На правах рукописиУДК 658.5ГОРНОСТАЕВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧРАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ ПЛАНИРОВАНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБОРОННОГО КОНЦЕРНА В СФЕРЕ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ ГРАЖДАНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ – Организация производства (машиностроение)А В Т О Р Е Ф Е Р А Тдиссертации на соискание ученой степени кандидата технических наукМосква, 2008 г.Работа выполнена в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана.Научный руководитель: доктор технических наук, доктор экономических наук, профессор Омельченко Ирина НиколаевнаОфициальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Захаров Михаил Николаевичкандидат технических наук, доцент Мазурин Эдуард БорисовичВедущая организация: ОАО «Национальный институт авиационных технологий»Защита диссертации состоится «___» ________ 200_ года в _____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.141.05 в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д.5. Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим выслать по указанному адресу.С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана.Телефон для справок: (495) 267-09-63.Автореферат разослан «___» ________ 200_ г.Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент Силаева Л.А.^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Объединение предприятий оборонно-промышленного комплекса (ОПК) Российской Федерации в концерны дает возможность осуществлять централизованное управление их хозяйственной деятельностью, что особенно актуально при производстве сложной военной техники, предполагающем глубокую кооперацию предприятий. С учетом того, что решение стоящих перед предприятиями ОПК задач является стратегически важным для государства, возможность директивной выдачи управляющих воздействий со стороны головных компаний концернов позволяет осуществлять скоординированное управление производственной деятельностью. Для реализации этих возможностей соответствующие специалисты должны обладать эффективными инструментами управления, построенными на четко проработанной методической основе. Задача конверсии отечественной оборонной промышленности, поставленная еще в советский период, до сих пор не решена. С учетом поддержания руководством Российской Федерации курса на глубокую конверсию ОПК, проблема управления деятельностью в сфере производства продукции гражданского назначения (ПГН) на уровне концернов приобретает особую значимость. При этом решение данной задачи находится на стыке применения рыночных и командных методов управления. С одной стороны, требования к выпускаемой гражданской продукции диктуются рынком, с другой стороны, ограничения на основные параметры работы производственной системы определяются директивно управляемой государством деятельностью по выпуску основной продукции, а именно продукции военного назначения. Одной из ключевых задач управления деятельностью оборонного концерна в сфере производства ПГН является ее планирование. Существующая научно-методическая база в сфере управления холдинговыми структурами в основном состоит из работ, освещающих общие вопросы стратегического управления. Проблемы производственно-технологической и логистической интеграции предприятий, входящих в промышленный холдинг, в частности, оборонный концерн, в научной литературе освещены в меньшей степени. С учетом новизны проблемы планирования деятельности оборонного концерна в сфере производства ПГН для современного отечественного ОПК, задача разработки методического инструментария решения данной проблемы становится чрезвычайно важной, что и определяет актуальность проведения данного исследования.Цель работы – разработка методов и моделей планирования производства, позволяющих повысить эффективность деятельности оборонного концерна за счет рационального распределения его ресурсов для производства продукции гражданского назначения. 1^ Основные задачи исследования: анализ возможностей применения существующих методов при планировании производственной деятельности оборонного концерна с учетом современного состояния предприятий ОПК России; анализ деятельности концерна ПВО «Алмаз-Антей» в сфере производства ПГН, а также методов и средств планирования, применяемых в его головной компании; разработка метода организации планирования деятельности оборонного концерна в сфере производства ПГН; разработка метода определения суммарных производственных затрат в конкретно заданном плановом периоде; разработка экономико-математической модели определения оптимальной производственной программы оборонного концерна по ПГН; разработка экспликационной модели информационной системы управления (ИСУ) оборонного концерна.