Имитационное моделирование процессов планирования на промышленном предприятии

В главе обозначен круг проблем, который связан с процессами планирования на промышленном предприятии. Приведен обзор различных методов и инструментов для анализа процессов планирования на промышленном предприятии с целью выявления их достоинств и недостатков и выявлена необходимость применения метода имитационного моделирования для решения задач планирования на промышленном предприятии.

Анализируется текущее развитие метода имитационного моделирования в России и за рубежом и выявляются основные направления будущего развития метода в целом. Уточняется определение понятия имитационного моделирования промышленного предприятия, исследуются основные парадигмы (дискретно-событийное моделирование, системная динамика, агентное моделирование, динамические системы и метод Монте-Карло) и пакеты имитационного моделирования, применяемые для разработки имитационных моделей, проведения экспериментов с моделями, обработки и визуализации результатов экспериментов. Выделяются основные сферы деятельности промышленного предприятия, для которых может быть применен метод имитационного моделирования. Дается вариант классификации имитационных моделей для промышленного предприятия.

1.1. Промышленное предприятие как организационно-производственная система

В работе примем следующее определение предприятия: «предприятие – самостоятельный, организационно-обособленный хозяйствующий субъект с правами юридического лица, который производит и сбывает товары, выполняет работы, оказывает услуги» [54, 149, 150].

Предприятие выполняет определенные экономические и социальные функции. Функции предприятия конкретизируются и уточняются в зависимости от размера предприятия, формы собственности, отраслевой принадлежности, наличия коммерческой и социальной инфраструктуры. Интересами любого предприятия являются те функции и операции, которые необходимы для производства продукции. В частности, предприятие включает такие функции и операции, как приобретение производства, маркетинг, финансы, инженерия и научные исследования. К основным функциям предприятия можно отнести следующие:

1) материально-техническое обеспечение производственного процесса на предприятии;

2) управление и организация труда персонала на предприятии;

3) изготовление продукции;

4) продажа и поставка продукции потребителю;

5) повышение качества продукции;

6) снижение издержек и рост объема производства на предприятии;

7) уплата налогов, внесение обязательных и добровольных взносов и осуществление платежей в бюджет;

8) соблюдение действующих стандартов, нормативов.

Основным показателем, характеризующим деятельность любого промышленного предприятия, является объем выпущенной и реализованной продукции, определяющий его размер. В свою очередь, качество производимой продукции и ее разнообразие наряду с ценовыми параметрами определяют устойчивость предприятия на рынке товаров и услуг.

Производство – центральное ядро предприятия, организованное на основе рационального сочетания средств, предметов труда и самого труда для реализации производственного процесса по изготовлению изделий [122]. Под производственным процессом на промышленном предприятии понимается совокупность трудовых процессов, конечным результатом которых служит завершенная продукция. Составляющие производственных процессов и их взаимосвязи характеризуются определенной структурой. Все производственные процессы состоят из стадий и определенных технологических операций. По времени протекания производственные процессы делятся на прерывные (дискретные), непрерывные и импульсивные (обладают свойствами непрерывности и дискретности одновременно) [149].

Производственный процесс делится на основное, вспомогательное и побочное производства. К основному производству относят те процессы, результатом которых является изготовление продукции, а к вспомогательным – процессы, с помощью которых создаются полуфабрикаты для основного производства. Процессы побочного производства необходимы для переработки отходов основного производства или их утилизации.

По назначению производственные процессы делятся, таким образом, на:

• технологические, обеспечивающие качественные изменения предметов труда, их состояние, форму и свойства, а также внешний вид;

• обслуживающие, поддерживающие нормальные условия для работы машин (чистка, смазка и уборка рабочего места);

• транспортные, изменяющие расположение предметов труда в пространстве;

• контрольные, поддерживающие правильное выполнение технологических операций, соблюдение необходимых режимов работы (контроль и регулирование процесса).

Под организацией производственного процесса понимают различные методы сочетания его элементов в пространстве и во времени с целью достижения эффективного использования. Основными принципами в организации производственного процесса признаны непрерывность, надежность, экологичность, модульность, гибкость, автоматичность, параллельность и ритмичность. Организация основного производства будет рациональной только в том случае, если обеспечивается действие всех принципов в совокупности [122].

