Исследование системы управления предприятием на основе методов декомпозиции

В современных условиях становления конкурентных рыночных отношений наиболее распространенным в промышленности является мелкосерийное производство, имеющее специфические особенности: выпуск продукции с разнообразной номенклатурой изготовляемых деталей и узлов; многообразие технологических процессов обработки; большое количество и малая повторяемость выполняемых операций обработки по плановому периоду; высокая степень взаимосвязей и взаимозависимостей между различными подразделениями на всех стадиях производства. Перечисленные особенности существенно влияют на управление предприятием, так как порождают несовпадение в планировании очередности запуска-выпуска деталей для обеспечения комплектации сборки, неравномерность загрузки оборудования и рабочих мест, что приводит к частым переналадкам оборудования при переходе обработки от партии к партии. Для устранения выявленных проблем решаются задачи на различных фазах управления производственным процессом (планирования, контроля, регулирования, учета), характеризуемых переработкой больших объемов информации.

Постановка задачи

Для понимания и взаимного согласования различных аспектов целостности системы требуется моделирование отдельных аспектов системы и процесса в целом. Необходимо отметить, что параметры объекта управления взаимосвязаны, тем не менее их связи не всегда выражаются явным образом. Чем большим числом ключевых свойств характеризуется объект управления, чем более сложным образом осуществляется их взаимовлияние, тем сложнее разрабатывать и поддерживать оптимальные системы управления. Управление ими осуществляется с учетом множества параметров состояния объекта управления. Кроме того, принятие решений происходит в условиях неполной информации в силу ее частичной недоступности или недостаточности. Одним из наиболее важных аспектов исследования сложных систем является наделение их структурами. При проектировании системы затрагиваются не только управление объектом, но и рационализация структуры самого объекта управления. В этом случае, за счет выявления ключевых свойств и характеристик объекта, уменьшения уровней управления (уменьшения сложности объекта), реализуется возможность оптимального управления объектом.

В общем случае система определяется множеством признаков (особенностей), элементы которых характеризуют всю совокупность ее свойств: алгоритм функционирования, структуру, численные значения параметров, особенности внешней среды, вид внешних воздействий, начальные условия, реакцию системы и показатели качества системы. Целью создания концепции управления является осуществление эффективной производственной деятельности за счет комплексной автоматизации всех основных бизнес-процессов предприятия, приводящих к получению максимальной прибыли. Современная теория организации и управления формируется, в том числе, на законах общей теории систем и системного анализа.

Принципиальная отличительная особенность современной теории состоит в системном подходе, подчеркивании важности учета всех существующих факторов, их взаимосвязей и интеграции части в единое целое. Одним из наиболее важных понятий является понятие модели, то есть описание системы, отображающее определенную группу ее свойств. Для реализации процессов информационного взаимодействия на конструктивном уровне необходимо создание формализованных моделей, описывающих состав, структуру, задачи, технологии, а также методы и алгоритмы взаимодействия [1].

Построение макромодели системы управления

На основе методологических положений, изложенных в [2], для формализованного описания и решения выявленных проблем мелкосерийного производства построена концептуальная макромодель системы управления как сложной системы для современных условий разрушенного централизованного управления и необходимости выработки самостоятельных, индивидуальных стратегий выживания, стабилизации и развития в нестабильный период становления конкурентных рыночных отношений.

Анализ производственных систем с конечным числом выходных характеристик проводится на основе декомпозиции, позволяющей детализировать бизнес-модели. В соответствии с потребностью более полного исследования исходной сложной системы осуществляется декомпозиция глобальной макромодели по признакам выделения, в соответствии со спецификой функционирования производства.

Макромодель структурирована в форме эдхократической многомерной организации взаимодействия составляющих – элементов и подсистем – между собой (см. рис. 1).