^ Научная новизна: разработан метод организации планирования, позволяющий головной компании концерна формировать согласованную с предприятиями рациональную программу производства ПГН на долгосрочный период; разработан метод определения суммарных производственных затрат в конкретно заданном плановом периоде, позволяющий определить затраты как для серийно, так и для единично выпускаемой продукции; предложен и обоснован комплексный критерий оптимальности, соответствующий стратегическим целям оборонного концерна; разработана экономико-математическая модель определения оптимальной производственной программы концерна по ПГН на основе ключевых ресурсных ограничений производственной деятельности предприятий;построена экспликационная модель информационной системы управления оборонного концерна, обеспечивающей всестороннюю информационную поддержку планирования производства.^ Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что разработанные методы и модели планирования деятельности оборонного концерна в сфере производства ПГН являются универсальными и могут быть применены концернами различных отраслей оборонной промышленности; результат их применения проявится в повышении эффективности 2 деятельности концерна в сфере производства ПГН за счет точности и оперативности планирования основных экономических показателей и выработки рациональной производственной программы. ^ Апробация работы. В ходе выполнения диссертационной работы результаты исследований докладывались на заседании кафедры «Промышленная логистика» в 2006 г., а также на научно-техническом семинаре ОАО «Концерн ПВО «Алмаз-Антей» в 2006 г.Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 4-х печатных работах.^ Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, основных выводов и заключения, списка литературы из 136 наименований. Работа изложена на 157 страницах, содержит 41 рисунок и 6 таблиц.^ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении отмечена актуальность темы диссертации, сформулирована конечная цель исследований, приведены научная новизна и практическая значимость исследований.^ В первой главе «Анализ возможностей применения современных методов при планировании деятельности оборонного концерна в сфере производства продукции гражданского назначения» проведен анализ современных методов планирования производства, рассмотрена эволюция ключевых концепций планирования, проанализировано применение информационных технологий в планировании производства, дана оценка возможности их применения для организации плановой деятельности оборонного концерна в сфере ПГН с учетом выявленных ключевых проблем управления оборонными концернами, а также результатов проведенного анализа деятельности ОАО «Концерн ПВО «Алмаз-Антей» в сфере ПГН.В XXI в. общим вектором развития хозяйственных отношений будет оставаться глобализация и интеграция. При этом основными положениями, на которых строится современная методология управления производством, являются следующие: рациональное сочетание четырех основных подходов к управлению функционального, процессного, системного и ситуационного; открытость системы управления по отношению к поставщику и заказчику; неразрывная связь системы управления производством и системы управления качеством, основанная на принципе ориентации на потребности, еще не осознанные потребителем, и принципе непрерывного улучшения бизнес-процессов; построение системы управления производством на базе современных концепций и методов управления с применения новейших достижений в сфере информационных технологий и автоматизации. 3 Существующие в настоящее время концепции и методы управления производством позволяют осуществлять комплексное планирование ресурсов предприятия, синхронизированное как с поставщиками, так и с потребителями производимой продукции. Основными концепциями и методами, используемыми в управлении производством в настоящее время, являются MRP, JIT, OPT, MRPII, ERP, APS и CSRP (ERP-II). Несмотря на то, что данные концепции и методы ориентированы на управление деятельностью отдельного предприятия, принципы системной открытости, заложенные в концепциях APS и CSRP, делают возможным их применение для управления деятельностью интегрированных производственных структур. В настоящее время функционал планирования производственной деятельности предприятия достаточно полно реализован в компьютеризированных системах планирования, являющихся элементами информационных систем управления различных типов. В рамках указанных систем не существует специализированных модулей, позволяющих решать задачи планирования производственной деятельности интегрированных