Система производственного планирования с использованием банка аналитических моделей

управление в социально-экономических системах

УДК 004.94:65.012.122

система производственного планирования с использованием банка аналитических моделей

В. О. Новицкий,

канд. техн. наук, доцент

Московский государственный университет пищевых производств

Предлагается методика моделирования бизнес-процессов производственно-ресурсного планирования на основе создания банка аналитических моделей и использования его для систем управления одного из больших и важных классов предприятий агропромышленного комплекса — предприятий по хранению и переработке зерна. Проводится систематизация функций и задач управления. Приводятся фрагменты банка моделей оптимизационных задач планирования для зерновых и перерабатывающих компаний.

Ключевые слова — система управления, производственно-ресурсное планирование, математическая модель, оптимизация, банк моделей, критерий, зерновые и зерноперерабатывающие компании.

Введение

В настоящее время на многих промышленных предприятиях относительно высокая степень механизации и автоматизации технологических процессов соседствует с недостаточной управляемостью на уровне производственно-хозяйственной деятельности, что является большим недостатком в современных условиях конкурентной рыночной среды. Вместе с тем предприятия, работающие в различных секторах российской экономики, имеют много общих технологических, финансовоэкономических, управленческих и других характеристик. Ввиду большой значимости сырья и его высокой доли в себестоимости продукции одной из основных функций управления для многих кластеров предприятий является планирование сырьевых ресурсов в производстве и торговле. В целях повышения эффективности управления предлагается для данных предприятий сформировать банки типовых моделей (БМ) бизнес-процессов (БП) производственно-ресурсного планирования и использовать его в составе подсистем поддержки принятия решений в качестве интеллектуальных компонентов корпоративных автоматизированных информационных систем управления (КАИСУ).

Анализ основных бизнес-процессов в системах управления зерноперерабатывающих компаний

Одним из важнейших для России является сектор агропромышленного комплекса по хране-

нию и переработке зерна, имеющий огромный потенциал и во многом определяющий продовольственную безопасность страны.

К группе предприятий этой отрасли относятся зерновые компании (с какими-либо из функций производства, хранения зерна и зернопродуктов, торговли на внутреннем и внешнем рынках), элеваторы и зерновые терминалы, мукомольные, крупяные и комбикормовые заводы, семенные, кукурузокалибровочные и маслозаводы и др., а также предприятия, включающие комбинации вышеуказанных производств (так называемые комбинаты хлебопродуктов), работающие с зерновыми, зернобобовыми и масличными культурами [1].

Понятие БП включает не только организационно-экономическую, но и производственную составляющую бизнеса, что является принципиальным для системы управления (СУ) зерноперерабатывающей компанией (ЗПК). Бизнес-процесс для ЗПК — это совокупность операций, направленных на формирование товарных партий и выработку продукции из зерна и оказание услуг по его хранению, переработке и реализации потребителям.

Таким образом, процесс управления мы рассматриваем как совокупность циклических действий, связанных с выявлением проблем, поиском и организацией выполнения принятых решений на двух уровнях [2, 3]:

— производственных (или технологических) БП;

Классификация и пространство БП в ЗПК: МТС — материально-технические средства; ОС — основные средства; МЗ — мукомольный завод; ККЗ — комбикормовый завод

— административных БП, выполняющих роль иерархической надстройки к управлению производственными процессами.

Функции управления в системах данного типа предприятий можно наглядно представить в виде пространства БП (рисунок).

Для реализации управления как интегративного свойства СУ ей необходимы ресурсы, которые, будучи ограничены, должны быть распределены эффективным образом. С этих позиций управление есть распределение ресурсов [4].

Чем большее число производственно-хозяйственных элементов и связей бизнеса задействовано в интегрированной бизнес-системе, тем больше в ней реализуется интегративных свойств, которые проявляются в виде снижения себестоимости, потенциала продвижения продукции на рынках, обновления активов, инноваций и др. На этой системной закономерности целостности базируются холдинговые структуры, обеспечивающие высокую конкурентоспособность предприятий. Управляющие компании в создаваемой иерархической структуре берут на себя и централизуют многие функции управления и таким образом уменьшают число степеней свободы, повышая устойчивость системы в целом.

