Повышение устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Повышение устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий"

На правах рукописи

ЗАДЕРЕЙ Александр Геннадьевич

ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

08.00.05-Экономика иу правление народнымхозяйством (Экономика, организация иуправление предприятиями, отраслями, комплексами промышленности)

Автореферат диссертации на соисканиеученой степени кандидатаэкономическихнаук

Москва - 2005 г.

Работа выполнена в Российском научно-техническом центре информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия

Научный руководитель: доктор

Галкин

Официальные оппоненты: доктор

Алякин

экономических наук Владимир Евгеньевич

экономических наук, профессор Андрей Александрович

кандидат экономических наук Хачатурян Арутюн Арутюнович

Ведущая организация: Государственная академия повышения квалификации и переподготовки кадров для строительства и жилищно-коммунального комплекса России

Защита состоится "_"_2005 г. в_часов на

заседании диссертационного совета по экономическим наукам Д 212.198.01 Российского государственного гуманитарного университета по адресу: 125267, Москва, Миусская пл., д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки университета.

Автореферат разослан "_"_2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Меркулов В. Н.

Общая характеристика работы

Изменения, происходящие в мировом экономическом сообществе в последние десятилетия, характеризуются постоянным ужесточением конкуренции. Стремление компаний выжить и преуспеть в новых условиях приводит к целенаправленным попыткам получить конкурентное преимущество с помощью автоматизированных информационных систем. Согласно появившейся в 1980-м г. и развивающейся по настоящее время концепции стратегической роли этих систем, они являются не просто инструментом, обеспечивающим обработку информации для конечных пользователей внутри фирмы. Они становятся "генератором" новых продуктов и услуг, которые могут обеспечить предприятию конкурентную позицию на рынке, а также играют решающую роль в реализации стратегических планов. Однако широкая автоматизация предприятия может приводить и к негативным процессам, в том числе и к снижению устойчивости функционирования. В этой связи возникает необходимость научного анализа устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий.

Актуальность темы диссертационного исследования обусловлена рядом факторов.

Во-первых, местом и ролью автоматизации производства в обеспечении выпуска конкурентоспособной продукции. Так, предпринятое в 1997 - 1999 гг. по инициативе фирмы IBM исследование, осуществленное несколькими научными центрами США в сотрудничестве с журналом Economist, показало, что капиталовложения в автоматизацию производства, осуществлявшиеся в развитых странах, обеспечивали примерно 35% прироста ВВП и 50% произ-

водительности труда1. Это свидетельствует о том, что в условиях экономической глобализации возможность создания и присвоения интеллектуальной ренты от технических нововведений, которыми не располагают другие, становится решающим фактором конкурентоспособности и извлечения максимальных выгод от участия в международном разделении труда.

Во-вторых, высокой практической значимостью вопросов оценки и обеспечения устойчивого функционирования промышленных предприятий. Недостаточная устойчивость предприятия, неверная ее оценка может привести к серьезным экономическим и финансовым издержкам, потере конкурентоспособности и, в конечном итоге, краху и банкротству предприятия.

В-третьих, существенной зависимостью устойчивости предприятия от устойчивости производственного процесса, в особенности для автоматизированных промышленных предприятий. Основные причины нарушения нормального хода производственного процесса на автоматизированном промышленном предприятии связаны с отказами и сбоями технологического оборудования и несанкционированными действиями персонала, поэтому исследование устойчивости автоматизированных промышленных предприятий должно быть связанно именно с оценкой их влияния на устойчивость функционирования предприятий.

В-четвертых, возрастанием требований к устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий. Экономические потери от нарушений нормального хода производственных процессов в последнее время существенно возрастают.

1 См Ванштейн Г Н От новых технологий к "новой экономике" // Мировая экономика и международные отношения, 2002 -№10 -С 25

Это требует разработки конкретных механизмов, направленных на повышение устойчивости функционирования предприятий. Основными из которых являются механизмы, связанные с обоснованием и практической реализацией оптимальных вариантов эксплуатационных инвестиций на обеспечение устойчивого функционирования автоматизированных промышленных предприятий.

