CC BY
166
4. Arruda L. M., Carvalho H. 3D printing as a design tool for wearables: case study of a printed glove. Southampton // Lecture Notes in Electrical Engineering. 2018. V. 505. C. 192-198.
5. Bustillo J. P., Tumlos R., Remoto R .Z. Intensity modulated radiotherapy (IMRT) phantom fabrication using fused deposition modeling (FDM) 3D printing technique // 2019 IFMBE Proceedings. V. 68(3). C. 509-515.
6. Romanov V., Samuel R., Chaharlang, M., Frost A., Gale B. K. FDM 3D Printing of High-Pressure, Heat-Resistant, Transparent Microfluidic Devices // Analytical Chemistry. 2018. V. 90(17). C. 10450-10456.
7. Yang T. C. Effect of extrusion temperature on the physico-mechanical properties of unidirectional wood fiber-reinforced polylactic acid composite (WFRPC) components using fused depositionmodeling // Polymers. 2018. V. 10 (9). C. 976.
8. Sun Q., Rizvi G. M., Bellehumeur C. T., Gu P. Effect of processing conditions on the bonding quality of FDM polymer filaments // Rapid Prototyping Journal. 2008. V. 14(2). C. 72-80.
9. Wang T. M., Xi J. T., Jin Y. A model research for prototype warp deformation in the FDM process // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2007. V. 33(11-12). C. 1087-1096.
10. Zhang Y., Chou K. A parametric study of part distortions in fused deposition modelling using three-dimensional finite element analysis // 2008 Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part B : Journal of Engineering Manufacture. V. 222(8). C. 959-967.
УДК 004.942.00
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
METHODS AND MEANS OF DETERMINING THE OPTIMAL LOCATION OF INDUSTRIAL ENTERPRISES
В. В. Соседко, А. Г. Янишевская
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия
V. V. Sosedko, A. G. Yanishevskaya
Omsk State Technical University, Omsk, Russia
Аннотация. В статье рассмотрена проблема, возникающая при выборе места расположения промышленного предприятия (как производственных мощностей, так и складских помещений и технического персонала) в пределах заданного региона. Для решения данной задачи представлены методы и средства определения оптимального местоположения промышленного предприятия, позволяющие провести всесторонний анализ на основе различных факторов, влияющих на размещение предприятия. Задача по определению места для размещения производственных площадей предприятия сводится к выбору наиболее оптимального варианта из предложенных на основе ряда методов. К методам определения относятся: метод взвешивания, метод размещения с учетом полных затрат, гравитационный метод, метод калькуляции затрат. После решения данных задач посредством применения каждого метода проведены анализ эффективности данных методов и сравнение полученных результатов. В целом статья решает задачи выбора расположения промышленных площадей предприятия исходя из различных требований, предъявляемых к создаваемому предприятию или его структурной единице, размещаемой в данном регионе.
Ключевые слова: методы, факторы, оптимальное размещение предприятия, имитационное моделирование, геоинформационные технологии.
DOI: 10.25206/2310-9793-2018-6-2-65-70
I. Введение
Эффективная деятельность промышленных предприятий определяется рядом факторов. Один из этих факторов - оптимальность размещения - как самого предприятия в регионе, так и его структурных подразделений [1, 2]. Оптимальное расположение предприятия в регионе (в том числе и на уровне федерального округа) опре-
деляется исходя из геоэкономической специфики, а в населенном пункте позволяет существенно снизить затраты на транспортировку сырья, материалов и покупных комплектующих, а также готовой продукции, оптимизируя работу с поставщиками, сбытовыми компаниями и клиентами [3, 4].
