Разработка инструментов поддержки принятия решений при оперативном планировании опытного производства
Введение
Глава 1. Анализ существующих систем и методов планирования опытного производства
1.1 Специфика опытного производства машиностроительной продукции
1.2 Анализ методов планирования производственных процессов опытного производства
1.3 Постановка научной задачи исследования
Глава 2. Разработка инструментов поддержки принятия решений при оперативном планировании процессов опытного производства
2.1 Разработка инструмента приоритезации внепланового заказа на
опытном производстве
2.2 Обоснование подхода к оценке устойчивости опытного производства
2.2.1 Исследование подходов к оценке устойчивости производственных процессов
2.2.2 Формирование подхода к оценке устойчивости опытного производства с учетом появления внепланового заказа
2.3 Инструмент интервальной оценки длительности выполнения производственных заказов на опытном производстве
Глава 3. Апробация разработанных инструментов и исследование факторов вляния на длительность выполнения производственных заказов на основе методов когнитивного моделирования
3.1 Апробация разработанных инструментов
3.2 Исследование факторов влияния на длительность выполнения
производственных заказов на основе построения когнитивной модели
3.2.1 Решение прямой задачи когнитивного моделирования
3.2.2 Решение обратной задачи когнитивного моделирования
3
3.3 Формирование центра управления заказами в организационной
структуре машиностроительного предприятия опытного производства
Заключение
Список литературы
Приложение А
В первой главе выполнен анализ специфики ОП, основ оперативного плани-
рования, существующих методов и инструментов в данной области исследования.
Поставлена научная задача исследования.
Под ОП в диссертации понимается разновидность единичного типа позаказ-
ного производства, направленное на проведение исследовательских работ и после-
дующую разработку, проектирование, производство и испытания новых образцов
продукции и технологий, доведение оригинальных опытных образцов до промыш-
ленной серии, разработку технологической или конструкторской документации с
целью развития промышленности и обеспечения научно-технического прогресса.
Под заказом понимаются работы, выполняемые на ОП по контракту с госу-
дарственными ведомствами, серийными, торговыми, эксплуатирующими предпри-
ятиями или по заявкам внутренних подразделений промышленного предприятия
ОП.
Анализ специфики ОП показал, что работа над заказом соотносится с воз-
можностью смены технического задания на разных этапах изготовления изделия.
В связи с неповторяемостью производимой продукции возможны ошибки проек-
тирования. Отработка конструкций подразумевает частую смену конструкторской
документации и технологического маршрута. Из-за недостатка или неточностей
научных исследований возможна задержка конструкторской документации. В
связи с недоработкой конструкции/технологии, со сложностью освоения новых ра-
бот на рабочих местах могут обнаружиться дефекты по окончанию производствен-
ного цикла. Уникальность технологий может вызвать необеспеченность рабочих
мест технологической оснасткой.
Все вышеперечисленное, а также отсутствие необходимых специальных ком-
плектующих на рынке, срывы поставок, потеря информации между цехами и под-
разделениями обусловливают возвратный вид движения предметов труда и после-
дующее появление внеплановых производственных заказов (см. Рисунок 1).
Под внеплановым производственным заказом понимаются работы по произ-
водству деталей, комплектующих, узлов, сборке опытного образца, возникающие
на ОП вследствие возвратного движения. Появление внеплановых заказов приво-
дит к возможным изменениям последовательности и случайному характеру дли-
тельности выполнения заказов, что в целом ведет к нарушению устойчивости ОП.
Анализ существующих методов оперативного планирования показал, что
большинство методов оценки длительности выполнения заказов не учитывают ко-
лебания длительности частных процессов, большие риски их невыполнения, опе-
рируя точным составом и длительностями операций. При анализе вероятностных
методов были выявлены следующие недостатки: происходит оперирование одним
видом распределения, что не отражает разнообразность процессов ОП, длительно-
сти выполнения заказов представляются в виде дискретных оценок средних про-
должительностей. Более того, при регистрации заказа на производстве, внеплано-
вый заказ обладает единственным критерием срочности, а подходы к оценке устой-
чивости не предусматривают возможные изменения оперативно-производствен-
ного плана.
Это обусловливает необходимость разработки инструментов, учитывающих
стохастичность длительности производственных процессов и влияние приоритета
запуска внеплановых заказов в производство на устойчивость ОП.