В-пятых, сложностью и многогранностью проблемы оценки и обеспечения устойчивости предприятий; применительно к автоматизированному промышленному предприятию она имеет свои особенности. Процессы изменения устойчивости этих предприятий являются стохастическими, неоднородными процессами. Это требует развития новых подходов к оценке и обеспечению устойчивости функционирования предприятий, в которых бы была учтена их специфика.

В-шестых, автоматизированные промышленные предприятия, прежде всего таких отраслей как машиностроение, энергетика, химия и нефтехимия и др., будут во многом определять облик промышленности XXI века. В настоящее время, в силу благоприятной экономической конъюнктуры, они имеют возможности для активного развития. Предприятия нуждаются в инвестициях, инвесторы заинтересованы в тщательном анализе возможностей эффективного вложения финансовых ресурсов на освоение новых производств, увеличение мощностей на основе объективной оценки устойчивости их функционирования.

Степень научной разработанности проблемы. Вопросы устойчивости предприятия рассматривались в ряде работ таких авторов как: М. С. Абрютина, С. Н. Анохин, А. М. Афанасьев, Л. П. Белых, А. Л. Бобров, А. Б. Борисов, Н. М. Валеева, Ж. Р. Валеева,

И. В. Вишняков, В. Н. Живалов, А. В. Грачев, И. Б. Гурков, Р. М. Качалов, Г. Б. Клейнер, М. Н. Козин, А. Г. Коряков, Н. П. Любушкин, Б. 3. Мильнер, Л. М. Михайлов, А. Г. Мовсесян, В. В. Немков, С. А. Панова, А. А. Колобова, И. Н. Омельченко, В. М. Родионова, М. А. Федотова, Г. В. Савицкая, В. Н. Самочкин, В. Л. Тамбовцев, К. В. Щиборщ, А. И. Фоломьев, Дж. Хикс, Й. Шумпетер и др.

Несмотря на достаточно большое число работ по проблеме, связанной с вопросами оценки и обеспечения устойчивости функционирования предприятий, следует отметить, что проблематика исследования устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий в прямой постановке на уровне диссертационных исследований не рассматривалась.

Актуальность научной задачи обоснования механизмов повышения устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий в условиях рыночных отношений, ее недостаточная теоретическая разработанность в экономической науке, высокая практическая значимость обусловили выбор темы диссертации, предопределили гипотезу исследования, объект, предмет, цель и задачи диссертационной работы.

Гипотезой исследования является предположение о зависимости устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий от устойчивости производственного процесса, причем эта зависимость носит сложный стохастический характер.

Объектом исследования являются автоматизированные промышленные предприятия.

Предметом исследования являются экономические механизмы повышения устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий в условиях рыночной экономики.

Цель исследования - разработка методического инструментария и практических рекомендаций по повышению устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий в условиях рыночных отношений.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие основные задачи исследования:

1. изучение основных особенностей, состояния и перспектив развития автоматизированных промышленных предприятий в условиях рыночной экономики;

2. анализ и систематизация основных подходов, моделей и методов исследования устойчивости функционирования промышленных предприятий, оценка возможности их использования для исследования устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий;

3. обоснование основных показателей устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий;

4. разработка экономико-математической модели автоматизированного промышленного предприятия с точки зрения устойчивости его функционирования;

5. разработка методики повышения устойчивости функционирования автоматизированного промышленного предприятия;

6. практическая апробация разработанного методического обеспечения повышения устойчивости функционирования на примере типовой подсистемы автоматизированного 'промышленного предприятия.

