Автоматизация и управление поставками продукции предприятий с использованием распределенной информационной системы

Эффективность разработки и использования корпоративных автоматизированных систем управления предприятиями на сегодняшний день подтверждена сотнями и тысячами внедрений и не вызывает сомнения.

Анализ литературы [12−14], [29], [57] показывает, что задача управления поставками готовой продукции, своевременного выполнения договорных обязательств является одной из ключевых в условиях рыночной экономики.

Указанное обстоятельство определило актуальность настоящей диссертационной работы, и показало необходимость проведения исследований, направленных на разработку методов и средств автоматизации и управления поставками готовой продукции.

Целью настоящего исследования является создание методов и средств автоматизации и управления поставками готовой продукции промышленного предприятия с использованием распределенной информационной системы.

В настоящее время, при разработке моделей автоматизации и управления поставками готовой продукции промышленного предприятия большое внимание уделяется вопросам системного анализа деятельности предприятия. Проведенный анализ предполагает получение необходимых основополагающих концепций, знаний и опыта для правильной организации всех этапов работ.

При этом предполагается, что промышленное предприятие выполняет множество договоров и имеет много потребителей готовой продукции, доставка которой зачастую осуществляется собственными силами предприятия-производителя.

Состояние подъездных путей в свою очередь оказывает существенное влияние на выбор типов транспортных средств. В результате предприятие должно обладать транспортными средствами (собственными или арендуемыми), с возможностью осуществления динамического оперативного выбора стратегий использования всего технического парка, с целью своевременной доставки готовой продукции потребителям.

В результате с учетом особенностей работы предприятий партнеров в условиях рыночной экономики, необходимо решение задач оценки выполнения договорных условий со сторонними организациями. А это, в свою очередь, приводит к нестационарности поставок материалов, запасных частей и комплектующих, необходимых для нормального функционирования промышленного предприятия.

При осуществлении поставок готовой продукции потребителям помимо выбора транспортных средств, необходимо решение задачи согласованного функционирования погрузочных и разгрузочных средств. Такое согласование позволит наиболее эффективно, с точки зрения временного фактора, выполнять отгрузку готовой продукции. С другой стороны использование на практике полученных в диссертационной работе результатов, позволит минимизировать потери комплектующих, сырья и материалов.

Как отмечалось выше, производство и поставка промышленной продукции связаны с ограничениями на ресурсы (высококвалифицированные кадры, технические средства, материалы и т. д.), что также необходимо учитывать при формализованном описании задач исследования.

Для достижения поставленной цели исследования необходимо решение следующих задач: — анализ объекта исследования и его декомпозиция на функциональные подсистемыобоснование принципов оптимизации параметров подсистем и методики автоматизированного выбора их параметров в условиях многокритериальное&tradeи неопределенности- ¦ - разработка методов и средств автоматизации и управления поставками готовой продукции промышленных предприятийразработка комплексной структуры данных по предметной области «Поставки продукции». Проектирование базы данных распределенной информационной системы «Поставки продукции" — ¦ - реализация и экспериментальное исследование разработанных методов и алгоритмов автоматизации и управления поставками готовой продукции. Проектирование локальной вычислительной сети предприятия.

Логическая структура диссертационной работы соответствует решению перечисленных задач в указанной последовательности.

В качестве теоретической основы для создания системы в условиях реального функционирования, многочисленных неопределенных факторов и неодинаковой степени информированности органов управления разных уровней использовалась общая теория иерархических многоуровневых систем [36,37]. Для решения поставленных в диссертации задач используются методы математического программирования, теории графов, кластерного анализа, теории нечетких множеств, теории информации и математической статистики.

