Geum.ru
Темы диссертаций по экономике » Математические и инструментальные методы экономики

Процедуры выработки управленческих решений в строительно-монтажном тресте на основе оптимизационных моделей тема диссертации по экономике, полный текст автореферата



Автореферат



Ученая степень кандидат экономических наук
Автор Изосимов, Михаил Юрьевич
Место защиты Москва
Год 1992
Шифр ВАК РФ 08.00.13

Автореферат диссертации по теме "Процедуры выработки управленческих решений в строительно-монтажном тресте на основе оптимизационных моделей"

ЭСУДАРСТВЕННЛЯ ОРДЕН* ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ УПРАВЛЕНИЯ ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

На правах рукописи

ИЗОСИМОВ МИХАИЛ ЮРЬЕВИЧ

ПРОЦЕДУРЫ ВЫРАБОТКИ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНОМ ТРЕСТЕ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

08.00.13. - экономико-математические методы

Автореферат хртяцяи на соискание ученой стелим кандидата экономических наук

Москва - 1992

Работа выпонена в

Государственной академии управления им.С.Орджоникидзе.

Научный руководитель: кандидат экономических наук,доцент Блинов О.Е.

Официальные оппоненты: доктор экономических наук,профессор . Колемаев В.А.

кандидат экономических наук Таирова И.Б.

Ведущая организация: Всесоозное научно-техническое обедаете! строителей

Защита состоится

"25" февраля 1992 г. в 14 часов

на заседании специализированного cose К 053.21.07. в Государственной академии управления по адресу: 109542 Москва,.Рязанский проспект,- дом 99, 3; заседаний ученого совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственнс академии управления.

Автореферат разослан

1892 г.

Ученый секретарь г л ,

специализированного совета ^t^r^n^Абрамова Л.Д.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1о данным исследований, специфика формирования оптимального балансированного плана строительной организации имеет три )Сновные особенности:большая размерностиь решаемой задачи; 1ежесткость 'ограничений'.многообразие ограничений и конфликтов, юзнихасцих в процессе планирования.

юлыиая размерность решаемой задачи порождает немало сложностей |ри планировании работы треста. Размерность определяется юличеством рассматриваемых в процессе планирования элементов -даний и сооружений, строительных организаций, видов >абот,специальностей рабочих, материальных' ресурсов, машин и механизмов,

'ак реальный строительно-монтажиый трест ведет строительство в :реднем на 80-ти объектах, при этом необходимо на каждом >бъекте выделять, по крайней мере 20 укруненых работ. На :убподряде у треста может действовать до 30 специализированных >рганзаций. Поставку материальных ресурсов на стройки треста югут производить десятки предприятий строительных конструкций I деталей,предприятия нерудных и местных строительных итеолаловк а также снабженческо-сбытовые организации и

шсазчикм; .

Серьезным ограничением является также требования ехиологического характера. Учет технологии в организации троительства достаточно сложен. Нужно соблюдать юследоаатеяьность и взаимосвязь выпонения работ, следить за пециальными техологическими условиями:одни работы запрещается ыпонять зимой, а другие запрещается прерывать. По каждой аботе определяется потребность и возможность обеспечения всеми идами ресурсов - рабочей силой, механизмами,материалами, Онструкциямм и т.д.

гтинт конкретных условий неизбежно приводит к определенности . расчетов как по определению величины отребности, так и возможности. Так на расчет потребности в абочей силе оказывает влияние производительность труда, вторая в реальных условиях может иметь достаточно большие т к (гонения от средней величины, используемой при составлении /тана.

Достаточно гибкими оказываются и данные об ограничениях по материальным ресурсам, по числу рабочих, количеству механизмов. Например, ограничение численности рабочих может быть нежестким из-за того,что на стройку заказчик может прислать своих специалистов или вышестоящая организация направит лодей из другого треста.

Сложность баланса, связанная со спецификой задания ограничений при планировании строительного производства не . исчерпывается только их нежесткостыо. Планирование усложняется из-за многообразия видов ограничений. По Х одним видам ресурсов контролируется ограничение типа "не больше", по другим "не меньше", по третьим требуется обеспечить их поное и равномерное использование.

Особенности формирования оптимального сбалансированного плана определяют и трудности методов решения этой проблемы. Необходимо решить три круга задач. Первый круг задач связан с подготовкой информации об объектах строительства. По каждой стройке нужно определить на основнии проектно-сметной документации структуру СМР, их . объемы, трудоемкость, испонителей, потребность в средствах механизации и материально-технических ресурсах. Затем нужно составить организационно-технологическую модель возведения объекта. Все это, по существу комплекс задач подготовки строительного производства.