II. Постановка задачи
Задачи по определению оптимального расположения предприятий, их составных частей - филиалов, производственных мощностей, являются весьма нетривиальными в связи с отсутствием единых правил и четких алгоритмов для предприятий различной сферы деятельности. В результате к каждому предприятию можно применить свой, наиболее подходящий критерий, являющийся ключевым для выбора местоположения. К данным критериям можно отнести: минимальное время доступности предприятия, минимальное расстояние, максимальная доступность для клиента. Нужно заметить, что не всегда минимальное расстояние означает минимальное время доступности или максимальную доступность для клиентов, но в большинстве случаев эти критерии взаимосвязаны [5]. Исходя из приоритетного критерия для решения выбирается соответствующий метод [6]. При этом существуют такие группы методов, как логистические, методы дискретной математики и методы имитационного моделирования.
Для определения места расположения предприятий наиболее подходящими являются геоинформационные технологии [7]. Они дают возможность расширить возможности математических методов. К таким методам можно отнести метод взвешивания, метод размещения с учетом полных затрат, гравитационный метод, метод калькуляции затрат [8].
Основной задачей в данной статье является определение местоположения предприятия с помощью перечисленных методов, проанализировать и сравнить результаты, полученные разными методами.
III. Теория
Решение задачи размещения предприятий связано с определением наиболее оптимальных географических мест в масштабах крупного региона или населенного пункта. Принятие правильного решения о выборе месторасположения предприятия очень важно, так как это может сильно повлиять на результаты его деятельности в течение последующих лет. Не обязательно удачное расположение гарантирует успешную деятельность, но неудачное расположение может однозначно привести в будущем к неудаче. Однако зачастую руководство предприятий не учитывает, что такие решения носят долгосрочный характер, и осуществляют выбор места, исходя из краткосрочной выгоды.
В процессе решения задачи о размещении производства необходимо из нескольких вариантов размещения выбрать один - наилучший. Для этого существует ряд простых методов решения этих задач. Эти методы: метод взвешивания, метод размещения с учетом полных затрат, гравитационный метод, метод калькуляции затрат.
Метод взвешивания, в первую очередь, учитывает факторы, которые наиболее важны для размещения, но не всегда подвержены представлению в числовом виде. Разница между факторами выражается в начислении баллов. Сначала определяется ряд факторов, которые, прежде всего, влияют на размещение предприятия, а для определения относительной значимости каждому фактору задается вес, определяемый числом из отрезка [0, 1]. При этом сумма всех весов должна равняться единице. Далее задается шкала измерения для нахождения каждого фактора и для каждого предлагаемого варианта размещения производится оценка всех факторов по выбранной шкале.
Метод размещения с учетом полных затрат предполагает проведение анализа по предприятию расходов на производство и объемов выпускаемых изделий. На основе определенных постоянных и переменных затрат (исходя из расчета за единицу выпускаемого продукта) рассматривается вариант расположения производства с наименьшими совокупными затратами на производство.
Гравитационный метод может быть применен для размещения головного предприятия, работающего с несколькими филиалами. Изобразим филиалы на координатной плоскости Оху. Пусть (xi,yi) - координаты i-го филиала, wi - объем заказов продукции, передаваемый в i-й филиал (i = 1, ..., п). В таком случае предприятие необходимо разместить в так называемом центре гравитации - точке с координатами (Cx, Су), где
n n
Zw.x. у w.x.
l l / V l l
C = -; C = --(1)
x n > y n ^ '
Z wi Z wi i=l i=l
С помощью метода калькуляции затрат оперируют только с затратами на перевозку, для выбора расположения предприятия, работающего с несколькими филиалами из возможных вариантов.
Изобразим филиалы на координатной плоскости Оху. Пусть (хку,) - координаты /-го филиала, - число ежедневных поставок в /-й филиал материалов и комплектующих. ^=1, ..., п),(х°/,у°/) - координаты/-го возможного расположения торгового дома (/=1, ..., т).
Выбирается тот/-ый вариант, для которого сумма
п
Ё ^ (| х - 4+|я - ) (2)
7=1
будет наименьшей.
IV. Результаты экспериментов
При определении местоположения предприятия методом взвешивания определим факторы, влияющие на размещение.
