авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Модели и методы оптимального управления производством для зерновых и зерноперерабатывающих компаний

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Новицкий Владимир Олегович

МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ДЛЯ ЗЕРНОВЫХ И ЗЕРНОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ КОМПАНИЙ


Специальность 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

(пищевая промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук

Москва 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств» (МГУПП)

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Карпов Валерий Иванович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, член-корреспондент РАЕН,

профессор Широков Лев Алексеевич;

доктор физико-математических наук, профессор Краснов Андрей Евгеньевич;

доктор технических наук, профессор Данчул Александр Николаевич.

Ведущая организация: Негосударственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Международная промышленная академия»

Защита состоится «23» декабря 2010 г. в 14.30 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.02 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, г. Москва, Волоколамское ш., д. 11, корп. А, ауд. 302.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПП.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные печатью, просьба направлять по адресу: 125080, г. Москва, Волоколамское ш., д. 11.

Автореферат разослан « » _________ 2010 г.

Ученый секретарь Cовета,

кандидат технических наук, доцент Воронина Н.О.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. На современном этапе развития научно-технического прогресса в области агропромышленного комплекса (АПК) фундаментальной проблемой является недостаточно эффективное управление его важнейшим – зерновым сектором, являющимся одним из основных рыночных и стратегических ресурсов, необходимых для сохранения и обеспечения нормального развития государства и нации.

В России, как и во многих других странах, зерно и продукты его переработки, традиционно называемые хлебопродуктами (х/п), составляют основу агропромышленного производства и продовольственной безопасности страны. Зерновой и зерноперерабатывающий секторы составляют около трети АПК России. При этом качество зерна, выращиваемого в России, сильно различается из-за большого диапазона климатических условий в зернопроизводящих регионах, а расстояния между производителями и потребителями хлебопродуктов очень велики. Это влияет на себестоимость и соответственно на цены х/п.

В России и ближнем зарубежье исторически сложилась ситуация избытка производственных мощностей по переработке зерна при их неравномерном распределении по территориям стран. С учётом давления внешнего рынка внутри России возникла жёсткая конкуренция между производителями как на сырьевых рынках, так и особенно на рынках муки, комбикормов и др. Причём рентабельность подавляющего большинства производств крайне низкая (от 0 до 5-7%), несмотря на высокие показатели интеграции производственных и торговых предприятий в отраслевые и межотраслевые холдинги с достаточно квалифицированным уровнем топ-менеджмента.

Это позволяет утверждать, что основными инструментами, которые могут обеспечить успешное функционирование и развитие российских зерновых и зерноперерабатывающих предприятий и компаний (далее ЗПК) в условиях высокой конкуренции на внутренних и перспективных внешних рынках, являются более совершенные системы управления производством (СУП). И чем больший цикл функций управления они охватывают, чем выше их техническо-экономические показатели и ниже доля в себестоимости продукции, тем выше инвестиционная привлекательность ЗПК и их шансы на эффективную работу на традиционных продовольственных рынках и освоение новых.

Основным направлением повышения качества СУП для ЗПК является их комплексная автоматизация, интеллектуализация, интеграция, приближённость к клиентам, гибкость и постоянная адаптация к изменяющимся условиям рынка на основе учёта большого числа необходимых формализуемых и слабоформализуемых факторов с применением системного подхода, интегрирующего цикл функций управления: сбор информации, контроль, учёт, регулирование, планирование, организация, целевое управление и координация.

Важнейшими функциями СУП для ЗПК являются учёт, контроль и планирование зерновых ресурсов, обеспечивающие их рациональное использование и снижение себестоимости х/п.

Работа выполнена на кафедре «Автоматизированные системы и вычислительная техника» (АС и ВТ) ГОУВПО МГУПП. В диссертации обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в период с 1988 г. по 2010 г. лично автором или при его непосредственном участии в качестве ответственного исполнителя в рамках хоздоговорных и госбюджетных научно-исследовательских работ. Под научным руководством автора защищена кандидатская диссертация.

Целью работы является повышение эффективности функционирования зерновых и зерноперерабатывающих предприятий и компаний на основе современных информационных технологий управления сложными производственными системами и бизнес-процессами по циклу функций учёта, контроля и поддержки принятия решений по планированию производства.

