Автореферат (Анализ динамической устойчивости управления промышленным производством в кризисных ситуациях)

На правах рукописиУДК- 629.7.017.1+519.852Аунг Мьѐ ТхуАНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ В КРИЗИСНЫХСИТУАЦИЯХСпециальность 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработкаинформации (информатика, управление и вычислительная техника)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2013Работа выполнена на кафедре «Системы автоматического и интеллектуального управления» Московского авиационного института (национального исследовательского университета) «МАИ».Научный руководитель:Официальные оппоненты:доктор технических наук, профессор,заслуженный деятель науки РФЛебедев Георгий Николаевичдоктор технических наук, профессор,Матвеев Михаил Григорьевич, зав.кафедрой Воронежского ГУкандидат технических наук, доцентКанушкин Сергей Владимирович,доцент ВА РВСН им. П.

ВеликогоВедущая организация:ФГУП «ГОСНИИАС»Защита состоится “____” _______ 2013 г. в ____ час. на заседаниидиссертационного совета Д 212.125.11 при Московском авиационном институте (национальном исследовательском университете) «МАИ» по адресу: 125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4., зал заседаний Ученого Совета МАИ.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАИ.Автореферат разослан “____” _________ 2013 г.Учѐный секретарьДиссертационного совета Д 212.125.11канд. тех.

наук, доцент____________ Горбачев Ю.В.2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. Как показали последние исследования, применение методов автоматического регулирования открывает перспективуэффективного управления производством, если располагать динамическими моделями отдельных звеньев. Особую значимость этот подход приобретает в случае совершенствования технологии и внедрения в производство новой техники, а в кризисных ситуациях анализ условий динамическойустойчивости системы имеет исключительную важность. Единственноймерой снижения негативных явлений при спаде производства является оптимальное управление, требующее однако наряду с адекватными моделями объекта использования выбранного критерия эффективности, учитывающего отдельные технико-экономические показатели в свертке.Существующие методы анализа динамики производства, появившиеся в последнее время в работах Арнольда, Кобринского, Царькова и др,уже используют многозвенные операторные звенья и показали, что в общем случае парадигма саморегулируемой экономики не работает.

Можнотакже констатировать, что методы синтеза оптимального управления, как икритерии эффективности производства, практически отсутствуют. Крометого, значительная часть работ, посвященных регулированию цены напродукцию при изменении спроса, относится к чисто экономическим задачам, которые в данной диссертации не рассматриваются. Поэтому темаданной диссертационной работы, посвященная задаче оптимальногоуправления производством и последующему анализу динамической устойчивости его развития в кризисных ситуациях, является актуальной.Целью данной работы является повышение динамической устойчивости развития производства при его переменной рентабельности за счетоптимального управления производственного и технологического звеньевпредприятия.

Для достижения этой цели в работе осуществлена попытка3перенести основные идеи автоматического управления в сферу промышленного производства, для чего предложены динамические модели производственного и технологического звена и нелинейная свертка терминального критерия эффективности производства, что позволяет поставить ирешить задачу оптимизации в обычной постановке задачи.Очевидно, что возможно лишь поэтапное решение столь сложной задачи, и основной замысел состоит в известном расщеплении процесса накоротко и длинно-периодическое движение-сначала синтезируется процессуправления производственным звеном, затем – технологическим звеном, идалее рассматривается наиболее медленный процесс изменениярента-бельности как источник внешних возмущений.

В данной работе проводится исследование на первом этапе управления производственным звеном.На защиту выносятся следующие основные положения: терминальный параметрический критерии технико-экономическойэффективности управления производством, учитывающий в сверткекак достигнутую производственную мощность, так и накопленнуюприбыль к концу заданного периода; постановка и субоптимальное решение задачи синтеза управленияпроизводственным звеном при переменной рентабельности предприятия; динамическая модель технологического звена и выбор способауправления им с помощью моделирования на ЭВМ; анализ динамической устойчивости развития промышленного производства в кризисных ситуациях при использовании найденных способов управления производственным и технологическим звеньямипредприятия.Научная новизна полученных результатов состоит в следующем: предложенный критерий эффективности управления имеет видвзвешенной суммы линейной и мультипликативной сверток координат состояния системы, подчеркивающий необходимость балансатехнических и экономических показателей предприятия; найдено новое субоптимальное управление производственным звеном с помощью аналитического конструирования оптимальных ре4гуляторов при использовании функции Беллмана в виде степенногополинома не второго, а третьего порядка;показано, что наиболее эффективным является кусочно-постоянноеуправление производственным звеном в трех случаях – расширенияпроизводства без отчисления прибыли, простого воспроизводства сотчислением прибыли в благоприятный период, убыточного производства при расходовании накопленной прибыли;предложена новая математическая модель технологического звена,влияющего на скорость производства, повышение которой связано сдополнительными затратами на технологическую оснастку.

