Процессное управление запасами лесоматериалов

ПРОЦЕССНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЗАПАСАМИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Н.К. КЛИМУШЕВ, Ухтинский государственный технический университет

Лесозаготовительное производство (ЛЗП) представляет собой многоплановую иерархическую эргатическую (человеко-машинную) сложную систему.

Большинство технологических процессов лесозаготовительного производства осуществляется вне помещений в условиях непосредственного воздействия на людей и технику большого комплекса природно-климатических факторов. Помимо воздействия природных факторов на неравномерность лесозаготовительного производства действует рассредоточенность технологических операций на большой территории.

В силу неравномерности осуществления ЛЗП на стыках операций формируются запасы лесоматериалов. В современных условиях орга-

низации ЛЗП о взаимном соответствии режимов смежных операций говорить не приходится, поэтому уровень запасов «пульсирует» во времени. При этом наличие запасов позволяет выполнять определенные операции, а отсутствие - приводит к остановкам последующих звеньев технологического процесса. Рациональное управление технологическими процессами предполагает увязку (согласование) интенсивностей и режимов осуществления операций.

Для организации полноценного лесозаготовительного производства чрезвычайно важна проблема управления запасами лесоматериалов всех видов, распределенных по производственной цепи и проходящих определенную перманентную трансформацию в конечный продукт в ходе

102

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2006

производственного процесса. Устойчивый английский термин для этого вида запасов - Work-in-process (кратко - WIP). Определение оптимального уровня WIP - это одна из центральных задач современного производственного менеджмента.

Избыточный или непропорционально размещенный уровень WIP запасов лесоматериалов приводит к резкому возрастанию издержек производства и увеличению времени производственного цикла, что в свою очередь снижает эффективность и способность производства оперативно реагировать на запросы потребителя. Вместе с тем слишком низкий уровень WIP приводит к простоям производственного оборудования.

Проблема управления запасами лесоматериалов в ЛЗП имеет интегрирующий характер, т.к. способствует обеспечению неразрывности технологических процессов.

Процессное управление запасами лесоматериалов предполагает два аспекта: управление процессом и в процессе (динамическое управление).

С точки зрения характера запасов лесоматериалов следует различать задачи управления активными (межоперационными), пассивными (резервными всех видов) и комбинированными запасами. Для активных запасов характерна одновременность процессов их создания и потребления. Задачи управления активными запасами лесоматериалов характерны для отдельных звеньев производственной цепи или смежных технологических операций (например, при взаимодействии харвестеров, форвардеров и сортиментовозов на лесосеке при сортиментной заготовке). Такие задачи решаются методами теории массового обслуживания как многофазные системы.

Пассивные запасы лесоматериалов отличаются тем, что процессы их создания и потребления разнесены во времени: запасы сначала создаются, а затем, через некоторое время, используются. Задачи управления пассивными (резервными) запасами лесоматериалов могут иметь место при последовательной пооперационной обработке лесоматериалов при наличии значительного временного разрыва между операциями. Такие задачи могут решаться как методами математического программирования, так и обычными аналитическими методами инженерных расчетов.

Задачи управления комбинированными запасами лесоматериалов для случая WIP являются наиболее характерными и сложными. Именно такого рода задачи характерны для полноценного

производственного процесса, поэтому комплексное решение этих задач составляет суть управления процессами и процессное управление запасами. Такие задачи могут решаться аналитическими методами, методами статистического, имитационного и нечеткого моделирования, экспертными методами, а также путем комбинирования различных методов.

В случае Ж1Р следует различать прямую и обратную задачи. Прямая задача может быть сформулирована следующим образом: исходя из рассчитанных фактических или заданных уровней запасов на начальных и промежуточных операциях или фазах производственного процесса рассчитать запасы на последующих операциях и/или конечный уровень (товарную лесопродукцию).

Обратная задача формулируется следующим образом: исходя из сложившегося, существующего, рассчитанного или нормативно заданного уровня запасов лесоматериалов на конечной операции (готовой продукции для данного производственного процесса) рассчитать оптимальные уровни запасов на всех предшествующих операциях.

Задача оптимального управления запасами является производной от общей задачи оптимизации технологического процесса и может решаться моделированием производственного процесса.

Решение задачи динамической оптимизации лесопромышленных процессов предполагает такую их организацию, которая характеризуется непрерывностью и стационарностью его реализации. При этом обеспечивается достижение наиболее высоких и стабильных показателей выработки всего оптимизируемого процесса в целом. Основными факторами, обуславливающими оптимизацию лесопромышленного производства в динамике, являются согласованное взаимодействие смежных технологических операций и процессов и наличие оптимальных межоперационных запасов лесоматериалов, сглаживающих случайную неравномерность технологических операций.