Объектом исследования являются зерновые и зерноперерабатывающие предприятия и компании, которые осуществляют закупку, приём, хранение, реализацию и отгрузку зерна, его переработку в муку, комбикорма и др. виды хлебопродуктов и представляют большой класс типовых объектов автоматизации в самом крупном рыночном секторе АПК РФ.

Предметом исследования являются методы моделирования организационно-технических систем управления производством, модели задач учёта, контроля и планирования для класса объектов – зерновых и зерноперерабатывающих предприятий и компаний.

Основными задачами исследования, которые необходимо решить для достижения поставленной цели, являются следующие.

1. Анализ производственных бизнес-процессов, стратегий, функций, проблем и существующих решений по управлению на ЗПК, методов исследования и моделирования сложных организационно-технических систем.

2. Формулирование проблемы и общая постановка задачи управления производством на ЗПК.

3. Разработка методологии моделирования систем управления для ЗПК как специфического класса сложных производственных систем с характерными особенностями и соответствующей программной нотации.

4. Концептуальное моделирование подсистем и математическая постановка задач управления производством для ЗПК на основе разработки структур целей, причинно-следственных граф-моделей и теоретико-множественных представлений.

5. Разработка математических моделей процессов производственного планирования для ЗПК: приёма, обработки, размещения, реализации и отгрузки зерна на элеваторе, закупки зерна, формирования зерновых смесей и загрузки производственных линий для мукомольного и комбикормового производств и построение на их основе банка математических моделей СУП ЗПК.

6. Разработка алгоритмов принятия решений по планированию производства на основе постановки общей задачи выбора решений по управлению в ЗПК

7. Разработка методов адаптации моделей и алгоритмов принятия решений в соответствии с условиями функционирования ЗПК.

8. Разработка методики проектирования, внедрения и сопровождения и архитектуры программного обеспечения системы поддержки принятия решений (СППР) корпоративной автоматизированной информационной системы управления (КАИСУ) ЗПК.

9. Разработка типовых подсистем управления КАИСУ ЗПК на основе разработанных методов и моделей.

10. Внедрение и оценка эффективности разработанных моделей, методов, алгоритмов и типовых подсистем управления для ЗПК России.

Методы исследования. Для решения основных задач исследования в работе использованы следующие теории и методы: теория систем и системный анализ, теория управления, теория автоматического управления, теория больших систем, теория иерархических многоуровневых систем, теория множеств, векторная алгебра, теория информации, теория графов, когнитивные технологии моделирования, структурно-функциональное и информационное моделирование, методы исследования операций, методы производственного менеджмента, методы планирования, методы целевого управления, методы процессного управления, линейное и линейное целочисленное программирование, методы постепенной формализации моделей, методы принятия решений.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем.

1. Впервые на основе системного подхода в многомерном пространстве бизнес-процессов разработана общая структурно-функциональная модель системы и математическая постановка задачи управления производством для ЗПК в теоретико-множественном представлении (ТМП), включающая множества целей, критериев, возмущений, управлений и состояний системы на различных временных горизонтах управления.

2. Разработана методология моделирования сложных систем управления применительно к ЗПК на основе интеграции системного, причинно-следственного, кибернетического, процессного и функционального подходов, когнитивных технологий, концептуального моделирования в ТМП и методов математического программирования, которая, в отличие от известных методологий, наряду с интеграцией подходов, позволяет автоматизировать процесс формирования концептуальных моделей и математических постановок задач для сложных систем управления производством для класса предприятий.

3. Разработаны концептуальные причинно-следственные и теоретико-множественные модели подсистем и постановки задач учёта, контроля и планирования производства от приёма зерна до реализации хлебопродуктов на элеваторах, мукомольных и комбикормовых предприятиях, что позволило создать систему типовых взаимосвязанных моделей актуальных задач управления для ЗПК.

4. Разработаны математические модели процессов: планирования приёма, обработки и размещения зерна; оперативного расчёта рецептов и планирования помольных и отгрузочных партий зерна, планирования закупки зерна для производства муки; планирования рецептов, закупки сырья и загрузки технологических линий комбикормового производства в выражениях векторной алгебры.

