На правах рукописи

КЛЮЗКО Владимир Анатольевич

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА МОДЕРНИЗАЦИИ

ПРОИЗВОДСТВА АППАРАТУРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ

АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Специальность 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка

информации (в наук

е и промышленности)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Серпухов – 2011

Работа выполнена в Межрегиональном общественном учреждении «Институт инженерной физики» (ИИФ РФ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор БЕЗРОДНЫЙ Борис Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ДАНИЛЮК Сергей Григ орьевич кандидат технических наук ТОРОПОВ Юрий Александрович

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Владимирский Государственный университет им.

Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (ВлГУ)

Защита состоится «14» сентября 2011 г. в 14 ч. на заседании диссертационного совета Д 520.033.01 в Межрегиональном научном и образовательном учреждении «Институт инженерной физики» (ИИФ РФ) по адресу: 142210, г. Серпухов, Б. Ударный пер., зд. 1 а.

Отзывы на автореферат в 2-х экз. просьба направлять по адресу: 142210, г. Серпухов, Б. Ударный пер., зд. 1 а, Межрегиональное научное и образовательное учреждение «Институт инженерной физики» (ИИФ РФ), ученому секретарю диссертационного совета Д 520.033.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Межрегионального научного и образовательного учреждения «Институт инженерной физики» по адресу:

г. Серпухов, Б. Ударный пер., зд.1а и сайте http://www.iifrf.ru.

Автореферат разослан «14» июня 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент Коровин О.В.

Общая характеристика работы

А кт у а л ь но с т ь т е м ы д ис с е р т а ци и. 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 ЭЦ и АБ 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 (ИР) основных производств заводов ОАО «ЭЛТЕЗА», целью которого, в первую очередь, является обеспечение высокого качества на всех этапах технологического цикла (ТЦ) и гарантии приемки продукции с первого предъявления (ПП). Однако объемы инвестиций, необходимых для модернизации и внедрения инноваций на всех заводах ОАО «ЭЛТЕЗА» и на всех этапах их технологических циклов существенно превышают их финансовые возможности. Это определяет необходимость разработки научно обоснованного подхода к оптимизации процесса модернизации комплекса производственных предприятий (ППр) ОАО «ЭЛТЕЗА».

Известны эффективные методы планирования и экономического моделирования производственных процессов и модернизации ППр, изложенные в работах Ашманова С.А., Жданова С.А., Солодовникова А.С., Багриновского К.А., Федосеева В.В., Орловой И.В., Горчакова А.А., Половникова В.А., Елисеевой И.И., Черемных Ю.Н., Иванилова Ю.П. и др. Широкое применение нашли подходы к обеспечению качества образцов радиоэлектронной аппаратуры при ее производстве, в том числе на различных этапах производственного цикла (ПЦ), разработанные Глудкиным О.П., Гуровым А.И., Коробовым А.И., Гуткиным Л.С., Усмановым В.В., Пушкаревым Т.М., Кудрявцевым О.И., Безродным Б.Ф.

Созданию методов оптимизации планов модернизации производств, в том числе радиоэлектронных технических средств, посвящены работы Кротова Ф.В., Оппенлендера К., Сахал Д., Кремера Н.Ш., Смирнова К.А., Акулича И.Л., Дуброва А.М., Шикина Е.В., Карр Ч., Хоув Ч.

Однако, применение вышеперечисленных методов в рамках ТЦ 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 модернизации производственных мощностей заводов ОАО «ЭЛТЕЗА» требует значительных затрат на проведение соответствующего технико-экономического анализа. В этом случае требуется более гибкий механизм планирования модернизации ППр устройств ЖАТ.

Обобщая вышеизложенное можно заключить, что научное исследование, направленное на разработку научно-методического обеспечения оптимизации процесса модернизации комплекса ППр на всех этапах ТЦ с учетом возникающих при этом рисков следует признать а кт у а л ь ны м.

Для настоящего времени характерна пр о б л е м на я с ит у а ц ия, обусловленная противоречием между практической потребностью проведения модернизации комплекса ППр 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 ППр.

О б ъ е кт о м и с с л е д о в а н ий является процесс модернизации ППр, а пр е д м е т о м – методы оптимизации процесса модернизации комплекса ППр на всех этапах их ТЦ с учетом возникающих при этом рисков.