Общетеоретическую и методологическую основу диссертационного исследования составляют законы, закономерности и принципы экономической науки, ее категориальный аппарат; в диссертации использованы традиционные подходы экономической науки: анализ, синтез и моделирование экономических процессов, системный и комплексный подход к исследуемым явлениям и процессам; ключевые положения трудов отечественных и зарубежных авторов, посвященных проблемам устойчивости социально-экономических систем, а также нормативные правовые документы, регламентирующие процессы функционирования автоматизированных промышленных предприятий машиностроительного комплекса.

Обоснованность и достоверность решения поставленных в диссертации задач обеспечены применением таких общенаучных методов познания как диалектический, исторический, структурно-функциональный, позволяющих рассмотреть изучаемые явления в развитии, выявить противоречия, соотнести сущностные характеристики и формы их проявления.

Эмпирическую и информационную база исследования составили научные труды как отечественных, так и зарубежных авторов; статистические и аналитические материалы Госкомстата РФ, Комитета по статистике СНГ; обзоры экономической политики; информационные и аналитические материалы научно-исследовательских учреждений, информационных агентств и служб; экономические данные автоматизированных промышленных предприятий машиностроительного комплекса. Кроме того, использовались материалы научных конференций и семинаров, периодической печати,

данных, опубликованных в нормативных документах, электронных средствах информации.

Научная новизна исследования состоит в разработке методического инструментария повышения устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий. В диссертации получены и выносятся на защиту следующие основные положения, содержащие элементы научной новизны:

1. Результаты анализа современного состояния и тенденций развития автоматизированных промышленных предприятий.

2. Выявление особенностей функционирования автоматизированных промышленных предприятий с точки зрения устойчивости их функционирования.

3. Обоснование основных показателей устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий.

4. Разработка экономико-математической модели автоматизированного промышленного предприятия с точки зрения устойчивости его функционирования.

5. Методика повышения устойчивости функционирования автоматизированного промышленного предприятия.

Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в том, что научные положения, выводы и рекомендации, содержащиеся в исследовании, дополняют теоретический арсенал исследования проблемы повышения устойчивости функционирования предприятий в условиях рыночной экономики авторским подходом, согласно которому устойчивость функционирования некоторых предприятий (автоматизированных промышленных предприятий) существенным образом зависит от устойчивости производственного процесса на предприятии.

Практическая значимость диссертации определяется следующим.

Разработанный автором методический инструментарий оценки и повышения устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий может быть использован для прогноза и повышения устойчивости автоматизированных промышленных машиностроительного комплекса.

Материалы исследования могут быть использованы также в учебном процессе при преподавании ряда экономических дисциплин, а также в научно-исследовательской работе.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования были обсуждены на заседаниях научно-технического совета Российского научно-технического центра информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия, нашли отражение в научных публикациях, общим объемом 2,1 п. л.

Структура и объем диссертации определены целью и задачами диссертационного исследования. Работа состоит из введения, двух глав основного текста, заключения и библиографического списка.

Основное содержание диссертации

Во введении обосновывается теоретическое и практическое значение темы исследования, ее актуальность, характеризуется степень исследованности проблемы, определяется объект, предмет исследования, цель и задачи диссертационной работы, формулируются положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена научно-теоретическим основам исследования устойчивости автоматизированных промышленных предприятий. Автоматизация прочно входит в производственную

деятельность и в настоящее время нет необходимости доказывать целесообразность использования вычислительной техники в производстве, системах управления технологическими процессами, проектировании, научных исследованиях, административном управлении, учебном процессе, банковских расчетах, здравоохранении, сфере обслуживания и т. д.

Главными системными применениями вычислительной техники в автоматизированном производстве являются автоматизированные системы управления экономико-организационного типа системы автоматизации проектирования и конструирования, информационно-поисковые системы и системы управления сложными технологическими процессами.

Сегодня технологические процессы постоянно усложняются, а агрегаты, реализующие их, делаются все более мощными. Человек не может без использования средств автоматизации управлять работой таких агрегатов и технологических комплексов.

