CC BY
49
УДК 69.003
А.З. Ефименко, Г.Ю. Разутов*
ФГБОУВПО «МГСУ», *000 «Электронные финансы»
КОМПЬЮТЕРНОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ОПЕРАТИВНЫХ ПЛАНОВ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ
СТРОЙИНДУСТРИИ
Управление предприятиями стройиндустрии как сложной системой предполагает использование комплексного подхода и компьютеризации. Предложены различные модели оперативного управления и планирования производства на технологических линиях предприятий стройиндустрии. Осуществлен выбор критериев и условий решения задач.
Ключевые слова: оперативное управление, планирование, информация, моделирование, целевая функция, ограничения.
По современным воззрениям, для всех видов бизнеса основными управленческими функциями являются (рис. 1) [1—3]:
планирование — определение целей и направлений деятельности предприятия; принятие управленческого решения — определение правильной системы действий в постоянно изменяющихся внешних условиях;
организация — наилучшая система структурирования цели, включающая командные функции, разделение труда, распределение ответственности и прав;
управление персоналом и укомплектование штата — создание и развитие преданного, хорошо обученного, профессионального коллектива;
эффективная коммуникация — наличие открытых каналов общения руководства предприятия и сотрудников;
мотивация и стимулирование сотрудников — поощрение и вознаграждение сотрудников за нахождение и осуществление способов эффективной работы;
руководство — соответствие методов и стиля руководства требованиям ситуации;
контроль и анализ результатов — сравнение желаемых результатов с достигнутыми и осуществление необходимых корректирующих действий.
Эффективное управление предприятием предполагает практическое осуществление этих функций в процессе производственно-сбытовой деятельности.
Создание необходимых предпосылок и условий в решающей мере зависит от руководителя предприятия и применяемых методов управления.
260
© Ефименко А.З., Разутов Г.Ю. , 2012
Моделирование оперативных плановых решений осуществлялось для предприятий строительной индустрии (заводов ЖБИ), выпускающих широкую номенклатуру индустриальных изделий.
На этом уровне рассматриваются технологические линии заводов ЖБИ с поточно-агрегатной схемой производства. Существующее производство имеет следующие особенности. На технологической линии в течение дня может осуществляться производство нескольких марок изделий совместно, но в каждый конкретный момент времени на формовочном переделе выпускается только какая-либо одна марка изделий. Склад готовой продукции имеет определенную площадь, которая ограничивает объемы хранения различных марок изделий.
К технологической линии прикреплены определенные марки изделий, которые на ней производятся в определенном ассортименте для обеспечения потребностей монтажа. Специализация технологических линий и схема прикрепления к ним является результатом решения задач вышестоящих уровней управления (например, на уровне производственного объединения предприятий).
За сутки в процессе производства на линии может быть осуществлено некоторое число формовок, определяемое средней скоростью формирования, достигнутой на данной линии. Эта скорость меняется в зависимости от марок формуемых изделий. Таким образом, в производственном цикле технологической линии может одновременно использоваться определенное число форм различных марок (которое равно величине достигнутого среднего числа формовок, умноженного на коэффициент оборачиваемости форм).
Изменение плана выпуска изделий по маркам приводит к возникновению переналадок различных видов или замен форм (замены в парке форм производятся за счет имеющихся на складе запасов).
Величиной, определяющей производительность формовочного передела, является средняя достигнутая скорость формования (среднемесячная или средне-квартальная), скорректированная в сторону повышения производительности труда и увеличения выпуска продукции с учетом технического прогресса на предприятии.
Экономико-математическая постановка. Задача внутримесячного планирования вначале формулируется для технологических линий с ограниченной номенклатурой изделий. Для технологической линии с агрегатно-поточной технологической схемой производства известно следующее:
график поставки изделий со склада готовой продукции на строительные площадки, устанавливающий номенклатуру и объем поставок, шт., на каждый 1 день планового периода;
прикрепление определенной номенклатуры изделий к технологической линии, а также допустимое число замен (переналадок) форм, шт.;
период планирования, задаваемый числом рабочих дней; скорость формования по видам (маркам) изделий, шт./ч,
запасы изделий, хранящиеся на складе готовой продукции, по состоянию на первый день планового периода с указанием количества по каждой марке, шт.;
объемы страховых запасов, которые должны быть в наличии на складе готовой продукции в каждый день планового периода, шт.;
план производства изделий в день, предшествующий началу планового периода, шт.