Н а у ч на я з а д а ч а – разработка научно-методического аппарата, включающего модели и алгоритмы оптимизации процесса модернизации комплекса ППр, и его реализация на практике при рациональном планировании модернизации производственных мощностей заводов ОАО «ЭЛТЕЗА».

вероятности приемки продукции (ВПП) с первого предъявления на всех этапах ТЦ для комплекса ППр с учетом возникающих при этом рисков.

О с н о в н ые р е з у л ь т а т ы 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.

Д о с т о в е р н о с т ь р е з у л ь т а т о в, 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 ТЦ их производства. При решении научной задачи были использованы методологические принципы, разработанные в трудах известных ученых в области оптимизации 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 ППр позволяет оценить ВПП с ПП по окончании как всего ПЦ в целом, так и отдельных его этапов. При этом в ней учтены частоты применения для модернизации этапов ПЦ различных вариантов инновационных проектов (ИП), т.е. комплексов инновационных внедряемых элементов и операций, и вероятности проявления рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции, а также условные ВПП с ПП по окончании этапов ПЦ;

2) разработанная методика оптимизации процесса модернизации комплекса производственных предприятий ОАО «ЭЛТЕЗА», обеспечивающих потребности ОАО «РЖД» в аппаратуре ЖАТ, позволяет определить предпочтительные варианты проекта модернизации ИП на каждом этапе, при использовании которых гарантируется максимальная ВПП с ПП по завершении ПЦ в целом.

П р а кт ич е с к а я з на ч им о с т ь диссертационной работы обусловлена тем, что разработанные в ходе проведения исследований модель и методика 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 ВПП с ПП 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.

В не д р е н ие р е з у л ь т а т о в ис с л е д о в а ни й. 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.

на Международной научно-технических конференциях «Надежность и качество» (г. Пенза) [4], на научно-технических семинарах кафедры «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь» МИИТ [3, 8, 9] и ПКТБ ЦШ – ОАО «РЖД» (г. Москва), X Российской научно-технической конференции «Новые информационные технологии в системах связи и управления» (Калуга) [10], Межведомственной НТК «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем» (г. Ростов) [2], Всероссийской научно-практической конференции «Современное непрерывное образование» (г. Серпухов) [12].

По теме диссертации имеются 12 публикаций, среди которых публикация в издании из перечня ВАК [1].

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

Во в в е д е н и и дается анализ состояния предметной области исследований, обосновывается актуальность темы диссертации, формулируется противоречие, составляющее существо проблемной ситуации, исходя из которого, затем определяется цель исследований и научная задача. Здесь же сформулированы основные научные результаты и приводятся данные, подтверждающие их новизну, достоверность и практическую значимость, а также сведения об их реализации, апробации и публикациях.

В п е р в о м р а з д е л е показано, что учетом нормативного срока амортизации систем ЭЦ и АБ, прирост полностью амортизированных устройств составляет более 8-ми тысяч стрелок и 3-х тысяч км АБ в год. Для первоочередного обновления устройств со сроком эксплуатации более 35 лет необходимо ежегодно вводить новые ЭЦ в объеме около 4700 стрелок и автоблокировки – в объеме 1100 км.

Необходимое количество изделий для ежегодного обновления устройств ЭЦ и АБ, выпускаемых заводами ОАО «ЭЛТЕЗА», представлено в таблице 1.

Обосновано, что основным критерием конкурентоспособности продукции ОАО «ЭЛТЕЗА» является ее качество, которое определяется количеством поступивших обоснованных претензий. За последние 3 года в адрес электротехнических заводов ОАО «ЭЛТЕЗА» с железных дорог поступило 163 претензии по качеству выпускаемой продукции. Результаты проведенного анализа поступающих претензий свидетельствует о том, 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. Не на всех заводах отработана система анализа поступающих замечаний и претензий по качеству выпускаемой продукции и выявления причин возникновения дефектов.

Показано, что существующее состояние средств технологического оснащения на заводах ОАО «ЭЛТЕЗА» не позволяет решать указанные задачи повышения качества без эффективного ИР, т.к. доля полностью амортизированного оборудования на заводах ОАО «ЭЛТЕЗА» составляет 66%, а с возрастом более 20 лет – 43% от общего количества. Токарное, фрезерное, расточное и шлифовальное оборудование, определяющее качество изготовления продукции, изношено на 57,3% – 65,2% (таблица 2, рисунок 1). Дальнейшая эксплуатация такого оборудования не обеспечивает требуемого снижения себестоимости, повышения качества и технического уровня продукции.