Второй круг задач связан с описанием и формализацией производственно-хозяйственных . условий, в которых дожна решаться задача планирования. К ним относятся задания, определяемое вышестоящей организацией, сроки ввода объектов, ограничения по материально-техническим ресурсам, по средствам механизации, рабочей силе и некоторые другие показатели. Третий круг задач представляет собой собственно планирование. Базовой здесь является задача управления деятельность!) строительной организации. При ее решении формируется оптимальный сбалансированный календарный план, учитывавший следуоцие условия:

1)заданные сроки начала и окончания объектов и выпонения отдельных работ;

2)ограничения по рабочей силе и средствам механизации, заданные на любой период;

Отграничения по материально-техническим ресурсам, которые могут устанавливаться либо по объемам на определенные периоды, либо через сроки их поступления;

4 Ограничения по финансированию строек, отдельных зданий и сооружений;

5)ограничения по мощности предприятий - поставщиком материально-технических ресурсов.

6)организационно-технологические условия возведения каждого объекта, которые задастся сетевой моделыз и набором несетевых характеристик.

В самом общем виде задача календарного планирования может быть сформулирована как задача распределения во времени ограниченных ресурсов по строительно-монтажным работам, принадлежащих всему множеству об'ектов, запланированных к строительству. Причем распределение ресурсов осуществляется в соответствии с каким-либо критерием оптимальности, а работа выпоняется тогда и только тогда, когда на ев выпонение выделено необходимое количество ресурсов.

Календарные планы дожны удовлетворять : определенным требованиям. Основные из них,- п'Ь нашему мнении", следующие: 1) Так как задача календарного ланирования имеет множество вариантов решения, то в основе ее расчета дожен лежать некий критерий оптимальности. Причем дожен быть выбран такой показатель, который отражал бы реальные потребности строительной организациям которым она будет руководствоваться о ходе реализации плана.

2} Оптимизация календарного планирования дожна охватывать деятельность всэй строительной организации, все объекты, вклоченныэ в ее план, причем календарный план дожен быть единым, целым для всего комплекса объектов изначально, еще при его составлении, а не представлять собой механически сведенную суьму календарных планов строительства отдельно взятых объектов,

3) При решении задач, календарного планирования дожна учитываться возможность', технологических перерывов. Они могут быть вызваны отсутствием или поздней поставкой материально-

технических ресурсов, а также нецелесообразностью с точки зрения выбранного критерия оптимальности дальнейшего использования ресурсов на прерываемой работе. Причем время выпонения каждой работы является величиной, зависящей от наличия используемых ресурсов и определяемой в процессе составления плана.

4) Оптимальный *алендарный план дожен быть сбалансирован пс всем видам ресурсов, влияющим на план строительное производства.

5) Составленные планы дожны подвергаться систематическому обновлению. Вероятностный характер строительного производствл оказывает существенное дестабилизирующее воздействие н; календарные планы и требует сравнительно частот* перепланирования, т.е. возможности многократного перерасчетл задач с течением времени. Перерасчет планов производится исход: из изменений в исходной информации, которые могут носит! следующий харак тер:

- ввод или исключение каких-либо объектов;

учет выпоненных за прошедший период работ н; объектах;

изменение параметров работ на объектах; Х новые данные о ресурсных ограничениях;

- изменения директивных заданий;

- изменение технологической последовательности работ,

В связи со сложностью решаемой задачи и вышеизложенным требованиями календарное планирование представляет собо многошаговый итерационный процесс, который можно условн разбить на два этапа: На первом этапе составляется годово календарный план. Основные задачи которого:

- координация работы всех участников строительства;

увязка плана строительства с планом материально

технического обеспечения; формирование годовой финансовой политики строительно оршнизации и плана развития подсобных производств При этом целью годового календарного планирования являете построение плана деятельности строительной организации который приводил бы ее к оптимальным конечнь результатам.Аналогичная цель дожна быть поставлена и пере