Требуется разработать такой план производства изделий на данной технологической линии и назначить такие объемы выпуска изделий по маркам в каждый день планового периода, чтобы объем выпуска и ежедневный запас изделий на складе готовой продукции (за вычетом объема страхового запаса), обеспечивал
ежедневное, обязательное удовлетворение имеющихся потребностей в изделиях и конструкциях (обязательное выполнение плана поставок); имеющиеся на данной технологической линии производственные мощности использовались для данной номенклатуры выпуска максимально, а количество изделий по объему и номенклатуре выпускаемой продукции при переходах от одного рабочего дня к последующему, характеризующихся изменением задействованного парка бортоснастки, было выдержано в заданных пределах.
Критерий решения задач — максимум выпуска изделий (штуки, рубли, кубические метры).
Выбор этого критерия обусловлен тем, что при оперативном планировании необходимо знать максимальные возможности производства. В подсистему оперативного планирования производства входят другие задачи с критериями минимума затрат на производство, минимума недогрузки технологического оборудования и т.д., что позволяет выполнить вариантные расчеты плана производства изделий.
Планирование перепроизводства сверх заданных объемов отгрузки разрешается только для рентабельных или дефицитных в производстве марок изделий, в противном случае, просто указывается имеющийся резерв производительности технологической линии во временном выражении.
Если какие-либо изделия заведомо дефицитны, то в целевой функции цены на эти изделия могут быть искусственно увеличены (вводятся условные цены), для изделий недефицитных цены в целевой функции приравниваются нулю или же устанавливаются минимальными.
Уровень решения задачи — предприятие сборного железобетона, объект управления — технологическая линия с агрегатно-поточной технологической схемой. Периодичность решения — один раз в месяц, при проведении корректировок до 4...6 раз в месяц.
В процессе решения задачи формируется календарный план производства изделий на технологической линии с поточно-агрегатной технологической схемой производства и ограниченной номенклатурой выпускаемых изделий (до 10 марок) на период планирования — месяц, с получением суточных объемов выпуска и складирования по каждой марке.
Решение задачи состоит в том, чтобы по известным потребностям строительных площадок в изделиях (план поставок) и техническим возможностям технологической линии завода ЖБИ найти оптимальный план-график ежедневного производства изделий (план производства) в течение определенного промежутка времени (неделя, декада, месяц). При этом должен быть обеспечен максимум выпуска изделий (штуки, рубли, кубические метры).
Таким образом, для технологической линии известно:
а) план ежедневной потребности строительных площадок в изделиях, изготавливаемых на линии в течение определенного промежутка времени (план поставок); план поставок задается в виде совокупности векторов ежедневной потребности в изделиях:
р (/) = {/, /21,..., Л ,..., /л}; л = V, t = 1Т,
где р(/) — вектор потребности в изделиях строительных площадок в /-й день; / — число изделий _/'-го вида, которое должно поставить данное предприятие на строительные площадки с технологической линии в /-й день; л — максимальное число видов (марок) изделий, которое необходимо поставить строительным площадкам в течение планового периода; / — продолжительность планового периода, дн.;
б) технические возможности линии:
N. — максимальное число форм /-го типа на линии;
N — максимальное число форм, находящихся в производственном цикле технологической линии;
I. — число изделий/-го вида, которое можно изготовить на одной форме в единицу времени (день);
К — коэффициент складирования, определяющий число изделий/-го вида, которое можно хранить на 1 м2 полезной площади склада;
а. — максимальное число замен форм (переналадок) для производства одного вида изделий на формы для производства других видов изделий за каждый день;
в) состояние производства на технологической линии на день, предшествующий началу планового периода;
Фо. — запас изделий/-го вида на складе;
N. — число форм для производства изделий/-го вида;
г) минимальный запас изделий /-го вида, который всегда должен оставаться на складе после выполнения спроса в данном изделии строительных площадок (страховой запас) — д.
