Экономико-математическое и информационное обеспечение стратегического менеджмента материальных ресурсов

С точки зрения процесса управления информация представляет собой совокупность сведений о состоянии управляющей системы, объекта управления и внешней среды. Основным свойством информации является ее способность быть средством отражения событий или явлений, происходящих в производственном процессе.

Информация, используемая в управлении, классифицируется по многим признакам, в соответствии с которыми может быть осуществлено упорядочение информационных потоков [2], их предполагаемая структура приведена на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Структура информационных потоков в системе СУМР

В основе разработки управленческого решения лежит информация о состоянии объекта управления, поэтому решения — это результат анализа (аудита) условий внешней или внутренней среды окружения системы СУМР (рис. 2.6), т.е. результат обработки специально собранной, проанализированной и переработанной информации.

Рис. 2.6. Исходные операции при разработке управленческого решения

в системе СУМР

При управлении в условиях возникновения неблагоприятной ситуации (НС) не существует затрат труда и капитала, не связанных с использованием информации. Информационный фонд в условиях развития угрозы становится основным ресурсом эффективного принятия решений, направленных на ликвидацию НС. Как правило, в условиях НС основной проблемой в принятии решения и реализации эффективных управленческих решений является недостаток не ресурсов и капитала, а информации, необходимой для использования этих ресурсов и капитала с наибольшим успехом.

Информация о тенденциях развития НС поступает в систему управления в ходе изучения внешней среды, прогнозирования и анализа ее состояния.

Степень предсказуемости возникшей проблемы в системе СУМР весьма разнообразна (от незначительной до высокой) к моменту получения информации, достаточной для выработки эффективных ответных мер.

Поэтому на ранних стадиях потенциальной опасности ответные меры, очевидно, должны быть общего характера, направлены на увеличение стратегической гибкости организации. По мере поступления детализированной информации конкретизируются и ответные меры, конечной целью которых является либо устранение угрозы возникновения НС в системе СУМР, либо использование создавшихся возможностей для ликвидации ее последствия. Заблаговременное наращивание запасов гибкости и адаптивности системы позволяет уменьшить опасность катастрофических потерь на ранних стадиях возникновения НС.

Основа в решении многих проблем ликвидации НС зависит от достоверной и надежной информации. С понятием надежности поставляемой информации тесно связано понятие энтропии, определяемой как мера неопределенности информационного процесса в системе «источник-получатель информации».

Энтропию можно описать в соответствии с формулой К. Шеннона:

где X — информативный параметр, состоящий из возможных вариантов х_р х₂, ..., х_т с вероятностями их появления р_г р₂, ..., р_т

Н(Х) — энтропия (неопределенность) информации.

Так как вероятности появления различных вариантов информации одинаковы, т.е. р_{ = р₂ = ... р_т = 1 /т, то получаем, что энтропия в этом случае достигает максимального значения и определяется по формуле

где Н — энтропия в битах;

т — количество возможных вариантов информации.

График функции Н(Х) = 1о§,/?? показан на рис. 2.7.

Рис. 2.7. График функции зависимости энтропии от количества возможных вариантов информации

Из свойств энтропии следует выделить следующие:

• • энтропия — вещественная и неотрицательная величина;
• • энтропия — величина конечная при любом конечном т и бесконечная при бесконечном т;
• • энтропия заранее известной информации, т.е. при т = О, равна нулю, т.е. Я = 0 при т = 1.

Само понятие энтропии тесно связано с понятием количества информации. Под количеством информации будем понимать меру снятой неопределенности в информационном процессе.

Предположим, что вначале ситуация характеризовалась энтропией Я_г После получения информации энтропия уменьшилась до Я₂. Тогда количество информации, полученное адресатом, / = Я, — Я,.

Если неопределенность снимается полностью, т.е. Я, = О, то количество информации / = Я,.

Для системы управления организационными системами свойственно, что после получения информации, которая проверена и достоверна, энтропия снимается полностью, т.е. Я, = О, только после некоторого количества корректировок или исправлений информации, на что требуется определенный временной лаг А/, увеличивающий, например, время на поставку материальных ресурсов и понижающий надежность системы управления. Количество возможных вариантов информации может быть бесконечно большим, тогда энтропия в этом случае также стремится к бесконечности, т.е. при такой системе управления имеем /и Я, -э °°, Я, * 0 => Д/ * 0 => /( -> 0.