Рисунок 1 – Причины появления внеплановых заказов, обусловленные
спецификой ОП
Во второй главе разработаны инструменты приоритезации внепланового за-
каза, интервальной оценки длительности выполнения заказов, предложен подход к
оценке устойчивости ОП.
При появлении внепланового заказа на ОП встает вопрос назначения прио-
ритета выполнения такого рода заказов: выполнять их в плановой очередности,
либо вне установленного плана. На практике изделия запускаются в производство
в том же порядке, в котором регистрируются на обработку. Встречаются ситуации,
когда приоритет внепланового заказа назначается исходя из единственного крите-
рия срочности, либо из двух взвешенных критериев: срочности и цены изделия/из-
держек пролеживания.
В диссертации разработан инструмент, позволяющий оценить приоритет,
учитывая расширенный набор критериев с учетом специфики ОП, что характери-
зует его комплексный характер. Приоритет запуска внепланового заказа в произ-
водство оценивается с использованием многокритериального метода принятия ре-
шений TOPSIS. Критерии значимости заказа для ОП представлены в Таблице 1.
Таблица 1 – Критерии значимости заказа для ОП
Критерии значимости за- Высший баллНизший балл
каза для ОП(8-10)(1-3)
СрочностьСрок изготовления по Высокий запас времени
(запас времени до сдачиконтракту близится к ожидания
клиенту)концу
ВажностьСпецзаказ/Госзаказ/Стандартный/Внутрен-
Инозаказчикний заказ
Степеньготовности УтвержденныйПервичный цикл обра-
незавершенногопрототипботки
производства
Размер штрафных санкций СущественныеОтсутствие штрафных
в случае срыва сроков по- издержкисанкций
ставки
Репутационные потери в СущественныеНесущественныеиз-
случае срыва сроков по- издержкидержки
ставки
Наличие ресурсов для вы- В наличииОжидание поставки ре-
полнения заказасурсов
Если значения внепланового заказа наиболее приближены к вектору макси-
мальных значений взвешенных оценок критериев, он выполняется вне очереди, вне
зависимости от плановых заданий, то есть ему присваивается абсолютный приори-
тет. Относительным приоритетом обладает заказ, имеющий более низкий приори-
тет, чем абсолютный, но более высокий, чем плановый заказ. При минимальной
относительной близости к идеально-позитивному решению внеплановый произ-
водственный заказ обрабатывается в плановой очередности.
Оперативный план, в котором рассчитывается и утверждается очередность
выполнения операций по оборудованию с учетом имеющегося рабочего персонала,
должен обеспечивать выполнение заказов в заданной последовательности и в соот-
ветствии с плановыми экономическими показателями. Изменение очередности вы-
полнения операций на каком-либо участке, обусловленное появлением приоритет-
ного внепланового заказа, приводит к нарушению производственной структуры и
большим внутрипроизводственным издержкам. Из этого следует, что изменения
последовательности выполнения заказов нарушают устойчивость ОП.
Под устойчивостью ОП в работе понимается способность выполнения про-
изводственных заказов на базе производственной структуры в соответствии с тре-
бованиями заказчика при различных возмущающих воздействиях.
В диссертационном исследовании предложен показатель устойчивости ОП,
отражающий состав оборудования, набор и последовательность выполнения тех-
нологических операций, чувствительность исходного плана к появлению издержек,
вызванных появлением внеплановых заказов:
ст = ∑ ∑ = 0,
=1 =1
где L – количество оборудования, участвующее в оперативно-производствен-
ном плане ( = 1, … , );
– число различных операций, выполняемых на j-ом оборудовании в исход-
ном производственном плане ( = 1, … , );
– количество перестановок на j-ом оборудовании по выполнению k-ой
операции (вариации исходного технологического маршрута), возникающие по при-
чине изменения приоритетности выполнения заказов.
– весовой коэффициент одной перестановки по k-ой операции j-го обору-
дования, отражающий появление издержек.
ст = 0, если оперативный план не чувствителен к появлению перестановок,
вызывающих издержки в силу небольшой длительности и идентичности операций.