Таблица 1 – Требуемые объемы выпуска устройств ЖАТ Свыше 20 лет Рис. 1 – Возрастной состав технологического обо- проблемных вопросов с обесперудования ОАО »ЭЛТЕЗА» чением качества продукции и при ее изготовлении является достаточно равномерным.

Таблица 2 – Возрастной состав технологического оборудования заводов ОАО «ЭЛТЕЗА»

Структура парка оборудования ОАО «ЭЛТЕЗА» в разрезе основных технологических групп представлена в таблице 3.

Таблица 3 – Возрастной состав оборудования ОАО «ЭЛТЕЗА» по технологическим группам № Группа оборудования Оборудование для изготовления резьбовых деталей Специальное (станки агрегатные) Литейное (черные металлы и сплавы).

Оборудование для литья цветных металлов и сплавов.

Оборудование для обработки реактопластов.

Оборудование для обработки термопластмасс.

Оборудование для монтажа Из вышеизложенного следует, что сохранение позиций на рынке аппаратуры ЖАТ и освоение ее новых образцов с гарантией реализации представляется возможным только на путях ИР основных производств заводов ОАО «ЭЛТЕЗА», целью которого, в первую очередь, является обеспечение высокого качества на всех этапах ТЦ и гарантии приемки продукции с ПП. Однако полный перебор даже нескольких вариантов стратегий ИР производственных мощностей заводов ОАО «ЭЛТЕЗА» требует значительных вычислительных людских и материальных затрат на проведение соответствующего техникоэкономического анализа. В завершении раздела сформулированы задачи исследований и определены пути и методы их решения.

В т о р о й р а з д е л диссертации посвящен разработке комплекса моделей и методик, составляющего методическую основу планирования ИПц модернизации ППр. Разработана вероятностно-игровая модель планирования ИПц модернизации ППр, на основе оценок ВПП с ПП, учитывающих возможность внедрения различных инноваций и преодоления определяемых их реализацией различных рисков.

В рамках данной модели ПЦ рассмотрен как n статистически независимых этапов, имеющих вероятности P i = P(A i ), ( i 1, n ) приемки продукции с ПП по их окончании (события A i ). ВПП с ПП в конце ПЦ:

На i -м этапе могут использоваться k i различных взаимоисключающих ИП, включая (пустой), когда конкретный этап ПЦ просто не будет модернизироваться. Тогда ВПП с ПП по окончании i -го этапа равна:

где rij P Ai Bij – условная ВПП с ПП по окончании i -го этапа при условии выбора для его модернизации j -го ИП, а qij P Bij – безусловная вероятность выбора из возможных вариантов j -го ИП для модернизации i -го этапа ПЦ.

В результате ВПП с ПП по окончании всего ТЦ равна:

Условные вероятности r i j приемки продукции с ПП по окончании i -го этапа с применением для его модернизации j -го ИП зависят от конкретного состава этого проекта, содержания входящих в нее инновационных элементов и операций и порядка их применения, а также от влияния определяемых их реализацией различных рисков. Оценкам именно этих условных вероятностей посвящены известные методики и модели.

Безусловные вероятности q i j применения для модернизации на i -м этапе ПЦ j -го ИП при вычислении ВПП с ПП по окончании i -го этапа являются параметрами и вычисляются однозначно, исходя из максимума ВПП с ПП по окончании всего ПЦ в целом, а их оптимальные значения носят характер рекомендуемых в среднем частот применения конкретных ИП.

Показано, что на практике наблюдается сильная зависимость ВПП с ПП по окончании этапа не только от использования того или иного ИП, но и от набора, характеристик влияния и условий проявления различных рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции. После введения в рассмотрение событий i t, t 1, ni проявления вариантов наборов различных рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции на i–м этапе рассматриваемого ПЦ вводятся условные вероятности d ijt P Ai Bij it как ВПП с ПП по окончании i–го этапа исследуемого ПЦ при использовании j–го ИП в случае действия t–го варианта набора рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции. Условная ВПП с ПП по окончании i–го этапа ПЦ с применением j–го ИП:

где wit P it – безусловные вероятности действия на i–м этапе рассматриваемого ПЦ t–го варианта набора рисков, дестабилизирующих процесс производства.

