книги из ГПНТБ / Голенко Д.И. Статистические модели в управлении производством
.pdfД . И. Г О Л Е Н К О
СТАТИСТИЧЕСКИЕ
МО Д Е Л И
ВУПРАВЛЕНИИ
ПРОИЗВОДСТВОМ
Под редакцией Н. П. Бусленко
МОСКВА «СТАТИСТИКА» 1973
1 _ 8 - S - 1 8 2 |
18—72 |
|
|
|
|
|
|
008(01)-73 |
|
|
|
|
|
||
|
|
Гво. |
|
|
|
|
|
|
|
Hav |
' |
|
|
|
|
|
|
С.: •'" : |
|
|
|
|
|
/ |
|
ЧИ:.". |
|
Л A |
|
|
|
В монографии детально описываются статистические |
|||||||
модели и |
методы, |
используемые |
при |
проектировании |
|||
и эксплуатации систем |
управления |
производством. Ос |
|||||
новное внимание уделяется построению моделей произ |
|||||||
водственных объектов на основе детализированных ки |
|||||||
бернетических блок-схем. Рассмотрены |
наиболее важ |
||||||
ные статистические методы, используемые при разра |
|||||||
ботке |
математического |
обеспечения систем |
управле |
||||
ния |
производством,—статистические |
методы |
оптимиза |
||||
ции, |
прогнозирования, |
имитационного |
моделирования. |
Оригинальными результатами, представленными в монографии, являются подробное описание моделей производственных объектов и соответствующие алго ритмы оптимизации и моделирования последних, осно ванные на теории статистического моделирования.
|
Дмитрий |
Исаакович |
ГОЛЕНКО |
|
|
||||||
С Т А Т И С Т И Ч Е С К ИЕ М О Д Е Л И В У П Р А В Л Е Н И И П Р О И З В О Д С Т В О М |
|||||||||||
|
Научн . редактор Н. П. |
Бусленко |
|
|
|||||||
|
|
Редактор Л. |
В. |
Сергеева |
|
|
|
||||
Технические редакторы Р. Н. Феоктистова, |
Л. Г. |
Челышева |
|||||||||
|
|
Корректор Я . Б. |
Островский |
|
|
|
|||||
|
|
Х у д . |
редактор |
Т. |
В. |
Стихно |
|
|
|
||
|
Переплет |
х у д о ж н и к а |
Т. Н. |
|
Погореловой |
|
|
||||
С д а н о в набор 3/ Х |
1973 |
г. П о д п и с а н о |
к |
печати 20/IV |
1973 г. |
Формат |
бумаги |
||||
84ХЮ 8 Уз2 . Бумага |
№ 2. |
Объем |
11,5 печ. л . |
Усл . л. |
19,32. Уч.-изд. |
л . 20,03. |
|||||
Т и р а ж |
8200 экз . А09Ш9. (Тематич. |
план 1972 г. № |
18). |
|
|||||||
Издательство «Статистика», |
Москва, |
ул . Кирова, |
39. |
|
|||||||
|
|
З а к а з |
№ 5529. |
Ц е н а |
1 р. |
34 |
к. |
|
|
Областная типография управления издательств, полиграфии и книжной торговли Ивановского облисполкома, г. Иваново-8, Типографская, 6.
И З Д А Т Е Л Ь С Т В О « С Т А Т И С Т И К А » , 1973 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Технический прогресс и интенсификация производства выдвигают ряд новых проблем в сфере управления на родным хозяйством, связанных с обработкой больших массивов информации, определением оптимальных реше ний, повышением оперативности в работе в быстро меня ющихся условиях.
Коммунистическая партия и Советское правитель ство уделяют постоянное внимание этим проблемам. Ши рокую программу работ в области управления народным хозяйством наметил XXIV съезд КПСС. В выполнении
этой программы работ существенное место |
принадлежит |
методам математического моделирования, |
реализуемым |
на электронных вычислительных машинах |
(ЭВМ). |
Математические модели позволяют не только иссле довать потоки информации и алгоритмы ее переработки, но и изучать поведение производственного объекта под действием управляющих команд. Если мы знаем, как поведет себя объект под воздействием той или другой команды, какова будет его реакция на то или другое ре шение, то практически уже знаем, как нужно управлять этим объектом.
