Своевременность поставки как показатель качества продукции Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ

УДК 65.018

Федосеев С.А., Гитман М.Б., Столбов В.Ю.

СВОЕВРЕМЕННОСТЬ ПОСТАВКИ

КАК ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

Аннотация. Показано, что своевременность поставки продукции потребителям является одним из важнейших показателей ее качества. Рассмотрен комплекс задач, решение которых позволяет промышленным предприятиям минимизировать отклонения от установленных потребителями сроков поставки продукции.

Ключевые слова: качество продукции, своевременность поставки продукции, оптимизация планов производства, устойчивость планов производства, сетецентрические производственные системы.

Fedoseev S.A., Gitman M.B., Stolbov V.Yu.

ON-TIME DELIVERY AS A MEASURE OF THE QUALITY OF PRODUCTS

Abstract.It is shown that on-time delivery of products to customers is one of the most important indicators of quality. The complex of problems whose solution allow industries to minimize deviations from the consumers product delivery dates.

Keywords: quality of products, on-time delivery of products, optimization of production plans, sustainability of production plans, network-centric operating system.

Введение

В работе [1] отмечено, что одним из важнейших требований современного потребителя является своевременность поставки продукции, т.е. минимальное отклонение от установленных потребителем сроков предоставления продукции. Это связано с динамичностью качества продукции [2], т.е. свойства, составляющие качество продукции, могут изменяться с течением времени. В терминах интегрального качества [3] со временем могут меняться функциональные свойства продукции, ее потребительная стоимость и стоимость. Так, задержка поставки может привести к порче (полной или частичной) продукции с небольшим сроком хранения или к отказу потребителя от продукции, который уже потерял в ней необходимость, или нанести потребителю экономический ущерб из-за вынужденного простоя его производственных мощностей. Аналогичные негативные последствия могут наступить и при преждевременной поставке продукции потребителю.

Для выполнения поставок продукции точно в установленный срок предприятию-поставщику необходимо решить целый комплекс взаимосвязанных задач, среди которых могут быть выделены следующие:

1) планирование производства с минимальными отклонениями от установленных потребителем сроков поставки продукции;

2) повышение устойчивости планов производства к малым возмущениям производственных ресурсов за счет изменения параметров производственного планирования (параметрическая адаптация);

3) ликвидация отклонений от планов производства при значительных возмущениях производственных ресурсов за счет изменения структуры управления производственной системой (структурная адаптация).

Рассмотрим возможные подходы к решению данных задач.

Оптимизация планов производства

В работе [4] показано, что для своевременной поставки продукции потребителям необходимо соответствующим образом определить целевые функции (критерии) в задачах оптимизации планов производства на стратегическом, тактическом и оперативном уровнях управления предприятием.

Результатом решения задачи оптимального планирования на стратегическом уровне управления предприятием является главный календарный план производства (ГКПП), оптимальный по критериям выгодности (прибыльности) и важности потребителей для предприятия. ГКПП определяет, какую готовую продукцию, в каком объеме и к какому моменту необходимо произвести. При формировании ГКПП могут быть использованы критерии следующего вида [4]: - критерий прибыльности

I

«I jС И1 )F (D ,r)

j=1

► max, (1)

где а, 7 = 1,N, определяет включение 7-й отгрузочной партии в ГКПП, если а,. = 1, то отгрузочная партия включается в ГКПП; если а,. = 0 , то отгрузочная партия не включается в ГКПП; Ь. - количество позиций в 7-й отгрузочной партии; д. - объему'-й позиции в 7-й отгрузочной партии; с. - ценау'-й позиции в 7-й отгрузочной партии; с*. - себестоимостьу'-й пози-

ции в /'-й отгрузочной партии; Е - функция штрафа; Д - отклонение от требуемой даты выпуска; у - период планирования;

- критерий важности

N

тах V.. ^ тах, (2)

¿ш^ ' J

/=1 ■>

где V. - важность.'-й позиции в /-й отгрузочной партии; Ж - важность клиента, заказавшего /-ю отгрузочную партию.

При формировании оптимального ГКПП своевременность поставки продукции, с одной стороны, достигается введением в критерий (1) функции штрафа Е, который возрастает при увеличении отклонения от даты отгрузки продукции потребителю и тем самым снижает прибыль предприятия. С другой стороны, своевременность поставки продукции достигается за счет дифференциации потребителей на стратегически более и менее важных для предприятия с помощью параметра Ж , используемого в критерии (2). При этом предприятие ориентируется на первоочередное выполнение обязательств перед потребителями, наиболее важными для него в долгосрочном плане, а требования менее важных потребителей предприятие учитывает в меньшей степени или не учитывает совсем.