В этом случае формула (2) принимает вид:

а формула (3) в итоге преобразуется в:

Вероятность wit P it действия на i -м этапе рассматриваемого ПЦ t–го варианта набора рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции, в общем случае целесообразно определять на основе экспертного опроса опытных сотрудников отдела подготовки производства и технологов с учетом результатов проводимого службой качества анализа отклонений технологического процесса на конкретных производствах за исследуемые несколько лет, а в противном случае следует ориентироваться на самые неблагоприятные их значения.

При этом формула (4) определяет ВПП с ПП по окончании i–го этапа ПЦ при условии применения для его модернизации j–го варианта ИП как ее безусловное математическое ожидание, то есть ее значение, усредненное по различным вариантам набора рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции. Формулы же (5) и (6) учитывают влияние неуправляемых (в смысле теории игр) рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции.

Такой «осредненный» подход к оценкам P(A i B i j ) несколько загрубляет их, но на практике существенно проще в вычислительном смысле. Он позволяет учесть различные варианты проявления и влияния рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции, в совокупности, что с учетом сложности оценки безусловных вероятностей P it проявления t–го варианта набора рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции, позволяет сузить в среднем ущерб от воздействия дестабилизирующих факторов, за счет интегрального их учета в (2) и (3).

Для получения оценок условных вероятностей, используемых в рассмотренной выше модели, в диссертации применяется методика экспертного оценивания условных ВПП с ПП на каждом этапе ТЦ. В основу предложенной методики положен метод группового опроса экспертов по заранее поставленным целям (таблица 4) и согласования их мнений путем вычисления коэффициента конкордации [выражения (7), (8)].

Коэффициент конкордации W в случае отсутствия равных рангов:

где j = 1, 2, …, n ; n – количество ИП модернизации ППр; m – количество экспертов; d j – отклонение суммы рангов по j -му ИП от среднего арифметического сумм рангов по n инвестиционных проектам.

Таблица 4 – Матрица «цель – инновации»

Инновации достижения цели Коэффициент конкордации W в случае наличия равных рангов:

где T i – показатель равных (связанных) рангов; Ti tl3 tl ; L – число групп равных рангов в оценках i -го эксперта; l = 1, 2, …, n ; t l – число равных рангов в l -й группе.

Далее на основе вероятностно-игровой модели ИПц модернизации ППр поставлена и решена задача определения оптимального, в смысле максимизации ВПП с ПП, ИП с учетом рисков, возникающих в случае его реализации.

При этом условные ВПП с ПП по завершении этапов ПЦ rij P Ai | Bij и экспертного, а безусловные вероятности P(B i j ) = q i j и P(i t ) = w i t, ( i 1, N, j 1, ki, t 1, ni ) являются варьируемыми величинами (переменными). При этом их значения выбираются, ориентируясь на наихудший вариант, как антагонистически управляемые переменные, либо по ним необходимо усреднять ВПП с ПП, когда в силу априорной неопределенности их следует считать случайными факторами. На них накладываются ограничения, естественные для событий образующих полную группу:

Напротив, выбор оптимальных значений величин q i j, максимизирующих ВПП с ПП, составляет в конечном итоге суть процесса оптимизации порядка выбора оптимального из возможных ИП. На них, аналогично (9) следует наложить естественные ограничения:

Поскольку существует возможность использования одних и тех же инноваций на различных этапах ПЦ, оценка стоимости реализации ИП затрудняется, так как в общем случае теряет столь необходимую для формализации получения такой оценки аддитивность. Поэтому введено понятие удельной амортизационной стоимости инновации, что позволяет получить аддитивные ограничения стоимости используемых их наборов на каждом из этапов ПЦ. Пусть C – стоимость конкретной реализуемой при модернизации ПЦ инновации, т.е. затраты на оснащение, документирование, подготовку специалистов и иные затраты, связанные с ее подготовкой и реализацией; T – среднее время ее использования при организации ПЦ, а t – предписанная технологических процессом или плановая периодичность применения рассматриваемой инновации. Считается, что амортизация затрат на реализацию при модернизации ПЦ конкретной инновации распределяются равномерно в течение всего срока ее использования. Тогда удельная амортизационная стоимость однократного применения этой инновации:

