CC BY
65
Моделирование бизнес-процессов сыродельного предприятия при проведении реинжиниринга
Катанов К.А., аспирант,
Национальный институт бизнеса,
г. Москва
Аннотация.В статье рассмотрена имитационная модель сыродельного предприятия как инструмент реинжиниринга бизнес-процессов. Сделан вывод по целесообразности применения данного подхода к управлению эффективностью промышленных предприятий.
Ключевыеслова: реинжиниринг бизнес-процессов, промышленность, имитационное моделирование промышленных предприятий, разработка и применен имитационных моделей.
Abstract. Results of simulation modeling of cheese-making enterprise as a tool of reengineering of business processes. The conclusion on expediency of application of this approach to management of efficiency of industrial enterprises.
Key words:reengineering of business processes, simulation modeling of industrial enterprises, development and application of simulation models.
Введение
Повышение эффективности производства является
многокритериальной задачей. В данной статье рассматривается метод имитационного моделирования в качестве инструмента реинжиниринга промышленного производства сыра.
Необходимость реинжиниринга связывается с высокой динамичностью современного делового мира. Непрерывные и довольно существенные изменения в технологиях, рынках сбыта и потребностях клиентов стали обычным явлением, и компании, стремясь сохранить свою
конкурентоспособность, вынуждены непрерывно перестраивать корпоративную стратегию и тактику.
Реинжиниринговая деятельность направлена на улучшение основных показателей деятельности предприятия путем моделирования, анализа и перепроектирования существующих бизнес-процессов.Направленность организационных мероприятий при антикризисном управлении совпадает с динамикой изменений, происходящих при реинжиниринге. Применение реинжинирингаспособно повысить мобильность организации при переходе на антикризисные технологии управления, что особенно важно в современных российских условиях.
При проведении реинжиниринга речь идет о кардинальном повышении их эффективности предприятий. При этом реинжиниринг рассматривается как способ выживания современных компаний в условиях жесткой конкурентной борьбы на мировом рынке.
Изучаемая отрасль допускает множество решений для улучшения экономических результатов начиная с этапа разработки проекта сыродельного предприятия до расширения и диверсификации уже функционирующего завода: от определения конечного продукта, когда возможно максимально приблизить требования технологии к имеющимся условиям, до внедрения различных типов новых аппаратов. Имитационная модель технологических и бизнес-процессов позволяет выполнить анализ потенциального эффекта по каждому варианту ещё на стадии принятия подобных решений.
Имитационное моделирование - частный случай математического моделирования. Существует класс объектов, для которых по различным причинам не разработаны аналитические модели, либо не разработаны методы решения полученной модели.
К имитационному моделированию прибегают в случаях, когда: • дорого или невозможно экспериментировать на реальном объекте;
• построение аналитической модели осложнено (крупные системы со сложными алгоритмами работы);
• необходимо сымитировать поведение системы во времени. Рассматриваемый объект подходит под данные условия. В этом случае
математическая модель заменяется имитатором или имитационной моделью.
Цель имитационного моделирования состоит в воспроизведении поведения исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между ее элементами или другими словами — в разработке симулятора (англ. simulationmodeling) исследуемой предметной области для проведения различных экспериментов [7].
Система массового обслуживания (СМО) - система, которая производит обслуживание поступающих в неё требований. Обслуживание требований в СМО производится обслуживающими приборами[4]. Бизнес-процессы сыродельного предприятия соответствуют классу систем массового обслуживания, так что для их моделирования использована парадигма дискретно-событийного моделирования.
Модель разработана с помощью системы AnyLog^ и представляет собой программный продукт, реализованный на языке Java.
Данная научная работа предполагает рассмотрение действий изучаемой системы при различных вариантах развития событий, что подразумевает как работу в штатном режиме, так и всевозможные перегрузки (связанные, к примеру, со сбоем поставок сырья или выходом из строя одной из производственных линий). Также возможен импорт в модель реальных данных, основанных на статистике изучаемого предприятия. Это означает, что полученный результат является прикладным, то есть может принести практическую пользу.
Модель системы бизнес-процессов сыродельного предприятия построена на основе экономических и технических данных о зарубежных сыродельных предприятиях и предприятиях, производящих европейские сыры, открытых за последний год на территории Российской Федерации.
