 519.218.31

Моделі промислової логістики в системі контролінгу підприємства

Спеціальність 08.03.02 - Економіко-математичне моделювання

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора економічних наук

Донецьк - 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі математики та математичних методів в економіці Донецького національного університету Міністерства освіти і науки України (м. Донецьк).

Науковий консультант: доктор економічних наук, професор Лисенко Юрій Григорович, Донецький національний університет Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри економічної кібернетики (м. Донецьк).

Офіційні опоненти:

доктор економічних наук, професор Берсуцький Яків Григорович, ректор Донецького університету економіки та права (м. Донецьк);

доктор економічних наук, професор Постан Михайло Якович, завідувач кафедри менеджменту та маркетингу Одеського національного морського університету Міністерства освіти і науки України (м. Одеса);

доктор економічних наук, доцент Сергєєва Людмила Нільсівна, професор кафедри економічної кібернетики Запорізького державного університету Міністерства освіти і науки України (м. Запоріжжя).

Провідна установа:

Харківський національний економічний університет Міністерства освіти і науки України, кафедра економічної кібернетики (м. Харків).

Захист дисертації відбудеться 9 лютого 2005 року об 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.051.01 у Донецькому національному університеті Міністерства освіти і науки України за адресою: 83015, м. Донецьк, вул. Челюскінців, 198а, великий зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Донецького національного університету Міністерства освіти і науки України за адресою: 83055, м. Донецьк, вул. Університетська, 24.

Автореферат розісланий 28 грудня 2004 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Овечко Г.С.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дослідження. Становлення України як індустріальної держави з ринковою економікою змушує підприємства узгоджувати свої потреби і витрати, економити суспільні ресурси, причому не тільки на основі впровадження ресурсо- та енергозберігаючих технологій, але й за рахунок підвищення ефективності системи управління. Слід зазначити, що останнім часом у промисловому секторі економіки України, зважаючи на недостатню увагу до даної проблеми, енергоємність і матеріаломісткість продукції в 2,5 рази перевищує витрати західних країн на аналогічні види продукції. Це, у свою чергу, пред'являє підвищені вимоги до управління підприємством, примушуючи їх проявляти гнучкість і пристосовуватися до зовнішніх чинників, забезпечуючи їм тим самим максимальну ефективність. Розв'язання цієї проблеми набуває ще більшої актуальності у зв'язку з тим, що останніми роками намітився під'йом економіки. Так, наприклад, якщо в 1999 році ВВП України складав (у факт. Цінах) 130442 млн. Грн., то в 2003 році він склав 264165 млн. Грн.

Підсилення екологічних вимог, подорожчання сировини і енергії також великою мірою відображаються на процесах ділової активності. Істотну частку витрат виробництва складають матеріальні витрати. Тому пошук шляхів їх зниження є визначальним у процесі організації виробництва і обігу.

Таким чином, економіка сучасної України характеризується значним підвищенням складності, яка є наслідком як процесів, що протікають у ній, так і зміною структури самих економічних систем. Активне впровадження в управління підприємством методів логістики і контролінгу як функціонально відособлених напрямів економічної роботи на підприємстві, які переводять управління на якісно новий рівень, координують підрозділи підприємств на досягнення оперативних і стратегічних цілей. Контролінг також здійснює інформаційне забезпечення ухвалення рішень з метою оптимального використання наявних можливостей, об'єктивної оцінки сильних і слабких сторін підприємства для отримання максимального прибутку.

При цьому великого значення для підприємств набувають питання створення пакета моделей функціонування підприємства, які відповідають ринковим умовам і вимогам промислової логістики і базуються на сучасних економіко-математичних методах. Слід зазначити, що традиційними моделями, які використовуються як вітчизняними, так і зарубіжними вченими, є детерміністські, а не стохастичні моделі. В той же час економічні процеси протікають у ринковому, випадковому середовищі, і, отже, для їх моделювання більш адекватним буде використання стохастичних моделей. А оскільки логістика - це управління потоковими процесами, то природним є використання теорії масового обслуговування для аналізу моделей і процесів промислової логістики.

Постановка цієї проблеми є актуальною ще й тому, що чині застосування економіко-математичних методів у практиці управління економічними системами супроводжується впровадженням нових комп'ютерних технологій для знаходження оптимальних стратегій, які більш адекватні сучасним економічним процесам і забезпечують досягнення цієї мети.

Концепція логістики пропонує перенести акцент зі створення запасів готової продукції на створення запасів виробничих потужностей, тобто перейти до створення і організації виробництв за типом гнучких виробничо-логістичних систем (ГВЛС), які в змозі швидко реагувати на кон'юнктуру ринку. Гнучкість є одним з ефективних засобів забезпечення стійкості виробничого процесу. В розробку моделей гнучких виробничо - логістичних систем значний внесок зробили праці М.Х. Блєхермана, Е.Г. Гудушаурі, М.Г. Гузя, В.Е. Ніколайчука, В.Г. Соколова, В.А. Смірнова, В.В. Чередникова.

У розробці методів моделювання, прогнозування і поведінки складних економічних систем у ринкових і кризових умовах відомі праці О.М. Алимова, В.Н. Амітана, С.С. Аптекаря, Я.Г. Берсуцького, В.А. Забродського, В.Я. Заруби, М.О. Кизіма, Т.С. Клебанової, М.М. Лепи, Ю.Г. Лисенка, В.Л. Петренка, Ф.Ю. Поклонського, Л.Н. Сергєєвої, В.П. Стасюка, О.М. Тридіда.

Питання урахування екологічних чинників при стратегічному плануванні розглядалися в роботах І.О. Александрова, Г.О. Черніченка.

Слід відзначити вчених, які формували концепцію моделювання логістичних систем методами теорії масового обслуговування це А.М. Горців, М.Я. Постан.

Великий внесок у розробку методів теорії масового обслуговування для оптимального управління запасами внесли Дж. Букан, Е. Кенігсберг, Ю.І. Рижиков, Е.А. Хруцький.

