CC BY
155
МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ НАУКОЕМКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ А.А. Попиков
В статье представлена модель организации производственных процессов наукоемкого предприятия, рассмотрено содержание каждого блока модели, предложен математический аппарат, позволяющий определить метод организации производства для решения конкретной производственной задачи. В разработанной модели учитывается необходимость интеграции процессов исследования и разработки с процессами изготовления продукции, отражены взаимосвязь и влияние особенностей наукоемкого производства на содержание каждого из этапов модели организации производственного процесса. Представлена классификация методов организации производственных процессов наукоемкого предприятия в зависимости от типа производства. На основе теории нечетких множеств разработана процедура выбора наиболее оптимального метода из множества возможных альтернативных вариантов. Произведен критический анализ математических методов для осуществления моделирования производственных процессов наукоемкого и высокотехнологичного предприятия
Ключевые слова: организация производства, методы организации производства, модель организации производственных процессов, наукоемкое предприятие
Модель организации производственного процесса наукоемкого предприятия базируется на системно-процессном подходе, в основе которого лежат следующие положения:
1) организация рассматривается как процесс, направленный на создание или совершенствование производственного процесса наукоемкого предприятия;
2) процесс организации является циклическим, поскольку, учитывая динамический характер производственного процесса наукоемкого предприятия, необходимо постоянно производить исследования, выявлять резервы и стремиться в оптимальному сочетанию в пространстве и во времени элементов производственного процесса наукоемкого предприятия [1];
3) предлагаемая модель носит универсальный характер, поэтому может применяться для создания / совершенствования производственных процессов во всех наукоемких предприятиях;
4) каждый из этапов процесса может быть выполнен за счет использования совокупности методов, методических подходов и инструментов.
Модель организации производственного процесса наукоемкого предприятия представлена на рис. 1., включает блоки, определяющие цели, анализ, методы организации производственных процессов наукоемкого
предприятия. Разработанная модель позволяет определить последовательность и содержание этапов организации производственного процесса наукоемкого предприятия.
Информация о результатах исследований и разработок, состоянии организации производственных процессов наукоемкого предприятия составляет информационную базу модели. На основе полученных данных формируется организационный импульс как решение руководства предприятия о необходимости изменения производственного процесса.
Определение метода организации производственных процессов начинается с разработки цели организации производственного процесса наукоемкого предприятия (блок 1).
Формирование целей является исходным пунктом, поэтому столь важно первоначально определить их правильно [2]. Цель выступает фактором, который определят способ, средства достижения, характер деятельности и категорию методов организации производственных процессов. Рассматривая процесс формулирования целей как логико-конструктивную операцию, стоит выделить несколько основных этапов: первичный сбор информации и анализ ситуации; определение потребностей и интересов, необходимых для удовлетворения, их оценка и выбор наиболее
важных и приоритетных из них; формулировка целей организации (построение дерева целей).
Формулировка цели организации производственных процессов наукоемкого пред-
приятия является результатом выполнения многоэтапного, многоструктурного аналитического процесса.
О. Л
0
/
//
£
Определение цели организации производственных процессов наукоемкого предприятия
О х ф
га £
§ °
^ ш
га з
о, о
ф о,
х с
5 о
//
Vх
V
V
V \\\ \\ \\
Сбор информации о состоянии организации производственных процессов наукоемкого предприятия
Определение потребностей и интересов, подлежащих удовлетворению
Построение дерева целей организации производственных процессов наукоемкого предприятия
Сбор информации и расчет показателей
Анализ уровня организации производственных процессов
Выбор метода организации производственных процессов наукоемкого предприятия
Выбор методов создания/совершенствования организации производственных процессов наукоемкого предприятия
Моделирование производственных процессов наукоемкого предприятия
2 Анализ организации производственных процессов
_ наукоемкого предприятия_
Выбор метода анализа организации производственных процессов наукоемкого _предприятия_
Выполнение комплекса работ по организации производственных процессов наукоемкого предприятия
Формирование междисциплинарных рабочих групп, определение исполнителей
Определение программы действий, сроков выполнения, необходимых ресурсов
Выполнение процедуры, контроль выполнения, _анализ результатов_
Р ь
Рис. 1. Модель организации производственного процесса наукоемкого предприятия
3
Основная (главная) цель, которая ставится перед исполнителями, заключается в том, чтобы достигнуть определенных параметров или улучшить значение этих параметров при организации производственных процессов.