На тактическом уровне управления предприятием в большей степени, чем на стратегическом уровне, учитываются интересы производственных подразделений предприятия, связанные с сокращением затрат на производство, в том числе за счет возможного снижения прибыльности ГКПП и своевременности его выполнения. Проблема состоит в том, чтобы повышение эффективности использования оборудования не привело к значительному снижению своевременности выполнения ГКПП и его прибыльности. Для этого должна быть решена соответствующая многокритериальная задача календарного планирования, учитывающая интересы потребителей, а также сбытовых и производственных подразделений предприятия. В результате решения данной задачи должен быть получен устраивающий все стороны план производства комплектующих (полуфабрикатов), необходимых для производства готовой продукции. При этом для обеспечения своевременности выполнения ГКПП может быть использован критерий следующего вида [4]:

й*<т/2

Т й-й' >0 1 Ж р +

I I ^ тш, (3)

й=1 й' =1 й 1=1 Че,'е,

где Т - количество дней в плановом периоде; т - нормативный запас времени перед отгрузкой продукции (параметр опережения); - индикатор наличия отгрузки продукции в день й; Ж - количество видов операций; ри - количество операций вида 1 в день й;

11 - трудоемкость операций вида 1; е1 е 1, Е - на рабо-

чих центрах какого типа выполняется операция вида l;

E - количество типов рабочих центров; qk - количе-

*

ство рабочих центров типа k; tk - максимальная загрузка рабочих центров типа k. Содержательно данный критерий означает уменьшение загрузки оборудования к дате выпуска готовой продукции, т.е. выпуск продукции с некоторым запасом по времени (опережением), определяемом параметром т/2.

На оперативном уровне управления предприятием должны решаться задачи, направленные на сокращение производственных затрат с учетом специфики конкретного производства, но без отрицательного влияния на принятый на тактическом уровне план производства комплектующих (полуфабрикатов). В результате решения данных задач должны быть получены сменно-суточные задания для исполнителей на конкретных рабочих местах. При этом для обеспечения своевременности выполнения плана производства комплектующих (полуфабрикатов) может быть использован критерий следующего вида [5]:

Z xkj ^ min, (4)

ijkl

где каждому элементу матрицы Xj соответствует время запуска i-й партии на j-й операции для k-й детали на l-м станке. Содержательно данный критерий означает уменьшение времени обработки партий деталей и, как следствие, обеспечивает запас времени для выполнения плана производства комплектующих (полуфабрикатов). При этом выполняются все ограничения на сроки сдачи продукции заказчику, заложенные в плане производства комплектующих (полуфабрикатов).

На практике оптимизация планов производства на различных уровнях управления предприятием с использованием критериев (1)-(4) позволяет предприятиям увеличить количество своевременно выполненных заказов потребителей на 2-5% и более.

Устойчивость планов производства

В условиях реального производства всегда возникают отклонения, связанные с количеством необходимых для выполнения планов производственных ресурсов, которые учитывались в качестве ограничений при решении оптимизационных задач, описанных выше. Причинами таких отклонений могут быть поломки оборудования, срыва поставок материалов и комплектующих, рост процента брака и т.п. В связи с этим возникает необходимость в обеспечении устойчивости планов производства к указанным отклонениям. Следует отметить, что при решении задач оптимального производственного планировании, как правило, может быть получено несколько планов, среди которых может быть выбран наиболее устойчивый к возможным отклонениям.

Один из подходов к решению задачи повышения устойчивости планов производства может быть следующим [6]. Вводится в рассмотрение метрическое фазовое пространство, каждая точка которого соответствует состоянию производственной системы в

определенный момент времени 7:

П = (X, р), X = (X,...,х[) е X ,

(5)

где X- множество элементов фазового пространства П; X1 - элемент множества X, определяющий состояние плана производства в момент времени г; р - метрика пространства П, определяющая расстояние между

XI ,•

компоненты элемента х множества X, значениями которых является объем произведенных комплектующих (полуфабрикатов) типа 7 (7 = 1. л ) на момент времени г; п - общее число типов комплектующих (полуфабрикатов) для готовой продукции из ГКПП; г - момент времени планового периода.