оперативный планированием, которое является вторым этапом календарного планирования, необходимость в котором возникает в связи с отклонениями от графика работ и уточнением исходной информации а ходе реализации плана. Годовой и оперативный планы дожны использовать единуо нормативнуо базу, обтуо систему показателей и ограничений, с той лишь разницей, что данные для оперативного планирования несут а себе меньшую степень неопределенности. Необходимо особо подчеркнуть, что годовой календарный план не дожен служить основой расчета оперативного плана, т.к. из-за неточности исходной информации, приобретает скорее характер прогноза, чем плана. Но при этом годовой календарный план, может стать источником появления допонительных ограничений для задачи оперативного планирования. Так, например, на основе расчитанной годовой программ О/Р может быть заключен договор с предприятием-поставщиком на поставку каких-либо строительных материалов, что приводит к необходимости ввести допонительное ресурсное ограничение при составлении оперативного плана. Таким образом оперативное календарное планирование необходимо рассматривать как оптимальное распределение во времени материально-технических и трудовых ресурсов по строительно-монтажным работам, начиная с текущего (планируемого) t-ro интервала времени и до конца года. Задача оперативного планирования -уточнение показателей годового календарного плана и доведение их до конкретных испонителей на ближайший период времени. В самом общем виде методика формирования оперативного плана дожна выглядеть следуоцим образом:

1.Исходя из фактического хода СМР, определяется объемы выпоненных работ В стоимостных или в натуральных измерителях.

2.Уточняется информация о ресурсах системы, об изменениях b технологии строительства, о новых заданиях по вводу обьектов и т.д..

3.Строится оптимальный сбалансированный календарный план на период от i до Т (t<T, Т-количество временных интервалов в году). В качестве критерия оптимальности используется тот же показатель, что и для оптимизации годового календарного плана f*(Xl,G')-max(f(X*,Gt)l Xt+X-X.G'CG)

где f(Х1,6,)_ФУН*ЧИЯ1 отражающая эффективность работы

строительной организации по итогам года.

X-мнохество строительо-монтахных работ .планируемых к испонению в течение года (при недостаточном количестве ресурсов, часть из них может быть перенесена на следующий год);

й-множество распределяемых ресурсов,; С1-ресурсы, распределяемые за период от т до Т;

XI-множество незавершенных и неначатых строительно-монтажных работ;

Х-множество работ, завершенных на момент составления

оперативного плана. Для каждого интервала I процесс дожен быть воспроизведен заново.

В целях реализации предлагаемого подхода к оперативному планирование, представляется, целесообразным для составления сбалансированного календарного плана использовать в качестве базовой следующею оптимизационную модель. Входные величины /

К-общее количество наименований.ресурсов . . -(^-количество наименований хранимых ресурсов Т-номер последней декады в году.

I-множество объектов .строительство которых дожно быть

завершено е текущем году . 1С*)-множество объектов .строительство которых дожно

быть завершено в Ч-ой декаде.' В(I|])-множество работ .предшествующих)*ой работе на I-ом объекте,

0(1)-множество работ,которые не могут быть выпонены в поном объема за одну декаду на 1-ом объекте. п|-номвр последней работы на I-ом объекте . а* |Хколичество кто ресурса, необходимое для выпонения

работы (1,|) в поном обьемо Ьк(0*постаека (для рабочей силы и средств механизации' наличие) к-го ресурса й 1-ую декаду , Ьк(1)-прогноз суммарной поставки (наличия) к-го ресурса

за период от (Т-И)-ой до Т-ой декады. Ь^-остаток к-го (хранимого) ресурса на начало текущего года .

х||-доля выпонения 1-ой работы на 1-ом объекте на начало года

Х||-максимально возможная доля выпонения работы (1,|) за декаду

Х|](0-доля выпонения работы (I.]) за период от начала

года до (1-1)-ой декады включительно. Выходные величины

| (^)* I} -Доля выпонения }-ой работы на 1-ом объекте соответственно за текущую 1-уо декаду, нз когоруо составляется , оперативный план, за период от 0+1)-ой до Т-ой декады, за год

У1 ((^-вспомогательная переменная, принимающая значение 1, если работа (1,1) завершена в г-уо декаду, О-в противном случае У1-вспомогательная переменная, принимающая значение 1,если работа (I,]) завершена а текущем году, 0 - в противном случае Ограничения модели 1. Ресурсные ограничения

2Га* ]хТ)(|)Ьк+ХЬк(т)-2э,5 ](т), к-1...,К,, VI. 1 (1)

а11Хц()ч<Ь*к+2Ьк{г)+Ьк(1), к-1,...,К,. VI,! (2)

к-к1+1,,,К, VI,| (3),

к-к1-М...К. VI,! (4)

Первые дза ограничения - ограничения на хранимые ресурсы. Ограничения (3) и (4)-ограничения по не*ранимым ресурсам. Ошсл этих ограничений состоит в том, что потребность в ресурсах не дожна превышать их наличие. Х , .

2.Ограничения .связанные- с выпонением заданий по вводу объектов.

Га1]Х| ](1)Ьк(1)

((КО - (5) 1С 1(1) (6)

Т.е. строительство определенных объектов дожно быть закончено не позднее г-ой декады, на которую составляется оперативный план.

