3272

ство рационализаторских предложений рабочих, уровень изобретательской активности учёных и инженеров, величина реализованных управленческих инноваций на всех уровнях менеджмента).

4. Выстраивание стратегии и тактики хозяйственной деятельности с учётом высокой степени неопределённости процесса управления современными разработками, по которым при принятии решений используются прогнозные оценки технологий будущего.

В общем случае достижение заданных технических и экономических параметров новой наукоемкой продукции – при отсутствии истории коммерческой апробации – характеризуется высокой степенью рисков. Именно поэтому специфика деятельности современных научно-производственных комплексов в основных областях направлена на минимизацию указанных рисков. Так, в научно-технической области обеспечивается политемность исследований и разработок, т.е. проведение поисковых исследований в разных областях науки и техники, параллельная разработка альтернативных вариантов продукции, отдельных компонентов продукции; в производственной области – диверсифицированность производства и многономенклатурность выпускаемой продукции; в инвестиционной сфере – интенсивный инвестиционный процесс, основывающийся на постоянном расширении спектра привлекаемых источников, обеспечивающий саму возможность реализации крупных проектов по разработке и созданию высокотехнологичной продукции. При этом должны покрываться экономически нецелесообразные затраты на проведение поисковых исследований и разработок альтернативных вариантов продукции, а также расходы, связанные с диверсификацией производства [11].

Учитывая выявленные особенности наукоемкого производства, следует формировать производственную структуру. Производственную структуру наукоемкого предприятия следует проектировать и создавать в случае: создания новой ор-

90

ганизации или при необходимости совершенствования существующей производственной структуры, что в свою очередь может быть вызвано коренным изменением в структуре и объеме выполняемых работ, в технологии производства и техническом оснащении или одновременном изменении нескольких названных факторов.

3. Основы формирования производственной структуры

Осуществляется на основе рассмотрения разных ее вариантов, которые различаются количеством, концентрацией и специализацией элементов структуры, производственными мощностями, технологическими и экономическими взаимосвязями, методами организации производственных процессов

ит.д. Рациональная производственная структура должна базироваться на оптимальном сочетании уровней концентрации

испециализации производства, обеспечивающем такие пропорции между элементами структуры, которые обусловливают наиболее экономичное выполнение плановых заданий.

Процесс формирования рациональной производственной структуры включает следующие относительно самостоятельные этапы:

1этап. Изучение, анализ и обобщение характеристик производственных структур существующих наукоемких предприятий;

Изучение производственных структур существующих наукоемких предприятий, а также анализ реальных и проверенных практикой тенденций их развития позволяет наметить наиболее приемлемые решения, что в свою очередь позволит избежать разработок заведомо бесперспективных и ошибочных проектов вариантов. Безусловно, следует рассматривать наукоемкие предприятия, которые принадлежат той же отрасли, что предприятие, для которого формируется производственная структура.

91

Формирование исходных конкурирующих вариантов производственных структур и отдельных элементов структуры. Определение их основных технико-экономических показателей.

Формирование исходных вариантов производственных структур и вариантов их отдельных элементов осуществляется с учетом следующих факторов:

технологической однородности производственных процессов и видов работ, что выражается в однородности используемых машин и оборудования, материалов, технологических приемов и операций;

экономически целесообразной годовой загрузки элементов производственной структуры;

временной и пространственной взаимосвязи технологических процессов и видов работ;

степени внутригодовой равномерности производства и использования трудовых ресурсов;

завершенности технологических процессов или видов работ, степени готовности конструктивных элементов;

степени управляемости, которая проявляется в обеспечении эффективного управления производством за счет своевременного принятия необходимых решений.

Технико-экономические показатели вариантов производственных структур определяют на основе норм и нормативов потребности в материально-технических и трудовых ресурсах с учетом изменения эффективности работы подразделений, составляющих структуру, в связи с изменением уровня их технологической специализации и степени концентрации производства.

2 этап. Выбор наилучшего из конкурирующих вариантов по принятому критерию.

Исследование конкурирующих вариантов и выбор наилучшей производственной структуры наукоемкого предприятия осуществляется на основе принятого критерия оптималь-

92

ности. Поскольку изменения производственных структур оказывают влияние на величину текущих затрат и единовременных капитальных вложений, то выбор наилучшего варианта следует производить по минимуму приведенных затрат П, которые и принимаются в качестве критерия оптимальности:

П = С + ЕнК, где С – текущие издержки производства (себестоимость

строительно-монтажных работ); К – единовременные затраты по сравниваемым вариан-

там (вложения на приобретение машин и оборудования, создание производственной базы);

Ен – нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности.

