Оптимизация процесса модернизации производства аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики

Актуальность темы

диссертации. Генеральной схемой развития железнодорожного транспорта на период до 2015 года, принятой на заседании Правления ОАО «РЖД» 27.07.2006 года, определены мероприятия по модернизации и развитию средств железнодорожной автоматики и телемеханики для обеспечения прогнозируемых объемов грузовых и пассажирских перевозок. Эти мероприятия направлены на замену устаревших и физически изношенных устройств современными и более надежными устройствами. По данным Департамента автоматики и телемеханики ОАО «РЖД» на сети железных дорог имеет место значительный износ технических средств — с превышением нормативного срока эксплуатируется более 93 тыс. стрелок электрической централизации (ЭЦ) (73%), около 26 тыс. км автоблокировки (АБ) (41%). Требуют замены более 50% линейных пунктов систем диспетчерской централизации (ДЦ) и диспетчерского контроля (ДК). Практически все средства железнодорожной автоматики и телемеханики, введенные до 1990 года, по своему качественному уровню не удовлетворяют современным требованиям комплексной автоматизации перевозочного процесса, сдерживают внедрение информационных технологий, несовместимы с системами верхнего уровня автоматизации и информатизации перевозочного процесса.

На сети железных дорог, к сожалению, сохраняется негативная тенденция старения устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. Объемы выпуска традиционной и освоения новой аппаратуры ЖАТ, необходимые для реализации требований по ежегодному обновлению устройств электрической централизации и автоблокировки для преодоления отмеченных выше негативных тенденций, существенно превышают производственные возможности заводов ОАО «ЭЛТЕЗА». При этом в условиях имеющей место жесткой конкуренции основным критерием конкурентоспособности продукции ОАО «ЭЛТЕЗА» является ее качество. Поэтому сохранение позиций на рынке аппаратуры ЖАТ и освоение ее новых образцов с гарантией реализации представляется возможным только на путях инновационного развития основных производств заводов ОАО «ЭЛТЕЗА», целью которого, в первую очередь, является обеспечение высокого качества на всех этапах технологического цикла и гарантии приемки продукции с первого предъявления. Однако объемы инвестиций, необходимых для модернизации и внедрения инноваций на всех заводах ОАО «ЭЛТЕЗА» и на всех этапах их технологических циклов существенно превышают финансовые их возможности. Это определяет необходимость разработки научно обоснованного подхода к оптимизации процесса модернизации комплекса производственных предприятий ОАО «ЭЛТЕЗА».

Известны эффективные методы планирования и экономического моделирования производственных процессов и модернизации производственных предприятий, изложенные в работах Ашманова С. А. [1], Жданова С. А. [29], Солодовникова A.C. [76], Багриновского К. А. [5, 6, 7], Федосеева В. В. [70, 83, 90, 91], Орловой И. В. [21, 22, 23, 70], Горчакова A.A. [21, 22, 23], Половникова В. А. [23, 70, 91], Елисеевой И. И. [28], Черемных Ю. Н. [30, 85], Иванилова Ю. П. [31] и др. Широкое применение нашли подходы к обеспечению качества образцов радиоэлектронной аппаратуры при ее производстве, в том числе на различных этапах производственного цикла, разработанные Глудкиным О. П. [18, 34, 82], Гуровым А. И. [82], Коробовым А. И. [34, 82], Гуткиным J1.C. [24, 25], Усмановым В. В. [57], Пушкаревым Т. М. [57, 73], Кудрявцевым О. И. [62], Безродным Б. Ф. [8, 9, 40, 45, 84]. Созданию методов оптимизации планов модернизации производств, в том числе радиоэлектронных технических средств, посвящены работы Кротова Ф. В. [60], Оппенлендера К. [69], Сахал Д. [74], Кремера Н. Ш. [35, 36, 59], Смирнова К. А. [75], Акулича И. Л. [2], Дуброва А. М. [27], Шикина Е. В. [88], Kapp Ч. [37], Хоув Ч. [37].

Однако, применение вышеперечисленных методов в рамках технологического цикла производства устройств ЖАТ на заводах ОАО «ЭЛТЕЗА» не представляется возможным. При финансовых ограничениях на предприятиях ОАО «ЭЛТЕЗА» нет доминирующих производств и предполагаемых инноваций, а распределение устаревшего оборудования и технологических участков, а также проблемных вопросов с обеспечением качества продукции и выполнения отдельных операций при ее изготовлении является достаточно равномерным. Поэтому полный перебор вариантов стратегий инновационного развития производственных мощностей заводов ОАО «ЭЛТЕЗА» требует значительных затрат на проведение соответствующего технико-экономического анализа. В этом случае требуется более гибкий механизм планирования процесса инновационного развития и модернизации производств устройств.