промышленных структур; в отдельных случаях данные задачи решаются модулями, созданными в рамках частных разработок на основе концепций CALS, ERP и PLM. Основной тенденцией развития ОПК Российской Федерации в настоящее время является интеграция предприятий по принципу схожей отраслевой принадлежности и максимального охвата интегрированными структурами всех стадий жизненного цикла выпускаемой продукции. При этом в процессе анализа был выявлен ряд критичных проблем управления концернами оборонно-промышленного комплекса РФ. В результате анализа деятельности ОАО «Концерн ПВО «Алмаз-Антей» было выявлено отсутствие методической основы и практического инструментария при управлении деятельностью Концерна в сфере производства ПГН в головной компании, по причине чего планирование производства ПГН в масштабах всего Концерна фактически не осуществляется. Проведенный в первой главе анализ позволил осуществить постановку задач исследования, исходя из реальных проблем оборонных концернов и возможностей применения современных концепций и методов планирования при управлении деятельностью концернов в сфере производства ПГН.^ Во второй главе «Разработка методов планирования деятельности оборонного концерна в сфере производства продукции гражданского назначения» построена система стратегических целей оборонного концерна и определены цели деятельности в сфере производства ПГН, в соответствии с 4 которыми разработан метод организации планирования деятельности оборонного концерна в сфере производства ПГН, а также разработан метод определения суммарных производственных затрат в конкретно заданном плановом периоде, применимый как для единично, так и для серийно выпускаемой продукции. Одной из ключевых целей, на достижение которых ориентирована система управления государства, является обеспечение обороноспособности страны. Еще одной важнейшей общегосударственной целью является обеспечение экономического роста в темпах, которые позволят улучшить материальное благосостояние общества, обеспечить высокую трудовую занятость населения и гарантировать стабильность работы экономики России в долгосрочной перспективе. Из участия ОПК в достижении двух описанных выше общегосударственных целей может быть получена обобщенная формулировка миссии оборонного концерна: обеспечение обороноспособности страны во вверенной концерну государством сфере ответственности при создании в максимально возможном объеме приоритетных для государства социально-экономических ценностей. Исходя из необходимости выполнения миссии, строится целевая система оборонного концерна (рис.1). 5Рис. 1. Формирование целевой системы оборонного концерна 5Для достижения стратегической цели «завоевание рынков ПГН» в каждом плановом периоде должны быть достигнуты три ключевые цели: удовлетворение существующего спроса на ПГН, разработка перспективных видов ПГН и привлечение новых заказов в сфере ПГН. Данные цели определяют следующие основные цели деятельности концерна в сфере производства ПГН: производство продукции гражданского назначения в соответствии с потребностями рынка, как существующими, так и прогнозируемыми; обеспечение соответствия деятельности в сфере производства ПГН целям и задачам концерна в сфере производства продукции военного назначения (ПВН) и содействие в их достижении. Достижение поставленных целей может быть обеспечено посредством скоординированного управления деятельностью в сфере производства ПГН в головной компании (ГК) и на предприятиях (дочерних или зависимых обществах – ДЗО) концерна. Для организации данного вида деятельности предложена концептуальная схема управления деятельностью оборонного концерна в сфере производства ПГН (рис. 2).Концептуальная схема управления позволяет в целом определить основные входы, выходы, управленческие воздействия и механизмы деятельности концерна в сфере производства ПГН, понимаемой как бизнес-процесс. На основе концептуальной схемы управления была построена функциональная модель (структурная IDEF0 – диаграмма) процесса «Деятельность оборонного концерна в сфере производства ПГН». На ее 4 основе была сформирована структура органов управления в сфере ПГН головной компании концерна и выработан алгоритм планирования. Деятельность в сфере производства ПГН имеет проектный характер, причем в качестве проекта могут рассматриваться непосредственно проекты по выполнению того или иного заказа, проекты продвижения того или иного производственного направления, а также долгосрочные отношения с тем или иным ключевым заказчиком. Таким образом, была сформирована матричная структура управления деятельностью в сфере производства ПГН. Учитывая, что первичный объемно-календарный план создается по продукции военного назначения, производство ПГН может осуществляться лишь в те временные интервалы, когда оборудование не загружено производством ПВН. В общем случае эти интервалы распределены произвольным образом и имеют нестабильную длительность, что делает детальное планирование производства ПГН на уровне головной компании трудноосуществимым и нецелесообразным, соответственно, осуществляется укрупненное планирование на средне- и долгосрочный период.