Специфика ОП обусловливает превалирующее использование универсаль-
ного оборудования, что приводит к появлению минимальных издержек при прио-
ритетном выполнении внепланового заказа, связанных с переналадкой, но при этом
возрастает незавершенное производство плановых заказов. Однако, широкая но-
менклатура и сложность производимых изделий требует использования специаль-
ных приспособлений и оборудования, что вызывает рост количества вариаций тех-
нологических маршрутов, приводя к значительным внутрипроизводственным из-
держкам. В диссертации под перестановкой понимается замена используемого ин-
струмента на одном виде оборудования (изменение операции), либо изменение
вида оборудования в связи со сменой маршрутной карты технологического про-
цесса (изменение операции и вида оборудования).
Внутрипроизводственные издержки (потери), связанные с появлением вне-
плановых производственных заказов структурированы в Таблице 2. Для интерпре-
тации значения показателя устойчивости, на конкретном предприятии разрабаты-
вается шкала, пределы которой зависят от сложности технологических маршрутов,
количества деталеопераций, что связано с конструктивными особенностями вы-
полняемых заказов.
Таблица 2 – Внутрипроизводственные издержки, связанные с обработкой приори-
тетных внеплановых заказов
Виды издержекХарактеристики
Издержки связанные с перена-Оплата труда наладчика за время переналадки
ладкой оборудованияНепроизводительный расход энергоресурсов
Дополнительные трудозатраты Оплата труда рабочего
на подготовительно-заключи-
тельные работы
Оплата труда персонала за время простоя
Расходы на техническое обслуживание про-
Издержки, связанные с про-
стаивающего исправного оборудования;
стоем оборудования
Расходы на запуск производства после про-
стоя (прогрев, очистка, охлаждение и др.)
Дополнительные перемещения Потери рабочего времени
сотрудников между производ-
ственными участками и цехами
Увеличение длительностиОплата труда персонала
смены, дополнительная смена,
дополнительное количество со-
трудников
Перерасход сырья и комплекту- Затраты на внеплановый заказ сырья и ком-
ющих на внеплановый заказплектующих
Расходы на хранение незавершённого произ-
Пролеживание плановых зака-водства
зов (незавершенное производ-Расходы на утилизацию в результате ухудше-
ство)ния свойств материалов вследствие их дли-
тельного хранения
Дополнительные перемещения Затраты на транспортировку материалов и за-
материалов и заготовок междуготовок между производственными участ-
производственными участками ками и цехами
и цехами
Полученные интервалы значений показателя отражают ситуации несуще-
ственной, существенной и катастрофической неустойчивости. При попадании зна-
чений в зоны существенной и катастрофической неустойчивости, происходит срав-
нение рассчитанного показателя устойчивости при разной очередности выполне-
ния внепланового заказа, позволяя выбрать приоритет с наименьшим значением
показателя, что указывает на возникновение наименьшего количества внутрипро-
изводственных издержек.
Нарушение структуры ОП, связанное с изменениями очередности выполне-
ния заказов, освоение новых работ, использование новых материалов обусловли-
вают стохастичность характера производственного процесса ОП. В результате это
приводит к проблеме дискретной оценки длительности технологических операций
и полных сроков выполнения заказов.
В диссертации разработан инструмент, позволяющий оценить длительность
выполнения внепланового заказа в виде временного интервала с заданной вероят-
ностью. Для получения оценки длительности одной операции вводятся следующие
параметры:
f1, f2, … , fn – экспертные значения плотности распределения случайных вели-
чин (СВ), отражающие наиболее реалистичные длительности выполнения опера-
ции;
C1, C2, … ,Cn – веса экспертных данных.
Для оценки длительности процессов производства в диссертации предло-
жено оперировать треугольным и трапециевидным распределениями.
