Разработка способа моделирования траекторий развития предприятий угольного машиностроения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, кандидат технических наук Застрелов, Денис Николаевич

• Застрелов, Денис Николаевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Застрелов, Денис Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1.1. Применение математического моделирования для анализа функционирования производственных объектов.

1.2. Анализ подходов к использованию сетевого моделирования.

1.3. Обоснование применения ориентированных графов для исследования предприятий угольного машиностроения.

ВЫВОДЫ.

2. ФОРМИРОВАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ, ПОСТРОЕНИЕ ОБОБЩЕННЫХ МОДЕЛЕЙ ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ.

2.1. Разработка моделей на основе ориентированных графов предприятий угольного машиностроения.

2.2. Оценка производственных показателей машиностроительных предприятий.

2.3. Разработка алгоритма формирования рейтинга инвестиционной привлекательности машиностроительных предприятий.

ВЫВОДЫ.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ТРАЕКТОРИЙ РАЗВИТИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ.

3.1. Оценка динамических свойств ориентированных графов предприятий угольного машиностроения.

3.2. Разработка комплекса алгоритмов для оценки динамических свойств ориентированных графов предприятий угольного машиностроения.

3.3. Расчет возможной прибыли инвестора и относительного коэффициента ресурсов машиностроительных предприятий.

ВЫВОДЫ.

4. АНАЛИЗ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРАЕКТОРИЙ ИХ РАЗВИТИЯ.

4.1. Формирование обобщенных показателей, характеризующих траектории развития предприятий угольного машиностроения.

4.2. Анализ обобщенных показателей функционирования предприятий угольного машиностроения.

4.3. Выбор траекторий развития предприятий угольного машиностроения

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка способа моделирования траекторий развития предприятий угольного машиностроения»

Актуальность работы

Современные машиностроительные предприятия характеризуются сложной многоуровневой иерархической структурой, состоят из отдельных участков, цехов и отделов по распределению и использованию материальных, трудовых, финансовых ресурсов и выпуску готовой продукции. Предприятия угольного машиностроения предназначены для удовлетворения спроса определенного массива потребителей -угледобывающих компаний. Изменения в угольной промышленности оказывают влияние на тенденции развития машиностроительного производства. При этом траектории развития предприятий угольного машиностроения могут быть представлены совокупностью состояний и направлений их изменения, характеризующих функционирование многокомпонентных систем. Эти состояния определяются существующими ресурсами, параметрами материальных потоков, которые перемещаются и обрабатываются различными подразделениями, а также регулируемыми модификациями структуры, инвестиционной привлекательностью предприятий и перспективами их роста.

Для моделирования процессов функционирования машиностроительных предприятий широко применяются методы теории графов, которые позволяют отображать структуру исследуемых систем и балансовые модели, характеризующие распределение материальных потоков технологических процессов выпуска продукции, а также экономические модели, позволяющие описывать их основные экономические показатели. Комбинация этих подходов обеспечивает в совокупности адекватное описание базисных условий функционирования промышленных единиц и отображение возможных технологических ситуаций при изменении параметров рассматриваемых систем и процессов в реальном времени. При этом совместное использование графоаналитического методов и методов анализа экономических показателей функционирования машиностроительных предприятий требует применения и развития подходов, позволяющих обобщать разнородные показатели и исследовать интегральные оценки. В связи с этим разработка способа моделирования траекторий развития предприятий угольного машиностроения на основе объединения характеристик динамических свойств ориентированных графов и производственных показателей машиностроительных предприятий является актуальной научной задачей.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с проектом Института угля и углехимии СО РАН «Концепция развития угольного машиностроения Кузбасса» по заказу Федерального агентства по энергетике РФ (государственные контракты № 31-С)П-04п от 28 октября 2004 г., № 04-ОП-05 от 22 апреля 2005 г.).

Целью работы является разработка способа моделирования и оценки состояний промышленных единиц для рационального выбора траекторий развития предприятий угольного машиностроения.

Идея работы состоит в органичном сочетании динамических свойств ориентированных графов, описывающих поведение многокомпонентных структур, и экономических показателей для построения траекторий развития с помощью определения вероятности возникновения и меры неустойчивости состояния предприятий угольного машиностроения.

