Управление и оптимизация / Satin - Optimizatsionniye metodi upravleniya 2014

k = 11, 10, …,1,

где Z1, Z2, Z3 - затраты на эксплуатацию пожарной техники в период, соответственно, с 1 по 3 годы эксплуатации, с 5 по 6 годы эксплуатации и с 8 по 11 годы эксплуатации, при использовании автомобиля в ПЧ с максимальным количеством выездов. Z4, Zдоп - эксплуатационные затраты при передаче техники в ПЧ с меньшей интенсивностью вызовов и дополнительные ежегодные эксплуатационные затраты, зависящие от возраста техники. Z1рем, Z2рем - затраты на ремонт техники.

Из определения функции Zk следует, что Zmin = Z1(0).

Предлагаемая методика принятия управленческих решений о замене техники может быть представлена в виде алгоритма (рис. 3.6).

Расчеты эксплуатационных затрат для случая замены пожарных автомобилей представим в виде таблицы 3.2.

Таблица 3.2 Расчет эксплуатационных затрат при передаче техники из ПЧ с высокой

интенсивностью выездов в ПЧ с низкой интенсивностью выездов через три года эксплуатации

100

Начало

Ввод Z, Nk

Конец

Рис. 3.6. Блок-схема алгоритма замены пожарной техники

В зависимости от принятого управленческого решения, изменение эксплуатационных затрат показано на графике (рис. 3.7).

101

B’11 k, t+1

k, 1

Рис. 3.7. Фрагмент графа изменения эксплуатационных затрат при замене техники

Рассмотрим вариант графического решения задачи замены техники. На оси абсцисс откладывается номер шага k, на оси ординат возраст пожарной техники t. К началу k – го года эксплуатации автомобиля возраста t будет соответствовать точка (k-1, t).

Чем больше срок эксплуатации техники, тем меньше вероятность ее безотказной работы. Так как в рассматриваемом примере предлагается автомобиль передать через три года эксплуатации в пожарную часть с меньшей интенсивностью использования, число отказов λ в заданных условиях эксплуатации через три года начинает увеличиваться (рис. 3.8).

Вероятность безотказной работы

Рис. 3.8. Зависимость безотказной работы пожарной техники от срока эксплуатации

102

Управленческое решение состоит в анализе отказов техники, определении вероятности ее безотказной работы, как это было показано в 2.2 и принятии решения о передаче техники.

Представим затраты на эксплуатацию техники с 4-го по 11-й год в случае продолжения использования в ПЧ и в случае передачи в ПЧ с меньшей интенсивностью использования в виде зависимостей

такую траекторию, при которой затраты на эксплуатацию техники окажутся минимальными.

Над каждым отрезком, соединяющим точки (k – 1, t) и (k, t + 1), записаны затраты, соответствующие управленческому решению Nперед или Nсохр а над отрезком (k – 1, t) и (k, t), соединяющим точки записаны затраты, соответствующие управленческому решению по замене техники. Разметив все отрезки по описанному алгоритму, строим граф замены техники (рис. 3.9).

Метод динамического программирования показывает, что пожарный автомобиль следует продать по остаточной стоимости, рассчитанной по формуле 3.11 (см. рис. 3.2.) уже после первого года эксплуатации. Такой результат не приемлем для ПЧ, где потребуется дополнительная ежегодная переподготовка водительского состава. Так как техника специализированная, пожарная, продать ее в большом количестве для использования в народном хозяйстве также не возможно. Поэтому, на графе откладываем пунктирными стрелками оптимальный вариант при эксплуатации в ПЧ с максимальным количеством выездов. Далее, на этом же графике отображаем оптимальный вариант эксплуатации техники в ПЧ с минимальным количеством выездов, точечные пунктирные стрелки. При минимальном количестве выездов техники и минимальном расходовании ресурса общего пробега до капитального ремонта, автомобиль целесообразно эксплуатировать в ПЧ не более трех лет, потом его следует заменить новым.

103

На графе рис 3.9 стрелки направленные вниз и горизонтально означают замену техники, стрелки направленные вверх означают управленческое решение по продлению срока ее эксплуатации.