Одним из подходов к исследованию проблем организации производства является системная концепция. Напомним, что под системой (греч. systema – целое, составленное из частей; соединение) понимают множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, а также образующих определенную целостность и единство [89]. Концепция – это система взглядов на какое-либо явление или деятельность. Основным принципом системной концепции служит признание понятия системы при исследовании и организации деятельности предприятия.

Под структурой предприятия понимается упорядоченная совокупность взаимосвязанных элементов, находящихся между собой в устойчивых отношениях, обеспечивающих их функционирование и развитие как единого целого. Так как предприятие – это сложная система, то внутри него в зависимости от целей можно выделить несколько взаимодействующих между собой структур [30]. Рациональное построение его структур (производственной и организационной) выступает необходимым условием успешной деятельности предприятия.

Под производственной структурой понимается состав и взаимосвязь образующих его цехов, участков и служб в процессе производства продукции. Производственная структура оказывает влияние на важнейшие экономические показатели предприятия: качество продукции, рост производительности труда, величину издержек производства и эффективность использования ресурсов. На производственную структуру предприятия оказывают влияние ряд факторов: отраслевая принадлежность, характер продукции и методы ее изготовления, объем выпуска продукции и ее трудоемкость, уровень специализации и кооперирования производства [54].

Под организационной структурой предприятия понимают состав, соподчиненность, взаимодействие и распределение работ по подразделениям и органам управления, между которыми устанавливаются определенные отношения по поводу реализации властных полномочий, потоков команд и информации. Организационная структура постоянно совершенствуется в соответствии с изменившимися условиями [41]. Различают несколько типов организационных структур: линейные, функциональные, матричные, линейно-функциональные, дивизиональные и адаптивные, а также проектные.

В теории организации производства в качестве объекта изучения выбирают производственную систему. Производственная система – это совокупность множества элементов и подсистем, предназначенная для реализации целей изготовления и выпуска промышленной продукции или других видов материальных благ.

Существуют различные классификационные признаки элементов производственной системы. При классификации элементов по содержанию выделяются: коллективы людей, оборудование, материалы, энергия и информация. Существует классификация элементов с учетом процессов и структуры. В этом случае могут быть выделены службы, цеха и участки.

Промышленное предприятие как производственная система представляет собой способ организации производственных процессов, таких как управление закупками, организация рабочих операций, управление материальными потоками на производстве, обслуживание оборудования, управление качеством и т.д. [121]. Она охватывает все стадии производственной и сбытовой деятельности, определяет качество продукции и издержки производства, является одним из факторов конкурентоспособности предприятия.

Производственная система обладает рядом свойств:

• является открытой системой, так как она обменивается с внешней средой ресурсами, энергией и информацией;

• обладает свойством целенаправленности, так как ориентирована на цели;

• является сложной системой, так как включает в себя множество элементов и их связей;

• обладает свойством адаптивности, так как способна реагировать на изменения внешней среды;

• является долговременной системой, которая может функционировать продолжительное время, сохраняя при этом свои свойства;

• обладает свойством целостности, которое характеризуется тем, что вся система способна на большее, чем каждая из ее действующих частей в отдельности;

• является управляемой системой и допускает временное изменение процесса функционирования под влиянием воздействий [25].

Кроме того, промышленное предприятие представляет собой динамичную систему, способную изменяться, переходить из одного качественного состояния в другое, оставаясь в то же время системой благодаря определенным свойствам:

• результативности (способности создавать продукцию или оказывать услуги);

• надежности (способности к устойчивому функционированию, способности локализировать в сравнительно небольших частях системы отрицательные последствия каких-либо изменений, происходящих как внутри системы, так и во внешней среде);

• гибкости (возможности приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней среды, таким как повышение уровня конкуренции, изменение потребностей рынка и др.);

• управляемости (возможности управления предприятием как системой).

Основными особенностями функционирования промышленного предприятия в условиях конкурентной среды являются:

• включение задач исследования рынка, проектирования продукции и процессов ее изготовления в общий производственный цикл;

• наличие динамической обратной связи между результатами производства и его подготовкой;

• усложнение задач управления на всех этапах цикла: разработка – подготовка – производство;

• увеличение числа уровней иерархии управления ввиду использования автономных технологических модулей и комплексов;

• использование в качестве технической базы автоматизации сети компьютеров;

• создание автоматизированной информационной базы, интегрирующей данные всех подсистем производства [98].