Задачи работы:

- разработать иерархические модели функционирования предприятий угольного машиностроения на основе ориентированных графов, описывающие взаимодействие структурных подразделений, последовательность технологических этапов выпуска продукции и учитывающие начальные материальные, трудовые и финансовые ресурсы;

- разработать алгоритмы оценки динамических характеристик (поведенческих и структурных свойств) ориентированных графов машиностроительных предприятий на основе преобразований матриц инциденций, характеризующих совокупность входных и выходных функций графов;

- обосновать подход к формированию рейтинга инвестиционной привлекательности машиностроительных предприятий на основе сравнительного анализа производственных показателей промышленных единиц и результатов работы машиностроительной отрасли;

- разработать способ моделирования траекторий развития предприятий угольного машиностроения на основе обобщенного анализа статических производственных характеристик и динамических свойств ориентированных графов.

Методы исследований методы общей теории графов для моделирования структурных подразделений предприятий угольного машиностроения;

- математический аппарат сетей Петри для анализа динамических свойств сетевых моделей; энтропийный анализ для построения траекторий развития предприятий угольного машиностроения.

Научные положения, защищаемые автором:

- типовые ориентированные графы, состоящие из позиций (цеха, отделы и участки), переходов (этапы выпуска машиностроительной продукции), начальной маркировки (заданные ресурсы на стадиях производства), входной и выходной функций (взаимодействие между структурными подразделениями), адекватно описывают работу предприятий угольного машиностроения;

- обобщенный алгоритм приведения матрицы инциденций к квадратичной форме дает устойчивую оценку поведенческих и структурных свойств ориентированных графов предприятий угольного машиностроения;

- применение разработанного подхода к оцениванию рейтинга инвестиционной привлекательности машиностроительных предприятий позволяет ранжировать промышленные единицы на основе расчета производственных индексов и сопоставительного анализа результатов работы предприятий с учетом значений среднеотраслевых параметров;

- разработанный способ моделирования траекторий развития обеспечивает количественную оценку функционирования предприятий угольного машиностроения с помощью формирования обобщенных показателей на основе синтеза динамических свойств ориентированных графов и производственных характеристик промышленных единиц.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов обеспечивается:

- корректным применением математического аппарата сетей Петри в классической постановке для разработки ориентированных графов предприятий угольного машиностроения;

- вычислительными экспериментами по оценке структурных и поведенческих свойств ориентированных графов предприятий угольного машиностроения наряду с применением комплекса программ для реализации алгоритмов оценки свойств сетевых моделей;

- данными официальной финансовой отчетности предприятий и статистических показателей работы машиностроительной отрасли вцелом для формирования рейтинга инвестиционной привлекательности;

- представительным набором из 21 показателя по каждому машиностроительному предприятию, включающим свойства ориентированных графов и производственные характеристики, при оценке функционирования промышленных единиц.

Научная новизна работы состоит в:

- использовании графаналитического подхода для моделирования работы предприятий угольного машиностроения на основе установленных соответствий между их производственной структурой, взаимодействием подразделений промышленных единиц в ходе выпуска машиностроительной продукции и позициями, переходами, входными, выходными функциями ориентированных графов;

- разработке и компьютерной реализации алгоритмов оценивания динамических свойств ориентированных графов, позволяющих снизить затраты вычислительных ресурсов при формировании разреженной квадратной матрицы;

- предложении подхода к формированию рейтинга инвестиционной привлекательности машиностроительных предприятий, основанного на расчете производственных характеристик промышленных единиц и их сопоставлении со среднеотраслевыми показателями;

- разработке способа моделирования траекторий развития предприятий угольного машиностроения, являющегося новым методическим инструментом количественной оценки функционирования промышленных единиц.

Личный вклад автора состоит в разработке:

- иерархических моделей функционирования предприятий угольного машиностроения на основе ориентированных графов, описывающих этапы распределения и использования материальных, финансовых и трудовых ресурсов в процессе выпуска машиностроительной продукции;

- алгоритмов и программных модулей оценки структурных и поведенческих свойств ориентированных графов предприятий угольного машиностроения;

- подхода к формированию рейтинга инвестиционной привлекательности машиностроительных предприятий и сопоставительном анализе производственных показателей промышленных единиц;

- способа моделирования траекторий развития предприятий угольного машиностроения на основе органически взаимосвязанного изучения статических и динамических характеристик производственных компаний.