Проте в роботах вищеперелічених авторів не повною мірою досліджено питання моделювання гнучких виробничо-логістичних систем, визначення рівня гнучкості, питання створення запасів сировини і технологічного устаткування з точки зору теорії масового обслуговування, що й зумовило актуальність наукової проблеми, мету і задачі дослідження.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у рамках науково-дослідних робіт, що проводилися на кафедрі математики і математичних методів в економіці Донецького національного університету Міністерства освіти і науки України:

держбюджетної теми В-86.50 - 5/5.44 “Поведінка систем у детермінованих і випадкових середовищах” (1986 - 1990 рр.). Номер державної реєстрації 01860099057. Робота виконувалася відповідно до плану АН УРСР. Ухвала президії АН УРСР № 474 від 27.12.1985 р.;

Держбюджетної теми Г - 91/9 “Аналіз систем у детермінованих і випадкових середовищах” (1991 - 1995 рр.). Номер державної реєстрації 01920005512;

Держбюджетної теми 92-1/31 “Дослідження еволюційних стохастичних систем” (1992 - 1995 рр.). Номер державної реєстрації 0195V0071634. Робота виконувалася відповідно до наказу Міністерства освіти і науки України № 68 від 31.03.1992 р.;

Держбюджетної теми Г-97/26 “Поведінка систем у детермінованих та випадкових середовищах” (1997 - 2000 рр.). Номер державної реєстрації 0197V01659;

держбюджетної теми Г- 01/26 “Дослідження детермінованих і випадкових процесів в економіці” (2001 - 2003 рр.). Номер державної реєстрації 0101V005713.

Мета і задачі дослідження. Метою досліджень є розробка теорії моделювання логістичної системи підприємства, яка забезпечує підвищення ефективності використовування ресурсів, залучених у виробництво.

Досягнення даної мети здійснюється за рахунок розв'язання таких задач:

Дослідження особливостей функціонування підприємств як складних економічних систем на сучасному етапі їх розвитку, результатом чого є розробка вимог, які пред'являються до моделей систем, що досліджуються, і економіко - математичних методів їх аналізу;

Обґрунтування доцільності вживання для забезпечення контролінгу і стратегічного планування роботи підприємства методів і моделей теорії масового обслуговування;

Розробки класу економіко-математичних моделей організації управління і стратегічного планування функціонуючого в ринкових умовах підприємства, яке і які базуються на вимогах і принципах промислової логістики і керованих систем масового обслуговування, що сприяє широкому впровадженню результатів дослідження в системі контролінгу підприємства;

Розробки концепції моделювання логістичних систем як систем масового обслуговування з обмеженим ресурсом і переналагодженням устаткування після завершення обслуговування партії фіксованого обсягу;

Дослідження і розробки концепції визначення оптимальних розмірів запуску-випуску продукції в гнучких виробничо-логістичних системах, що мінімізують витрати виробництва продукції;

Розробки концепції використання моделей систем масового обслуговування з обмеженим ресурсом і переналагодженням для вирішення логістичної задачі створення оптимального розміру запасу в тягнучих логістичних системах;

Дослідження моделей систем масового обслуговування з обмеженим ресурсом з припущенням, що тривалість виробничого циклу є випадковою величиною, яка має як показовий, так і довільний закон розподілу;

Розробки концепції резервування додаткового устаткування в промисловій логістиці і, таким чином, створення умов для широкого впровадження результатів дослідження в практику управління складними економічними системами;

Розробки і дослідження моделей холодного резервування устаткування з перемиканням при переході з холодного стану в робочий і миттєвим їх відключенням після виконання необхідної роботи в припущенні, що все устаткування ідентичне і невиразне;

Дослідження моделей холодного резервування устаткування з перемиканням при переході в робочий стан для випадку ідентичного помітного устаткування;

Дослідження моделей холодного резервування устаткування з перемиканням при переході в робочий стан для випадку неідентичного помітного устаткування;

Об'єкт дослідження. Об'єктом дослідження дисертаційної роботи є логістичні процеси, що протікають у системах контролінгу підприємств, які функціонують в умовах нестабільного зовнішнього середовища.

Предметом дослідження дисертаційної роботи є економіко -математичні моделі промислової логістики в системі контролінгу підприємства.

Методи дослідження. При розв'язанні задач, поставлених у дисертації, використовувалися роботи вітчизняних і зарубіжних учених у галузі економіко-математичного моделювання, теорії масового обслуговування, керованих систем масового обслуговування, промислової логістики, адаптації в економічних системах, методів оптимізації і оцінки ефективності виробничо-економічних систем.

Наукова новизна одержаних результатів. У дисертації поставлено і вирішено науково-теоретичну проблему стратегічного планування підприємства, яка пов'язана з організацією роботи гнучких виробничо-логістичних систем, службою контролінгу підприємства, з плануванням і організацією роботи запасного устаткування, сировини і матеріалів, а також оптимальною організацією завантаження устаткування. Проведені дослідження дозволили одержати результати, які мають наукову новизну:

Вперше розроблено:

Концепцію визначення рівня гнучкості виробничо-логістичних систем, які функціонують у ринкових умовах, базованому на можливості їх моделювання системами масового обслуговування з обмеженим ресурсом і переналагодженням, що дозволяє підвищувати ефективність їх управління за рахунок вибору адекватного способу моделювання, забезпечуючи економію матеріальних ресурсів, залучених у виробництво;

Теоретичні основи ефективної організації управління підприємством в умовах ринку, тобто при випадковому попиті і випадковій тривалості обробки деталей, які базуються на методі аналізу систем масового обслуговування з переналагодженням і обмеженим ресурсом - методі розширення фазового простору, що дозволяє одержувати основні характеристики логістичних систем, необхідних для побудови функціоналів витрат виробництва;

Методи аналізу моделей для визначення оптимального розміру запуску продукції в гнучкій виробничо - логістичній системі, які засновані на представленні ГВЛС моделями теорії масового обслуговування з обмеженим ресурсом і переналагодженням і які більш адекватні реальним економічним процесам, що дозволяють визначати рівень гнучкості виробничо - логістичної системи і, кінець кінцем, приводять до зниження матеріальних і фінансових витрат;

Метод моделювання гнучкої виробничо - логістичної системи в умовах невеликого попиту на товар (рідкісні потоки), який дозволяє визначати, по - перше, оптимальний розмір черги, при якій необхідно включати устаткування, по - друге, визначати оптимальне значення обсягу продукції, що випускається і, таким чином, економити енергетичні і фінансові ресурси підприємства;