План производства X , рассматриваемый в пространстве состояний вида (5), называется устойчивым по вероятности, если в конечный момент времени выполняется неравенство

времени изготовления продукции (план 2), является менее устойчивым по отношению к внешним возмущениям по сравнению с планом, ориентированным на сокращение риска срыва плана производства с использованием критерия (3) (план 1). Результаты оценки вероятностной устойчивости планов производства 1 и 2 представлены на рис. 1. Анализ графиков, приведенных на рис. 1, показывает, что при одной и той же вероятности поломки оборудования вероятность выполнения плана 1 выше, чем плана 2. Следует отметить, что вероятность выполнения плана 1 в значительной степени определяется значением параметра опережения Т .

Р( х - х* <е) > Р*

(6)

**

где Р - допустимая вероятность отклонения возмущенного плана от запланированного; х — х - отклонениеконечного

-План 1 -ПлпмЗ

и Ч о Ч щ К г^ж ^ ч №. ооо о о о о а о о о

состояния возмущенного плана от конечного состояния невозмущенного по соответствующей норме; е - максимально

*

допустимое отклонение возмущенного плана х от невозмущенного плана х, который имеет размерность расстояния между состояниями производственной системы в ее фазовом пространстве.

7"»**

Параметры Р и £ задаются экспертами и отражают требования конкретного предприятия к устойчивости плана X .

Введенное определение устойчивости плана производства означает, что при любой вероятности возникновения возмущения в процессе выполнения на конечном временном шаге вероятность совпадения возмущенного и исходного планов в пределах допустимого отклонения е будет приемлемой, т.е. больше

**

наперед заданной вероятности Р .

На основе введенного фазового пространства состояний производственной системы и определения устойчивости плана производства в работе [6] была предложена методика оценки вероятностной устойчивости планов производства, в том числе позволяющая оценивать влияние параметров алгоритма планирования производства на устойчивость результирующего плана производства. С помощью данной методики и имитационного моделирования на конкретном примере удалось показать, что план, ориентированный на сокращение

Вероятность поломки рабочего центра

Рис. 1. Результаты моделирования выполнения двух планов

производства с различными критериями оптимальности

Сетецентрические производственные системы

Любые планы производства, в т.ч. устойчивые в вероятностном смысле, не гарантируют своевременность поставки продукции потребителям при достаточно больших отклонениях, связанных с количеством необходимых для выполнения планов производственных ресурсов. Поэтому еще одной задачей для предприятия, стремящегося к максимально полному выполнению требований потребителей, является успешное преодоление существенных отклонений от планов производства, возникающих на практике. Данная задача может быть решена за счет изменения структуры управления производственной системой на основе сетецентрического подхода [7].

Под сетецентрической производственной системой будем понимать промышленное предприятие, для управления которым используются самоорганизующиеся распределенные группы интеллектуальных элементов. Согласно [8] под группой интеллектуальных (способных принимать самостоятельные решения) элементов производственной системы будем понимать сбытовые, производственные и снабженческие подразделения промышленного предприятия, функционирующие в некоторой внешней среде, образованной, в частности, рынками продукции, сырья и труда, и способные получать информацию об этой среде, реагиро-

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ

вать на изменение состояния среды и взаимодействовать друг с другом для достижения единой цели, например своевременного выполнения ГКПП.

В общем случае для решения конкретной задачи, ведущей к достижению цели, например преодоления отклонений от плана производства комплектующих (полуфабрикатов), могут быть использованы не все подразделения группы. При этом для реализации группового управления должны быть решены следующие подзадачи:

- формирование активной части группы - кластера как совокупности подразделений, сформированной для решения конкретной задачи;

- оптимальное в некотором смысле распределение функций и имеющихся ресурсов производственной системы между подразделениями группы, а также перераспределение этих функций и ресурсов при изменении ситуации;

- реализация функций подразделениями, входящими в кластер.

При невыполнении плана производства комплектующих (полуфабрикатов) одно или несколько производственных подразделений могут либо привлечь дополнительные трудовые ресурсы (организовать дополнительные рабочие смены или привлечь дополнительных рабочих из вне), либо договориться со снабженческими подразделениями о закупке недостающих комплектующих у других производителей, либо договориться со сбытовыми подразделениями о приемлемом для потребителей изменении ГКПП. Другими словами, может быть найдено эффективное управленческое решение путем самоорганизации подразделений предприятия при их сетевом взаимодействии.

Постановка задачи группового управления в производственных системах может быть рассмотрена как частный случай постановки, предложенной в работе [9].