При построении математической модели крупное предприятие с его технологией, организацией производ ства, экономикой и вспомогательными службами пред ставляется в виде совокупности элементов, объединенных в подсистемы различных уровней, а процесс функциони рования предприятия — в виде совокупности элементар ных процессов. Как правило, элементарные процессы протекают под воздействием большого числа случайных факторов. Сведения о характеристиках случайных факто ров или собираются в виде статистических данных не посредственно на реальных объектах, или изучаются теоретически методами математической статистики, тео рии вероятностей и т. д. Чтобы при моделировании вос произвести действие случайных факторов на процесс
функционирования предприятия, необходимо снабдить ЭВМ специальными имитационными алгоритмами, поз воляющими в процессе моделирования формировать случайные отклонения тех или других параметров с соот
ветствующими распределениями вероятностей. |
|
|
|||||||||||
|
В области технологии и организации производства, а |
||||||||||||
также |
экономики предприятий |
имеется |
уже |
немалый |
|||||||||
опыт |
построения |
и практического |
использования |
статис |
|||||||||
тических моделей, реализуемых на ЭВМ. |
|
|
|
|
|||||||||
|
Предлагаемая читателям книга посвящена обобще |
||||||||||||
нию и систематическому изложению накопленного |
опы |
||||||||||||
та |
и путям дальнейшего |
его |
совершенствования |
в облас |
|||||||||
ти |
построения |
статистических |
моделей |
и |
расширения |
||||||||
сферы их практического |
применения. |
|
|
|
|
||||||||
|
В |
главах 1, 2, 3, и 6 рассматриваются |
статистические |
||||||||||
модели мелкосерийного |
и |
крупносерийного |
производств, |
||||||||||
а |
также |
производства |
с |
дискретно-непрерывными |
про |
||||||||
цессами |
функционирования. |
Здесь |
существенную |
роль |
|||||||||
играют |
модели |
систем |
массового |
обслуживания, а |
так |
||||||||
же |
методы случайного |
поиска |
экстремума |
(например, |
отыскание оптимального плана-графика в календарном планировании и др.).
Главы 4 и 5 посвящены описанию моделей для про цессов разработки сложных комплексов. Рассматрива ются сетевые модели одновременной реализации боль шого числа разработок, а также комплексов с многова риантными альтернативными исходами. Приводятся методы многоуровневой оптимизации сетей и управления отдельными разработками.
Значительное место в книге занимает методика по строения моделей, а также воспроизведение их на ЭВМ.
Книга представляет интерес для сотрудников научноисследовательских и проектных учреждений, участвую щих в разработке автоматизированных систем управле ния производством (АСУП), заводских вычислительных центров, эксплуатирующих средства АСУП, и студентов старших курсов по специальностям экономическая ки бернетика, автоматизированные системы управления и автоматизация обработки экономической информации.
Член-корр. АН СССР Н. П. Бусленко
Г л а в а 1. РОЛЬ СТАТИСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
ВУПРАВЛЕНИИ ПРОИЗВОДСТВОМ
§1.1. Основные типы производства
иметоды управления производственными объектами
Темпы и масштабы развития научно-технического про гресса и современного промышленного производства зна чительно усложнили функции и задачи управления пред приятием, информационные связи между производствен ными подразделениями и с внешней средой, привели к резкому возрастанию объемов управленческой информа ции.
В этих условиях весьма актуальной проблемой стано вится совершенствование методов управления производ ством на базе применения математических методов и вы числительной техники. Решение указанной проблемы мо жет быть осуществлено на основе построения и функцио нирования автоматизированных систем управления произ водством (АСУП). Последние представляют собой сово купности, логико-математических методов, технических средств и социальных коллективов, обеспечивающих эффе ктивное осуществление функций управления производст венными объектами. АСУП охватывает производствен ную, хозяйственную и социологическую стороны деятель ности предприятия и обеспечивает реализацию широкого круга взаимосвязанных задач планирования й управле ния.