Модель гнучкої виробничо - логістичної системи за наявності устаткування, яке неможливо відключати за відсутності попиту на вироби, що виготовляються, і яка постійно підтримується в робочому або черговому стані, що дозволяє економити енергетичні і матеріальні ресурси підприємства;

Метод моделювання роботи блоку “підприємство - склад” усередині логістичної системи, який дозволяє визначити оптимальні характеристики системи складування залежно від виробничої програми підприємства, організованого за принципом “тягнучої” системи, що дозволяє оптимізувати роботу складу і зменшити витрати на його місткість;

Метод визначення оптимального моменту включення в роботу неоднакового резервного ідентичного устаткування, що дає можливість визначати характеристики, необхідні для побудови функціоналів для виробничих витрат, дозволяючи підвищити їх адекватність реальним практичним задачам і знизити виробничі, енергетичні і трудові витрати, які забезпечують цілеспрямоване зниження собівартості продукції, що випускається;

Моделі холодного резервування технологічно жорстко закріпленого ідентичного і неідентичного устаткування із швидкою і довільною тривалістю переналагодження устаткування при переході з резервного стану в робочий стан, на основі яких знайдено оптимальні стратегії управління їх включенням, що дозволяють, по - перше, підвищити ступінь адекватності моделей реальним процесам, по - друге, економити матеріальні, трудові і фінансові ресурси підприємства.

Дістали подальшого розвитку:

Методи визначення рівня гнучкості виробничо - логістичних систем, засновані на методах і моделях, за допомогою яких можна визначати якнайкращі варіанти організації управління виробничим потенціалом підприємства, створювати банк моделей стратегічного управління підприємством, що дозволяє зменшити термін їх практичного впровадження, а отже, збільшити ефективність системи контролінгу підприємства;

Методи дослідження керованих систем масового обслуговування з обмеженим ресурсом, які дозволяють моделювати велику кількість економічних задач, зв'язаних як з визначенням обсягу партії продукції, що випускається, так обсягу запасу складу, що дозволяє мінімізувати матеріальні, трудові і фінансові ресурси складної економічної системи;

Методи і моделі аналізу систем з холодним резервуванням виробничих потужностей, які можуть бути або помітними, або невиразними, закріпленими або незакріпленими;

Методи і моделі промислової логістики, що використовуються в системі контролінгу підприємства, які дозволяють удосконалювати систему стратегічного планування роботи підприємства, що сприяє ефективності їх управління за рахунок вибору якнайкращого способу їх моделювання.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані в дисертації моделі і методи аналізу гнучких виробничо-логістичних систем (ГВЛС) є універсальними і можуть бути використані при аналізі і управлінні потоковими процесами в економічних системах різного функціонального призначення, а також можуть бути застосовані для аналізу і управління інвестиційними потоками, фінансовими і страховими потоками, інформаційними та матеріальними потоками. Теоретичні положення дисертаційної роботи доведені до кількісних розрахунків.

Методологічні положення і практичні розробки дисертації були використані при прогнозуванні і аналізі стратегії розвитку підприємства, удосконаленні структури управління підприємством, направлених на підвищення конкурентоспроможності продукції ВАТ “Новогорлівський машинобудівний завод”. Результати, основні положення, висновки і рекомендації дисертації впроваджено в практику центру економічної освіти і консалтингу “Зовнішконсалт”, а також при підготовці рекомендацій VIII, IХ та Х Міжнародних науково-практичних семінарів “Проблеми розвитку зовнішньоекономічних звязків та залучення іноземних інвестицій”, які були направлені Президенту України, Верховній Раді, Кабінету Міністрів України, а також обласним державним адміністраціям з метою включення до Програми “Донецька область - 2010” та Програми науково-технічного розвитку Донецької області на період до 2020 року.

Теоретичні положення, методи і моделі, що складають наукову новизну дисертації, використовуються в навчальному процесі при підготовці фахівців за спеціальністю “Інтелектуальні системи прийняття рішень” у Донецькому національному університеті.

Особистий внесок здобувача. Всі наукові результати, які представлені в дисертаційній роботі, одержані автором самостійно. З публікацій, які написані в співавторстві, використані лише ті результати, які одержані автором самостійно. Дисертація не містить матеріалів кандидатської дисертації.

Апробація результатів дослідження. Основні положення і результати дисертаційної роботи докладалися автором на таких конференціях і семінарах: Першому Всесвітньому конгресі спілки математичної статистики і теорії ймовірностей ім. Бернуллі (Ташкент, 1986 р.); XX школі - колоквіумі з теорії ймовірностей та математичної статистики (Бакуріані, 1986 р.); Четвертій мiжнародній науковій конференцiї iм. М. Кравчука (Київ, 1995 р.); Міжнародній науково-технічній конференції “Прогресивні технології машинобудування і сучасність” (Севастополь, 1997 р.); Вузівських наукових конференціях професорсько-викладацького складу за підсумками науково-дослідницької і методичної роботи (Донецьк, 1997, 1998, 1999, 2003 рр.); 4-й міжнародній науково-технічній конференції “Машинобудування і техносфера на рубежі ХХI століття” (Севастополь, 1998 р.); Донецькому колоквіумі “Ймовірність і статистика”, присвяченому 80-річчю І.І. Гіхмана (Донецьк, 1998 р.); Second Ukrainian-Scandinavian Conference in Probability Theory and Mathematical Statistics (Umea, 1999); Third Ukrainian-Scandinavian Conference in Probability Theory and Mathematical Statistics (Kyiv, 1999); Науковій конференцiї професорсько - викладацького складу за пiдсумками науково-дослiдницької роботи (Донецьк, 2001 р.); International Conference “Stochastic Analysis and its Applications” (Lviv, 2001); Міжнародній науково-практичній конференції ”Актуальні проблеми державного управління і місцевого самоврядування” (15-17 листопада 2001 р.), м. Запоріжжя); Проблеми економічної кібернетики (Запоріжжя, 2002 р.); Seventh international school on Mathematical and statistical methods in economics, finance and insurance (Laspi, Crimea, 2003); 5-й Міжнародній міждисциплінарній науково-практичній конференції “Сучасні проблеми науки та освіти” (Харків - Алушта, 1 - 10 травня 2004 р.).

