Моделирование производственных процессов при формировании переменной части себестоимости (предельных затрат) литья тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Моделирование производственных процессов при формировании переменной части себестоимости (предельных затрат) литья"

На правах рукописи

БАБЕНКО Михаил Григорьевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ

ПРОЦЕССОВ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТИ СЕБЕСТОИМОСТИ (ПРЕДЕЛЬНЫХ ЗАТРАТ) ЛИТЬЯ

Специальность: 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (Экономика, организация и управление предприятиями, отраслями и комплексами промышленности)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Екатеринбург - 2003

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ»

Научный руководитель:

доктор экономических наук, профессор Коновалов Леопольд Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Никонов Олег Игоревич

кандидат экономических наук, доцент Рыжиков Игорь Олегович

Ведущая организация:

ОАО "Уралмашзавод"

Защита состоится 20 июня 2003 г. в 15— на заседании диссертационного совета Д.212.285.01 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» в зале заседаний ученого совета университета (ауд I) по адресу: 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ»

Автореферат разослан 20 мая 2003 г.

Ученый секретарь ^^

диссертационного совета Сафронов Е.В.

2.£>О 3

-----а

\ \SS~l ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы определяется тем, что литейное производство является важнейшей заготовительной базой машиностроения. Следовательно, от цены отливок в большой мере зависит себестоимость продукции машиностроительного производства. Поэтому всесторонний анализ стоимостных характеристик, потребляемой продукции литейного производства, является одним из центральных вопросов в выявлении резервов снижения себестоимости на большинстве заводов.

В настоящее время в России идет процесс ликвидации отраслевой специализации в литейном производстве. Соответственно увеличивается доля сторонних заказов в производственной программе литейных цехов (сейчас в России - 30%, в США - 70%, в СССР в 1987 г. - 15%). На первый план выходит проблема гибкого управления производственной программой литейного производства, в частности, определение цены на партию отливок при условии обеспечения рентабельности производства. Преимущество в конкурентной борьбе получат те предприятия, которые наиболее точно смогут определить затраты на выполнение заказа.

В нашей стране общим вопросам методологии планирования экономических показателей в металлургическом производстве посвящены работы С.С. Аптекаря, Н.П. Банного, Д.Н. Банного, В.П. Белянского, P.C. Гейфмана.

Непосредственно вопросами экономики и организации литейного производства, а также формирования технико-экономических показателей занимались такие ученые как Я.А. Гольбин, В.Я. Клебанер, Б.И. Майданчик, В.М. Шестопал, Р.П. Элинсон. Среди западных ученых можно выделить работы К. Штольцеля, Г. Стеинбауера.

Вопросам экономико-математического моделирования посвящены работы отечественных ученых Н.П. Бусленко, A.B. Лотова, Г.Б. Клейнера, B.C. Танаева, Ю.С. Харина и их западных коллег А.Уолтерса, Д. Вайнера.

Целью работы является разработка и апробация механизма формирования переменных (предельных) затрат| нрсГф<№310ДСтво: отливок

L БИБЛИОТЕКА ;

С. Петербург у » ОЭ 300,? акт/С,? •

тми»»«

для реализации оперативного управления производственной программой литейного предприятия.

Объектом исследования являются производственные процессы предприятия, специализирующегося на производстве отливок. Предметом исследования — система формирования затрат на производимую продукцию и оценка возможности ее построения на основе имитационных моделей производственных процессов.

Научные результаты, полученные лично автором:

- анализ особенностей литейного производства и его продукции позволил сделать вывод о том, что применяемое в настоящее время измерение продукции литейного производства в тоннах или условных тоннах, для целей формирования величины затрат в условиях рыночной экономики не эффективно;

- разработан механизм использования поштучного измерения литья для целей формирования прямых затрат продукции литейного производства. Для этого предложен вариант декомпозиции производственной системы. Выделены основные элементы системы;

- в результате проведенных исследований установлено, что на себестоимость полуфабрикатов собственного производства значительное влияние оказывает календарное расписание выполнения производственной программы. Разработанная имитационная модель позволила произвести оценку степени этого влияния, а также измерять изменение показателей затрат при внедрении в производственную программу нового заказа;

- для реализации имитационных экспериментов при составлении календарных расписаний необходимо использовать эвристический алгоритм, исключающий полный перебор вариантов расписаний;

- применение имитационной модели процесса производства отливок эффективно для разработки функциональных стратегий литейного предприятия в области маркетинга, управления материальными потоками, управления персоналом, инновациями.

Научная новизна:

- разработана методика оценки величин предельных и прямых затрат при внедрении в производственную программу предприятия с дискретным технологическим циклом нового заказа, базирующаяся на

моделировании поведения элементов производственной системы с появлением нового заказа, обеспечивающая учет изменений затрат в этих элементах персонифицировано по видам изделий;

- выделена особенность протекания производственных процессов металлургического передела литейного производства в части технологически обусловленного изменения экономической эффективности работы плавильных участков, которая выражена в необходимости изменения садки плавильных агрегатов с целью выполнении производственной программы различной структуры, определяющая основу управления и методы оптимизации календарного расписания выполнения производственной программы для минимизации затрат;

- сформулирована основа информационной системы формирования переменных и предельных затрат литейных предприятий, базирующаяся на моделировании реакций элементов производственной системы с использованием информации технологического характера об изменении характеристик как, детерминированной производственной программы, так и самих элементов производственной системы;

- сформулированы положения использования имитационных моделей производственных процессов для обоснования решений при разработке и реализации функциональных стратегий, состоящие в многовариантных расчетах с цикличным изменением параметров системы по направлениям действия стратегий: маркетинга; операционной деятельности; НИОКР; управления персоналом.

