CC BY
1Подход к планированию позаказного производства машиностроительного предприятия
Рассматривается необходимость учета различных факторов внутренней среды предприятия в среднесрочном планировании производства. Предлагается набор универсальных принципов, позволяющих выстраивать автоматизированную систему планирования производства для широкого круга машиностроительных предприятий. УДК статьи 65.011.46
С.А. Королев1
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
1 аспирант, Москва, Россия
Для цитирования: Королев С.А. Подход к планированию позаказного производства машиностроительного предприятия // Компетентность / Competency (Russia). — 2024. — № 3. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-3-37-41
ключевые слова
среднесрочное планирование, позаказное производство, оптимизация, целевая функция, машиностроение
ланирование на предприятии можно разделить на стратегическое, среднесрочное (иногда называемое тактическим) и оперативное [3]. При этом с точки зрения планирования производства реагирование на изменяющиеся факторы логистической цепочки, как правило, относится к среднесрочному планированию, что обуславливает его возросшую значимость [4].
Основной задачей, решаемой в рамках среднесрочного планирования производства, является балансирование производственных ресурсов и спроса в соответствии со стратегическими финансовыми и маркетинговыми целями предприятия [5]. Основным вызовом среднесрочного планирования выступает автоматизация данного процесса для его ускорения и повышения интерпретируемости для всех заинтересованных сторон [6]. Причем специфика поза-казного производства не позволяет использовать классический функционал линейной оптимизации, широко распространенный в среднесрочном планировании массового производства [7].
Целью исследования является разработка подхода к среднесрочному планированию позаказного производства машиностроительного предприятия, позволяющего формализовать и автоматизировать данный процесс.
Методы
Чтобы автоматизировать процесс среднесрочного планирования производства, требуется формализовать задачу планирования как задачу математической оптимизации, выбрать существующий или разработать новый алгоритм для ее решения и выстроить интеграцию со смежными ^-системами, используемыми в производстве [8].
Проблема оптимизации с математической точки зрения должна содержать в себе целевую функцию и систему учитываемых ограничений, при выборе которых в оптимизационной задаче среднесрочного планирования позаказ-ного машиностроительного производства следует исходить из специфики отрасли и горизонта планирования. Руководствуясь этими аспектами, следует определить, какая часть факторов внутренней среды подлежит/не подлежит оптимизации в рамках среднесрочного планирования производства. При этом все факторы следует разделить на три категории: переменные оптимизационной задачи, подбираемые автоматически, ограничения задачи, изменяемые в рамках сценарного моделирования специалистом по планированию, и факторы, изменение которых не учитывается в среднесрочном планировании.
К первой категории оптимизационных переменных должно быть отнесено начало выполнения отдельных блоков работ либо их стадий, если технологический процесс допускает прерывания в выполнении определенных работ, а также объем и загрузка выделяемых трудовых ресурсов.
Ко второй категории факторов, изменения которых могут происходить в рамках сценарного анализа, должны быть отнесены решения по найму дополнительного персонала, корректировке графика ремонтов, принятию дополнительных заказов на выпуск продукции и заключению новых контрактов с поставщиками. При этом, поскольку некоторые из них являются ключевыми для среднесрочного планирования, система планирования должна предполагать автоматизированное построение планов для нескольких сценариев в одном запуске.
Границы среднесрочного планирования производства [Boundaries for medium-term production planning]
К третьей категории факторов, изменение которых не требуется оценивать в рамках среднесрочного планирования, можно отнести вопросы, связанные с мотивацией и системой оплаты труда, ассортиментной и ценовой политикой, внешней логистикой, технологией производства, НИОКР и принципами определения оптимальных страховых запасов. Отметим, что исключение внешней логистики из системы среднесрочного планирования позаказного машиностроительного производства возможно, поскольку такое производство является штучным или мелкосерийным, а доставка заказчику выполняется на индивидуально согласовывающихся условиях. Таким образом, оптимизация хранения готовой продукции не может выступать источником значительного повышения эффективности деятельности предприятия [10]. На рисунке схематично представлены перечисленные факторы.
Приведенная схема описывает переменные оптимизационной зада-
чи, а также факторы внутренней среды предприятия, не оптимизируемые в рамках среднесрочного планирования. Однако чтобы выработать подход к среднесрочному планированию по-заказного производства машиностроительного предприятия, требуется также более детально определить систему целевых функций и учитываемых ограничений оптимизационной задачи.