Публікації. Основні наукові положення і результати дисертаційної роботи опубліковані в 56 наукових працях, з яких одна монографія, 18 матеріалів конференцій. У список основних опублікованих за темою дисертації, що приведено в авторефераті, включено 39 з них. У спеціалізованих виданнях, включених в перелік ВАК за економічними науками 32 статті. Загальний обсяг публікацій складає 37,6 д.а., з яких автору належить 34,3 д.а.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається з вступу, семи розділів, висновку, списку використаних літературних джерел з 262 найменувань, двох додатків. Загальний обсяг роботи складає 412 сторінок друкованого тексту. Текст дисертації містить 56 рисунків, 26 таблиць.



ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

виробничий логістичний система устаткування

У вступі обґрунтована актуальність теми дослідження, сформульована мета і задачі дослідження, наукова новизна одержаних результатів, розкрита теоретична і практична значимість роботи, наведена інформація про апробацію результатів дослідження.

У першому розділі - Методологічні основи моделювання гнучких виробничо-логістичних систем досліджені існуючі підходи до аналізу виробничо-економічних систем, сформульовані особливості функціонування підприємств у ринкових умовах, розглянуті можливі підходи до вдосконалення організації управління підприємством, показана необхідність використання економіко-математичних методів для аналізу підприємств, методів і принципів логістики. Доведена необхідність організації виробничого процесу за типом гнучких виробничо-логістичних систем, переходу від створення запасів виробленої продукції до запасів виробничих потужностей. Показана важливість і доцільність вирішення задачі визначення рівня гнучкості устаткування і визначення оптимального обсягу випуску продукції. Запропонована концепція розв'язання сформульованих задач, яка заснована на принципах і методах керованих систем масового обслуговування з переналагодженням і обмеженим ресурсом.

Економічна реформа, у першу чергу, повинна забезпечити підвищення ефективності виробництва товарів і послуг. Традиційні форми організації виробництва вже не відповідають сучасним вимогам. Якщо раніше основоположною вважалася вимога максимального завантаження всіх виробничих ресурсів, то сьогодні з точки зору логістики в першу чергу необхідно розглядати: 1) високий рівень дотримання термінів поставок (принцип - точно в строк); 2) малі запаси; 3) мінімальний час виробничого циклу; 3) синхронізацію всіх потокових процесів на підприємстві.

У цих умовах зростає роль економіко-математичного моделювання виробничих процесів, причому все ширше вони застосовуються саме на нижній ланці управління суспільним виробництвом. Економічна і математична науки розробили багато засобів і методів для вирішення задач управління підприємством як на основі порівняно простих математичних методів, так і складних методів, що використовуються для аналізу в умовах невизначеності і ризику. Проте і в тому і в іншому випадку проблеми зводяться не стільки до того, який з уже відомих методів може бути застосовний для аналізу, скільки до того, яку сукупність показників потрібно використовувати для того, щоб можна було розрахувати і скласти цілком надійні прогнози. Враховуючи велику різноманітність засобів і методів моделювання, видів і типів економіко-математичних моделей, керівники підприємств поставлені перед складною проблемою вибору і використання того або іншого виду моделей у практичних розрахунках.

На підприємстві цю проблему має вирішувати система контролінгу, яка розробляє методи ухвалення управлінських рішень на підставі деяких критеріїв оптимальності функціонування системи. Однією з основних задач системи контролінгу на підприємстві є розробка рекомендацій для ухвалення управлінських рішень. Для того, щоб сформулювати такі рекомендації, необхідно проаналізувати сам процес ухвалення рішень. Виконання кожної функції управління примушує керівника вирішувати ряд специфічних задач, найтиповішими з яких є: планування, організаційна робота, стимулювання або мотивація, контроль, регулювання і аналіз рішень.

Сукупність методів, що використовуються для управління матеріальними потоками у виробничій логістиці, істотно залежить від того, за яким принципом організовано промислове виробництво. Розрізняють два основних типи організації промислового виробництва. Перший тип одержав назву штовхаючої (виштовхуючої) системи, а другий - тягнучої системи (витягаючої). Виштовхуючий тип системи властивий ринку продавця, а тягнучий - ринку покупця.

Управління потоковими процесами в ГВЛС здійснюється шляхом розробки, відбору і реалізації багатоваріантної технологічної маршрутизації. Багатоваріантні транспортно-технологічні маршрути використовуються в крупних і більшості середніх виробничих підприємствах. У процесі управління матеріальними потоками відбувається вирівнювання завантаження устаткування в межах виробничої програми і за певний період. У дрібносерійному виробництві за допомогою даного методу не можна забезпечити поточне рівномірне завантаження устаткування, оскільки точні терміни випуску виробів або не завжди відомі, або часто коригуються під впливом безлічі внутрішніх і зовнішніх чинників.

Для логістичних систем з автоматизованою системою управління перехід з однієї комбінації операцій на іншу завжди означає перепідготовку керуючої програми. Якщо необхідність переходу з'ясовується після початку виробництва, то це автоматично спричиняє подовження циклу виробництва і додаткові простої устаткування з технологічних причин. Таким чином, у серійному виробництві доцільно розробляти на початковій стадії декілька варіантів керуючих програм, що дозволить ГВЛС оперативно використати наявні ресурси. Встановлено, що розробка і використовування блоку моделей для управління виробничою програмою є дешевшою і дає більш надійні результати. Існує безліч методик кількісного визначення гнучкості підприємства, але всі вони акцентують увагу тільки на реалізації однієї з ознак гнучкості - можливості освоєння виробництва нових виробів, затребуваних ринком. Тому пошуки формальних показників гнучкості підприємства є досить актуальною проблемою. Оскільки гнучкість первинно закладена в структуру підприємства і визначається як потенціал до подолання різних збурень, то природно припустити, що найоб'єктивніша методика розрахунку гнучкості повинна бути спрямована на оцінку структурного потенціалу підприємства.