1. Доступность для заказчиков и компаньонов. В данном случае речь идет о доступности предприятия для контактов с указанными лицами - как уже имеющимися, так и потенциальными новыми партнерами и заказчиками, о возможности оперативно встретиться, провести переговоры и т.д.
2. Доступность для поставщиков (услуг по обслуживанию оргтехники и программного обеспечения, оборудования, инструмента и комплектующих, курьерских служб). Влияние данного фактора, исходя из конкретных организаций, выбранных в качестве поставщиков, может отличаться от предыдущего.
3. Доступность контрагентов (сторонних предприятий, выполняющих производственные заказы, такие как изготовление деталей, печатных плат, выполнение полиграфических услуг) в случае невозможности выполнения определенных операций на предприятии, поставщиков (в том числе специализированных магазинов). В данном случае степень влияния определяется спецификой предприятия и контрагентов - большое влияние имеет наличие организаций, занимающихся необходимым видом деятельности, оказавшихся рядом в шаговой доступности и удовлетворяющих предъявляемым требованиям.
4. Арендная плата. Для данного фактора играет роль не только сумма, но и пакет услуг и условий, предоставляемых арендодателем (аренда, охрана, уборка, оплата коммунальных услуг, таких как электричество, интернет).
5. Доступность для сотрудников (проезд на общественном транспорте и личных автомобилях; пути подхода; возможность питания в обеденный перерыв на территории предприятия или наличие рядом предприятий общественного питания; развитость инфраструктуры рядом с предприятием, включающей аптеки, АЗС, магазины и т.д.).
6. Удовлетворение требований к помещению (наличие офисных мест, приветствуется проложенная локальная вычислительная сеть, места под склад для хранения материалов, комплектующих и других товарно -материальных ценностей, оборудованные вытяжной вентиляцией помещения, функционирующие санузлы, отопление, качественное покрытие сотовой связи).
При решении задачи по выбору размещения предприятия были предложены 3 варианта в 3 -х районах города:
А - в центре города, на центральной улице;
B - в центре города, на некотором удалении от центральной магистрали;
С - в районе, расположенном на окраине города.
Все данные отражены в табл. 1.
ТАБЛИЦА 1
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАЗМЕЩЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ
Фактор Вес Варианты расположения предприятия
A B C
1 Доступность для заказчиков и компаньонов 0,1 10 9 6
2 Доступность для поставщиков 0,15 10 9 6
3 Доступность контрагентов 0,18 9 10 8
4 Арендная плата 0,2 4 5 6
5 Доступность для сотрудников 0,2 9 8 5
6 Удовлетворение требований к помещению 0,17 5 5 7
По результатам проработки вариантов производится умножение веса фактора на измеренный фактор для каждого варианта, затем полученные значения суммируются по каждому варианту, и выносится к рассмотрению окончательный вариант размещения предприятия с наибольшим результатом. В данном случае - это вариант В (результат 7,24) со зданием, расположенным в центре города, на некотором удалении от центральной магистрали (см. табл. 2).
ТАБЛИЦА2
ИЗМЕРЕННЫЕ ФАКТОРЫ ДЛЯ КАЖДОГО ВАРИАНТА РАЗМЕЩЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ
Варианты расположения пред-
Фактор Вес приятия Вес х А Вес х В Вес х С
A B C
1 Доступность для заказчиков и компаньонов 0,1 4 4 3 0,4 0,4 0,3
2 Доступность для поставщиков 0,15 5 5 4 0,75 0,75 0,6
3 Доступность контрагентов 0,18 7 8 6 1,26 1,44 1,08
4 Арендная плата 0,2 7 9 10 1,4 1,8 2
5 Доступность для сотрудников 0,2 9 10 7 1,8 2 1,4
6 Удовлетворение требований к помещению 0,17 5 5 7 0,85 0,85 1,19
Сумма 1 - - - 6,46 7,24 6,57
В процессе решения задачи о размещении производства посредством метода размещения с учетом полных затрат были найдены постоянные и переменные затраты (исходя из расчета за единицу выпускаемого продукта) в каждом из населенных пунктов: А, В и С. После этого были найдены места для размещения производства с учетом полных затрат. Полученные данные представлены в табл. 3. Постоянные затраты складываются из затрат на аренду, оплаты коммунальных услуг, фонд оплаты труда и других постоянных расходов. Переменные затраты определяются видом выпускаемой продукции, технологической готовностью предприятия, сопутствующими расходами, включающими стоимость материалов и комплектующих для производства единицы продукции.