Обоснованность результатов состоит в приближении расчетных процессов формирования затрат к физическому протеканию производственных процессов литейного производства. Это обусловлено применением в экономических расчетах имитационной модели производственного процесса, построенной с использованием методологии моделирования сложных систем, предложенной Н.П. Бусленко. Данная модель описывает производственный процесс на агрегатном уровне, обеспечивает учет дискретности отдельных элементов производственного процесса, возникновения узких мест и позволяет прогнозировать реакцию производственной системы при и шенении производственной программы.

Практическая ценность предложенного в данной работе механизма формирования прямых затрат позволяет осуществлять более глубокий анализ изменения эффективности производства при принятии решений. Положения, разработанные в диссертации, позволяют построить автоматизированную систему управления литейного предприятия (АСУП), реализуя принцип системного анализа взаимодействия его компонентов. Разработанный в диссертации механизм построения системы имитационного моделирования также позволяет строить модели производственных процессов автономно. Это, в свою очередь, дает возможность оперативно проводить виртуальные производственные эксперименты, позволяющие принимать адекватные управленческие решения. Исследование проводилось в рамках госбюджетной темы «Стратегическое управление на металлургических предприятиях» № 2813.

Апробация результатов. Результаты исследования опубликованы в 6 (шести) печатных работах с соавторами объемом 2,62 п.л. (1,12 авт. лист). Программное обеспечение, созданное автором для проведения экспериментов предполагается использовать в учебном процессе на кафедре экономики и управления металлургическими предприятиями ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Результаты исследования используются в процессе прогнозирования затрат и организации маркетинга продукции литейного цеха АО «Верхнейвинский завод вторичных цветных металлов» (Акт внедрения № 1 от 14.02.2000 г.). В настоящее время, данное предприятие является филиалом ОАО «Уралэлекгромедь».

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ И ИХ КРАТКОЕ

ОБОСНОВАНИЕ

1. Сформулированы технико-экономические предпосылки изменения натуральных измерителей продукции литейных цехов

Применяемая система формирования затрат на литье, измеряемое в физических или условных тоннах не объективна, т.к. затраты на производство отливок связаны с ее уникальными характеристиками, в связи с чем производство отливок неоднородно, что приводит к

невозможности описания производства статистическими моделями. Основным доводом является тот факт, что литейный цех производит не тонны материалов, а определенное количество отливок из материалов. При этом масса, как измеряемая величина, должна остаться лишь в качестве параметра потоков материалов в производственной системе.

Рядом ученых предлагалось использовать индивидуальные прейскуранты, основанные на применении в качестве натурального измерителя условные тонны литья, но построенные для каждого предприятия индивидуально. Такой прейскурант был разработан и внедрен автором на ОАО «Верхнейвинский завод вторичных цветных металлов» в 1996. Практика использования прейскуранта показала, что данный подход обладает рядом существенных недостатков:

- распределение отливок по группам массы и серийности, создает значительные отклонения прогнозируемой себестоимости от фактической из-за дискретизации непрерывных значений описываемых факторов;

- при неизменном значении фактора массы возможны значительные отклонения себестоимости из-за усложнения конфигурации отливки;

- достаточно сложно адекватно определить базовую себестоимость отливки статистическим методом, т.к. величина средней себестоимости тонны определяется за прошедший период.

В результате сделан вывод о том, что для успешного анализа затрат на производство литья и возможности реализации литья по рыночной цене, должен быть создан механизм, посредством которого достигается сопоставимость величины затрат на производство и потребительской ценности отливок. В основе данного механизма должно быть заложено применение одного физического измерителя. На самом деле, любого заказчика литья интересует вопрос - сколько штук отливок он приобретает, а не сколько килограммов. При применении количественного показателя, выражающего литье в штуках, металл, составляющий отливку, переходит из категории товара в категорию затрат, что создает внутренние предпосылки у производителя снижать металлоемкость отливок.

2. Декомпозиция производственной системы, классификация се элементов. Обоснованность применения имитационной модели.

Для формирования предельных затрат на производство отливок необходимо подвергать анализу и моделированию производственную программу как единую систему потребления ресурсов. При реализации этой задачи хозяйственные процессы на литейном предприятии были подвергнуты декомпозиции и моделированию по признакам однородности производимых внутренних продуктов. В процессе проведения декомпозиции выделен ряд особенностей организации литейного производства, обусловленных спецификой физико-химических явлений:

1. Размеры и конфигурация литых заготовок в большей мере приближены к готовым деталям, что обеспечивает сокращение затрат на дальнейшую механическую обработку за счет их частичного переноса на этап формирования геометрической формы отливок.

2. Для литейного цеха характерно наличие разнородных участков: смесеприготовительного, формовочного, стержневого, плавильного и обрубного. Каждый из участков имеет специфическое оборудование, технологию, организацию.

3. Технологические процессы производства не допускают длительных перерывов во времени при движении технологически продуктов между операциями, это обусловлено временем «живучести» технологических продуктов.

4. В отличие от металлургических и машиностроительных предприятий для литейного производства характерно несколько сложных циклических грузопотоков: форм, стержней, металла, отливок, отходов.

Необходимо отметить, что усложнение хозяйственного процесса и организационной структуры связано с объединением на литейном предприятии технологий трех типов производства: силикатного металлургического и механического. В приведенной на рисунке 1 схеме выделено шесть элементарных процессов:

- I. II - смесеприготовительный и формовочный процессы, соответственно. Характерна структура и свойства, специфичные для силикатного производства:

- IV. III - процесс плавления и ?аливки форм, соответственно. Типичное

металлургическое производство; "" '

- V - процесс выбивки форм, очистки и исправления дефектов литья. По структуре процесса - механическое производство;

- VI — склад годных отливок;

- связи между ЭП: 1 - формовочная и стержневая смеси, 2 - готовые к заливке формы, 3 - расплавленный металл, 4 - залитые формы, 5 -годные отливки. Тонкие стрелки показывают движение возвратных отходов.

