Оптимизация управления многономенклатурными распределенными запасами ремонтируемых узлов сложной техники методом имитационного моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Хроменко, Алексей Александрович

• Хроменко, Алексей Александрович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хроменко, Алексей Александрович

СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ ЗАПАСАМИ.

1.1 История теории управления запасами и основные понятия.

1.2 Организационные подходы к управлению запасами.

1.2.1 ABC-анализ.

1.2.2 XYZ-анализ.

1.2.3 JIT-управление.

1.2.4 Управление ресурсами предприятия (MRP, ERP).

1.2.5 Принцип интегрированной логистической поддержки.

1.3 Математические модели управления запасами.

1.3.1 Пуассоновский процесс.

1.3.2 Математическая модель затрат на избыток и штрафов за дефицит.

1.3.3 Анализ традиционного подхода к УЗ.

1.4 Управление запасами ремонтируемых узлов сложной техники.

1.4.1 Семейство моделей METRIC.

1.4.2 Развитие модели METRIC.

1.5 Имитационное моделирование в управлении запасами.

1.6 Выводы.

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИИ СУЗ.

2.1 Принципы функционирования двухуровневой системы управления ремонтируемыми запасами.

2.2 Этапы разработки методики оптимизации СУЗ.

2.3 Выбор критерия эффективности СУЗ.

2.4 Определение связи критерия эффективности с политикой СУЗ.

2.5 Разработка имитационных моделей СУЗ.

2.6 Ограничения, принятые в диссертации.

2.7 Выводы.

3 РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ СУЗ.

3.1 Понятия и элементы имитационного моделирования в среде Matlab.

3.2 Разработка одноуровневой модели СУЗ.

3.2.1 Имитационная модель СУЗ.

3.2.2 Логика имитационной модели.

3.2.3 Блок учета состояний СУЗ.

3.2.4 Логика работы блока учета состояний.

3.2.5 Графические результаты моделирования.

3.2.6 Проверка корректности модели.

3.3 Разработка двухуровневой модели СУЗ с пятью базами и центральным РМП.

3.3.1 Имитационная модель СУЗ.

3.3.2 Подсистема базы.

3.3.3 Блок учета состояний на базе.

3.3.4 Подсистема контроля заявок, входящих в РМП.

3.3.5 Подсистема РМП.

3.3.6 Логика работы РМП.

3.3.7 Подсистема маршрутизации обработанных заявок по базам.

3.3.8 Полная модель двухуровневой системы.

3.3.9 Проверка корректности модели.

3.4 Выводы.

4 РАЗВИТИЕ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОПТИМИЗАЦИИ СУЗ.

4.1 Расширение структуры базы и РМП для управления несколькими типами узлов.

4.2 Решение задачи оптимизации СУЗ.

4.2.1 Выбор алгоритма оптимизации.

4.2.2 Разработка процедуры оптимизации СУЗ с помощью имитационных моделей и граничного анализа.

4.2.3 Пример выполнения процедуры оптимизации СУЗ.

4.3 Формальное описание разработанной методики.

4.4 Выводы.

5 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИИ СУЗ.

5.1 Параметры тестовой модели СУЗ.

5.2 Традиционный поэлементный подход.

5.3 Расчет по математической модели затрат на хранение и дефицит.

5.4 Расчет с использованием предлагаемой методики.

5.5 Сравнение методик.

5.5.1 Удельная стоимость коэффициента готовности в зависимости от уровня запаса.

5.5.2 Удельное увеличение коэффициента готовности в зависимости от уровня запасов.

5.6 Количественное распределение узлов по базам.

5.7 Выводы.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимизация управления многономенклатурными распределенными запасами ремонтируемых узлов сложной техники методом имитационного моделирования»

По данным различных исследований на крупных машиностроительных предприятиях в запасах может быть заморожено до 50% оборотных средств. На предприятиях других отраслей ситуация не сильно отличается в лучшую сторону. Вопросы управления запасами касаются и производственных предприятий, и эксплуатационных предприятий, и торговых предприятий. Но в каждой сфере управление запасами имеет свою специфику.

В конце ХХ-ого века в промышленности начали развиваться новые управленческие технологии, направленные на осуществление глобального контроля над расходами предприятия, сведение всей информации о ресурсах предприятия в единое информационное пространство.

Все это стало возможным благодаря бурному развитию информационных технологий, которые позволили внедрять информационные базы данные, автоматизированные системы учета и другие средства.

Для решения проблемы производственных запасов на Западе появились такие технологии как ERP, MRP (MRP II), SCM, JIT и другие, направленные, в том числе, на минимизацию запасов предприятия, на совершенствование систем поставок и учета движения материальных потоков.

В России эти технологии только начинают внедряться на крупнейших предприятиях, способных профинансировать многомиллионные затраты, что требует от них полного пересмотра управленческих подходов и глобальной информатизации всех направлений деятельности предприятия.

Однако указанные процессы в сфере управления запасами касаются в основном торговых и производственных предприятий. Решение проблемы запасов направлено на минимизацию затрат, обусловленных необходимостью хранения товаров, расходных материалов, заготовок и готовой продукции на складах, организацию закупки, транспортировки и доставки указанных ресурсов с учетом производственных планов, колебаний потребительского спроса, сезонности и других факторов.