Основными методологическими принципами построе ния АСУ являются:
—интеграция обработки данных, позволяющая полу чить выходную информацию, необходимую для принятия решений;
—сочетание комплексного и локального подходов к созданию системы;
—оптимальное функционирование системы;
—совершенствование и самоорганизация системы.
Процесс разработки и внедрения АСУ тесно связан с процессами функционирования предприятия. Исследо вание последних позволяет выявить параметры, опреде ляющие развитие предприятия, выработать методы уп равления производством, прогнозировать последствия принятия управленческих решений. Эффективное реше ние поставленных проблем возможно лишь на основе комплексного изучения промышленного предприятия как единого целого с позиций системного анализа.
Современное промышленное предприятие представ ляет собой сложный производственный комплекс, вклю чающий собственно производство (производственные це хи), объекты обеспечения производства (складское хо зяйство, транспорт и др.), производственный аппарат (управленческие и технические службы, средства управ ления и др.). На вход комплекса поступают потоки производственных (материально-энергетических) и тру довых ресурсов, а также управляющая информация. В ре зультате целенаправленного функционирования комплек са с его выхода выдаются материально-вещественные потоки товарной продукции. Внешняя среда обеспечивает производственное предприятие ресурсами; централизо ванным планированием основных показателей и дирек тивным их изменением воздействует на управляемый комплекс. Производственное развитие комплекса регу лируется на основе сопоставления фактических резуль татов с запланированными. Процесс регулирования про изводства строится по принципу обратной связи.
Промышленные предприятия имеют иерархическую структуру. Наиболее широко применяется трехуровневая структура; завод — цех — участок. В соответствии со структурой производства система управления предприя тием также носит иерархический характер.
Объективные условия развития предприятия (рост материального производства, научно-технический про гресс и др.) обеспечивают увеличение сложности и раз меров производства. Процесс функционирования про мышленного предприятия подвергается воздействию различных случайных факторов, приводящих к наруше нию хода производства. Приведенная характеристика промышленного предприятия подчеркивает трудности управления современным производством. Пути преодо ления последних связаны с построением экономико-ма-
§
тематических моделей функционирования производства. Решение оптимальных задач управления на указанных моделях позволит определить структуру и параметры на илучшего решения функционирования производственного предприятия. Функционирование предприятия направ лено на достижение основной цели — выпуск определен ной продукции. Каждое промышленное предприятие в зависимости от условий производства и специфики вы пускаемой продукции имеет конкретные производствен ные подцели. Совокупность последних наряду с особен ностями самого производства определяет структуру системы управления.
Промышленное производство в зависимости от типа и масштабов можно классифицировать следующим образом [1.18]:
—единичное (объем выпуска ограничен, изделия из готавливаются поштучно, номенклатура непрерывно из меняется) ;
—мелкосерийное (объем выпуска несколько больше, чем в единичном производстве, изделия изготавливаются небольшими партиями, номенклатура нестабильна);
—серийное (объем выпуска значителен, изделия из готавливаются крупными партиями, номенклатура дос таточно устойчива);
—крупносерийное (объем выпуска приближается к массовому, изделия изготавливаются очень крупными партиями, номенклатура устойчива, изменения происхо дят крайне редко);
—массовое (объем выпуска массовый, изделия изго тавливаются поточным методом чрезвычайно большими
партиями, |
номенклатура изделий практически постоян |
|
на) . |
|
|
Очевидно, данная классификация содержит некото |
||
рую условность в количественных оценках |
характерис |
|
тик и не |
предусматривает возможные сочетания харак |
|
теристик, |
относящихся к различным частным |
классифи |
кационным признакам. Следует отметить, что сложность современного производства во многих случаях не поз воляет отличить отдельные предприятия по тому или ино му классификационному признаку, так как различные производственные подразделения предприятия могут от носиться к различным типам производства. При класси фикации предприятий по условиям выпуска готовых из-
делий обычно ие учитываются условия выпуска проме жуточных узлов и деталей. По нашему мнению, такой подход существенно затрудняет типизацию задач управ ления конкретным производством. Отсюда вытекает не обходимость в выборе совокупности производств, которая бы учитывала общность свойств различных предприятий как сложных систем и их индивидуальные свойства, вы зываемые различными постоянными и переменными па раметрами, определяющими внутренние и внешние ха рактеристики производства.