Рис. 1. Макромодель управления предприятием с мелкосерийным типом производства

С учетом выявленной специфики объекта управления проведена декомпозиция макромодели на семейство шести базовых моделей с рассмотрением сущностных черт:

М = М^м М2 u M^ u M^ kj M^ kJ M^, где М – глобальная макромодель системы управления; M1 – сущность объекта управления; M2 – методология системы управления; M3 – функциональная модель системы оперативно-календарного управления; M4 – методология создания ИСУП; M5 – функционально-информационная модель управления производственной деятельностью; M6 – модель внедрения и определения показателей эффективности управления.

Специфика мелкосерийного производства в системных свойствах декомпозиционных моделей отражена в концептуально-объектно-признаковой модели «кортеж-шестерка».

M^kQ^P^Sy^F^NyM^, где i = 1 … 6; Qi – сущности моделей Mi; Pi – базовые структуры; Sijk – функциональные свойства; Fi – фундаментальные законы и методологические принципы научного познания; Nij – максимально общие инвариантные закономерности объектнопризнаковой области анализа; Jijk – специализированная информация об исследуемых объектах.

В выделении базовых характеристик P _ij и N _ij индекс j отвечает признаку вычленения структуры, индекс k – определению признаков функционирования в конструкциях S _ijk и J _ijk .

Определены сущностные понятия Q _i в базовых моделях M _i ( i = 1 … 6) следующими категориями: Q ₁ – производственная деятельность как объект управления; Q ₂ – методология управления производством; Q ₃ – функциональная структура системы оперативно-календарного управления; Q ₄ – методология создания системы; Q ₅ – интегрированная система управления производством; Q ₆ – внедрение и показатели эффективности управления.

На основе выделенных сущностей с учетом проблематики управления сложной производственной системой выделены следующие группы структурных признаков анализируемой проблемы:

P ₁₁ – внутренняя среда предприятия; P ₁₂ – взаимодействие предприятия с внешней средой; P ₁₃ – дескриптивные модели производства как объекта управления;

P ₂₁ – целевые функции управления; P ₂₂ – базовые принципы управления производством; P ₂₃ – методы и алгоритмы управления производством;

P ₃₁ – система управления предметно-замкнутыми участками (ПЗУ); P ₃₂ – принципы построения ИСУ ПЗУ; P ₃₃ – оперативно-календарное управление;

P ₄₁ – структура ИСУП; P ₄₂ – методология создания ИСУП; P ₄₃ – информационное обеспечение ИСУП;

P ₅₁ – логическая структура нормативно-справочной базы; P ₅₂ – функциональные и информационные связи в бизнес-процессах; P ₅₃ – функциональные и информационные связи между бизнес-процессами;

P ₆₁ – технологические показатели качества; P ₆₂ – критерии качества процессов управления; P ₆₃ – внедрение ИСУП; P ₆₄ – критерии экономической эффективности.

Каждой структурной составляющей P _ij поставлены в соответствие функциональные признаки S _ijk . На уровне вычленения первого слоя признаков, характеризующих сущностную специфику рассматриваемых проблем, сформирована расширенная совокупность объектно-признаковых структурно-функциональных соответствий объекта управления:

S ₁₁₁ – широкая номенклатура изделий, исходных материалов и комплектующих; S ₁₁₂ – большое разнообразие технологий и маршрутов обработки деталей; S ₁₁₃ – большой диапазон производственных циклов; S ₁₁₄ – значительное количество переналадок технологического оборудования;

S ₁₂₁ – зависимость от внешних поставок по широкому спектру; S ₁₂₂ – необходимость постоянного расширения значительной номенклатуры изделий для повышения конкурентоспособности предприятия; S ₁₂₃ – совершенствование маркетинга и ценовой политики;

S ₁₃₁ – дескриптивные модели; S ₁₃₂ – операционные модели; S ₁₃₃ – балансовые модели; S ₁₃₄ – нормативные модели;

S ₂₁₁ – своевременное выполнение заказов по всей номенклатуре изделий; S ₂₁₂ – согласование общезаводского, межцехового и внутрицехового уровней управления; S ₂₁₃ – повышение качества изделий и минимизация ресурсных затрат на производство;