В первой главе диссертационной работы проводится анализ существующих подходов к решению выделенного перечня задач и обосновывается необходимость выбора и использования наиболее эффективных методов их решения. Определено множество задач, оказывающих наиболее сильное влияние на эффективность функционирования предприятия, а также исследована их взаимосвязь и процедурная вложенность. Проведена функциональная декомпозиция предприятия за счет выделения трех функциональных подсистем. Формализация задачи оптимизации параметров предприятия осуществлена в виде многоэтапной итерационной процедуры оптимизации параметров и. показано, что задачи параметрической оптимизации функциональных подсистем нельзя рассматривать изолированно.

Во второй главе проведен анализ задач организации планирования и управления поставками продукции, который показал, что в терминах теории управления, подсистема управления сбытом продукции (ПУСП) является сложной нелинейной дискретной системой, в которой переменны запаздывания и случайны коэффициенты усиления. Запаздывания вызываются тем, что от момента отгрузки до оформления счетов проходят различные отрезки времени: от одного дня до двадцати пяти суток. Запаздывания велики и в цепи обратной связи при оплате счетов в банке и пересылке денег в банк поставщикам. Случайность коэффициентов усиления вызывается тем, что распоряжение об отгрузке может не выполняться несколько суток, а затем может быть отгружено несколько суточных норм. Функционирование ПУСП происходит в условиях большого числа возмущений (неритмичность подачи транспорта, срывы производства, смена потребителей и условий поставки и т. д.). Вследствие этого на определенном этапе автоматизации управления в ПУСП принятие решения в подсистеме осуществляется человеком. Проведен обзор существующих алгоритмов и методов планирования поставок. Показано, что в настоящее время в литературе вопросам построения оптимальных моделей планирования поставок уделено недостаточное внимание. Актуальность задачи оптимального планирования поставок для повышения эффективности работы предприятия определило необходимость создания формализованной модели процессов поставок продукции, вывода аналитического выражения целевой функции и разработки алгоритма оптимального планирования поставок.

Выполнено формализованное описание процессов поставок готовой продукции с учетом зависимости от объема недопоставок и денежных средств, поступающих на расчетный счет поставщика как оплата за отгруженную продукцию. Предложена схема функционирования ПУСП.

В качестве критериев оптимизации предложено использовать максимальную сумму реализации, минимальные (в предельном случае нулевые) штрафные санкции и максимальную сумму от сбытовых операций на расчетном счете предприятия. Выполнена математическая постановка задачи оптимального планирования поставок готовой продукции, которая отнесена к классу дискретных задач целочисленного программирования.

Разработаны методы и средства автоматизации и управления поставками готовой продукции, а также оригинальные алгоритмы, определяющие научную новизну работы. В качестве математического аппарата используется общая теория систем, представляющая собой математическую основу описания процессов взаимодействия элементов сложных систем, а также методы математического программирования, теории графов и математической статистики.

Третья глава диссертации посвящена разработке комплексной структуры данных по предметной области «Поставки продукции». В соответствии с общепринятым подходом особое внимание уделено вопросам концептуального логического проектирования информационных систем, базирующихся на концепции систем баз данных.

Выполнен полный цикл проектирования базы данных распределенной информационной системы «Поставки продукции». Разработаны концептуальная и реляционная схемы предметной области. Показано, что разрабатываемые прикладные системы должны иметь средства интерпретации полученных результатов, ориентированных на конечных пользователей.

В рамках рассматриваемого представления определены наиболее существенные задачи поиска кратчайших путей из начальной точки S к конечной точке F графакратчайших путей из данной точки S ко всем другим вершинам графакратчайших путей между всеми точками транспортной сети и нескольких кратчайших путей между двумя точками.

На основе существующих математических алгоритмов, и, на основании расчета их эффективности в зависимости от конкретных условий, предложены процедуры выбора наиболее эффективного алгоритма поиска маршрутов в зависимости от нагрузки системы и запросов пользователей. Также реализована возможность нахождения нескольких рациональных путей.

