ОТВЕТЫ №5: Теоретические Основы Автоматизированного Управления

1. Дайте понятие «объекты управления», «системы управления», перечислите и прокомментируйте основные функции управления.
2.  Перечислите основные структуры управления организацией, перечислите их достоинства и недостатки.
3. Перечислите и прокомментируйте основные этапы системного анализа.
4.  Перечислите и раскройте основные этапы метода экспертных оценок.
5. Перечислите и дайте сравнительный анализ методов определения предпочтений объектов.
6. Дайте определение декомпозиций, приведите основные модели декомпозиций, приведите пример использования различных моделей при декомпозиции цели «Повышение качества обучения».
7.  Раскройте содержание модели последовательного  анализа автоматизированных технологий управления.
8.  Дайте понятие логистики, функции, операции. Раскройте основные этапы закупочной логистики.
9. Дайте понятие производственной функции, перечислите и прокомментируйте основные характеристики производственной функции.
10. Раскройте основные подходы к определению множества функциональных подсистем АСОИУ.
11. Перечислите и прокомментируйте содержание обеспечивающих подсистем АСОИУ.
12. Раскройте содержательный смысл математической модели развития и размещения производства, перечислите возможные варианты задания целевой функции и ограничений.
13. Раскройте содержательный смысл математической модели формирования производственной программы.
14. Раскройте содержательный смысл математической модели общей задачи календарного планирования.
15. Раскройте содержательный смысл математической модели задачи календарного планирования заготовительного участка.

(одним файлом здесь  ТОАУ )

1. Дайте понятие «объекты управления», «системы управления», перечислите и прокомментируйте основные функции управления.
************************
ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ – производственно-технологические, организационно-экономические, социальные системы, обеспечивающие производство определенных конечных продуктов, благ, услуг.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ – совокупность людей, методов и организмов, организованных  в определенные структуры, обеспечивающие целенаправленное функционирование объекта управления при ограниченных ресурсах и времени. Функция управления – множество целенаправленных воздействий системы управления на объект управления, обеспечивающих достижения системой поставленных целей при оптимизации заданных критериев эффективности и ограничениях.

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ управления  Основные этапы:
1) пред плановый анализ,
2) планирование,
3) оперативное управление,
4) организация исполнения.

Пред плановый анализ – анализ и прогноз собственных возможностей и состояния элементов внешней среды, выявление и оценка проблемных ситуаций по основным видам деятельности, формирование целевых ориентиров развития.

Планирование следует рассматривать как совокупность методов и средств по определению целей функционирования и развития организации и разработке способов их реализации. С точки зрения государственного регулирования планирование  – совокупность действий, направленных на безусловное выполнение плановых заданий при эффективном использовании выделенных ресурсов. С точки зрения рыночных отношений планирование  – совокупность действий организации, направленных на эффективное реагирование на изменения рынка, то есть постоянное приближение предложений производителей к спросу потребителей

Оперативное управление производством предполагает управление материальными потоками предприятия, для которого характерны относительно короткие сроки принятия решений (рабочая смена, сутки, неделя, декада) и конкретизация основных производственных заданий (действие, срок, место действия, ресурсы).

Этап «Организация исполнения» включает в себя разработку организационных регламентов и экономических механизмов выполнения плановых заданий исполнителями, создание эффективных условий и мотиваций к исполнению плана.

2. Перечислите основные структуры управления организацией, перечислите их достоинства и недостатки.
**********************

ЛИНЕЙНАЯ
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ
ЛИНЕЙНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ
МАТРИЧНАЯ

Линейная структура управления.
Во главе каждого производственного или управленческого подразделения находится руководитель, на¬деленный всеми полномочиями и осуществляющий единоличное руководство подчиненными ему работниками и сосредотачивающий в своих руках все функции управления. Сам руководитель, в свою очередь, подчинен вышестоящему руководителю. На этой основе создается иерархия руководителей данной системы управления. Подчиненные выполняют распоряжения только одного руководителя. Вышестоящий орган управления не имеет права отдавать распоряжения каким-либо исполнителям, минуя их непосредственного руководителя.
Преимущества и Недостатки
– единство и четкость распорядительства;
– согласованность действий исполнителей;
– оперативность в принятии решений;
– получение исполнителями увязанных между собой распоряжений и заданий, обеспеченных ресурсами;
– личная ответственность руководителя за конечные результаты деятельности своего подразделения.
– высокие требования к руководителю, он должен иметь обширные разносторонние знания и опыт по всем функциям управления и сферам деятельности организации, что, в свою очередь, ограничивает масштабы возглавляемого подразделения и возможности руководителя по эффективному управлению им;
– большая перегрузка информацией, множественность контактов с подчиненными, вышестоящими и смежными организациями.