Пусть некоторая группа P, состоящая из N подразделений P , i = 1N, выполняет ГКПП, т.е. реализует потребности в готовой продукции M потребителей Бк, k = 1,M . Состояние каждого подразделения P описывается вектором S;(t) = [su, s2i, ...,sli ] , i = 1N, гДе компоненты вектора могут обозначать количества

отгруженной готовой продукции, выпущенных комплектующих или закупленных материалов каждым подразделением. Состояние каждого потребителя Бк

описывается векторами Ek (t) = [e1k, e2k, ..., ewk ] ,

k = 1,M, где элементы вектора ejk могут обозначать

количества готовой продукции определенного вида, полученной каждым потребителем. Пусть каждое подразделение P , i = 1,N для выполнения ГКПП может потратить некоторую совокупность ресурсов A = {A1i, A2i, ...Ami J, i = 1,N, где компоненты вектора Aji могут обозначать материалы, комплектую-

щие, готовую продукцию, трудовые и финансовые ресурсы. Затрачивая ресурсы, подразделение Р, / = 1,N, может менять как состояние потребителей, так и состояние других подразделений. В общем случае эти изменения во времени определяются системами вида:

S i (t)- Fi ( ...,SN, AN, ..., EM ) ,

i = 1N,

Ek (t)= Fk (S1, A1, ...,SN, AN, E1, ..., EM ) =

k = 1M.

(7)

(8)

На состояние подразделений и потребителей, а также на действия подразделений в конкретных ситуациях могут налагаться некоторые ограничения, в общем случае определяемые системами неравенств:

С(81, , Е1, ..., Ем)<0, (9)

Б (81, А1, ...^, А N, Е1, ..., Ем )< 0. (10)

Содержательно данные неравенства могут обозначать ограничения на потребности потребителей, на составы изделий, на имеющиеся в распоряжении производственной системы материальные, трудовые, финансовые ресурсы и производственные мощности.

Пусть необходимо решить некоторую целевую задачу Т е 3, где 3 - множество целей, на которые ориентирована данная группа подразделений. Примером Т может быть преодоление отклонения от плана производства комплектующих в условиях ^ ={/2^ ."} , гДе элементы ' могут обозначать количественные или временные отклонения от плана. Для этого требуется потратить некоторую совокупность ресурсов Иц={RlЦ, ...А» ) , где элементы Я^ могут обозначать количества ресурсов определенного вида. При этом каждый из ресурсов Я^ может быть потрачен подразделением Р с затратами ЯуМ) в денежном или временном выражении. Необходимо сформировать кластер из подразделений Р е Р , / = 1,п, п < N, который при ограничениях (8)-(10) доставит экстремальное значение критерию оптимальности решения целевой задачи Т^ :

n r 1=1 v=1

• min

где п - количество подразделении, включенных в кластер для решения целевой задачи Т^ в результате

самоорганизации в производственной системе.

На рис. 2 представлена иллюстрация возможных

траекторий выполнения плана по выпуску некоторой

*

продукции при возникновении в момент t отклоне-

ний от первоначального плана (график 1), например связанных с поломкой оборудования. При этом отклонение от плана может быть преодолено либо только производственными подразделениями предприятия за счет организации сверхурочных работ или найма дополнительной рабочей силы (график 2), либо только снабженческими подразделениями за счет закупки недостающей продукции у внешних поставщиков (график 3), либо только сбытовыми подразделениями за счет договоренности с потребителем о сокращении объемов поставки (график 4), либо совместно несколькими или всеми подразделениями предприятия (график 5). При этом окончательное решение о варианте преодоления отклонений от плана производства может быть принято подразделениями предприятия на основании стоимостных затрат на каждый из вариантов.

Рис. 2. Варианты решения задачи преодоления отклонений от плана производства

Выводы

Своевременность поставки продукции потребителям является одним из важнейших показателей ее качества. Для выполнения поставок продукции точно в установленный срок предприятию-поставщику необходимо решить целый комплекс взаимосвязанных задач по оптимизации планов производства, по обеспечению устойчивости панов производства, а также по преодолению возможных значительных отклонений от планов производства. Для решения перечисленных задач предлагается использовать специальные целевые функции, минимизирующие риски срыва планов производства. Расчет введенной вероятностной устойчивости позволяет из полученного набора оптимальных планов выбрать наименее подверженные влиянию возможных возмущений. Применение сетецентрического подхода, ориентированного на самоорганизацию взаимосвязанных подразделений предприятия, обеспечивает преодоление существенных отклонений от планов производства, возникающих на практике.

