Управление объединением строительных предприятий на основе оптимизационных моделей распределения ресурсов

Актуальность работы определяется тем, что в современных рыночных условиях возникает естественная необходимость кооперирования усилий отдельных предприятий строительной отрасли для решения самых разнообразных задач. Всю группу этих задач, отвлекаясь от нюансов и различий интересов участников объединения, можно сформулировать в виде двух стратегических целей: завоевание прочного и стабильного положения на рынкемаксимизация прибыли.

Эти цели не являются в сущности взаимоисключающими, тем не менее, на каждом конкретном этапе деятельности участников объединения возникает необходимость выбора лишь одной из упомянутых стратегий, что подразумевает, в принципе, возможность в следующий период времени перейти к другой.

Необходимо выработать критерий, согласно которому выбирается та или иная стратегия (целевая функция объединения). Таковым критерием, очевидно, должна являться устойчивость состояния объединения как по отношению к занимаемой нише рынка (внешняя устойчивость), так и по отношению к взаимодействию и взаимосвязи участников объединения (внутренняя устойчивость).

Формам объединения предприятий и методикам распределения прибыли (дохода) среди участников были посвящены исследования многих авторов [2, 29, 55, 68, 69, 70, 83, 93, 94, 96, 97, 108, 111] отметим среди них два основополагающих исследования: [46, 49, 50, 51], где объединение предприятий моделируется с помощью ориентированных графов, в которых вершинами являются участники объединений, а дуги характеризуют обменные потоки между нимиработу [73] С. В. Жака, в которой рассматриваются производственные цепочки с точки зрения распределения между участниками прибыли объединения, а обменные процедуры сводятся фактически к распределению финансовых потоков.

Оба автора исследовали схемы распределения прибыли между участниками объединенийВ. Н. Бурков доказал устойчивость по Нэшу предлагаемой им процедуры. Подход С. В. Жака снимает вопрос о поисках оптимальных путей на графах поскольку рассматриваемые им (в дальнейшем нами) «цепочки» формируются исходя из технологической необходимости.

В цитируемых работах Буркова и Жака участники объединений рассматриваются как кибернетические «черные ящики», характеризуемые лишь соотношениями входных и выходных ресурсов. Однако в реальности каждый участник объединения обладает собственной производственной функцией и должен рассматриваться в соответствии с моделью: входной ресурс —" преобразование входного ресурса выходной ресурс.

Такое уточнение позволяет рассматривать не фиксированные, а меняющиеся во времени соотношения между ресурсами на входе и выходе, а также модифицировать схемы распределения прибыли, рассмотренные в цитируемых работах.

Кроме того, такое уточнение позволяет рассматривать и использовать в управлении возможность обмена ресурсов, которая в работах Буркова и Жака не рассматривалась.

Следовательно, актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью разработки эффективных моделей объединения предприятий с целью реализации совместного проекта путем включения производственных функций участников, что дает возможность сделать эти модели более адекватными, а управленческие воздействия, основанные на таких моделях более эффективными.

Основные исследования, получившие отражение в диссертации, выполнялись по планам научно-исследовательских работ Воронежского государственного архитектурно — строительного университета в рамках следующих тем: федеральная комплексная программа «Исследование и разработки по приоритетным направлениям науки и техники гражданского назначения»;

— грант РФФИ «Гуманитарные науки» «Разработка оптимизационных моделей управления распределением инвестиций на предприятии по видам деятельности» № Г00−3.3−306.

Целью работы является моделирование объединений предприятий с учетом производственных функций участников и возможности обмена (а, стало быть, и агрегирования) ресурсов. Для этого решены следующие задачи:

• исследовано соответствие существующих в мировой практике форм объединений ГК РФ и указаны наиболее эффективные для строительных предприятий формы;

• построена модель динамического агрегирования ресурсов на основе введенного понятия единицы комплексного ресурса системы;

• разработан метод выбора типа производственных функций на основе статистических данных и с учетом возможностей агрегирования ресурсов;

• решена задача оптимизации состава участников объединения в соответствии с их производственными функциями;

• разработана методика распределения доходов среди участников при полном и неполном объединении, для чего в обоих случаях исследована структура множества прибыли и применен критерий устойчивости состояния;

• апробирован разработанный метод оптимизации состава участников на примере предприятий, образующих технологический комплекс производства силикатного кирпича;

• исследованы, с точки зрения устойчивости состояния, стратегии максимального роста производства и максимизации прибыли для объединения предприятий, участвующих в производстве силикатного кирпича;

• разработаны рекомендации по выбору оптимальной стратегии развития вышеуказанного объединения;

