Резервирование ресурсов для обеспечения устойчивости ГАУ к внутренним возмущениям тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Резервирование ресурсов для обеспечения устойчивости ГАУ к внутренним возмущениям"

• 1П 3 2

САККТ-ПЕТЕРБУРГСКйЯ ГСС/ДАРСТЕЕШШ ТШЯКШ УШШЕРСКТБ?

На правах рукописи

НЕЕЛОВА Наталья Влздю.:ирсрна

' УДК 653.52.011^56.012.3

РЕЗЕРВИРОВАНИЕ РЕСУРСОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ГАУ

к внутренним воэденжш

Специальность 03.00.13 - Экономико-математические методы

Ав?оре>ферат диссертации на соискание ученой степени•-кандидата экономических наук

Санкт-Петербург, 1992

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном техническом университете.

Научный руководитель: доктор экономических наук, профессор Е. А. Дуболазов

Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор В. К. Тютюкин

кандидат экономических наук, • / доцент Б. М. Макаров

Еедущая организация: Государственный научно-исоледователь-, ский и конструкторско-тетологический институт "Тест"

Защита состоится " ЗО '* о-л^л^"/и^ 1<Жг. в часов на заседании специализированного Совета

Д 063.38.10 Санкт-Петербургского государственного технического университета по^ адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул. , 29, СПбГТУ, 3-й учебный корпус, ауд. 410.

С диссертацией молено ознакомиться в"фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан "23 "

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат экономических наук,

профессор ■ М. В. Лопатин

РЕЗЕРВИРОВАНИЕ РЕСУРСОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ГАУ К ВНУТРЕННЕМ ВОЗМУЕЕЖЯМ

Общая характеристика работы

Актуальность "работы. Специфика гибких производственных систем ( ГПС ), создание которых-является стратегической линией развития промышленного производства, "определяет, новые требования к резервированию ресурсов как одному из путей обеспечения их" гиб-" кости и устойчивости.

В ГПС, с одной стороны, снижается потребность в резервах, так как устойчивость к возмущениям мотет достигаться га счет перераспределения работ ме.чду гибкими производственными модулями, линиями, участками вследствие маршруткой и технологической гибкости, а такхе гибкости оперативного управления. •

С другой стороны, одним из путей обеспечения гибкости является резервирование ног мощностей производственной системы. Это резервирование иои?7 заключаться в использовании многофункционального оборудования, построенного по блочному принципу, позволяющему изменять его конфигурацию и производственную мощность/в гибкой организации транспортной системы, б наличии необходимых емкостей накопителей и т. д.

Таким образом, требуется тщательный анализ роли и видов резервов, применяемых в условиях гибкой автоматизации, рассмотрение системы взаимосвязанных резервов, создаваемых для дости.хения гибкости и устойчивости ГПС, вопросов взаимодействия и взаимозаменяемости различных зидоз резервов, создания распределенной системы заделов ( их видев, размеров, точек резервирования и хранения ).

Данные аспекты резервирования в ГПС в настоящее время недостаточно исследованы. Существующие разработки, как правило, посвящены проблемам резервирования одного из видов ресурсов для компенсации отдельных возмущений. Практически не осуществлялось комплексной рассмотрение раз.личных воздействий на систему и различных еидое резервов, увязывающее между собой резервирование ресурсов с обеспечением гибкости и устойчивости производственной системы.

Актуальность проблемы резервирования ресурсов в ГПС и недос-тг-ФУнш разработанность определили выбор темы диссертационной

работы.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка методов и алгоритмов определения параметров системы резерзов ( видов и величин резервов ) для компенсации внутренних возмущений при функционировании гибкого автоматизированного участка ( ГАУ ) механообработки.

Достижение этой цели предполагает решение следующих задач:

- исследование необходимости резервирования ресурсов в ГПС для обеспечения ее гибкости и устойчивости;

- анализ суцествукщих подходов и методов резервирования ресурсов, их особенностей для гибкого производства;

- исследование вопросов взаимозаменяемости и взаимодополняемости различных видов резервов, взаимосвязи и этапности создания резервов, предназначенных для компенсации различных воздействий, проблемы определения видов и величин резервов и используемых при этом критериев;

- создание имитационной модели функционирования ГАУ механообработки и исследование на ее основе влияния внутренних возмущений и резервов различных видов на характеристики производственного процесса;

- разработка алгоритма определения оптимальных параметров системы резервов.