5. Впервые предложена идея создания и использования методов адаптивного оптимального управления на основе банка математических моделей как специального структурированного множества типовых модельных компонентов (ТМК) для ЗПК, формирования из них модельных агрегатов (МА) и синтеза СУ в соответствии с принципами подобия и аналогий. Разработан комплекс ТМК для задач оптимального планирования производства и алгоритм наполнения БМ.

6. Разработана постановка задачи многокритериального выбора и алгоритм принятия решений по планированию производства в ЗПК, использующий методы: декомпозиции и агрегирования, смешанного целочисленного линейного программирования, диалогового итерационного поиска и координации критериев и решений и реализующий адаптивное управление предприятием.

7. Разработан метод адаптации моделей и алгоритмов принятия решений по планированию производства в ЗПК на основе методики постепенной формализации моделей.

8. Разработаны комплексы структурно-функциональных моделей, моделей потоков данных и информационных моделей подсистем учёта, контроля, планирования производства и торговли хлебопродуктами для ЗПК.

Практическую ценность работы составляют следующие полученные результаты.

    1. Разработано программное обеспечение для построения системных диаграмм и концептуального моделирования - SDCM, являющееся CASE-средством графического моделирования причинно-следственных связей и постановки задач управления для сложных систем, доступная для специалистов предприятий.
    2. Разработан банк моделей задач планирования для СУ ЗПК, который позволяет решать различные задачи планирования для элеваторных, мукомольных, комбикормовых, торговых и др. производственно-хозяйственных подразделений ЗПК и близких отраслей.
    3. Разработана методика адаптации моделей и алгоритмов принятия решений по планированию производства для ЗПК, которая позволяет учитывать опыт специалистов, снизить трудоемкость внедрения и сопровождения комплекса типовых подсистем управления КАИСУ ЗПК.
    4. Разработана методика проектирования, внедрения и сопровождения подсистем управления для ЗПК, позволяющая на основе настройки типовых решений сочетать этапы проектирования, обучения, тиражирования и сопровождения систем.
    5. Разработаны подсистемы: учёта и контроля грузооборота зерна на автотранспорте (а/т); первичного учёта х/п; СППР планирования работы элеватора, оптимального расчёта рецептов помольных смесей и зерновых смесей для отгрузки на элеваторе, планирования закупки зерна, загрузки линий комбикормового производства и планирования операций по торговле зерном на внутреннем рынке. Данные подсистемы являются компонентами КАИСУ ЗПК.

Реализация научно-технических результатов работы.

1. Разработанные в рамках настоящего исследования методология моделирования сложных систем управления для ЗПК, программная нотация построения системных диаграмм и концептуального моделирования SDCM, методика адаптации моделей и алгоритмов принятия решений в соответствии с условиями функционирования ЗПК и методика проектирования, настройки, внедрения и сопровождения разработанных подсистем управления КАИСУ ЗПК используются на кафедре АС и ВТ МГУПП при проектировании, внедрении и сопровождении подсистем учёта и контроля грузооборота х/п и поддержки принятия решений по планированию производства в ЗПК, а с 2008г. используются в учебном процессе в курсовом и дипломном проектировании.

2. Подсистема первичного учёта х/п на базе автоматизированой информационной системы комбината хлебопродуктов (АИС КХП) внедрена на нескольких десятках предприятий РФ, в т.ч.: ОАО «Мурманский КХП», ОАО «Хлеб Кубани», Ялуторовском КХП, ОАО «Хлебоприёмное предприятие Отрешково», ООО «Бунге СНГ» филиал в Колодезном, ОАО «Элеватор» (г. Будёновск), ОАО «Усть-Лабинский КХП», ОАО «Камышинская зерновая компания», ОАО «Верхнехавский элеватор», ОАО «Ростовский зерновой терминал», ОАО «Зерновой терминал «Волга» (г.Кинешма), ОАО «Тульский КХП» и др. Внедрение данной подсистемы позволило устранить дублирование, повысить оперативность и достоверность информации, эффективность использования зерновых и финансовых ресурсов, обоснованность управленческих решений, производительность труда.