Время выполнения одной операции рассматривается, как случайная вели-
чина со смешанным распределением:
= ∑
=1
Вероятность того, что случайная величина примет значение, лежащее в ин-
тервале (а, b):
( < < ) = ∫ ( )dx, где a и b – искомые значения интервала длительности выполнения операции, – функция распределения СВ. Тогда: ( < < ) ≥ , где γ – заданный уровень доверия. Для нахождения значений a, b приняты следующие уравнения: − → min {, ∫ ( )dx ≥ В случае, если по заказу дано неполное штучное время, оно принимается за ожидаемую оценку (te). Оптимистичные и пессимистичные значения tp и to рассчи- тываются следующим образом: = ∗ (0,9 + ) = ∗ (1,2 + ), где – случайная величина, равномерно распределенная на интервале [-0.05, 0.05]. Оптимистическое время взято с коэффициентом 0,9, а пессимистическое с коэффициентом 1,2 в связи с учетом сложности процессов ОП. С целью определения интервала длительности выполнения всего заказа про- исходит суммирование случайных величин каждой операции, интервал также бу- дет удовлетворять заранее заданному уровню доверия . Для оценки суммы слу- чайных величин используется центральная предельная теорема (ЦПТ). Разработанный инструмент позволяет проводить предварительную оценку длительности плановых заказов для согласования с заказчиком. Для оценки интер- вальной длительности выполнения заказа разработано программное обеспечение на языке Python, представленное в Приложении А диссертационного исследования. В целях практического использования инструментов в реальных производствен- ных условиях разработан алгоритм в пакете BPMN (см. Рисунок 2). Полная версия алгоритма представлена в диссертации на Рисунке 2.18. Рисунок 2 – Схема процессов внедрения инструментов поддержки принятия решений при оперативном планировании ОП В третьей главе проведена апробация разработанных подхода и инструмен- тов, построена когнитивная модель, проведена оценка эффекта от высвобождения оборотных средств незавершенного производства и предложено создание подраз- деления «Центр управления заказами» в организационной структуре ОП. На производстве ФГУП «НАМИ» сформирован и находится в процессе реа- лизации оперативно-производственный план по выполнению следующих заказов: заказ №1 – рама крепления кузова испытательного стенда, заказ №2 – корпус топ- ливного бака, заказ №3 – рама автомобиля с агрегатами в сборе. После доработок конструкции появляется внеплановый производственный заказ – рама бокового прицепа мотоцикла «Кортеж». На основании оценок по критериям значимости оце- нена очередность выполнения внепланового заказа с помощью разработанного ин- струмента приоритезации (см. Таблицу 3). Таблица 3 – Приоритетность выполнения производственных заказов Заказы Внеплановый Заказ № 1Заказ № 2Заказ № 3 заказ P+0,5210,7290,4640,075 Приоритет2134 Внеплановый заказ обладает относительным приоритетом над заказом №2 и выполняется во вторую очередь после выполнения планового заказа №1. Операции и их последовательность, а также неполное штучное время по каждому заказу пред- ставлены в диссертации в Таблице 16. В новом оперативном плане происходит од- новременное изменение технологических операций и оборудования, добавляются 2 новые технологические операции, вследствие чего суммарное число перестано- вок по технологическому маршруту ∑1212 =1 ∑ =1 = 12. На основе оценки внутрипроизводственных издержек по перестановкам, по- лучен показатель устойчивости ст = 4,65. Значение показателя устойчивости находится между интервалами, характеризующими несущественную и существен- ную меры неустойчивости, поэтому происходит сравнение показателей устойчиво- сти при разной очередности выполнения внепланового заказа (см. Таблицу 4). Таблица 4 – Показатель устойчивости при разной очередности выполнения внепла- нового заказа с относительным приоритетом Номер очереди выполнения вне-1234 планового заказа Показатель устойчивости ст6,84,655,650 Если бы внеплановый заказ получил абсолютный приоритет, он бы выпол- нялся в первую очередь вне зависимости от рассчитанного показателя ст = 6,8. Для внепланового заказа с относительным приоритетом происходит выбор очеред- ности с наименьшим показателем устойчивости ст = 4,65. Таким образом, учиты- вая критерии значимости заказа для ОП, выполнение внепланового заказа наиболее целесообразно во вторую очередность относительно организационных и экономи- ческих аспектов. Для оценки длительности выполнения заказа используется треугольное рас- пределение. Временные данные по заказу состоят из трех случайных величин, включая неполное штучное время, оптимистическое и пессимистическое время. С заданным уровнем доверия = 0,8 получен суммарный интервал длительности выполнения производственного заказа (см. Рисунок 3). Рисунок 3 – Интервальная длительность выполнения внепланового заказа Из графика видно, что внеплановый заказ с вероятностью 80% будет обраба- тываться в интервале (30;33) часа. Интервальное представление длительности от- ражает неопределенность точных сроков выполнения