Ц = (И, П, Р),
где Ц - цели организации производственных процессов, И - множество отношений класса "увеличить" или "уменьшить", П - совокупность параметров, Р - значения параметров.
Несмотря на то, что допускается множество значений параметров оставлять пустым (при этом цель задается качественно), пред-
почтительно предлагать количественное описание целей.
Для описания производственного процесса используют характеристики, которые позволяют различать и сравнивать производственные процессы (к примеру, производственный процесс может быть организован по групповому или поточному методу, в то же время поточный метод обладает характеристиками, которые позволяют выделять прерывно-поточный и непрерывно-поточный его вариант и т.д.). Основными видами характеристик выступают признаки и параметры.
Функции характеристик целей организации производственного процесса:
1. Идентификация производственного процесса (например, на основании показателей серийности, массовости и коэффициента закрепления производства можно определить тип производства; исходя из расположения и типа используемого оборудования выявляется предметный или технологический принцип организации структуры цеха). Следует заметить, что производственные процессы различаются показателями характеристик, а также варьируются их набором (к примеру, числом обрабатываемых изделий, количеством операций, дискретным или непрерывным характером производственного процесса).
2. Установление условий реализуемости (например, организация непрерывно-поточного производства возможна при условии кратности длительности выполнения операций; организация группового производства возможна при объединении обрабатываемых деталей в конструктивно-технологические однородные группы).
3. Основание для решения задач выбора (например, исходя из конструктивно-технологических особенностей продукции, объемов производства, периодичности выпуска изделия определятся тип производства, метод и форма организации производственного процесса).
4. Основание для классификации производственных процессов (например, в зависимости от типа, методов, форм организации, длительности, способа передачи деталей, уровня автоматизации и механизации и т.п. можно классифицировать различные производственные процессы).
Рассмотрим детальнее основные виды характеристик - параметр и признак.
Параметры существуют объективно и проявляются во взаимодействии системы с окружением. Они отражают исключительно материальные явления и объекты.
Параметры, которые можно использовать для оценки целей организации производства - длительность производственного цикла, число выполняемых операций, коли-
чество используемых деталей, узлов, агрегатов при сборочном процессе.
Признак - вводимая искусственная субъективная характеристика, которая может быть реальной или абстрактной.
Примером может выступать классификация типа производства в зависимости от показателя коэффициента закрепления операций согласно ГОСТ 3.1108-74;гибкость организации производственного процесса, которая характеризуется показателями адаптивности, изменения объемов производства, смены объекта трудовой деятельности.
Используя граф производится анализ связей параметров, вершинами являются различные параметры как целого, так и его элементов, а ребрами - множество связей между этими параметрами, отражающих их влияние друг на друга.
Задачи построения графа связей параметров:
1. Формирование дерева целей организации производственных процессов.
2. Определение влияния одного параметра на другой для нахождения в системе противоречий.
3. Выявление неизвестных ранее взаимосвязей.
Поставленные цели достигаются путем изменения параметров элементов производственного процесса различных уровней иерархии. Для того чтобы определить, параметры каких элементов нужно изменить, строят дерево целей.
Для формирования дерева целей целесообразно использовать граф связей параметров, который содержит множество деревьев целей организации. Каждой исходной цели соответствует свое дерево. Когда существует несколько исходных целей, которых следует достигнуть, то следует формировать для каждой свое дерево целей. Дерево целей формируют для каждой конкретной ситуации с учетом потребностей разработчиков и уровня совершенства научно-технической базы. Последовательность построения дерева целей представлена на рис. 2.