В то же время задача управления запасами для предприятий, эксплуатирующих технику, простои которой приводят к убыткам, измеряемым сотнями тысяч и миллионами рублей в единицу времени, или влечет за собой серьезные военно-политические последствия, в отечественной научно-технической литературе практически не освещается. На таких предприятиях имеет место управление многономенклатурными запасами узлов, агрегатов и изделий для восстанавливаемой (ремонтируемой) техники в распределенной (обычно иерархической) среде. Речь идет о сложной, дорогостоящей технике, обладающей длительным жизненным циклом. Такая техника является восстанавливаемой, то есть в случае отказа находится неисправный узел, и проводятся работы по замене или ремонту этого узла. Поэтому под запасами подразумеваются в первую очередь запасы узлов, агрегатов и целых изделий. Характерными примерами такой техники1 являются многокоординатные и высокоточные обрабатывающие центры, элементы гибких производственных систем, магистральные пассажирские и транспортные самолеты, самолеты ВВС, простои которых обусловливают снижение обороноспособности государства, магистральные электровозы, танкеры и другие изделия.

Системы управления запасами (СУЗ) указанных предприятий и являются предметом исследования диссертации. Для таких предприятий основной целью содержания запасов является обеспечение высокого коэффициента готовности (КГ) эксплуатируемой техники, поскольку от её бесперебойной работы (и от скорости восстановления) зависит конкурентоспособность предприятий и величина убытков в случае простоев. Требуемый КГ технических изделий лежит в пределах от 80 до 99,99%.

Сложность изделий и особенности функционирования указанных предприятий требуют создания системы управления многономенклатурными, распределенными запасами ремонтируемых узлов . Такая СУЗ должна со

1 Далее в тексте в качестве синонима технического изделия используется термин конечное изделие

2 В тексте вместо термина «запчасть» здесь и далее используется «узел», чтобы подчеркнуть ремон-тируемость не только самого изделия, но и его составных частей, и по возможности, избежать тавтологий (запасы - запасные части). блюдать оптимальный баланс между количеством и номенклатурой хранимых узлов в каждой точке расположения в распределенной структуре предприятия с учетом таких факторов, как:

- наличие ремонтных возможностей;

- количество КИ и интенсивность их использования;

- удаленность от центрального обслуживающего подразделения;

- стоимость изделий и время их ремонта.

При этом критерием эффективности СУЗ является максимизация КГ всей совокупности КИ при минимальных затратах.

Такие требования существенно усложняют задачу УЗ по сравнению с ее традиционной постановкой для «обычных» товаров и расходных материалов.

Сложность задачи усугубляется стохастической природой отказов и восстановлений работоспособности изделий и их узлов, что предопределяет необходимость использования имитационного моделирования как основного средства исследования.

Решению традиционной задачи УЗ посвящена обширная литература. Сведения о методах исследования и проектирования систем управления распределенными, многономенклатурными запасами ремонтируемых узлов в отечественной литературе практически отсутствуют, а зарубежные источники содержат, как правило, ограниченную информацию о постановке задачи и о результатах исследований. Методы расчета и проектирования являются «know-how» исследовательских организаций и фирм и практически не публикуются.

Необходимость создания методики решения указанной задачи также обусловлена современной тенденцией эксплуатации сложной техники по техническому состоянию, а не по плановому ресурсу, что означает эксплуатацию до отказа или предотказного состояния.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Хроменко, Алексей Александрович

Выводы по главе:

1. Разработанные базовые ИМ одноуровневой и двухуровневой СУЗ позволили получить данные о фактических значениях суммарного среднего количества дефицитов в СУЗ, необходимых для дальнейшего расчета критерия эффективности СУЗ

2. Сравнение базовых ИМ с эталонной моделью установило, что разработанные модели являются адекватными, в полной мере отражающими введенные принципы СУЗ. ч \ ч. .

Ч. \ \ \

X V. - — ч-. х-.

4 Развитие имитационной модели и разработка алгоритма оптимизации СУЗ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хроменко, Алексей Александрович, 2011 год

1. Расширение структуры базы и РМП для управления несколькими типами узлов.

2. Далее приводятся структурные схемы для базы и РМП, поддерживающие обслуживание до четырех типов узлов. Ограничение четырьмя типами узлов связано с особенностями среды моделирования МайаЬ.

3. На рис. 4.1 приведена полная схема модели базы.

4. Рис. 4.1. Структурная схема модели базы

5. Во внутреннем содержании блоков обслуживания разных узлов, приведенном на рис. 4.2, практически ничего изменилось, кроме входных и выходных соединений для маршрутизации заявок.

6. ВаэеРераггСоиги Оеро!Рера1гСоип1

7. Рис. 4.2. Структурная схема подсистемы обслуживания одного типа узла набазе

8. Схема РМП приведена на рис. 4.3, описание блоков в табл. 4.1.

9. Рис. 4.3. Структурная схема модели РМП