В этумодель, описываемую двумя дифференциальными уравнениями первого порядка, управление входит мультипликативно;доказано, что без совершенствования технологии изготовления продукции с целью повышения скорости еѐ производства сохранение всреднем дохода предприятия невозможно в кризисных ситуациях.При этом управление технологическим звеном также является кусочно-постоянным;установлено, что для анализа динамической устойчивости развитияпромышленного производства удается использовать функцию Беллмана, найденную при синтезе оптимального управления.

Кроме того,при оценке работы производственного и технологического звенавпервые используются фазовые траектории, наглядно отображающиеусловия сохранения эффективности производства при переменнойрентабельности.Практическая ценность работы определяется тем, что найденныеспособы кусочно-постоянного управления производственным и технологическим звеном предприятия являются эффективной мерой снижения негативного влияния переменной рентабельности в кризисных ситуациях припостоянном спросе на продукцию. Кроме того, предложенный подход былиспользован в учебном процессе Кафедры 301 МАИ при магистерскойподготовке по курсу учебному направлению «информационные технологии в управлении», что подтверждено актом о внедрении.Достоверность полученных результатов подтверждается использованием научно-обоснованных методов теории оптимального управления 5динамического программирования и аналитического конструирования оптимальных регуляторов, а также результатами моделирования на ЭВМ работы производственного и технологического звена, определившими область устойчивого развития промышленного производства.Диссертация состоит из 4 глав и заключения, изложенных на 111страницах, содержит 45 рисунков и список использованной литературы из44 источников.

В первой главе проведен анализ функционирования известных систем управления промышленным производством и сформулирована общая постановка задачи. Во второй и третьей главах решены соответственно задачи субоптимального синтеза кусочно-постоянного управления производственным и технологическим звеном предприятия при переменной рентабельности, допускающей временный спад производства. Вчетвертой главе проведен анализ динамической устойчивости развитияпромышленного производства и определены условия сохранения эффективности производства при переменной рентабельности и постоянномспросе на продукцию.

В целом показано, что оптимальное управление является одной из эффективных мер принятия решений в кризисных ситуациях.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВ первой главе работы проведен анализ функционирования системуправления производством в горной и авиационной промышленности, атакже системы обогащения алмазоносной руды. На основании рассмотренных примеров сделан общий вывод о закономерности циклических колебаний рентабельности предприятий по разным причинам – паденияспроса, различного качества поступающего сырья и др., что являетсявнешним возмущением, мешающим устойчивому развитию производства.Приведены результаты обзора известных методов экономической кибернетики, когда отдельные динамические звенья производстваимеют положительную обратную связь, в которую управление входит6мультипликативно.

При этом основное внимание в этих работах уделенолишь динамике роста производства, а результаты синтеза оптимальногоуправления отсутствуют. На основании проведенных исследований сформулирована следующая постановка задачи.Данo:1. Промышленное предприятие представляет совокупность следующихвзаимодействующих динамических звеньев: производственное звено, отвечающее за изготовление неизменной продукции одного типа; технологическое звено, решающее задачу совершенствованиятехнологии производства с целью повышения его скорости. звено формирования переменной рентабельности, определяемой из затрат и изменяющегося по внешним причинам доходапосле сбыта продукции; звено накопления прибыли; регулятор, формирующий при распределении части доходасигналы управления U1 на воспроизводство и U 2 на разработкуболее совершенной технологии.Структурная схема системы управления промышленным производством показана на рис.1Рис.1 Структурная схема системы управления промышленным производствомгде x1 - скорость выпускаемой и реализованной продукции, x2 - накопленная прибыль, x3 - скорость накопления прибыли, x4 - повышаемаяскорость производства, x5 - параметр учета дополнительных затрат7на технологическую оснастку,  - переменная рентабельность, J - параметрический критерий эффективности, U1 и U 2 - сигналы управления.2.Производственное звено описывается дифференциальным уравнением первого порядка, а его структура содержит отрицательную и положительную связь, как это показано на рис.

21 = 1 1 + 1 − 1(1)где – время оборота капитала, – рентабельность производства,1 0 –начальный капитал,1 – стоимость выходной продукции вединицу времени; 1 – доля стоимости выходной продукции,на-правляемой для возобновления производства. Если сигнал U1 непрерывный, то при отсутствии накопленной прибыли он ограничен0  U1  1 . При альтернативном управлении возможны характерныеварианты – при U1  1, имеет место расширение производства, приU2 11 - простое воспроизводство, при U 3  1 - убыточное произ1 водство.Рис.2. Математическая модель производственного звена3. В звене формирования рентабельности в общем случае рентабельность производства является переменной = + (2)0где > 0 – средняя рентабельность, А – амплитуда колебаний, T0 –период возникновения кризисных ситуаций.