заказа, что связано с возмож- ностью появления возмущающих воздействий, продиктованных спецификой ОП. Но, полученный интервал длительности может быть неприемлем для заказчика, по- этому перед ОП ставится задача выполнения заказа в сроки, близкие к левой гра- нице полученного интервала. Для выявления управленческих воздействий, способных повлиять на дли- тельность выполнения заказа в диссертации разработана когнитивная модель. В ка- честве примера выбран заказ «Рама автомобиля с агрегатами в сборе» и исследо- ваны факторы и рычаги влияния, используя экспертные оценки. (см. Рисунок 4). Рисунок 4 – Когнитивная модель изменения длительности выполнения заказов В процессе моделирования были выявлены факторы-рычаги: рост срывов по- ставок сырья и комплектующих на 25% за последние периоды и рост количества высоко квалифицированного персонала на 10%. Но, инструмент интервального планирования компенсирует возможные срывы поставок, позволяя принять пре- вентивные меры, обеспечивая снижение их количества на 15%. Результаты когни- тивного моделирования показали, что при одновременном воздействии обоих фак- торов-рычагов к восьмому шагу моделирования контур стабилизируется, обеспе- чивая сокращение длительности выполнения заказа на 2,6 % (см. Рисунок 5). 12,0 7111 10,0Длительность выполнения 2заказов 8,0Простои оборудования 3плановых маршрутов 12Незавершенное производство 6,05 4плановых заказов Трудоемкость в точках маршрута 4,085 ИЗМЕНЕНИЯ, % Эффективность производства 2,06 Уровень автоматизации 0,07оборудования Количество высоко 123456789101112 8квалифицированного персонала -2,0Государственная поддержка -4,01Объем заказов по программам 10импортозамещения 4Количество отработок -6,0 11конструкций и технологий 10Срывы поставок сырья и -8,0комплектующих Количество внеплановых -10,0заказов на доработку Рисунок 5 – Результаты когнитивного моделирования изменения длительности выполнения производственных заказов Шаг моделирования приравнивается к одному месяцу. Это означает, что при таком прогнозе развития ситуации, спустя 8 месяцев возможно смещение интер- вала длительности выполнения планового заказа на 2,6% по временной шкале влево при количестве срывов поставок в 10%, но с учетом увеличения на ОП ква- лифицированных кадров (см. Рисунок 6). Обратной задачей когнитивного моделирования является нахождение направлений управленческих воздействий, способных привести к смещению пес- симистичного значения длительности к левой границе оцененного интервала вы- полнения планового заказа, что составляет смещение на 7% (см. Рисунок 7). Ре- зультаты решения обратной задачи когнитивного моделирования показали необхо- димость роста числа высоко квалифицированного персонала на 15 % при срывах поставок сырья и комплектующих в 10%. Анализ структуры когнитивной модели показал, что специфика ОП приводит к связыванию больших объемов оборотных средств в незавершенном производстве в связи с появлением внеплановых заказов, так как образуются большие заделы, причем на неопределенный срок. Рисунок 6 – Смещение интервалаРисунок 7 – Смещение интервала длительности выполнения заказадлительности выполнения заказа на 2,6%на 7% В диссертации предложено оценивать эффект от высвобождения оборотных средств в условиях сокращения длительности выполнения заказа следующим об- разом: Эфобор = (Т′ − Т") нз , где Т′ и " – длительности выполнения заказа до и после использования ры- чагов когнитивной модели; - себестоимость изделия, руб.; N – количество изделий, шт.; нз − коэффициент нарастания затрат. нз = (Sе + 0,5Sп)/(Sе + Sп), где Sе − затраты, производимые единовременно в начале процесса производ- ства; Sп −последующие затраты до окончания производства. При возможном смещении интервала длительности выполнения заказа «Рама автомобиля с агрегатами в сборе» на 2,6% влево, эффект от высвобождения обо- ротных средств в незавершенном производстве Эфобор = 20 880. Таким образом, сокращение длительности выполнения заказа на 2 часа приводит к высвобождению оборотных средств на 20 880 руб. Использование разработанных инструментов во ФГУП «НАМИ» привело к экономии оборотных средств в незавершенном произ- водстве в среднем на 6%. В диссертации также предложено сформировать дополнительное структур- ное подразделение – Центр управления заказами. Создание центра обеспечит уси- ление личной ответственности за контроль сроков выполнения задач в соответ- ствии с разработанным планом и высокую степень координации отделов проекти- рования, производства, снабжения и испытаний. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 1.Выполненный в диссертации анализ специфики ОП позволил выявить ключевые факторы, оказывающие влияние на появление внеплановых производ- ственных заказов, обуславливающие стохастичность длительности выполнения производственных заказов и нарушения устойчивости ОП. 2.Анализ существующих методов и инструментов оперативного плани- рования ОП показал необходимость разработки инструментов оценки приоритета выполнения внеплановых производственных заказов, устойчивости ОП и длитель- ности выполнения производственных заказов. 