Из проведенного анализа следует, что планирование производственной программы литейного цеха должно иметь больше общего со сборочным производством машиностроительного предприятия. Это обусловлено пооперационной системой движения продуктов в литейном производстве с последующим потреблением этих продуктов на операции заливки, в результате чего появляется принципиально новый продукт - отливка. На практике литейное производство не рассматривается как синтез технологий, что побуждает совершенно необоснованно применять агрегированные статистические модели для описания затрат.

Рисунок 1 - С\ема темюло! ических циклов литейного предприятия

Исходя из вышеописанного, переменную часть затрат на производство отливок предлагается рассчитывать на каждое наименование литья с переносом затрат, предшествующих переделов по нормам специфичным для конкретных видов отливок. Формализовано, расчет можно записать в следу ющем виде:

модель пр

£ пр _ших ^ ^п мет ^ р см £ Н см форм пр ^ £ очистпр г_ ^ ^

.,1,11 , ^

где Сша, - затраты на шихтовые материалы на производство одной отливки ¡-го типа;

Смет1 - затраты на производство (передел) жидкого металла для выпуска одной отливки ¡-го наименования;

С рсм, - прямые затраты на восстановление свойств смеси на каждую отливку ¡-го вида;

С"'см - затраты по производству (переделу) смеси на одну отливку ¡-го вида;

С,форм- "Т - прямые затраты на изготовление формы отливки ¡-го наименования;

£очист.пР _ щид^де затраты На очистку отливки ¡-го наименования;

£ модель.пр _ переменная часть себестоимости модельного комплекта для производства отливок ¡-го наименования;

и, - планируемое количество производства отливок ¡-го наименования с одного модельного комплекта.

Из предложенной формулы (1) следует, что с помощью агрегированных статистических моделей достоверное формирование затрат на производство нового литья невозможно, т.к. из семи элементов затрат, используемых в формуле, два (С"""", и С/"*) являются величинами характеризующими процессы, связанные с выполнением производственной программы. Остальные переменные связаны с индивидуальными параметрами отливок.

При использовании данного подхода формируются количественные оценки экономических параметров производства удовлетворяющие требованиям процессного и оптимизационного подходов менеджмента. Реализация предлагаемого попроцессного механизма планирования и формирования себестоимости на каждое наименование отливок с использованием возможностей САПР и баз данных, обеспечивает оценку ряда экономических величин: 1) на уровне отливок:

- достаточно точн\ ю величину прямых затрат на производство отдельных видов отливок:

- экономический рс п льтат производства в ра?резс наименований

отливок;

- влияние отдельных видов литья и их соотношения на изменение прямых затрат предприятия.

2) на уровне производственной программы:

- возможность планирования производственной программы с учетом возможной загрузки каждого процесса производства (лимитирующая мощность агрегатов, трудоемкость);

- планирование материальных и трудовых затрат;

- оперативное (на сутки, неделю) планирование и оптимизация производственной программы.

Построение имитационной модели литейного предприятия для формирования затрат ставит своей целью обеспечить выполнение большого объема расчетных процедур в модели, являющейся формализованным слепком производственного процесса предприятия. Методология расчетов опирается на построение древовидной модели непрерывно-дискретной системы и описания закономерностей затрат, возникающих в ее компонентах, не нарушая целостности системы. При этом происходит отказ от неадекватной экстраполяции показателей функционирования неоднородной по своим свойствам системы в будущий период, приемы экстраполяции применяются только к однородным элементам.

Построение модели литейного производства с использованием методологии, разработанной в диссертации, и ее интеграция с базами данных, должно производиться в следующей последовательности:

- создание единого информационного блока технологической, экономической, ценовой информации;

- формирование аналитического материала, позволяющего классифицировать затраты на отдельные типы отливок, переделы внутренних продуктов или отдельные технологические операции, вызываемые переходами агрегатов в новые состояния:

- построение комплекса моделей и интеграция их в базы данных для реализации многовариантных расчетов:

В результате использования имитационной модели, интегрированной в б гну данных, возможно получение данных о затратах, персонифицированных до уровня отдельных наименований отливок по

выражению (1), а также выявление вклада огдельных типов отливок в формирование величины эффективности производства.

В качестве основных уровней моделирования процессов литейного производства выделены:

- Нижний уровень:

a) отливка - модельная оснастка, литниковая и питающая системы, расход ресурсов на ее изготовление;

b) единица основного технологического оборудования - затраты на единицу внутренних продуктов, производимых данным оборудованием и потребляемых в системе;

- Средний уровень:

a) производственная программа - материальные балансы полупродуктов;

b) производственные участки - производительность, т.е. способность обеспечивать потребность системы необходимым количеством полупродуктов;

- Верхний уровень - моделирование изменений, возникающих при принятии управленческих, инвестиционных (изменение параметров работы оборудования), маркетинговых (изменение характеристик производственной программы) решений.

В рамках диссертационной работы апробация возможностей построения и использования модели производилась для описания функционирования формовочного и плавильного производственных участков. Основной причиной сложности данной задачи является необходимость согласования количества и суммарного объема форм и количества необходимого объема жидкого металла для их заливки. Несогласованность функционирования агрегатов приводит к простоям оборудования (неэффективности их использования), или потерям в результате перепроизводства скоропортящегося продукта - жидкого металла. Таким образом, степень технической и организационной согласованности работы данных агрегатов напрямую может быть выражена в экономических показателях производства.

Для цехов с плавильным агрегатом дискретного действия схема взаимодействия агрегатов представлена на рисунке 2. Пунктирными линиями обозначены потоки информации, непрерывными - материальные

потоки.

3. Учет влияния фактора внутренней эффективности (неэффективности) производства на величину прямых затрат металлургического передела

Формирование величины прямых затрат по выражению (1), связанных с параметрами отливок не представляется сложным. Геометрическая форма отливок в литейном производстве является основополагающим фактором формирования затрат данной категории. Основой реализации расчетов по определению величины затрат связанных с конфигурацией отливок и физическими процессами, протекающими при охлаждении металла в формах является применение САПР. Это обеспечивается при конструировании литого тела (отливка и необходимая питающая система).