Якщо виробництво продукції здійснюється партіями, як це часто буває, наприклад, у машинобудуванні, харчовій промисловості, виробництві пакувальних матеріалів, ліків та інших товарів, то виникає проблема визначення оптимального розміру партії. Які запаси необхідні підприємству, коли слід розміщувати замовлення і який оптимальний розмір партії замовлення - ось перелік основних проблем, що стоять перед підприємством. Тому іншою, не менш важливою проблемою, яку вирішує контролінг, є проблема оптимального управління запасами.

Отже, дослідження і аналіз гнучких виробничо-логістичних систем дозволили визначити найважливіші задачі, вирішення яких істотно підвищує конкурентоспроможність і організаційно-економічну стійкість підприємства. До них відносяться: питання визначення оптимальної партії товару (запуск/випуск продукції); питання резервування додаткових потужностей устаткування; питання визначення рівня якісної і пов'язаної з нею кількісної гнучкості устаткування; питання оптимального складування продукції. Актуальність даної проблеми зростає у зв'язку з тим, що останніми роками намітився певний підйом виробництва, про що свідчить динаміка ВВП підприємств України за період з 1995 по 2003 р. (табл. 1).

Таблиця 1 - Динаміка ВВП (у млн.грн.)

Рік	1995	1996	1997	1998	1999	2000	2001	2002	2003
ВВП	5452	81519	93365	102593	130442	170070	204190	220932	264165

Для організації ГВЛС пропонується використовувати новий клас моделей, заснованих на базі теорії масового обслуговування, яка дозволяє одержувати достатньо велику кількість характеристик, що використовуються при знаходженні оптимальних параметрів ГВЛС. У даних моделях, на відміну від відомих у літературі систем масового обслуговування, пропонується введення нового класу моделей виробничих систем як систем з обмеженим ресурсом і переналагодженням або відключенням або використанням режиму чергування для устаткування.

Крім того, виходячи з вимоги якісної і кількісної гнучкості промислового устаткування, основна задача при стратегічному плануванні роботи підприємства полягає в правильній організації роботи резервного (запасного) устаткування. Ця проблема приводить до розгляду класу моделей, що описують функціонування резервного устаткування, яке при переході з неробочого або відключеного стану в робочий стан затрачує деякий випадковий час і певний ресурс.

У розділі 2 “Гнучкі виробничо-логістичні системи з переналагодженням в умовах обмежених ресурсів розроблений комплекс моделей гнучких виробничо-логістичних систем як систем масового обслуговування з переналагодженням, обмеженим ресурсом, з пуасонівськими вхідними потоками і показово розподіленими часом обробки деталей. Використовуючи критерій ефективності функціонування ГВЛС, знайдені оптимальні розміри m 1 партії запуску для випуску продукції. Наведені кількісні розрахунки для всіх розглянутих моделей.

Для визначення оптимального розміру m 1 партії запуску для випуску продукції в гнучкій виробничо-логістичній системі вона представляється у вигляді керованої системи масового обслуговування з обмеженим ресурсом і цільовою функцією витрат виду:

Z(m)=C1 p (m,,,)+ C2 0 (m,,,) +С3 p3(m,,,) +C4 q (m,,,), (1)

Де p(m,,,) - ймовірність того, що устаткування перемикається;

0 (m,,,) - ймовірність того, що устаткування вільне - готове;

P3(m,,,) - ймовірність того, що устаткування зайняте обробкою деталей;

Q(m,,,) - середня довжина черги до оброблювального устаткування;

С1 - витрати на переналагодження обслуговуючого устаткування;

С2 - витрати на підтримку обслуговуючого устаткування в робочому стані (коли устаткування знаходиться в стані вільне - готове);

С3 - витрати на утримання працюючого устаткування;

С4 - витрати, пов'язані з очікуванням заготовок у черзі початку обробки.

Задача полягає в знаходженні значень усіх параметрів, а потім пошуку мінімуму по змінній m одержаної цільової функції (1). Оскільки m 0, то дана задача відноситься до типу дискретних оптимізаційних задач, розв'язання якої знаходитимемо кількісними методами.

Гнучка виробничо-логістична система описується одноканальною системою масового обслуговування розімкненого типу з найпростішим вхідним потоком інтенсивності > 0 (час між двома замовленнями, що послідовно надійшли, розподілені за показовим законом). Тривалість виробничого циклу на обробку (виготовлення) кожної одиниці продукції () має показовий закон розподілу з параметром > 0. Устаткування має особливість, що полягає в тому, що воно може обробити тільки кінцеве число m (m 1) вимог, після чого воно повинно переорієнтуватися або провести переналагодження (запастися ресурсом) на обслуговування наступних m вимог. Обслуговування або обробка деталей (вимог) відбувається в порядку їх надходження. Можливі різні варіанти переналагодження устаткування.

Розглянуто випадок, коли функціонування устаткування здійснюється таким чином:

А) якщо в момент закінчення обслуговування m-ї вимоги в системі відсутні вимоги, то устаткування переходить у вільний стан, який називатимемо станом вільний - неготовий. Перша вимога, що надійшла в систему, викликає спочатку переналагодження устаткування, тривалість якого має показовий розподіл з параметром 0, і лише після його закінчення устаткування здатне обробити цю вимогу і ще (m-1) -у вимогу;

Б) якщо ж у момент закінчення обслуговування m-ї вимоги в системі ще є вимоги, то устаткування негайно йде на переналагодження, а потім обслуговує наступні m вимог. Таку схему переналагодження називають переналагодженням на початку періоду зайнятості.

Система може знаходитися в станах:

(0*,k), який означає, що устаткування проводить переналагодження (перенастроюється) і в системі знаходиться k 0 вимог;

(і, 0) - устаткування обробило і вимог () і в системі немає нових вимог (устаткування вільно-готове);

(m, 0)- устаткування обробило m вимог і є вільним (устаткування вільно -неготове);

(i, k)- устаткування обробило i вимог і в системі є k 1 вимог, тобто обслуговується (i + 1) - а вимога (i 0).

