Модели и методы организации взаимодействия основных и вспомогательных производств в системах массового обслуживания

Актуальность. Повышение эффективности общественного производства является общей закономерностью экономического роста развития экономики. В современных условиях реконструкция народного хозяйства, в частности ЖКХ, на основе научно — технического прогресса приобретает особое значение. Для этого надо, прежде всего, изменить структурную и инвестиционную политику. Суть перемен — в перенесении центра внимания с количественных показателей на качество и эффективность, с промежуточных результатов — на конечные. Проблема разработки и внедрения в практику методов моделирования и оптимизации организационных структур и производственных процессов, вспомогательных и обслуживающих производств в новых условиях приобретает в этих условиях особую актуальность.

Выбор крупномасштабной системы (ее проекта, вариантов организации, планов, способов действий, стратегий управления и т. п.) производится только путем сравнения различных конкурирующих вариантов (альтернатив). Применительно к уникальным, сложным (большим) системам и процессам выбор основан на построении достаточно адекватных (близких к оригиналам) математических моделей (аналитических или имитационных) реальных объектов и процессов их функционирования и на сравнении результатов исследования этих моделей.

Вопросам разработки и исследования математических моделей, применительно к таким сложным системам как городские системы, посвящены работы ряда отечественных ученых, таких как Белинский А. Ю., Брановицкая С. В., Брегман J1.M., Дубов Ю. А., Икоева Н. В., Имельбаев Ш. С., Заков А. И., Розоноэр Л. И., Тихонов А. Н., Шмульян Б. Д., и др. и зарубежных ученых: Артль Р., Берри В. J. L., Вильсон A.J., Хаукинс А. Ф., Хилл G., Вейгон D.J. и др. В работах указанных авторов исследованы и обобщены все наиболее содержательные результаты по теории, связанные с проблемами количественного исследования качества сложных систем и эффективности процессов их целевого функционирования. Вместе с тем следует отметить, что в большинстве работ недостаточно исследованы вопросы организации взаимодействия основных и вспомогательных производств, которое существенно влияет на эффективность функционирования.

В настоящей диссертационной диссертации рассматриваются вопросы организации взаимодействия предприятий, производящих запасные детали и комплектующие с фирмами, осуществляющими техническое обслуживание лифтового хозяйства крупного мегаполиса (пример: ЗАО «Самара-лифт»). При этом исследование проведено с точки зрения двухуровневой природы происходящих производственно-экономических процессов. Она проявляется в пространственной организации системы (множеств обслуживающих участков) и взаимодействии с организациями вспомогательных производств. Следует также отметить, что заявки на обслуживание лифтов носят случайный характер, что предопределяет необходимость использования аппарата теории массового обслуживания.

С учетом сказанного, цель работы заключается в повышении эффективности функционирования производственного комплекса технического обеспечения лифтового хозяйства за счет разработки и внедрения методов и моделей организации взаимодействия основных и вспомогательных производств в системах массового обслуживания.

Достижение поставленной цели предопределило решение следующих задач:

1. Анализ современного состояния теории, методов и средств организации систем городского хозяйства и процессов их функционирования для оценивания эффективности операционных комплексов обслуживания этих систем;

2. Разработка методов анализа и синтеза эффективных процессов технического обслуживания системами операционного комплекса;

3. Формирование методов оценивания эффективности процессов технического обслуживания системами лифтового хозяйства в составе операционного комплекса;

4. Разработка функционально-стохастической модели циклического процесса технического обслуживания в составе операционной системы;

5. Построение специализированной модели процессов массового обслуживания сложных технических системам операционного комплекса лифтового хозяйства;

6. Разработка модели управления объектов вспомогательного производства в системе лифтового хозяйства;

7. Внедрение разработанных методов и моделей в практику работы ЗАО «Самара-лифт».

Методы исследования включают ряд дисциплин системного направления: «Теория массового обслуживания», «Исследование операций», «Теория систем», «Теория управления», «Анализ систем», «Системотехника» .

Область исследования. Моделирование и оптимизация организационных структур и производственных процессов, вспомогательных и обслуживающих производств. Экспертные системы в организации производственных процессов (п4. паспорта специальности 05.02.22 -организация производства).

Объектом исследования является производственный комплекс обслуживания лифтового хозяйства крупного региона, включающий в свой состав обслуживающие производства, которые обеспечивают поставку ремонтных изделий и комплектующих.