Участок очистки литья

Рисунок 1 • Модель движения информации и полупродуктов в системе с плавильным агрегатом дискретного действия

Наиболее значимым результатом работы является изучение

взаимосвязи величины затрат с изменениями в структуре

производственной программы. В результате решения данной задачи

отмечено, что уменьшение или увеличение величины прямых затрат не

является результатом действия эффекта масштаба, свяинного с ростом

валового объема производства. Это явление объясняется приближением к точке (удалением от точки) технологической оптимальности использования оборудования и возникновения эффекта внутренней экономичности производства. Экономический эффект достигается за счет сокращения расходов ресурсов на запуск и остановку оборудования, а для плавильных агрегатов за счет снижения потерь тепловой энергии.

В результате решения данной задачи выявлено, что при калькулировании прямых и предельных затрат на производство литья необходимым этапом является решение комбинаторной задач на составление оптимального расписания. Тем более, что процесс производства отливок связан с необходимостью изготовления различных видов отливок относительно небольшими партиями в пределах одного календарного периода.

Моделирование непрерывной составляющей элементов производственной системы. Очевидно, что сумма затрат на проведение плавки связана с объемом (массой) проплава за один запуск. Данная величина может быть представлена как функция затрат со снижающимися предельными затратами при увеличении объема проплава за один запуск плавильного агрегата, это связано с технологически неизбежными потерями при разогреве печи (рисунок 3). Математическая формализация данной функции затрат ресурсов в физических измерителях имеет вид:

уГАГХЬ>+Б;, (2)

где V,, - расход ресурса j в физических измерителях на производство жидкого металла объема .г за одну плавку;

Аг Ь1 - коэффициенты уравнения, получаемые для ресурса }, конкретного плавильного агрегата и параметров приготовляемого сплава;

БJ - величина постоянных затрат по ресурсу ^ связанных с подготовкой плавильного агрегата и оснастки к запуску (плавке):

С точки зрения моделирования непрерывно-дискретной системы выражением (2) описывается непрерывная компонента модели плавильного агрегата. В этом случае коэффициенты данного уравнения будут описывать следующие параметры расходования рес> рсов: - Ь} - показатель, характсри ?ующий степень эластичности себестоимости расплава от объема проплава за один запуск

плавильного агрегата. Величина принимает значения в интервале [0; 1]. Она статична для конкретных условий производства: тип плавильного оборудования, требования к сплаву.

- А} - величина, показывающая переменную часть расходов на получение единицы расплава (шихта, энергоносители, вспомогательные материалы, футеровка и т.д.).

- Б] - постоянная величина затрат}, связанная с фактом запуска агрегата и не зависящая от количества получаемого расплава, в т.ч. подготовительный (технологический) ремонт агрегата и ковшей их разогрев и т.п.

Рисунок 3- Вид функции зависимостюатрат на прснвводство расплава от массы (объема) плавки

Возможные пути формирования коэффициентов функции производственных затрат (2):

- Статистический. Для определения величин Л,, 6, и Б] - проведение замеров расхода материалов в процессе выполнения производственной программы по выпуску расплава.

- Аналитический. Для величин А, и Б} возможно использование справочных данных и технического нормирования расходов материальных и энергетических ресурсов методами инженерных расчетов

Моде, шрование днекроной составляющем. Основным ограничением технического характера является максимальный объем

(садка) плавильного — агрегата (рисунок 3). В качестве прочил ограничивающих массу проплава факторов являются:

1) максимальное количество накопления форм:

- ограничения по количеству оснастки (опок);

- ограничения по площади размещения форм;

- ограничения по времени хранения запаса форм;

2) диапазон вариации объема проплава плавильным агрегатом, т.е. возможное отклонение между минимальным и максимальным проплавом;

3) вся производственная программа по количеству и номенклатуре ограничена, но должна быть выполнена в полном объеме.

Исходя из этого, задача формирования производственной программы формовочного и плавильного участков может быть сформулирована следующим образом: необходимо составить такое расписание запуска форм, чтобы, выполнив все задание по номенклатуре отливок, получить такое количество и объем плавок, чтобы обеспечить минимальную себестоимость расплава. Экономический критерий согласованности выполнения производственной программы формовочного и плавильного отделений (рисунок 2) примет следующий вид:

С™=П+Бу-кр .¿¿к-(г + кп-т^ ->тш (3)

к=1 1=1

При следующих ограничениях:

Г

2>*-<1+О=",-0+*,*) (5)

ы 1

Кр 1

+ (4)

>=1

К,

1Ея*-<1 + *.*> = * (6)

к=1 1=1

(7)

-(1 + *®')-«, =М (8)

А-1 1-1

1=

Кг !

где Cf* - расход /-го ресурса на выполнение производственной программы

жидкого металла (М), состоящей из N отливок (с учетом брака); П - постоянные затраты на содержание плавильного отделения; Кр - количество плавок рассчитанных в результате имитационного

эксперимента; n,k - количество отливок /-го типа в к-й плавке; т, - масса отливок /-го типа; к,бр - коэффициент брака отливок /-го типа;

Рк - длительность простоев формовочной машины в пределах к-й плавки, связанных с заменой оснастки перед началом выпуска (i+l)-ro типа отливок;

Г - длительность цикла работы плавильного агрегата; t - такт формовочной машины;

Хтш, Хтах - соответственно минимально и максимально возможные массы садки плавильного агрегата.

Задачу поиска величины затрат Cf можно квалифицировать как статическую многостадийную задачу составления расписаний на заданном временном интервале с фиксированным одинаковым маршрутом обслуживания требований и заданным ограниченным массивом требований.