Метод, за яким стан системи розбивається на більш дрібні стани, називають методом розбиття фазового простору. Він дозволяє перейти від немарківських систем масового обслуговування до марківських. Крім того, цей метод дозволяє легко обчислити деякі характеристики систем масового обслуговування, що використовуються при побудові функціонала вартості (1). Граф станів даної системи масового обслуговування представлений на рис. 1, використовуючи який були складені і вирішені методом твірних функцій системи рівнянь для ймовірностей станів, а потім обчислені характеристики, що входять в (1). Маємо:

, (2)

, (3)

,(4)

, , , (5)

При . Потім легко обчислюються характеристики, що входять в (1).

Розглянута модель з переналагодженням устаткування безпосередньо після закінчення випуску продукції. Це означає, що після закінчення обслуговування m -ї вимоги устаткування негайно приступає до переналагодження. Якщо у момент закінчення переналагодження, тривалість якого має показовий розподіл з параметром 0, у системі:

А) відсутні вимоги, тоді устаткування переходить у вільний стан, який називатимемо станом вільно-готовий. Перша вимога, що поступила в систему, починає негайно обслуговуватися. Устаткування здатне обслужити цю вимогу і ще (m-1) вимогу, після чого воно знов іде на переналагодження;

Б) присутні вимоги, тоді устаткування негайно приступає до обслуговування наступної партії з m вимог.

Крім того, досліджено модель, що дозволяє вибирати оптимальний момент початку переналагодження устаткування. Функціонування устаткування здійснюється таким чином:

1) якщо у момент закінчення обслуговування m-ї вимоги в системі є деталі, то устаткування негайно йде на переналагодження, тривалість якого має показовий закон розподілу з параметром 0. Після закінчення переналагодження устаткування негайно приступає до обслуговування наступних m вимог;

2) якщо у момент закінчення обслуговування m -ї вимоги в системі відсутні вимоги, то устаткування переходить у стан вільно-неготовий.

Переналагодження устаткування може початися або після надходження вимоги, або через деякий випадковий час . Таким чином, переналагодження обслуговуючого устаткування починається через час, що дорівнює min{,}. Якщо після закінчення переналагодження в системі відсутні вимоги (це можливо лише у тому випадку, коли переналагодження почалося через час і протягом цього часу вимоги не надійшли в систему або на верстат для їх обробки), тоді устаткування переходить у вільний стан. Цей стан називатимемо вільно-готовим. Перша вимога, що надійшла в систему, починає негайно обслуговуватися. Устаткування здатне обробити цю вимогу і ще (m - 1) вимогу, після чого воно знову йде на переналагодження. Для описаної моделі також обчислені всі характеристики, що входять в (1), а саме:

, , ,(6)

(7)

Описана модель є узагальненням розглянутих схем переналагодження устаткування на початку і в кінці періоду зайнятості. Якщо 0, то одержуємо схему з переналагодженням устаткування в кінці періоду зайнятості; якщо , то - схему з переналагодженням устаткування на початку періоду зайнятості. Крім того, необхідною умовою існування стаціонарної ймовірності станів описаних систем є виконання нерівності

(8)

На закінчення розділу розглянута модель, в якій передбачається, що після закінчення обслуговування чергової партії устаткування спочатку повинно відключитися, а перед початком обслуговування - підготуватися до обробки нової партії деталей. Розглянуто дві можливі схеми поведінки оброблювального устаткування, в яких тривалість включення і відключення устаткування має показові закони розподілу з параметрами > 0 і 1 > 0 відповідно. Для вказаних схем включення устаткування в роботу знайдено умови існування стаціонарного розподілу і всі характеристики, необхідні для (1).

У розділі 3 - Гнучкі виробничо - логістичні системи з пороговим включенням і безперервним циклом роботи - продовжено розгляд моделей гнучких виробничо-логістичних систем. Запропоновано моделі з пороговим включенням, обмеженим і необмеженим ресурсом, моделі виробничих систем з ідентичним і неідентичним переналагодженням устаткування після закінчення обробки чергової партії деталей. Наведено кількісні розрахунки. Крім того, показано застосування моделей, розглянутих у двох розділах, до оптимального створення запасів.

Спочатку досліджено систему з пороговим включенням і необмеженим ресурсом. Є один обслуговуючий пристрій, на вхід якого поступає пуасонівський потік заготівок інтенсивності > 0. Обслуговуючий пристрій має особливість, яка полягає в тому, що після обслуговування всіх вимог або заготовок воно переходить у вільний стан, який називатимемо станом вільно-неготовим, тобто можна вважати, що устаткування відключається. Перш ніж почати обслуговування нових заготовок, тривалість якого має показовий закон розподілу з параметром > 0, устаткування повинно переорієнтуватися або наново включитися в роботу. Переорієнтація (включення) устаткування починається тільки після того, як у систему надійде k 1 вимог. Тривалість переорієнтації є випадковою величиною, що має показовий закон розподілу з параметром > 0. Задача полягає в тому, щоб, мінімізуючи цільову функцію

Z(k)= C1P*(k)+ C2Pз (k)+ C3 q(k), (9)



Де C1 -витрати на переналагодження устаткування;

С2 - витрати на утримання працюючого устаткування;

С3- витрати, пов'язані з очікуванням заготовками початку обслуговування, визначити значення параметра k > 1, при якому оброблювальне устаткування повинне включатися в роботу з обробки деталей, що надійшли до даного моменту часу. Після обчислення характеристик критерій (9) приймає вигляд:

Z(k)=C1 +С2 + С3,(10)

Мінімізуючи який, знаходимо оптимальне значення параметра k.

Потім вивчається ГВЛС з пороговим включенням і обмеженим ресурсом у разі, коли k m. Обслуговуючий пристрій може знаходитися в таких станах:

(m, 0) -оброблено m вимог і він є вільно - неготовий;

(m, i) - оброблено m вимог, і в системі або в черзі знаходиться i клієнтів (i = 1, 2,…, k - 1), устаткування не працює;

(0*, i) - устаткування орієнтується, і в системі або в черзі i k вимог;

(0, i) - означає, що обслуговується перша вимога, і в системі знаходиться i k вимог;

(k, 0) - оброблено k вимог і система вільно - готова (пристрій здатний обслуговувати вимоги, тобто він ще не вичерпав ресурс і в черзі немає вимог);

(k, i) - означає, що оброблено k вимог і в системі є i 1 вимог, тобто обслуговується (k + 1) вимога і в черзі до оброблювального пристрою знаходиться ще (i - 1) вимога;

(k + i, 0) - устаткування обробило k + i (i =1, 2.,m - k - 1) вимог і є вільно-готове;

(k + i, j) - устаткування обробило k + i ( i = 1, 2,...,m - k - 1 ) вимог, і в черзі знаходиться j > 1 вимог.