Объект исследования. Объектом диссертационного исследования является ГАУ механообработки типовой структуры. Предмет исследования - особенности резервирования ресурсов в ГПС, определение рациональной структуры системы резервов разных видов для обеспечения устойчивости ГАУ к действию внутренних возмущений.

Методика исследования. Теоретической и методологической основой исследования служат положения системного подхода к изучению экономических процессов. При работе над диссертацией были использованы труды отечественных и зарубежных ученых в области организационно-экономических проблем создания ГПС, резервирования ресурсов, экономико-математического моделирования. Для рчше-ния поставленных в диссертационной работе задач применялись методы теории исследования операций, аналитического и имитационного моделирования сложных систем, математического программирования, математической статистики.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- установлены'состав и последовательность задач, решаемых при определении параметров многоуровневой системы резервов, обеспечивающей гибкость и устойчивость ГШ к внутренним и внешним возмущениям;

- проанализированы особенности резервирования в ГПС, влияние гибкой автоматизации на различньрГ~Еиды-заделов, рассмотрены вопросы создания распределенной системы заделов (^определение их- рационального состава, размеров, точек резервирования и хранения );

- в совокупности рассмотрены резервы разных видов, влияющие на устойчивость производственной системы к действию внутренних возмущений, проанализированы Еопросы их взаимозаменяемости и взаимодополняемости;

- исследована проблема выбора видов и размеров резервоз, разработан обобщающей стоимостной критерий оценки различных вариантов системы резервов;

- разработана имитационная модель функционирования ГАУ механообработки, позволлкзя исследовать влияние внутренних возмущений и резервов на характеристики производственного процесса и величину предложенного критерия;

- внполнека машинная реализация модели на ЭВМ ЕС-1045 и 1БМ РС/АТ-256;

- разработан алгоритм определения оптимальной, с точки зрения предложенного критерия, структуры системы резервов;

- теоретические результаты и екводы подтверждены практическими расчетами с использованием разработанных методов и моделей.

Практическая ценность работы.- Практическая значимость проведенных исследований определяется необходимостью повышения обоснованности формирования производственной структуры ГПС при проектировании, в том числе, за счет решения вопросов резервирования. Это позволит обеспечить более эффективное функционирование ГПС в реальных производственных условиях, снизить затраты, связанные с нарушением запланированного хода производства в результате возмущений или наличием излишних резервов.

Разработанная имитационная модель функционирования ГАУ может использоваться также для решения различных аадач на этапах проектирования и эксплуатации ГАУ, например, выбора алгоритма управле-

кия материальными потоками и дисциплин обслуживания заявок, проверки выполнимости в условиях возмущений составленных календарных планов-графиков, отработки управляющих воздействий при возникновении разных производственных ситуаций и других.

Екбор в качестве объекта исследования типового ГАУ механообработки обеспечивает легкую настройку предлагаемых моделей и алгоритмов на достаточно широкий круг производственных систем, имеющих сходную структуру.

Апробация работы. Разработка моделей и алгоритмов резервирования в ГПС производилась в рамках совместных работ с научно-техническим комплексом "Модуль" научно-производственного объединения "Электронмаш" и заводом "Звезда". Содержащееся в диссертационной работе еыеоды и рекомендации, разработанные методы и. модели использованы НТК "Модуль" при выборе рационального варианта производственной структуры ГАУ механообработки корпусных д-талей, проектируемого по заказу МОПО "Красный пролетарий" им. А. И. Ефремова.

Основные положения диссертационной работы докладывались на зональном семинаре "Комплексное обеспечение ритмичности производства" (г.Пенза, 1988г.); Республиканском семинаре молодых ученых "Экономические проблемы перестройки хозяйственного механизма" (г.Донецк, 1989г.); научно-технической конференции ""(.■стояние и перспективы развития ГШ механообработки в условиях хозрасчета и самофинансирования" (г.йювск, 1989г.); Всесоюзной конференции "Организация управления производством в новых условиях хозяйствования" (г.Одесса, 1990г.); научных семинарах кафедры экономики и управления межотраслевыми комплексами Санкт-Петербургского государственного технического университета.

Некоторые результаты исследований Еключекы в учебный процесс (курс лекций "Организация и оперативное управление ГНС"'.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять печатных работ [ 1-5 ].