Обобщая вышеизложенное можно заключить, что научное исследование, направленное на разработку научно-методического обеспечения оптимизации процесса модернизации комплекса производственных предприятий на всех этапах технологического цикла с учетом возникающих при этом рисков следует признать актуальным.

Для настоящего времени характерна проблемная ситуация, обусловленная противоречием между практической потребностью проведения модернизации комплекса производственных предприятий ОАО «ЭЛТЕЗА», обеспечивающих возрастающие потребности ОАО «РЖД» в современной и качественной аппаратуре ЖАТ, в условиях жестких ограничений финансовых и временных ресурсов и недостаточной разработанностью научно-методического аппарата оптимизации процесса модернизации комплекса производственных предприятий.

Объектом исследований является процесс модернизации производственного предприятия, а предметом — методы оптимизации процесса модернизации комплекса производственных предприятий на всех этапах их технологического цикла с учетом возникающих при этом рисков.

Научная задача — разработка научно-методического аппарата, включающего модели и алгоритмы оптимизации процесса модернизации комплекса производственных предприятий, и его реализация на практике при рациональном планировании модернизации производственных мощностей заводов ОАО «ЭЛТЕЗА».

Целью диссертационного исследования является максимизация вероятности приемки продукции с первого предъявления на всех этапах технологического цикла для комплекса производственных предприятий с учетом возникающих при этом рисков.

Основные результаты диссертации, которые выносятся на защиту:

1. Вероятностно-игровая модель планирования процесса модернизации комплекса предприятий, выпускающих аппаратуру ЖАТ.

2. Методика оптимизации процесса модернизации комплекса производственных предприятий ОАО «ЭЛТЕЗА», обеспечивающих потребности ОАО «РЖД» в аппаратуре ЖАТ, по критерию максимизации вероятности приемки продукции с первого предъявления.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, прежде всего, основывается на том, что анализ состояния и путей решения поставленной научной задачи проведен с учетом ее актуальности и потребности, обусловленных необходимостью решения важной проблемы, состоящей в повышении качества выпускаемых устройств ЖАТ на всех этапах технологического цикла их производства. При решении научной задачи были использованы методологические принципы, разработанные в трудах известных ученых в области оптимизации планирования производственных процессов, обеспечения качества технологии изготовления радиоэлектронных устройств, экспертного и статистического оценивания, а также адекватным применением общепризнанных методов исследования операций, в том числе линейного и динамического программирования.

Научная новизна и теоретическая значимость определяется тем, что:

1) разработанная вероятностно-игровая модель планирования модернизации производственного предприятия позволяет оценить вероятность приемки продукции с первого предъявления по окончании как всего производственного цикла в целом, так и отдельных его этапов. При этом в ней учтены частоты применения для модернизации этапов производственного цикла различных вариантов инновационных проектов, т. е. комплексов инновационных элементов и операций, и вероятности проявления рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции, а также условные вероятности приемки продукции с первого предъявления по окончании этапов производственного цикла;

2) разработанная методика оптимизации процесса модернизации комплекса производственных предприятий ОАО «ЭЛТЕЗА», обеспечивающих потребности ОАО «РЖД» в аппаратуре ЖАТ, позволяет определить предпочтительные варианты проекта модернизации, при использовании которых гарантируется максимальная вероятность приемки продукции с первого предъявления по завершении производственного цикла в целом.

Практическая значимость диссертационной работы обусловлена тем, что разработанные в ходе проведения исследований модель и методики является научно-методической основой для планирования комплексной модернизации заводов ОАО «ЭЛТЕЗА». Проведенный на основе предложенного научно-методического подхода анализ эффективности инвестиций с точки зрения повышение вероятности приемки продукции с первого предъявления с учетом возникающих рисков позволил определить технологические участки, подлежащие модернизации в первую очередь (цех стрелочных приводов на АЭМЗ, гальванический и формовочный участки КЭТЗ), а также оптимальным образом спланировать их техническое перевооружение с учетом вариантов проектов и определяемых ими рисков. Практическая реализация выбранных проектов инновационной модернизации цеха стрелочных приводов на АЭМЗ, а также гальванического и формовочного участков КЭТЗ, подтверди экономический эффект и сроки окупаемости этих проектов.