Для решения данной задачи разработан алгоритм, позволяющий найти величины х,. (к=1..Кр) удовлетворяющие критерию (3) и действующим ограничениям (4) - (8). основанный на направленном переборе отливок из имеющейся производственной программы. Использование алгоритма, кроме получения оптимального расписания, ставит целью обеспечение логически обоснованного единообразия формирования последовательности выполнения работ. За счет этого достигается сопоставимость стоимостных и технологических параметров при изменении производственной программы. Т.е. на этапе рассмотрения предложения о выполнении нового заказа применение модели позволяет позиционировать его в существующую производственную программу и прогнозировать величину изменения затрат на выполнение новой прои !водственной программы.

В основе эвристического алгоритма составления расписания лежит организация направленного перебора отливок, состоящего из

следующей последовательности этапов:

1. Отливки, составляющие производственную программу, разбиваются на две группы по массе литого тела - легкие и тяжелые. Легкие отливки -это отливки, масса которых меньше массы металла, производимого плавильным агрегатом за время производства одной формы;

2. Формирование расписания производства отливок для запуска агрегата сводится к имитации во времени выпуска форм литых тел с максимальной массой отливок;

3. При превышении суммарной массы отливок производственной мощности агрегата за один запуск производится последовательная замена тяжелых отливок на отливки минимальной массы с учетом перестановки при замене типа отливок. Процесс замены продолжается до исчерпания производственной мощности формовочной машины;

4. При достижении максимальной загрузки плавильного агрегата и формовочной линии расписание сохраняется. В случае наличия нераспределенных отливок в производственной программе переход к этапу 2. В случае отсутствия нераспределенных отливок процесс направленного перебора прекращается.

При проведении имитационных экспериментов использовались параметры работы оборудования: формовочной машины 265М; в качестве агрегата дискретного действия принята дуговая печь ДСП-12НЗ.

Содержание экспериментов состояло в изменении характеристик отливок, составляющих производственную программу и параметров работы оборудования. Для режимов оборудования изменялись характеристики объема проплава (плавки) на дуговой печи. Изменяемой характеристикой производственной программы являлась средняя масса отливок. Ее изменение достигалось путем вариации количества отливок одного типа, обладающего максимальной (минимальной) массой.

Изучение динамики прироста затрат в процессе производства жидкого металла показало, что при незначительной величине абсолютных отклонений затрат относительные изменения составляют значительную величину. Кроме того, по динамике локальных минимумов функции затрат напрашивается вывод о том, что при применении неэффективного алгоритма управления производственным потоком суммарная величина неэффективности производства в ходе каждой последующей плавки

возрастает.

4. Имитация формирования затрат с целью обеспечения оперативного управления на основании функциональных стратегий

Для разработки стратегии и дальнейшей согласованности оперативных решений с ее элементами применение количественных оценок реакции производственного процесса на появление нового заказа очевидно. Таким образом, при прогнозировании величины себестоимости продукции литейного предприятия наиболее эффективно делать упор на применение имитационной модели, способной учесть влияние факторов системного характера.

Разработанный механизм формирования затрат с использованием имитационных моделей имеет двоякую направленность:

1) управление текущей деятельностью фирмы (тактические решения операционного уровня). Основная задача состоит в проведении расчетов затрат на выполняемую производственную программу и вновь поступающие заказы. Целью данной категории расчетов является:

- формирования цен на вновь поступающие заказы;

- оперативное календарное планирование производства;

- планирование текущей потребности в материальных и энергетических ресурсах;

2) исследование изменений и формирование количественно обоснованных функциональных стратегий. Основными целями использования модели является прогнозирование возможных изменений затрат в результате:

- изменения структуры производственной программы под действием маркетинговых воздействий инициируемых фирмой, и факторов внешней среды (формирование маркетинговой стратегии);

- внедрения инноваций в отдельные участки производственного процесса;

- управление персоналом.

В процессе обоснования применения моделей при разработке маркетинговых решений исследовано влияние статичных нормативов, на искажение значений затрат в литейном производстве. Функция затрат

F(x) представляет собой функциональную зависимости, форма которой является набором степенных функций (рисунок 3). F(x) обладает рядом перегибов, связанных с изменением темпа прироста по причине снижения (увеличения) масс плавок. Линейный график интерполяции F(x) не учитывает данного характера изменений, в результате чего при установлении норматива затрат на основании характеристик линейного тренда будет наблюдаться несовпадение динамики фактических затрат и плановых показателей.

В имитационной модели показатели рассчитываются, опираясь на саму функцию F(x). Таким образом, в систему формирования затрат внедряется форма расчета, основанная не на статистическом подходе, основанном на экстраполяции показателей функционирования системы, а на моделировании нового поведения производственной системы.

Вторым направлением применения имитационных моделей является разработка решений объемно-календарного планирования. Использование разработанного механизма позволяет обеспечить учет не только зависимого спроса внутренних продуктов, аналогично MRP II, но и факторов взаимовлияния технологических ограничений параллельных участков производственной системы (например, формовочного и плавильного отделений).

В силу того, что механизм составления расписания выполнения работ адаптирован для условий литейного производства, делается возможным получение расписания при котором достигается максимально возможная экономическая эффективность производственного процесса, не ограничиваясь минимизацией затрат при обслуживании запасов.

Ввиду высокой скорости расчетов применение разработанного инструментария в условиях литейного производства позволяет производить репланирование, аналогично технологии MRP II. Это дает возможность оптимизировать график выпуска изделий не по календарным периодам, а сразу после поступления нового заказа.

Проведенные эксперименты позволили обоснованно решить задачу управления хранением и использованием расплава, что обеспечивается путем детального календарного планирования параллельных производственных процессов. Однако, отмечена следующая ситуация. Литейное предприятие. оптимально выполняющее

производственную программу последовательно, начиная с самых оптимальных плавок, двигаясь в направлении наименее оптимальных, сталкивается с необходимостью поддерживать высокую интенсивность потока материалов в начале периода. Для заданных условий эксперимента получен тренд у=-688,38х+18529, т.е. с каждой последующей плавкой тенденция потребности в материалах показывает снижение на 688,4 килограмм. Вариантом преодоления данной проблемы предложено чередование плавок, последовательно из числа оптимальных, а затем неоптимальных. Результатом выстраивания такой последовательности будет распределение плавок с линией тренда вида у=96,215х+11075, т.е. тенденция увеличения потока материалов показывает, что за каждый шаг происходит рост потребности на 96,2 килограмм.

