Разработка моделей влияния модульности на гибкость и устойчивость развития объекта в заданных условиях

УДК 004.942 ББК 30в6

Куралесова Н.О.

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ВЛИЯНИЯ МОДУЛЬНОСТИ НА ГИБКОСТЬ

И УСТОЙЧИВОСТЬ РАЗВИТИЯ ОБЪЕКТА В ЗАДАННЫХ УСЛОВИЯХ

Kurolesova N. O.

MODELING THE INFLUENCE OF MODULARITY ON FLEXIBILITY AND STABILITY OF THE OBJECT IN DESIRED CONDITIONS

Ключевые слова: организация производства, модульность объекта, модульная структура.

Keywords: organization of production, modularity of object, modular structure.

Аннотация

Процесс формирования или оценка возможностей организационной структуры организации с дискретным производством позволяет влиять на показатель устойчивости и эффективности ее производственных процессов. Степень влияния и пути развития ее производственной системы можно определить используя модель разработанную на базе модульного принцип формирования оргструктуры производственного объекта.

Abstarct

The process of forming or assessment of the possibilities of organizational structure with the discrete manufacturing can influence on the rates of stability and efficiency of its manufacturing processes. The degree of the influence and the development ways of its manufacturing system can be determined using the model developed on the base of the modular principle of forming the organizational structure of the production facility.

В наши дни практически нет производственных процессов, которые не включают хотя бы частичную автоматизацию. Всеобщая автоматизация производства начиналась как автоматизированный контроль за отдельными процессами и постепенно расширяла сферу своего влияния.

В современном производстве можно выделить три вида автоматизации. Первый вид -автоматизация частичная. В этом случае отдельные производственные этапы или процессы выполняются без участия человека с помощью специализированного оборудования. Частичная автоматизация может затрагивать не только само производство, но и управлен-ческий процесс.

Вторым видом является автоматизация полная. В этом случае управляют производством от начала до конца исключительно автоматизированные системы. Это идеальный вариант для тех производств, в которых для человека присутствует какая-то опасность, например опасность химического или радиоактивного отравления.

Полная автоматизация - процесс сложный и очень дорогостоящий, поэтому она используется только в случае своей стопроцентной рентабельности, или отсутствии возможности доверить рабочим хотя бы один из производственных процессов или управленческих сфер.

Третий вид - автоматизация комплексная. В этом случае человек берет на себя лишь функцию контроля за общим течением производственного процесса, представляющего собой сложнейший комплекс взаимодействий автоматизированных систем на разных этапах производства.

При выборе вида автоматизации отталкиваются от экономической целесообразности затрат на автоматизацию тех или иных процессов.

Учитывая положительные тенденции влияния автоматизации на производство и степень сложности её внедрения, следует рассмотреть механизмы оценки эффективности реализуемых проектов большими корпоративными структурами.

Цели функциональных задач автоматизации определяются внешними факторами по отношению к производственной системе. Это вытекает из концепции, согласно которой любая система является подсистемой системы более высокого ранга и функционирует в тесной связи с внешней средой. Иерархический подход со свойствами агрегированной системы идеально описывает трехуровневое взаимодействие АСУТП>МЕ8-системы>ЕКР-системы. АСУ ТП - управление технологическим процессом. MES - производственное управление. ERP - финансово-хозяйственное управление. Это позволяет примерить структурный и функциональный подходы к оценке экономической эффективности автоматизации производства на всех этапах жизненного цикла продукта и производственной системы.

Эта концепция позволяет определить необходимые условия и критерии механизма оценки эффективности реализуемых проектов сложных производственных структур.

Одна их проблем состоит в том, как выявить и определить стратегическую направленность будущей (или существующей) системы и сопоставить уровни затрат до и после реализации внедряемого проекта автоматизации. Для формирования комплекса функциональных задач автоматизации на конкретном предприятии необходимо привлечение значительных финансовых ресурсов. В качестве финансовых ресурсов могут использоваться как собственные денежные средства, так и денежные средства инвесторов. В то же время стоимость ошибки может составлять сотни тысяч долларов. Возникает проблема оценки этих выгод и сроков достижения безубыточности проекта по внедрению комплекса функциональных задач. Высокая стоимость требует четкого обоснования целесообразности инвестирования средств в создание комплекса функциональных задач автоматизации, подтвержденного детальным экономическим расчетом. В условиях рыночных отношений проблема экономического обоснования инновационных решений в комплекс функциональных задач автоматизации приобретает особую актуальность, т.к. согласно мировой статистике, только треть проектов по разработке и внедрению проектов автоматизации завершаются успехом.