Сложением удельных амортизационных стоимостей инноваций, входящих в j–й вариант ИП, используемого для модернизации i–го этапа ПЦ, получается удельная амортизационную стоимость с i j j–го ИП для модернизации i–го этапа ПЦ. При этом стоимость c i инновационной модернизации i–го этапа ПЦ как ее математическое ожидание рассчитывается по формуле:

Тогда выражение для расчета итоговой стоимости инновационной модернизации ПЦ принимает вид:

Если обозначить через С 0 максимально допустимую, исходя из финансовых возможностей предприятия величину стоимости ИП модернизации ПЦ, то задача оптимизации будет иметь вид:

С учетом формул (3), (13) и ограничения (10), задача (14) принимает вид:

Постановка (15) оптимизационной задачи (14) соответствует случаю, когда наборы рисков при реализации ИП носят случайный характер, а условная вероятность P( A i B i j ) по различным наборам рисков усредняется, т.е.

P(AiBij) принимается равным математическому ожиданию вероятности P(AiBijit).

Если же такое усреднение не проводить, а принять игровую модель, при которой проявление различных наборов рисков, возникающих при реализации ИП, является не случайным, а рассчитывается на наихудший случай, то оптимизационная задача (14) с учетом формул (6), (13) и ограничений (9),(10) принимает вид:

Выбор оптимального варианта ИП предполагает решение этих задач в чистых стратегиях. Это означает, что вероятности применения какого-либо из ИП на любом этапе ПЦ могут принимать только значения «0» или «1», что соответствует выработке рекомендаций об использовании конкретных комплексов инноваций элементов и операций, составляющих ИП, реализуемый для модернизации того или иного этапа ПЦ.

Для получения аддитивного выражения критерия оптимизации применено его логарифмирование с учетом монотонности функции ln x, после чего оптимизационная задача (15) примет вид:

Если предположить также, что финансовый ресурс C 0 инновационной модернизации ПЦ, распределен между его этапами некоторым образом C 0 = C 1 + … + C N, то в этом случае при фиксированных C 1, …, C N можно оптимизировать этапы по отдельности, т.к. каждое слагаемое – логарифм в критерии оптимизации зависит от своих q i j, и задача (17) трансформируется в задачу:

Данная задача представляет собой суперпозицию задачи максимизации ВПП с ПП по завершении всего ПЦ на основе оптимизации распределения ресурсов между его этапами при C 1 + … + C N = C 0, и задач максимизации ВПП с ПП по завершении его этапов Задача (19) является задачей распределения ресурсов, а задача (20) представляет собой в общем случае задачу линейного программирования.

Решение задачи (15) осуществлялось путем последовательного решения набора N задач (20) и задачи (19) в чистых стратегиях. Это означает, что для любого i 1, N в наборе вероятностей qi1,..., qiki одна ровна единице, остальные – нулю. В этом случае ограничения задачи (20) определяют множества индексов j таких что, соответствующие вероятности q i j могут принимать значение 1.

Это-множество J i Ci. Тогда решением задачи (16) в чистых стратегиях будет:

а задача (19) примет вид:

Задачу (22) была решена методом динамического программирования. Согласно принципу оптимальности Беллмана справедливо следующее равенство:

Т.е. имеет место рекурсивная зависимость:

Так как ограничение C i, i 1, N на практике изменяется дискретно, множество значений ограничений C i, дающих различные значения j i опт от C i представляет упорядоченный в порядке возрастания набор удельных амортизациондля i-го этапа ПЦ. Таким образом, задача динаминых стоимостей сij1,..., сij k ческого программирования (22)–(24) является дискретной, и после применения алгоритма Беллмана решение оптимизационной задачи (15) в чистых стратегиях имеет вид:

–решение задачи (22)–(24); rij опт Сiопт jiопт Сiопт – оптимальный вариант ИП для модернизации i-го этапа ПЦ.

Решение в чистых стратегиях оптимизационной задачи (16), учитывающей проявления различных рисков, возникающих в процессе инновационной модернизации предприятия, осуществляется также после логарифмирования целевой функции оптимизационной задачи (16). Тогда она принимает вид:

а после перехода, аналогично от (16) к (18), учитывая, что множество переменных q i j и w i t для различных значений i не пересекаются, преобразуется к виду:

при Как и (18), задача (27) представляет собой задачу распределения ресурсов:

функции i Ci в которой определяются, исходя из решения задачи максимизации ВПП с ПП по завершении i-го этапа ПЦ:

чей отыскания нижней цены матричной игры d ijt k xn.