Итак, промышленное предприятие – самостоятельный хозяйственный субъект, производящий продукцию, выполняющий работы и оказывающий услуги для удовлетворения потребностей и получения прибыли [150]. Главная цель предприятия – получение максимальной прибыли в долгосрочной перспективе, а также обеспечение стабильной финансовой устойчивости в его работе.

1.2. Обзор существующих методов планирования на промышленном предприятии

Планирование является важнейшей составной частью производственно-хозяйственной деятельности предприятия, без которой невозможна его успешная работа [149]. Недооценка роли планирования на промышленном предприятии приводит к неэффективному использованию материальных, трудовых, интеллектуальных, организационных, информационных и финансовых ресурсов предприятия, неоправданно увеличивает затраты, что приводит к росту себестоимости продукции и снижает ее конкурентоспособность [122].

Планирование тесно связано с другими функциями управления на предприятии. Любая функция управления состоит из пяти видов деятельности, обладающих относительной самостоятельностью: планирования и прогнозирования, организации, координации и регулирования, учета, анализа и контроля [54]. Каждая функция характеризуется присущим ей технологическим процессом обработки информации и способом воздействия на управляемый объект (рис. 1.1).

Планирование как управленческая функция представляет собой проектирование альтернативных вариантов будущего состояния предприятия и выбор оптимального с точки зрения рациональности достижения поставленных целей [134]. Именно оно дает возможность оптимально использовать имеющиеся возможности предприятия по выпуску продукции со сложившимися на рынке спросом и предложением [149]. Планирование позволяет:

• рационально использовать имеющиеся ресурсы предприятия;

• эффективнее проводить научно-техническую политику на промышленном предприятии;

• повышать эффективность производства и улучшать финансовое состояние предприятия.

Рис. 1.1. Взаимосвязь основных функций управления [54]

Процесс планирования на предприятии предполагает контроль [98]. Без контроля не могут быть полностью реализованы все другие функции управления. Контроль призван обеспечивать адекватную оценку реальной ситуации и тем самым создавать условия для внесения изменений в запланированное. При этом контроль предполагает не только сравнение текущих показателей с плановыми, но и их анализ по отношению к показателям аналогичных прошлых периодов. Поэтому контроль выступает одним из главных инструментов принятия решений, обеспечивающих нормальное функционирование фирмы и достижение ею намеченных целей как в долгосрочной перспективе, так и в оперативном управлении.

Выделяют семь основных функций планирования на предприятии:

1. Целевая ориентация участников планирования.

2. Перспективная ориентация и раннее распознавание проблем развития.

3. Координация деятельности участников планирования.

4. Подготовка управленческих решений.

5. Создание объективной базы для эффективного контроля.

6. Информационное обеспечение участников планирования.

7. Мотивация участников [139].

Под принципами планирования понимают основные теоретико-методологические положения, которыми следует руководствоваться в процессе планирования на предприятии [150]. Впервые общие принципы планирования были сформулированы А. Файолем, в их основе лежат следующие требования:

• необходимость планирования (применение планов при выполнении любого вида трудовой деятельности);

• единство планов (разработка общего или сводного плана социально-экономического развития предприятия);

• непрерывность планов (осуществление на предприятии постоянства процессов планирования, организации и управления производством);

• гибкость планов (корректировка установленных показателей и координации планово-экономической деятельности предприятия);

• точность планов (осуществление точности планов предприятия с учетом его финансового состояния, положения на рынке и других факторов) [54].

В современной практике планирования помимо классических широко известны общеэкономические принципы: комплексности, эффективности, оптимальности, пропорциональности, научности, детализации, простоты и ясности.

В зависимости от содержания, целей и задач выделяют такие формы планирования: стратегическое, тактическое и оперативное. Каждый из указанных видов планирования имеет свою методологию, формы и методы расчета показателей [149].

Стратегическое планирование – форма планирования, ориентированная на долгосрочную перспективу. Оно определяет основные направления развития предприятия и выражается не в детально разработанном плане, а в проекции на будущее. С помощью инструментов стратегического планирования принимают решения о том, как расширить сферы деятельности бизнеса, сформировать процесс удовлетворения нужд потребителей, какие мероприятия следует применять для удовлетворения рыночного спроса, какую продукцию выпускать или какие услуги оказывать и в каком количестве, с какими партнерами вести бизнес и т.д. Основной целью стратегического планирования является создание предпосылок для стабильного и динамичного функционирования предприятия в условиях изменяющейся внешней и внутренней среды. Период такого планирования составляет 10-15 лет и осуществляется высшим руководством предприятия [148].