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных.литературных источников ( 88 наименований) и приложений. Основной текст работы изложен на ¿73 страницах, содержит 28 рисунков и 19 таблиц.

Содержание работы

Во Евёавш*1т обоснована гктугл!кость теш кссхедогаяия, сфор-мулировань; цели'11 - задачи, ресаекке б диссертационной работе, раскрыта ее научная нов ;гзка_ практическая значимость.

В первой глав-? выявлены факторн яееп?:-,"\:енкостк, вшвамзе необходимость ссззан;:я резервов в ГПС. Рассмотрены ссобенностк-различных г:::::, резервов ( основных и оборотных производственных Фоалов, тр/дсзых, финансовых ) ;грезервирования в тратаконнсм производстве и применительно к ГПО. Б результате проведенного анализа выделено несколько уровне;"' резервов. предназначенных для компенсации дактороз неопределенное:;; резных видог. Это позволило определить зтапноогь построения систему резервов, обеспечивавшей гибкость и устойчивость ГПС, и состав решаемых яри этом задач.

Необходимость согдзнйя резервов в ГПС внзЕака тем. что они являются одним из путей достккения таких существенных для любой производственной системы свойств, как гибкость и устойчивость. Например, структурный ( неполная загрузка оборудования, наличие свободны производственных плоцадей, емкостей накопителей ) и &гнкш:ояальнкй резервы основных Фондов ( применение многоцелевого оборудования ) способствуют гибкости номенклатуры, объеков выпуска, технологии, расширения, а такле универсальности ГШ.

Повиенге требований к устойчивости ГПС к случайным. вяеавт и внутренним возмудениям обусловлено усложнением состава ее элементов, динамизмом йх взаимосвязей, необходимостью четкого согласования их работы в условиях комплексной автоматизации, болыжми потерями от недоиспользования ресурсов и недовыпуска продукции из-за возмуцений вследствие высокой стойкости оборудования. На увеличении потребности в резервах сказывается еще и тот факт, что гибкая комплексная автоматизация способствует использованию большинства внутрипроизводственных резервов, характерных для традиционного производства ( увеличение элективного фонда времени, интенсификация релимоз обработки и труда и т. д. ), которые могли бы частично компенсировать возмукения в системе.

Особенности ГПС приводят к изменению роли., структуры, величины р^з-рз"''". и так»? методов определения их размеров. Высокий

- б -

уровень автоматизации и необходимость согласованной работы разных элементов приводи? к перекосу репения вопросов резервирования из области эксплуатации в область проектирования производственных систем.

Встает вопрос о влиянии гибкости и устойчивости на состав и Ееллчину создаваемых резервов. Так, маршрутная и технологическая гибкость, а тагай гибкость оперативного управления позволяют в реальном режиме времени локализовать и устранить сбои в ходе производства путем оперативкой корректировки календарных планов-гра-фикоз и перераспределения работ между гибкими производственными модулями, линиями, участками, что снижает потребность в резервах ( в частности, страховых заделах ) для обеспечения устойчивости к возмущениям. С другой сторона, гибкость производственной системы обеспечивается путем - резервирования ее возможностей ( применения многофункционального, многоцелевого оборудования, гибкой организации транспортной системы, создания резерва етанкоресурсов, мод-костей транспортного оборудования, емкостей накопителей и складов, производственных площадей, привлечения высококвалифицированных рабочих, владеадк несколькими специальностями, и т.д. ).

Б результате анализа Енявлекы роли к особенности различных видов резервов в ГПС. Трудовые резервы ь ГШ обеспечивают ее гибкость и устойчивость, создаются путем подбора высококвалифицированных работников и рациональней организации коллективного труда. Финансовые резервы маю пригодны для поддержания устойчивости вследствие значительного промежутка времени от появления возмущений до их ликвидации путем превращения финансов б материальные и трудовые ресурсы. Больше значение эти резервы имеют для обеспечения гибкости производственной систему..

Резерв основных фондов слушг для придания систем- обоих рассматриваемых свойств. Обеспечение устойчивости тр^у^-т наличия' резерва фонда времени работы оборудования как для оперативного перераспределения работ мезду производственными модулям;;, так и для возмещения потерь времени работы оборудования иг-за ь<"^муце-ний. Еез резерва фонда времени эти потери невозможно наверстать в дальнейшем вследствие практически непрерывной зкеплучтждаи и высокой загрузки, что приведет к лавинообразному нарастаю»» отклонений от запланированного хода производства, отставанию по оСчеьг

выпущенной продукции.

