ENTERPRISE SUBSYSTEMS INTERACTION UNDER PURPOSEFUL CONTROL OF PRODUCT QUALITY
Abstract and keywords
Abstract (English):
The purpose of the paper is to study the interaction of social-economic, organizational and engineering subsystems of industrial enterprises during purposeful control of product quality. There is offered an interaction scheme of enterprise subsystems at product quality support. The simulation carried out allowed defining a difference between the values of managing impacts ensuring the reachability of the ends specified for a stationary state of enterprise activities and in the planned period of time for a time dependent of activities with the use of real data. To ensure actual reachability of the required values of the ends in the field of quality one requires to specify their increased values, in this connection there is introduced an idea of a gain factor. In the example considered for two values of product quality there is defined a field of values corresponding to gain factors showing a level of value increase of the ends required in the field of quality to ensure their actual reachability. With the use of fields revealed a possibility appeared to offer different variants of values of gain factors during managing solutions making. The directions for the further investigations connected with the analysis of operator structure to change values of enterprises subsystems in the course of the assurance of ends manageability in the field of quality are defined.

Keywords:
ends, quality, subsystems, enterprise, statistics, quasi-statistics
Text
Publication text (PDF): Read Download

Введение

 

В состав интегрированных систем менеджмента промышленных предприятий включают подсистемы менеджмента производством, ресурсами, финансами, персоналом, поставками, качеством, знаниями, окружающей среды и т.д. в рамках концепции всеобщего управления качеством [1]. Вместе с тем, при системном анализе структуры организации выделяют различные подсистемы в зависимости от точки зрения исследователя. При рассмотрении внутренней структуры системы управления организацией были выделены следующие блоки [2]:

- научное обоснование системы;

- целевая подсистема;

- обеспечивающая подсистема;

- управляемая подсистема;

- управляющая подсистема.

Рассмотрены два варианта разделения организации на четыре подсистемы [3], в первом из них выделены: технология, организация, персонал и экономика, а во втором варианте: внеоборотные нефинансовые активы, оборотные материальные активы, персонал и финансы. При исследовании взаимодействия подсистем промышленных предприятий при целевом управлении в области качества было предложено рассматривать три подсистемы: социально-экономическую (СЭП), организационную (ОП) и техническую (ТП), механизм взаимодействия которых был рассмотрен в работе [4]. Целесообразность рассмотрения подсистем не противоречит процессному подходу, поскольку соответствует исследованию деятельности предприятия без ее декомпозиции на процессы.

Задачей данной работы является исследование взаимодействия социально-экономической, организационной и технической подсистем предприятий при управлении по целям области качества.

 

 

Взаимодействие подсистем предприятий при обеспечении качества продукции

 

При решении поставленной задачи будем использовать линейную модель динамики качества, разработанную авторами [5] и имеющую стандартный вид линейной стационарной системы управления в пространстве состояний [6]:

,           (1)

где X = (X(1), X(2))т – вектор текущих значений целей в области качества и скоростей их изменения; X(1) – текущие значения целей в области качества, в т.ч. качества продукции, X(2) – скорости изменения X(1); U(t) = (U(1), U(2))т – вектор управления, U(1) и U(2) – составляющие с размерностью (n) U(t) при управлении по целям и по скоростям их изменения, n – количество целей; A – матрица (2n×2n) системных свойств; B – матрица (2n×m) параметров управляющих воздействий, m ≥ 1.

Достаточно слабое условие к размерности матрицы B связано с тем, что количество управляющих воздействий при целевом управлении не может быть меньше количества целей в области качества. При управлении только по целям, строки матрицы B, соответствующие скоростям изменения целей, будут содержать только нулевые значения. Верхняя граница для определения m будет зависеть от выбранного класса функций управления, т.е. от выбранных базисных функций, например, при выборе полиноминального базиса (1, t, t2, t3) количество столбцов матрицы B будет равно m = 4.

Механизм взаимодействия рассматриваемых подсистем был раскрыт в работе [4], и при использовании модели (1) его можно отобразить в виде обобщенной схемы, представленной на рис. 1, где отражены три вида взаимодействия.