Для решения задачи, исходя из технических возможностей линии при условии обязательного выполнения плана поставок, вводятся следующие ограничения:
где N — число формовок, позволяющих изготовить/-е изделие на технологической линии в /-й день. Это неравенство означает, что число формовок, позволяющих изготовить данное изделие в данный день, меньше или равно максимальному числу форм того же вида, находящихся на линии с учетом их оборачиваемости;
/=1
Это неравенство означает, что сумма форм всех типов, используемых в производстве изделий на линии в день, меньше или равна максимальному числу ферм, находящихся в производственном цикле линии с учетом оборачиваемости;
Это неравенство означает, что разность между числом/-го типа в данный момент и числом форм того же вида в предыдущий не должна превышать максимального числа замен (переналадок) для форм данного вида;
г) условие обязательного выполнения плана поставок на каждый день:
где / — последний день планового периода.
Это условие означает, что сумма изделий/-го вида, произведенных на линии с начала планового периода по /-й день включительно, должна быть не меньше суммы изделий того же вида, которую необходимо поставить строительным площадкам с начала периода по (/+1)-й день, плюс страховой запас, минус запас изделий на складе в день, предшествующий началу планового периода;
д) условие относительно емкости склада — линейные неравенства от аргументов N.t
a) NJt < Nt ; j = 1, j ; t = 1, t,
в) Njt - Nj,t_i < aj (t); t = 1, t ; j = 1, j.
Shnß > ij- фj +T fjt '; j = ^J; t = ^t >
f=tj= j
s = S Фок + S S UjNjt '- ft 'K ; t = l,t,
t '=i j=i
где — полезная площадь склада готовок продукции.
Это условие означает, что сумма площадей склада, занятых под первоначальный запас изделий всех видов и под накопленные за предшествующие дни периода / объемы изделий, а также под изделия всех видов, изготовленные в день /, не должна превышать полезной площади склада.
е) число формовок, которые использованы для производства 7-го вида изделий на технологической линии, не может быть отрицательным и должно быть меньше или равно числу форм, пригодных для производства данного вида изделий.
Все введенные неравенства линейные, целевую функцию также выбираем линейной. Она имеет вид
х£ =д^ )>
7=1 /=1
где и — прибыль, отпускная цена или объем единицы 7-го вида изделий.
Нужно максимизировать целевую функцию (найти тах .)) при выполнении всех неравенств. Для этой цели используется стандартная программа линейного программирования.
Задача решается для цеха, технологической линии; периодичность получения плана-графика—три-четыре раза в течение месяца, его корректировка осуществляется с учетом реальных изменений производственной ситуации.
В случае необходимости ЛПР с помощью выбора критерия и изменений в исходной информации (числа форм, их оборачиваемости, скорости формования) осуществляет расчет вариантов оперативного плана, окончательное решение принимается руководителями, организаторами производства [4].
Такое моделирование внутримесячного оперативного планирования производства данного ассортимента изделий позволяет определить максимальные возможности технологической линии с ограниченной номенклатурой (до 10 марок) деталей с учетом наличного парка форм и получить следующие данные: месячный план производства на технологическую линию с оптимально взбивкой на декадные и суточные объемы; размер запасов изделий на складе готовой продукции с учетом надежного обеспечения их комплектной поставки на строительные объекты.
Следует отметить, что в современных условиях совершенствования хозяйственного механизма в строительстве в системе технико-экономических показателей трудно выделить доминирующие критерии. В этом случае рассматриваемую проблему целесообразно представить в виде модели диалога и использовать опыт и интуицию ЛПР в оценке сложившейся экономической ситуации.
Предположим, нужно получить календарный план производства изделий
РЛ; /);
7 = 1Л / = ; и план работы склада готовой продукции Ф(/, /),
Л= 17;/ = йГ
на данной технологической линии (с получением суточных объемов выпуска и складирования по каждому виду и марке изделий). При этом необходимо учитывать ограничения, связанные с бортоснасткой, числом переналадок и страховыми запасами на складе. На складе должно находиться достаточно изделий для обеспечения плана поставок.