По данным таблицы 3.2, при передаче автоцистерны через три года эксплуатации в ПЧ с меньшей интенсивностью использования, граф замены техники внешне останется без изменений, изменяются только затраты на эксплуатацию, оптимальный срок использования техники также равен одному году.

Для оптимизации эксплуатационных затрат предлагается изменить общеизвестный метод замены оборудования для пожарной техники. На рис. 3.9 черными жирными стрелками показан путь в графе замены оборудования, который соответствует 11ти летней эксплуатации пожарной автоцистерны в ПЧ. Если пожарный автомобиль передать через три года в ПЧ с меньшей интенсивностью использования вид графа

104

останется прежним, изменятся только суммарные эксплуатационные затраты.

Предлагается следующий алгоритм нахождения минимальных эксплуатационных затрат. Расчет затрат производиться начиная с последнего, 11 года эксплуатации и закончится начальным годом. Одиннадцатый год будет соответствовать 11 шагу управленческого решения.

11 шаг. Рассмотрим начальные состояния – точки (10, t) и конечные точки (11, t). Как указывалось ранее, в состояниях (11, t) пожарная техника продается или разбирается для пополнения фонда оборотных агрегатов. Так как целевая функция связана с затратами, на графике рис. 3.9 указывается остаточная стоимость со знаком минус.

Анализируем переходы на 11 шаге.

Состояние (10, 1). Из этого состояния можно перейти в состояние (11, 2), затратив на эксплуатацию 120 тыс. рублей, и от продажи техники можно выручить 1520 тыс. рублей, следовательно суммарные затраты в состоянии (10, 1) составят 120 + (-1520) = -1400 тыс. рублей или Z10(1) = - 1400.

При переходе из состояния 10, 1 в состояние 11, 1, затраты составят (2140 + 60 – 1804) + (-1804) = -1408, что соответствует оптимальному решению для вершины графа 10, 1.

Состояние (10, 2). Из данного состояния можно перейти в состояние (11, 3) с затратами 180 + (-1458) = -1102, либо в состояние (11, 1), с затратами (2140 + 60 – 1520)+(-1804) = -1124 тыс. рублей. По условию минимизации затрат оптимальное управленческое решение заключается в переходе в состояние (11, 1) с затратами - 1124 тыс. рублей, это означает, что автомобиль продается и покупается новый, который эксплуатируется 1 год. А состоянию (11, 3) назначаем вес -1124. Используя данный алгоритм, для каждого состояния предпоследнего шага находим для любого исхода 10 шага оптимальное управленческое решение на 11 шаге и отметим его на графике стрелкой.

По описанному алгоритму рассматриваем каждый 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 шаги, анализируя каждое состояние, в котором может оказаться система в конце предыдущего шага с учетом оптимального продолжения до конца процесса. Решение производим для всех 0 ≤ t ≤ 11 при k = 11 управленческих решений. Каждой вершине графа должны соответствовать минимальные затраты.

Продолжая условную оптимизацию всех шагов, получаем из каждой вершины графа стрелку с оптимальным решением, которая показывает направление перемещения на следующем шаге.

Оптимальная траектория строится от начального шага по

105

направлению стрелок. Для подразделений с минимальным количеством выездов такая траектория имеет следующий набор точек: {(0;0), (1; 1), (2;

2), (3; 1), (4; 2), (5; 3), (6; 1), (7; 2), (8; 3), (9; 1), (10; 2), (11; 3)}. Данный набор состояний соответствует оптимальному режиму эксплуатации с заменой пожарной автоцистерны каждые три года. Полученный размеченный график позволяет наглядно интерпретировать расчетную схему и решить задачу методом динамического программирования для подразделений с малым количеством выездов и небольшими среднегодовыми эксплуатационными затратами.