Научная значимость работы состоит в разработке нового оригинального подхода к количественной оценке функционирования предприятий угольного машиностроения и их перспектив на основе моделирования траекторий развития.

Практическая ценность заключается в следующем:

- разработанные алгоритмы и программные модули оценки свойств ориентированных графов легко адаптируются для анализа сетевых моделей предприятий машиностроительной отрасли;

- разработанный алгоритм построения рейтинга инвестиционной привлекательности предприятий угольного машиностроения может быть использован для отраслевого их ранжирования по значению весового коэффициента с целью определения наиболее эффективных промышленных единиц;

- построенные траектории развития 6 предприятий угольного машиностроения позволяют определить перспективы их функционирования в современных рыночных условиях.

Реализация работы

Результаты работы использованы в «Концепции развития угольного машиностроения Кузбасса», разработанной Институтом угля и углехимии СО РАН по заказу Федерального агентства по энергетике РФ в 2004-2005 гг. и одобренной на коллегии Администрации Кемеровской области.

Апробация работы

Результаты работы докладывались на VI Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (Кемерово, 2005), XXXXVIII научно-практической конференции «Инвестиционная привлекательность региона: проблемы и перспективы» (Кемерово, 2003), Научных сессиях КемНЦ СО РАН (Кемерово, 2005) и ИУУ СО РАН (Кемерово, 2006, 2007).

Публикации

По результатам исследований опубликовано 13 печатных работ, отражающих основное содержание диссертации.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложенных на 139 стр., содержит 11 таблиц, 21 рисунок и список литературы из 71 наименования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Застрелов, Денис Николаевич, 2007 год

1. О.В. Тайлаков Разработка компьютерных моделей для исследования технологических систем и процессов горного производства в стационарныхсетях горных выработок // Диссертация на соискание ученой степени докторатехнических наук. - Кемерово: 1999. - 306 с.

2. Тайлаков, О.В., Конюх, В.Л. Предпроектный анализ шахтных работотехнических систем. - Новосибирск: Наука, 1991.

3. Садыкова, А.Я. Структурный синтез плапетарных зубчатых коробок передач с одновенцовыми сателлитами // Автореферат диссертации насоискание ученой степени доктора технических наук. - Ижевск: 2006. - 19 с.

4. Бандман, М.К., Бандман, О.Л., Есикова, Т.Н. Территориально- производственные комплексы: Прогнозирование процесса формирования сиспользованием Сетей Нетри. - Новосибирск.: Наука, 1990, - 303 с.

5. Шакирова, Н.Ф. Моделирование сетями Нетри поведения игроков на финансовом рынке // Электронный журнал «Нсследовано в России», 2002. -с. 2064-2073.

6. Черных, И.В. Simulink среда создания инженерных приложений Нод ред. Нотемкина, В.Г. - М.: Диалог-Мифи, 2004. - 496 с.

7. Математическое моделирование в технологии машиностроения. Сборник научных трудов под ред. Колмогорова, В.Л. - Свердловск: УрО АНСССР, 1989.-136 с.

8. Логов, А.Б., Кочетков, В.Н., Рожков, А.А. Энтропийный подход к моделированию процесса реструктуризации угольной отрасли. - Кемерово-М: 2001,-324 с.

9. Милевский, В.А. Анализ шахтных транспортных потоков па основе формальных свойств сетей Нетри // Молодые ученые Кузбасса:Межвузовский сборник научных трудов. - Кемерово: КузГТУ, 1998. - 174 -182 с.98

10. Ковальчук, А.Б. Емкость российского рынка ГШО в среднесрочный нериод // Международный форум «Энергетика и уголь России: тенденции,нрогноз, международное сотрудничество» - М . : 2006.

11. Басакер, Р., Саати, Т. Конечные графы и сети. - М.: Издательство «Наука», 1974.-368 с.

12. Математическое моделирование в горном деле. Сборник научных трудов нод ред. Ержанова, Ж.С. - Алма-Ата: издательство «Наука», 1967 -170 с.

13. Оналева, Э.А., Самойленко, В.Н. Языки нрограммирования и методы трансляции. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 480 с.