В нашей стране, в первую очередь в машиностроительном комплексе, широкое распространение получили комплексы гибкого автоматизированного производства (ГАП). Промышленные предприятия, на которых реализовано данное производство, называют автоматизированными промышленными предприятиями (АПП).

Подобные системы называют по-разному. В Японии - гибкой автоматизацией, гибким производственным комплексом. В США -гибкой производственной системой (FMS) (ГПС).

Гибкая производственная система - совокупность в разных сочетаниях технологического оборудования с числовым программным управлением, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей и систем обеспечения их функ-

ционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени. Она обладает свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры.

По организационной структуре ГПС имеют следующие уровни: гибкая автоматизированная линия (ГАЛ); гибкий автоматизированный участок или гибкий производственный комплекс (ГАУ или ГПК); гибкий автоматизированный цех (ГАЦ).

Преимущества ГПС: резкое увеличение производительности труда в процессе изготовления единичной и мелкосерийной продукции благодаря более высокой загрузке оборудования; быстрое реагирование на изменение требований заказчиков; существенное повышение качества продукции за счет устранения ошибок и нарушений технологических режимов, неизбежных при ручном труде; сокращение времени производственного цикла в несколько раз; уменьшение капитальных вложений, площадей и численности обслуживающего персонала прежде всего за счет трехсменного режима работы, при этом две смены ведутся практически под наблюдением оператора; снижение объема незавершенного производства; повышение эффективности управления за счет исключения человека из производственного процесса; улучшение условий труда, устранение сложных, трудоемких и тяжелых операций, освобождение человека от малоквалифицированного и монотонного труда.

ГПС находят применение в основном в станкостроении, машиностроении, именно они составляют основу автоматизированного промышленного производства.

Революционные изменения в реальном секторе экономики идут под лозунгом "Качество и Скорость", что влечет за собой не только перемены в технологии, но и в организации производствен-

ных процессов, когда меняется его структура, меняются отношения между людьми в организации, а также, - отношения между организацией и окружающей средой. Сегодня наблюдается отказ от промышленных систем массового производства, на смену которым идут системы компактного интеллектуального производства (КИП), представляющие собой новый тип ГПС. Вместо массового производства однотипной продукции в условиях ГАП все более популярным становится выпуск малых серий оригинальных изделий высокого качества. Синергизм новых технологий (производственных, информационных, и средств связи) придает новое качество ГПС, которые становятся реальными и доступными для множества предприятий - как крупных, так и малых производителей высокотехнологичной продукции.

Основой развития автоматизированных промышленных производственных систем для отечественных предприятий должен стать принцип "перегонять не догоняя"; для этого из всего спектра современных технологий, оборудования и принципов организации производства, которые применяют ведущие производители, необходимо выделить и использовать на практике наиболее перспективные, обеспечивающие ускоренное научно-техническое развитие и подъем конкурентоспособности. Одной из таких технологий является CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) - технология непрерывной поддержки и повышения эффективности бизнес-процессов, выполняемых в ходе жизненного цикла (ЖЦ) продукта за счет информационной интеграции всех его этапов - от маркетинга до утилизации (рис. 1). CALS охватывает не только само производство, но и все другие этапы ЖЦ. Информационная интеграция базируется на использовании: а) информационной модели

продукта; б) информационной модели ЖЦ продукта и выполняемых в его ходе бизнес-процессов; в) информационной производственной и эксплуатационной среды.