Методы исследования базируются на использовании аппарата теории производственных функций, математической статистики и эконометрики, теории устойчивости, теории оптимизации.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

• модель объединения предприятий строительного комплекса, отличающаяся учетом производственных функций участников объединения;

• модель обоснования выбора производственных функций (типа Коб-ба-Дугласа) для участников объединения, на основе статистического анализа результатов их производственной деятельности и проверки гипотезы о типе производственной функции, позволяющая моделировать объем выпуска продукции;

• критерий целесообразности объединения предприятий, отличающийся изучением особенностей производственной деятельности участников;

• модель агрегирования ресурсов, отличающаяся введением понятия комплексного ресурса и позволяющая учесть его динамику и возможность замены- • модель оптимизации выбора управленческих стратегий объединения, отличающаяся применением критерия устойчивости состояний и позволяющая повысить обоснованность принимаемых управленческих решений.

Достоверность научных результатов. Научные положения, теоретические выводы и практические рекомендации, включенные в диссертацию, обоснованы математическими доказательствами. Они подтверждены расчетами на примерах, производственными экспериментами и многократной проверкой при внедрении в практику управления.

Практическая значимость и результаты внедрения. На основании выполненных автором исследований разработаны модели и алгоритмы позволяющие оценить целесообразность объединения предприятий с целью выполнения совместных проектов.

Разработанные модели используются в практике реализации строительных проектов в ЗАО «Воронеж — Дом» и ООО «Агрокс — 2».

Модели и алгоритмы, разработанные в диссертационной работе, включены в состав учебных курсов и дисциплин: «Управление проектами», «Организация строительного производства», «Информационные технологии в строительстве», читаемых в Воронежском государственном архитектурностроительном университете.

На защиту выносятся:

1. модель объединения предприятий строительного комплекса с учетом производственных функций участников объединения;

2. модель обоснования выбора производственных функций (типа Коб-ба-Дугласа) для участников объединения, на основе статистического анализа результатов их производственной деятельности и проверки гипотезы о типе производственной функции;

3. критерий целесообразности объединения предприятий;

4. модель агрегирования ресурсов;

5. модель оптимизации выбора управленческих стратегий объединения.

Апробация работы.

Материалы диссертации, ее основные положения и результаты доложены и обсуждены на международных и республиканских конференциях, симпозиумах и научных совещаниях в 2002;2005 гг, в том числе — 1-й Международной конференции по проблемам строительства и энергетики, Тула, 2002 г, Международной научно-технической конференции по теории активных систем, ИЛУ РАН, 2003 — 2004 гг., Научно-технической отраслевой конференции «Системы автоматизированного управления производствами, предприятиями и организациями горнометаллургического комплекса, Старый Оскол, 2003 — 2004 гг., Международной конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий», Москва-Сочи, 2003 — 2005 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ. Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве: все основные положения и результаты, выносимые на защиту, получены автором самостоятельно.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Она содержит 105 страниц основного текста, 16 рисунков, 15 таблиц и приложения. Библиография включает 115 наименований.

4.4. Выводы по четвертой главе.

1. Прибыль объединения в каждый период варьировалась от 600 до 1000 тыс. руб. А в результате решения оптимизационной задачи найдены объемы выпуска продукции каждым подразделением, максимизирующие итоговую прибыль объединения (1484.2 тыс. руб.), что является полутора — двукратным увеличением имевшихся показателей. При этом предлагается сократить выпуск продукции до 6.973 млн. шт. кирпича в месяц, что означает неоптимальность использования производственных мощностей объединения.

2. Данный результат справедлив только в сложившейся рыночной ситуации, диктующей заданный набор цен на ресурсы и таким образом определяющей замену одних ресурсов на другие, а, следовательно, и внешний вид производственных функций. Очевидно, что положение получения максимальной прибыли является неустойчивым, поскольку использование хоть какой-либо доли полученной прибыли на производственные нужды в следующем периоде приведет к уходу из оптимального состояния системы.

3. Прогнозное положение максимизации прибыли объединения имеет следующие характеристики:

• возмещения затрат (х, х2, jc3) = (729.334,707.180,2151.057);

• произведенная продукция (.У1,у2, Уз) = (23.292,24.265,6.581);

• с учетом транспортных потерь, подразделением перевозки осуществляется закупка извести для перевозки в количестве 1.458 тыс. т. на сумму 53.946 тыс. руб. (по рыночной цене в 37 тыс. руб. за тыс. т.);

• по нормативам расхода на производство 6.581 млн. шт. кирпича расходуется приблизительно 29.61 тыс. тонн извести у2 (из расчета 4.5 т. извести на 1 тыс. шт. кирпича), то есть предприятие, производящее кирпич, осуществляет покупку извести (с учетом ее доставки сторонним транспортным подразделением) в количестве 5.35 тыс. т. на сумму 390.015 тыс. руб. (по цене 72.9 тыс. руб. за тонну с учетом доставки).