С другой стороны, множество БП зерноперерабатывающего холдинга только тогда являются системой, когда они работают в соответствии с за-

данной иерархической структурой целей, имеют определенные рациональные взаимосвязи и реактивны к возмущениям из надсистем. Все это может обеспечить только эффективно выстроенная система управления компанией, охватывающая весь цикл функций, включающий сбор информации, учет, контроль, планирование, регулирование, прогнозирование, организацию и координацию производственно-хозяйственных процессов и операций, стратегическое (целевое) управление [5].

Бизнес-процесс может быть описан математической моделью — функционалом и множеством ограничений. Это является условием для постановки задач управления предприятием.

Общая постановка задачи

С учетом статических и динамических задач цикла функций управления на пространстве производственных и бизнес-процессов необходимо на основе разработанной методологии их исследования и моделирования создать комплексную интегрированную СУ производством для класса предприятий (например, ЗПК), которая базируется на принципах системного подхода и отвечает следующим основным требованиям: многоцелевой поиск; открытость; наличие единого комплекса оптимизационных моделей задач управления

(БМ); охват всех видов производств данного класса предприятий; скоординированность решения задач; интегрированность в структуру современной КАИСУ ЗПК, которая представляет собой интегрированную систему, включающую множество различных функциональных компонентов разных уровней управления.

Основные используемые взаимосвязанные системные категории: (цели) о (стратегии) о (ресурсы). Таким образом, разрабатываемый БМ для СУ ЗПК представляет собой комплекс математических моделей выбора и распределения ресурсов для всех видов производственной деятельности ЗПК, образующих основную логистическую цепочку: закупка сырья — производство — реализация и отгрузка продукции.

Банк аналитических моделей для СУ ЗПК

Банк моделей предназначен для накопления и использования модельных решений и синтеза систем управления ЗПК. Он позволяет использовать заранее подготовленные формальные математические модели и базы данных классификаторов как типовые компоненты для решения проблемных задач; из типовых компонентов на логическом уровне конструировать СУ для ЗПК; исследовать возможное поведение систем при различных стратегиях в различных условиях функционирования и развития. Из типовых компонентов БМ формируются модельные агрегаты, на основе которых реализуются соответствующие системы управления. Агрегат представляет собой унифицированную модель для описания функционирования разнородных элементов си-

стемы. Поэтому динамика большой, сложной СУ раскрывается через динамику взаимосвязанных между собой агрегативных моделей компонентов [6]. Интегративные свойства систем при агрегировании модельных компонентов отражаются в результатах поиска управленческих решений. В процессе проведения исследований и развития СУ банк моделей ЗПК пополняется новыми моделями, отражающими новые функции и свойства объектов [7].

В приведенных фрагментах БМ ЗПК сильные (целевые функции, табл. 1) и слабые (ограничения, табл. 2) критерии являются типовыми компонентами. Для их описания использованы выражения векторной алгебры со следующими обозначениями: X — операционные массы партий сырья; С0, С — удельные начальные и конечные цены партий зерна; АС — маржинальные прибыли по торговым сделкам с учетом затрат на доставку, хранение и кредиты; АQ — нормированные отклонения показателей качества зерна от эталонов; Q — нормированные показатели качества сырья; АУ — отклонения расчетных выходов продукции от базисных; ф — функция расчета выходов продукции в зависимости от значений показателей качества; Н — приведенные нормы ввода ценного сырья; К — компоненты (% от масс партий); Т — сроки поступления сырья.

Одни и те же критерии в разных случаях, при разных стратегиях (целях) управления могут выступать как сильные или как слабые. Для этого иногда требуется внести в критерий некоторые модификации, например в виде устремления к минимуму модуля разности фактического и эталонного значений показателя (перевод огра-

Таблица 1. Фрагмент банка моделей ЗПК — целевые функции

№ п/п ДX) ^ тіп Содержание Вид критерия, упрощенный/полный БП

1 (Со, X) Стоимость сырья Линейная (Л) / целочисленная линейная (ЦЛ) Закупки зерна Расчет рецептов помольных смесей (ПС) Расчет рецептов комбикормов (КК) Планирование рецептов ПС и КК на период

2 -(С, X) Объем продаж Л / ЦЛ Торговля зерном

3 -(АС, X) Стоимость услуг Прибыль Л / ЦЛ Планирование работ элеватора, МЗ Торговля зерном Закупка зерна