При проектировании производственной структуры действующего наукоемкого предприятия в условиях, когда не предусмотрены значительные изменения в величине и структуре основных производственных фондов, в качестве критерия оптимальности можно принимать себестоимость строи- тельно-монтажных работ.

Исследовать возможные варианты производственных структур и выбирать, на основе принятого критерия, наилучший можно методом вариантного проектирования на основе анализа сравнительной экономической эффективности конкурирующих вариантов и методами экономико-математического моделирования.

Первый метод достаточно прост, однако с его помощью нельзя рассмотреть все возможные варианты структур, в связи с чем можно выбрать в качестве наилучшего неоптимальный вариант.

Применение методов экономико-математического моделирования позволяет избежать этих недостатков и является наиболее перспективным направлением оптимизации производственных структур.

93

3 этап. Анализ и корректировка полученной производственной структуры.

При анализе полученной оптимальной, по принятому критерию, производственной структуры проверяется ее устойчивость к изменению условий, вызвавших ее выбор (т.е. исследуется, как, например, изменение структуры работ влияет на выбранную производственную структуру наукоемкого предприятия и ее технико-экономические показатели). На основе этого анализа, а также привязки принятого варианта структуры к конкретным производственным условиям, при которых учитываются дополнительные условия, не принимавшиеся во внимание при формировании вариантов структур, проводятся необходимые корректировки и окончательный выбор структуры. В частности следует проанализировать устойчивость производственной структуры на изменение постоянное обновление объектов исследования, технологии, разработок, конструктивных решений, информационных потоков и т.п. Производственная система должна быть гибкой, адаптивной и минимизировать отрицательное воздействие процесса освоения новых технологий.

4. Многоуровневая система управления наукоемким производством

Характерной особенностью предшествующих работ по автоматизации производства являлось независимое рассмотрение отдельных задач контроля и управления и построение соответствующих человеко-машинных систем. Вместе с тем известно, что для эффективного управления сложными системами, к которым, безусловно, относятся современные крупные предприятия, необходим переход к иерархическим системам управления с обязательным согласованием целей управления между уровнями иерархии. Указанное согласование целесообразно осуществлять путем интеграции информационного, математического, организационного и технического

94

обеспечений отдельных подсистем в рамках единой системы, исходя из целостного представления о производственной, финансовой и организационной деятельности предприятия или холдинга. Такие системы принято называть интегрированными автоматизированными системами управления (ИАСУ).

Целью функционирования ИАСУ является согласованное управление производственными и организационноэкономическими процессами предприятия или объединения, направленное на выполнение установленной производственной программы и достижение наилучших техникоэкономических показателей в целом.

Создание подобных ИАСУ – очень сложная перспективная проблема, к ее решению следует приближаться постепенно. К настоящему времени достигнуты значительные успехи в области информационной интеграции, то есть разработки компьютерных систем, обеспечивающих широкие возможности быстрого обмена необходимой информацией и представления ее различным службам в форме, наиболее удобной для принятия рациональных решений по планированию и оперативному управлению. В дальнейшем будет неуклонно повышаться доля участия вычислительной техники в выработке и реализации таких решений. Типичная структура ИАСУ современного крупного производства может быть представлена в виде пирамиды (рис. 2.1).

95

Рис. 2.1. Структура иерархической системы управления производством

Информатизация проникает на производство одновременно с двух сторон – «сверху» и «снизу». «Сверху» (в штабквартире холдинга и в заводоуправлении) создаются информационные структуры, отвечающие за работу предприятия и объединения в целом. Это автоматизация бухгалтерского учета, управление финансами и материально-техническим снабжением, складская логистика, организация документооборота.

Подсистемы данного уровня образуют автоматизированную систему управления предприятием (АСУП или ERP – Enterprise Resource Planning system). Наиболее известными и мощными интегрированными системами такого рода являются R/3 фирмы SAP, отечественные «Галактика», «Парус», «1С: Производство».

