Автоматизированная система оперативного управления производством предприятий малого бизнеса

Функционирование производства происходит по схеме [1] (рис. 1). В современной динамической обстановке в силу ряда причин отсутствует стабильность обеспечения производственными ресурсами и происходят практически непредсказуемые колебания цен на продукцию. К таким причинам можно отнести, например, крах поставщика или изменение поля политических сил. В этом случае предприятие вынуждено функционировать по принципу извлечения максимальной прибыли в каждый момент времени (комбинация идеи динамического программирования и жадных алгоритмов). Одним из процессов, обеспечивающих указанную стратегию, является выпуск такого ассортимента продукции, который приносит максимальную прибыль при конкретных запасах ресурсов, т. е. стратегия соответствует максимизации потока/ ^ max (рис. 1).

Отмеченное выше означает переход предприятия от традиционного производства к гибкому автоматизиро ванному на основе использования АСУ ТП [2; 3], причем рассматриваемая задача является типичной функциональной задачей АСУ ТП и носит название «Оперативное управление производством».

Реализации данной стратегии предприятия осуществляется посредством разработки и внедрения определенной АСУ ТП, которая, согласно [4], состоит из двух частей - обеспечивающей и функциональной (рис. 2).

Главной частью АСУ является функциональная часть, на основе которой происходит решение производственных и экономических задач предприятия. Здесь традиционно выделяются типовые функциональные задачи (ФЗ), которые претерпевают определенную коррекцию в зависимости от характера производства. Кроме того, природа предприятия существенным образом изменяет интенсивность решения ФЗ.

Практическое решение ФЗ АСУ происходит на основе эксплуатации определенного набора прикладных про-

Рис. 1. Функциональная схема производства

граммных пакетов (ППП), реализованных на основе процессоров и систем управления базами данных (СУБД), входящими в состав операционной системы (систем) (ОС), установленных на компьютерном парке предприятия - электронное обеспечение (ЭО). ОС с комплектом процессоров различного типа и СУБД является предметом программного (ПО) и лингвистического (ЛО) обеспечений АСУ

Рис. 2. Классическая схема АСУ ТП с учетом коррекции на особенности функционирования предприятий малого бизнеса

Содержание алгоритмов ФЗ относится к математическому (МО) обеспечению АСУ, которое, в свою очередь, отражает природу технологического (ТлО) и организационно-экономического (ОЭО) обеспечений АСУ

Решение конкретных ФЗ происходит на основе данных, являющихся предметом информационного (ИО) обеспечения АСУ В его состав входит совокупность информационных массивов, локализованных на электронных и твердых носителях.

Состав и природа материального (МО), юридического (ЮО) и кадрового (КО) обеспечений АСУ понятна из их наименования.

В процессе функционирования АСУ все виды обеспечений так или иначе взаимодействуют с друг другом. Например, сбор данных (ИО) происходит с использованием датчиков (ЭО) или в процессе маркетинговых исследований.

Метод решения . Произведя анализ общих свойств АСУ, рассмотрим особенности наиболее значимых для решения поставленной проблемы функциональных задач и обеспечений АСУ

Организационно-экономическое обеспечение. Как говорилось выше, предметом данного вида обеспечения АСУ является осуществление организационно-экономических функций предприятия, включая перспективное планирование и оперативное управление. Наличие феноменов колебаний цен и перебоев снабжения требуют автоматизации данных функций посредством решения соответствующих функциональных задач, для конкретизации которых необходимо рассмотреть математическую модель производства, отражающую формальные особенности технологии изготовления продукции.

Для получения сведений о рыночном спросе и ценах на выпускаемую продукцию необходимо проведение маркетинговых исследований. Здесь реализуется широкий арсенал методов - от использования Интернета до откровенно разведывательной деятельности (экономический шпионаж).

Математическое обеспечение. Технологическая схема изготовления изделия i-го типа предполагает тот факт, что изделие состоит из строго определенного набора деталей - (d, d₂,..., d^. При имеющихся запасах деталей на складе (Z₁, Z₂,., Z _n ) объем выпуска конкретного изделия W‘(Z₁, Z₂, ., Z _n ) определяется производственной функцией с постоянными пропорциями [5] следующего вида:

^Л, .,Z„) = miQ(Z^/d’₁,Z₂/d- 2 , ...^/d). (1)

Предприятие выпускает некоторый ассортимент продукции, рыночная стоимость которой определена следующим вектором среднепериодных цен (с₁, с₂, „., с _т ). Общий доход предприятия П при реализации изготовленной продукции представляет собой следующую сумму:

м и Е [xici-                      (2)

i = 1

где х. - объем выпуска каждого конкретного изделия.

Формальной моделью данной ситуации служит задача целочисленного линейного программирования [6]. Рассмотрим ее более детально.

При наличии ассортимента выпускаемой продукции запас комплектующих на складе определяет систему ограничений следующего вида:

d^x₁x₁ + d^ + . + dⁿ₁x_m < Z₁;

d12X1 + d22X2 + . + d™2Xm < Zi;

d ‘_n x₁ + d_m x₂ + . + d^m _n x _m < Z _n .

Особенности технологии дают следующие системы ограничений:

x. < miQ(Zi/d‘i, Z2/d2, ., Zld),i е [1, М];(4)

|x | -целое, i е [1, М].(5)

Целевой функцией (критерием оптимизации) здесь служит выражение (2).