Подсистема первичного учёта х/п используется в учебном процессе ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» (БГАУ), МГУПП и НОУ ДПО «Международная промышленная академия» (МПА).

На комплексы задач учета качества хлебопродуктов в зерновой и мукомольной производственно-технологических лабораториях (УКХ ПТЛ) и учета зачистки на элеваторах и складах хлебоприемных и зерноперерабатывающих предприятий получены свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ. За УКХ ПТЛ автор награждён дипломом за I место в Первом Всероссийском смотре на лучшую изобретательскую и рационализаторскую работу в мукомольно-крупяной промышленности (Москва, 2006 г.).

4. Автоматизированная система расчёта оптимальных рецептов помольных смесей (АСР ОРПС) внедрена на предприятиях: ОАО «Мурманский КХП», ОАО «Раменский КХП», ОАО «Усть-Лабинский КХП», ОАО «Элеватор», а также используется в учебном процессе БГАУ, МГУПП и МПА. За АСР ОРПС автор награждён дипломом за II место во Втором Всероссийском смотре на лучшую изобретательскую и рационализаторскую работу в мукомольно-крупяной промышленности (Москва, 2008 г.). На АСР ОРПС получено свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ.

5. СППР планирования производства комбикормов внедрена в ОАО «Мурманский КХП» и позволяет оптимизировать загрузку линий комбикормового цеха.

6. Автоматизированная информационная система поддержки принятия решений по закупкам и продажам зерна (АИС ПР «Торговля зерном») внедрена в компании «Разгуляй Зерно» и позволяет оптимально планировать как отдельные сделки, так и пакеты торговых сделок на внутреннем рынке зерна.

7. Для автоматизированной системы учёта и контроля грузооборота зерна разработаны технические задания на внедрение в ОАО «Ростовский зерновой терминал», ООО «Элеватор» (Воронежская обл.) и ЗАО «Орёл Нобель Агро».

Апробация работы. Основные результаты выполненных исследований были представлены на следующих научных конференциях, выставках и съездах: I Всероссийской научно-практической конференции (НПК) «Современные информационные технологии и системы для отраслей агропромышленного комплекса», Москва, 1999 г.; II международной научной конференции (НК) «Управление свойствами зерна в технологии муки, крупы и комбикормов», Москва, 2000 г.; Юбилейной международной НПК «Пищевые продукты XXI века», Москва, 2001 г.; IV международной НПК «ХЛЕБОПРОДУКТЫ-2002», Одесса.; VI специализированной выставке-конференции «Управление 2002 (методы, средства, технологии)», Москва; Всероссийской научно-технической конференции и выставке (НТКВ)«Качество и безопасность продовольственного сырья и продуктов питания», Москва, 2002 г.; I и II Всероссийском конгрессе зернопереработчиков и хлебопеков «Нивы России», Барнаул, 2001 г. и 2003 г.; международных выставках «Зерно – Комбикорма – Ветеринария», Москва, 2002-2006 г.г.; XI, XII, XIII и XIV международной НПК «Системный анализ в проектировании и управлении», Санкт-Петербург, 2007-2010 г.г.; I и II Всероссийской НТКВ «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации», Москва, 2003 г. и 2004 г..; III международной конференции (МК) «Управление технологическими свойствами зерна», Москва, 2005 г.; III МК «Качество зерна, муки, хлебобулочных и макаронных изделий», Москва, 2006 г.; V МК «МЕЛЬНИЦА-2007», Москва; IV МК «Лаборатория для предприятий АПК-2008», Москва.; VIII Съезде мукомольных и крупяных предприятий России, Москва, 2009г.; МК «Лаборатория для предприятий хранения, переработки зерна и хлебопекарной промышленности», Москва, 2010 г.

Публикации результатов работы. По теме диссертации опубликовано 114 научных и учебно-методических работ, в том числе 36 статей в журналах, рекомендованных ВАК, получено авторское свидетельство об изобретении и 7 свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы, перечня сокращений и приложений. Общий объем работы составляет 450 страниц. Структура работы приведена на рис.1.

 Структура диссертационной работы -0



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.