Рис. 1. CALS - технологии поддержки жизненного цикла продукции

(1. Маркетинг и изучение рынка. 2. Проектирование и разработка продукции. 3. Проектирование и разработка процессов. 4. Закупки комплектующих. 5. Производство. 6 Упаковка и хранение. 7. Реализация 8 Установка и ввод в эксплуатацию. 9. Техническая помощь и обслуживание. 10. Эксплуатация и потребление. 11 Утилизация )

CALS рассматривается как стратегия выживания предприятий в рыночной среде, позволяющая расширить их области деятельности (рынков сбыта) за счет кооперации с другими предприятиями. Использование Интернет выводит информационное взаимодействие партнеров на новый уровень, делая непринципиальным их географическое расположение. Новые возможности позволяют строить взаимодействие предприятий-партнеров в форме ВПК - "Виртуальной Промышленной Корпорации", когда кооперация возмож-

на не только на уровне поставки готовых компонентов, выполнения отдельных этапов НИОКР, но также на уровне решения отдельных задач в процессах проектирования, производства и эксплуатации изделий.

Новые компьютерные технологии при минимальных капиталовложениях обеспечивают фирмам-производителям плавный переход от концепции гибкого автоматизированного производства к развивающей и дополняющей ее концепции - компактного интеллектуального производства, которое по сути своей является производством "быстрого реагирования", способным оперативно перенастраиваться на выпуск новой продукции высокого качества.

Бизнес-процесс компактного интеллектуального производства в точности соответствует бизнес-процессу автоматизированного промышленного предприятия, работающего по заказам и на основе результатов исследования рынка. Тогда при использовании КИП все основные этапы создания продукции - изучение рынка (Marketing), проектирование (CAD-CAM), быстрого прототипиро-вания (RP - Rapid Prototyping), быстрого изготовления оснастки (RT - Rapid Tooling) и быстрого производства (RP - Rapid Manufacturing) - превращаются в единый сквозной процесс. Необычность и отличие от стандартного подхода к разработкам состоит в том, что результатами работы КИП могут оказаться и компьютерные модели, и завершенные проекты изделий, и средства оснащения, и прототипы различного уровня, и партии готовых изделий.

Система КИП, обеспечивая сжатие процесса разработки и производства изделий в пространстве и времени, позволяет: а) реализовать сквозной процесс "проектирование - конструирование -

изготовление" деталей и оснастки практически любой сложности; б) снизить в 2,5 - 3 раза издержки при постановке на производство новой продукции; в) сократить в 3 - 5 раз длительность цикла подготовки производства новых изделий; г) снизить в 2 - 3 раза себестоимость производства изделий; д) уменьшить в 1,5 - 2 раза производственные и складские помещения; е) оперативно, с высоким качеством и точностью, под конкретный заказ изготавливать оснастку за 2 - 3 недели вместо традиционных 5-6 месяцев.

Активное развитие автоматизированного промышленного производства немыслимо без динамичного мирового рынка систем автоматизированного производства (Computer-Aided Manufacturing, САМ). В 2003 г. произошел перелом на мировом рынке систем автоматизированного производства (САМ) и сопутствующих услуг после непрерывного спада в течение предшествующих 3 лет; платежи конечных потребителей программных средств и услуг выросли с 1039 млн. долл. в 2002 г. до 1050 млн. долл. в 2003 г. На фоне застоя в промышленном производстве Европы наблюдается резкий подъем в странах АТР, прежде всего в Китае, и продолжается оживление в американской промышленности. В Западной Европе также появились признаки оживления, но она продолжает отставать от США и Японии.

Отечественный рынок САМ, как и весь ИТ-рынок России, имеет свои серьезные особенности. В России, в отличие от Европы и США, не наблюдается падения производства в последние 2 года, что является положительным фактором и для роста российского рынка САМ. Основные причины, приводящих к росту рынка САМ, в нашей стране примерно те же, что и на Западе, однако подъем многих отечественных предприятий связан вовсе не с выпуском

более сложной и конкурентоспособной продукции, а с элементарным возобновлением производства того, что делалось 10-15 лет назад. Рынок САМ в нашей стране будет развиваться, и в ближайшее время быстрее, чем на Западе. Однако, главными движущими силами здесь будет не желание покупателей и требования инвесторов, а количество предприятий, вышедших на внешний рынок и руководителей, научившихся считать деньги.