В случае если нет никакой неопределенности в информационном процессе и нс требуется никакого временного лага для корректировок и исправлений поступающей информации, что экономит время и повышает надежность данной системы управления, то очевидно, что в этом случае Я, = 0 => Д/ = 0 => => /? -» 1. Вместе с тем следует отметить, что все же некая изначальная энтропия в этом случае присутствует, если лицо (организация), передающее информацию, и промышленное предприятие не представляют одну организацию, т.е. Н_[ * 0. В случае если с самого начала поступления информации удается путем взаимных оперативных согласований принять какой- то один вариант информации из поступивших, т.е. т -» 1, тогда имеем Я, -э 1. Таким образом получаем следующее выражение: т -» 1, Я, -» 1, Я, = 0 => Я -> 1.

В случае если само промышленное предприятие (лучше, если одно) при ликвидации НС решает проблему получения информации, т.е. вся информация образуется и используется внутри нее и нет необходимости получения ее из внешнего источника, тогда в этом случае имеем: т = 1, Я, = 0, Я₂ = 0 => => Дг = 0 => Я —> 1.

В системе стратегического управления МР должна функционировать расширенная информационная система, построенная на основе активного использования существующих средств массовой информации, вычислительной техники и системы передачи данных, которая должна быть открытой для внешней среды, активно взаимодействовать с группами и организациями внутри и вне системы стратегического управления МР. Информационная система, с одной стороны, должна обеспечивать необходимой информацией структурные подразделения системы СУМР в условиях возникновения НС, а также работу подразделения системы СУМР и принятие групповых решений на различных уровнях управления. С другой — информационная система должна представлять собой систему быстрого развертывания, в рамках которой динамика формирования информационной среды должны соответствовать динамике формирования новых предметных областей.

Одно из самых важных направлений информационной работы — оценка, анализ, обобщение всего объема имеющейся информации, касающейся тех или иных событий, района, рынка и прогноза развития НС. Различают оперативные, тактические и стратегические оценки, которые даются после достаточно сложных аналитических исследований.

Вопросы, которые должны находиться в поле зрения руководства системы стратегического управления МР при возникновении НС, разнообразны. Поэтому должен быть установлен определенный порядок сбора, систематизации и исследования информации. Эта задача реализуется специалистами подразделения системы СУМР. Отсутствие планирования процессов сбора и обработки текущих данных может привести к дублированию работы и к серьезным проблемам в поступающей информации. Источник информации, работающий самостоятельно в условиях развития НС, не в состоянии оценить передаваемую им информацию, не зная общей ситуации. Может оказаться, что эта информация незначительна и на ее получение не стоит тратить ни сил, ни средств.

Основными целями использования вычислительной техники в системах стратегического управления МР являются: повышение оперативности и эффективности, развитие их координационных и контролирующих возможностей; возрастание информационного взаимодействия; повышение качества вырабатываемых управленческих решений; совершенствование аналитической работы; рационализация информационного обеспечения, структуры и состава документооборота; обеспечение эффективных информационных потоков, их оперативного, многоаспектного поиска по заданным критериям, сохранности, полноты и достоверности, а также их защиты от несанкционированного доступа.

Методы и средства информационной поддержки работы системы СУМР в совокупности образуют систему поддержки принятия групповых решений в процессе реакции на возникшие обстоятельства 13].

Основой функционирования системы поддержки и принятия групповых решений является применение интерактивной вычислительной сети и соответствующих методов анализа, которые используют специалисты подразделения системы СУМР для получения информации и всестороннего анализа различных аспектов и путей решения поставленных проблем. Подобные системы поддержки принятия решений повышают их эффективность. Это достигается прежде всего использованием формализации при формулировке и структуризации организационных проблем, периодической корректировкой направленности обсуждения и минимизацией временных затрат на это обсуждение.

Разработка управленческих решений в условиях возникновения НС осуществляется в несколько этапов (рис. 2.8). Количество этапов зависит от вида решения и времени, на которое оно рассчитано 117].

Рис. 2.8. Последовательность операций при разработке управленческого решения в условиях возникновения НС

Современное развитие методов и средств автоматизированной обработки информации характеризуется технологической зависимостью процесса накопления, хранения и обновления данных от их использования при решении задач стратегического управления МР [20].

Высокий уровень независимости достигается за счет создания унифицированной нормативно-справочной базы данных, построенной на принципах системы управления распределительными иерархическими базами данных. Объектом управления в такой системе является нормативная, плановая, учетная, отчетная, оперативная, проектная организационно-технологическая и справочная информация о матсриалообеспечении предприятия.