Страховке заделы и резервны? опережения запуска партий деталей в" обработку могут обеспечить только устойчивость производственной системы к случайна внешним и внутренний возмуснш! в конкретных слойтаихся условиях Функционирования. Вопрос о размерах и составе аадмовГ^сарся б ПЮ, стоит довольно остро, так как кх сокращение является одаКг!» основных преимуществ гибкой автоматизации. Обеспечение гибкости и устойчиЕогагпроизвэдстЕен-ной свтмз требует противоречивых решений по созданию заделов: для обеспечения устойчивости .келательно увеличение заделов на всех этапах изготовления изделий, а повкюнке гибкости прИЕОДЛГ к уменьшению всех видов заделов. ■ Бое это требует более тщательного анализа роли заделов в ГЕГ.

При создания распределенной системы страховых ваделов возникают проблемы установления их состава, точек резервирования и хранения ( например, либо весь страховой задел - это готовые детали перед сборкой, либо только заготовки ка складе, либо он находится в м~»операционном накопителе и представляет собой детали на различной стадии изготовления ). Е ГЛО эти проблем связаны со следующими особенностям::: необходимостью напгаи емкостей накопи-тел-й; централизованно;: и децентрализованной организацией хранения; структурой, производительностью и алгоритмами функционирования автоматизированной транспортно-накопктельной системы (АТНС) и т. д. От конкретной формы АТКС во многом зависит структура распределенной снстемь: заделов, .затрать! на хранение заделов, необходимы? для кх размещ-ния площади, быстрота и стоимость ликвидации возникающих возмущений

Задача резервирована в ПК усложняется ввиду многообразия действующих на систему Факторов неопределенности. В зависимости от комл-н-ируемкх' ([акторов неопределенности мы Еыделяе.ч несколько уровней резервов и предлагаем еледунгу» этапность их со&дани?.: 11 рс-рЕН, обеспечивающие гибкость ( структурный и функциональный резерв основных фондов ):

I?) р-знр'ЬЬ:, обеспечивающие устойчивость: а) к внутренним возмущениям;

- р-з^рз ц'онда ь{и-иинн оСодеДОвания для возмещения потерь РГ"?1нии то рнОотк в результате внутренних возмущений { простоев

оборудования при отказах, затрат времени оборудования на исправление брака и обработку деталей, впоследствии окончательно забракованных );

- резерв для соблюдения запланированных сроков выпуска в условиях неравномерного распределении внутренних возмущений во времени ( дополнительные фонды времени оборудования, страхозые заделы и резервные оперекнид запуска деталей в обработку );

б) к внешним возмущениям ( страховые заделы или резервные опережения между сметам.«: ЗЕекьями производства ).

Таким образом, существует проблема создания многоуровневой системы резервов и определения на каждом уровне видов и размеров резервов с использованием оптимизационных методов и имитационного моделирования.

Резерв, обеспечивающий гибкость производственной системы," является резервом более высокого уровня, ■ чем обеспечивает": устойчивость, так как он рассчитан на адаптацию к вогмогаым изменениям условий функционирования в течение длительного вр-мени ( срока службы ). Его размер может быть определен на основ* прогноза изменений - в течение срока службы номенклатуры, объемов и технологических процессов обработки выпускаемой продукции.

Далее следует определить величины резервов, которые создадут устойчивость производственной системы к'внутренним и бн^енкы возмущениям в конкретных слотихся условиях Функционирования. Сначала необходимо обеспечить устойчивость к внутренним возмущениям, так как они определяются свойствами и характеристик-!:,!;: сам>"й производственной системы и должны компенсироваться внутри ее. Зьтем рассматривается внешние возмущения, которые является, как прчЕИ-ло, результатом внешних и внутренних вовмус^кий в предыдущ-м производственном звене ( цехе, участке ) и'не зависят от состава и свойсть рассматриваемого подразделения. Пятому наибов* характерно для ликвидации таких возмущений создание страховых заделов или резервных опережений между смежными звеньями п^ж-рлястрн бн?. изменения их структуры ( количеств технологического и другого' оборудования ).