Функциональная структура управления.
каждый орган управления (либо исполнитель) специализирован на выполнении отдельных видов управленческой деятельности (функций). Решения по общим вопросам принимаются коллегиально. Функциональные подразделения (отделы планирования, маркетинга, производственно-технические службы и т.д.) получают право давать указания и распоряжения (в пределах своих полномочий) нижестоящим подразделениям. Функциональная структура управления производством нацелена на выполнение постоянно повторяющихся рутинных задач, не требующих оперативного принятия решений.
Преимущества и Недостатки
– высокая компетентность специалистов, отвечающих за осуществление конкретных функций;
– расширение возможностей линейных руководителей по оперативному управлению производством в результате их высвобождения от подготовки сведений по вопросам функциональной деятельности.
– трудности поддержания постоянных взаимосвязей между различными функциональными службами при комплексном решении проблемы;
– длительную процедуру принятия решений;
– отсутствие формальных взаимосвязей между работниками функциональных служб разных производственных подразделений;
– дублирование и несогласование указаний и распоряжений, получаемых работниками «сверху», поскольку каждый функциональный руководитель и специализированное подразделение ставят свои вопросы на первое место;
– нарушение принципов единоначалия и единства распорядительства.

Линейно-функциональные структуры управления.
Функциональные службы управления присутствуют в каждом дивизионном (продуктовом) подразделении и специализируются по основным видам деятельности. Как правило, эти структуры не имеют право самостоятельно отдавать распоряжения производственным подразделениям. Их основная задача — подготовка обоснованных планов для производственных подразделений по соответствующему разделу деятельности. По¬лучили наибольшее распространение в крупных промышленных фирмах, так как они обеспечивают оптимальное распределение труда (администрирование и специализация по функциям управления) между управленческим персоналом (сочетание принципа единоначалия с профессиональной компетенцией).
Недостатки: линейно-функциональных структур управления:
– отсутствие тесных взаимосвязей и взаимодействия на горизонтальном уровне между производственными отделениями;
– чрезмерно развитую систему взаимодействия по вертикали, а именно подчинение по иерархии управления.

Матричная структура управления.
Создается путем совмещения функциональной структуры с программно-целевыми методами управления. В соответствии с функциональной структурой (по вертикали) строится управление по отдельным сферам деятельности организации: НИОКР, производству, маркетингу. В соответствии с программно-целевыми методами управления (по горизонтали) организуется управление программами (проектами, темами).

3. Перечислите и прокомментируйте основные этапы системного анализа.
********************

1) На первом этапе должен быть получен ответ на вопросы:
– зачем нужна исследуемая система,
– каково ее предназначение в окружающем нас мире,
– качественно ли выполняет система свою миссию.
Исходя из предположения, что большинство исследуемых систем относится к классу сложных систем, можно предположить, что и проблемные ситуации редко встречаются по отдельности, а представляют собой взаимосвязанное множество. При этом полное множество проблемных ситуаций определяется экспертами на анализе всех взаимосвязей системы и внешней среды.

2) Второй этап ориентирован на анализ существующих целей системы и их корректировку. Анализ пространства целеполагания проводится по каждой из выявленных проблемных ситуаций либо по группе.
При этом рекомендуется использовать классификатор целей:<цели вышестоящей организации цели внешней среды, собственные цели системы, цели подведомственных организаций>

3) На третьем этапе проверяется соответствие реализуемых системой функций сформулированным целевым установкам. В практическом плане это требу¬ет построения (определения) полного множества нормативных функций по реализации поставленных целей и сопоставления их с функциями, реализуемыми системой в данный момент времени, а также одновременной проверки качества выполняемых функций.

4. Перечислите и раскройте основные этапы метода экспертных оценок.
***************************

Методы получения, обработки и анализа информации в слабоструктурированных системах с использованием знания и опыта специалистов получили название метода экспертных оценок.

Основная идея экспертных методов состоит в том, чтобы использовать интеллект людей, их способность находить решения в слабо формализованных задачах при большом количестве качественной информации, наличии противоречивых целей, критериев и ограничений.

1. проведение экспертизы,
2. формирования экспертного заключения,
3. ознакомления участников с результатами экспертного оценивания.

Организация работ по проведению экспертного оценивания предполагает создание конкурсной комиссии, основными обязанностями которой являются:
– определение целей и задач экспертизы;
– определение условий и сроков организации работ и представления документов;
– подготовка необходимых организационно-распорядительных документов (приказа о проведении экспертизы, методики организации работ, объявления о конкурсе и т.д.);
– организация приема и регистрации документов, описывающих объекты
экспертизы;
– выбор и обоснование системы критериев оценки объектов и их относи¬ тельной важности; – формирование экспертной комиссии и организация ее работы.

Проведение экспертизы может состоять из трех этапов:
1) предварительной экспертизы, проводимой конкурсной комиссией на предмет формального соблюдения правил представления материалов об объектах экспертизы;
2) основной экспертизы, проводимой экспертами в сроки и по технологии, согласованной с заказчиком;
3) повторной экспертизы, проводимой в том случае, если результирующий коэффициент согласованности экспертов не удовлетворяет заданному уровню достоверности оценок; при этом экспертам предлагается публично обсудить результаты и повторно провести экспертное оценивание, иначе конкурсная комиссия изменяет состав экспертов.