Наличие у предприятия маркетинговых и финансовых целей, определенных в ходе стратегического планирования, приводит к необходимости использования в среднесрочном планировании многокритериальной оптимизации, согласующей их с актуальными производственными и закупочными возможностями, а также сформированным портфелем заказов. Поскольку одновременная оптимизация по нескольким рассогласованным критериям невозможна, существуют различные способы согласования целевых функций, наиболее распространенными из которых являются эффективность по Парето, скалярное ранжирование, лексикографическое упорядочение и метод изменения ограничений [11].
Наиболее подходящим из перечисленных способов согласования целевых функций для позаказного машиностроения является лексикографическая оптимизация. Это обусловлено тем, что у промпредприятий, ведущих наукоемкое позаказное производство машиностроительной продукции, — крайне ограниченное число потенциальных заказчиков, в связи с чем своевременное и качественное исполнение принятых обязательств оказывается важнее размера прибыли от производственной деятельности, получаемой на среднесрочном горизонте.
Таким образом, целевая функция первого уровня должна отражать стремление предприятия к наиболее полному и своевременному выполнению контрактных обязательств. При этом в рамках сценарного моделирования должны определяться возможности их исполнения в случае принятия дополнительных заказов, а также могут определяться потребности в дополнитель-
ных трудовых ресурсах и поставках комплектующих.
Целевая функция второго уровня должна отражать стремление предприятия к наилучшим финансовым результатам при наиболее полном и своевременном выполнении принятых контрактных обязательств, определенном на первом шаге оптимизации. Она должна включать в себя доходы за исполнение заказов и прямые производственные затраты. Косвенные расходы, не связанные непосредственно с производством и доставкой выпускаемых изделий до заказчика, не должны учитываться при оптимизации плана производства.
Важным вопросом, касающимся целевой функции первого уровня, является приведение неисполнений обязательств по разным контрактам к единым единицам измерения. Данная проблема может решаться путем введения коэффициентов, выбранных с помощью экспертных оценок [12], либо, в случае зафиксированных в контрактах сумм неустоек за каждое из видов нарушений обязательств со стороны производителя, они могут использоваться в качестве весов. Второй вариант является более предпочтительным в силу его меньшей трудоемкости и, как следствие, большей пригодности для автоматизации.
Целевая функция второго уровня должна быть выражена в денежных единицах, поэтому для нее неактуальна проблема использования всех переменных в одной функции.
Ограничениями в задаче среднесрочного планирования позаказного машиностроительного производства должны выступать доступные трудовые ресурсы и их максимально допустимая загрузка, следование технологическому процессу производства — с соблюдением последовательности производственных операций в конкретных цехах, а также прекращение работы на отдельных производственных участках или в цехах во время капитального ремонта производственного оборудования. В некоторых случаях к ограничениям также могут добавляться наиболее ранние возможные сроки поставки
критичных комплектующих для начала выполнения определенных работ.
Еще одним важным аспектом среднесрочного планирования позаказного производства машиностроительного предприятия является подход к учету неопределенности при планировании.
Позаказное производство, для которого характерна необходимость учитывать пожелания конкретного заказчика, вкупе со среднесрочным горизонтом планирования, приводит к значительной степени неопределенности планируемых процессов [13]. В частности, продолжительности работ, направленных на выпуск заказанной продукции, и доступного объема и стоимости трудовых ресурсов в определенные периоды горизонта планирования. Поэтому необходима методология по учету данных факторов неопределенности.
Первым способом может выступать отказ от учета неопределенности в среднесрочном планировании. Вторым — экспертная оценка неопределенности с помощью аппарата нечеткой логики [14]. Третий способ — это использование статистических данных для вероятностной оценки трудоемкости планируемых работ и доступности трудовых ресурсов.
Каждый из перечисленных способов имеет как свои недостатки и ограничения, так и условия наибольшей применимости. В частности, отказ от учета неопределенности уместен в случае, если предприятие выполняет заказы на выпуск средних или крупных партий продукции с минимальными изменениями под нужды конкретного заказчика. Но если факторы неопределенности более сильны, их становится целесообразно учитывать в планировании, чтобы адекватно оценивать риски альтернативных планировочных решений.