 

 

 

 

Рис. 1. Схема взаимодействия подсистем предприятий при обеспечении качества продукции

([X(t)] – требуемые значения целей в области качества)

 

 

Первый вид отражает взаимодействие между самими подсистемами, для определения принадлежности показателей деятельности к ним. Из схемы видно, что могут существовать показатели, принадлежащие только самим подсистемам отдельно (СЭП, ОП и ТП), а также четырем комбинациям их пересечений (СЭП ∩ ОП, СЭП ∩ ТП, ОП ∩ ТП, СЭП ∩ ОП ∩ ТП). Характеристики функционирования самих подсистем определяются через измеряемые показатели, используемые на конкретном предприятии. Второй вид взаимодействия определяется операторами F1, F2 и F3, определяющими связь между показателями подсистем и элементами матрицы A. Третий вид взаимодействия с использованием операторов Φ1, Φ2 и Φ3 обеспечивает управляемость целями в области качества, и именно он обуславливает целесообразность рассмотрения первых двух видов взаимодействий. Эти операторы не являются обратными к операторам F1, F2 и F3, поскольку связывают между собой показатели СЭП, ОП и ТП с элементами матрицы B и законами управления U(t). Суть последнего вида взаимодействия состоит в том, что несоответствие текущих значений целей X(t) их требуемым значениям [X(t)], определяемым с помощью отношений сравнения в блоке III, будет основой для разработки вариантов целенаправленного изменения значений показателей подсистем.

 

 

Примеры моделирования взаимодействия подсистем промышленных предприятий

 

В работе [7] дан перечень показателей деятельности предприятий текстильной и легкой промышленности и их значения за период 2013-2018 годы, использованные для построения регрессионной зависимости организационной устойчивости предприятий, как коэффициенты: Х1 – обновления основных производственных фондов; Х2 – абсолютной ликвидности денежных средств; Х3 – автономии капитала; X4 – отношения заемных средств к собственным; Х5 – текучести кадров; Х6 – информационной вооруженности; Х7 – удельный вес социальных льгот в объеме чистой прибыли; Х8 – удельный вес социальных льгот в фонде заработной платы; X9 – экологичности продукции; Х10 – текущей деятельности предприятия; Х11 – инновационного потенциала предприятия; Х12 – механизации (автоматизации) труда; X13 – ритмичности.

Установив цели в области качества X9 и X13, как в [8], выполним классификацию оставшихся показателей деятельности, как показателей подсистем, по рис. 1: СЭП ϵ {Х2, Х3, X4, Х5, Х7, Х8}, ТП ϵ {Х6, Х12}, СЭП ∩ ТП ϵ {Х1}, СЭП ∩ ОП ∩ ТП ϵ {Х10, Х11}. В целом, конечно, эти цели и показатели не полностью характеризуют как саму деятельность предприятия в области качества, так и его подсистемы, однако позволяют рассмотреть их взаимодействие и задачу управления. Формирование матрицы A на основе методов квалиметрии здесь также соответствует подходу [8]. Проблемным вопросом интерпретации результатов моделирования при рассмотрении ступенчатых управляющих воздействий по значениям целей является установление масштаба при соотнесении модельного и реального времени, поэтому в [8] используется понятие потенциальной достижимости целей. В данной работе рассмотрим два вида управляющих воздействий – ступенчатое и линейное, при этом структурные составляющие в полной модели (1) будут равны:

  •  n = 2, m = 4;
  •  x1X9, x2X13, x3 = dx1/dt, x4 = dx2/dt;
  •  u1 = [x1]∙H(t), u2 = [x2]∙H(t), u3 = 1, u4 = t, H(t) – функция Хэвисайда;
  •  a11 = a12 = a14 = a21 = a22 = a23 = 0, a13 = a24 = 1;
  •  b11 = b12 = b13 = b14 = b21 = b22 = b23 = b24 = b32 = b41 = 0;
  •  при только ступенчатых управлениях остальные составляющие матрицы B определяются из уравнений статики качества (dxi/dt = 0, i = 1, …, 4) и определяют потенциальную достижимость поставленных целей b31 = −a31 − a32[x2]/[x1], b42 = − a41[x1]/[x2] − a42, b33 = b34 = b43 = b44 = b32 = b41 = 0;
  •  при только линейных управлениях b31 = b32 = b41 = = b42 = 0, условия п.6 будут соответствовать уравнениям квазистатики качества, тогда остальные коэффициенты матрицы B определим из следующей системы уравнений:

 

 

a31x1(t) + a32x2(t) + b33 + b34t = 0, a41x1(t) + a42x2(t) + b43 + b44t = 0.               (2)

 

 

Использование системы (2) предлагается двумя способами. Первый способ служит для определения собственно коэффициентов матрицы B. Рассматривая время t как параметр, для определения 4-х неизвестных коэффициентов сформируем из (2) систему уравнений, используя начальные условия x1 и x2 при t = 0 с учетом, что 00 = 1, и считая, что за время t = 1 переменные состояния достигнут требуемых значений x1 = [x1] и x2 = [x2]. Тогда искомые коэффициенты будут равны:

 

 

b33 = − a31x1(0) − a32x2(0), b43 = − a41x1(0) − a42x2(0),

b34 = − a31x1(1) − a32x2(1) − b33, b44 = − a41x1(1) − a42x2(1) − b43.                   (3)

 

 

Второй способ использования системы (2) нужен для построения «идеального» решения (1) в предположении, что отсутствуют «быстрые» изменения переменных состояния dx1/dt = dx2/dt = dx3/dt = dx4/dt = 0, а имеются только «медленные» изменения от линейных управляющих воздействий. Тогда получим:

 

 

x1(t) = ((a32b44a42b34)t + a32b43a42b33)/(a31a42a32a41),

x2(t) = ((a31b44a41b34)t + a31b43a41b33)/( a32a41a31a42),               (4)

 

 

где коэффициенты b33, b34, b43 и b44 определены в (3).

Численные значения составляющих матрицы A в (1) примем из [8] для 2014 года: a31 = −0,71, a32 = 0,077, a33 = −0,826, a34 = 0,086, a41 = 0,653, a42 = −0,773, a43 = 0,76, a44 = −0,864. Требуемые значения целей в 2014 году соответствуют фактически достигнутым значениям в 2015 году, и равны [x1] = 0,186 и [x2] = 0,85, начальные условия равны x1(0) = 0,168 и x2(0) = 0,81. При ступенчатых управлениях, когда b31 = 0,358 и b42 = 0,63, обеспечивается потенциальная достижимость требуемых целевых значений, однако, рассмотрим результаты решения системы (1) представленные на рис. 2. На рис. 2 и 3 сплошная линия соответствует решению системы (1), пунктирная линия – изменению значений целей по уравнениям (4), крупная пунктирная линия – требуемым значениям целей.

 

 

             

а)                                                                                     б)

Рис. 2. Изменение значений целей в области качества при ступенчатой функции управления

в течение 2014 года: а) x1(t); б) x2(t)

 

Из рис. 2 видно, что в течение года обе поставленные цели не достигаются, так как x1(1) = 0,176 и x2(1) = 0,837. Относительные значения выполнения показателей, определяемые следующим образом  Δi = ([xi(1) – xi(0))/([ui] – xi(0)) (i = 1,2), равны Δ1 = 0,444 и Δ= 0,675. При ступенчатых законах управления достигнуть поставленные цели можно устанавливая более высокие их требуемые значения, а именно [ui]тр = ki∙[ui], где ki – коэффициент усиления для обеспечения достижения поставленных целей в течение требуемого периода времени. Достижение поставленных целей будет обеспечено при k1 = 1,24 и k2 = 1,09 (ΔΔ= 0), а требуемые значения коэффициентов b31,тр = 0,401 и b42,тр = 0,61.

При линейных управлениях, когда b33 = 0,057, b34 = 0,01, b43 = 0,516 и b44 = 0,019, и обеспечении потенциальной достижимости требуемых целевых значений, сами цели также как и ранее, не достигаются в течение года, что видно из представленных результатов решения системы (1) на рис. 3, где x1(1) = 0,174 и x2(1) = 0,832, а Δ1 = 0,333 и Δ2 = 0,55.