Решение задачи (29) в чистых стратегиях, когда в наборах вероятностей а остальные – нулю, заключается в следующем. Сначала для всех j 1, ki выd ijt достигаемое при tij, то есть d ijt min. После этого задача (29) примет аналогичij ный (20) вид:

Также вводится множество индексов j, при которых выполняется стоимостное ограничение в (30) при решении этой задачи в чистых стратегиях. Это множество J i Ci j ki ; cij Ci. Тогда решение задачи (30) в чистых стратегиях будет:

После обозначения оптимального индекса j через jiопт(С i ) (31) примет вид:

Задача (33) решается аналогично (22) методом динамического программирования с помощью алгоритма Беллмана. Она также является дискретной, и множество значений ограничения Сi сужается до соответствующего набора удельных амортизационных стоимостей. После применения для решения задачи 30) алгоритма Беллмана решение исходной задачи (16) в чистых стратегиях примет вид:

где C1,..., C N – решение (33); dij опт С опт t min – решение (29); jiопт Сiопт мальный вариант ИП модернизации i-го этапа ПЦ с учетом рисков.

Тр е т ий р а з д е л посвящен практической реализации разработанного методического обеспечения планирования ИПц модернизации ППр при рациональном планировании модернизации производственных мощностей заводов ОАО «ЭЛТЕЗА».

Для каждого из заводов были определены этапы ТЦ, разработаны варианты ИП модернизации и их технико-экономические обоснования, содержащие экспертные оценки их эффективности, в том числе в области повышения качества выпускаемой продукции и обеспечения ее приемки с ПП. В результате применения вышеизложенной методики рационального выбора наиболее эффективного в смысле повышения качества выпускаемой продукции с учетом заданных ограничений на объемы инвестиций и рисков, возникающих при проведении модернизации производственных участков, было установлено, что данные инвестиции целесообразно направить на технологическое перевооружение цеха производства стрелочных приводов Армавирского электромеханического завода, а также на реконструкцию гальванического участка Камышловского электротехнического завода и внедрение на этом заводе технологии высокоскоростного формообразования деталей из листового материала. В разделе приводится качественный и количественный анализ рисков, возникающих при проведении модернизации производственных участков, расчет инвестиционных бюджетов ИП, а также оценки эффективности этих проектов и срока их амортизации.

В настоящей диссертационной работе проведено актуальное научное исследование, направленное на разработку.

1. Проведен анализ претензий к качеству РЭУ ЖАТ. Он показал, что причинами отказов является 1) несоблюдение технологии производства, 2) использование некачественных комплектующих, 3) недостаточный объем операционного контроля и приемо-сдаточных испытаний, 4) высокая степень износа технологического оборудования (на заводах-филиалах ОАО «ЭЛТЕЗА»

– 66%, а основных фондов – более 70%).

2. На основе объективных данных показано, что необходимые для модернизации и внедрения инноваций на заводах ОАО «ЭЛТЕЗА» на всех этапах их технологических циклов инвестиции существенно превышают финансовые возможности.

3. Разработана вероятностно-игровая модель планирования ИПц модернизации ППр, которая с учетом частоты применения для модернизации этапов ПЦ различных вариантов ИП позволяет оценить ВПП с ПП по окончании как всего ПЦ в целом, так и отдельных его этапов. Разработанная модель представляет собой основу для оптимизации использования инвестиционных ресурсов на модернизацию производства путем максимизации ВПП с ПП по окончании ПЦ за счет нейтрализации влияния рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции на каждом этапе ПЦ.

4. Разработана методика экспертной оценки условных ВПП с ПП по окончании каждого этапа ПЦ для различных вариантов ИП и влияния рисков, дестабилизирующих процесс производства продукции на каждом этапе ПЦ, позволяющая оценить эти вероятности с учетом возможностей внедрения различных инноваций и преодоления определяемых их реализацией различных рисков.

5. Разработана методика выбора оптимального ИП (комплекса инновационных элементов и операций), используемых при модернизации ПЦ промышленного предприятия для обеспечения приемки продукции с ПП на всех этапах ПЦ, как с учетом проявления различных возникающих при модернизации рисков, так и при его осреднения. Методика позволяет определить варианты ИП на каждом этапе, при использовании которых гарантируется максимальная ВПП с ПП по завершении ПЦ в целом.