Резерв каждого уровня компенсирует не только т>- ¿¡кт .¡« н..-определенности, для ликвидации которых он непоер*дс?р.*н№ > е<->>тш, но может полностью или частично удовлетворять потр-г^ооть в ;><■-

зервах последующи уровней. Поэтому размер резерва каждого уровня определяется с учетом ух? кдавкпсся резервов предыдущих уровней.

Резерв первого уровня., обеспечиваний гибкость, предусматривается при проектировании системы. Резервы второго уровня, обеспечивающие устойчивость, дс.таны корректироваться кахдьй раз при изменении условий функционирования с номенклатуры, объемов, технологии изготавливаемой продукции и т.д. ). Только один раз при определении параметров системы резервов для первоначальной номенклатуры и объемов ка этапе проектирования производственная программа принималась постоянной, а резерв фонда времени оборудования создавался за счет увеличения его количества, для размещения страховых заделов увеличивались емкости накопителей. В последующем при эксплуатации ГПО задача обеспечения устойчивости будет обратной: необходимый резерв фонда Бремени будет создаваться за счет уменьшения производственной программы, а на объем страховых заделов и резервных опережений будут накладывать ограничения имеющиеся емкости накопителей.

В дальнейшем н диссертационной работе основное внимание уделено системе резервов Егорого уровня, обеспечивающим устойчивость производственной системы к внутренним возмуцениям.

Во второй главе определен объект исследования, дана характеристика производственного процесса ГАУ механообработки деталей, обоснован выбор имитационного моделирования в качестве инструмента исследования елклнйл внутренних возмущений и различных видов резервов на показатели функционирования ГАУ. Предложи критерий эффективности системы резервов и алгоритм поиска оптимальных величин резервов, учитывающий специфику данной задачи нелинейного целочисленного программирования.

Определить параметры системы резервов, обеспечивающих устойчивость ГАУ, целесообразно на этапе технического проектирования. Долкнн быть известны маршрутная технология и годовая программа выпуска продукции, количество технологического и подъемно-транспортного оборудован!!:?, размеры и ритмы партий деталей, размеры транспортных партий, параметры внутренних возмущений ( например, отказов оборудования и появления технологического брака ). Требуется р1Л|-.чть видн рл^нч.. »»обх-ж,««? дз* компеигзцй'Д внутренних , ^ мущ'шя. и оп, . д-.-лит!. их п-'лиадны.

Б качестве метода исследования выбрано имитационное моделирование, что дает возможность кзучга динамику функционирования ГАУ в условиях действия случайных внутренних возмущений, еыявить влияние возмущений и резервов разных видов ка показатели функционирования ГАУ и величину критерия эффективности резервирования.

Разработанная концептуальная модель и алгоритмы функционирования ГАУ ггсслуда'ли основой для создания математической модели, где элементы ГАУ представлены системами массового обслукшания с отаданием, а сиг управления Формализована в виде конечного автомата.

В основу построения программной модели положены принщяю модульности и структурного подобия. Ее меж представить как трехуровневую модульную структуру. Верхний уровень - модули, имитирующие воздействие ка ГАУ внесней среды: поступление заготовок, требования на запуск в обработку заготовок с автоматизированного склада и выгрузку готовых детатей на мехцеховый транспорт. Средний уровень - модули, имитирующие систему управления. Кихний уро-Еень - исполнительный, воспроизводит Функционирование элементов ГАУ ( технологического и подъемно-транспортного оборудования ). Сигналы о соверзении событий от имитаторов внешней среды и элементов ГАУ сначала попадаэт в головной управляющий модуль, который их идентифицирует и передает 7 модуль, формирующий управляющие команды при совершении данного события. Выработанные команды инициируют исполнительные модули, имитирующие функционирование элементов ГАУ.

Созданная модель программно реализована на языке моделирования 6РЗЗ на ЭВМ ЕС-1045 с использованием пакета моделирования дискретных систем версии 2.0 ( ВДС 2.0 ) и на IЕМ РС/АТ-Е55 в среде СРЗЗ/РС.

В качестве критерия эффективности системы резервов использован экономический эффект от резервирования, получаемый за расчетный период. Эффект определяется как разность стоимостной оценки результатов и затрат на резервирование.