Предметом исследования являются модели и методы организации взаимодействия основных и вспомогательных производств в системе управления лифтового хозяйства крупного региона.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— предложенная модель оперативного управления процессом массового обслуживания позволяет на основе введенных функций и коэффициентов чувствительности решать задачи повышения эффективности процессов обслуживания лифтового хозяйства;

— сформированные модели элементов операционного комплекса и циклических процессов функционирования восстанавливаемой системы лифтов позволяют обеспечивать оптимизацию структуры и процессов функционирования;

— разработанная модель организации взаимодействия вспомогательного производства запасных деталей и агрегатов обеспечивает при ее использовании сокращение технологического операционного времени и временных операционных задержек на ремонтно-восстановительные работы;

— созданная модель вспомогательного мелкосерийного производства запасных деталей и агрегатов и объемы их поставок обеспечивает при ее использовании сокращение технологического операционного времени и временные операционные задержки на ремонтно-восстановительные работы;

Достоверность результатов работы обусловлена аргументированностью сделанных допущений, широкой апробацией полученных результатов, их приемлемость подтверждена экспериментальной проверкой автором в рамках ЗАО «Самара-лифт» .

Реализация результатов работы. Полученные в диссертации результаты в полном объеме внедрены в ЗАО «Самара-лифт». Ввиду весьма достаточной общности содержательных постановок задач и отсутствия принципиальных ограничений на применимость рассмотренные методы позволяют использовать полученные результаты при совершенствовании организационных структур и повысить эффективность других систем городского хозяйства, например, в транспортной системе города и др.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на IV Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экономики современных промышленных комплексов» (Самара, 2008 г.), VI Международной конференции «Татищевские чтения»: «Актуальные проблемы науки и практики» (Тольятти, 2009 г.), VI Международной научно-практической конференции «Организация и стратегия развития конкурентоспособного производства в промышленности» (Самара, 2009 г.), XV Всероссийском семинаре по управлению динамическими системами (Самара, 2012 г.).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 13 работ, в т. ч. 3 статьи в периодических научных и научно-технических изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работьг Диссертационная работа состоит их введения, четырех глав, заключения, списка литературы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована проблема, определена цель работы и круг решаемых задач для достижения этой цели, отмечены научная новизна, практическая значимость, реализация результатов. Излагается краткое содержание диссертации, последовательность и суть выполненных исследований.

В первой главе на основе всестороннего анализа прокомментированы и обобщены все наиболее содержательные работы, связанные с проблемами количественного исследования качества сложных техническим систем на примере городской системы обслуживания лифтов в ЗАО «Самара-лифт» и эффективности процессов их целевого функционирования. Обоснованы и изложены концепции системного подхода к комплексному исследованию эффективности процессов функционирования этой системы, лежащие в основе единого подхода к их оценке. В рамках проведенных исследований состояния теории и практики проектирования и совершенствования таких систем сформулированы проблемы планирования, прогнозирования, управленияна основе поставленной цели и задач, решение которых позволит научно обосновать направления совершенствования организационной структуры для повышения эффективности функционирования системы лифтов городского хозяйства для их обслуживания и ремонта.

Во второй главе рассмотрены вопросы моделирования операционных систем (ОС) и операционных комплексов ЗАО «Самара-лифт», а также процессов массового обслуживания как основы представления реальной системы и процессов, протекающих в системах организационной структуры ЗАО «Самара-лифт». При этом модель систем ЗАО «Самара-лифт», определяемая как совокупность соотношения (формул, уравнений, неравенств, логических условий, операторов и т. д.), определяющих характеристики состояния системы (а через них и выходные сигналы) в зависимости от параметров ОС и ОК, входных сигналов, начальных условий и времени. Следует отметить, что под состоянием ОС, ОК и процесса их функционирования следует понимать параметры и эксплуатационнотехнические характеристики (ЭТХ).

В принципе в рассмотренную в данной главе схему вписывается и процесс «массового» обслуживания одиночного требования, образующего входящий «поток», состоящий из одного события, происходящего в момент поступления требования в СМО. В главе показано, что модели проектируемых технических систем и процессов являются принципиально стохастическими.