В четвертой главе предложена функциональная схема предприятия по производству товарного бетона по реализации сбыта готовой продукции. Определены атрибуты системы учета отгрузки потребителю готовой продукции и учета транспортных услуг. Показано, что исходя из сказанного выше будет целесообразно разбить объектное отношение документов учета отгрузки товара на несколько отдельных объектных отношений: документы отгрузки, карточка товара, контрагенты, карточка автотранспортного средства, место отгрузки, потребители.

Предложена схема реализации распределенной информационной системы. Описаны основные компоненты такой системы: сервера системы управления основной базой данных. На этих серверах находится главное хранилище информационной системы: сервера системы управления дополнительными базами данных, а также сервера обработки и преобразования информации. Проведен выбор комплекса технических средств и топологии локальной вычислительной сети предприятия.

В заключении представлены основные результаты работы. В Приложении приведены копии актов о внедрении результатов диссертационной работы в промышленности.

Научная новизна диссертации определяется совокупностью методов, моделей и алгоритмов, реализующих комплексный подход к организации поставок готовой продукции промышленного предприятия.

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, изложенных в работе, обеспечивается современными математическими методами, используемыми в работе при анализе и оптимизации разрабатываемых алгоритмов и систем управления. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения разработок в строительных организациях.

Разработанные методы, алгоритмы и реализующие их программные средства могут быть использованы при решении задач автоматизации работы отдела сбыта промышленного предприятия.

Результаты работы имеют реальный практический выход в виде функционирующих моделей, методики автоматизации и отлаженных программных средств, внедренных в ряде предприятий. Использование результатов работы позволяет повысить эффективность производства в среднем на 5−10%. Модульная структура программного обеспечения предоставляет возможность независимого решения любой из рассмотренных частных задач с учетом их взаимосвязи, позволяя проводить всестороннюю оценку функциональных характеристик системы. Практическое применение разработанных моделей, методов и алгоритмов, эксплуатация программных средств и полученные с их помощью результаты, подтверждают практическую приемлемость, эффективность и достоверность разработанных методов и средств автоматизации, улучшающих эффективность функционирования предприятия.

Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ОАО «Асфальтобетонный завод № 1» г. Москва, ЗАО НПВФ «СВАРКА» г. Чебоксары, а также используются в учебном процессе в МАДЩГТУ).

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение: на республиканских и межрегиональных научно-технических конференциях, симпозиумах и семинарах (2005;2008гг.), на 63−65-й научно-методических конференциях МАДЩГТУ). Совокупность научных положений, идей и практических результатов исследований в области автоматизации процессов поставок готовой продукции составляют новое решение важной народно-хозяйственной задачи.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, опубликованных на 155 страницах машинописного текста, содержит список литературы из 109 наименований и приложения.

ВЫВОДЫ.

1. Разработана функциональная схема предприятия по производству товарного бетона по реализации сбыта готовой продукции.

2. Определены атрибуты системы учета отгрузки потребителю готовой продукции и учета транспортных услуг. Показано, что исходя из сказанного выше будет целесообразно разбить объектное отношение документов учета отгрузки товара на несколько отдельных объектных отношений: документы отгрузки, карточка товара, контрагенты, карточка автотранспортного средства, место отгрузки, потребители.

3. Предложена схема реализации распределенной информационной системы. Описаны основные компоненты такой системы: Сервера системы управления основной базой данных. На этих серверах находится главное хранилище информационной системы: сервера системы управления дополнительными базами данных, а также сервера обработки и преобразования информации.

4. Проведен выбор комплекса технических средств и топологии локальной вычислительной сети предприятия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Определено множество задач, оказывающих наиболее сильное влияние на эффективность функционирования предприятия, а также исследована их взаимосвязь и процедурная вложенность.

2. Проведена функциональная декомпозиция предприятия за счет выделения трех функциональных подсистем. Формализация задачи оптимизации параметров предприятия осуществлена в виде многоэтапной итерационной процедуры оптимизации параметров и. показано, что задачи параметрической оптимизации функциональных подсистем нельзя рассматривать изолированно.