Стоимостная оценю результатов резервирования представляет сокращение потерь, связанных с недопоставками продукции ( Еыплата неустоек и возмещение ущерба, возникшего г. г^гультатч недопоставки у получателя ). Последствием недопоставки являются простои и

последующее форсирование производства у получателя, его ущерб в этом случае будет включать: расходы на оплату простоев и сверхурочных работ; доплаты до средней заработной платы при использовании работников не по квалификации; расходы по уплате процентов за пользование кредитом, покрывщнм дополнительную потребность в оборотных средствах из-за увеличения длительности производственного цикла и незавершенного производства в результате простоев.

Затраты на резервирование стажоресурсов и транспорта включают: капитальные вложения б резервное оборудование и занимаемую им производственную площадь; текущие затраты по эксплуатации оборудования и затраты по содержанию оборудования и площадей. Затраты на страховые заделы и резервные опережения включает капитальные вложения в заделы, складскую тару, паллеты, складское оборудование ( накопители, склады ) и плошали, занимаемые им, а таюке текущие затраты на содержание складского оборудования и площадей.

Вследствие нелинейности целевой функции задача нахождения размеров резервов, максимизирующих экономический з^ект от резервирования, является задачей нелинейного целочисленного программирования следующего Епда:

где Х= (х 1 > х с, ■ ), ?--- вектор значений переменных ( величин резервов 1, размер которых обилй для всех наименований деталей ( в данной работе рассмотрены три вида таких резервов: резерв оборудования, транспортных средств, резервное опережение); Ь - число таких видое резервов; У- [у. %} ¿-- <■! , 5; 1 ~ матрица рагклров страховых заделов заготовок, полуфабрикатов собственного производства малой, средней и высокой степени готовности и готовых деталей; ! - число наименований деталей; 3 - число рассматриваемых видов заделов; V. ' ¡-Я ст^лб-"" 11 "" ' V: ' " - ' , ч\'

■ ¿(.¿У* ,

I г

£

тсягзя из вектора и матрицы, размерности :.и.+15; Р,: - величина потерь от недопоставок продукции 1-го наименования при отсутствии резервов, руб.; - потери от недопоставок продукции

1-го наименования при наличии оСщкх резервов в размерах, заданных вектором. X, и страховых заделах по данному наименование, заданных вектором У: , руб.; £ е. (* 2 с* Су* О - Функции, характеризующие затраты на создание и содержание резерва соответственно вида 1 з количестве Зе и вида б по ¿-му наименования деталей в количестве уа , руб.; Л'^ - квоагстео неотрицательных целых чисел.

Здесь ограничения обеспечивая: целочисленность и кеотрица-тель"-сть переменных и кратность ьеличин страховых заделов емкости ;дс'кой тары .

¿ид функции р - , описывайц£й зависичость потерь,

связанных с недопоставками продукции, от величины резервов, аналитически не задан. Ее значения определяется на основе данных о размере продолжительности недопоставок, полученных ь ходе имитационных экспериментов. Таким обрезом, взаимосвязь оптимизационных методов и ишааконясгс моделирования состоит в сом, что оптимизационный блок, анализируя получ-нное значение критерия, генерирует новые варианты системы резервов, 'а имитационная модель слуги? для определения значения критерия при новом варианте.

Для нахогкеякя оптимального решения на»,и на основе метода "ветвей и границ" разработан алгоритм направленного' перебора, ушьеакций специфику данной задачи, которая заключается в следу-■ идем:

- параллельная оптимизация величин резервов, не зависящих друг от друга (страховых заделов по гаоныч наименованиям деталей) с целью сокращения перебора вариантов;

- для отсечения, начиная с верхних уровнен, большего числа неперспективных кустов в качестве начального внач--кич рекорда используются локальные максимумы, достигнутые при одномерной оптимизация по каждому виду резервов; р-'З-'рм; ка уровнях д-рева вариантов упорядочены по убывай;»1 эйекта от резервирования при одинаковых потерях от недопоставок - чем расположен график зависимости "потери от недопоставок - ч»>кт ■ от р^з-рщоваюы" для данного вида резервов, тем более ыгмгкй уго>.<-нь дерева ему

- 1 о _

X <->

соответствует;

- оценка верхней границы целевой функции построена на основе предположения, что е одном из узлов анализируемого куста недопоставки и, следовательно, потери от них сократятся до нуля без дополнительных затрат на резервы кроме тех, которые ухе произведены к данному уровню;

- двукратная проверка на отсечение узлов каждого уроеня до и после нахождения значения целевой функции в них в результате имитационного моделирования, так как для проверки необходимо знать только затраты на резервы в данном узле, которые расчитываются аналитически;

- отсечение узлов, вырастающих из одной версины предыдущего уровня, гак только они перестают уменьшать потери от недопоставок по сравнению с предыдущими, так как потери от недопоставок при значениях резервов больше некоторой величины стабилизируются на постоянном уровне ( нулевом или отличном от него ) и не изменяются с ростом размера резерва.