3.Разработанные инструменты позволяют оценить целесообразность приоритетного запуска внепланового заказа в обработку относительно организаци- онных и экономических аспектов с учетом критериев значимости заказа для ОП; оценить длительность заказов с учетом стохастичности производственных процес- сов ОП, обеспечивая создание временного буфера для возникновения и обработки внеплановых заказов, контроль выполнения операций в определенном временном диапазоне, координированную работу участка, цеха и межцеховое взаимодействие. Контроль хода производственных процессов в определенном временном диапазоне обеспечит выполнение заказа в сроки, прописанные в контракте об исполнении за- каза, что позволит свести к минимуму вероятность возникновения штрафных санк- ций по неисполнению договорных обязательств. 4.Когнитивное моделирование позволило исследовать факторы, влияю- щие на длительность выполнения заказов и выявить направления управленческих воздействий для сокращения длительности выполнения заказов. Сокращение дли- тельности выполнения заказа на 2,6% обусловило эффект от высвобождения обо- ротных средств, связанных в незавершенном производстве в среднем на 6%. Управление внеплановыми заказами, оценка тенденций изменения длительности выполнения заказов, предложение корректирующих и предупреждающих меро- приятий по ликвидации несоответствий плану выделяются как основополагающие задачи специалистов предложенного структурного подразделения ОП – Центра управления заказами. 5.Апробация и внедрение разработанных инструментов показали свою прикладную значимость, а также перспективность использования на других про- мышленных предприятиях, имеющих в составе ОП.
Актуальность темы исследования. Государственные программы развития промышленности нацелены на обеспечение ускорения темпов научно-техниче- ского прогресса за счет производства наукоемкой продукции и внедрения прорыв- ных промышленных технологий. Отечественная промышленность столкнулась с проблемой импортозамещения, обусловленной дефицитом отечественных разрабо- ток сложных технических систем. Достижение целей государственных программ предполагает создание опытных/опытно-промышленных образцов/партий, под- тверждающих готовность функциональных свойств, конструкторских и технологи- ческих решений к серийной реализации. Базой создания уникальной, инновацион- ной и сложной техники служит опытное производство (ОП) [1]. Особую актуаль- ность имеет решение задач по сокращению длительности выполнения производ- ственных заказов ОП с целью обеспечения технологического лидерства и ускорен- ного темпа роста промышленного производства [2].
Но, ОП обладает своей спецификой, которая выражается в операциях по до- работке конструкций и технологий изготовления опытных образцов, что обуслов- ливает возникновение внеплановых производственных заказов. Появление в про- изводственном расписании внеплановых производственных заказов может послу- жить причиной увеличения длительности производственного цикла и последую- щего невыполнения обязательств перед заказчиком в срок, предусмотренный кон- трактом. Любая просрочка исполнения контракта влечет за собой наложение штрафных санкций или предъявление требования об оплате неустойки [3]. Более того, неоднократное нарушение договорных сроков поставки может привести к од- ностороннему отказу от исполнения контракта со стороны потребителя. Таким об- разом, выполнение внеплановых заказов обусловливает сложности дискретной оценки длительности производственных процессов ОП. Кроме того, приоритетная обработка внеплановых производственных заказов приводит к росту незавершен- ного производства плановых заказов. Появление издержек производства различ- ного рода, изменение очередности выполнения заказов ведут к нарушению устой- чивости ОП, что в общем случае подразумевает способность производства под воз- действием внутренних и внешних возмущающих воздействий возвращаться в свое стабильное функционирование [4-8].
Таким образом, особенно остро на ОП стоят проблемы оценки очередности запуска в производство внеплановых производственных заказов, оценки устойчи- вости ОП при их внеплановой обработке и оценки длительности выполнения зака- зов. Недостаточность или отсутствие учета внеплановых производственных зака- зов при планировании производственной деятельности ОП повлечет большие фак- тические отклонения от плановых сроков выполнения заказов и приведет к за- держке сдачи конечному потребителю или подготовки к серийному выпуску. Вне- плановые заказы, присущие специфике ОП, обуславливают стохастичный характер длительности выполнения заказов и существенно усложняют планирование произ- водственного процесса. В этой связи необходимы инструменты планирования, учи- тывающие возможность появления внеплановых производственных заказов в це- лях обеспечения устойчивости и эффективности производства, а также ускорения темпов научно-технического прогресса.