Список литературы

1. Федосеев С.А., Гитман М.Б., Столбов В.Ю. Математические модели управления качеством продукции на этапе планирования производства // Проблемы управления. 2011. № 4. С. 60-67.

2. Субетто А.И. Сочинения. Ноосферизм: в 13 т. Т.8: Квалитативизм: философия и теория качества, квалитология, качество жизни, качество человека и качество образования. Кн. 1 / под ред. Л.А. Зеленова. С.-Петербург; Кострома: КГУ им. Н.А.Некрасова, 2009. 392 с.

3. Гличев А.В., Панов В.П., Азгальдов Г.Г. Что такое качество? М.: Экономика, 1968. 135 с.

4. Управление качеством продукции на современных промышленных предприятиях: монография / С.А. Федосеев, М.Б. Гитман, В.Ю. Столбов, А.В. Вожаков. Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. ун-та, 2011. 229 с.

5. Федосеев С.А., Беляев А.А. Роль процессов планирования производства в обеспечении качества продукции // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2010. № 4 (22). С. 61-65.

6. Елисеев А.С., Гитман М.Б., Суханцев С.С. Алгоритм оценки устойчивости производственного плана в условияъ стохастичности ресурсных ограничений // Материалы 5-й Рос. мультиконференции по проблемам управления «Управление в технических, эргадических, организационных и сетевых системах» (УТЭ0СС-2012, 9-11 октября 2012 года, Санкт-Петербург). С.572-575. [Электронный ресурс]. URL: http://uteoss2012.ipu.ru/

7. Федосеев С. А., Столбов В.Ю., Пустовойт К.С. Модель группового управления в сетецентрических производственных системах // Материалы 5-й Российской мультиконференции по проблемам управления «Управление в технических, эргадических, организационных и сетевых системах» (УТЭ0СС-2012, 9-11 октября 2012 года, Санкт Петербург). С. 1240-1243. [Электронный ресурс]. URL: http://uteoss2012.ipu.ru/

8. Каляев И.А., Купустян С.Г., Гайдук А.Р. Самоорганизующиеся распределенные системы управления группами интеллектуальных роботов, построенные на основе сетевой модели // Сетевые модели в управлении. М.: Эгвес, 2011. С. 57-89.

9. Каляев И.А., Гайдук А.Р., Купустян С.Г. Методы и модели коллективного управления в группах роботов. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. 280 с.

References

1. Fedoseev S.A., Gitman M.B., Stolbov V.Yu. Mathematical models for production quality control at the manufacture planning stage // Control sciences. 2011. № 4. P. 60-67.

2. Subetto A.I. Noospherism. Vol. 8: Qualitievism: philosophy and theory of quality. Book No. 1 / Ed. by L.A. Zelenov. St. Petersburg - Kostroma: Kostroma State University named after N.A. Nekrasov, 2009. 392 p.

3. Glichev A.V., Panov V.P., Azgaldov G.G. What is quality? Moscow: Economics, 1968. 135 p.

4. Product quality control in modern industrial enterprises: Monograph / S.A. Fedoseev, M.B. Gitman, V.Yu. Stolbov, A.V. Vozhakov. Perm: Perm National Research Polytechnic University, 2011. 229 p.

5. Fedoseev S.A., Belyaev A.A. The role of the planning of production to ensure the quality of products / / News Chernozem universities. 2010. № 4 (22). P. 61-65.

6. Eliseev A.S., Gitman M.B., Suhantsev S.S. Algorithm for assessing the sustainability of the production plan in a stochastic resource constraints // Materials of the conference «Control in engineering, ergatic, organizational and network systems» (Russia, St. Petersburg, 9-11 October 2012). P. 572-575. Electronic resource. http://uteoss2012.ipu.ru/

7. Fedoseev S.A., Stolbov V.Y., Pustovoit K.S. Model of group control in network-centric manufacturing systems // Materials of the conference «Control in engineering, ergatic, organizational and network systems» (Russia, St.-Petersburg, 9-11 October 2012). P. 1240-1243. Electronic resource / http://uteoss2012.ipu.ru/

8. Kalyaev I.A., Kupustyan S.G., Haiduk A.R. Self-organizing distributed systems for intelligent robots group management that are based on the network model // Network models in management. M.: Egves, 2011. P. 57-89.

9. Kalyaev I.A., Hayduk A.R., Kupustyan S.G. Methods and models of collective management in groups of robots. M.: FIZMATLIT, 2009, 280 p.