 

 

             

а)                                                                                     б)

Рис. 3. Изменение значений целей в области качества при линейной функции управления

в течение 2014 года: а) x1(t); б) x2(t)

 

 

При линейных законах управления достижение поставленных целей будет обеспечено при значениях коэффициентов усиления k1 = 1,35 и k2 = 1,15, а требуемые значения коэффициентов будут равны b34,тр = 0,097 и b44,тр = 0,131.

В 2015 году изменения значений показателей подсистем привели к существенным изменениям элементов матрицы A [8], которые приняли следующие значения: a31 = −0,825, a32 = 0,089, a33 = −0,895, a34 = 0,093, a41 = 0,759, a42 = −0,885, a43 = 0,824, a44 = −0,931. При использовании этих значений для выполненных ранее оценок достижимости, вместо принятых значений для 2014 года, установлено, что цели все равно являются недостижимыми при k= 1 и k2 = 1. Достижимость поставленных целей будет обеспечена: для ступенчатого управления при k1 = 1,2 и k2 = 1,08, а для линейного управления при k1 = 1,32 и k2 = 1,14. Таким образом, происшедшие изменения в состоянии подсистем предприятия не позволили бы достичь поставленных целей, так как система (1) находится в нестационарном состоянии в планируемом периоде времени, поскольку в ней не закончились переходные процессы. Иными словами, достижение поставленных целей обеспечивается определенными выше такими значениями величин управляющих воздействий, которые в установившемся состоянии системы позволили бы достичь лучших показателей деятельности, чем в нестационарном состоянии, при рассмотренных законах управления.

Из представленных выше результатов видно, что относительные значения выполнения показателей целей при ступенчатых законах управления Δ1 = 0,444 и Δ2 = 0,675 выше, чем при линейных законах управления Δ1 = 0,333 и Δ2 = 0,55. Однако, использование ступенчатых управлений при рассмотрении взаимодействия всех подсистем СЭП, ОП и ТП имеет особенности, по сравнению с рассмотрением взаимодействия только двух подсистем ОП и ТП. Не составляет труда сформировать повышенные требования к значениям целей и издать соответствующие распорядительные документы в ОП. Возможны и очень быстрые изменения в ТП, например, повышение значений коэффициентов Х6 и Х12. При этом значения целей не будут достигнуты на следующий день после этих действий из-за инерционности и сопротивления, возникающего в СЭП. Впрочем, в отечественных условиях этот подход находит применение с использованием таких инструментов «качества», как установление повышенных норм и депремирование персонала [9-11]. Более обоснованным с точки зрения функционирования СЭП является применение линейных управляющих воздействий, даже с использованием коэффициентов усиления, при которых требуемые значения целей во времени растут постепенно.

Закончим рассмотрение примера с использованием данных 2014 года. Достижение обеих поставленных целей возможно и при других значениях коэффициентов усиления k1 и k2. На рис. 4 отображены области значений коэффициентов усиления, обеспечивающих фактическую достижимость поставленных целей, включающие и граничные значения. Большая область характеризует ступенчатую функцию управления, малая – линейную функцию управления. Уравнения для границ областей имеют вид для верхней и нижней границ соответственно:

  •  при ступенчатом управлении k2 = 2,817k1 – 2,462 и k2 = 0,134k1 – 0,945;
  •  при линейном управлении k2 = 2,541k1 – 3,378 и k2 = 0,148k1 – 1,085.

 

Рис. 4. Области значений коэффициентов усиления

для фактической достижимости целей

 

 

С использованием выявленных областей можно предлагать различные варианты значений коэффициентов усиления k1 и k2 при подготовке управленческих решений.

 

 

 

Заключение

 

При моделировании взаимодействия социально-экономической, организационной и технической подсистем при целевом управлении в области качества на примере предприятия легкой промышленности было установлено существенное различие между значениями управляющих воздействий, обеспечивающих потенциальную и фактическую достижимость поставленных целей в заданном плановом периоде времени. Для обеспечения фактической достижимости следует задавать повышенные значения требуемых целей в области качества, определяемые соответствующими коэффициентами усиления.

Направления дальнейших исследований связаны с изучением структуры операторов для изменения показателей подсистем предприятий при обеспечении управляемости целями в области качества.