Как и для большинства предприятий реального сектора экономики, для автоматизированных промышленных предприятий актуальной является проблема обеспечения устойчивого функционирования. В первой главе проанализированы различные подходы и модели устойчивости предприятия: концептуальная модель устойчивости предприятия; модель оценки устойчивости предприятия на основе лингвистической вероятностной структуры; нормативно-стохастическая модель устойчивости; интегральные модели оценки устойчивости предприятия; рейтинговые и факторные модели устойчивости.

Показано, что рассмотренные подходы к исследованию устойчивости не полностью учитывают особенности организации производственного процесса на конкретном предприятии, и в особенности на автоматизированном промышленном предприятии. Вопросы обеспечения устойчивости функционирования данных предприятий имеют свою специфику, которая заключается в том, что в большой мере устойчивость функционирования предприятия связана с устойчивостью производственного процесса на данном предприятии. Основные нарушения нормального хода производственного процесса на автоматизированном промышленном предприятии связаны с отказами и сбоями технологического оборудования и несанкцио-

нированными действиями персонала и поэтому исследование устойчивости автоматизированных промышленных предприятий должно быть связанно именно с оценкой их влияния на устойчивость функционирования предприятий.

Во второй главе рассматриваются методические основы повышения устойчивости автоматизированных промышленных предприятий. В качестве модели АПП в работе используется структура производственной системы в виде сетевого комплекса. В этой структуре производственные элементы объединяются в сетевой комплекс производственных элементов, каждый из которых выполняет (описывается) отдельную производственную операцию. Сетевой комплекс соответствует современной технологической схеме организации производства или матричной структуре организации.

Во второй главе показано, что в качестве основных показателей устойчивости (неустойчивости) функционирования АПП следует использовать вероятность нарушения нормального хода производственного процесса или вероятность неустойчивого функционирования (ВНФ) и величину потерь (функцию неустойчивости), связанную с нарушением нормального хода производственного процесса или потери, связанные с неустойчивым функционированием (ПНФ).

Очевидно, что нормальное функционирование АПП существенным образом зависит от большого числа факторов и предсказать однозначно факт нормального функционирования или нарушение нормального функционирования для будущего момента времени не представляется однозначно возможным. Поэтому в качестве модели устойчивости АПП в диссертации используются стохастические модели; неустойчивое функционирование АПП связано с отказами

или сбоями технической или программной составляющей АПП и несанкционированным действием обслуживающего персонала.

Пусть есть время между отказами и сбоя-

ми технической части элемента АПП; есть

время между отказами и сбоями программной части элемента АПП;

есть время между несанкционированными действиями персонала в случае, если несанкционированные действия персонала привели к нарушению нормального функционирования элемента АПП;

есть время восстановления нормального функционирования элемента АПП при отказах и сбоях технической части элемента АПП; есть время восстановления нормального функционирования элемента АПП при отказах и сбоях программной части элемента АПП; Шл = {шЛ1, есть время восстановления нормального функционирования элемента АПП при несанкционированных действиях персонала в случае, если несанкционированные действия персонала привели к нарушению нормального функционирования элемента АПП.

Представленные статистические данные о функционировании АПП являются информационной основой для определения показателей устойчивости его функционирования: ВНФ и ПНФ.

ВНФ АПП будем называть вероятность того, что в течение времени X будет нарушено нормальное функционирование АПП. Пусть есть время нормального функционирования АПП, в качестве этого времени может быть время между двумя очередными нарушениями нормального функционирования вследствие отказа или сбоя технической или программной составляющей АПП или не-

санкционированного действия персонала. Тогда ВНФ (V) определится как вероятность того, что время нормального функционирования ^ меньше времени Т, т. е. V = < т) .В диссертации получены соотношения для определения ВНФ. При этом для нахождения ВНФ использован принцип гарантированного результата и "метод моментов". Для наиболее простого случая использования двух первых моментов времени устойчивого функционирования АПП соотношение для ВНФ будет иметь вид:

В последних соотношениях: - время, для которого проводится оценка ВНФ; - моменты распределения времени устойчи-

вого функционирования АПП, определяемые на основе имеющихся данных о функционировании АПП

I ={1 л ,...,I };

т т1 т2 тк

по соотношениям:

1 к 2 ш

к + г + т ¡_1

ПНФ АПП определим как средние потери, обусловленные нарушением нормального функционирования АПП. Пусть есть время пребывания АПП в состоянии, когда нарушен режим нормального функционирования. Тогда ПНФ (Р) определится величиной средних затрат, связанных с пребыванием элемента в состоянии, когда нарушен режим нормального его функционирования, т. е.

ПНФ определится соотношением: Р = V С(9), где V есть ВНФ; С(9) - средние затраты, связанные с пребыванием элемента АПП в состоянии нарушения режима нормального функционирования в течении времени 0. В диссертации получены соотношения для определения ПНФ для различной организации обслуживания АПП и с учетом реальной структуры АПП.

Полученные соотношения для вероятности неустойчивого функционирования и потерь, связанных с неустойчивым функционированием АПП, являются основой для анализа и прогнозирования устойчивости функционирования АПП. В рамках существующего автоматизированного промышленного предприятия повысить устойчивость его функционирования за счет уменьшения величины ВНФ весьма проблематично, но вполне возможно за счет кардинального уменьшения несанкционированных действий со стороны обслуживающего персонала; уменьшить же количество сбоев и отказов программно-аппаратной части АПП не представляется возможным. Следовательно, основным направлением повышения устойчивости функционирования автоматизированного промышленного предприятия должно быть снижение средних потерь, обусловленных неустойчивым функционированием АПП. Это может быть достигнуто за счет рациональной организации обслуживания АПП.

Обслуживание АПП должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечить минимум средних потерь, обусловленных неустойчивым его функционированием. При этом, если редко проводить техническое обслуживание, то будут возрастать потери, вызванные пребыванием элемента или подсистемы АПП в неработоспособном состоянии, когда необходимые производственные

функции не выполняются или выполняются не с соответствующим качеством. Как правило, это вызывает штрафные санкции и/или потерю прибыли от невыполнения соответствующих функций. Если же, наоборот, техническое обслуживание проводить часто, то затраты на него будут также возрастать. Следовательно, необходима такая организация обслуживания элемента АПП, при которой будут достигаться минимум ПНФ. Данная организация обслуживания АПП будет взаимно-однозначно соответствовать рациональной организации эксплуатационных инвестиций (эксплуатационных платежей) или рациональному инвестиционному аннуитету на обеспечение нормального функционирования АПП.

Задача определения оптимального варианта платежей или инвестиций на обеспечение нормального функционирования АПП может быть сформулирована следующим образом: найти такой вариант эксплуатационных инвестиций или инвестиционный аннуитет, при котором достигается минимум ПНФ, т. е. найти такое значение периодичности технического обслуживания Пто, что

Последняя задача решена с помощью стандартных методов математического программирования; при этом определены оптимальные варианты инвестиций, при которых достигается минимум ПНФ АПП в следующих практически важных случаях: найден оптимальный вариант инвестиций без учета структуры АПП; найден оптимальный вариант инвестиций с учетом структуры АПП; найден оптимальный вариант инвестиций с учетом структуры АПП и ограничений на величину инвестиций.

Данные оптимальные варианты инвестиций составляют основу методики повышения устойчивости функционирования АПП, которая обеспечивает минимум потерь, связанных с неустойчивым его функционированием. Данная величина ПНФ определится соотношением:

где:

величина R определяется соотношением (1) или другим соотношением в случае использования большего числа моментов распределения времени устойчивого функционирования АПП;

С - стоимость проведения обслуживания;

S- стоимость потерь за единицу пребывания АПП в неработоспособном состоянии;

3 - заработанная плата одного специалиста по техническому обслуживанию подсистемы АПП;

П - количество специалистов, обслуживающих АПП;

Р - вероятность обнаружения нарушения нормального функционирования АП непосредственно при проведении его обслуживания;

- математические ожидания времени устойчивого функционирования и времени пребывания в состоянии нарушения нормального функционирования АПП.