5. Перечислите и дайте сравнительный анализ методов определения предпочтений объектов.
**************************
РАНЖИРОВАНИЕ
ПАРНОЕ СРАВНЕНИЕ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СРАВНЕНИЕ
НЕПОСРЕДСТВЕННАЯ ОЦЕНКА

>> Ранжирование – упорядочение объектов по степени их предпочтения. Если между объектами нет одинаковых по сравнительным показателям элементов, то это отношение строгого порядка: х1 > х2 > х3 …>хп. Если между рядом объектов существуют отношения безразличия, то это упорядочение нестрогого порядка: х1 >х2 >хъ ~X4 ~X5 >…> хп.

>> Парное сравнение – процедура установления предпоч¬тения при сравнении всех возможных пар объектов. При сравнении двух объек¬тов Xi И XJ эксперт упорядочивает их по одной из альтернатив xi >Xj,xi xj или xi~xj, иначе = 0;
2) Cij= 1, если xi>xj, = 0.5, если xi~xj, = 0, если xj>xi

>> Непосредственная оценка представляет собой процедуру присваивания объектам числовых значений (баллов) в принятой шкале интервалов. Как пра¬вило, на практике используются пяти-, десяти- и сто балльные шкалы.

>> Последовательное сравнение представляет собой комплексную процедуру измерения, включающую как ранжирование, так и непосредственную оценку. При последовательном сравнении эксперт выполняет операции:
1) ранжирования объектов;
2) непосредственной оценки объектов на отрезке [0,1], полагая, что числовая оценка первого в ранжировании объекта равна единице, т.е. f(x1) = 1;
3)определения, будет ли первый объект превосходить по предпочтительности все остальные объекты вместе взятые. Если да, то эксперт увеличивает значение числовой оценки первого объекта так, чтобы она стала больше суммы числовых оценок остальных объектов. В противном случае он изменяет величину f(x1) так, чтобы она стала меньше, чем сумма оценок остальных объектов;
4) определения, будет ли второй объект предпочтительнее, чем все по¬ следующие вместе взятые объекты, и изменения f(x2) так же, как и для f(x1) в 3
5) сравнения предпочтительности последующих объектов и изменения их числовых оценок в зависимости от своего решения о предпочтительности.

Рассмотренные четыре метода измерения
– ранжирование,
– парное сравнение,
– непосредственная оценка,
– последовательное сравнение
… обладают различными качествами, но приводят к близким результатам.

Экспериментальная сравнительная оценка этих методов показала, что наиболее эффективным является комплексное применение всех методов для решения одной и той же задачи. При этом следует учитывать, что методом, требующим минимальных трудозатрат, является ранжирование, а наиболее трудоемким — метод последо¬вательного сравнения. Метод парного сравнения без дополнительной обработки не дает полного упорядочения объектов.

6. Дайте определение декомпозиций, приведите основные модели декомпозиций, приведите пример использования различных моделей при декомпозиции цели «Повышение качества обучения».
******************

ДЕКОМПОЗИЦИЯ — процедура формального разбиения системы на составляющие ее элементы (разбиение целого на части).

Модель основания-декомпозиции — набор формальных элементов, обеспечивающих однозначное разбиение целого на части.

При нормативном определении множества элементов декомпозиции используются в основном три вида моделей:
• модель «состава», предназначенная для определения формального набора элементов системы;
• модель «структуры», позволяющая раскрыть внутренние элементы и взаимосвязи между ними;
• модель «жизненного цикла», обеспечивающая выделение строго упорядоченной совокупности элементов, описывающих эволюционное преобразование исходных ресурсов в конечные продукты и услуги системы.

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ОБУЧЕНИЯ
– развитие мат базы
– повышение качества УМП
– улучшение качества преподователей

или

-повышен эффективности по новому набору
– ковышение качества учебн процесса
-повышен эффективности по трудоустройству

7. Раскройте содержание модели последовательного анализа автоматизированных технологий управления.
********************************
Будем рассматривать понятие информационной технологии управления в трех взаимосвязанных аспектах:

1)как совокупности методов и средств реализации функций управления и переработки информации;
2)как определенной последовательности операций по изменению форм и свойств информационных конечных продуктов системы;
3)как описание организационного регламента деятельности аппарата управления по реализации конечных продуктов системы управления.
Дальнейшая терминологическая детализация требует введения следую¬щих основополагающих понятий.

1
При анализе любой системы будем выделять конечные продукты, про¬изводимые объектом управления (материальные, финансовые, информационные) и производимые системой управления (информационные).

2
Множество конечных продуктов объекта управления определяется его целями и функциональными особенностями. Множество конечных продуктов системы управления ориентировано на информационное отображение управленческих решений и включает в себя следующие продукты деятельности:

– постановления,
– решения,
– приказы,
– распоряжения, – отчеты,
– справки,
– сведения,
– предложения,
– программы, – планы,
– планы мероприятий и т.д.

Информационные конечные продукты являются информационными ресурсами управления по вы¬пуску (производству) и реализации материальных конечных продуктовой системы.

3
Для каждого из видов конечных продуктов характерно наличие собственного жизненного цикла существования. При этом под жизненным циклом будем понимать определенную последовательность изменения формы и свойств конечных продуктов, начиная от их возникновения и заканчивая потреблением. Информационные конечные продукты характеризуются жизненными циклами управления и переработки информации. Жизненный цикл управления определяется принятой классификацией управленческих функций и включает в себя следующие фазы: прогнозирование, планирование, контроль, анализ, регулирование. Жизненный цикл переработки информации характеризуется наличием таких этапов, как регистрация, сбор, передача, обработка, отображение ,хранение, защита, уничтожение. Очевидно, что все предложенные модели не абсолютны и могут изменяться и дополняться.