Выбор критерия решения задачи в значительной степени зависит от конкретных условий. Критерием оптимизации может служить максимум выпуска в стоимостном или натуральном выражении (максимум объема выпуска комплектной продукции), минимум себестоимости, максимум прибыли, минимум времени изготовления, максимум загрузки оборудования, минимум (по времени) недогрузки оборудования и т.д.
Возникает вопрос: как найти такой план производства железобетонных изделий P(j, t), 1 < j < j ;1 < t < t, чтобы выполнялись ограничения, связанные с заданными F(t); Nj;Bj; N0j; N, и чтобы при этом целевая функция
ЯдP) = Ху(j)P(j,t) ^ max,
jt
где Ху( j) P( j, t)— ежедневный объем продукции в день t, м3; у( j) — объем одного
jt
изделия j-го вида, м3, прибыль. Тогда задача сведется к целочисленному линейному программированию с ограничениями
X f (P( j; t)) < Bk ,(k = T^),
связанными с технологическими условиями, изложенными в постановке задачи. Например, неравенства, соответствующие ограничению, связанному с максимальным числом переналадок a,, имеют вид
ip(j;t) -ljP(j;t +1) < a].
Можно также рассмотреть другие целевые функции в той же области, ограниченной неравенствами, например, минимизировать себестоимость изделий
Н2(Р) = -> min,
j t i,t
где C(j; t) — себестоимость производства единицы изделий j-го вида, зависит от числа переналадок в день t.
Можно также максимизировать прибыль:
H3(P) = X(Uj -C(j;t))P(j;t) ^ max,
j ;t
где U — оптовая цена изделий j-го вида.
Возможен также переход к многокритериальной задаче. В этом случае можно максимизировать (минимизировать) линейную комбинацию функций
i=1
X^fli (P) ^ max(min),
i=i
где 8i — коэффициенты, полученные методом экспертной оценки важности различных
i
критериев показателей; X8' =1
i=i
По существу, речь идет о комплексном критерии, включающем основные технико-экономические показатели предприятия по производству сборного железобетона. Он достаточно объективно отражает одну из основных тенденций производственно-хозяйственной деятельности предприятия, связанную с отысканием компромиссов между различными целями, и может быть универсальным [5].
Один из вариантов формирования компромиссного критерия, основанный на использованных весовых коэффициентов, состоит из нескольких этапов. Решается задача оптимизации по локальным критериям Ht (P), которые предполагается включить в компромиссный критерий. Далее для каждого i-го локального критерия методом экспертных оценок определяется коэффициент веса 8'. Таким образом, соблюдается i
условие X 8' = 1 (' — общее число используемых локальных критериев). Коэффициент
i=1
8' характеризует важность того или иного показателя. Затем устанавливают нормированную зависимость i-го критерия
тах(тш) Н*
где тах(тт) Н* — численное значение 1-го критерия при решении задачи по данному показателю.
Составляется компромиссный критерий как сумма нормированных зависимостей локальных критериев с соответствующими коэффициентами веса
Н = £ 5,Н, (Р).
1=1
При этом необходимо, чтобы цели оптимизации такого критерия (максимизация или минимизация) совпадали с целями локальных критериев.
В настоящее время для практических целей целесообразно расчеты проекта плана производства изделий осуществлять на компьютере по критерию максимума прибыли, а окончательный выбор варианта проекта плана должен происходить на основе данных технико-экономического анализа лицами, принимающими решение.
Библиографический список
1. Ефименко А.З. Управление предприятиями стройиндустрии на основе информационных технологий : монография. М. : Изд-во АСВ, 2009. 303 с.
2. Ефименко А.З. Развитие и выявление резервов мощности предприятий стройиндустрии : монография. М. : МГСУ, 2012. 198 с.
3. Мескон М.Х., Альберт М., Хедоури Ф. Основы менеджмента : пер. с англ. 3-е изд. М. : ООО «И. Д. Вильямс», 2011. 672 с.