Соотношение (2) определяет минимальное значение ПНФ элемента АПП или АПП в целом, если АПП рассматривается как единое целое образование без учета ее внутренней структуры.

Разработанные модели АПП и методы выбора оптимальных вариантов инвестиций для повышения устойчивости функционирования являются основой методического инструментария для повышения устойчивости функционирования АПП.

С помощью разработанного методического инструментария были разработаны предложения по повышению устойчивости функционирования типовых подсистем АПП. Типовая подсистема АПП может быть реализована на базе программно-технического комплекса (ПТК) "Ом-мега" ТУ4252-001-27462912-98 с применением промышленных контроллеров и других средств вычислительной техники. Типовая подсистема АПП имеет распределенную, многоуровневую систему управления и сбора данных. В ней можно выделить пять уровней.

К первому уровню относятся промышленные сети и система сбора данных(ССД), на которые возложена задача сбора информации с аналоговых и дискретных датчиков, информации о состоянии различных исполнительных механизмов. Ко второму уровню в структуре типовой подсистемы АПП относятся промышленные программируемые логические контроллеры (ПЛК). К третьему уровню в структуре типовой подсистемы АПП относятся: рабочая станция, состоящая из ПК и программируемого терминала (АРМ). К четвертому уровню в структуре типовой подсистемы АПП относятся сервера. К пятому уровню в структуре типовой подсистемы АПП относится управляющий ПК (УПК).

Таким образом, типовая подсистема АПП может быть представлена последовательной системой, состоящую из исполнительных механизмов и датчиков, ССД, ПЛК, АРМ, сервера, УПК.

Для данной типовой подсистемы АПП практически определены ВНФ, ПНФ. Проведено сравнение величин оптимальных инвестиционных расходов с принятыми инвестиционными расходами на эксплуатацию подсистемы АПП. Установлено, что оптимальная величина инвестиционных расходов существенно зависит от соотношения затрат на проведение технического обслуживания подсистемы АПП и потерь от пребывания подсистемы АПП в состоянии нарушения устойчивого функционирования. При этом прямой зависимости от указанных величин не наблюдается. Максимальное расхождение между оптимальными инвестиционными расходами и принятыми в настоящее время наблюдается при равенстве величин затрат на эксплуатацию и потерь от пребывания подсистемы АПП в состоянии отказа (за единицу времени принимается время проведения технического обслуживания).

При этом чем больше отклонение реальной периодичности технического обслуживания от оптимальной, тем выше инвестиционные затраты на эксплуатацию подсистемы АПП. Для реальных данных разница в величине инвестиционных затрат составляет от долей процента до пятидесяти процентов. Данная разница в инвестиционных затратах на обслуживание подсистемы АПП показывает экономическую целесообразность практического использования оптимального варианта инвестиций для повышения устойчивого функционирования АПП.

В заключении диссертации приведены основные теоретические и практические выводы, следующие из логики и результатов исследования.

Основные результаты исследования опубликованы в следующих работах.

1. Задерей А. Г. Автоматизированное промышленное производство: современное состояние и тенденции развития. - М: Стан-дартинформ, 2004. -1,1 п. л.

2. Задерей А. Г. Гарантированные оценки устойчивости функционирования автоматизированных промышленных предприятий. - М.: Стандартанформ, 2005. -1,0 п. л.

Подписано в печать 04.05.2005 г. Заказ № 184 Формат 60x84 Объем 1,5 п. л. Тираж 100 ООО "Оперативная полиграфия"