Методика определения оптимального плана изготовления деталей и расчета суммарных затрат для мелкосерийного производства с использованием оптимизационной модели
Международная
публикация
Н.
А. ЛяпкинаБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Ляпкина
Н.
А.,
Жарикова
А.
В. Методика определения оптимального плана изготовления деталей и расчета суммарных затрат для мелкосерийного производства с использованием оптимизационной модели // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
2801–2805. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54824.htm.
Аннотация. Статья посвящена расчету оптимального плана изготовления деталей для мелкосерийного производства с использованием оптимизационной модели. Авторы предлагают модель для поиска оптимального количества выпускаемых деталей и расчета суммарных затрат.
Ключевые слова:
мелкосерийное производство, оптимизационная модель, оптимальный план, суммарные затрат
Текст статьи
Ляпкина Наталья Александровна,Кандидат экономических наук, заведующийкафедрой«Экономика и управление», Рубцовский индустриальный институт (филиал) ФГБОУ ВПО «АлтГТУ имени И.И. Ползунова», г.Рубцовскnatlyapkina@yandex.ruЖарикова Анастасия Владимировна,Старший преподавателькафедры «Экономика и управление», Рубцовский индустриальный институт (филиал) ФГБОУ ВПО «АлтГТУ имени И.И. Ползунова», г.Рубцовскnastya1810@yandex.ru
Методика определения оптимального плана изготовления деталей и расчета суммарных затрат для мелкосерийного производства с использованием оптимизационной модели
Аннотация.Статья посвящена расчету оптимального плана изготовления деталей для мелкосерийного производства с использованием оптимизационной модели. Авторы предлагают модель для поиска оптимального количества выпускаемых деталей и расчета суммарных затрат.Ключевые слова: мелкосерийное производство, оптимизационная модель, оптимальный план, суммарные затрат.
Одной из современных особенностей в организации промышленного производства является преобладание мелкосерийного и позаказного производства. Мелкосерийное производство становится основным для большинства отечественных машиностроительных предприятий, что обусловлено необходимостью удовлетворения варьируемых требований потребителей конечной продукции. Существующий рынок, ориентированный на клиента, требует от производителей обеспечивать информационный контакт с потребителем, высокое качество продукции, реагировать на потребительский спрос и обеспечивать минимальные сроки поставок готовой продукции[1].
Доминирование такой организации производства влечет за собой ряд трудностей.Вопервых, отсутствие регулярности в выпуске изделий усложняет согласование структуры производственных мощностей подразделений предприятия (цехов и участков) и производственной программы на каждый плановоучетный период.Вовторых, соблюдение сроков выполнения заказов.В третьих, отклонение производственного процесса от определенного ритма может приводить к огромным экономическим потерям на предприятии: к простоям цехов и участков, к дополнительным затратам на восстановление нормального хода производства.Таким образом, возникает проблема совмещения определения оптимального плана изготовления, с одной стороны, и производственных критериев, с другой стороны, определяющих расходы на производство и загрузку оборудования предприятия. Проведенный авторами анализ разновидностей моделей,позволяющих определять оптимальный план производства,показал,что многие из них базируются на основах линейного программирования. Данные модели безусловно имеют преимущества относительно расчета оптимального плана изготовления деталей,но авторами данный метод не был взят за основу, так как одним из основных условий является линейная зависимостьмежду переменными[2].Однако, на предприятиибазового эксперимента (ОАО «АСМзапчасть» г. Рубцовск Алтайский край) проблема оптимизации плана изготовления деталейактуальна,но условия для применения линейного программирования отсутствовали. В результате чего было принято решение использовать оптимизационное моделирование для достижения обозначенной цели.Одним из инструментов, позволяющим достичь сбалансированности производственных процессов могут быть оптимизационные модели. При этом моделирование сводится к поэтапному отображению функционирования производственной системы, образованной множеством ресурсов и технологических операций на некотором интервале времени. В процессе имитации исходная информация преобразуется в выходную. В результате исследования получили модель производственной программы, направленной на выполнение следующих функций:1.