Таким образом, выбор порядка выполнения оптимизированных по затратам плавок существенным образом влияет на характеристики материального потока. Однако, приближение к равномерной потребности в материалах приводит к частичной потере потенциальной возможности производить репланирование. Таким образом, разработка функциональной стратегии операционной деятельности сводится к выбору позиций предприятия относительно компромисса при решении данной задачи.

Говорить об эффективности тех или иных мероприятий возможно только после выстраивания всей цепи необходимых стратегических и тактических изменений в режиме функционирования литейного предприятия. Графически механизм использования имитационной модели в структуре предприятия можно представить в форме схемы изображенной на рисунке 4.

Задача модели состоит в имитации реакции производственной системы на внешние воздействия (изменение производственной программы) либо на решения, принимаемые внутри фирмы на основании функциональных стратегий, а также генерация данных для их корректировки в части ценовой политики. Данный анализ становится возможным в результате того, что показатели реакции системы формируются как в натуральных, так и в стоимостных измерителях. Из схемы, представленной на рисунке 4 следует, что замещение производственной системы моделью во много раз ускоряет процесс формирования согласованных действий по адаптации системы в условиях

изменяющейся среды.

Рисунок 4 - Схема применения имитационной модели для обоснования решений в рамках функциональных стратегий, разработанных на основании корпоративной стратегии фирмы

Выводы

По результатам диссертационного исследования можно сформулировать следующие выводы:

1. Обоснована необходимость перехода от измерения объема производства в тоннах (условных тоннах) к штукам отливок заданных наименований, что позволит реализовать методы анализа, направленные на выявление величины прямых и предельных затрат;

2. Разработан механизм применения имитационной модели производственных процессов, позволяющий осуществлять:

- выполнение многовариантных расчетов по получению технико-экономических показателей функционирования производственной системы в изменяющихся условиях;

- управление затратами на основе апробации тактических решений с прогнозированием изменений поведения производственной системы и как следствия величины затрат;

- разработку и согласование функциональных стратегий;

- обеспечение оперативной корректировки тактики поведения

фирмы, разработанных на основе функциональных стратегий. 3. Показана техническая возможность и экономическая эффективность реализации автоматизированных систем управления предприятием (АСУП) на базе имитационной модели производственного процесса.

Рекомендации по использованию:

1. Использование разработанного подхода на литейных предприятиях возможно при создании АСУП в части систем поддержки принятия решений, с целью численного прогнозирования:

- последствий управленческих решений;

- эффективности вариантов принимаемых мер;

- степени оптимальности рсиения

2. Возможно использование инженерными фирмами для поиска вариантов размещения заказа, с точки зрения выбора наиболее эффективного типа производства.

3. При проведении дальнейших исследований разработанную методику можно использовать для прогнозирования рыночного поведения литейных заводов, формирующих предложение на рынке литья.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах: Статьи:

1. Бабенко М.Г, Круглов С.Н., Финкельштейн А Б., Проблемы ценообразования в литейном производстве. //Литейное производство. -2002. - № 4, - С. 20-22

2. Плещев В.П., Бабенко А.Г., Бабенко М.Г., Финкельштейн А.Б., Оперативное планирование в литейном производстве. // Современные технологии в машиностроении - 2003: Сборник статей VI Всероссийской научно-практической конференции, - Пенза: Приволжский дом знаний, - 2003., - С. 249-251

3. Сучков В А, Бабенко М.Г, Применение методов математического моделирования в системе учета себестоимости ремонтных цехов. // Вестник ЮУрГУ. - Серия «Экономика» - Вып. 2, 2003. - Челябинск-Изд-во ЮУрГУ, - С. 178-180

4. Коновалов Л.А., Бабенко М Г., Экономико-математическое

обоснование формирования производственной программы литейного предприятия. // Научные труды IV отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Сборник статей. Е ВПО УГТУ-УПИ, 2003., - 4.2., - С. 246-248 Тезисы докладов:

1. Сучков В.А., Бабенко М.Г., Роль ценообразования в реструктуризации портфеля заказов промышленного предприятия. // Реструктуризация организаций: Тезисы докладов межрегиональной научно-практической конференции, Курган: Изд-во КГУ, - 2001., - С. 75-77

2. Сучков В.А., Бабенко М.Г., Рационализация информационных потоков в единичном многономенклатурном производстве для целей ценообразования. // Управляющие и вычислительные системы. Новые технологии- Материалы межвузовской электронной научно-технической конференции, Вологда: ВоГТУ, - 2001., - С. 176-177

Подписано в печать 16.05.2003 Формат 60x84 1/16

Бумага типографская Офсетная печать Усл. печ. л. 1,20

Уч.-изд.л. 1,34 Тираж 100 Заказ 248 Бесплатно

Издательство ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19 Ризография НИЧ УГТУ-УПИ, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Бабенко, Михаил Григорьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЗАТРАТ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММОЙ ЛИТЕЙНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ.

1.1 Анализ опыта калькулирования и учета затрат в литейном производстве.

1.2 Формирование затрат на производство отливок в условиях конкуренции.

1.3 Технические и организационные предпосылки подетального формирования затрат.

ГЛАВА 2 КАЛЬКУЛЯЦИЯ ЗАТРАТ НА ПРОИЗВОДСТВО МЕТОДОМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

2.1 Формирование имитационной модели литейного предприятия.

2.2 Влияние параметров отливок на возникновение переменных затрат по их производству.