4.
Проектирование автоматизированных информационных технологий управления (АИТ) включает в себя процессы последовательного взаимодействия выделенных фаз (этапов) жизненных циклов материальных конечных продуктов, управления и переработки информации.

8. Дайте понятие логистики, функции, операции. Раскройте основные этапы закупочной логистики.
************************

ЛОГИСТИКА — наука о планировании, организации, контроле и регулировании движения материальных, финансовых и информационных потоков в пространстве и во времени от их первичного источника до конечного потребителя.

ЛОГИСТ ФУНКЦИЯ – называют определенную последовательность видов дея¬тельности над элементами материального потока (Снабжение, Производство, Реализация).

ЛОГИСТ ОПЕРАЦИЯ – логистическая функция, не подлежащая дальнейшей декомпозиции.

ЗАКУПОЧНАЯ ЛОГИСТИКА – удовлетворение потребностей производства в материальных ресурсах с максимально возможной эффективностью.

Другими словами, необходимо четко определить: что закупать, сколько закупать, у кого закупать, на каких условиях закупать, минимизировав при этом затраты.

Этап 1. Выбор поставщика. Начинается с анализа и исследования рынка материальных ресурсов.

Этап 2.Определение потребности в материальных ресурсах. Два метода определения потребностей: на основе заказов, на основе расходов. На основе заказов: основывается на анализе конструкторской документации На основе расходов: основывается на анализе данных о расходах материалов при производстве.

Этап 3.Организация и планирование закупок.

• анализ и определение потребности, расчет количества заказываемых материалов (какие материалы, количество, время использования, возможности поставщиков, площади складов, издержки закупок);
• определение метода закупок (оптовые, регулярные мелкими партиями, по мере необходимости);
• согласование цены и заключение договора (в т.ч. разрабатываются стандартные бланки заказов);
• установление наблюдения за количеством, качеством и сроками поставок (в т.ч. оформление соответствующей документации);
• организация размещения товаров на складе.

Этап 4.организация функционирования системы снабжения. Организация поставок: через торговых агентов фирмы-поставщика, через посредническую фирму. Выгоднее первый. Если рынок плохо изучен, осваивается новая продукция – то второй.

9. Дайте понятие производственной функции, перечислите и прокомментируйте основные характеристики производственной функции.
****************

Совокупный общественный продукт Y есть функция затрат живого труда L, капитала К и природных ресурсов N:
Y =f[L, К, N).

Такого рода математические зависимости получили название «ПРОИЗВОДСТВ ФУНКЦИИ ВЫПУСКА».
Обратные математические зависимости L=f{Y), K=f{Y), N=f{Y) получили название ФУНКЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИЗДЕРЖЕК.

Основные характеристики производственных функций
Будем рассматривать производственные функции с одним продуктом и не¬сколькими видами ресурсов. Функция выпуска в этом случае имеет вид Y=f{X), где Y— скаляр, а X = (xl,x2,…,xi,…,xn) — вектор и xt >0, i = от 1 до n. При этом бу¬дем считать, что все входные переменные непрерывны, а результирующий по¬казатель достаточно гладко меняется при изменении переменных.

Для определения основных характеристик сделаем ряд предположений, имеющих под собой определенное экономическое содержание.

1) Первое экономическое предположение состоит в том, что при отсутствии хотя бы одного производственного ресурса производство невозможно, т.е. Y = f{xl,x2,…,xi=0,…xn) = 0.

2) Второе экономическое предположение связано с направлением изменения объемов производства в зависимости от изменения количества используемых ресурсов. Предполагается, что при увеличении производственных ресурсов выпуск продукции не уменьшается, т.е. f(x1)<=f(X2) при x1<=x2

3) Третье предположение связано с тем, что в условиях чисто экстенсивного роста производства (в основном за счет привлечения дополнительных ресурсов) увеличение затрат лишь одного производственного ресурса приводит к снижению эффективности его использования. Например, непрерывный рост станочного парка без увеличения соответствующей численности работающих не приводит к пропорциональному увеличению объемов производства.

4) Четвертое предположение ориентировано на то, что при пропорциональном росте количества используемых ресурсов на величину X объемы производства увеличиваются на эту же величину. Такие производственные функции получили название производственных функций с постоянной отдачей от расширения производства.

10. Раскройте основные подходы к определению множества функциональных подсистем АСОИУ.

************************

Организационная структура АСОИУ состоит из двух частей: функциональной и обеспечивающей.

Функциональные части (подсистемы) представляют собой совокупность методов и средств автоматизации, совокупности взаимосвязанных функций управления. ПОДСИСТЕМЫ:

– технико-экономического управления;

– оперативного управления основным производством;

– управления материально-техническим снабжением;

– управления реализацией и сбытом; – бухгалтерского учета и управления финансами;

– управления кадрами;

– управления вспомогательным производством.