Может показаться, что для получения максимальной прибыли не нужно организовывать какого-либо реального объединения предприятий. Достаточно последнему в производственной цепочке предприятию проводить корректную политику закупки ресурсов и выпуска продукции, а всю прибыль оставлять себе. Это не так, поскольку все предприятия, производящие полуфабрикаты, передавали эти полуфабрикаты по себестоимости. Если не будет стимулироваться эффективная работа всех членов объединения (не будут выдаваться доли прибыли для поощрения), то всем производителям полуфабрикатов станет выгодно продавать продукцию на сторону для получения прибыли. Кроме того, сам факт передачи полуфабрикатов по производственной цепочке вместе с заявкой на покрытие собственных затрат, без оплаты по факту передачи продукции, требует создания особых форм договорных отношений, которые и могут рассматриваться как образование объединения.

4. Второй полученный результат связан с выработкой оптимальной стратегии вложений денежных средств. Данная стратегия строится на стимулировании эффективности работы участников объединения. Полученная траектория в пространстве состояний системы с дискретным временем может рассматриваться как некоторая предельная стратегия максимального роста. При использовании части прибыли на непроизводственные нужды рост выпуска продукции будет происходить более медленно.

5. В результате реализации стратегии максимального роста в течение двух лет и трех месяцев происходит увеличение выпуска итогового продукта с 12.333 млн. шт. в месяц (в среднем за 1996 год) до положения производственного равновесия 16.113 млн. шт. в месяц — на 30.6%. В этом положении отсутствует прибыль, направляемая на непроизводственные нужды, но гарантировано полное возмещение издержек всем предприятиям, участвующим в объединении. При реализации стратегии взаиморасчетов, не включавшей объединение предприятий и стимулирования эффективности производства в 1997 году произошел рост выпуска кирпича на 3.5% — до 12.758 млн. шт. в месяц (в среднем за 1997 год), что на 26.3% меньше, чем прогнозные показатели выпуска, которые могут быть получены при реализации стратегии максимального роста.

Прогнозное положение производственного равновесия объединения имеет следующие характеристики:

• возмещения затрат (х, х2, х3) = (2759.993,2692.489,6954.316);

• произведенная продукция (.Fi > .Уг > .Уз) = (74.268,72.604,16.113);

• отличие количества выработанной извести ух от количества перевезенной извести у2 составляет 2.2%, что соответствует имеющимся данным о потерях при перевозке, то есть покупка и продажа извести подразделением перевозки не производится;

• по нормативам расхода на производство 16.113 млн. шт. кирпича расходуется приблизительно 72.51 тыс. тонн извести у2 (из расчета 4.5 т. извести на 1 тыс. шт. кирпича), то есть покупка / продажа извести (с учетом ее доставки заказчику и от заказчика) не производится.

В отличие от положения производственного объединения, полученного для максимизации прибыли, данное равновесие производства является в известной степени самодостаточным, то есть не требуется покупка ресурсов со стороны. В результате экономическое положение объединения становится более устойчивым и надежным, поскольку не приходится полагаться на своевременное выполнение обязательств сторонними организациями.

6. При реализации стратегии максимального роста можно прогнозировать завоевание существенной ниши рынка строительных материалов, что позволит, за счет даже незначительного увеличения отпускных цен и снижения затрат, перейти к стратегии максимизации прибыли.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Использованный вид производственных функций лишь аппроксимирует реальные процессы, и полученные решения (оптимальные по какому-либо критерию стратегии деятельности объединения) могут быть рассмотрены лишь как некоторое приближения к реальным оптимальным стратегиям. Вследствие этого целесообразно включить в дальнейшее рассмотрение и другие формы производственных функций.

В дальнейшем необходим учет сезонных факторов. Так, зимой производство извести и выпуск кирпича обычно падают, к лету же — возрастают. Выработанная стратегия пока не учитывает таких зависимостей. Кроме того, даже если выпуск в соответствующие периоды производится в соответствии со стратегией, то может возникнуть ситуация, когда вся продукция концерна не будет востребована (например, зимой). В летний же период может возникнуть избыточный спрос и, как результат, упущена дополнительная прибыль. Если же избытки продукта, произведенного в зимний период, хранить до лета, то себестоимость такой продукции значительно возрастает из-за складских расходов.