Итак, система соотношений (2) и (3-5) определяет задачу целочисленного линейного программирования при постоянных запасах комплектующих и постоянном векторе цен. Однако кроме критерия оптимизации (2), высокую актуальность имеет критерий «Портфель заказов». Конъюнктурный смысл его заключается в удовлетворении интересов потребителя, представленных матрицей Р ^ (р7.) (табл. 1).

Таблица 1

р 1	Р 2		Рт
РХ1	р		Рт1
1 Р 2	Р22		Рт 2
р1 п	р т		Рт п

Причем, Y p i - Р . , где р. - потребность .-го заказ- ^j чика ву-м изделии.

Величина суммарной потребности всех заказчиков в определенном изделии

SPj = Y Pi, в общем случае может превосходить как потенциальные объемы его производства, определяемые на основе (1), так и фактические, определяемые на основе (2).

Экономическим смыслом критерия «Портфель заказов» является, по сути дела, коррекция вектора цен (с₁, с₂,., с _т ) в соответствии с требованиями рынка. Покажем это формально. Пусть портфель заказов представлен следующей номенклатурой: (Р₁,Р₂, ., Р _т ), где, например, Р₁ = 0. Тогда результат коррекции вектора цен (с₁, с₂, ., с _т ) предстанет следующим образом: (0, с₂, „., с _т ). Данная задача в соответствии со статистикой продаж-выпуска имеет наибольшую значимость (раздел «Статистика эксплуатации АСУ ТП»). Решение данной задачи целочисленного линейного программирования производится методом Го-мори [7].

Однако коррекция вектора цен - это только первое приближение к решению данной задачи. Феноменологически данная задача переходит в класс открытых транспортных задач (табл. 2).

Таблица 2

Р 1	^ 2		Р т	Потр ебно ста , ■"      Запасы
Я 1	Я 1		Ят1	Х =RZ)
Я 2	Я 2		Ят2	X2=RZ)
Я п	Я т		Ят п	Х„=№

Причем, Yp ^ YZ., гдеА = (яр - матрица значимостей заказчика, определяемая директором предприятия;/.(Z) -линейная функция, построенная на основе матрицы, обратной к матрице D - (d^,) и вектора Z - (Z₁, Z₂, .., Z) - PP-DR.

С учетом вышесказанного данную задачу можно представить в следующем виде (табл. 3):

Таблица 3

^~\3апасы Заказчги-! ^^	Х1	Х2		Х п
3 1	1 Я 1	я' 1		Ят 1
3 2	1 Я 2	я 2 2		Ят2
3„	Я п	Я 2 т		Ят п

Здесь U. - степень удовлетворения потребности z-го заказчика в'-м изделии, причем и<р, Yu 5 YPi ^XpiE [1,и].

Точное решение рассматриваемой задачи с учетом матрицыА и матрицы ограничений на степень удовлетворения потребности z-го заказчика ву-м изделии I = (o'.) получается посредством решения следующей системы:

dUJdt - я'.(А - Y u k )(0 - U.), U.(0) - 0.

k

Для эффективного решения рассматриваемой задачи разработан жадный алгоритм, сокращающий объем вычислений на несколько порядков. Однако его анализ требует специального изучения и будет рассмотрен в другом исследовании.

Лингвистическое обеспечение. АСУ реализована в ОС Windows ХР, на базе процессора Builder C++, пакетов Microsoft Office, 1С «Склад» и ППП «АСУ ОПП».

Алгоритм работы и оценка эффективности АСУ ТП. Функционирование АСУ производится путем решения комплекса ФЗ на основе алгоритма (рис. 3), для которого создана собственная программная реализация (рис. 4).

Рис. 3. Алгоритм работы АСУ

Рис. 4. Иллюстрация эксплуатации АСУ

Реальная разработка внедрения АСУ потребовала решения проблем организационно-финансового плана, связанных с пересмотром схемы расходов предприятия, привлечения специалистов и обучения имеющихся кадров. В результате, за счет более эффективного удовлетворения потребителей, определяемых критерием «Портфель заказов», внедрения элементов системы «Бережливое производство», касающейся оптимального управления организацией складского хозяйства, совокупная эффективность АСУ в среднем составила 25 % при сезонных колебаниях 15.33°%.

Статистика эксплуатации АСУ ТП. Данный раздел представляет собой анализ отчета, получаемый в результате решения функциональной задачи «Накопление статистики». Помимо динамики поступления ресурсов, запасов, расхода материалов и объема продаж, в рамках данной ФЗ накапливаются сведения об особенностях динамики оперативного управления производством. Информационным содержанием является динамика количественных сведений о структуре портфеля заказов, коррекции вектора цен и вербальные сведения о причинах коррекции (рис. 5).

| □ Частота решения %

Портфель Запасы Исчерпание Портфель Портфель заказов                   запасов заказов + заказов +

Запасы Исчерпание запасов

Рис. 5. Статистика режимов решения ФЗ

Эффективность использования АСУ ТП в крупносерийном производстве общеизвестна, но для предприятий малого бизнеса это сопряжено с определенными организационно-финансовыми проблемами. Тем не ме нее, внедрение АСУ в производство, повышая эффективность на 15...30 %, позволяет также как упорядочить документооборот, так и внедрить более прогрессивные технологии учета.