Модель имеет определённый уровень абстракции. Здесь используются следующие ограничения:
- Модель имитирует 28 дней (месяц) работы сыродельного предприятия;
- В модели представлена производственная линия сыра Фета;
- Агентом модели является 1 литр сырья (молока);
- Такие исходные параметры, как характеристики производственного оборудования, технологические особенности производства и работы склада для определенного вида сыра, интервалы поставки сырья и отправки готового продукта, заработная плата сотрудников, определяются пользователем на основе статистики и технических данных в процессе подготовки к моделированию (т.е. до старта модели);
- Часть параметров, таких как, вместимость складов, характеристики оборудования, число сотрудников на каждом этапе производства, могут изменяться пользователем в режиме реального времени;
- В модели используются константы, такие как: время приемки сырья, время передачи сырья на следующий производственный этап и т.д., которые будут перечислены в описании модели.
Основными элементами модели являются производственные аппараты и склады (рис. 1).
Рис. 1. Производственные аппараты и склады
Модель имеет 3 варианта отображения: алгоритмическая схема (рис. 2) и, реализованные в AnyLogic,
«Принципиальная схема» (рис. 3);
«Дина
мическая визуализация» (рис. 4).
1
Охлаждение
I
Упаковка
Тра нспо ртиро а ка
Выход
Рис.2. Алгоритм движения агента в системе
Алгоритмическая схема представляет собой последовательность конечного числа операций для достижения результата, а именно,
производства продукта. Алгоритм дает представление о системе, описывая модель крупными блоками.
Алгоритм движения агента в системе построен в соответствии с этапами производства сыра, описанными во второй главе. Стандартный алгоритм скорректирован в соответствии с технологическими особенностями изготовления сыра Фета.
Полученный алгоритм будет использован как основа для построения имитационной модели. Существенно расширенный, масштабированный до элементарных операций и описанный программно, алгоритм преобразуется в принципиальную схему модели системы массового обслуживания.
Принципиальная схема содержит в себе логику имитационной модели и её программную реализацию. В ней задействованы собранные на этапе подготовки моделирования экономические и статистические данные, заложены все функции и параметры модели.
Цветными блоками изображены основные производственные операции. Их цвет обозначает принадлежность к производственному аппарату или месту хранения. Линия, проходящая через все блоки имитирует конвейерную систему производства. Иконки, на ней обозначают программные функции, описывающие производственные процессы. Другие расположенные в блоке иконки обозначают параметры этих функций.
Благодаря использованию агентно-ориентированного подхода в дискретно-событийном моделировании, возможен учет каждого агента модели. Параметры, заданные на этапе создания класса агента, создаются для каждого его экземпляра (каждого литра молока в производственной системе) при прогоне модели. Это позволяет изучать такие операции, как, например, складское обслуживание сыра, с учетом расстановки сырных головок по имеющимся полкам, точного времени их нахождения на складе, а также количества и регулярности процедур их обработки.
Рис. 3. Принципиальная схема модели
В визуальной части (рис. 4) наглядно показаны этапы производства сыра. Здесь изображены склады, производственные аппараты,
производственные процессы, процессы поставки сырья и отправки готового продукта. Для наглядности в визуальной части в строгом соответствии с состоянием модели используется анимация.
Рис. 4. Визуальная часть модели
Рассмотрим подробно несколько блоков модели. Путь агента модели начинается с транспортировки сырья на склад приемки. Для реализации различных вариантов логистических систем создана субмодель транспортировки сырья. Она позволяет имитировать сложные зависимости в планировании поставок. Агентами транспортной субмодели являются грузовики-цистерны.
Движение грузовиков в модели осуществляется с помощью методов моделирования транспортной сети. Для этого заданы сеть, функции перемещения агентов и их отображения.
Рис. 5. Принципиальная схема транспортной субмодели
Рис. 6. Визуализация агента транспортной субмодели с направляющей
движения
Сырье поступает с грузовиками на склад приемки (рис. 4) в соответствии с планом поставок. План поставок можно корректировать с помощью регуляторов на принципиальной схеме модели во время ее выполнения (рис. 7). Слева от склада находится шкала, отображающая время до следующей поставки (рис. 8). В момент поставки на экране появляется иконка грузовика, которая приближается к отображению склада. Также появляются шкалы выполнения процедур определения сыропригодности и приемки сырья (рис. 9). По завершении процесса иконка грузовика и шкалы выполнения процедур исчезают.
Рис.7. Регуляторы параметров плана поставок (вид разработчика)
Следующая поставка через 120 мин
Рис. 8. Время до следующей поставки сырья
Рис. 9. Шкалы времени операций склада приемки
Склады приемки, созревания, и готового продукта имеют шкалу использования емкости (рис. 10). На принципиальной схеме модели рядом с соответствующими блоками производственной линии (аппаратов и складов) имеются регуляторы вместимости, которые позволяют при необходимости повлиять на параметры модели во время ее выполнения и тут же проследить эффект от внесенных изменений.