Для стохастических моделей ОС и ОК конкретные реализации учитываются в рамках вероятностных показателей качества синтезируемых объектов КМО, имеющих весьма четкую и содержательную частотную интерпретацию: чем выше качество технической системы, а следовательно, и эффективность процесса функционирования системы, тем чаще будет выполняться задача технической системы, т. е. достигается цель операции.

В рамках предложенного подхода синтезированы модели участка эксплуатации лифтов и модель КМО и процесса функционирования восстанавливаемой системы лифтов.

В третьей главе рассмотрена суть системного подхода к моделированию вспомогательного производства КМО лифтов ЗАО «Самара-лифт», как динамической системе. При этом проектировщика такой системы интересует ее поведение при заданных управляющих воздействиях. С точки зрения управления производством представляет интерес определение специфических условий, в которых при заданных характеристиках системы типа «вход — выход» можно найти реализацию этой системы, т. е. такое ее описание в пространстве состояний, которому соответствуют все характеристики.

Моделирование в этой главе рассматривается как процесс определения такой динамики, которая описывала бы реальный процесс в соответствии с заранее принятыми допущениями. Важной особенностью процесса моделирования является то, что допущения должны делаться в явной форме.

Модель мелкосерийного производства строится на базе анализа всех переменных состояния, в качестве которых вводятся скорости потоков деталей, каждый из которых, в свою очередь, выражается числом деталей. Проанализировав таким образом взаимосвязи всех переменных, получаем блок — схему, состоящую из блоков единичной задержки, мультипликаторов и сумматоров в соответствии с разностными уравнениями, представляющую движение деталей мелкосерийного производства и в целом его модель.

В рамках полученной модели исследована управляемость системы и ее модификации в случае нарушения равновесия, предложена стратегия управления для этого случая, рассмотрена задача оценивания состояния этой системы для ее прогнозирования.

Решен комплекс задач оптимального распределения затрат для заданного функционирования КМО и капиталовложений в ее подсистемы.

В четвертой главе на базе проведенных исследований разработана новая организационная структура — комплекс массового обслуживания-, включающая, прежде всего, операционную систему (совокупность объектов как материальных, так и нематериальных, информации, время и т. д.), суперсистему и окружающую среду, — совокупность объектов, не входящих в операционную систему, не принимающих непосредственного участия в операциях по обслуживанию, но обслуживающих операционные ситуации и оказывающих влияние на процессы функционирования и их исход. При этом операционная ситуация — это состояние объектов окружающей среды, определяющих условия применения сложной системы технического обслуживания, реализованной в ЗАО «Самара-лифт».

В заключительной части работы представлены основные результаты и выводы, полученные в ходе диссертационных исследований.

Выводы и результаты по диссертационной работе.

1. На основе анализа теории и практики обслуживания сложных технических систем мегаполиса сделан вывод о необходимости разработки и внедрения научных методов исследования эффективности многообразия производственных систем, позволяющих обеспечить высокое качество предоставляемых услуг на основе моделирования и оптимизации организационных структур и производственных процессов вспомогательных и обслуживающих производств.

2. Разработаны формальные методы исследования процессов обслуживания, включающие теорию и практику решения оптимизационных задач на основе системного подходапредложена аналитическая модель на базе индикатора процесса обслуживаниярешена задача исследования циклических процессов обслуживания.

3. Поставлены и решены задачи синтеза моделей элементов операционного комплекса и циклических процессов функционирования восстанавливаемой системы лифтов мегаполиса и синтеза комплекса массового обслуживания ЗАО «Самара-лифт», позволяющих учитывать экономическую эффективность процесса функционирования комплекса.

4. Разработана динамическая модель поведения систем производства и процессов функционирования операционного комплекса на основе современной теории систем для решения определенных проблем роста и управленияпредложены методы решения задач прогнозирования, планирования, развития и управления в качестве основы совершенствования организационной структуры комплекса массового обслуживания.

5. Разработан метод анализа внедрения моделей и методов совершенствования организационной структуры, на примере ЗАО «Самара-лифт», для комплексного (многокомпонентного, многокритериального) исследования эффективности производства и процессов.

6. Разработана модель финансовой политики ЗАО «Самара-лифт» для максимизации целевой функции предприятия.

7. Разработаны и внедрены в ЗАО «Самара-лифт» в составе комплекса массового обслуживания систем на основе моделей, с фактическим эффектом, подтвержденным ак тами.