Апробация и публикации по теме работы. Результаты работы на Международной научно-технических конференциях «Надежность и качество» (г. Пенза) [39], на научно-технических семинарах кафедры «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь» МИИТ [40, 45, 46] и ПКТБ ЦШ — ОАО «РЖД» (г. Москва), X Российской научно-технической конференции «Новые информационные технологии в системах связи и управления» (Калуга) [47], Межведомственной НТК «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем» (г. Ростов) [38], Всероссийской научно-практической конференции «Современное непрерывное образование» (г. Серпухов) [43].

По теме диссертации имеются 12 публикаций, из которых одна публикация в издании, входящем в перечень ВАК [41].

Внедрение результатов исследований. Результаты диссертационного исследования реализованы 1) на Армавирском электромеханическом заводе (г. Армавир) при разработке инвестиционного проекта технического перевооружения цеха стрелочных приводов, что обеспечило за счет оптимизации затрат снижение срока окупаемости проекта до двух лет и увеличение прибыли после его внедрения до 15%, по сравнению с 2,1% до проведения модернизации, за счет снижения себестоимости производства, 2) на Камышловском электротехническом заводе (г. Камышлов) при разработке инвестиционных проектов: реконструкции гальванического участка и внедрения технологии высокоскоростного формообразования деталей из листового материала, что позволило после оптимизации инвестиционных затрат обеспечить ежегодный экономический эффект от реализации этих инвестиционных проектов соответственно 53 и 19 млн руб.

Структура работы. Диссертация имеет объем 152 страницы (25 рисунков, 55 таблиц) и состоит из списка сокращений, введения, трех разделов, заключения, списка литературы (93 наименования) и приложения.

Выводы.

1. Проведенный на основе предложенного вероятностно-игрового подхода анализ эффективности инвестиций с точки зрения повышение вероятности приемки продукции с первого предъявления с учетом возникающих рисков позволил определить технологические участки, подлежащие модернизации в первую очередь. Это — цех стрелочных приводов на АЭМЗ, а также гальванический и формовочный участки КЭТЗ.

2. Применение разработанного методического обеспечения оптимизации инновационного процесса модернизации производственного предприятия позволило оптимальным образом спланировать техническое перевооружение цеха стрелочных приводов, модернизацию гальванического участка и внедрение технологии формообразования деталей из листового материала с учетом вариантов проектов и определяемых ими рисков.

3. Практическая реализация выбранных проектов инновационной модернизации цеха стрелочных приводов на АЭМЗ, а также гальванического и формовочного участков КЭТЗ, подтверди экономический эффект и сроки окупаемости этих проектов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Основной задачей ОАО «ЭЛТЕЗА» является обеспечение потребностей Российских железных дорог в современных средствах автоматики и телемеханики, определенных Генеральной схемой развития железнодорожного транспорта. При этом возросший уровень конкуренции со стороны других производителей средств железнодорожной автоматики и телемеханики определяет в качестве важнейшей задачи повышение качества выпускаемой продукции за счет ее обеспечения на всех этапах технологического цикла. Для этих целей наиболее приемлем критерий вероятности приемки продукции с первого предъявления на всех этапах технологического цикла.

2. В результате анализа поступающих претензий к качеству выпускаемой продукции установлено, что причинами выпуска некачественной продукции является: несоблюдение технологии на отдельных этапах производства, применение некачественных комплектующих, проведение не в полном объеме операционного контроля и приемо-сдаточных испытаний. При этом анализ существующего состояния средств технологического оснащения и основных фондов на заводах — филиалов ОАО «ЭЛТЕЗА» показал, что степень износа оборудования составляет в среднем 66%, а основных фондов — более 70%.

3. На основе объективных данных показано, что заявленные объемы инвестиций, необходимых для модернизации и внедрения инноваций на всех заводах ОАО «ЭЛТЕЗА» и на всех этапах их технологических циклов существенно превышают финансовые возможности. Учитывая, что обновление оборудования и основных фондов за период 2009 — 2011 годы полностью не представляется возможным, очень важно определить наиболее проблемные, узкие места для адресного, наиболее эффективного вложения средств.