Чтобы избавиться от части сезонных зависимостей, можно вычислять коэффициенты производственных функций на основании суммарных годовых статистик. Однако такой метод неприменим к системам с недавно возникшими связями. Многие из результатов, полученных для оцениваемых коэффициентов, являются асимптотическими. Следовательно, и такие результаты, и сами оценки коэффициентов, полученные на основании 2−7 статистик будут статистически несостоятельными.

При переходе к динамической модели пока не учитываются остатки денежных средств и ресурсов от предыдущих периодов, которые могут пускаться в производство через несколько месяцев. При разработке такой модели необходимо будет учесть стоимость хранения ресурсов.

Кроме того, в модели пока никак не учитываются внешние, макроэкономические показатели. Например, не учитывается убывание цены итогового продукта с возрастанием количества его выпуска, связанное с необходимостью предоставлять большие скидки дилерской сети. Возможны ситуации, когда нельзя продавать промежуточные продуты с целью их замены на деньги (например, из-за отсутствия потребителей в данном регионе и больших издержек на перевозки в другие регионы), а можно только их докупать (или наоборот).

Одной из проблем, возникающих при определении оптимальной стратегии расчетов с участниками объединения, заключается в неединственности положений равновесия производства (отсутствия прибыли и убытка). Так, используя в качестве начального положения системы состояние на январь 2002 года, было получено производственное равновесие с выпуском итогового продукта, равным 16.113 млн. шт. кирпича. Если в качестве начального положения системы использовать состояние, соответствующее максимальной прибыли объединения, то выпуск итогового продукта составит 14.500 млн. шт. кирпича. Кроме количественных показателей, эти положения равновесия отличаются и качественно — во втором случае требуется дополнительная закупка ресурсов на стороне. Подробное описание каждого положения производственного равновесия приводилось ранее.

Фактически, множество положений равновесия производства является поверхностью, ограничивающей множество прибыли. Часть из этих положений равновесия является неустойчивой, часть — устойчивой. С одной стороны, наличие множества положений равновесия приводит к возможности маневрирования производством. С другой стороны, возрастание производства в процессе сходимости к положению равновесия не гарантирует получения максимально возможного выпуска итогового продукта (из всех положений равновесия). Для решения этой проблемы может решаться задача условной оптимизации. Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1. Вне зависимости от формы объединения предприятий управления деятельностью такого объединения основано на решении трех базовых проблем: выбор функции цели объединениявыбор стратегии развитиявыбор методики взаиморасчетов между участниками объединения.

2. Изучение упомянутых упомянутых трех проблем дает ответ на вопрос о целесообразности объединения и его форме.

3. Из форм объединений, указанных в ГК РФ модельным примером для строительной отрасли может служить простое товарищество (договор о совместной деятельности).

4. В основополагающих работах В. Н. Буркова с соавторами [46, 49, 50, 51] и С. В. Жака [73] построены модели производственных цепочек предприятий и рассмотрены методики распределения прибыли без учета производственных функций участников и возможностей замены ресурсов.

5. Рассмотрение производственных функций участников и возможностей замены ресурсов приводят к новым моделям, более адекватно отражающим возможные процессы в управлении в строительном комплексе.

6. Производственные функции Кобба-Дугласа, коэффициенты которых построены на основе статистических данных, являются управленческим инструментом, позволяющим решать три указанные выше проблемы объединений.

7. Реальная экономическая ситуация, в частности, наличие бартерных отношений приводит к необходимости агрегирования ресурсов на основе введения понятия комплексного ресурса, формируемого на входе каждого звена объединения и оцениваемого на выходе каждого звена. Формирование единицы комплексного ресурса — есть функция оперативного управления объединением.

8. Решение задачи распределения прибыли исследуется в двух вариантах: полного объединение участников, неполного объединения участников.

9. показано, что и в том и в другом случае существует оптимальное решение при весьма слабых ограничениях на производственные функции участников.

Ю.Исследовано множество возможных стратегий объединения, при которых достигается положительная прибыль. При этом производится разделение всех состояний по признакам устойчивости и неустойчивости.

11.Получены методики распределения прибыли, обобщающие методики С. В. Жака и учитывающие производственные функции участников.

12.Исследован пример объединения трех предприятий Воронежской области с производственной цепочкой: известь — транспортировка — силикатный кирпич.

13.Для каждого участника по статистическим данным результатов их деятельности за 8 кварталов построена производственная функция Кобба-Дугласа.

14.Исследовано множество возможных управлений и рекомендованы стратегии максимизации прибыли и максимизации выпуска конечного продукта.

15.Показано, что первая стратегия соответствует неустойчивому состоянию системы, а вторая устойчивому.

16.Рекомендуется при объединении предприятий в течение двух лет осуществлять стратегию максимизации выпуска, а затем, после завоевания соответствующей ниши рынка переходить к стратегии максимизации прибыли.