Ведение журнала производства изделий;2.Определение среднего спроса на детали на текущую дату;3.Определение оптимального плана изготовления деталей;4.Расчет затрат на производство деталей;5.Расчет загруженности станков.Модель предназначена для поиска оптимального количества выпускаемых деталей и расчета суммарных затрат.Данная модель может быть внедрена в практическую деятельность экономических и производственных служб предприятий с мелкосерийным типом производства.Алгоритм использования предлагаемой модели состоит из трех основных этапов:1.Сбор исходной информации (включая внесение ее в базу данных специальной структуры).Данный этап является наиболее трудоемким в процессе использования модели. Элементы данного этапа, в первую очередь, будут определяться технологией производства определенного вида продукции, которые в общем виде должны включать: последовательность выполнения основных элементов операции с указанием затрат на их выполнение; стоимостное выражение затрат на изготовление анализируемого вида продукции (себестоимость); а также величину спроса на товар.2.Алгоритмработы.Работа с программой начинается с вывода на экран главного меню.Главное меню включает следующие элементы:пункт меню «Журнал работ» выводит на экран таблицу с произведенными ранее работами. пункт меню «Оценка спроса» выводит на экран таблицу с информацией о спросе товара на каждый месяц года. При изменении “Бегунка” имеется возможность изменить полноту выводимой информации.пункт меню «Прогноз» позволяет открыть форму поиска оптимального числа деталей, ввести начальные данные при необходимости и вывести оптимальное число деталей для изготовления и ожидаемую прибыль. пункт меню «Настройка» открывает окно настроек, позволяющее изменить даты и частоты ремонта при необходимости.3.Описание операцийПри запуске программы на экран будет выведено главное меню и окно расчета затрат на изготовление деталей.Для того, чтобы определить необходимое количество изготовления деталей нужно ввести количество деталей и нажать кнопку «Рассчитать». При этом также учитывается возможный брак и расчет затрат на них. При необходимости существует возможность выведения затратдля каждого станка в отдельности.В пункте меню «Журнал работ» существует возможность просмотра и анализа таблицы произведенных заказов.Пункт меню «Оценка спроса» дает возможность пользователю вывести на экран данные спроса на продукции за каждый месяц исследуемого периода.Подключая к работе пункт меню «Прогноз», появляется возможность расчета оптимального числа изделий. Нажатие кнопки «Показать/Скрыть» регулирует уровень отображения панели ввода количества ресурсов. При этом необходимо отметить, что подсчет происходит при открытии соответствующего окна и нажатии кнопки «Скрыть».Выбор пункта меню «Настройки» позволяет вывести на экран таблицу всех имеющихся в программе настроек. При изменении настроек необходимо нажать «Сохранить», иначе произойдет отмена всех введенных ранее изменений.В пункте меню «О программе» хранится вся информация об авторе программы. Завершение работы с программой происходит выбором пункта меню «Выход».4. Апробация моделиРассмотрим применение исследуемой модели на примере ОАО «АСМзапчасть».Цель –определить оптимальныйпланизготовления лап АСМ 00120 (сормайт) за месяц с использованием предлагаемой оптимизационной модели (рис.1).
Рисунок 1. Общий вид программы для расчета планаДля работы программы необходим исполняющий файл Lapa.exe, а также файл базы данных DBase.mdb, расположенный в каталоге с программой. Программа не требует большого объема оперативной памяти и будет работать на любой ЭВМ, на которой возможна работа с ЯП ObjectPascalв среде EmbarcaderoRadStudioDelphiXE4.Проведя сбор исходной информации согласно алгоритмуиспользования предлагаемой модели, приступаем к расчету оптимального объема выпуска продукции.На основе журнала заказов (рис.2) была рассчитана средняявеличинаспроса(рис. 3).
Рисунок 2. Журнал заказов на изготовление деталей
Рисунок 3. Оценка спроса товара
Таким образом,спрос деталей на январь составит 149 деталей.С учетом ограничений по оборотным средствам,производственным мощностям,трудовым ресурсам и исходному сырью,было определено максимально допустимое число деталей «лапа АСМ 00120» с учетом ресурсов (рис.4).С учетом запаса ресурсов, предприятие может изготовить 26 ед. продукции(количество не превышает спроса), и при наценки в 20% реализуеттовар, получая 1530,20 руб. прибыли.