Формирование производственной программы концерна по ПГН 6 осуществляется путем определения оптимального ее варианта, ДЗО концернаГК концернаВнешняя среда ^ Выработка / реализация / корректировка произв. – технолог. политики концерна по ПГН Заказы на производство ПГН, поступающие в ГК концерна Информационный обмен между УК и ДЗО Заказы на производство ПГН, поступающие в ДЗО концерна Управляющие воздействия Выработка / реализация / корректировка маркетинговой стратегии концерна по ПГН Выработка / реализация / корректировка маркетинговой стратегии ДЗО по ПГН Выполнение инновационных проектов в сфере создания ПГН Данные о текущих результатах Согласование производственной программы Детальное планированиепроизводства ПГН Выработка производственной программы по ПГН Оперативное управление производственной деятельностью Управление проектами в сфере производства ПГН Координация кооперационных взаимодействийИнформационный обмен с внешней средойРис. 2. Концептуальная схема управления деятельностью оборонного концерна в сфере производства ПГН удовлетворяющего следующим основным ограничениям: прогнозам рыночного спроса на уже производимую и инновационную продукцию; производственно - технологическим возможностям предприятий; планам производства ПВН; планам производства ПГН по ранее заключенным контрактам; требованиям производственно-технологической политики (ПТП) и маркетинговой стратегий концерна и ДЗО; требованиями по обеспечению организационно-экономической устойчивости (ОЭУ) конкретных ДЗО. Производственная программа согласовывается с ДЗО с учетом тех ограничений и «узких мест», которые выявляются при анализе реализуемости программы каждым из ДЗО. Таким образом, помимо указанных выше основных ограничений, все прочие ограничения (финансовые, логистические и т.д.) учитываются на этапе согласования производственной программы с ДЗО. Далее определяются возможности устранения данных ограничений и программа корректируется.Формирование производственной программы концерна по ПГН осуществляется путем определения оптимального ее варианта, удовлетворяющего следующим основным ограничениям: прогнозам рыночного спроса на уже производимую и инновационную продукцию; производственно - технологическим возможностям предприятий; планам производства ПВН; планам производства ПГН по ранее заключенным контрактам; требованиям производственно-технологической политики (ПТП) и маркетинговой стратегий концерна и ДЗО; требованиями по обеспечению организационно-экономической устойчивости (ОЭУ) конкретных ДЗО. Производственная программа согласовывается с ДЗО с учетом тех ограничений и «узких мест», которые выявляются при анализе реализуемости программы каждым из ДЗО. Таким образом, помимо указанных выше основных ограничений, все прочие ограничения (финансовые, логистические и т.д.) учитываются на этапе согласования производственной программы с ДЗО. Далее определяются возможности устранения данных ограничений и программа корректируется. При определении оптимального варианта производственной программы ключевой задачей является сопоставление производственно-технологических возможностей предприятия и трудоемкости изготовления продукции в плановом периоде. С этой целью разработан метод определения суммарных затрат в плановом периоде. Как известно, в ходе освоения производства затраты снижаются экспоненциально, (1)где a и b – параметры, характеризующие динамику снижения производственных затрат (определяются на основе анализа статистических 8 данных). В качестве аргумента функции затрат y(x) может приниматься как временной параметр продолжительность периода с начала освоения (для серийно выпускаемой продукции), так и натуральный порядковый номер изделия, соответствующий общему количеству изделий, изготовленных с начала освоения (для единично выпускаемой продукции) (рис. 3). Рис. 3. Зависимость производственных затрат единично выпускаемой продукции от времени для трех (1-3) возможных случаев:Z затраты; q объем выпуска; QT объем выпуска за плановый период; Q,r накопленный объем выпуска к началу планового периода в i-м случае, i=1..3; Qосв,r объем выпуска для полного освоения продукции в i-м случае. Определение суммарных затрат для единично выпускаемой продукции в плановом периоде сводится к расчету конечных сумм соответствующего ряда. Для обеспечения возможности поиска оптимального варианта производственной программы путем варьирования объемов выпуска, в работе сделан переход от конечных сумм с переменным пределом суммирования к интегрируемым функциям за счет применения специальных функций. Суммарные затраты для единично выпускаемой продукции в таком случае будут определяться из выражения (2) 9где Z1 затраты на 1-ю ед. продукции; дзета-функция Римана. При расчете суммарных затрат для серийной продукции необходимо учитывать интенсивность производства, для чего в работе использованы три различных закона изменения интенсивности: линейный, параболический и логистический.