Потім розглянуто випадок, коли k > m. І в першому, і другому випадку, вирішуючи системи рівнянь для стаціонарної ймовірності станів , знайдені невідомі параметри, що входять у критерій витрат (1), а потім, використовуючи наближені методи, знайдено оптимальне значення параметрів m і k . По даних моделях наведені кількісні розрахунки.

Проаналізовано моделі ГВЛС, в яких оброблювальне устаткування не може відключатися, знаходячись у вільному стані. Воно може переходити тільки в черговий або полегшений стан, в якому істотно зменшується споживання ресурсів. Якщо устаткування обробило m клієнтів, то воно негайно приступає до переналагодження на обслуговування нової партії деталей або клієнтів. Після переналагодження устаткування здатне обслужити (обробити) наступну партію деталей або заготівок, причому можливі наступні два випадки:

А) якщо до моменту закінчення переналагодження в системі є клієнти, то устаткування негайно приступає до їх обслуговування;

В) якщо до моменту закінчення орієнтації устаткування в черзі відсутні вимоги, то устаткування знову йде на орієнтацію (пошук нових клієнтів), тривалість якої може бути або:

- ідентична попередній. У цьому випадку говоритимемо, що має місце ідентичне переналагодження. Якщо до моменту закінчення і цього переналагодження в системі немає вимог, то устаткування знов і знов повторює переналагодження (можна говорити, що устаткування неби-то здійснює пошук нових клієнтів) до тих пір, поки вони не з'являться в системі;

- неідентична попередній. У цьому випадку говоритимемо, що має місце неідентичне переналагодження, причому в загальному випадку тривалість переналагодження може змінюватися різним чином. Вона може: а) або зменшуватися у міру збільшення числа переналагоджень. Це пов'язано з тим, що після проведення кожного переналагодження збільшується ймовірність появи замовлення до закінчення чергового переналагодження; б) або збільшуватися у міру збільшення числа переналагоджень. Це може бути пов'язано з розширенням зони пошуку нових клієнтів.

Система з ідентичним і неідентичним переналагодженням устаткування може знаходитися у таких станах:

(0i, j) - означає, що устаткування знаходиться у стані пошуку i - й раз (i 1) і в черзі до обслуговуючого пристрою знаходиться j (j 0) вимог;

(0*, k) - означає, що устаткування просто орієнтується і в системі або в черзі є k 0 вимог;

(0, k) - означає, що пристрій обслуговує першу вимогу і в системі знаходиться k 1 вимог;

(i, 0) - пристрій обробив i вимог () і система вільна і готова (устаткування здатне обслуговувати вимоги);

(i, k) - означає, що устаткуванням оброблено i (i = 1, 2,...,m - 1) вимог і в системі є k 1 вимог.

У даному випадку складають систему рівнянь для стаціонарної ймовірності, розв'язання якої знаходиться у функціях, які обчислюють усі характеристики, що входять у цільову функцію (1), визначають оптимальні значення параметра m.

Розглянуло питання моделювання роботи складу з урахуванням того, що обсяг товару, що зберігається на ньому, безпосередньо пов'язаний з технологічним процесом виготовлення продукції. Для вирішення цієї задачі робота підприємства моделюється таким чином: на вхід системи (підприємства) поступає випадковий потік замовлень на виготовлення продукції, тривалість якого так само випадкова. Цей потік визначається величиною попиту на продукцію, що виготовляється. Передбачається, що устаткування може обслужити тільки кінцеве число деталей, яке визначається розміром складу. Як тільки склад звільняється, ухвалюється рішення про поставку нової партії товару розміром m. Потрібно визначити оптимальний розмір партії поставки m. Для вирішення поставленої задачі пропонується використовувати розглянуті раніше моделі систем масового обслуговування з обмеженим ресурсом, в яких вводиться нова інтерпретація часу орієнтації устаткування, а саме: вважається, що час орієнтації устаткування ідентичний часу поставки нової партії товару розміром m. У роботі розглядаються деякі з можливих моделей функціонування систем зберігання типу “підприємство-склад” у припущенні, що:

Поставка товару (запасних частин, комплектуючих виробів, тощо) здійснюється не миттєво, а має випадкову тривалість, функція розподілу якої співпадає з часом переналагодження оброблювального устаткування. Моменти поставки товару на склад обумовлені тільки технологічним процесом, причому поставки товару можливі по схемах, заснованих на базі керованих систем масового обслуговування з переналагодженням у кінці або початку періоду зайнятості і з пороговим включенням і т.д.;

Деталі (продукція, товар) поставляються на склад фіксованим обсягом розміру m;

Вартість поставки (замовлення) партії товару постійна і не залежить від обсягу поставки товару;

Вартість зберігання товару є пропорційною до середнього обсягу товару, що зберігається на складі, і часу зберігання товару.

Функція витрат за одиницю часу дорівнює

, (11)

Де Сзак - вартість поставки партії товару розміром m;

Cхр - вартість зберігання одиниці продукції за одиницю часу;

Сож вартість очікування в черзі однієї заявки за одиницю часу;

Qхр(m,,,) - середній розмір запасу деталей (комплектуючих) або іншого виду сировини, що знаходиться на складі.