14. Matlab 5.3. Имитационное моделирование в среде Windows: Практическое пособие. - СПб.: КОРОНА нринт, 2001. - 400 с.

15. Скороходов, В.А. Математические модели и алгоритмы на графах с нестандартной достижимостью // Диссертация на соискание ученой стененикандидата физико-математических наук. - Ростов-на-Дону: 2004. - 143 с.

16. Понтрягин, Л.С. Обыкновенные дифференциальные уравнения. - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2001. - 400 с.

17. Гречишкин, П.В. Динамическое моделирование взаимодействия оборудования механизированного очистного забоя // Авторефератдиссертации на соискание ученой стенени кандидата технических наук. -Кемерово: 2005. - 22 с.

18. Долгов, Н.П., Кошелев, В.Н., Кузин, Б.И., Ткалич, О.Б. Научно- исследовательские и опытно-конструкторские работы в машиностроении:Планирование, организация, экономика. - Л.: Машиностроение, Ленингр.отд-ие, 1983.-265 с.99

19. Горбунов, О.Ю. Моделирование и оптимизация workflow-процессов // Автореферат диссертации на соискание ученой стенени кандидата физико-математических наук. - Ярославль: 2006. - 21 с.

20. Вернер, М. Основы кодирования. - Москва: Техносфера, 2004. - 288 с.

21. Крутиков, В.Н. Модели и методы оптимизации управления горным производством // Автореферат диссертации на соискание ученой степенидоктора технических наук. - Красноярск: 2002. - 35 с.

22. Кобулашвили, Г.Л. К вопросу оптимизации структуры парка очистного оборудования // Сборник научных трудов: Математические методы иприменение ЭВМ при решении горнотехнических задач. - М.: ИГД им А.А.Скочинского, 1982. - 190 с.

23. Цхай, СМ., Ажмухамедов, Э.К. Календарное планирование на основе многовариантных сетевых моделей. - Алма-Ата.: Наука КазССР, 1978. -260 с.

24. Кузин, В.Ф., Мазалов, В.В. Кердман, Ф.С., Фалитчик, А.А. Математические методы управления горным производством. - Иркутск:Издательства Иркутского университета, 1991. - 216 с.

25. Серкисова, Н.И. Метод построения системы минимальных циклов при расчете шахтных вентиляционных сетей. - Алма-Ата.: Наука КазССР, 1978. -260 с.

26. Дубовик, Ю.В. Математическое моделирование элементов геосистем угольных шахт адантированным методом нейронных сетей // Авторефератдиссертации на соискание ученой стенени кандидата технических наук. -Кемерово: 2001.-27 с.

27. Алферов, М.В. Разработка алгоритмов комнлексного анализа деятельности угольных нреднриятий с нрименением метода нейронных сетей// Автореферат диссертации на соискание ученой стенени кандидататехнических наук. - Кемерово: 2003. - 25 с.

28. Чернядьева, Н.В. Разработка математических моделей равновесного развития рынка труда // Автореферат диссертации на соискание ученойстенени кандидата технических наук. - Кемерово: 2004. - 22 с.

29. Логов, А.А Моделирование и анализ функционального состояния систем угледобычи // Диссертация на соискание ученой стенени кандидататехнических наук. - Кемерово: 2005. - 168 с.

30. Конюх, В.Л. Научные основы нреднроектного анализа и структурного синтеза робототехнических систем для нодземной разработки нолезныхисконаемых // Автореферат диссертации на соискание ученой стененидоктора технических наук. - Кемерово: 1991. - 53 с.

31. Родионов, Н.В., Родионова, СП. Основы финансового анализа: математические методы, системный нодход. - СПб.: Альфа, 1999. - 592 с.

32. Донцова, Л.В., Никифорова, Н.А. Комнлексный анализ бухгалтерской отчетности. - 4-ое изд., нерераб. и дон. - М.: Нздательство «Дело и Сервис»,2001.-304 с.

33. Никольский, СО. Моделирование оценки характеристик надежности банковских тиражных программных систем на основе нейросетевыхтехнологий // Автореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата технических наук. - Брянск: 2006. - 19 с.