В третьей главе исследовано влияние внутренних возмущений и различных видов резервов на показатели Функционирования ГАУ с помощью имитационного моделирования и статистической обработки его результатов. На основа предложенной методики определены виды и оптимальные величины резеркв для обеспечения устойчивости.

Предлагаемые в работе методы и модели реализованы на примере ГАУ механообработки. корпусных деталей КШ "Красный пролетарий".

Б результате проведенного имитационного моделирования найдена необходимая емкость линейного накопителя и соответствую®® ей длительности производственных циклов обработки партий деталей всех наименований бе; д-петвия возмущений, что позволило построить календарный план-график и исследовать отклонения от него из-за внутренних возмущений. Определена продолжительность переходного периода Функционирования ГАУ. длительность, организация и число имитационных прогсноп в установившемся ремтее, позволяющие с минимальными затратами машинного времени получить статистически достоверные результаты. По (".-критерию Сгьюдента установлена существенность влияния внутренних возмущений на показатели функционирования ГАУ ( среднюю величину недопоставки в партии деталей и ее продолжительность, определяемую как произведение величины не-

допоставки в партии на среднюю задержу выпуска на одну недопоставленную деталь- ), рассчитана величина Еозникакщнх при этом потерь от недопоставок.

Исследовано влияние резервов различных еидое на показатели функционирования ГАУ. Еылвлено, что резерв оборудования позволяет несколько сократить длительность производственного цикла, время огкаданкя обработки, уменьшает влияние отказов технологического оборудования на гадераку обработки деталей, находящихся в это время на ГАУ, за счет возможностей перераспределения работ меаду большим числом оборудования. Но полностью избегать недопоставок не удается, так гак для компенсации брака требуется, как правило, более значительное время, связанное с доставкой заготовок на автоматизированный склад при отсутствии их страховых заделов, а тагаэ их обработкой и транспортировкой. Резервирование транспортных средств молет восполнить только потери фонда времени работы транспорта из-за его отказов, но не Еозмешдет потери времени оборудования, которые в основном и определяют величину недопоставок.

В результате статистической обработки на ПЗЕМ данных моделирования с использованием НЛП ЗТАТбЯАР выявлено, что зависимость продолжительности недопоставок от величин резервов достаточно хо-росо описывается убывающими функциями с насыщением ( например, экспонентой ). На некотором уровне ( для резервных опережений и страховых заделов готовых деталей на нулевом, для остальных видов резервов - на отличном от нуля ) происходит стабилизация продолжительности недопоставок, и в дальнейшем она не уменьшается с ростом, размера резерва.

Резервирование оборудования и транспорта в данных услогиях неэффективно, так гак затраты на их приобретение и содержание значительно превышают имеющееся потери от недопоставок. Экономи-, ческий эффэкт от этих резервов аппроксимируется прямы!®, так как основное влияние на его величину оказывают затраты, которые прямо пропорциональны размеру резерва.

Зависимость величины экономического эффекта от размеров других видов резервов описывается параболами. Среди различных видов заделов наименее эффективным оказалось использование полуфабрикатов, так как они хранятся в линейном накопителе на ГАУ, что требует больших затрат на пловдь, паллеты, че-м для заготовок и го-

товых деталей, хранящихся на складе. В результате затраты на создание ■ и содержание задела полуфабрикатов примерно в 5-9 раз превышают затраты на создание страхового задела готовых или заготовок того те размера. Наиболее эффективно резервирование готовых деталей, так как этот задел незначительно превосходит по стоимости заготовки, зато обеспечивает полную ликвидации недопоставок и потерь от них.

Проведенные исследования позволили выбрать начальное значение рекорда достаточно близким к оптимуму и вследствие этого сократить перебор вариантов при последующей оптимизации.

В результате применения предложенного алгоритма найден оптимальный для данного случая состав системы резервов, вюючзщкй задел заготовок и готоекх деталей, находящихся на автоматизированном складе.