6. С использованием разработанного научно-методического аппарата проведен анализ эффективности инвестиций, направленный повышение ВПП с ПП с учетом возникающих рисков, который позволил выявить технологические участки, подлежащие модернизации в первую очередь и рациональным образом спланировать их техническое перевооружение.

7. 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.

В рецензируемых научных журналах и изданиях 1. Клюзко В.А., Безродный Б.Ф. Вероятностно-игровой подход к планированию инновационного процесса модернизации производственного предприятия // Известия Института инженерной физики. – Серпухов: МНОУ «Институт инженерной физики». – 2010. – № 3 (17). – 84 с. – С. 66 – 69. (соиск. – 55%) 2. Клюзко В.А., Безродный Б.Ф., Михеев Е.А., Ятченко Д.В. Вероятностный подход к оценке экономического эффекта инноваций в образовательный процесс / МО РФ Сб. трудов Межведомственной научно-технической к8онференции «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем». – Ростов: РВИ РВ, 2010. – 268 с.

– С. 163 – 165. (соиск. – 30%) 3. Клюзко В.А., Безродный Б.Ф., Горелик А.В. и др. Формирование аварийно-восстановительного запаса для систем железнодорожной автоматики и телемеханики с учетом условий эксплуатации / МИИТ – Москва, 2010. – 23 с. – Библиогр.: 7 назв. – Рус. – Деп. в ВИНИТИ 10.12.10. – № 690 – В 2010.

4. Клюзко В.А. Вероятностно-игровой подход к планированию инновационного процесса модернизации производства // Надежность и качество. – Том 1. – Пенза, 2010. – 530 с. – С. 455 – 457.

5. Клюзко В.А., Михеев Е.А. Оптимальный выбор стратегии менеджмента качества производственного процесса: межвуз. Сб. науч. Тр. / под ред.

профессора Н.К. Юркова.- Пенза: Изд-во ПГУ, 2010/ - Вып. 15. – С. 233-246.

6. Клюзко В.А., Безродный Б.Ф., Михеев Е.А. Вероятностная модель оценки технических и экономических рисков модернизации производства // Научно-технический сборник. МО РФ. – Серпухов: СВИ РВ, 2011. – 250 с. – С.

68 – 70. (соиск. – 35%) 7. Клюзко В.А., Безродный Б.Ф., Михеев Е.А. Оптимальный выбор стратегии менежмента качества производственного процесса // ФАО ГОУ ВПО Пензенский ГУ. Межвузовск. сб. науч. трудов. – Пенза: ПГУ, 2010. – 254 с. – С.

233 – 246. (соиск. – 35%) 8. Клюзко В.А., Безродный Б.Ф., Михеев Е.А. Оптимизация инновационного процесса модернизации производственного предприятия // Совершенствование систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: Сб. науч.

трудов кафедры «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь» МИИТ / Под ред. А.В. Горелика. – М.: МИИТ, 2011. – 106 с. – С. 4 – 13. (соиск. – 35%) 9. Клюзко В.А., Безродный Б.Ф., Михеев Е.А. Экспертные оценки вероятностей приемки продукции жат // Совершенствование систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: Сб. науч. трудов кафедры «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь» МИИТ / Под ред. А.В. Горелика. – М.: МИИТ, 2011. – 106 с. – С. 26 – 38. (соиск. – 35%) 10. Клюзко В.А., Безродный Б.Ф., Михеев Е.А., Дя А.Э. Реализация подхода к определению вероятностных оценок для нечеткой модели автоматизированной системы мониторинга внутрифирменной подготовки специалистов на основе экспертной оценки / Сб. трудов X Российской научно-технической конференции «Новые информационные технологии в системах связи и управления». – Калуга: КНИИ ТМУ, 2011. –(соиск. – 25%) 11. Клюзко В.А., Безродный Б.Ф., Михеев Е.А., Дя А.Э. Экспертные оценки при мониторинге внутрифирменной подготовки специалистов / «ИКТ в общем, профессиональном и дополнительном образовании». Уч. записки. – Москва: РАО. ИИО. Вып. 36. (соиск. – 25%) 12. Клюзко В.А., Безродный Б.Ф., Михеев Е.А. Вероятностная модель учета инвестиций в образовательный процесс / Сб. трудов Всероссийской научно-практической конференции «Современное непрерывное образование». – Серпухов: МОУ «ИИФ», 2011. (соиск. – 25%).