СИСТЕМА принято называть множество взаимосвязанных функциональных подсистем. Признаками выделения подсистем (объединения комплексов задач в подсистемы) могут быть:

– однотипность реализуемых функций управления;

– общие пользователи (потребители полученных информационных конечных продуктов);

– наличие технологической и временной взаимосвязи между элементами основной деятельности предприятия;

– необходимые элементы деятельности производственной системы. КОМПЛЕКС ЗАДАЧ

– совокупность программных модулей и баз данных, реализующих однотипную функцию управления над определенной фазой (этапом) производства конечных продуктов системы.

И, наконец, задача представляет собой совокупность программных модулей и баз данных, реализующих один из этапов жизненного цикла обработки информации при реализации конкретной функции управления.

11. Перечислите и прокомментируйте содержание обеспечивающих подсистем АСОИУ.

************************************

Обеспечивающие части (подсистемы) включают совокупность методов и средств реализации и эксплуатации функциональных подсистем. Обеспечивающие части АСУ предназначены для организации взаимосвязи отдельных элементов АСУ при ее функционировании.

СОСТАВ

– организационное,

– правовое,

– эргономическое,

– лингвистическое,

– информационное,

– программное,

– математическое,

– техническое обеспечение.

…подробнее…

Организационное обеспечение – представляет собой совокупность средств и методов, предназначенных для проведения технико-экономического анализа существующих систем управления, методик выбора и постановки задач автоматизации, организации производства и управления предприятием в условиях АСУ.

В составе организационного обеспечения АСУ рассматриваются основные компоненты:

– методы и средства организации проектирования АСОИУ;

– техническую документацию на систему;

– должностные инструкции персонала, принимающего участие в разработке, внедрении и эксплуатации системы.

Правовое обеспечение представляет собой совокупность норм, прав и должностных обязанностей, выраженных в нормативных актах, устанавливающих и закрепляющих:

– цели, функции и структуры элементов АСУ;

– порядок их создания, внедрения и функционирования.

Эргономическое обеспечение представляет собой совокупность методов и средств, предназначенных для выбора и обоснования проектных решений, создающих оптимальные условия высокоэффективной и безошибочной деятельности персонала (пользователей).

Составляющими эргономического обеспечения являются комплекс методик, нормативных материалов, технических и информационно-программных средств, обеспечивающих выполнение следующих условий:

– оптимальную организацию рабочего места пользователя;

– рациональные способы организации взаимодействия с ЭВМ;

– объективную оценку качества работы пользователя в СУ;

– эффективную систему подготовки и переподготовки персонала.

Лингвистическое обеспечение представляет совокупность языковых средств, предназначенных для облегчения общения пользователей с автоматизированной системой.

В состав лингвистического обеспечения входят:

– языки описания, управления и манипулирования данными в различных CУБД;

– диалоговые системы взаимодействия пользователя с ЭВМ;

– языковые средства систем автоматизации проектирования АСУ;

– группы терминов и определений, используемых в процессе проектирования, внедрения и эксплуатации системы профессиональная терминология.

Математическое обеспечение АСУ — совокупность средств и методов реализации экономико-математических моделей в управлении предприятием (организацией). В составе математического обеспечения обычно рассматривают математический аппарат описания задач управления, методы их решения, а также техническую документацию по их сопровождению .

Техническое обеспечение АСУ представляет собой комплекс технических средств, осуществляющих регистрацию, сбор, передачу, обработку, отображение, защиту, хранение информации, а также средства оргтехники и устройства управлениями.

В составе технических средств рассматриваются:

– технические средства АСОИУ;

– методические материалы по выбору состава, структуры комплекса технических средств, режима их эксплуатации;

– технический персонал по обслуживанию техники.

Под программным обеспечением АСУ понимается совокупность программ и программных средств для реализации комплекса функциональных подсистем на базе средств вычислительной техники.

В состав программного обеспечения входят:

– обще системное программное обеспечение (ОС, СУБД);

– прикладное программное обеспечение (специализированные языки программирования, ППП);

– технологии разработки программного обеспечения.

Информационное обеспечение представляет собой совокупность данных, языковых средств описания данных, методов организации, хранения, накопления и доступа к информации, а также способов ее отображения и представления пользователям.

В составе информационного обеспечения АСУ рассматриваются:

– система классификации и кодирования информации;

– унифицированная система документации;

– системы баз данных, объединенные в информационную модель предметной области.

12. Раскройте содержательный смысл математической модели развития и размещения производства, перечислите возможные варианты задания целевой функции и ограничений.

*********************

В общем случае эта задача формулируется следующим образом:

при заданных (прогнозных) потребностях и структуре продукции, ограничениях на ресурсы найти варианты развития и размещения производств на перспективу (объемы производства, обеспечивающие спрос, транспортные схемы доставки сырья и готовой продукции) при минимизации комплексного критерия эффективности на создание и функционирование предприятий.

Все множество рассматриваемых моделей будем классифицировать:

– по виду используемого критерия оптимальности,

– по способу учета фактора времени,

– по типу используемых переменных;

– по способам учета транспортных факторов,

– по степени учета этапов жизненного цикла конечных продуктов,

– по количеству конечных продуктов исследуемого производства.