Оптимизацию лесопромышленного производства можно проводить, рассматривая ее как кибернетическую систему. Оптимизация лесопромышленного производства методами кибернетики предполагает ее функционирование как гомеостатической системы.

Однако основная сложность при таком подходе заключается в трудности определения знака и величины коэффициентов обратных связей, действующих в сложной человеко-машинной системе в разных диапазонах изменения основ-

ных параметров и, прежде всего, интенсивностей смежных операций и межоперационных запасов лесоматериалов. Известно, что в области малых уровней межоперационных запасов лесоматериалов коэффициенты обратной связи, связывающие интенсивности последующих и предшествующих операций и обуславливающие оседание лесоматериалов в запасы, имеют положительный знак и наибольшую величину, способствуя тем самым интенсификации предшествующих работ. Такую ситуацию в лесозаготовительных предприятиях принято характеризовать выражением «возить из-под пилы», подчеркивая подстегивающую роль недостатка запасов для вывозки на темпы заготовки древесины.

В области высоких (избыточных) уровней межоперационных запасов лесоматериалов значения соответствующих коэффициентов обратных связей получают отрицательный знак, сдерживая интенсивность предшествующих работ, тормозя их. Это объясняется как сложностью размещения избыточных запасов, так и действием психологических факторов на работающих.

В области средних (достаточных, но не избыточных) значений уровней межоперационных запасов лесоматериалов влияние обратных связей ослабевает и смежные технологические операции становятся индифферентными друг к другу, обретая своеобразную независимость.

Альтернативой кибернетическому подходу может служить нейро-нечеткое моделирование, позволяющее учитывать разнородный переменный характер обратных связей, отличающих ЛЗП.

Нечеткость, неопределенность условий производства, сложность и переменный характер обратных связей в условиях воздействия большого комплекса природно-климатических факторов в сочетании с возможностями нечеткого моделирования в нейронных сетях делают данную технологию наиболее адекватным и эффективным инструментом.

Один из важных принципов моделирования сложных эргатических (человеко-машинных) систем связан с нелинейностью и нечеткостью их описания.

Системная оптимизация управления производственными системами в условиях неопределенности с использованием теории нечетких множеств обеспечивает учет неопределенных исходных данных для построения реальных математических моделей управления ими.

Суждения, свойственные качественной оценке процессов человеком, обозначают экономические явления как подмножества в координатах: уровень достоверности - интервал достоверности. Основной особенностью применения нечетких множеств является однозначность факта принадлежности (непринадлежности) множеству. Теория нечетких множеств позволяет избежать искусственное снижение неопределенности. Поэтому нечеткие высказывания обретают смысл точных чисел. Это - эффективное математическое моделирование процессов управления экономическими объектами.

Решение подобных задач возможно посредством применения нейронных сетей. При этом построение и настройка нейронных сетей осуществляется посредством применения имеющейся и доступной информации о реальном производственном процессе.

Нечеткие нейронные или гибридные сети призваны объединить в себе достоинства нейронных систем и систем нечеткого вывода. С одной стороны, они позволяют разрабатывать и представлять модели систем в форме правил нечетких продукций, которые обладают наглядностью и простотой содержательной информации. С другой стороны, для построения правил нечетких продукций используются методы нейронных сетей, что является более удобным и менее трудоемким процессом. В последнее время аппарат гибридных сетей повсеместно признается специалистами как один из наиболее перспективных для решения слабо или плохо структурированных задач прикладного системного анализа [3].

Библиографический список

1. Алябьев, В.И. Оптимизация производственных процессов на лесозаготовках / В.И. Алябьев. - М.: Лесная пром-сть, 1977. -232 с.

2. Багаев, Н.Г. Технологические запасы в лесной промышленности / Н.Г. Багаев, Н.Т. Гончаренко.- М.: Лесная пром-сть, 1979. - 200 с.

3. Леоненков, А.В. Нечеткое моделирование в среде MAT-LAB и fuzzyTECH. - СПб.: БХВ-Петербург., 2003.

4. Редькин, А.К. Основы моделирования и оптимизации процессов лесозаготовок / А.К. Редькин. - М.: Лесная пром-сть, 1988. - 256 с.

5. Климушев, Н.К. О классификации запасов лесоматериалов / Н.К. Климушев // Материалы междунар. НПК «Научно - технический прогресс в лесном комплексе». - Сыктывкар, 2000. - С. 42-43.

6. Климушев, Н.К. Нечеткое моделирование лесозаготовительного производства / Н.К. Климушев, О.М. Прудникова; УГТУ. - 2005. - 13 с. - Деп. в ВИНИТИ 06.04.2005, №463-В2005.