У виразі (11) всі характеристики, окрім qхр(m,,,), обчислені в попередніх пунктах. Для знаходження середнього числа деталей qхр(m,,,), що знаходяться на складі, скористаємося такою інтерпретацією ймовірності А0(1), А1(1)., Аm-1(1) з (5) у разі, коли поставка здійснюється на початку періоду зайнятості (в інших схемах поставки товару ця величина майже не змінюється). Величина А0(1)+P10 є ймовірність того, що після закінчення поставки товару, устаткування обслуговує або вже обслужило першу вимогу і є вільним. Отже, в цей час на складі знаходиться (m - 1) виробів. А1(1) + P20 є ймовірність того, що обслуговуючий пристрій зайнятий обробкою другої деталі або вже обробив її і є вільний. Це означає, що на складі знаходиться (m - 2) вироби, і т.д. Ймовірність Аm-1(1) + Pm0 + означає, що пристрій обслуговує m - у вимогу або вже обслужив ії і на складі немає виробів. Тоді

.(12)

Проведені обчислення показують, що для всіх схем поставки перший доданок виразу (12) не змінюється. Другий доданок також не міняє свого вигляду, а змінюються тільки межі підсумування.

У четвертому розділі - “Моделі управління ідентичним, невиразним устаткуванням, що знаходиться в резерві” - розглянуто питання оптимального управління включення в роботу ідентичного, невиразного устаткування, що знаходиться в холодному резерві.

Припустимо, що обробка заготовок, які поступають у виробництво, здійснюється на спеціальному верстаті (верстатах), що постійно знаходиться у включеному стані. Найпоширенішим є пуасонівський розподіл вхідного потоку з параметром > 0. Заготовки обробляються в порядку їх надходження, причому тривалість обслуговування має показовий закон розподілу з параметром > 0. Припустимо, що разом з основним верстатом на підприємстві є ще один резервний (партія резервних) верстат, ідентичний основному, який включається в роботу, коли черга до основного верстата досягає величини n і на обробку поступає (n + 1) заготівка. Припустимо, що резервному верстату для переходу в робочий стан необхідний певний час, який має показовий розподіл з параметром > 0. Розглянемо спочатку випадок швидкого включення (переналагодження) резервних верстатів, тобто випадок, коли за час включення резервних верстатів черга не зменшується - основні верстати не встигають обробити жодної заготівки. Для простоти припустимо, що число основних і резервних верстатів однакове. У даному випадку можна представити описану систему як систему масового обслуговування з двома ідентичними верстатами. Розглянемо дві схеми роботи резервного верстата:

Схема 1. Вважатимемо, що після включення резервного верстата вони обидва продовжують обслуговувати вимоги до моменту зникнення черги. У цьому випадку говоритимемо, що має місце повна взаємодопомога резервного приладу основному. Відключення резервного приладу відбувається миттєво і без жодних витрат;

Схема 2. Вважатимемо, що після включення резервного приладу вони обидва продовжують обслуговувати вимоги до тих пір, поки черга не досягне величини (n - 1), після чого резервний прилад миттєво відключається. У цьому випадку говоритимемо, що має місце часткова взаємодопомога резервного приладу основному. Відключення резервного приладу відбувається миттєво і без жодних витрат.

Випадковий процес (t), що описує процес надходження і обробки заготовок, характеризується такими можливими станами:

0 - система вільна (заготовок у черзі немає);

(0 ,k) - резервний верстат включаються (готується до роботи), і в черзі знаходиться k > n заготовок ( k = n + 1, n + 2,…);

(1 ,k) - основний верстат працює, і в черзі знаходяться k заготовок (k = 0, 1, 2,..., n);

(2, k) - обидва верстати працюють, і в черзі знаходяться k 0 заготовок (в системі знаходяться k + 2 заготовки).

Хай існує стаціонарна ймовірність станів процесу (t): P0 = P{(t) = 0},

P0k= P{(t)=(0, k)}, k n; p1k=P{(t)=(1, k)}, k = 0, 1, 2,..., n; p2k= P{(t) = (2, k)}, k 0.

Граф станів системи для схеми 1 має вигляд (рис. 2).

Опишемо функцію витрат, яка використовуватиметься в подальших розділах і мінімізуючи яку підприємство може збільшити прибуток. Нехай

С1 - втрати за одиницю часу, які несе підприємство від очікування виробів у черзі початку свого обслуговування, С2 - втрати за одиницю часу, пов'язані з функціонуванням резервного устаткування, С3 - втрати за одиницю часу на підготовку резервного устаткування. Тоді задача управління виробничим процесом при випадковому вхідному потоці заготовок зводиться до задачі мінімізації пов'язаних з цим витрат, тобто полягає в знаходженні значення n, при якому функція

L (n , , ,) = C1 q(n,,,) + C2 pзан(n,,,) + C3 p0*(n,,,) (13)

приймає мінімальне значення, де q(n,,,) - середня довжина черги; pзан(n,,,) - ймовірність роботи резервного устаткування; p0*(n,,,) - ймовірність включення (перемикання) резервного устаткування. надалі основна задача зводиться до обчислення характеристик, що входять у (13).

На підставі графа станів складені системи рівнянь для стаціонарної ймовірності, розв'язання яких шукається у вигляді твірних функцій,



, ,

з яких потім в явному вигляді знаходимо всі величини, що входять у (13). При виконанні умови існування стаціонарного розподілу

< 2 і (14)

Знаходимо, що

, (15)

, (16)

.(17)

Мінімум функціонала витрат (13) знаходиться і в даному випадку теж наближеними методами, в нашому випадку - чисельним методом.

Схема 2 організації роботи резервного верстата має більше переваг, ніж схема 1, у разі, коли втрати через очікування заявок у черзі незначні.

Розглянуто різноманітні схеми включення приладу з довільним часом переналагодження: схема з частковою, повною і неповною взаємодопомогою резервного устаткування основному устаткуванню. Поняття схем з повною і частковою взаємодопомогою були вже розглянуті раніше. Опишемо схему роботи резервного устаткування за типом неповної взаємодопомоги. Резервний верстат, почавши підготовку до включення, не відключається, якщо черга стала менше величини n, а продовжує готуватися до включення. Якщо після закінчення переналагодження черга стала більше n, то верстат приступає до роботи, якщо менше n - відключається. Методика досліджень описаних схем холодного резервування устаткування співпадає з уже раніше описаною, а саме: складаються рівняння для стаціонарної ймовірності станів системи, розв'язки яких шукаються у вигляді твірних функцій, а потім в явному вигляді визначаються параметри, необхідні для побудови функції витрат (12). Наприклад, для моделі з повною взаємодопомогою задача оптимізації зводиться до знаходження мінімуму функції витрат (12), де