4. Поскольку на предприятиях ОАО «ЭЛТЕЗА» нет доминирующих производств и предполагаемых инноваций, а распределение устаревшего оборудования и технологических участков, а также проблемных вопросов с обеспечением качества продукции и выполнения отдельных операций при ее изготовлении является достаточно равномерным, полный перебор даже нескольких вариантов стратегий инновационного развития производственных мощностей заводов ОАО «ЭЛТЕЗА» требует значительных вычислительных и аналитических затрат, не говоря уже о людских и материальных затрат на проведение соответствующего технико-экономического анализа.

Поэтому особую актуальность приобретает решение научной задачи разработки методического обеспечения оптимизации инновационного процесса модернизации производственного предприятия и его реализации на практике при рациональном планировании модернизации производственных мощностей заводов ОАО «ЭЛТЕЗА».

5. Для решения научной задачи разработки методического обеспечения оптимизации инновационного процесса модернизации производственного предприятия необходимо решение следующих задач исследований:

— разработка вероятностно-игровой модели планирования инновационного процесса модернизации производственного предприятия, на основе оценок вероятности приемки продукции с первого предъявления, учитывающих возможность внедрения различных инноваций и преодоления определяемых их реализацией различных рисков;

— разработка методики экспертного оценивания условных вероятностей приемки продукции с первого предъявления на каждом этапе технологического цикла для различных вариантов инновационного проекта и наборов определяемых ими рисков;

— разработка основе вышеупомянутой вероятностно-игровой модели планирования инновационного процесса модернизации производственного предприятия методики определения оптимального, в смысле максимизации вероятности приемки продукции с первого предъявления, инновационного проекта с учетом рисков, возникающих в случае его реализации.

6. Предложенный вероятностно-игровой подход к планированию инновационного процесса модернизации производственного предприятия позволяет: оценить вероятность приемки продукции с первого предъявления по окончании как всего производственного цикла в целом, так и отдельных его этапов. При этом учитываются частоты применения для модернизации этапов производственного цикла различных вариантов инновационных проектов, т. е. комплексов инновационных элементов и операций, и вероятности проявления рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции, а также условные вероятности приемки продукции с первого предъявления по окончании этапов производственного цикла. Такой подход составляет основу для оптимизации использования инвестиционных ресурсов, выделяемых на модернизацию производства, на основе максимизации вероятности приемки продукции с первого предъявления по окончании производственного цикла за счет рационального выбора варианта инновационного проекта и нейтрализации влияния рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции на каждом этапе производственного цикла.

7. Разработанная для реализации предложенного вероятностно-игрового подхода к планированию инновационного процесса модернизации производственного предприятия методика экспертной оценки условных вероятностей приемки продукции с первого предъявления по окончании каждого этапа производственного цикла для различных вариантов инновационного проекта и влияния рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции на каждом этапе производственного цикла, позволяет оценить эти вероятности с учетом возможностей внедрения различных инноваций и преодоления определяемых их реализацией различных рисков.

8. Предложенная на основе вероятностно-игровой модели методика выбора оптимального инновационного проекта (комплекса инновационных элементов и операций), используемых при модернизации производственного цикла промышленного предприятия для обеспечения приемки продукции с первого предъявления на всех этапах производственного цикла, как с учетом проявления различных возникающих при модернизации рисков, так и в случае его осреднения, позволяет определить варианты инновационного проекта на каждом этапе, при использовании которых гарантируется максимальная вероятность приемки продукции с первого предъявления по завершении производственного цикла в целом.

9. Проведенный на основе предложенного вероятностно-игрового подхода анализ эффективности инвестиций с точки зрения повышение вероятности приемки продукции с первого предъявления с учетом возникающих рисков позволил определить технологические участки, подлежащие модернизации в первую очередь. Это — цех стрелочных приводов на АЭМЗ, а также гальванический и формовочный участки КЭТЗ.

10. Применение разработанного методического обеспечения оптимизации инновационного процесса модернизации производственного предприятия позволило оптимальным образом спланировать техническое перевооружение цеха стрелочных приводов, модернизацию гальванического участка и внедрение технологии формообразования деталей из листового материала с учетом вариантов проектов и определяемых ими рисков.

11. Практическая реализация выбранных проектов инновационной модернизации цеха стрелочных приводов на АЭМЗ, а также гальванического и формовочного участков КЭТЗ, подтверди экономический эффект и сроки окупаемости этих проектов.