4 (АС, X) (Со, X) Рентабельность Дробно-линейный/ЦЛ Торговля зерном Закупка зерна

5 -(1, Х) Распродажа остатков Крупность партий (смесей) Л / ЦЛ Торговля зерном Расчет рецептов ПС

6 (Ар, Х) (1, Х) Стабилизация качества смесей Дробно-линейный /ЦЛ Расчет рецептов ПС Планирование рецептов ПС на период

7 (р, Х) Улучшение качества смесей Л / ЦЛ Расчет рецептов ПС Расчет рецептов КК

Таблица 2. Фрагмент банка моделей ЗПК — ограничения

№ п/п Ограничения Содержание Вид БП

Ограничения вида g (X) < 0

1 XАQІ > 0 і = Тд Требования к качеству зерна Требования к объему подработки (изменению качества) Линейные Закупка зерна Торговля зерном Планирование рецептов ПС и КК Расчет рецептов ПС Расчет рецептов КК Планирование работы элеватора

2 XАV > 0 АУ = ф(р) Обеспечение расчетных выходов не ниже базисных (эталона) Кусочно- линейные Закупка зерна для МЗ Расчет рецептов ПС

3 g1

4 g2(K, X) < X Сумма частей не больше целого (по массе) Линейные Планирование рецептов ПС и КК Торговля зерном Закупка зерна

5 gз(H, X) < 0 Нормы ввода ценного сырья Линейные Планирование рецептов ПС и КК Закупка сырья

6 АС > Ь Нижний предел маржинальной прибыли Линейные Торговля зерном

7 g4(X) < * g4(X)=т, 1) д^) = {0; 1} Число компонентов (отпускных силосов, дозаторов) Нелинейные (релейные) Расчет рецептов ПС

Ограничения вида Лф) = 0

8 Л1(Т, X) = 0 Использование сырья планируемого поступления Линейные Планирование рецептов ПС и КК

9 ЭnєN | Л^) = nW Объем сделки кратен вместимости вагона для различных культур

ничения в вид целевой функции для достижения цели стабилизации процесса).

В СУ ЗПК многие БП связаны между собой, например: закупка зерна и расчет рецептов [7], закупка зерна и планирование работы элеватора (прием, размещение, обработка, хранение зерна), расчет рецептов товарных партий и торговля зерном и др.

Реализации модельных компонентов на логическом уровне для различных интеллектуальных подсистем КАИСУ ЗПК описаны в многочисленных сборниках научных трудов МГУПП, Международной промышленной академии (МПА) и СПбГТУ. В частности для подсистемы планирования зерновых ресурсов мукомольного производства описание математических моделей БП закупки зерна, расчета рецептов ПС и планирования рецептов на период можно найти в работе [8]. Полученные модели идентифицируются в процессе адаптации на объектах внедрения, и на их основе вместе с интерфейсом учетных систем синтезируются готовые программные модули.

Заключение

Банк аналитических моделей, формируемый на основе типовых модельных компонентов — сильных и слабых критериев, является эффективным инструментом проектирования и эксплуатации автоматизированных систем управления для предприятий зерноперерабатывающей отрасли промышленности. БМ используется в системе поддержки принятия решений (СППР) для решения задач оптимального планирования и многокритериального выбора управленческих решений для ЗПК. Предлагаемый подход позволяет снизить затраты на разработку, адаптацию и внедрение интеллектуальных компонентов КАИСУ в зерновом секторе агропромышленного комплекса России. Подсистема планирования зерновых ресурсов мукомольного производства, наряду с СППР по торговле зерном, внедрена на ряде ведущих ЗПК Центрального и Южного Федеральных округов и награждена 2-й премией на VIII съезде мукомольных и крупяных предприятий России (2008 г.).

Литература

1. Берестнев Е. В., Петриченко В. Е., Новицкий В. О.

Рекомендации по организации и ведению технологического процесса на мукомольных предприяти-

6. Денисов А. А., Колесников Д. Н. Теория больших систем управления: учеб. пособие для вузов. — Л.: Энергоиздат, 1982. — 288 с.

ях. — M.: ДеЛи принт, 2ОО8. — і76 с.