Будем считать единичный и массовый типы производ ства крайними случаями серийного производства, кото рые в чистом виде практически не встречаются на сов ременных промышленных предприятиях, а потому исклю чим их из рассмотрения. Тогда серийное производство, как основной тип современного производства, включает мелкосерийное, собственно серийное и крупносерийное производстьа. Это позволит, по нашему мнению, более четко определить задачи управления предприятиями, от носящиеся к отдельным видам серийного производства.
Общие характеристики предприятий серийного про изводства могут быть выявлены в связи с определением структур и функций предприятий и производственных подразделений, а также типовых методов построения тех нологических процессов обработки деталей и узлов, эк сплуатации оборудования и т. п.
Общее целевое назначение систем серийного произ водства (выпуск продукции при эффективном использо вании имеющихся ресурсов и оборудования) и примене ние ряда типовых процедур планирования и управления производством позволяет строить комплексные модели управления производством. В этих моделях специфика типов серийного производства отображается соответст вующими параметрами.
С серийным производством обычно связан производ ственный процесс, в котором одноименные детали обра батываются партиями и за каждым станком (группой взаимозаменяемых станков) закреплено несколько наи менований деталей. Формализацию таких понятий, как группа оборудования, станок и деталь, легко осущест вить, если принять, что:
— станок —это рабочее место, на котором осуществ ляется одна из операций обработки деталей;
— группа оборудования — это группа |
станков, |
кото |
рые могут выполнять одинаковые операции; |
|
|
— деталь — результат выполнения на |
станках |
опера |
ции по обработке полуфабриката в определенной техно логической последовательности.
Анализ процесса выполнения операций на станке свя зан с необходимостью учета вероятностных характерис тик (случайного времени безаварийной работы, а также времени ремонта станка, случайного времени износа ин
струмента, |
отклонения размеров детали |
от |
допустимых |
|
и др.)- При необходимости вероятностный |
характер |
па |
||
раметров |
станка и детали учитывается |
в |
модели. |
Мо |
менты наступления отказов являются случайными вели чинами, характеристики которых зависят от времени, прошедшего с момента окончания последнего ремонта станка.
Существенной характеристикой процесса обработки детали является длительность выполнения операций, ко торая в общем случае является случайной величиной. Обычно математическое ожидание ее зависит от свойств полуфабрикатов (заготовок), а дисперсия определяется качеством станка и инструмента. Действие случайного рассеивания длительности операций уменьшается при увеличении числа деталей, подлежащих обработке., Ис следование этапов «жизненного цикла» производства готовой продукции показывает, что особое место в об
ласти |
управления занимают |
этапы научно-исследова |
|
тельских (НИР) и опытно-конструкторских |
(ОКР) работ |
||
в силу |
значительного влияния |
случайных |
воздействий |
на производственный процесс, а также дискретно-непре рывные процессы производства, в которых, в частности, непрерывный процесс производства сочетается с дискрет ными процессами дополнительной обработки, хранения или транспортировки выпускаемого продукта. Характе ризуя процессы производства при проведении научноисследовательских и опытно-конструкторских работ, не обходимо отметить большую общность организационнотехнологических условий их проведения, заключающуюся в строгой последовательности выполнения и случайных оценках длительности отдельных операций разрабаты ваемого процесса.
Однако процессам выполнения Н И Р и ОКР свойст венна значительная неопределенность в последователь-