2.3 Учет влияния внутренней эффективности (неэффективности) производства на величину прямых затрат.

ГЛАВА 3 ФОРМИРОВАНИЕ ВЕЛИЧИН ПРЯМЫХ И ПРЕДЕЛЬНЫХ ЗАТРАТ С ЦЕЛЬЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВАНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СТРАТЕГИЙ.

3.1 Прогнозирование величины затрат в имитационной модели для обоснования ценовых решений и разработки функциональной стратегии маркетинга.

3.2 Разработка решений объемно-календарного планирования производства на основе результатов имитационных экспериментов

3.3 Функциональная стратегия в области НИОКР. Имитационный эксперимент при обосновании эффективности мероприятий.

3.4 Обоснование решений связанных с управлением персоналом на основании результатов имитационных экспериментов.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Моделирование производственных процессов при формировании переменной части себестоимости (предельных затрат) литья"

Актуальность темы определяется тем, что литейное производство является важнейшей заготовительной базой машиностроения. Следовательно, от цены отливок в большой мере зависит себестоимость продукции машиностроительного производства. Поэтому всесторонний анализ стоимостных характеристик потребляемой продукции литейного производства, является одним из центральных вопросов в выявлении резервов снижения себестоимости на большинстве заводов.

В начале 70-х годов отмечается стабильный рост производства литья в СССР, по сравнению с циклическим ростом в США, а также повышенное использование производственных мощностей плавильных агрегатов литейных цехов, что глубоко освещается в работах В.М. Шестопала [1, 24]. Этот промышленный рост спустя двадцать лет обернулся для СССР задачей снижения металлоемкости национального дохода, превышающий в два раза аналогичный показатель США. В качестве одного из мероприятий рассматривалась необходимость перестройки системы ценообразования, в т.ч. в литейном производстве [13]. С началом капиталистических преобразований в экономике в условиях инфляционного ценообразования (1991-1995 г.г.) проблемы снижения себестоимости продукции потеряли свою актуальность.

После распада СССР на территории России осталось 65% мощностей литейного производства, что соответствует производительности в восемнадцать миллионов тонн отливок в год. Динамика производства отливок представлена в таблице 1. По различным оценкам, для удовлетворения потребностей внутреннего рынка России в настоящее время достаточно 20-30 % существующих литейных мощностей [2], т.е. порядка 3,5 млн. тонн литья в год. Производство такого уровня пока не достигло из-за низкого срока службы и высокой металлоемкости отливок. В дальнейшем внутреннее потребление будет продолжать снижаться.

Таблица 1 - Динамика выпуска отливок 1990 - 1996 годы [2]

Выпуск годных отливок, млн. т. (по годам)

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996

Всего 13,40 10,60 9,60 6,80 5,80 5,20 4,80

В том числе из

Чугуна 9,30 7,21 6,56 4,44 3,92 3,60 3,40

Стали 3,24 2,64 2,30 1,80 1,40 1,20 1,06

Цветных сплавов 0,86 0,75 0,64 0,56 0,48 0,40 0,34

Условием выживания литейного производства является переориентация на внешний рынок. Однако накопленный опыт в этой области показывает, что многие наши предприятия неконкурентоспособны, не могут получить заказы из-за слабого инженерного обеспечения производства и, как следствие, неспособности удовлетворить требованиям качества потенциальных потребителей [3]. Данный факт свидетельствует о необходимости и неизбежности активизации предприятий в сфере конкурентной борьбы на внутреннем рынке. Получение дополнительных заказов обеспечит снижение средней себестоимости. Предприятия, не выдерживающие конкуренции, должны отмирать и поглощаться более агрессивными производителями литья. Такие изменения неизбежны и обусловлены законами формирования затрат и предложения в отрасли при условии наличия конкуренции [4].

В настоящее время в России идет процесс ликвидации отраслевой специализации в литейном производстве. Соответственно увеличивается доля сторонних заказов в производственной программе литейных цехов (сейчас в России - 30%, в США - 70%, в СССР в 1987 г. - 15%). Поэтому на первый план выходит проблема гибкого управления производственной программой литейного производства. В частности, определение цены на партию отливок при условии обеспечения рентабельности производства. Преимущество в конкурентной борьбе получат те предприятия, которые наиболее точно смогут определить затраты на выполнение заказа, что позволит им принимать эффективные решения при планировании производства.

В нашей стране общим вопросам методологии планирования экономических показателей в металлургическом производстве посвящены работы С.С. Аптекаря, Н.П. Банного, Д.Н. Банного, В.П. Белянского, Р.С. Гейфмана.

Непосредственно вопросами экономики и организации литейного производства, а также формирования технико-экономических показателей занимались такие ученые как Я.А. Гольбин, В.Я. Клебанер, Б.И. Майданчик, В.М. Шестопал, Р.П. Элинсон. Среди западных ученых можно выделить работы К. Штольцеля, Г. Стеинбауера.

Вопросам экономико-математического моделирования посвящены работы отечественных ученых Н.П. Бусленко, А.В. Лотова, Г.Б. Клейнера, B.C. Танаева, Ю.С. Харина, а среди их западных коллег А. Уолтерса, Д. Вайнера.

Целью работы является разработка и апробация механизма формирования переменных (предельных) затрат на производство отливок для реализации оперативного управления производственной программой литейного предприятия.

Объектом исследования в настоящей работе являются производственные процессы предприятия, специализирующегося на производстве отливок. Предметом исследования — система формирования затрат на производимую продукцию и оценка возможности ее построения на основе имитационных моделей производственных процессов.