S ₂₂₁ – декомпозиция и согласованность управления по уровням целевых, производственных и организационных иерархий; S ₂₂₂ – гибкость и адаптивность управления в условиях непрерывных изменений; S ₂₂₃ – сбалансированность временных горизонтов в управлении, планировании и регулировании;

S ₂₃₁ – формализация задач управления с учетом требований технологий, возможностей оборудования, предметно-замкнутых производственных циклов; S ₂₃₂ – расчеты алгоритмов управления, планирования и регулирования потоками движения сырья, материалов, комплектующих, готовых изделий; S ₂₃₃ – методы управления производственными процессами в реальном масштабе времени;

S ₃₁₁ – большая номенклатура применяемого оборудования; S ₃₁₂ – неравномерность загрузки рабочих мест; S ₃₁₃ – минимально допустимая продолжительность работы без переналадок; S ₃₁₄ – минимально допустимая партия обработки;

S ₃₂₁ – эффективность загрузки оборудования; S ₃₂₂ – очередность обработки деталей; S ₃₂₃ – контроль и регулирование хода производства;

S ₃₃₁ – размер партии запуска-выпуска; S ₃₃₂ – эффективность загрузки рабочих мест; S ₃₃₃ – движение партий деталей по рабочим местам;

S411 – автоматизация решения большого состава задач управления на стадиях планирования, контроля и регулирования на всех этапах жизненного цикла предприятия – маркетинга, материально-технического обеспечения, производства, конструирования, проектирования, технологий, документирования, внедрения, эксплуатации; S412 – декомпозиция всех уровней целей, стратегий и планов в измеримые показатели качества функционирования предприятия и результативности управления; S413 – перестройка функций и структур управления предприятием в соответствии с изменяющимися целями, производственными технологиями и автоматизацией решения задач управления;

S ₄₂₁ – формирование единого информационного пространства для решения всего состава задач по управлению предприятием; S ₄₂₂ – создание архитектуры ИСУП, адекватной целям, функциям, методам и структурам управления; S ₄₂₃ – выделение новых структур бизнес-процессов, отвечающих адаптации управления к постоянно меняющимся внешним условиям;

S ₄₃₁ – создание распределенных баз данных; S ₄₃₂ – сбор, обработка и предоставление больших объемов информации в требуемые сжатые сроки; S ₄₃₃ – обеспечение и контроль за достоверностью и полнотой состава информации, адекватной решаемым задачам управления;

S ₅₁₁ – информация о выпускаемой продукции, объекте управления и технологии изготовления; S ₅₁₂ – использование информации для решения производственных задач; S ₅₁₃ – исключение дублирования информации;

S ₅₂₁ – последовательность операций в биз-нес-процессе; S ₅₂₂ – движение обрабатываемых единиц в бизнес-процессе; S ₅₂₃ – передача информации на всех стадиях производства. S ₅₃₁ – совместимость баз данных ИСУП и САПР; S ₅₃₂ – разнообразие бизнес-процессов; S ₅₃₃ – типизация бизнес-процессов;

S ₆₁₁ – соответствие качества продукции нормативным показателям; S ₆₁₂ – сокращение сроков выполнения заказов; S ₆₁₃ – уменьшение численности административно-управленческого персонала предприятия;

S ₆₂₁ – показатели отклонения деятельности от плановой; S ₆₂₂ – устойчивость протекания производственных процессов; S ₆₂₃ – идентификация и прогнозирование основных возмущающих факторов и воздействий;

S ₆₃₁ – этапы внедрения ИСУП; S ₆₃₂ – сокращение материальных и ресурсных затрат; S ₆₃₃ – снижение себестоимости; S ₆₃₄ – увеличение прибыли.

Кортежное моделирование представляет собой описание модели в математической форме и позволяет рассматривать систему с точки зрения совокупности взаимосвязанных факторов. Исследуемая система управления мелкосерийным машиностроительным производством и построенная концептуальная модель являются сложными системами. Сложность заключается в огромном количестве факторов и состояний рассматриваемого объекта и в многообразии связей между ними, которые необходимо учитывать при принятии решений по совершенствованию управления.