 

 

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-01-00015.

References

1. Ancev, V.Yu. Vseobschee upravlenie kachestvom : monografiya / V.Yu. Ancev, A.N. Inozemcev. - Tula: Izd-vo TulGU, 2005. - 243 s. - ISBN 5-7679-0528-2.

2. Fathutdinov, R.A. Proizvodstvennyy menedzhment: ucheb. dlya vuzov / R.A. Fathutdinov. - SPb.: Piter, 2003. - 491 s. - ISBN 5-94723-674-5

3. Ivanov, Yu.V. Podsistemy i harakteristiki organizacii / Yu.V. Ivanov. - Tekst: elektronnyy // Upravlyaem predpriyatiem: elektronnyy zhurnal. - 2011. № 11 (11). - URL: http://upr.ru/upload/iblock/8c9/Ivanov.pdf. - Data publikacii: dekabr' 2011.

4. Ivahnenko, A.G. Vzaimodeystvie podsistem promyshlennyh predpriyatiy pri celevom upravlenii v oblasti kachestva / A.G. Ivahnenko, O.V. Anikeeva // Upravlenie kachestvom v obrazovanii i promyshlennosti: sb. st. Vseros. nauchno-tehn. konf., 21-22 maya 2020 g. - Sevastopol': FGAOU VO «Sevastopol'skiy gosudarstvennyy universitet», 2020. - S. 151-157.

5. Ivahnenko, A.G. Model' upravleniya kachestvom produkcii i deyatel'nosti predpriyatiya v prostranstve sostoyaniy / A.G. Ivahnenko, O.V. Anikeeva, M.L. Storublev // Avtomatizaciya v promyshlennosti. - 2019. - № 8. -S. 36-38.

6. Spravochnik po teorii avtomaticheskogo upravleniya / A.G. Aleksandrov, V.M. Artem'ev, V.N. Afanas'ev [i dr.]; pod red. A.A. Krasovskogo. - Moskva: Nauka, 1987. - 711 s.

7. Maksimova N.A. Razrabotka metodov i modeley prinyatiya optimal'nyh upravlencheskih resheniy dlya obespecheniya organizacionnoy ustoychivosti predpriyatiy tekstil'noy i legkoy promyshlennosti na baze sovershenstvovaniya organizacii skladskogo hozyaystva: special'nost' 05.02.22 «Organizaciya proizvodstva (po otraslyam)»: diss…. na soiskanie uchenoy stepeni kand. tehn. nauk / Maksimova Nataliya Aleksandrovna ; S.-Peterb. gos. univer. promyshl. tehn. i dizayna. - Sankt-Peterburg, 2019. - 154 s. - Bibliogr.: s. 134-147.

8. Anikeeva, O.V. Verifikaciya lineynoy modeli dinamiki kachestva pri issledovanii celenapravlennoy deyatel'nosti promyshlennogo predpriyatiya / O.V. Anikeeva, A.G. Ivahnenko, M.L. Storublev // Fundamental'nye i prikladnye problemy tehniki i tehnologii. - 2020. - № 3. - S. 154-163. - DOI:https://doi.org/10.33979/2073-7408-2020-341-3-154-163.

9. Boldyrev, V.A. Razmer zarabotnoy platy: vliyanie voli rabotodatelya i vozmozhnosti ee ogranicheniya zakonodatel'nymi sredstvami / V.A. Boldyrev // Pravo i ekonomika. - 2014. - № 9(319). - S. 51-54.

10. Pacuk, O.V. Sistema depremirovaniya kak pokazatel' nekompetentnosti upravleniya / O.V. Pacuk // Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta im. akademika M.F. Reshetneva. - 2006. - № 2(9). - S. 114-119.

11. Ilyushkina, A.N. Osobennosti primeneniya sistemy depremirovaniya na predpriyatii (plyusy i minusy ee ispol'zovaniya) / A.N. Ilyushkina // Problemy sovershenstvovaniya organizacii proizvodstva i upravleniya promyshlennymi predpriyatiyami: mezhvuz. sb. nauch. tr. - 2016. - № 1. - S. 175-180.

Login or Create
* Forgot password?