Научные результаты, полученные лично автором:

- анализ особенностей литейного производства и его продукции позволил сделать вывод о том, что применяемое в настоящее время измерение продукции литейного производства в тоннах или условных тоннах, для целей формирования величины затрат в условиях рыночной экономики не эф

• фективно;

- разработан механизм использования поштучного измерения литья для целей формирования прямых затрат продукции литейного производства. Для этого предложен вариант декомпозиции производственной системы. Выделены основные элементы системы;

- в результате проведенных исследований установлено, что на себестоимость полуфабрикатов собственного производства значительное влияние оказывает календарное расписание выполнения производственной программы. Разработанная имитационная модель позволила произвести оценку степени этого влияния, а также измерять изменение показателей затрат при внедрении в производственную программу нового заказа;

- для реализации имитационных экспериментов при составлении календарных расписаний необходимо использовать эвристический алгоритм, исключающий полный перебор вариантов расписаний;

- использование имитационной модели процесса производства отливок эффективно применять для разработки функциональных стратегий литейного предприятия в области: маркетинга; управления материальными потоками; управления персоналом; инновациями.

Научная новизна:

- разработана методика оценки величин предельных и прямых затрат при внедрении в производственную программу предприятия с дискретным технологическим циклом нового заказа, базирующаяся на моделировании поведения элементов производственной системы с появлением нового заказа, обеспечивающая учет изменений затрат в этих элементах персонифицировано по видам изделий;

- выделена особенность протекания производственных процессов металлургического передела литейного производства в части технологически обусловленного изменения экономической эффективности работы пла

4 вильных участков, которая выражена в необходимости изменения садки плавильных агрегатов с целью выполнении производственной программы различной структуры, определяющая основу управления и методы оптимизации календарного расписания выполнения производственной программы для минимизации затрат;

- сформулирована основа информационной системы формирования переменных и предельных затрат литейных предприятий, базирующаяся на моделировании реакций элементов производственной системы с использованием информации технологического характера об изменении характеристик как, детерминированной производственной программы, так и самих элементов производственной системы;

- сформулированы положения использования имитационных моделей производственных процессов для обоснования решений при разработке и реализации функциональных стратегий, состоящие в многовариантных расчетах с цикличным изменением параметров системы по направлениям действия стратегий: маркетинга; операционной деятельности; НИОКР; управления персоналом.

Обоснованность результатов состоит в приближении расчетных процессов формирования затрат к физическому протеканию производственных процессов литейного производства. Это обусловлено применением в экономических расчетах имитационной модели производственного процесса, построенной с использованием методологии моделирования сложных систем, предложенной Н.П. Бусленко. Данная модель описывает производственный процесс на агрегатном уровне, обеспечивает учет дискретности отдельных элементов производственного процесса, возникновения узких мест и позволяет прогнозировать реакцию производственной системы при изменении производственной программы.

Практическая ценность предложенного в данной работе механизма формирования прямых затрат позволяет осуществлять более глубокий анализ изменения эффективности производства при принятии решений. Положения, разработанные в диссертации, позволяют построить автоматизированную систему управления литейного предприятия (АСУП), реализуя принцип системного анализа взаимодействия его компонентов. Разработанный в диссертации механизм построения системы имитационного моделирования также позволяет строить модели производственных процессов автономно. Это, в свою очередь, дает возможность оперативно проводить виртуальные производственные эксперименты, позволяющие принимать адекватные управленческие решения. Исследование проводилось в соответствии с госбюджетной темой «Стратегическое управление на металлургических предприятиях» № 2813.

Апробация результатов. Результаты исследования опубликованы в 6 (шести) печатных работах с соавторами объемом 2,62 п.л. (1,12 авт. лист). Программное обеспечение, созданное автором для проведения экспериментов предполагается использовать в учебном процессе на кафедре экономики и управления металлургическими предприятиями УГТУ-УПИ. Результаты исследования используются в процессе прогнозирования затрат и организации маркетинга продукции литейного цеха АО «Верхнейвинский завод вторичных цветных металлов» (Акт внедрения от 14.02.2000 г.). В настоящее время, данное предприятие является филиалом ОАО «Уралэлектромедь». Рекомендации по использованию:

1. Использование разработанного подхода на литейных предприятиях возможно при создании АСУП в части систем поддержки-принятия решений, с целью получения прогнозной численной оценки:

- последствий управленческих решений;

- эффективности вариантов принимаемых мер;

- степени оптимальности решения.

2. Возможно использование инженерными фирмами для поиска вариантов размещения заказа, с точки зрения выбора наиболее эффективного типа производства. Прогнозный расчет можно произвести при наличии данных о составе оборудования литейного производства отдельных производителей и ориентировочных параметров их производственной программы.

3. При проведении дальнейших исследований, разработанный подход может использоваться для прогнозирования рыночного поведения литейных заводов, формирующих предложение на рынке литья.

Диссертация: заключение по теме "Экономика и управление народным хозяйством: теория управления экономическими системами; макроэкономика; экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами; управление инновациями; региональная экономика; логистика; экономика труда", Бабенко, Михаил Григорьевич

Заключение

По результатам диссертационного исследования можно сформулировать следующие выводы:

1. Обоснована необходимость перехода от измерения объема производства в тоннах (условных тоннах) к штукам отливок заданных наименований. Переход к штучному измерению литья позволяет реализовать методы анализа, направленные на выявление величины прямых и предельных затрат, а также современные методы учета затрат;

2. Имитационное моделирование производственных процессов должно стать важнейшим инструментом снижения себестоимости продукции, т.к. позволяет осуществлять:

- выполнение многовариантных расчетов по получению технико-экономических показателей функционирования производственной системы в условиях изменяющейся внешней среды и производственной программы;

- управление затратами на основе апробации тактических решений с прогнозированием изменений поведения производственной системы и как следствия величины прямых затрат;

- разработка и согласование функциональных стратегий по направлениям, базирующаяся на предположении менеджеров об изменении производственной программы;

- обеспечение оперативной корректировки программ разработанных на основе функциональных стратегий.

3. Показана техническая возможность и экономическая эффективность реализации автоматизированных систем управления предприятием (АСУП) на базе имитационной модели производственного процесса литейного производства.