Рисунок 4. Определение максимально допустимого числа деталейВ закладке «Настройка» была произведена настройка уведомлений о необходимости ремонта оборудования с учетом даты последнего ремонта. Применение данной закладки позволит своевременно осуществлять текущий ремонт оборудования,что в результате повысит коэффициент ритмичности работы предприятия и избежать простои.
Рисунок 5.Настройка уведомлений о необходимости ремонта
В итоге применения предлагаемой оптимизационной программы были получены следующие результаты (рис.6):1.Оптимальный план производства лап в месяц составит 26 штук,но учитывая уровень брака оптимальный объем производства 27 штук.2.Рассчитана полная себестоимость на весь оптимальный объем производства –7724,97 рублей.3.Определены общие затраты времени: общее время работы,общее время простоя,средняя загруженность оборудования.
Рисунок 6. Определениеоптимального плана изготовления деталей и расчета суммарных затрат для мелкосерийного производства с использованием оптимизационной модели
Подводя итог, можно отметить, что использование данной программы в практическойдеятельностиэкономических и производственных служб предприятияс мелкосерийным типом производствапозволяет экономить трудовые,временные,финансовые ресурсы при расчете оптимального количества выпускаемых деталей и суммарных затраткак в целом по всему производственному циклу изготовления лапы,так и по отдельным операциям технологического процесса.
Ссылки на источники1.Жарикова А.В., Ляпкина Н.А. Оперативное планирование как один из этапов управления изменениями //Современные тенденции в образовании и науки: сборник научных трудов по материалам Международной научнопрактической конференции 28 декабря 2012г.: в 10частях. Ч.8 ; Мво обр. и науки РФ. Тамбов: Издво ТРОО«БизнесНаукаОбщество», 2013. –С.9294.2.Линейное программирование. Яндекс.Словари›Лопатников. —2003.–URL: http://www.slovari.yandex.ru
NataliaLyapkina
Candidate of EconomicSciences, HeadofDepartment "Economics and Management", RubtsovskyIndustrial Institute(branch) ofVPO"AltSTU named after IIPolzunova"Rubtsovsk natlyapkina@yandex.ruAnastasia Zharikova
Senior Lecturerof the Department "Economics and Management", RubtsovskyIndustrial Institute(branch) ofVPO"AltSTU named after IIPolzunova"Rubtsovsk nastya1810@yandex.ruMethods of determining theoptimal planthe manufacture of partsandcalculatethe total costsforsmallscale productionusingoptimization modelAbstract. Article is devoted tothe calculation ofthe optimal planthe manufacture of partsforsmall batch productionusingan optimization model. The authorspropose a modelto find the optimalnumber ofpartsproducedandcalculatethe total cost.Keywords: smallscale production,the optimization model, the optimal plan, the total cost.
Методика определения оптимального плана изготовления деталей и расчета суммарных затрат для мелкосерийного производства с использованием оптимизационной модели
Аннотация.Статья посвящена расчету оптимального плана изготовления деталей для мелкосерийного производства с использованием оптимизационной модели. Авторы предлагают модель для поиска оптимального количества выпускаемых деталей и расчета суммарных затрат.Ключевые слова: мелкосерийное производство, оптимизационная модель, оптимальный план, суммарные затрат.
Одной из современных особенностей в организации промышленного производства является преобладание мелкосерийного и позаказного производства. Мелкосерийное производство становится основным для большинства отечественных машиностроительных предприятий, что обусловлено необходимостью удовлетворения варьируемых требований потребителей конечной продукции. Существующий рынок, ориентированный на клиента, требует от производителей обеспечивать информационный контакт с потребителем, высокое качество продукции, реагировать на потребительский спрос и обеспечивать минимальные сроки поставок готовой продукции[1].