С точки зрения учета фактора времени различают динамические и статические постановки задач развития и размещения. Наиболее общей и методологически правильной является динамическая постановка задачи, при которой функционирование производственного комплекса рассматривается в рамках единой задачи для каждого периода планирования.

При статической постановке задачи будущее состояние производства определяется для фиксированного контрольного периода (чаще всего последнего года планирования). В статической постановке в качестве показателей-аргументов используются интегральные (суммарные за ряд лет) параметры, в динамической же постановке могут использоваться как интегральные, так и среднегодовые взвешенные показатели.

По типу используемых переменных различают дискретные (вариантные) и непрерывные (безвариантные) постановки задач.

В вариантных задачах с дискретными переменными предусматривается возможность предварительного (до решения задачи) определения конечного числа возможных вариантов развития каждого предприятия с фиксированием мощности, специализации и вели¬чины затрат. При этом переменные принимают как дискретные, так и булевы значения. В оптимальный план такие варианты либо входят целиком, либо во все из него исключаются.

Безвариантные задачи с непрерывными переменными используют в тех случаях, когда технико-экономические параметры модели должны быть определены в ходе решения задачи. В этом случае задается определенный диапазон изменения основных параметров, оптимальные значения которых выбираются на основе некоторых закономерностей (например, зависимости затрат от объема производства).

По степени учета влияния транспортного фактора различают производственные и производственно-транспортные задачи. Если в первом случае транспортным фактором можно пренебречь из-за незначительности его влияния на вариант развития и размещения производств, то во втором — задача решается только при комплексном учете как производственных затрат, так и затрат на транспортировку сырья, материалов и готовой продукции.

По способу отражения транспортных условий в модели различают задачи в матричной и сетевой формах.

При постановке задачи в матричной форме предварительно разрабатываются рациональные маршруты по доставке продукции от поставщиков к потребителям и исчисляются суммарные транспортные затраты на перевозки по этим маршрутам.

При постановке задач в сетевой форме рассматривается реальная транспортная сеть, для которой определены затраты по отдельным звеньям. Оптимальные же маршруты движения грузов определяются в ходе решения самой задачи.

По степени учета этапов жизненного цикла конечного продукта выделяют одноступенчатые (одноэтапные) и многоступенчатые (многоэтапные) модели. В первом варианте рассматриваются задачи развития и размещения производства, в которых связи по производству и доставке продукции в системе учитываются по схеме «производство-потребление».

Необходимость учета прохождения исходного продукта (сырья) через несколько этапов переработки, достаточно жестко связанных друг с другом (руда, чугун, сталь, прокат), при¬водит к постановке многоэтапных задач.

13. Раскройте содержательный смысл математической модели формирования производственной программы.

************************

При формировании производственной программы считаются заданными:

– продуктовая стратегия (продукция, обеспеченная госзаказом;

– основная продукция; побочная продукция, услуги);

– структура рынка сбыта (потребители, номенклатура, ожидаемый спрос);

– производственно-технологические, материальные и финансовые возможности фирмы на рассматриваемом горизонте планирования.

Задача состоит в определении объема продаж и предоставляемых услуг как по основной, так и побочной продукции компании при оптимизации заданных целевых результатов и выполнении системы ограничений.

В качестве таких ресурсов могут рассматриваться:

– производственное оборудование,

– производственные площади,

– производственный персонал и т.д.

В ряде случаев задачу оптимизации портфеля продукции целесообразно представлять в виде многокритериальной модели с набором коэффициентов относительной важности каждого из критериев.

14. Раскройте содержательный смысл математической модели общей задачи календарного планирования.

***************************

календарное планирование – детализация плана производства продукции предприятия по срокам выпуска каждого вида продукции и своевременное доведение этих показателей до каждого участка и рабочего места.

В настоящее время существует много методов календарного планирования, но все они опираются на одни и те же принципы, а именно: принципы прямого и обратного планирования и принцип ограниченной и неограниченной загрузки.

Прямое планирование предполагает, что выполнение заказа начинается с поступления заказа (независимо от срока его исполнения), после чего все операции планируются вперед (из прошлого в будущее), начиная с этой даты. Такой подход позволяет рассчитать срок исполнения заказа и определить самую раннюю дату отгрузки заказа.

Обратное планирование заключается в планировании последней операции, причем за отправную точку принимается установленная дата исполнения заказа. После этого все предшествующие операции планируются в обратном порядке (из будущего в прошлое).

Обратное планирование позволяет определить время начала производства для его своевременного выполнения. При неограниченной загрузке возможность несоответствия мощности рабочего центра и объема запланированных для него заказов игнорируется. В результате в некоторые периоды времени имеет место превышение загрузки рабочего центра над его мощностью, что не исключает недозагрузки рабочего центра в других случаях.

Принцип ограниченной загрузки учитывает ограничения мощности рабочего центра. В случае если мощность рабочего центра недостаточна для обработки всех запланированных заказов, часть из них может быть перенесена на другие периоды.

Часто бывает так, что в конкретном рабочем центре примерно в один и тот же момент времени оказывается сразу несколько производственных заданий, ждущих своей очереди на выполнение.