Рис. 2. Последовательность построения дерева организационных целей
При разработке целей следует придерживаться классификации, которая включает три группы целей организации производственных процессов наукоемкого предприятия: исходную цель организации производственного процесса наукоемкого предприятия; подцель, реализация которой позволяет достигнуть исходную цель; элементарную цель, реализация которой позволяет достигнуть целей более высокого уровня.
Исходная цель - цель, поставленная на уровне проектирования или совершенствования производственного процесса как целого. Исходные цели ставят путем сравнения требований к производственному процессу с параметрами существующих аналогов и прототипов.
Подцель определяется исходной целью организации или подцелью вышестоящего уровня иерархии.
Элементарная цель - цель, поставленная на уровне конкретных параметров и не требующая дальнейшей детализации.
В соответствии с желаемыми результатами происходит выбор метода сбора ин-
формации и анализа организации производственного процесса наукоемкого предприятия (блок 2).
На основе предложенной классификации с помощью метода нечетких множеств определяются наиболее оптимальные методы организации производственных процессов (блок 3). В настоящее время учеными и практиками в области организации производства разработано большое количество инструментом и методов, позволяющих в пространстве и во времени соединить личные и вещественные факторы производства. Каждый из них имеет определенные условия применения и использования.
В силу большого числа используемых методов организации производственных процессов [3] в исследовании автором предлагается пошаговая процедура их выбора:
1. Определение альтернативных методов организации производственных процессов на основе предложенной классификации с учетом особенностей наукоемкого производства и типа производства (таблица).
Классификация методов организации производственных процессов наукоемкого
предприятия
Методы организации производственных процессов наукоемкого предприятия Единичное Мелко-серийное Среднесерийное
1.1. Формирование интегрированной организационно-производственной структуры □ □ Ш
1.2. Метод согласования целей ш □ □
1.3. Разработка интегрированного плана производства ш □ □
2.1. Методы встроенного качества ш ш □
2.2. Метод непрерывного улучшения процессов ■ ш □
2.3. Реинжиниринг бизнес-процессов □ ш Ш
3.1. Система Single Minute Exchange of Dies ш □ □
3.2. Агрегатно-модульный метод построения производственных процессов □ ш Ш
3.3. Стандартизация оснастки ш ш □
4.1. Модульное проектирование изделий ш ш □
4.2. Метод сетевого планирования ш □ □
5.1. Создание единого информационного пространства ш ш □
5.2. Стандартизация предоставления информации ш □ □
5.3. Система внутрипроизводственных экономических отношений □ ш Ш
6.1. Ротация кадров ш □ □
6.2. Обучение на рабочем месте ш ш □
6.3. Обучение вне рабочего места ш □ □
6.4. Групповая форма работы □ □ Ш
1—1 пригоден И ограничено пригоден ® непригоден
2. Выбор метода организации производственных процессов наукоемкого предприятия в соответствии с установленными критериями на основе использования метода нечетких множеств. Постановка задачи выглядит следующим образом: задано множество возможных вариантов организации производственного процесса Х наукоемкого предприятия:
Х = {х1, x2,■■■, х, Хп}
Каждый из вариантов характеризуется заданным множеством определенных параметров оценки качества Y:
У = {У1> У2 У, ,■■■, Уп}
Имеет место нечеткое отношение между каждым отдельно взятым членом из множества Х и каждым членом множества Y, обозначенное через ху или ^¿у, таким образом, ^¿у отражает уровень соответствия i-го варианта организации производственного процесса наукоемкого предприятия по ]-му параметру (^¿у [0,1];7'=1,...,и;/=1,...,т). Матрица нечетких отношений R размером пт между х и у: //'=1,...,я;/'=1,...,т}.
Необходимо оценить и осуществить выбор лучшего варианта х* из всего множества вариантов Х.
Постановка задачи выбора метода организации производственного процесса наукоемкого предприятия:
X = opt (X, Y, R)
Согласно положениям теории нечетких
Определяются конечные оценки качества вариантов организации
производственных процессов наукоемкого предприятия.