ТАБЛИЦА 3
РЕЗУЛЬТАТЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ О РАЗМЕЩЕНИИ ПРОИЗВОДСТВА ПОСРЕДСТВОМ МЕТОДА РАЗМЕЩЕНИЯ С УЧЕТОМ ПОЛНЫХ ЗАТРАТ
№ ва-ри-анта Постоянные затраты, тыс. руб. Переменные затраты на единицу продукции, тыс. руб. Ожидаемый годовой объем выпуска, шт. Результаты, тыс. руб.
A B C A B C A B C
1 2115 1060 625 1000 900 850 20 22115 19060 17625
2 2135 1055 630 30 25 25 100 5135 3555 3130
3 2120 1065 640 20 15 10 500 12120 8565 5640
4 2100 1100 650 40 30 20 250 12100 8600 5650
5 2200 1050 635 100 74 43 50 7200 4750 2785
Естественно, в процессе принятия подобных решений найденные данные следует принимать как стартовые. При этом необходим более глубокий анализ затрат, планов производства и других значимых факторов.
При вычислении оптимального расположения предприятия гравитационным методом предполагается создать централизованное предприятие для работы с филиалами А, В, С, D. Результаты вычисления приведены в табл. 4
ТАБЛИЦА 4
РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ
ГРАВИТАЦИОННЫМ МЕТОДОМ
Филиал Координаты Число поездок из центрального предприятия в филиал в день
А (8,10) 2
В (7,5) 5
С (3,6) 4
Б (2, 8) 3
Вычислим координаты центра гравитации для размещения центрального предприятия. С = (8 * 2 + 7*5 + 3*4 + 2*3)/(2 + 5 + 4 + 3) = 4,9 С = (10 * 2 + 5*5 + 6*4 + 8 *3)/(2 + 5 + 4 + 3) = 6,6 Ответ: (4,9; 6,6).
Основной недостаток для данного метода заключается в том, найденное таким образом место размещения может оказаться в территориально сложнодоступном месте (например, в черте водоема, в гористой или лесной местности, на пересечении путей железной дороги). В связи с этим сначала определяются доступные для размещения места, а затем уже с помощью методов взвешивания, размещения с учетом полных затрат или калькуляции затрат выбирается наиболее приемлемый вариант.
При решении подобной задачи методом калькуляции затрат выбор размещения филиала осуществляется из двух возможных вариантов, например, (5, 7) и (4, 8). Данные для варианта (5, 7) приведены в табл. 5.
ТАБЛИЦА 5 РЕЗУЛЬТАТ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ВАРИАНТА (5, 7)
Филиал предприятия X, У, к X - 5 У - 7 X, - 5+| у, - 7 к, (| х, - 5 + |У, - 7|)
1 2 3 4 5 6 7 8
А 8 10 2 3 3 6 12
В 7 5 5 2 2 4 20
С 3 6 4 2 1 3 12
Б 2 8 3 3 1 4 12
Сумма 56
Значения столбцов с 1-го по 4-й заданы в начальном условии. Числа в 5-м и 6-м столбцах определяются модулем вычитания из значений 2-го и 3-го столбцов соответственно значений (х0 = 5) и (у0 = 7). В 7-й столбец записывается сумма значений 5-го и 6-го столбцов. В 8-м столбце записывается произведение 4-го и 7-го столбцов. В последней строке вычисляется сумма чисел 8-го столбца.
Аналогично заполненные данные для варианта (4, 8) приведены в таблице 5.