Степень разработанности темы исследования. Современные отечествен- ные и зарубежные теоретические и практические труды содержат значительные разработки в исследуемой области. Научные основы исследования проблем опыт- ного производства заложены в работах Дубровского К.И., Бородия О.А., Каракоца В.В., Тямшанского Н.Д., Шакина В.А., Шарафеева И. Ш. и др. Проблемы устойчи- вости производства исследовались в работах Омельченко И.Н., Платонова А.М., Чупрова С.В., Колобова А.А., Елисеева А.С. и др. Исследованию проблем управ- ления, в том числе планирования, посвящены труды Ершовой И. В., Васильева В.А., Геворкян А.М., Хоботова Е.Н., Грачевой К.А., Песина А.М., Уолкера М., Ганта Г., и др. Вопросам поддержки принятия управленческих решений посвящены труды Орлова А.И., Юн К., Саати Т., Цин-лай Хвонг и др. Научные и практические
наработки, представленные в данных трудах, были использованы в диссертацион- ном исследовании.
Анализ существующего научно-методического задела в области оперативного планирования производственных процессов показал, что требуется дальнейшее раз- витие и преобразование методов с учетом специфики ОП, выражающейся в появле- нии внеплановых производственных заказов и стохастичности длительности про- цесса производства, что обусловливает актуальность темы исследования.
Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка ин- струментов интервального планирования с учетом приоритетности выполнения внеплановых заказов, обеспечивающих эффективность производственных процес- сов опытного производства.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются сле- дующие основные задачи:
– анализ специфики опытного производства и методов оперативного плани- рования;
– разработка инструмента приоритезации выполнения внеплановых заказов на опытном производстве;
– обоснование подхода к оценке устойчивости опытного производства;
– разработка инструмента интервальной оценки длительности выполнения производственных заказов на опытном производстве;
– построение когнитивной модели на основе результатов апробации разрабо- танных инструментов и обоснование рекомендаций по созданию центра управле- ния заказами в организационной структуре машиностроительного предприятия.
Объектом исследования являются промышленные и научно-исследователь- ские организации, имеющие в своей структуре опытное производство.
Предметом исследования являются методы и инструменты оперативного планирования опытного производства.
Научная задача заключается в разработке инструментов поддержки приня- тия решений, развивающих методы оперативного планирования ОП. Соответствие паспорту научной специальности. Область исследования соответствует пунктам 8 «Развитие теоретических основ и практических приложе- ний организационно-технологической и организационно-экономической надежно- сти производственных процессов. Оценка уровня надежности и устойчивости про- изводства» и 11 «Разработка методов и средств планирования и управления произ- водственными процессами и их результатами» паспорта специальности 05.02.22 – Организация производства (машиностроение).
Научная новизна:
1. Разработан инструмент приоритезации внеплановых заказов на опытном производстве на основе использования многокритериального метода принятия ре- шений, позволяющий оценить вариативность очередности выполнения внеплано- вых заказов исходя из разработанных критериев значимости; инструмент отлича- ется от существующих учетом критериев, обусловленных срочностью, важностью, степенью готовности незавершенного производства, штрафными санкциями и ре- путационными потерями при невыполнении заказа в срок, наличием ресурсов.
2. Предложен подход к оценке устойчивости опытного производства на ос- нове оценки количества перестановок технологических операций в оперативном плане при возникновении приоритетного внепланового заказа, учитывающий по- явление внутрипроизводственных издержек; отличие подхода от существующих заключается в оценке целесообразности изменения очередности выполнения зака- зов с учетом появления перестановок деталеопераций и влияния соответствующих издержек на устойчивость ОП.
3. Разработан инструмент интервальной оценки длительности выполнения производственного заказа, основанный на стохастических оценках длительности технологических процессов; инструмент отличается от существующих представле- нием длительности выполнения производственного заказа в виде временного ин- тервала с заданной вероятностью, что обеспечивает создание временного буфера для появления внепланового заказа. 4. Построена когнитивная модель, позволяющая исследовать влияния факто- ров внешней среды на длительность выполнения производственных заказов в дол- госрочной перспективе для обоснования и поддержки принятия управленческих решений.