Построение структуры базы данных осуществляется с использованием методологических принципов декомпозиции процесса моделирования при создании интегрированной системы управления, в соответствии с которыми на первом этапе строится модель объекта управления (модель — объект), затем разрабатывается модель процесса управления этим объектом (модель — процесс), а на заключительном этапе проектируется модель генерирования процесса управления с применением экономико-математических методов и электронно-вычислительной техники (модель — решение).

Информационная компонента структуры интегрированной системы СУМР в условиях возникновения НС представлена на рис. 2.9.

Программное обеспечение базы данных включает программные средства входящих в нее систем управления базы данных, а также программы, обеспечивающие решения задач собственно базы, и должно быть достаточным для выполнения функций и обеспечения взаимодействия с функциональными задачами.

База данных обеспечивает неизбыточнос хранение взаимосвязанных данных, образующих ее:

• • высокую актуальность, достоверность, обновляемость информации;
• • быстрый прямой доступ пользователей к требуемым элементам информации;
• • независимость прикладных программ от структуры хранения данных, что дает возможность их использования в условиях развития системы;
• • снижение затрат на хранение информации;
• • сокращение трудоемкости и сроков разработки прикладных программ решения функциональных задач.

Техническое обеспечение базы данных должно включать технические средства входящих в нес автоматизированных систем,

Рис. 2.9. Организационно-технологическая схема информационной интегрированной системы СУМР в условиях НС

а также средства, обеспечивающие их взаимодействие. Техническое обеспечение должно предусматривать выполнение задач и функций всех уровней управления путем обработки информации многомашинными, многопроцессорными и многотерминальными комплексами, системами и сетями ЭВМ во всех режимах (пакетном, справочно-запросном, диалоговом, реального времени, телеобработки).

Входами базы данных являются обязательные для применения единые нормы расхода и хранения материалов, технические условия и другие документы, нормирующие процесс пополнения и хранения МР, документация технико-экономического планирования вышестоящих организаций, материалы оперативного и стратегического бухгалтерского учета и отчетности.

Запись информации на технические носители осуществляется с использованием разрабатываемых методов формализованного описания. Входами также служат данные результатов решения функциональных систем, организация хранения которых в базе данных необходима для эксплуатации системы управления.

В состав нормативной информации, подлежащей хранению в архиве базы данных, входят:

• • нормативы технико-экономического планирования, заложенные в стратегических планах;
• • потребности в МР каждого наименования на требуемый период времени;
• • нормы расхода и хранения МР;
• • типовые технологические карты (технологические нормативы);
• • производственные нормы затрат материально-технических ресурсов;
• • данные о состоянии и наличии складских помещений;
• • сведения о поставщиках и возможностях их систем снабжения МР;
• • нормативы организационно-технологического моделирования.

К документации технико-экономического планирования и управления относятся:

• • все виды планов и заданий;
• • директивы и приказы, направляемые вышестоящими организациями.

Технико-экономические показатели этих документов также записываются на носители, при этом учитываются требования унификации документации и условия документооборота.

В качестве входных рассматриваются также данные результатов решения функциональных комплексов задач, необходимые для дальнейшей обработки информации в процессе функционирования интегрированной системы управления МР. Входными материальными потоками, формирование которых осуществляется средствами унифицированной нормативносправочной базы данных, являются последовательные и ин- дсксно последовательные файлы информации, необходимые как для решения функциональных комплексов задач интегрированной системы, так и для реализации запросов индивидуальных пользователей.

Формирование выходных файлов по требованиям функциональных комплексов задач и запросам пользователей осущсствляется специально разрабатываемыми программами выгрузки данных используемого вида.

Построение концептуальной модели базы данных интегрированной системы СУМР осуществляется по методологии установления функциональных взаимосвязей между информационными объектами.

Выбор параметров внутренней системы позволяет удовлетворить требования к ресурсам внешней памяти прямого доступа и производительности прикладных программ, а также выполнить ограничения на время движения по структурным связям. В процессе конструирования концептуальной модели с точки зрения методологии построения базы данных необходимо обеспечить:

• • анализ значений каждого реквизита и возможность вариантов отображения с учетом сопоставления в других записях и базах;
• • выбор форм отображения модели в группы, позволяющие вводить новые групповые отношения;
• • возможность преобразования структурных связей в групповые отношения;
• • определение параметров внутреннего уровня, т.е. разбиение базы данных на файлы, определение способов организации файлов, реализации групповых отношений и внутреннего представления значений элементов.