Если считать, что успешный проект - это проект, который завершается в намеченный срок, укладывается в запланированный бюджет, и при этом достигаются намеченные результаты, то следует особое внимание обратить на неэффективное использование единого информационного пространства производственной системы и уже реализуемых ею проектов. Интеграция трехуровневой архитектуры в едином информационном пространстве должна учитывать три основных требования: производительность,

масштабируемость, управляемость.

Сложность в проведении оценки эффективности комплекса функциональных задач автоматизации заключается в некоторых особенностях взаимодействия с другими автоматизированными системами. Эти особенности состоят в сложности выявления результатов от реализации комплекса функциональных задач автоматизации и выделения их из общего результата при реализации в условиях CALS-технологий на предприятии в целом. Данная ситуация осложняется еще и тем, что не все результаты работы комплекса функциональных задач автоматизации поддаются количественной оценке. Это в первую очередь связано с тем, что часть результатов носит непроизводственный характер (управленческий) и присутствует на всех трех уровнях архитектуры системы автоматизации. Разрабатываемый комплекс функциональных задач относится к человеко-машинным системам. Соответственно, при выявлении результатов от реализации комплекса, социальный эффект оказывает значительное влияние на работу предприятия в целом.

Также следует учитывать возникновение синергетического (системного) эффекта в результате функционирования автоматизации производственной системы, интегрирован-

ной с внешней средой. Это и влияние внешней и внутренней логистики, и структуры взаимодействия поставщиков и потребителей.

Как показывает практика, процесс создания структур автоматизации базировался на экспертных оценках, а его реализация осуществляется узкоспециализированной в зависимости от сложившейся организационной, финансовой и другой ситуации на предприятии. Такой подход, как правило, приводит к большим потерям. Ранее считалось, что формирование комплекса функциональных задач автоматизации и его реализация осуществляется только после того, как проведены предварительные расчеты его будущей эффективности и проведено ранжирование очередности внедрения функциональных задач в соответствии с выбранным критерием.

На сегодняшний день не существует специализированной методики оценки эффективности комплекса функциональной задач автоматизации. Однако могут быть применены методики оценки эффективности автоматизированных систем с близкими по классу системами.

Значительное внимание уделялось разработке методик оценки от внедрения новой техники и новых технологий. Проблемы при использовании старых методик "Методика определения экономической эффективности применения ЭВМ в управлении производство, "Методы и практика определения эффективности капитальных вложений и новой техники", "Методика определения экономической эффективности автоматизированных систем управления предприятиями и объединениями", настолько существенны, что для оценки экономической эффективности автоматизации требуется своя методология и специфические подходы. Попыткой преодолеть недостатки этих методик стали «Методические рекомендации (МР-88) по комплексной оценке мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса» и созданных на их основе отраслевых методических материалов «Оценка экономической эффективности новой техники в станкостроительной и инструментальной промышленности».

Рассматривать внедрение автоматизации только как внедрение новой техники в производство оказалось недостаточным. Внедрение новой техники подразумевает автоматизацию отдельных технологических операций, отдельных производственных процедур, в то время как комплекс функциональных задач автоматизации влияет на качество продукции и управление предприятием в целом.

Попытка учесть в единой системе управление финансами и управление производством привело к делению методик на две группы (первую группу составляют разработки, посвященные оценке эффективности капиталовложений в автоматизированные системы организационного управления, во вторую группу входят работы, дающие оценку экономической эффективности автоматизированных систем управления технологическими процессами). Для производственных систем с вертикальной структурой управления это достаточно правомерно, но для структур с дивизионным или сетевым управлением существует ряд недостатков:

1) оценка эффективности осуществляется изолированно от общей системы управления, что влечет за собой исключение синергетического эффекта, образующегося за счет взаимодействия всех локальных подсистем;

2) при таком подходе отсутствует учет социальных результатов внедрения автоматизации;

3) методика не позволяет учесть влияние на динамику развития производственной системы и получаемого при этом эффекта в целом;

4) методика не позволяет контролировать стоимость научно-технического развития производства, что отражается на качестве продукции;

5) при таком подходе отсутствует учет влияния фактора времени, например, расчет производится без учета стоимости денег во времени;

6) методика не содержит подходов, позволяющих оптимизировать параметры организационно-производственных структур автоматизированных производств.

В частности, анализ инвестиций в технические средства приводит к невозможности оценить их эффективность при поэтапном вводе в эксплуатацию таких производств.

Детальный анализ перечисленных недостатков позволил определить требования к производственной системе и ее структуре:

- необходима интегрированная среда для создания, моделирования и программирования производственных процессов;

- средства координации общезаводских производственных процессов в реальном времени;

- механизмы прослеживания и генеалогию комплектующих и продукции;

- пространственная синхронизация производства;

- наличие средств и методов, используемых для сбора, преобразования интеграции производственной информации;

- средства обеспечения соответствия стандартам и спецификациям для операционных процессов и процедур;

- механизмы оптимизации управления техническими условиями, отчетностью, отслеживанием изменений;

- средства визуализации производственного процесса для принятия управленческих решений;

- средства полной диагностики устройств и их конфигурации.