Экспертная оценка факторов неопределенности наиболее применима, когда предприятие исполняет заказы на разработку и поставку уникальной продукции под нужды каждого заказчика и не имеет статистических данных по выпуску аналогичных технических изделий в прошлом. Однако, как и в случае с оценкой критичности
справка
В современных условиях многие машиностроительные предприятия, ведущие позаказное производство наукоемкой продукции, столкнулись с повышенной неопределенностью спроса и одновременной необходимостью осваивать новые технологические процессы и выстраивать отношения с новыми поставщиками. В сложившихся обстоятельствах для предприятий возрастает важность рациональной организации процессов планирования, поскольку именно планирование обеспечивает устойчивость функционирования предприятия и позволяет ему адаптироваться к изменившимся внешним обстоятельствам [1, 2]
Задача разработки наиболее рационального подхода к интеграции относится к сфере компьютерных наук [9], а задача разработки оптимизационного алгоритма — к сфере прикладной математики. Наиболее же важным с точки зрения организации производства является определение структуры оптимизационной задачи, позволяющей проводить среднесрочное планирование с точностью, достаточной для принятия обоснованных решений о заключении контрактов на поставку продукции и закупку сырья и комплектующих
40 организация производства
неисполнения обязательств по различным контрактам, экспертная оценка факторов неопределенности является трудоемкой и понижает возможную степень автоматизации процесса планирования. Поэтому для большинства случаев наукоемкого позаказного машиностроительного производства наиболее целесообразным является третий способ учета неопределенности, заключающийся в анализе исторических статистических данных по трудоемкости выпуска изделий заказанной номенклатуры и использовании их для построения планов с фиксируемым уровнем толерантности к риску увеличения продолжительности работ.
Результаты
По результатам исследования предложен состав переменных оптимизационной задачи, обоснован выбор системы целевых функций и ограничений. Факторы внутренней среды предприятия, по которым принимаются основные планировочные решения, касающиеся производства, разделены на три категории: переменные в формальной постановке оптимизационной задачи среднесрочного планирования, факторы, оптимальное решение по которым должно Статья поступила приниматься по результатам сценар-
в редакцию 18.12.2023 ного моделирования, и факторы, вари-
Список литературы
1. Козлов Н.В. // Финансовые рынки и банки. — 2023. — № 2. DOI: 10.24412/2658-3917-2023-2-120-123.
2. Бром А.Е., Третьякова В.А. // Компетентность. — 2023. — № 8. DOI: 1993-8780-2023-8-38-43.
3. Думов В.К. // Российское предпринимательство. — 2011. — № 6-1.
4. Королев С.А. // Наука и бизнес: пути развития. — 2023. — № 1(139).
5. Pertowski R., Antosz K., Zielecki W. // Lecture Notes in Electrical Engineering. — 2019. — Т. 505. DOI: 10.1007/978-3-319-91334-6_50.
6. Речкалов А.В., Дунаев Д.Н., Даутова О.Р. // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. — 2012. — Т. 16. — № 6(51).
7. Королев С.А., Бром А.Е. // XLVI Академические чтения по космонавтике: c6. тезисов. — 2022. — Т. 2.
8. Котов О.К. // Вестник науки. — 2023. — Т. 1. — № 7(64).
9. Сибирцев Е.В. // Проблемы развития территории. — 2005. — № 1(28).
10. Смирнов А.А., Кремлева Н.А. // n-Economy. — 2017. — № 10(3).
11. Богданова П.А., Сахаров Д.М., Васильева Т.В. // Инновационные аспекты развития науки и техники. — 2021. — № 6.
12. Орлов А.И. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. — 2013. — № 93.
13. Силинский В.С. // Экономический журнал. — 2015. — № 1(37).
14. Шевляков А.О., Матвеев М.Г. // Вестник ВГУ. Серия: Системный анализ и информационные технологии. — 2015. — № 4.
ативность которых не является предметом оптимизации в среднесрочном планировании.
Также по результатам исследования даны рекомендации использовать штрафные санкции, накладываемые на предприятие за неисполнение контрактных обязательств, в качестве весов для сведения полноты исполнения различных заказов в единую целевую функцию. А для учета неопределенности применять статистические данные о выпуске схожих изделий в прошлом.
Предложенный подход к среднесрочному планированию позаказного производства машиностроительного предприятия представляет собой совокупность идей и принципов, следуя которым менеджмент предприятия может выстраивать систему среднесрочного планирования. При этом, в зависимости от специфики отдельно взятого предприятия, при внедрении системы среднесрочного планирования в нее могут вводиться дополнительные ограничения, значимо влияющие на принятие управленческих решений. Таким образом, данный подход сохраняет гибкость для внедрения на машиностроительных предприятиях, имеющих позаказный характер производства, и может быть положен как в основу информационной системы, разрабатываемой с нуля для планирования на конкретном предприятии, так и в ядро универсальной системы планирования, которая может разрабатываться вендором и внедряться с небольшими доработками у различных промышленных предприятий заказчиков.