Доминирование такой организации производства влечет за собой ряд трудностей.Вопервых, отсутствие регулярности в выпуске изделий усложняет согласование структуры производственных мощностей подразделений предприятия (цехов и участков) и производственной программы на каждый плановоучетный период.Вовторых, соблюдение сроков выполнения заказов.В третьих, отклонение производственного процесса от определенного ритма может приводить к огромным экономическим потерям на предприятии: к простоям цехов и участков, к дополнительным затратам на восстановление нормального хода производства.Таким образом, возникает проблема совмещения определения оптимального плана изготовления, с одной стороны, и производственных критериев, с другой стороны, определяющих расходы на производство и загрузку оборудования предприятия. Проведенный авторами анализ разновидностей моделей,позволяющих определять оптимальный план производства,показал,что многие из них базируются на основах линейного программирования. Данные модели безусловно имеют преимущества относительно расчета оптимального плана изготовления деталей,но авторами данный метод не был взят за основу, так как одним из основных условий является линейная зависимостьмежду переменными[2].Однако, на предприятиибазового эксперимента (ОАО «АСМзапчасть» г. Рубцовск Алтайский край) проблема оптимизации плана изготовления деталейактуальна,но условия для применения линейного программирования отсутствовали. В результате чего было принято решение использовать оптимизационное моделирование для достижения обозначенной цели.Одним из инструментов, позволяющим достичь сбалансированности производственных процессов могут быть оптимизационные модели. При этом моделирование сводится к поэтапному отображению функционирования производственной системы, образованной множеством ресурсов и технологических операций на некотором интервале времени. В процессе имитации исходная информация преобразуется в выходную. В результате исследования получили модель производственной программы, направленной на выполнение следующих функций:1.Ведение журнала производства изделий;2.Определение среднего спроса на детали на текущую дату;3.Определение оптимального плана изготовления деталей;4.Расчет затрат на производство деталей;5.Расчет загруженности станков.Модель предназначена для поиска оптимального количества выпускаемых деталей и расчета суммарных затрат.Данная модель может быть внедрена в практическую деятельность экономических и производственных служб предприятий с мелкосерийным типом производства.Алгоритм использования предлагаемой модели состоит из трех основных этапов:1.Сбор исходной информации (включая внесение ее в базу данных специальной структуры).Данный этап является наиболее трудоемким в процессе использования модели. Элементы данного этапа, в первую очередь, будут определяться технологией производства определенного вида продукции, которые в общем виде должны включать: последовательность выполнения основных элементов операции с указанием затрат на их выполнение; стоимостное выражение затрат на изготовление анализируемого вида продукции (себестоимость); а также величину спроса на товар.2.Алгоритмработы.Работа с программой начинается с вывода на экран главного меню.Главное меню включает следующие элементы:пункт меню «Журнал работ» выводит на экран таблицу с произведенными ранее работами. пункт меню «Оценка спроса» выводит на экран таблицу с информацией о спросе товара на каждый месяц года. При изменении “Бегунка” имеется возможность изменить полноту выводимой информации.пункт меню «Прогноз» позволяет открыть форму поиска оптимального числа деталей, ввести начальные данные при необходимости и вывести оптимальное число деталей для изготовления и ожидаемую прибыль. пункт меню «Настройка» открывает окно настроек, позволяющее изменить даты и частоты ремонта при необходимости.3.Описание операцийПри запуске программы на экран будет выведено главное меню и окно расчета затрат на изготовление деталей.Для того, чтобы определить необходимое количество изготовления деталей нужно ввести количество деталей и нажать кнопку «Рассчитать». При этом также учитывается возможный брак и расчет затрат на них. При необходимости существует возможность выведения затратдля каждого станка в отдельности.В пункте меню «Журнал работ» существует возможность просмотра и анализа таблицы произведенных заказов.Пункт меню «Оценка спроса» дает возможность пользователю вывести на экран данные спроса на продукции за каждый месяц исследуемого периода.Подключая к работе пункт меню «Прогноз», появляется возможность расчета оптимального числа изделий. Нажатие кнопки «Показать/Скрыть» регулирует уровень отображения панели ввода количества ресурсов. При этом необходимо отметить, что подсчет происходит при открытии соответствующего окна и нажатии кнопки «Скрыть».Выбор пункта меню «Настройки» позволяет вывести на экран таблицу всех имеющихся в программе настроек. При изменении настроек необходимо нажать «Сохранить», иначе произойдет отмена всех введенных ранее изменений.В пункте меню «О программе» хранится вся информация об авторе программы. Завершение работы с программой происходит выбором пункта меню «Выход».4. Апробация моделиРассмотрим применение исследуемой модели на примере ОАО «АСМзапчасть».Цель –определить оптимальныйпланизготовления лап АСМ 00120 (сормайт) за месяц с использованием предлагаемой оптимизационной модели (рис.1).