4. Волков А.А., Пихтерев Д.В. К вопросу об организации информационного обеспечения строительного объекта // Вестник МГСУ 2011. № 6. С. 460—462.
5. Николаев С.В. Модернизация базы крупнопанельного домостроения — локомотив строительства социального жилья // Жилищное строительство. 2011. № 3. С. 3—8.
Поступила в редакцию в ноябре 2012 г.
Об авторах: Ефименко Анатолий Захарович — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии отделочных и изоляционных материалов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, it@mgsu.ru;
Разутов Георгий Юрьевич — генеральный директор, ООО «Электронные финансы», 123423, г. Москва, ул. Мневники Нижние, д. 62, it@mgsu.ru.
Для цитирования: Ефименко А.З., Разутов Г.Ю. Компьютерное формирование оперативных планов производства строительных изделий на предприятиях стройиндустрии // Вестник МГСУ 2012. № 12. С. 260 —267.
A.Z. Efimenko, G.Yu. Razutov
COMPUTER-ASSISTED DEVELOPMENT OF OPERATIONAL PLANS OF THE MANUFACTURING OF CONSTRUCTION PRODUCTS AT FACTORIES OF THE CONSTRUCTION INDUSTRY
The authors of the paper argue that a multi-component approach and employment of software are required to assure successful management of the manufacturing process in the construction industry. The authors propose different alternative models of day-to-day control and production scheduling to be implemented into the production procedures at factories engaged in the manufacturing of a wide range of reinforced products. A peculiar feature of the proposed production procedures consists in the capability of a factory to produce different types of articles within one day, although at a certain moment of time only one type of articles is manufactured.
The proposed model is used to develop a production schedule for the manufacturing of different articles for each day of a month to assure such throughput and daily stock of articles in the warehouse that could meet the demand for the products and structures in question.
Presently, the criterion to serve as the basis for the computer-aided identification of the production schedule within the framework of the process of manufacturing of different articles should include maximal revenues; however, the final selection of the production schedule option should be made by decision makers on the basis of the feasibility study.
Key words: operational control, production schedule, information, simulation, manufacturing of construction products.
References
1. Efimenko A.Z. Upravlenie predpriyatiyami stroyindustrii na osnove informatsionnykh tekhnologiy [Management of Construction Industry Enterprises on the Basis of Information Technologies]. Moscow, ASV Publ., 2009, 303 p.
2. Efimenko A.Z. Razvitie i vyyavlenie rezervov moshchnosti predpriyatiy stroyindustrii [Development and Identification of Unused Capacities of Construction Industry Enterprises]. Moscow, MGSU Publ., 2012, 198 p.
3. Mescon M.H., Albert M., Hedoury F. Osnovy menedzhmenta [Fundamentals of Management]. Moscow, I.D. Williams Publ., 2009.
4. Volkov A.A., Pikhterev D.V. K voprosu ob organizatsii informatsionnogo obespecheniya stroitel'nogo ob"ekta [On the Issue of Arrangement of Information Support of a Construction Facility]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2011, no. 6, pp. 460—462.
5. Nikolaev S.V. Modernizatsiya bazy krupnopanel>nogo domostroeniya - lokomotiv stroitel>stva sotsial>nogo zhil>ya [Modernization of the Base of Prefabricated Large-panel Housing Construction as the Driving Force of the Social Housing Construction]. Zhilishchnoe stroitel'stvo [Residential Housing Construction]. 2011, no. 3, pp. 3—8.
About the authors: Efimenko Anatoliy Zakharovich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Technology of Finishing and Isolation Materials, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; it@mgsu.ru;
Razutov Georgiy Yur'evich — General Director, "Elektronnye finansy" Open Joint Stock Company, 62 Mnevniki Nizhn. St., Moscow, 123423, Russian Federation; it@mgsu.ru.
For citation: Efimenko A.Z., Razutov G.Yu. Komp''yuternoe formirovanie operativnykh planov proiz-vodstva stroitel''nykh izdeliy na predpriyatiyakh stroyindustrii [Computer-assisted Development of Operational Plans of the Manufacturing of Construction Products at Factories of the Construction Industry]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 12, pp. 260—267.