Склад созревания
Рис. 10. Склад созревания со шкалой использования емкости и индикатором переполнения
Вместимость склада приемки Вместимость склада созревани Вместимость склада готовой продукции
ВСП ВСС
ВСГП
Рис. 11 Регуляторы параметров вместимости складов и некоторых аппаратов
В зависимости от результатов процедуры приемки, сыр проходит или минует нормализацию и пастеризацию (рис. 12). О переходе сырья к следующему пункту производственной линии сообщает мигание стрелок. Их цвет в момент перехода на секунду меняется с серого на оранжевый.
Рис. 12. Сепаратор-нормализатор и пастеризатор
После подготовительных операций сырье попадает в сыроизготовитель, в котором происходит закваска молока сычужным ферментом. В течение 20-30 минут молоко начинает сворачиваться. Чтобы получить однородный и удобный для дальнейшего использования сгусток, в течение отделения сыворотки он постоянно нарезается специальными ножами-лирами.
Рис.13. Производственные операции горизонтального сыроизготовителя.
В момент выполнения каждой производственной операции у соответствующего аппарата появляется её название и шкала прогресса, показывающая степень её завершения. При этом в одном аппарате может последовательно проходить несколько производственных операций (рис. 13).
Справа от аппарата при его использовании появляется шкала использования его емкости в настоящий момент (рис. 14). Если аппарат не справляется с потоком поступающего сырья, на его входе появляется очередь, сведения о которой в реальном времени учитываются в
статистической части модели. При этом над шкалой использования емкости загорается красный индикатор переполнения аппарата (рис. 15).
Рис. 14. Горизонтальный сыроизготовитель
Справа от аппарата при его использовании появляется шкала использования его емкости в настоящий момент (рис. 14). Если аппарат не справляется с потоком поступающего сырья, на его входе появляется очередь, сведения о которой в реальном времени учитываются в статистической части модели. При этом над шкалой использования емкости загорается красный индикатор переполнения аппарата (рис. 15).
ПЕРЕПОЛНЕНИЕ!
из
Рис. 15. Индикатор переполнения аппарата
Заголовок в левом верхнем углу окна показывает выбранное отображение модели. Переключаться между ними можно с помощью расположенных рядом кнопок (рис.16).
Рис. 16. Заголовок отображения модели и кнопки переключения между отображениями
Часы в каждом варианте отображения модели показывают модельные дату и время (рис. 17). Минимальной дискретной единицей модельного времени является 1 минута. Время в модели соответствует реальному рабочему графику предприятия.
Рис. 17. Визуализация модельного времени
Заключение
Из представленных материалов можно сделать вывод о том, что имитационная модель производственной системы отражает ее реальную структуру, взаимосвязь между составными компонентами и правила взаимодействия между ними[8].
Стоит отметить, что бизнес-процессы сыродельного предприятия в качестве объекта исследования методом компьютерной имитации с применением теории массового обслуживания и парадигмы дискретно-событийного моделирования ранее не рассматривались. В связи с этим можно сделать вывод о необходимости исследования данного направления повышения экономической эффективности бизнеса с помощью проведения экспериментов.
Библиографический список:
1. Вавилов А.А. Имитационное моделирование производственных систем [Текст] / Вавилов А.А. - М.: Машиностроение, 1983
2. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология [Текст] / Вентцель Е.С. - М.:, Дрофа, 2004
3. Карпов Ю.Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5 [Текст]/ Карпов Ю.Г. - СПб: БХВ-Петербург, 2006. - 400 с. - ISBN 5-94157-148-8
4. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания [Текст]/ Л. Клейнрок. -М.: Машиностроение, 1979. - 325 с.
5. Сениченков Ю.Б. Практическое моделирование сложных динамических систем. / Бенькович Е.С., Колесов Ю.Б.- СПб.: Изд-во БХВ, 2001
6. Стехин А.П. Основы конструирования, моделирования и проектирования систем управления производственными процессами: Учеб. пособие [Текст]/ Стехин А.П. - Донецк: ДонГАУ, 2008.
7. Строгалев В.П., Толкачева И.О. Имитационное моделирование [Текст]/ Строгалев В.П., Толкачева И.О. - МГТУ им. Баумана, 2008. - ISBN 9785-7038-3021-5
8. Филиппов А. Н. Технико-экономическое проектирование предприятий пищевой промышленности. - 2-е изд., переб. и доп. - М. : Агропромиздат, 1990. - 240 с.