Результаты, выносимые на защиту:
– инструмент приоритезации внеплановых заказов на опытном производстве, обеспечивающий возможность использования критериев значимости заказов;
– подход к оценке устойчивости опытного производства, учитывающий орга- низационные и экономические аспекты изменения последовательности выполне- ния заказов в оперативном плане;
– инструмент интервальной оценки длительности выполнения производ- ственных заказов, учитывающий стохастичность длительности производственных процессов опытного производства;
– когнитивная модель для поддержки принятия управленческих решений по сокращению длительности выполнения заказа.
Теоретическая значимость обусловливается дальнейшим развитием мето- дов оперативного планирования опытного производства в части разработки ин- струментов, учитывающих появление внеплановых производственных заказов и стохастичность длительности процессов производства.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в возможности внедрения инструментов на всех промышленных предприятиях, осуществляющих деятельность по разработке, производству и испытанию опытных образцов или опытных серий продукции, что обеспечит эффективность и устойчивость произ- водственной деятельности.
Методология и методы исследования. Теоретическую и методологическую базу составили теория случайных процессов, теория вероятности, теория принятия решений и методы системной динамики. Информационно-эмпирическую основу составили нормативно-правовые акты, аналитические отчеты, работы отечествен- ных и зарубежных авторов, научные статьи и тезисы докладов автора, выполненные в процессе работы над диссертационным исследованием. Обоснованность и достоверность результатов и выводов диссертационного исследования обусловлены качественным выбором информационной базы и за-
ключениями практической реализации.
Апробация результатов исследования. Основные положения и выводы
диссертации доложены и получили положительную оценку на международных и всероссийских научно-практических конференциях [9-19]. Теоретические и мето- дические положения работы использованы в учебном процессе на кафедре «Про- мышленная логистика» МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2022 г. Практические положения диссертации реализованы во ФГУП «НАМИ», 2022 г. и в АО НПО «Базальт», 2022 г. Апробация и реализация результатов диссертационной работы подтверждены со- ответствующими актами внедрения.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 научных работ, из них 8 статей в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки Рос- сии [20-27], 7 статей в сборниках конференций [9-15], и 4 статьи в изданиях, индек- сируемых в международной базе цитирования SCOPUS [16-19].
Структура и содержание работы. Диссертация изложена на 142 страницах и состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 138 наименований и одного приложения, содержит 28 таблиц и 39 рисунков.
Введение содержит обоснование выбора темы исследования, цель и задачи работы, научную новизну и результаты исследования, теоретическую значимость и практическую ценность, сведения о публикациях результатов в научных журна- лах и сборниках конференций.
В первой главе выполнен анализ специфики ОП и особенностей его опера- тивного планирования, вскрыты ограничения существующих методов в данной об- ласти исследования и определены направления их развития и совершенствования. Поставлена научная задача исследования. Во второй главе обоснован подход и разработаны инструменты поддержки принятия решений при оперативном планировании опытного производства: ин- струмент приоритезации выполнения внеплановых заказов на опытном производ- стве; подход к оценке устойчивости опытного производства; инструмент интер- вальной оценки длительности выполнения производственных заказов на опытном производстве. Сформирован алгоритм внедрения инструментов поддержки приня- тия решений при оперативном планировании ОП.
В третьей главе изложены результаты апробации разработанных подхода и инструментов. Построена когнитивная модель, позволяющая исследовать факторы, влияющие на длительность выполнения производственных заказов. Предложены рекомендации, способствующие смещению интервала длительности по временной шкале влево; рассчитан эффект от сокращения оборотных средств, связанных про- леживанием плановых заказов при использовании рычагов когнитивной модели; представлена организационная структура машиностроительного предприятия с входящим в нее новым элементом – центром управления заказами.
В заключении отражены результаты исследования и сформулированы вы- воды, представлены перспективы дальнейшего развития проблематики диссерта- ционного исследования.
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.9 (298 отзывов)
4.8 (13 отзывов)
5 (18 отзывов)
5 (188 отзывов)
4.8 (30 отзывов)
4.5 (80 отзывов)
4.9 (37 отзывов)
4.9 (826 отзывов)
5 (18 отзывов)