множеств далее следует определить значения всех критериев в единые единицы измерения, расположенные на отрезке [0,1].
М1. ¡ив(х) = тш{^; j = 1,2,3} = тп(0,18;0,27;0,6;0,7;0,65) = 0,18
М2. /иа(х2) = тт{^2;] = 1,2,3} = тп(0,27;0,26;0,8;0,65;0,9) = 0,26
М3: /ли (хъ) = тп{^; j = 1,2,3} = тп(0,57;0,33;0,9;0,8;0,7) = 0,33
конечной
Максимальное значение оценки качества вариантов:
= тах{ 0,18;0,26;0,33} = 0,33, таким
образом, целесообразно использовать метод стандартизации предоставления
информации.
Оценка эффективности выбранного метода осуществляется при помощи имитационной модели на основе выбранного математического аппарата.
Для формального описания и анализа организации производственных процессов часто используют методы, которые построены на основе следующих теорий: стохастические сети, системы временной логики, метод конечных автоматов, классические и расширенные сети Петри.
Стохастические сети - это совокупность нескольких систем массового обслуживания. Наиболее часто данный метод и построенные на его основе модели применяются для анализа функционирования коммуникационных, транспортных и других систем, которые можно представить в форме графа с узлами, где осуществляются определенные операции. Динамическая составляющая подобных моделей - это запросы на обслуживание, которые, проходя через узлы, перемещаются по дугам модели и после завершения покидают систему.
Применительно к наукоемким производственным процессам каждый узел является операцией или их набором и может быть формально представлен в виде некоторой системы массового обслуживания. Если все элементарные системы массового обслуживания соединить ориентированными дугами,
то в результате будет получена стохастическая сеть, описывающая производственные процессы наукоемкого предприятия. Далее можно аналитически определить различные характеристики: длительность производственного цикла, пропускную способность, надежность, загруженность и т. п.
Однако возможности данного метода ограничены, поскольку не для всех сетей можно представить аналитическое решение. Если же оно и существует, то вследствие большого числа компонентов и переменных может стать слишком сложным. Таким образом, метод стохастических сетей может играть вспомогательную роль при анализе определенных свойств производственных процессов наукоемкого предприятия.
Метод временной логики ориентирован на описание и анализ параллельных процессов, которые находятся в определенных отношениях друг с другом и во времени. Данный метод использует ограниченный набор операторов, путем комбинации которых можно выражать различные отношения между процессами и событиями.
Временная логика - определено множество примитивных символов (символы предикатов, операторы классической логики, операторы временной логики), специфицированы правила вывода правильно построенных формул (эти правила включают в себя аксиомы исчисления высказываний и временные аксиомы), а также дан набор теорем, который при необходимости может быть расширен применением аксиом, правил вывода и доказанных теорем.
Метод конечных автоматов - в каждый момент времени описываемая система может находиться в одном из состояний. Таким образом, следует рассматривать производственную систему как совокупность производственных процессов. При определенном воздействии она может перейти из текущего состояния по дуге, ведущей в новое состояние.
При таком переходе система обычно генерирует некоторый выходной сигнал или реализует некоторую операцию. Основная область данного математического аппарата -это сосредоточенные дискретно событийные системы. При использовании метода конечных автоматов применительно к производственным процессам возникает ряд проблем. Одна из них состоит в том, что конечный автомат отражает лишь последовательные события и мало пригоден для представления их возможного параллельного выполнения. Наконец, конечные автоматы неудобны для иерархического, т. е. многоуровневого, представления, что очень часто бывает необходимо для упрощения их описания. Вследствие этих причин конечные автоматы редко применяются для формализации производственных процессов с большой сложностью структуры протекающих в них процессов.