Автоматизированные рабочие места (АРМ), оснащенные ПК, связываются в сеть, и таким образом обеспечивается коллективное пользование и обмен информацией внутри и между различными отделами заводоуправления, а также между от-

96

дельными предприятиями и интегрирующими службами объединения предприятий. На самом верху управленческой пирамиды помещаются системы для управленцев высокого ран-

га (OLAP – On_line Analytical Processing). Они предоставляют разнообразные возможности формирования аналитических отчетов поданным систем более низкого уровня.

«Снизу» (в цехах) информация от датчиков используется для непосредственного управления производственным процессом с помощью различных устройств связи с объектами, контроллеров и промышленных компьютеров. Это нижний уровень управления, где замыкаются самые «короткие» контуры управления производством. Поток информации от датчиков поступает также на вход АРМ операторов ТП (SCADA_системы). На этом уровне принимаются тактические решения по управлению ТП, направленные на оптимизацию их режима и поддержание стабильности технологических показателей.

Очевидно, что первичная информация из цехов должна «доводиться» до верхнего уровня, уровня принятия стратегических решений. Очевидно также, что необходима надлежащая обработка потока «сырых» данных, заключающаяся в агрегировании информации о ходе ТП в виде аналитических сводок с усредненными показателями.

Заметим, что границы разных уровней управления достаточно условны. Например, на рис. 2.1 АРМ персонала служб главного механика и энергетика отнесены к верхнему уровню, но они же в части своих оперативных функций могут быть отнесены и к среднему уровню оперативно-диспетчерского управления.

То же относится к АРМ технологов-операторов, то есть SCADA-системам, которые в отношении функций архивирования информации в агрегированной форме примыкают к среднему уровню, хотя по другим показателям могут быть отнесены к нижнему уровню – АСУТП.

97

Практическое занятие 4

«Проектирование системы многоуровневого управления наукоемким производством»

Цель: изучение особенностей многоуровневых автоматизированных систем управления производства, построение структуры системы и формирование условий ее функционирования.

Ситуация для изучения

«Современное состояние и проблемы функционирования АСУТП».

Большая часть современных АСУТП реализуют функции текущего контроля многочисленных показателей технологических процессов и представления информации о процессе технологам-операторам в удобной для них форме. На основе данных контроля показателей осуществляется “анализ тревог”, то есть выявление и предупреждение предаварийных и аварийных ситуаций. В режиме нормальной эксплуатации работают системы автоматического регулирования – в основном, это одноконтурные системы стабилизации расходов отдельных материальных и энергетических потоков.

При всей сложности реализация перечисленных функций АСУТП не требует длительного изучения особенностей конкретной технологии, а автоматизация проектирования с использованием SCADA-систем и унифицированных системотехнических решений позволяет относительно быстро и дешево решать наиболее насущные задачи контроля и управления процессами наукоемкого производства.

Основные сложности здесь обусловлены необходимостью построения математической модели ТП для учета взаимосвязей различных показателей с учетом взаимосвязей между процессами производства.

98

Несмотря на разнообразие конкретных задач, все же можно наметить общий подход к их решению. Данный подход заключается в том, чтобы в отсутствие строгой теории формировать структуру алгоритмов управления на основе эвристики (то есть соединения науки с интуицией и опытом), а затем осуществлять модификацию, параметрическую оптимизацию и всестороннюю проверку полученных эвристическим путем способов управления на имитационных моделях [5].

Данный подход позволяет осуществлять декомпозицию задачи динамической оптимизации и стабилизации технологического процесса с учетом специфики наукоемкого производства. Оптимальный режим рассчитывается при этом с применением статической модели ТП известными методами математического программирования.

Особенность предлагаемой схемы декомпозиции заключается в том, что при расчете режимных параметров ТП за счет так называемых страховых запасов учитывается текущий уровень нестабильности показателей процесса. Другая особенность заключается в том, что критерий задачи стабилизации формируется на объективной основе из условия максимизации суммарного экономического эффекта.

Предлагаемая методика моделирования системы управления производством обладает несколькими важными достоинствами.

снижается размерность задач поиска оптимальных параметров регуляторов,

гарантируется устойчивость замкнутой системы,

благодаря использованию имитационного моделирования в сочетании с поисковой оптимизацией возникает возможность настройки параметров субоптимального многомерного типового регулятора по любым инженерным критериям качества управления или их комбинациям.

Второй подход к формированию системы управления процессами производства связан с использованием прогнозирующих моделей.

99