Как видно из перечисленного способ полноценного количественного и качественного анализа оценки эффективности проектов автоматизации в больших корпоративных структурах невозможен без использования современных информационных и коммуника-ционных технологий.

Логистика взаимосвязи модулей структуры производства позволит выбрать базовый тип оргструктуры, например от централизованной до сетевой.

Следствием типовой оргструктуры является условие, когда задачи управления транспортировкой, складированием и материальными потоками решаются дискретно в собственных единицах продукции, так как находятся в компетенции конкретных подразделений, которые в рамках крупных предприятий больше конкурируют между собой за фонды и место в иерархии, чем подчиняются единой системе ценностей и целей.

Для реализации поставленных задач рекомендуется использование технологий SWOT (Strengths, Weaknesses, Opportunities, Threats - сильные стороны, слабые стороны, благоприятные возможности, угрозы), VCM (Value Chain Model - модель цепочек ценности), BPR (Business Process Reengineering - реинжиниринг бизнес-процессов), ISA (Information System Architecture- архитектура информационных систем), ООП (объектноориентированный подход).

Подход SWOT позволяет идентифицировать, классифицировать, ранжировать и выбирать проекты по разработке модели, таким образом, чтобы они были увязаны с сильными и слабыми сторонами организации, а также возможностями и угрозами. Это подход сверху-вниз, применение которого начинается с определения миссии организации.

Формулировка миссии и разрабатываемая на ее основе бизнес-стратегия учитывают то, какими внутренними, сильными и слабыми сторонами обладает производство.

Выявление внутренних, сильных и слабых сторон производства - необходимое, но недостаточное условие для успешного планирования в зависимости от внешних экономических, социальных, политических и технологических факторов. Этими факторами организация не в состоянии управлять, однако они играют существенную роль при определении целей и задач реинжиниринга. Подобные методы управления позволяют привести в соответствие организационные структуры, распределить ресурсы и определить проекты, связанные с разработкой информационной поддержки.

Метод ценностных цепочек - VCM - позволяет оценить конкурентные преимущества с помощью анализа всей цепочки видов деятельности в организации, начиная от получения сырья до конечной продукции, продаваемой и доставляемой потребителям.

Модель служит определению, какая конфигурация цепочки ценности дает наименьшие затраты. Проекты цепочек позволят указать на те сегменты, операции, каналы распределения, маркетинговые подходы и т.д., которые позволят повысить конкурентное преимущество. Цепочки имеют пять составляющих: входящее снабжение, обработка, исходящее снабжение, сбыт и маркетинг, обслуживание.

Подход к планированию разработки с использованием методов реинжиниринга бизнес-процессов (BPR) позволит реконструировать себя и отказаться от функциональной декомпозиции, иерархических структур и принципов приоритетности к логистической модели.

Использование сетевых структур организации производства позволяет реализовать этот механизм с условием сохранения целостности системы. Методология реинжиниринга бизнес-процессов - один из способов адаптироваться к быстрым изменениям рынка, новым технологиям, конкурентным факторам, требованиям потребителей и т.д.

Подход на основе схемы ISA представляет собой матричный подход, что позволит интегрировать архитектурную, технологическую и функциональную составляющие пространства формирования логистической модели для какой-либо определенной бизнес-стратегии.

Объектно-ориентированный подход позволит на более высоком уровне абстракции определить возможные параллельные процессы, синхронизируемые свойствами объектов логистической системы. Хотя анализ и проектирование могут проводиться итеративно с наращиванием возможностей, и в качестве платформы реализации используется объектная или объектно-реляционная база данных, трансформация модели будет эффективна.

Математический аппарат логистики системы обладает рядом особенностей:

- неполнота, противоречивость, недостоверность исходной информации, которая может быть восполнена средствами нечеткой математики;

- оптимизация многокритериальных задач;

- интеграция оценочных показателей;

- система критериев и оценок риска;

- методы принятия решений.

Перечисленные принципы лежат в основе проектирования логистической системы и требуемой инфраструктуры и направлены: на достижение с минимальными затратами максимальной адаптации корпорации к изменению условия на рынке; на увеличение своей доли на рынке; на повышение конкурентоспособности.

Развитие информационных технологий и телекоммуникационных сетей дает новый импульс развитию методологии построения гибких логистических систем, ориентированных на дискретный производственный цикл. Это позволяет учитывать важнейшие современные тенденции:

- промышленность концентрируется на ключевых видах деятельности, которые требуют особых навыков и мастерства у компаний;

- деловое партнерство требует новой организации и нового стиля управления;

- технологические вложения осуществляются в виде гибкого и интеллектуального оборудования;

- интеллектуализация человеческих ресурсов;

- автоинтеллектуальные рынки;

- методы управления при малых жизненных циклах реализуемых проектах.