7. Новицкий В. О. Исследование объектов и постановка задач управления для зерновых и зерноперерабатывающих компаний на основе методологии системного анализа // Системный анализ в проектировании и управлении: Сб. науч. тр. XIII Между-нар. науч.-практ. конф. Ч. 1. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2009. С. 311-315.

2. Доманин А. Б. Концепция управления предприятием на основе системного подхода к информации // Менеджмент в России и за рубежом. 2003. № 6.

С. і23-і65.

3. Стивенсон В. Д. Управление производством: Пер. с англ. — М.: Издательство Лаборатория базовых знаний,1998. — 928 с.

8. Мерцалов А. Н., Новицкий В. О. Постановка и методы решения задач оптимизации рецептов зерновых смесей // Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации: Сб. докл. V юбилейной школы-конф. с междунар. участ. / МГУПП. М., 2007. С. 358-360.

4. Жилин Д. М. Теория систем: Опыт построения курса. Изд. 4-е, испр. — М.: Издательство ЛКИ, 2007. — 184 с.

5. Анфилатов В. С., Емельянов А. А., Кукушкин А. А.

Системный анализ в управлении: учеб. пособие / Под ред. А. А. Емельянова. — М.: Финансы и стати-

стика, 2ОО5. — 368 с.

/

УВАЖАЕМЫЕ АВТОРЫ!

При подготовке рукописей статей редакция просит Вас руководствоваться следующими рекомендациями.

Объем статьи (текст, таблицы, иллюстрации и библиография) не должен превышать эквивалента в і6 страниц, напечатанных на бумаге формата А4 на одной стороне через і,5 интервала в Word шрифтом Times New Roman размером із.

Обязательными элементами оформления статьи являются: индекс УД^ инициалы и фамилия автора (авторов), ученая степень, звание, полное название организации; заглавие, аннотация (5-7 строк) и ключевые слова на русском и английском языках, подрисуночные подписи.

Формулы набирайте в Word, при необходимости можно использовать формульный редактор; для набора одной формулы не используйте два редактора; при наборе формул в формульном редакторе знаки препинания, ограничивающие формулу, набирайте вместе с формулой; для установки размера шрифта никогда не пользуйтесь вкладкой Other..., используйте вкладку Define; в формулах не отделяйте пробелами знаки: + = -.

При наборе символов в тексте помните, что символы, обозначаемые латинскими буквами, набираются светлым курсивом, русскими и греческими — светлым прямым, векторы и матрицы — прямым полужирным шрифтом.

Иллюстрации в текст не заверстываются и предоставляются отдельными исходными файлами, поддающимися редактированию:

— рисунки, графики, диаграммы, блок-схемы изготавливаются в векторных программах: Visio 4, 5, 2ОО2-2ОО3 (*.vsd); Coreldraw (*.cdr); Excel; Word; Adobelllustrator; AutoCad (*.dxf); ^мпас; Matlab (экспорт в формат *.ai);

— фото и растровые — в формате *.tif, *.png с максимальным разрешением (не менее ЗОО pixelsIinch).

В редакцию предоставляются:

— сведения об авторе (фамилия, имя, отчество, место работы, должность, ученое звание, учебное заведение и год его окончания, ученая степень и год защиты диссертации, область научных интересов, количество научных публикаций, домашний и служебный адреса и телефоны, факс, e-mail), фото авторов: анфас, в темной одежде на белом фоне, должны быть видны плечи и грудь, высокая степень четкости изображения без теней и отблесков на лице, фото можно представить в электронном виде в формате *.tif, *.png с максимальным разрешением — не менее ЗОО pixelsIinch при минимальном размере фото 4О x 55 мм;

— экспертное заключение.

Список литературы составляется по порядку ссылок в тексте и оформляется следующим образом:

— для книг и сборников — фамилия и инициалы авторов, полное название книги (сборника), город, издательство, год, общее количество страниц;

— для журнальных статей — фамилия и инициалы авторов, полное название статьи, название журнала, год издания, номер журнала, номера страниц;

— ссылки на иностранную литературу следует давать на языке оригинала без сокращений;

— при использовании web-материалов указывайте адрес сайта и дату обращения.

Более подробную информацию см. на сайте: www.i-us.ru

№ 3, 2010 ^ йи^ 79