34. Кирюшин, О.В. Автоматизированное построение подсистем принятия решений при управлении процессами нефтедобычи, нефтепереработки инефтехимии // Автореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата технических наук. - Уфа: 2001. - 23 с.

35. Логов, А.Б., Замараев, Р.Ю., Логов, А.А. Анализ функционального состояния промышленных объектов в фазовом пространстве. - Кемерово:Институт угля и углехимии СО РАН, 2004. - 168 с.

36. Гамрат-Курек, Л.И. Экономика инженерных решений в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1986. - 256 с.

37. Кобулашвили, Г.Л. Имитационная модель работы шахтного оборудования // Сборник научных трудов: Математические методы ивычислительная техника. - М.: ИГД им А.А. Скочинского, 1989. - 168 с.

38. Мишунин, Ю.К. Теоретические основы и методы векторной оптимизации в управлении экономическими системами. - М.: Логос, 2001. -248 с.

39. Савицкая, Г.В. Анализ хозяйственной деятельности предприятия. - М.: ИНФРА-М,2001.-336с.

40. Соболев, В.Ф. Моделирование и оптимизация в управлении развитием крупных экономических систем (полный жизненный цикл продукции). -Новосибирск: НГАЭиУ, 2000 - 356 с.102

41. Всеволодов, А.А. Модели и методы анализа проектиых решений цифровой электронной техники на основе сетей Петри // Авторефератдиссертации на соискание ученой стенени доктора технических наук. -Тверь: 2006.-38 с.

42. Толстов, В.Е. Задачи моделирования нотока работ при иомощи сетей Петри // Автореферат диссертации на соискание ученой стеиени кандидататехнических наук. - Москва: 2006. - 24 с.

43. Чалый, Д.Ю. Моделирование и анализ сетевых транснортных протоколов с помощью раскрашенных сетей Петри // Авторефератдиссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математическихнаук. -Ярославль: 2006. - 2 3 с,

44. Сорочан, СВ. Исследование количественных характеристик наследственных классов ориентированных и цветных графов // Авторефератдиссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математическихнаук. - Нижний Новгород: 2006. - 22 с.

45. Дубаков, А. Информационная технология анализа производительности в процессе разработки программного обеспечепия //Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидататехнических наук. - Томск: 2005. - 19 с.

46. Жамбю, М. Иерархический кластер-анализ и соответствия: Пер. с фр. - М.: Финансы и статистика, 1988. - 342 с.

47. Комлев, В.В. Экономико-математические модели, структурно- параметрическая оптимизация и управление качеством технологий обучения// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидатаэкономических наук. - Иваново: 2006. - 19 с.103

48. Потапов, Д.А. Модели и методы организации инфокоммуникционных услуг на базе PARLAI API // Автореферат диссертации на соискание ученойстепени кандидата технических наук. - Санкт-Петербург: 2006. - 18 с.

49. Баранников, А.Ю. Совершенствование расчетов сложных гидравлических систем котлов ТЭС с использованием технологическихструктурных компонентов // Автореферат диссертации на соискание ученойстепени кандидата технических наук. - Повочеркасск: 2006. - 20 с.

50. Казак, А.А. Моделирование сложных процессов железнодорожного и автомобильного транспорта на основе использования задачи коммивояжера //Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидататехнических наук. - Ростов-на-Дону: 2006. - 24 с.

51. Патраков, Д.П. Разработка методики управления технологическим наследованием отклонений формы прецизионных деталей двигателей ЛА //Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидататехнических наук. - Москва: 2006. - 20 с.

52. Замятина, О.М. Моделирование и комплексный анализ бизнес- процессов предприятия // Автореферат диссертации на соискание ученойстепени кандидата технических наук. - Томск: 2004. - 19 с.

53. Лагерев, Р.Ю. Методика оценки матриц корреспонденции транспортных потоков но данным интенсивности движения // Автореферат104диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Волгоград: 2006. - 17 с.

54. Локшин, С М . Интеграция электронных геометрографических и текстовых данных об изделии на этапе подготовки производства //Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидататехнических наук. - Нижний Новгород: 2000. - 25 с.

55. Уваров, М.В. Разработка системы автоматического контроля мобильных устройств // Автореферат диссертации на соискание ученойстепени кандидата технических наук. - Москва: 2006. - 20 с.