ТАБЛИЦА 6 РЕЗУЛЬТАТ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ВАРИАНТА (4, 8)
Филиал предприятия X , У, К 1 X, - 4 X, - 8 X,- 4+1 у, - 8 к, (X, - 4+| у, - 8)
1 2 3 4 5 6 7 8
А 8 10 2 4 2 6 12
В 7 5 5 3 3 6 30
С 3 6 4 1 2 3 12
Б 2 8 3 2 0 2 6
Сумма 60
Так как 56 < 60, то наиболее подходящим вариантом является (4, 7).
На практике, разумеется, в процессе принятия решения о выборе местоположения учитываются и другие факторы, но при этом не стоит игнорировать полученные результаты.
V. Обсуждение результатов
В процессе решения задачи вычисления оптимального расположения предприятия, были рассмотрены различные методы: взвешивания, метод размещения с учетом полных затрат, гравитационный метод, метод калькуляции затрат. Наиболее подходящим для данной задачи является метод взвешивания, учитывающий ряд важных факторов, влияющих на выбор места расположения предприятия. Метод размещения с учетом полных затрат позволяет учесть постоянные и переменные затраты, связанные с планируемым объемом выпускаемой продукции. Применяемый гравитационный метод не учитывает особенностей местности, но при первоначальном задании доступных мест позволяет найти наиболее подходящий вариант, с точки зрения расстояния между предприятием и его филиалами. Метод калькуляции затрат учитывает только затраты, связанные с транспортировкой материалов, комплектующих и произведенной продукции.
VI. Выводы и заключение
Перечисленные в статье методы, с помощью которых проводились вычисления, позволяют найти оптимальное расположение промышленного предприятия или его структурных подразделений, исходя из выбранных ключевых критериев. При этом для получения наилучших результатов необходимо сопоставлять решения, найденные с помощью различных методов и учитывать особенности региона, населенного пункта, наличие конкурентов и другие факторы. Для решения данной задачи наиболее подходящим методом является метод взвешивания, учитывающий факторы, наиболее важные для размещения предприятия. В результате вычисления наиболее подходящим среди предложенных вариантов является вариант расположения в центре города на некотором удалении от центральных магистралей.
Список литературы
1. Wensheng Wang, Qingyang Zhao. Studies on supply logistics distribution center location based on principal component analysis for coal enterprise // 2010 International Conference on Logistics Systems and Intelligent Management (ICLSIM). Year: 2010. Vol. 1. P. 212-215.
2. Weibing Weng, Guangjun Yang, Yun Zhang, Jian Wu. Multi-objective plant location decision model from the view of entire supply chain // 2011 Seventh International Conference on Natural Computation. 2011. Vol. 3. P. 12561259.
3. Казаева М. А. Применение имитационного моделирования для размещения предприятий на географической территории // Приволжский научный вестник. 2012. № 5 (9). С. 20-23.
4. Оксанич И. Г., Петренко В. Р., Костенко А. П., Галкин М. А. Модель территориального размещения объектов обслуживания // Новые технологии. 2008. № 4 (22). С. 64.
5. Anna Irena Szymansk, Monika Plaziak. Factors considered in location of construction enterprises in the Malopol-ska region // Procedia - Social and Behavioral Sciences. 2014. Vol. 110. P. 381-389.
6. Richard Lackes, Markus Siepermann. Optimal Location Planning for Self-Storage Enterprises // Computer Aided Chemical Engineering. 2009. Vol. 27. P. 2115-2120.
7. Дулесов А. С., Казаева М. А. Геоинформационные технологии территориального размещения объектов малого бизнеса // Проблемы современной экономики: сб. материалов IV Междунар. науч.-практич. конф.: в 2-х частях. Часть 2. Новосибирск: Издательство НГТУ, 2011. С. 70-73.
8. Дулесов А. С., Прутовых М. А. Алгоритмы территориального размещения предприятия на основе геоинформационных технологий // Прикладная информатика. М., 2012. № 5(41). С. 14-21.