3. Проведен анализ и построена модель промышленного предприятия с помощью формального аппарата общей теории систем (ОТС), что позволило подобрать совокупность критериев эффективности функционирования, сформулировать конкретные задачи оптимизации параметров функционирования, подойти к разработке детальных аналитических моделей.

4. Проведен анализ задач организации планирования и управления поставками продукции, который показал, что в терминах теории управления, подсистема управления сбытом продукции (ПУСП) является сложной нелинейной дискретной системой, в которой переменны запаздывания и случайны коэффициенты усиления. Функционирование ПУСП происходит в условиях большого числа возмущений (неритмичность подачи транспорта, срывы производства, смена потребителей и условий поставки и т. д.).

5. Проведен обзор существующих алгоритмов и методов планирования поставок. Показано, что в настоящее время в литературе вопросам построения оптимальных моделей планирования поставок уделено недостаточное внимание. Актуальность задачи оптимального планирования поставок для повышения эффективности работы предприятия определило необходимость создания формализованной модели процессов поставок продукции, вывода аналитического выражения целевой функции и разработки алгоритма оптимального планирования поставок.

6. Выполнено формализованное описание процессов поставок готовой продукции с учетом зависимости от объема недопоставок и денежных средств, поступающих на расчетный счет поставщика как оплата за отгруженную продукцию. Предложена схема функционирования ПУСП.

7. В качестве критериев оптимизации предложено использовать максимальную сумму реализации, минимальные (в предельном случае нулевые) штрафные санкции и максимальную сумму от сбытовых операций на расчетном счете предприятия. Выполнена математическая постановка задачи оптимального планирования поставок готовой продукции, которая отнесена к классу дискретных задач целочисленного программирования.

8. Разработана комплексная структура данных по предметной области «Поставки продукции». В соответствии с общепринятым подходом особое внимание уделено вопросам концептуального логического проектирования информационных систем, базирующихся на концепции систем баз данных. Разработанная семантическая модель и реляционная схема могут служить основой для построения базы знаний информационной системы, позволяющей решать сложные задачи по исследованию вопросов анализа процессов транспортировки готовой продукции при произвольной системе ограничений.

9. Выполнен полный цикл проектирования базы данных распределенной информационной системы «Поставки продукции». Разработаны концептуальная и реляционная схемы предметной области. Показано, что разрабатываемые прикладные системы должны иметь средства интерпретации полученных результатов, ориентированных на конечных пользователей.

10. В рамках рассматриваемого представления определены наиболее существенные задачи поиска кратчайших путей из начальной точки S к конечной точке F графакратчайших путей из данной точки S ко всем другим вершинам графакратчайших путей между всеми точками транспортной сети и нескольких кратчайших путей между двумя точками.

11. На основе существующих математических алгоритмов, и, на основании расчета их эффективности в зависимости от конкретных условий, предложены процедуры выбора наиболее эффективного алгоритма поиска маршрутов в зависимости от нагрузки системы и запросов пользователей. Также реализована возможность нахождения нескольких рациональных путей.

12. Разработана функциональная схема предприятия по производству товарного бетона по реализации сбыта готовой продукции. Определены атрибуты системы учета отгрузки потребителю готовой продукции и учета транспортных услуг. Показано, что исходя из сказанного выше будет целесообразно разбить объектное отношение документов учета отгрузки товара на несколько отдельных объектных отношений: документы отгрузки, карточка товара, контрагенты, карточка автотранспортного средства, место отгрузки, потребители.

13. Предложена схема реализации распределенной информационной системы. Описаны основные компоненты такой системы: Сервера системы управления основной базой данных. На этих серверах находится главное хранилище информационной системы: сервера системы управления дополнительными базами данных, а также сервера обработки и преобразования информации.

14. Проведен выбор комплекса технических средств и топологии локальной вычислительной сети предприятия.