В этом случае возникает вопрос, в какой последовательности эти задания выполнять, каким образом назначать приоритеты исполнения? На этот вопрос существуют различные ответы:

* Первым пришел – первым вышел. Наиболее простой метод, при котором рабочие задания выполняются по принципу очередности поступления в данный рабочий центр;

* Ранняя дата окончания операции. Первым выполняется рабочее задание, которое имеет самую раннюю планируемую дату завершения;

* Короткое время производства. Первым выполняется рабочее задание с самым коротким временем производства. В случае использования этого способа объем незавершенного производства, как правило, низок, но повлиять на сроки выполнения рабочих заданий невозможно;

* Длительное время производства. Метод, противоположный предыдущему;

* Критическое отношение. Приоритет рабочего задания тем выше, чем меньше критическое отношение (КО) времени, оставшегося до завершения задания ко времени, оставшемуся до конца производства. Это наиболее эффективный способ, обусловливающий, в среднем, высокую степень своевременности выполнения заказов при сравнительно невысоком уровне незавершенного производства.

В зависимости от стратегии производства: единичное (позаказное), серийное, массовое, – методы календарного планирования будут различаться. Единичное (позаказное) производство характеризуется большим количеством заказов на изготовление разнообразной продукции единицами и малыми, не повторяющимися партиями. При этом в одних изделиях преобладают механические работы, в других монтажные и т.д.

Следовательно, при календарном планировании заказы должны быть сгруппированы так, чтобы обеспечить наилучшее сочетание сроков изготовления с равномерной загрузкой рабочих центров. Чтобы выдержать такое условие, прежде чем заключать договора с заказчиком, делается предварительный расчет производственного цикла изготовления заказа.

Другой отличительной особенностью планирования единичного производства является включение в цикл изготовления заказа всех стадий подготовки производства и изготовления изделия, т.е. разработка конструкции, технологии, нормирования затрат труда, проектирование и изготовление оснастки, изготовление, испытание и доводка изделий. Календарное планирование основывается на разработке и соблюдении сквозных цикловых графиков технической подготовки каждого заказа к производству и его поэтапного выполнения, в увязке с цикловым графиком по другим заказам.

Календарное планирование в единичном производстве включает в себя расчет производственного цикла по каждому заказу и расчет потребного числа рабочих мест по определенному алгоритму. На основе этих расчетов и с учетом возможного меж операционного пролеживания деталей формируется по каждому заказу объемно-календарный график выполнения заказа.

График строят в порядке, обратном ходу технологического процесса, то есть применяют обратное планирование. По графику определяется общий цикл изготовления заказа, который сопоставляют с заданным сроком. Продукция, имеющая более длительный цикл изготовления, запускается в производство раньше, чем другие детали, для того чтобы согласовать бесперебойное их поступление на сборку.

Для взаимной увязки по времени и более полного использования оборудования и площадей по всем заказам составляется сводный объемно-календарный график. Чтобы избежать совпадения работ на одном и том же оборудовании для нескольких заказов, необходимо откорректировать сроки выполнения работ, предусмотренные графиком выполнения отдельных заказов. Необходимо определить мероприятия по ликвидации узких мест и догрузить недогруженное оборудование.

Сводный объемно-календарный график ежемесячно корректируется с учетом данных о выполнении производственной программы рабочими центрами, состоянии незавершенного производства и заказа о новых заданиях. Одновременно уточняется номенклатура и объем работ. С учетом этих особенностей окончательно уточняется сводный объемно-календарный график заказов и на основании его каждому рабочему центру выдается месячная производственная программа работ.

Для серийного типа производства характерно изготовление одного изделия разных модификаций или нескольких видов изделий сериями различной величины. Под серией понимается число изделий, одинаковых по конструкции и технической характеристике. Для серийного производства характерна обработка деталей и сборочных единиц партиями. Под партиями понимается планируемое и учитываемое число одинаковых деталей или сборочных единиц, одновременно запускаемых в производство и обрабатываемых с однократной затратой подготовительно-заключительного времени.

В зависимости от номенклатуры изготовляемых изделий и степени устойчивости элементов конструкции в оперативном планировании применяются основные системы планирования:

1) комплектная, которая имеет разновидности,

– комплектно-узловая,

– комплектная и комплектно-технологическая,

– машинно-комплектная,

– планово-комплектная

2) подетальная, которая имеет разновидности:

– собственно подетальная система

– система непрерывного планирования.

Эти системы отличаются по характерным признакам:

– планово-учетная единица (деталь, конструкторский узел, группа деталей с общим сроком подачи на сборку); календарно-плановые нормативы (размер партии, производственный цикл, задел и т.д.);

– форма планового задания (квартальная и месячная подетальная программа, графики запуска-выпуска);

– область применения (небольшая, средняя, большая номенклатура изделий с учетом типа производства).

В основе планирования серийного производства лежат календарно-плановые нормативы. Они включают в себя размер партии, нормативный размер партии и периодичность запуска партий, производственный цикл, опережение запуска-выпуска партии, деталей и узлов изделий, уровень заделов и объем незавершенного производства.

С точки зрения производительности труда целесообразна работа большими партиями, так как уменьшается подготовительно-заключительное время, приходящееся на одну деталь. Однако увеличение партии ведет к увеличению производственного цикла и росту незавершенного производства. Поэтому нахождение оптимальной партии сводится к установлению такого числа деталей, при котором минимальны затраты на одну деталь.