3.Ограничения, связанные с технологической последовательностьл) работ .

Y(t)-x|i(tKx<ji+xj(t), VIJ (7)

Yij-Xi<*i- vi ' (8)

У||(О-хц(О*0. К В(П) .VI1 (9)

УП-*1|*0, l(B(i) ,Vli (10)

Работа может быть начата только в том случае, если -предшествуемая ей работа поностью завершена. 4.Ограничения на допустимые значения переменных .

xi (t) i 0, х j sO, Vtj (11)

0<y(t)$1 , целочисленная, VI | (12)

0<уц , целочисленная , VI j (13)

0<хц<1-х"ц. Vi| (14)

x|j(л)<S||. 01) (0( I) (15)

Ограничение (15) связано с существованием определенного предела интенсивности потребления ресурсов, превышение которого приводит к увеличение себестоимости работы без увеличения скорости ее выпонения,что отрицательно сказывается на эффективности строительства. . Х

К преимуществам описанной модели следует отнести возможность использования различных критериев для оптимизации оперативного плана. Выбор того или иного критерия эффективности зависит от конкретной проблемной ситуации и системы предпочтений у лица принимавшего решение при сравнении вариантов плана. Кроме тогр возможна и многокритериальная постановка задачи, при которой наилучшее решение находится в соответствии с заданным множеством локальных критериев Р| , образующих векторный критерий Р-(Р1,Р2.ХХ Х .Рщ) Х Поиск оптимального решения (оптимального по Порето) может быть осуществлен на основе

некоторых принципов принятия решений, известных в настоящее всемя.

При помощи рассмотренной модели можно построить сбалансированный календарный план на период си момента его составления и до конца года, оптимизированный в соответствии с каким-либо критерием (или критериями при многокритериальной постановке задачи), определяющим эффективность работы треста за текущий год . По этой причине модель может быть использоаана двояко: во-пеовых. по своему прямому назначение, т.е. для составления оперативного плана, во-вторых, для составления годового календарного плана. Единственное требование, которое здесь может быть выдвинуто допонительно - это знание графика поставок ресурсов или хотя бы прогнозных значений этих поставок в каждую т-ую декаду .

Для составления годового календарного плана предлагается ипользовать специальный агоритм пошаговой оптимизации. Идея агоритма заключается в получении оптимального календарного плана с помощью многошагового процессса принятия решений. Сущность данного процесса заключается в последовательном формировании условно-оптимальных планов путем перехода от шага к шагу. При этом формируемый на каждом шаге план зависит как от числа строительно-монтажных работ, незавершенных к моменту времени шага, так и от решений, принятых на предыдущих шагах. В связи с этим, при невозможности получения условно-оптимального решения на каком-либо шаге (например, из-за несовместности ресурсных ограничений и заданий по . вводу объектов) осуществляется возврат к предыдущему шагу и пересмотр ранее примятого на нем решения с учетом необходимости Получения реезнмй на даииом шаге.

Под шагом т (1-1,... ,Т) будем понимать интервал времени по длительности равный одной декаде. Условно-оптимальные решения на каждом шаге будем получать при помощи описанной уже нами ^пели оперативного планирования.

Для р^^этриааемого многошагового процесса управления определим фазовые управление, уравнение процесса и

параметры.

Применительно к модели (Мб) вй:7?Г1?м 'г>азоаЫ)!в "временных является ммодество объемов работ 01-(*1 мв

завершенных до начала рассматриваемого шага (1-ой декады); вектором управления - вбъвдоадкение множества объемов работ, выпоненных на данном шаге >СО-{х| (0). и множества объемов работ. союс>ш! необходимо будет выпонить в течение периода от (1+1)-ой декады и до конца годэ ХА(0л(х| (0). Уравнение процесса представляет собой иыражение. в соответствии с которым,состояние процесса 0! перед очередным шагом преобразуется в конечное состояние в зависимости от управления выбранного на данном шаге. Это уравнение можно представить в виде следуощей системы:

хА(1-1)-Х(г)+хА(т), 1-2......Т-1 (16)

Х(1-1)+хВ(с-1)-Хв(1), Д-2......Т-1 (17)

ХА(Т-1)-Х(Т) . (18)

Параметрами многошагового процесса являотся величины 0(1), а*];, Ьк(0. Ь|(. х")], *Д, конкретные значения которых определяет вектора управления на каждом маге.