Применительно к таким сложным динамическим процессам, которыми являются производственные процессы наукоемких предприятий, выбираемый экономико-математический метод должен не только допускать достаточно простой формальный анализ, но и позволять осуществлять имитационное моделирование, в чем почти всегда возникает необходимость при изучении сложных явлений. Таким экономико-математическим аппаратом служат сети Петри (для формального анализа), а также их расширение (для имитационного моделирования). Использование сетей Петри позволяет проводить моделирование и анализ производственных процессов наукоемких предприятий с учетом вероятности возникновения конфликтов, противоречий, несогласо-
ванности длительности операций, технологических и технических условий. Формальное описание позволяет наглядно представить текущее состояние производственного процесса, а использование прикладных программных продуктов - осуществлять автоматизированный анализ. Отличительная особенность данного метода заключается в возможности иерархического построения модели производственного процесса с различной степенью детализации за счет раскрытия-закрытия переходов. Существенный недостаток классических сетей Петри заключается в том, что время перехода считается равным нулю. Расширенные сети Петри дополнены временной характеристикой, что позволяет нивелировать представленный недостаток.
На последнем этапе (блок 4) формируется программа действий, направленных на повышение эффективности организации производственных процессов наукоемкого предприятия и технико-экономических показателей деятельности наукоемкого предприятия. Программа действий определяет исполнителей, сроки проведения мероприятий и их последовательность, выявляет необходимые финансовые, трудовые, информационные и иные виды ресурсов.
Представленная модель является универсальным инструментом организации производственных процессов наукоемкого предприятия, она содержит несложный, четко формализованный математический аппарат, позволяющий определить метод организации производственных процессов и провести оценку эффективности его применения.
Литература
1. Варшавский А.Е. Наукоемкие отрасли и высокие технологии: определение, показатели, техническая политика, удельный вес в структуре экономики России [Текст] / А.Е. Варшавский // Экономическая наука современной России. - №2. - 2000.
2. Родионова, В.Н. О функциональном и процессном подходах к организации производства [Текст] / В.Н. Родионова, О.Г. Туро-вец // Организатор производства. - 2009. -№4(43). - С. 11-14.
3. Фролов И.Э. Наукоемкий сектор российской промышленности: проблемы развития в условиях высокой инфляции [Текст] / И.Э. Фролов // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 5: Экономика. - СПб, 2011. - №4. - С. 3-21.
Попиков Александр Александрович, кандидат экономических наук, старший преподаватель кафедры экономики и управления на предприятии машиностроения, Воронежский государственный технический университет (г. Воронеж, Российская Федерация), popikov-aa@yandex.ru
MODEL ORGANIZATION OF PRODUCTION PROCESSES OF HIGH-TECH
ENTERPRISES
A.A. Popikov, Voronezh State Technical University, Voronezh, Russian Federation, popikov-aa@yandex.ru
The article presents the model of production process organization for a science-based company. It reviews the content of each model block and proposes the mathematical tool, which permits to determine the method ofproduction organization for solving a particular industrial task. The elaborated model considers the necessity for integrating the processes of research and development with those of product manufacture, and reflects the relationship and the impact of science-based production features upon the content of each stage of production organizational model. The classification of production organization methods for a science-based enterprise has been presented, depending upon the type of production. Based on the theory of fuzzy sets, the procedure has been developed for selecting the most optimal method from many possible alternatives. The critical analysis of mathematical methods has been conducted to simulate the production processes at a science-based high-tech enterprise
Key words: production organization, production organization methods, the model of production process organization, science-based enterprise
References
1. Varshavskij A.E. Naukoemkie otrasli i vysokie tekhnologii: opredelenie, pokazateli, tekhnicheskaya politika, udel'nyj ves v strukture ehkonomiki Rossii [Tekst] [Science-based industries and high technologies: definition, indicators, technical policy and specific weight in the economic structure of Russia [Text]]. EHkonomicheskaya nauka sovremennoj Rossii [The economic science of contemporary Russia]. - №2. - 2000.
2. Rodionova, V.N., Turovets O.G. O funkcional'nom i processnom podhodah k organizacii proizvodstva [Tekst] [Оп functional and processual approaches to production organization [Тех^]. Organizator proizvodstva [Organizer of Production], 2009. - №4(43). - PP. 11-14.