Поскольку информация является главным исходным звеном в деятельности управленческих работников и процесс управления реализуется через информацию, то работу аппарата управления можно рассматривать как совокупность действий по получению и переработке информации и по выдаче решений.

Информация должна быть своевременной и достоверной, объективной и достаточно полной. Большой вред делу приносят тенденциозность и субъективность в оценке информационных данных. Вместе с тем информация должна быть сжатой при условии, что она содержит достаточно полные необходимые сведения.

Так как в управляющей системе на каждом се уровне решаются специфические задачи, то информация должна соответствовать решаемым задачам. При этом чем выше уровень управления при ликвидации НС, тем в более систематизированном и концентрированном виде к нему должна поступать информация.

Очевидно, что экономический анализ большой проблемы по частям требует наличия системы, которая позволяла бы сопоставлять между собой все полученные критерии частной оптимизации и получать единый комплексный критерий для проблемы в целом.

Основным способом изучения сложных систем является их математическое моделирование, выполненное заблаговременно.

При моделировании сложных систем и подсистем их часто приходится упрощать, сохраняя при этом наиболее существенные черты. Прогнозирование и расчет МР — это весьма сложная система, причем входящие в ее состав подсистемы также достаточно сложны. При решении даже отдельных задач в этих подсистемах оказываются необходимыми упрощения и схематизация задач.

Таким образом, при анализе систем и подсистем и при решении входящих в них задач пойдем обходным путем, более наглядно отражаемым схемой, приведенной на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Методологическая схема анализа систем

Экономико-математические модели являются сердцевиной планово-экономических задач, для решения которых используется математическое программирование. При этом должны присутствовать три основных элемента:

• 1) исходные условия;
• 2) преобразования;
• 3) результаты деятельности.

В задаче создания автоматизированной системы стратегического управления МР исходные условия могут характеризоваться требуемыми материальными и финансовыми ресурсами, которые необходимо рационально распределить, чтобы получить максимальный производственный результат. Иначе говоря, исходные условия представляют собой определенные ограничения.

В результате деятельности промышленного предприятия происходит преобразование материалов, деталей, конструкций, затрат труда и работы машин в выпускаемую продукцию. Результат деятельности определяется объемами отдельных видов работ и объемами конечной продукции — изделиями.

Экономико-технический анализ аспектов показал, что имеющиеся ограничения по ресурсам, как и цель задачи (целевая функция) выражаются с помощью линейных зависимостей, так как применяемые коэффициенты расхода ресурсов и выхода объемов выпускаемой продукции в течение определенного периода времени можно считать постоянными, а сами искомые объемы выпускаемой продукции могут входить в уравнения и неравенства в качестве переменных первой степени. Для этого используется симплексный метод линейного программирования.

Сущность симплексного метода состоит в том, что за основу берется начальная программа распределения (т.с. принимаются исходные значения переменных, удовлетворяющие поставленным ограничениям) и производится до получения оптимального варианта.

На рис. 2.11 видно, что вместо перебора семи вершин достаточно трех (предположим, что его угловая точка А соответствует исходному допустимому базисному решению) с последовательным улучшением линейной функции.

Идея последовательного улучшения и легла в основу универсального метода решения задач линейного программирования — симплексного метода.

Рис. 2.11. Геометрический смысл симплексного метода с областью допустимых решений

Симплекс (simplex — простой) — простейший выпуклый многогранник в «-мерном пространстве с п + 1 вершинами. Симплексом является также область допустимых решений неравенства вида

Геометрический смысл симплексного метода состоит в последовательном переходе от одной вершины многогранника ограничений (называемой первоначальной) к соседней, в которой линейная функция принимает лучшее (по крайней мерс, не худшее) значение (по отношению к цели задачи) до тех пор, пока нс будет найдено оптимальное решение — вершина, где достигается оптимальное значение функции цели.

Для использования симплексного метода задача линейного программирования должна быть приведена к каноническому виду, т.е. система ограничений должна быть представлена в виде уравнений.

Основную математическую задачу линейного программирования можно записать следующим образом [20].