Заключение
В результате исследования определено, что несмотря на специфику позаказного машиностроительного производства, затрудняющую автоматизацию его среднесрочного планирования, разработанный подход позволяет формализовать и впоследствии автоматизировать данный процесс. Подход обладает высокой гибкостью и может использоваться на широком круге машиностроительных предприятий. ■
Kompetentnost / Competency (Russia) 3/2024
ISSN 1993-8780. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-3-37-41
Approach to a Machine-Building Enterprise Customized Production Planning
S.A. Korolev1, Bauman Moscow State Technical University
1 Graduate Student, Moscow, Russia
Citation: Korolev S.A. Approach to a Machine-Building Enterprise Customized Production Planning, Kompetentnost'/ Competency (Russia), 2024, no. 3, pp. 37-41. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-3-37-41
key words
medium-term planning, customized production, optimization, goal function, mechanical engineering
References
The study considers a problem of developing such an approach to medium-term planning of job order mechanical engineering production, which allows to formalize and automate this process. I have presented the classification of the main factors of the enterprise's internal environment according to their consideration in the mathematical formulation of the medium-term planning problem. In the article I have shown that the uncertainty in the planned processes is expedient to consider in reliance on historical statistical data from production. The conclusion about the applicability of the developed approach to planning for a wide range of machine-building enterprises engaged in job order-oriented production is made.
1. Kozlov N.V., Finansovye rynki i banki, 2023, no. 2, pp. 120-123. DOI: 10.24412/2658-3917-2023-2-120-123.
2. Brom A.E., Tret'yakova V.A., Kompetentnost', 2023, no. 8, pp. 38-43. DOI: 1993-8780-2023-8-38-43.
3. Dumov V.K., Rossiyskoe predprinimatel'stvo, 2011, no. 6-1, pp. 115-121.
4. Korolev S.A., Nauka i biznes: puti razvitiya, 2023, no. 1(139), pp. 26-30.
5. Pertowski R., Antosz K., Zielecki W., Lecture Notes in Electrical Engineering, 2019, vol. 505, pp. 369-376. DOI: 10.1007/978-3-319-91334-6_50.
6. Rechkalov A.V., Dunaev D.N., Dautova O.R., Vestnik Ufimskogo gosudarstvennogo aviatsionnogo tekhnicheskogo universiteta, 2012, vol. 16, no. 6(51), pp. 263-269.
7. Korolev S.A., Brom A.E., XLVI Akademicheskie chteniya po kosmonavtike: sb. tezisov, 2022, vol. 2, pp. 71-75.
8. Kotov O.K., Vestnik nauki, 2023, vol. 1, no. 7(64), pp. 31-36.
9. Sibirtsev E.V., Problemy razvitiya territorii, 2005, no. 1(28), pp. 57-62.
10. Smirnov A.A., Kremleva N.A., n-Economy, 2017, no. 10(3), pp. 171-182.
11. Bogdanova P.A., Sakharov D.M., Vasil'eva T.V., Innovatsionnye aspekty razvitiya nauki i tekhniki, 2021, no. 6, pp. 153-157.
12. Orlov A.I., Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2013, no. 93, pp. 1-11.
13. Silinskiy V.S., Ekonomicheskiy zhurnal, 2015, no. 1(37), pp. 6-17.
14. Shevlyakov A.O., Matveev M.G., Vestnik VGU. Seriya: Sistemnyy analiz i informatsionnye tekhnologii, 2015, no. 4, pp. 121-125.
НОВАЯ КНИГА
Кутяйкин В.Г., Потапчик А.К., Зажигалкин А.В., Горбачев П.А.
Метрологическое обеспечение производства
Учебно-методическое пособие. — М.: Нижегородский филиал АСМС, 2023
Пособие содержит основные положения правовых и нормативных документов, а также практический материал по разным направлениям метрологического обеспечения применительно к работе как промышленных предприятий, так и организаций других видов деятельности. Издание адресовано руководителям предприятий и метрологических служб, а также специалистам различных направлений метрологического обеспечения производства, аккредитованных структур в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, испытательных подразделений, в том числе в целях подтверждения соответствия, а также специалистам по управлению качеством и техническому регулированию.
По вопросам приобретения обращайтесь по адресу: Академия стандартизации, метрологии и сертификации (АСМС), 109443, Москва, Волгоградский пр-т, 90, корп. 1. Тел. / факс: 8 (499) 742 4643. Факс: 8 (499) 742 5241. E-mail: info@asms.ru