3. Frolov I.EH. Naukoemkij sektor rossijskoj promyshlennosti: problemy razvitiya v usloviyah vysokoj inflyacii [Tekst] [The science-based sector of the Russian industry: the problem of development in conditions of high inflation [Тех^]. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta [The Bulletin of St.Petersburg University]. Series 5: Economics. - St.Petersburg, 2011. - №4. - PP. 3-21.
КЛАССИКИ МЕНЕДЖМЕНТА Альперович Е.М.
Евгений Маркович Альперович - инженер, видный организатор промышленного производства.
Многие годы возглавлял акционерное общество по рационализации производства в тяжелой промышленности - «Оргаметал». Понимая значимость работ по научной организации производства в 1929 г., создал при «Оргаметалл » «Контору организации производства», которая вела практическую работу по рационализации производства на предприятиях страны.
Е. М. Альперович концентрировал свои творческие усилия на решении проблем совершенствования организации и управления предприятиями на отдельных предприятиях.
На вопрос - что значит рационально организовывать предприятие? Следует ответ: это значит «... заменить «хозяйский глаз» кустарничество (работа от случаю к случаю) планомерным руководством производственным процессом, создавая одновременно условия для проявления творческой инициативы со стороны всех работников».
В своих работах Е.М. Альперович подчеркивал значение социального аспекта организации производства и обращал внимание на то, что целью планомерного руководстваа производственными процессами должна быть наибольшая продуктивность при тех же орудиях труда и одном и том же расходе трудовой энергии; или иначе - уменьшенние себестоимости продукции при одновременном улучшении положении работников.
Вернувшись из поездки в Германию, куда он был направлен для ознакомления с опытом организации и управления производством, Е.М. Альперович опубликовал книгу «Образцовый завод», в которй по-
ОРГАНИЗАТОР ПРО
дробно изложил систему работы машиностроительного завода Ф. Вернера, изготавливающего фрезерные и шлифовальные станки. В книге высказаны собственные идеи автора о путях совершенствования организации и управления производством на отечественных предприятиях.
В трудах Е.М. Альперовича получила развитие идея проведения диагностических исследований в процессе совершенствования организации производства, труда и управления. Метод такого исследования назван им «клиническим методом» рационализации труда и управления. При этом автор писал, что прежде чем улучшать систему организации и управления производством, необходимо ее исследовать (обследовать), поставить диагноз, а уж за тем разработать мероприятия по улучшению существующего состояния дел и организовать их реализацию. Была разработана и методика обследования предприятий с целью их рационализации.
Интересен практический опыт возглавляемого Е.М. Альперовичем учреждения «Оргаметалл». Практика работы по рационализации производства на многих крупных предприятиях страны показала, что если проводить рационализацию только технологических процессов и оборудования, и не заниматься при этом вопросами организации производства, то суммарный эффект этих мероприятий близок к нулю. Работа, созданной при «Оргаметалл» «Конторы организации производства» охватывала следующие направления: общие вопросы организации производства; планирование (в том числе расчет оптимальных партий); подготовка производства; инструментальное хозяйство; ремонтное хозяйство; транспортное хозяй-
ство; снабжение и складские хозяйства; техническое нормирование; технико-экономическое планирование; технический контроль; диспетчеризация.
По каждому направлению создавалась группа специалистов, которая выезжала в составе комплексной бригады на предприятии. Очень примечателен принцып работы таких бригад: конечная цель рационализации заключается не только в разработке проекта организации цеха или участка, но и во внедрении в заводскую практику. Для облегчения этой задачи с самого начала работы бригады в её состав включались работники завода, которые учавствовали в работах, и к момен-
ту окончания работы становились специалистами в области рационализации.
Под редакцией Е.М. Альперовича вышел первый в СССР справочник, в котром были систематезированны новейшие знания того времени в области организации производства.
Статья подготовлена по книгам Э.Б. Корицкого, Ю.А. Лаврикова, А.М. Омарова «Советская управленческая мысль 20-х годов». М.: Экономика 1990. и С.Г. Фалько «История науки об организации производства (НОП)», Москва, 1988.