Для иллюстрации работы метода на рис. 4 изображен гипотетический случай, когда на некотором предприятии осуществляется планирование производственной деятельности на период [tнач.; tнач.+T]. Планирование осуществляется для трех серийных продуктов, описанных ниже. Продукт 1 - производство начато до начала планового периода, изменение затрат (в данном случае, трудоемкости) описывается кривой, соответствующей функции линейного закона изменения Zt л:(3)где Iн. интенсивность производства в начальный момент времени; Ic интенсивность производства на этапе зрелого спроса; Iк. интенсивность производства в конечный момент времени; Tосв. длительность периода освоения производства; Tзр. длительность периода зрелого спроса; Tсв. длительность периода свертывания производства. Продукт 2 - подготовка производства начата до начала планового периода, изменение трудоемкости описывается кривой, соответствующей функции комбинированного (логистического и параболического) закона изменения Zt к: (4)где IL предельное значение интенсивности производства. Продукт 3 – подготовка производства еще не начата, изменение трудоемкости описывается кривой, соответствующей функции 10Рис. 4. Определение суммарных затрат в плановом периоде:tнач. – момент начала планового периода; T – длительность интервала планирования; T – длительность планового периода; Ф - общий фонд времени; ФСвоб. - общий фонд времени; Tr - суммарная трудоемкость; TrПр.i – трудоемкость продукта i; TrПГН.Ед. – трудоемкость единично выпускаемой ПГН; TrПВН – трудоемкость ПВН; tн.i,j – момент начала производства продукта i при варианте программы j; TППр.i – длительность подготовки производства продукта i; TПр.i – длительность производства продукта i.параболического закона Zt п: (5) Определение суммарных величин затрат для серийной продукции осуществляется интегрированием приведенных выше выражений для соответствующих интервалов планирования (что соответствует определению площадей под кривыми затрат). Планирование для единично выпускаемых продуктов осуществляется независимо для каждого конкретного интервала в соответствии с (2), и суммарная трудоемкость по данным продуктам добавляется к суммарной трудоемкости серийных продуктов, а также продукции военного назначения.Первый вариант производственной программы подразумевает, что производство продукта 1 продолжается до конца планового периода, а производство продукта 2 начинается непосредственно по завершении подготовки производства и продолжается до конца планового периода, подготовка производства продукта 3 начинается в момент времени (tн.3,1 – TППр.3) и продолжается до конца планового периода.При сравнении вариантов производственной программы возможно варьирование моментами начала подготовки производства, которые определяются путем вычета из момента начала производства tн. длительности интервала подготовки производства TППр.В рассматриваемом примере в последний интервал планового периода в связи с высокими затратами на производство ПВН допустимый фонд времени Ф оказался превышен. В результате отбора вариантов по некоторому критерию вариант 2, при котором производство продукта 2 начинается в момент tн.2,2 (т.е. позже, чем завершится подготовка производства), начало подготовки производства продукта 3 сдвигается, и, соответственно, производство начинается в момент tн.3,2, а производство продукта 3 заканчивается в момент (tн.3,2 + TПр.3) до окончания планового периода T, оказался оптимальным. Получение оптимального варианта программы и является конечным результатом работы данного метода.Таким образом, совместное применение разработанных в главе 2 методов планирования позволяет выработать оптимальный вариант производственной программы по ПГН на уровне головной компании концерна и организовать его согласование с ДЗО для получения рациональной программы производства ПГН.