Разработка гибких логистических схем позволит повысить эффективность

производства за счет:

1. Сокращения количества складских объектов у производителей. В 2000 году многие крупные компании в Европе имели 8-12 мощных складов для обслуживания потребителей. При сохранении этой тенденции к 2009 году практически все компании производители сократили свои склады в 2-3 раза.

2. Увеличение объемов услуг третьих участников. Разнообразие логистических услуг, предоставляемых сторонними фирмами, все более расширяется.

3. Расширение логистической стратегии. Крупные компании строят свои предприятия на основе международного разделения труда. Характерной чертой глобальной логистической системы является уменьшение количества посредников и перевозчиков, фирмы предпочитают пользоваться услугами одного перевозчика, который при прямых или смешанных перевозках несет перед получателем ответственность за груз и производит перевозку по единому перевозочному документу (например, сквозному коносаменту).

4. Интеграция логистической деятельности. Слияние всех мелких, средних и крупных логистических цепочек в единую глобальную логистическую систему.

5. Усиление роли информации для управления. Компании, обладающие более совершенными информационными системами, могут улучшить обслуживание потребителей при одновременном сокращении затрат.

Для реализации этих целей следует учитывать следующие факторы:

• сложность предметной области (большое количество функций, объектов, атрибутов и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;

• наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов - подсистем, имеющих свои локальные задачи и цели функционирования;

• иерархическая структура взаимосвязей компонентов, обеспечивающая устойчивость функционирования системы и системы контроля;

• иерархическая совокупность критериев качества функционирования компонентов и системы в целом;

• отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;

• необходимость интеграции (хотя бы на первичной стадии) старых приложений и баз данных, что снижает эффективность модели;

• наличие потребности в приложениях аналитической обработки (поддержки принятия решений), использующих нерегламентированные запросы к данным большого объема;

• поддержка глобальной сети масштаба предприятия и территориально удаленных пользователей;

• функционирование в неоднородной операционной среде на нескольких вычислительных платформах;

• необходимость механизмов реинжиниринга.

Поэтому для поддержки технологической цепочки в модели устойчивости развития организационной структуры организации с дискретным производством решаются следующие задачи:

• обследование и получение формализованных знаний о предметной области;

• декомпозиция проекта на составные части и интеграция составных частей;

• проектирование моделей приложений (логики приложений и пользовательских интерфейсов);

• территориально распределенная разработка приложений с использованием различных инструментальных средств, их интеграцию, тестирование и отладку;

• разработка распределенных баз данных (с выбором оптимальных вариантов распределения);

• адаптация к различным системно-техническим платформам и системам управления базами данных;

• тестирование, прогнозирование и контроль;

• сопровождение, внесение изменений, управление и администрирование версиями и конфигурацией информационной системы.

Для интеграции с функцией управления такой моделью требуется решение дополнительных задач, а именно оценка информационной емкости продуктов и процессов и оценка роли информационной поддержки в снижении временных затрат принятия решения, определение и ранжирование способов, с помощью которых ИТ создает конкурентное преимущество, и разработка стратегического плана реинжиниринга.

Библиографический список

1. Стратегическое управление организационно-экономической устойчивостью фирмы: Логистическо-ориентированное проектирование бизнеса / А.Д. Канчавели, А.А. Колобов, И.Н. Омельченко и др.; Под ред. А.А. Колобова, И.Н. Омельченко. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.

2. Брусникин Н.Ю., Краснов С.В, Куралесова Н.О. Организация промышленных корпоративных структур на основе логистико-ориентированной системы критериальных оценок / Под ред. И.Н. Омельченко. - Тольятти: Изд-во ТолПИ, 2000. - 191 с.

3. Необходимость и возможности новой формы организации производства // Сборник статей XI международной научно-практической конференции «Фундаментальные прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности». - СПб: Изд-во политехнич. ун-та, 2011.

4. Куралесова Н.О. Особенности формирования эффективной модульной организационной структуры гибкой корпоративной системы // Вестник Волжского университета им. В.Н. Татищева. Серия «Информатика». Вып. 17. - Тольятти: Изд-во ВУиТ, 2011.

5. Краснов С.В. Куралесова Н.О. Механизмы оценки эффективности проектов автоматизации в больших корпоративных структурах. Информационные технологии в организации производства // Сборник трудов Международной научной конференции «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики», 2010.

6. Куралесова Н.О. Метод оценки взаимосвязи элементов организационной системы // Вестник СамГТУ. Серия «Технические науки». - Самара: Изд-во Самар. гос. технич. ун-та, 2009.