Полученные результаты подтверждают эффективность резервирования ресурсов для обеспечения устойчивости ГПС к внутренним возмущениям и целесообразность использования при этом предлагаемой методики определения оптимальных размеров резервов.

Еыеоды и основные результаты работы

1. Еыявлены и классифицированы факторы неопределенности, во взаимодействии с которыми ГПС должна проявлять гибкость и устойчивость.

2. Рассмотрены особенности различных видов резервов ( основных и оборотных производственных фондов, трудовых, финансовых ) и резервирования в традиционном производстве и применительно к ГПС для обеспечения гибкости и устойчивости.

3. Проанализировано влияние ГПС на различные виды заделов, рассмотрены вопросы создания' распределенной системы страховых заделов, включающие определение их рационального состава, размеров, точек резервирования и хранения.

4. Выделены несколько уровней резервов, предназначенных для компенсации факторов неопределенности разных ендов, и предложена тениепция поэтапного построения многоуровневой системы резервов 5ля обеспечение гибкости и устойчивости, предполагающая совмест-

зованием оптимизационных методов и имитационного моделирования.

5. Разработана даитавиокнаа юдель Функционирования ГАУ механообработки типовой структуры для изучения динамики производственного процесса в условиях действия случайных внутренних возмущений, а также выявления влияния еозмущ-ний и резервов разных видов на показатели функционирования ГАУ. и экономический эффект от резервирования. Кодель программно реализована на язкке моделирования GF53 на ЭЬМ ЕС-1045 с использованием ШЛО 2. О и на IBM PC/AT-286 в среде GF3S/PC.

6. Критерием эффективности функционирования системы резервов принят экономический аффект, получаемый от резервирования за расчетный период, позволяющий сопоставить воздействие на производственный процесс разных видов резервов в различных количествах.

?. На основе метода "БетЕе;": и гранил'.' разработан алгоритм нахождения оптимальных по заданному ш.т^рил параметров системы резервов, использукний специфику данной задачи для сокращения пе-" ребора вариантов.

8. На примере ГАУ механообработки корпусных деталей МГПО "Красный пролетарий" исследовано влияние возмущений и резервов различных видов на показатели Функционирования ГАУ и экономический эффект от резервирования. На основе предлагаемого алгоритма найдены оптимальные величины резервов. Получении- результаты подтверждают эффективность резервирования ¡>сурсов для обеспечения устойчивости ГПС к внутренним возмущениям и целесообразность использования при этом предлагаемой м-тодики определения оптимальных размеров резервов.

Основное содержание диссертации изложено в следуших работах:

1. Дуболааов Б. А., Неелова ft 8. Ритмичность производства и адаптивная система управления залелами // К.г.мпл-коно- обеспечение ритмичности производства: Тезисы докладов г гтынту •-.-шннру. -Пенза, 1988. - С. 67-68.

Z. Неелова Н.В. Оптимизация распределенной спот-мь; зад-лов//' Экономические проблемы перестройки хозяйственного механизма: тезисы выступлений на Республиканском nfrnw-.v* молодых ученых. -Донецк, 1S88. - 0.63-64.

3. Неелова ЕВ., " Тарарей и.Ю. Разработка комплекса имитационных моделей для исследования организационного обеспечения система .управления ГАУ механообработки на базе ПЭЕМ // Состояние и перспективы развития ГШ механообработки в условиях хозрасчета и

-самофинансирования: Тезисы докладов. - йшеск, 1589,- С. £5.

4. Дуболазов Б. А., Неелова Н. В. Мутационное моделирование системы распределенных заделов // Автоматизация управления масн-ностроительккм производством в . новых условиях хозяйствования: Межвузовский сборник. - Барнаул, 1989. - С. 5-13.

5. Дуболазов Е А., Леелова Н. В. Создание системы резервов оперативного управления ГАП с помощью методов имитационного моделирования // Организация управления производством в ноеых условиях хозяйствования: Тезисы докладов всесоюзной конференции. -Одесса, 1990. - 0.105-107.

о

Подписано к печати л-. ■'!•■ Тирах 100

Заказ ?/;? Бесплатно

Отпечатано на ротапринте Санкт-Петербургского государственного

технического университета

195251, Санкт-Петербург, Пэлигехническая ул., 29