Решение Х(I), г) назовем допустимым, если оно удовлетворяет (1-15), .допустимое? решение - уемвно-ептммальным, ест оно на шаге I максимизирует (минимизирует) еабраннуо целевую фунхцио, а условно-оптимальное решение - оптимальным, веля она в

совокупности максимизирует (мишмааивует) цеяевуо функция после завершения многошагового процесса,ййин*тия решений. Аналогичный оптимальный план может быть получен и при использовании модели годового календарного плакирования , которуо в самой обдам вида можно представить еяедуацим образом:

|Х| |(г)<1чс-2Ьк(т). 1-1...Т.1С-1....К1. VI.! (19)

Ел11Х| I5Ь!сС ч . .Т.к-К^-Н.....К VI,! (20)

1-1...Т. 1(1(1). (21)

х'^Гх|((г)>у,,(0. 1-1 ...Т. VII (221

У1|()чЧ|(О*0, 1(8(1|.) .11.1-1,..Т 183)

О(х|}(0 <1. VII. (24)

О Су| |(с) С1 , целочисленная --'"(25)

В силу большого количеств: целочисленных перемеииых решить задачу существующими программными средствами не кргдстевлявяся возможным. Поэтому, при составлении) годового календарного плана

предпочтение дожно 6>мь отдано модели оперативного планирования (1-15), т.к. юличество целочисленных переменных в ней в Т/2 раз меньше. Но преимущество специального агоритма пошэголой оптимизации для построения годового календарного плана состоит не только в этом. Такой подход дает возможность гораздо более точно имитировать вероятностный харзктер поставок материальных ресурсов, а гз*' возможность ксроектирозки решений а процессе составления пАна.

вывода И ПРЕДЛОЖЕН/,К. Основные результаты выпоненного исследования свс^ятс к следующему:

1. Исследование и анализ существующей систепы планирований строительного производства выявили ряд недостатков, которые не позволяет строительным организациям в поной мере использовать внутрихозяйственные резервы и производственные мощности. К ним относятся следующие: недостаточная проработка планов; отсутствие экономически и научно обоснованного подхода к формированию плановых показателе.о; <эе.*з?ление календарных планов строительства без учета обф&течетостм ресурсами и хозрасчетных интересов ' ряд другл, котерые выводят к тому, что не уменьшается, а порей и &оз>растат себестоимость строительств. увеличивается п&№6<хительносТь возаеления об'ектов и уровень мезл#еданл'йг* производства. Ввиду того, является актуальным пвк&мз качества и научной обоснованности разрабатываемых планов путо Широкого применение ЭМИ и ВТ.

2. Анализ существуодих и экономико-математических моделей формирования к планов выявили, что при решении данной првблемы Ыв Служися единый пэдход, и она требует дальнейших эконешчлол ягелевое амий.

3. В диссертации гсснх1Р9г- $ж>нймнко-мзт8матическая модель, позволяющая построить аптимвйийшо бйяанскрованный календарный план, учитызааций как твхнелагив - б^деедемия об'ектов так и многообразие ресурсных аграничакий. ФятгМл9ация плана, з оскаау котервй полояен метод решения задач ивявчмеявии^гв-шнвйкого программирования, мажет быть преизведена при различных критериях оптимальности.

л. Разработан специальный агоритм пошаговой оптимизации для построения годового календарного плана с1роительно-монтажных ."асот, позволявшей решать задами большой размерности. Разработана интера*тианэя система годового хэлендарного гтянирсвания. предоставляющая возможность облегчить и ускорить процесс принятий плановых решений, обеспечивааадя (/.шгоиариантность расчетов и выбор наиболее приемлемых, с точки зрения экономической самостоятельности, вариантов плана.

6. Разработано информационное и программное обеспечение предлагаемой интерактивной системы.

7. Разработана деловая игра, позволяющая предусмотреть мероприятия, обеспечиваацие успешное внедрение и эффективное Функционирование будувдей автоматизированной системы календарного планирования строительной организации.

Основные положения диссертации опубликованы а следующих работах:

1. Изосимов М.Ю. "Календарное планирование а строительном производстве", в сб.: "Экономико-математические методы в управлении народным хозяйством", - И., ГАУ, 1991

2. Изосимов М.Ю. "Оперативное планирование производственной деятельности в строительно-монтажном тресте*, в сб.: "Экономим-математическое моделирование а управлении народным хозяйством", - М.. ГАУ, 1991

3. Изосимов М.Ю. "Система ресурсных ограничений модели оперативного.планирования производственной деятельности е строительно-монтажной организации*, в сб.: "Экономико-математическое моделирование а управлении народным хозяйством", - М., ГАУ, 1991

Похожие диссертации