Рисунок 1. Общий вид программы для расчета планаДля работы программы необходим исполняющий файл Lapa.exe, а также файл базы данных DBase.mdb, расположенный в каталоге с программой. Программа не требует большого объема оперативной памяти и будет работать на любой ЭВМ, на которой возможна работа с ЯП ObjectPascalв среде EmbarcaderoRadStudioDelphiXE4.Проведя сбор исходной информации согласно алгоритмуиспользования предлагаемой модели, приступаем к расчету оптимального объема выпуска продукции.На основе журнала заказов (рис.2) была рассчитана средняявеличинаспроса(рис. 3).
Рисунок 2. Журнал заказов на изготовление деталей
Рисунок 3. Оценка спроса товара
Таким образом,спрос деталей на январь составит 149 деталей.С учетом ограничений по оборотным средствам,производственным мощностям,трудовым ресурсам и исходному сырью,было определено максимально допустимое число деталей «лапа АСМ 00120» с учетом ресурсов (рис.4).С учетом запаса ресурсов, предприятие может изготовить 26 ед. продукции(количество не превышает спроса), и при наценки в 20% реализуеттовар, получая 1530,20 руб. прибыли.
Рисунок 4. Определение максимально допустимого числа деталейВ закладке «Настройка» была произведена настройка уведомлений о необходимости ремонта оборудования с учетом даты последнего ремонта. Применение данной закладки позволит своевременно осуществлять текущий ремонт оборудования,что в результате повысит коэффициент ритмичности работы предприятия и избежать простои.
Рисунок 5.Настройка уведомлений о необходимости ремонта
В итоге применения предлагаемой оптимизационной программы были получены следующие результаты (рис.6):1.Оптимальный план производства лап в месяц составит 26 штук,но учитывая уровень брака оптимальный объем производства 27 штук.2.Рассчитана полная себестоимость на весь оптимальный объем производства –7724,97 рублей.3.Определены общие затраты времени: общее время работы,общее время простоя,средняя загруженность оборудования.
Рисунок 6. Определениеоптимального плана изготовления деталей и расчета суммарных затрат для мелкосерийного производства с использованием оптимизационной модели
Подводя итог, можно отметить, что использование данной программы в практическойдеятельностиэкономических и производственных служб предприятияс мелкосерийным типом производствапозволяет экономить трудовые,временные,финансовые ресурсы при расчете оптимального количества выпускаемых деталей и суммарных затраткак в целом по всему производственному циклу изготовления лапы,так и по отдельным операциям технологического процесса.
Ссылки на источники1.Жарикова А.В., Ляпкина Н.А. Оперативное планирование как один из этапов управления изменениями //Современные тенденции в образовании и науки: сборник научных трудов по материалам Международной научнопрактической конференции 28 декабря 2012г.: в 10частях. Ч.8 ; Мво обр. и науки РФ. Тамбов: Издво ТРОО«БизнесНаукаОбщество», 2013. –С.9294.2.Линейное программирование. Яндекс.Словари›Лопатников. —2003.–URL: http://www.slovari.yandex.ru
NataliaLyapkina
Candidate of EconomicSciences, HeadofDepartment "Economics and Management", RubtsovskyIndustrial Institute(branch) ofVPO"AltSTU named after IIPolzunova"Rubtsovsk natlyapkina@yandex.ruAnastasia Zharikova
Senior Lecturerof the Department "Economics and Management", RubtsovskyIndustrial Institute(branch) ofVPO"AltSTU named after IIPolzunova"Rubtsovsk nastya1810@yandex.ruMethods of determining theoptimal planthe manufacture of partsandcalculatethe total costsforsmallscale productionusingoptimization modelAbstract. Article is devoted tothe calculation ofthe optimal planthe manufacture of partsforsmall batch productionusingan optimization model. The authorspropose a modelto find the optimalnumber ofpartsproducedandcalculatethe total cost.Keywords: smallscale production,the optimization model, the optimal plan, the total cost.