Для подразделений с большим количеством выездов и последующей передачей техники предлагается сравнительный (табличный) способ решения задачи. В предлагаемой табличной форме решения задачи семь столбцов, первый отражает возраст техники, второй стоимость управленческого решения по продлению срока службы техники, третий отражает стоимость управленческого решения по замене техники, четвертый отражает стоимость управленческого решения по ее передаче в ПЧ с меньшей интенсивностью выездов. Последние три столбца отражают условный оптимум, с учетом минимизации затрат, с учетом разности эксплуатационных затрат при передаче техники в подразделения с меньшим числом выездов и текстовое значение оптимального управленческого решения на каждом шаге. В таблицах 3.3 - 3.6 показан пример решения задачи.

106

Окончание таблицы 3.3

Таблица 3.6

Оптимизация эксплуатационных затрат на этапе 1

107

Предлагаемый метод оптимизации использования пожарной техники позволяет снизить эксплуатационные затраты и повысить ее техническую готовность.

Так, в рассмотренном примере, при передаче автоцистерны в ПЧ с меньшей интенсивностью выездов на четвертом году эксплуатации, разность эксплуатационных затрат составит 9652 – 6658 = 2934 тыс. рублей на каждую пожарную автоцистерну. Полученная сумма кратна стоимости новой автоцистерны и затратам на ее эксплуатацию в подразделении с большим количеством выездов в течение шести лет.

Полученное управленческое решение позволит заменить всю пожарную технику и эксплуатировать ее в течение шести лет, не привлекая дополнительных финансовых ресурсов.

3.3. Методика поддержки принятия решений по управлению эксплуатацией пожарно-спасательной техники

Практическое применение описанные в предыдущих параграфах монографии методов управления ресурсами и эксплуатацией техники пожарных подразделений требует проведения реинжиниринга существующей системы управления материально-техническим обеспечением. Реинжиниринг, как правило, предусматривает изменение организационной структуры управления и должен обеспечивать широкое использование информационных технологий управления.

Совершенствование управления системой МТО при распределении ресурсов, определении сроков эксплуатации пожарной техники и оптимизации ее использования, целесообразно осуществлять при помощи системы поддержки принятия решений. Под системой поддержки принятия решения понимают человеко-машинную систему, объединяющую алгоритмические и эвристические методы решения плохо формализованных задач в области управления материально-техническим обеспечением подразделений, предназначенную для снятия неопределенности процесса принятия решения до некоторого множества возможных альтернатив, предоставленных лицу, принимающему решения.

При решении задач, направленных на оптимизацию закупочной деятельности, совершенствование системы обслуживания и ремонта и организации эксплуатации техники в системе управления МТО, большое значение имеет процесс принятия решений. Этот процесс может быть условно разделен на два этапа: на этап генерации альтернатив (наилучших предложений) решения и на этап отбора оптимального решения из множества предложенных. Первый этап связан с генерацией наилучших предложений, перебором возможных альтернатив, анализом данных

108

мониторинга состояния готовности техники, прогнозом и оценкой оперативной обстановки, анализом возможных рисков. Данный этап является наименее формализованным и требует творческого подхода руководителей, принимающих решения.

Для обоснования управленческих решений по организации эксплуатации пожарной техники предлагается использовать следующие компьютерные формы подсистемы поддержки принятия решений. Управление подсистемой поддержки принятия решений осуществляется посредством главной кнопочной формы, состоящей из пяти активных кнопок (рис. 3.10.).

Рис. 3.10. Главная кнопочная форма

Алгоритм функционирования подсистемы поддержки принятия решений может работать следующим образом:

1.Задать период мониторинга, выбрав вкладку «задать период мониторинга» и установить дату начала и окончания мониторинга (не менее 90 дней). Если период не задан, то программа выбирает период 365 дней автоматически.

2.Задать объект мониторинга (региональный центр, регион, гарнизон, пожарная часть), выбрав соответствующую вкладку. Во вкладке перечисляются все подразделения, гарнизоны, города и районы, регионы и региональные центры, данные о которых объединяются в специальную базу данных.

Лицо, принимающее решения, может выбрать в качестве объекта мониторинга одно подразделение, несколько подразделений или все подразделения сразу. При выборе конкретного объекта мониторинга трудоемкость обслуживания будет рассчитываться с учетом установленных [81] коэффициентов.

109