Величина партий деталей, узлов и изделий предопределяет периодичность процессов производства при данной программе и таким образом создает своеобразный ритм серийного производства, что существенно отличает его от единичного, в котором подобная периодичность отсутствует.

При массовом производстве оперативное планирование проводится по каждой детали. С ритмом выпуска изделий цехом окончательной сборки согласованы ритмы остальных поточных линий. Ритмичная работа находит отражение в ежедневном выпуске одинакового или равномерно-нарастающего количества продукции.

Нормативно-календарные расчеты включают в себя установление регламента работы поточных линий, цикла изделий и нормы незавершенного производства в виде внутрилинейных и межлинейных заделов.

Межлинейные заделы обеспечивают начальную операцию смежных поточных линий и по своему назначению подразделяются на транспортные, оборотные, страховые.

Используя календарное планирование производства можно получить ответы на вопросы: «Когда произвести?» и «Где произвести?».

Однако, количество параметров, используемых в расчетах и составлении графиков настолько велико, что ручные расчеты отнимают много времени от самого периода производства, и к тому же повышают вероятность получения неверных результатов.

Следовательно, наиболее эффективным способом решения задачи календарного планирования представляется автоматизация всех расчетов, что позволит сократить время перепланирования производства от потребностей сбыта, сократить запасы как готовой, так и незщавершенной продукции, оптимизировать поставки необходимых материалов и комплектующих от текущей производственной потребности.

15. Раскройте содержательный смысл математической модели задачи календарного планирования заготовительного участка.

***************************

Постановка задачи Для производственных участков, работающих на удовлетворение календарного спроса на изделия (обычно спрос на продукцию по интервалам планирования не равномерен), планирование производства изделий в каждом интервале возможно по двум вариантам:

• производить в каждом интервале планируемого периода требуемое количество каждого вида изделия;

• производить в каждом интервале планируемого периода часть требуемого количества, но обеспечивать покрытие спроса за счет перепроизводства данного изделия в предыдущих интервалах.

1-й вариант – требует наличия свободных мощностей оборудования, которое в периоды пониженного спроса бывает не загружено.

2-й вариант – может привести к образованию сверх¬нормативных запасов каждого изделия, что связано с увеличением оборотных средств предприятия.

Решение задачи по 1в: сводится к расчету производственной мощности под данную производственную программу.

Решение по 2в: Пусть имеется производственный участок, выпускающий п видов продукции. Весь интервал планирования разбит на т равных периодов. Пусть Vij величина спроса на i-е изделие в j-м интервале планируемого периода; Vi0 величина начального запаса по i-му изделию; на участке имеется l = 1,q ви¬дов оборудования. Допускается некоторая взаимозаменяемость оборудования. Rij — величина планового фонда работы l-го оборудования в j-м интервале. Пусть Xijl — величина выпуска i-ro изделия в j-м интервале планируемого периода на l-м виде оборудования. Очевидно, что величина Хijl должна определяться, исходя из условий обеспечения потребности в каждом изделии в каждом интервале планируемого периода, т.е. должно выполняться условие: Vio+??xijl>=?Vij ,i=1,n, t=1,m (a)
Так как график потребности в общем случае неравномерен, а ресурс каждого оборудования ограничен, то должно выполняться следующее условие: ?dil*xijl<=Rlj j=1,m, l=1,q (b)
где dil — время обслуживания единицы i’-го изделия на l-м оборудовании.

Критерий оптимальности – обеспечение равномерности загрузки оборудования, дающей как прямой экономический эффект, так и косвенный, возникающий при улучшении условий труда и повышении качества работы оборудования. Работа участка должна быть ориентирована на удовлетворение спроса в каждом интервале планируемого периода. Увеличиваем ритмичность выпуска, создаем незавершенное производство. Возникает необходимость учитывать потери от замораживания вложенных оборотных средств. При наличии нескольких видов оборудования для некоторого изделия, затраты на его изготовление могут быть неодинаковы.

С учетом приведенных выше рассуждений в качестве критерия оптимальности задачи можно предложить следующее выражение: Z = Z1+Z2+Z3, (1)
где Z1 — затраты по выпуску изделий при данном варианте календарного плана; Z2,Z3 — соответственно потери от создания незавершенного производства и неравномерности загрузки оборудования. Очевидно, что в общем случае одно или два слагаемых в выражении (1) могут отсутствовать. Обозначим через cil — затраты на изготовление i-го изделия на l-м оборудовании; ai — потери от единицы «пролеживания» i-го изделия; BL — потери от недогрузки l-го оборудования в периоды пониженного спроса.

Тогда математическая постановка задачи календарного планирования ра¬боты заготовительного участка имеет следующий вид: требуется определить множество Р = {xijl |i=1,n ,j=1,m, l=1,q} при минимизации целевой функции и выполнении ограничений (a), (b).
Анализ математической постановки задачи календарного планирования заготовительного участка показывает, что по своему содержанию ее ограничения почти аналогичны известным задачам оптимального распределения ресурсов при заданном времени выполнения работ.