^ В третьей главе «Разработка моделей планирования деятельности оборонного концерна в сфере производства продукции гражданского назначения» выбран и обоснован комплексный критерий оптимальности 12 производственной программы по ПГН и разработана экономико-математическая модель определения оптимальной производственной программы концерна по ПГН, а также экспликационная модель ИСУ оборонного концерна, позволяющая осуществить комплексную информационную поддержку планирования производства в актуальном режиме времени. В качестве комплексного критерия, определяющего оптимальность производственной программы по ПГН предлагается использовать выражение , где – агрегированный средневзвешенный коэффициент загрузки производственных мощностей (оборудования), а П – приведенная прибыль, обеспечиваемые данной производственной программой. Физический смысл данного критерия заключается в стремлении к формированию такой производственной программы, которая обеспечивает получение максимально возможной прибыли при 100% использовании имеющегося в распоряжении предприятия производственного оборудования. Применение данного критерия оправдано спецификой оборонной промышленности, когда независимо от объемов заказов предприятиям необходимо поддерживать определенный производственный потенциал (мобилизационные мощности) и, следовательно, максимально загружать свободные мощности и рабочих. Разработанная модель предполагает определение оптимального варианта производственной программы путем численного решения задачи нелинейной оптимизации, а именно максимизации целевой функции, соответствующей приведенному выше критерию, при выполнении следующих ограничений: по объемам выпуска продукции; по времени работы оборудования; по времени работы персонала; по связи времени работы оборудования и персонала; по трудоемкости подготовки производства и продукции; по времени начала производства вида. С точки зрения наиболее полного соответствия организационной форме концерна, оптимальной является трехуровневая архитектура информационной системы управления оборонного концерна: головной уровень (комплекс центральных модулей управления), транспортный уровень (телекоммуникационная сеть концерна) и периферийный уровень (совокупность интегрированных автоматизированных систем управления (ИАСУП) ДЗО концерна).В настоящее время наиболее перспективным является формирование ИАСУП на основе внедрения системы управления жизненным циклом изделия (PLM) и системы управления ресурсами предприятия (ERP), состоящих из комплекса элементов, представленных на рис. 13 5 в Рис. 5. Структура современной интегрированной автоматизированной системы управления предприятием сопоставлении с этапами жизненного цикла изделия и функциональными подразделениями предприятия, и последующей интеграции данных систем. Ядро системы управления состоит из двух основных элементов: центрального PLM-модуля, размещенного в головном конструкторском бюро, посредством которого осуществляется централизация инженерных данных о продукции и данных о ходе проектов разработки изделий, а также центрального ERP-модуля, размещенного в головной компании концерна, посредством которого осуществляется общее управление проектами, консолидация логистических и финансовых потоков. Производственная программа концерна формируется на основе заказов, поступающих как в головную компанию и головное конструкторское бюро концерна, так и поступающих на предприятия концерна. Соответственно, центральный PLM-модуль должен управлять данными по всей номенклатуре ПГН концерна, а центральный ERP-модуль – реализовывать функции формирования и корректировки производственной программы по ПГН.^ ОНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ: Результаты проведенного анализа позволяют сделать вывод об актуальности и целесообразности разработки методов и моделей планирования деятельности оборонного концерна в сфере производства ПГН. В результате проведенного анализа определены возможности применения существующих концепций, методов и систем управления производством при планировании производственной деятельности оборонного концерна, выявлены ключевые проблемы управления холдингами ОПК; выявлены основные проблемы, связанные с деятельностью предприятий концерна ПВО «Алмаз-Антей» в сфере производства ПГН и недостатки в организации планирования данного вида деятельности его головной компанией. Разработан метод организации планирования деятельности оборонного концерна в сфере производства ПГН на основе ключевых ресурсных ограничений производственной деятельности предприятий, позволяющий головной компании концерна формировать согласованную с предприятиями концерна производственную программу по ПГН. Разработан метод определения суммарных производственных затрат в конкретно заданном плановом периоде с использованием специальных функций, применимый как для серийно, так и для единично выпускаемой продук