Найти х. > 0 (/' = 1,2, ..., п) при ограничениях типа

которые минимизируют (или максимизируют) линейную формулу

Исходя из особенностей рассматриваемой задачи, стремления к точности и простоте ее математического описания, модифицируем систему ограничений, запишем их соответствующими неравенствами и равенствами. Но прежде всего оговорим некоторые условия по материальным и финансовым ресурсам, отражающим производственную мощность промышленного предприятия на момент разработки плана.

Они заключаются в следующем.

• 1. Все материальные ресурсы выразим в условных единицах измерения для каждого ресурса /-го вида.
• 2. Общие финансовые ресурсы (А/) следует рассматривать по каждому виду МР на планируемый период.
• 3. Ограничение расхода материальных и финансовых ресурсов будем записывать по каждому из процессов, входящих в структуру плана. Ограничения типа «>» по загрузке мощности (расходу ресурса) должны рассматриваться совместно с ограничением типа «>», так как в противном случае ограничение будет иметь место лишь по минимуму, верхний предел может иметь бесконечно большую величину, т.е. будет стремиться к бесконечности, что практически на производстве не может быть.

На основе принятых положений выразим математически модели ресурсных ограничений:

где — стоимость единицы работы у'-го вида;

х — объем производства по у'-му процессу;

А/ — количество МР данного вида;

Д/ — стоимость МР данного вида.

Равенство (2.6) свидетельствует о том, что план должен быть разработан с учетом наличия материальных и финансовых ресурсов. При этом все МР с учетом сложившегося уровня перевыполнения норм выработки рабочими на объекте должны быть использованы полностью.

где а — стоимость у'-й работы.

Это равенство выражает жесткое ограничение и указывает на то, что для рассматриваемого у'-го процесса ресурс должен быть выделен в требуемом количестве.

Двойное равенство (2.8) свидетельствует о том, что по рассматриваемому производственному процессу имеются ограничсния по минимуму и максимуму. Ограничения по минимуму являются односторонне жесткими, т.е. по данному процессу должен быть выделен ресурс в количестве, обеспечивающем выполнение определенного минимума объема работ. Но в то же время оно позволяет выполнять работы и в большем объеме, но не превышающем верхний предел ограничения.

где В,' и В_у — трудоемкость у-й работы, заданной соответственно минимально и максимально возможными объемами строительных и монтажных работ.

Эта модель отражает возможность выполнения рассматриваемой работы не больше заданного объема.

I

Таким образом, сформировали математические модели производственных возможностей на планируемый период.

Теперь формируем функцию цели, т.е. достижение максимальной готовности (Т) в результате выполнения плана:

где У_} — стоимость МР, учтенных в предыдущем периоде;

К₀ — общая стоимость МР по предприятию;

Ху — объему-го вида МР;

с — стоимость единицы объема МР у-го вида.

Если же задачи системы обеспечения МР, вызванные НС, требуют оптимизации оперативных планов нескольких (или всех) объектов в комплексе, то экономико-математическая модель оптимального уровня функционирования системы СУМР имеет блочный вид:

при ограничениях связующего блока между /-ми блоками- объектами:

где / — порядковый номер объекта в комплексе;

п — количество блоков-объектов в комплексе;

• — граничные значения запасов /-х МР на 1-х объектах;
• — в целом на комплексе объектов.

Для получения наиболее оптимальных планов иногда бывает целесообразно максимизировать функцию готовности системы СУМР как по стоимости, так и по материалообеспе- чснности. В последнем случае экономико-математическая модель выглядит следующим образом:

где — готовность системы СУМ Р:

Т_} — стоимость МР, накопленных за предыдущий период;

Т₀ — общая стоимость МР по предприятию.

Модель ограничений по имеющимся ресурсам будет выражаться в этом случае через их стоимость.

где В — средняя выработка одного рабочего дня на данном

объекте;

— граничные стоимости у'-х работ.

Аналогично преобразовывается и блочная экономико-математическая модель:

при ограничениях по 1-м блокам-объектам:

где Р[ — функция максимальной готовности комплекса

объектов;

— граничные стоимости ]-х МР на 1-х объектах;

— то же в целом на комплексе объектов.

Таким образом, разработанные экономико-математические модели позволяют в каждой конкретной ситуации составлять оптимальные стратегические планы по обеспечению производства в неблагоприятных ситуациях материальными ресурсами.

Симплексный метод, позволяющий решить любую задачу линейного программирования, универсален [20]. В настоящее время он используется для компьютерных расчетов, однако несложные примеры с применением симплексного метода можно решать и вручную.