Тактическое планирование – форма планирования, которая охватывает краткосрочный и среднесрочный периоды. Основной особенностью такой формы планирования является разница в корректировке его показателей: показатели ближайшего года проверяются ежеквартально, а показатели второго и третьего годов – каждые полгода. Объекты и предметы этого планирования могут быть самыми разными. Для того чтобы сделать процесс тактического планирования контролируемым, необходимо планировать только основные виды продукции, затрат, но при этом должна строго соблюдаться зависимость: «издержки – выпуск – прибыль – цена». Иначе тактическое планирование становится нецелесообразным. Тактическое планирование охватывает временной период от 1 до 3 лет [98].

Оперативное планирование – завершающий этап в планировании производственно-хозяйственной деятельности предприятия. Задача этой формы планирования заключается в конкретизации показателей плана с целью организации планомерной повседневной работы предприятия и его структурных подразделений. Оперативное планирование осуществляется сроком на один календарный год с разбивкой по кварталам. По сравнению с тактическим оперативное планирование более детальное, особенно относительно производства, запасов материальных ресурсов, ценообразования и других [116].

В отечественной практике встречаются различные методы планирования на предприятии: балансовый, метод планирования по технико-экономическим факторам, нормативный и программно-целевой [150]. Балансовый метод используется при планировании на народнохозяйственном уровне, при этом составляют следующие виды балансов: материальный, трудовой и финансовый. Метод планирования по технико-экономическим факторам применяется при планировании издержек производства и реализации продукции, производственной программы и других разделов плана экономического и социального развития предприятия. Сущность нормативного метода заключается в том, что в результате процесса планирования применяется целая система норм и нормативов использования ресурсов предприятия. Данный метод может применяться только, если используется прогрессивная нормативная база. Сущность программно-целевого метода заключается в направлении ресурсов предприятия на выполнение научно-технических программ.

Не уменьшая важности описанных методов планирования на промышленном предприятии, все же отметим, что с их помощью трудно получить ценные для практики результаты в тех случаях, когда рассматривается такая сложная система, как промышленное предприятие [150].

Специфика управления промышленным предприятием обусловлена наличием существенных факторов риска и неопределенности, затрудняющих реализацию такой важнейшей функции управления, как планирование. К наиболее важным факторам внешних рисков промышленных предприятий относятся: инфляция, нестабильность политических условий, изменение налоговых ставок, нестабильность налоговой политики, изменения конъюнктуры внутреннего и внешнего рынков. К наиболее важным факторам внутренних рисков промышленных предприятий относят: низкое качество управленческих решений, ошибки персонала и выход из строя оборудования [86].

В работе [4] отмечены следующие проблемы, возникающие при современном планировании на промышленном предприятии:

• нечеткая формулировка цели планирования и критерия его эффективности;

• нереальность планов, не ориентированных на перспективы развития предприятия на многолетний период;

• неиспользование современных методов финансового менеджмента и математического моделирования в финансовом планировании;

• длительность процессов долгосрочного планирования;

• осуществление процессов планирования на безальтернативной основе;

• субъективный характер планирования;

• увольнение одного из специалистов, задействованного в планировании производственно-хозяйственной деятельности предприятия, что приводит к существенным ошибкам в расчетах.

Процесс планирования производственно-хозяйственной деятельностью промышленного предприятия весьма сложен и трудоемок, требует огромного количества времени и ресурсов. Для решения этих задач стали использовать специализированные программные продукты, с помощью которых возможно охватить всю деятельность предприятия. На рынке программных продуктов планирования деятельности промышленного предприятия представлено достаточно много программных средств. Они различаются как по функциональным возможностям, так и по масштабу предприятия.

Для повышения эффективности процессов планирования на промышленных предприятиях, работающих в условиях воздействия случайных факторов, необходимо применять соответствующие математические и инструментальные методы, основанные на методе имитационного моделирования [47].

Необходимость применения метода имитационного моделирования для процессов планирования на промышленном предприятии обусловлена тем, что материальные, информационные, трудовые и финансовые потоки имеют характеристики, изменяющиеся во времени по случайным законам. Следствием этого является существенная неравномерность использования ресурсов.