Математическое моделирование движения материальных и финансовых потоков и разработка алгоритмов управления для малых и средних предприятий

Современные рыночные условия поставили малые и средние производственные предприятия в особенно тяжелое положение, так как на финансовые результаты деятельности предприятия оказывает существенное влияние длительность производственного цикла, потребность в своевременной поставке сырья и материалов, необходимость использования основных производственных фондов.

В связи с этим остро встают вопросы об определении возможностей предприятия по своевременному выпуску необходимой продукции, составлении перспективных производственных планов, определение потребности в финансировании программ производства и соответствующего финансового эффекта.

При планировании своей деятельности предприятие решает задачу по своевременному обеспечению производства всеми необходимыми ресурсами: основными и оборотными средствами, рабочей силой. Обеспечение производства материальными ресурсами тесно связано с планированием потребности в финансовых ресурсах.

Для того чтобы оставаться конкурентоспособным в условиях постоянно меняющейся конъюнктуры рынка, предприятию нужны гибкие механизмы составления планов производственной деятельности и анализа движения финансовых ресурсов, а также средства оперативного планирования.

В настоящее время одним из перспективных направлений анализа и прогнозирования развития народного хозяйства, его отраслей и предприятий является экономико-математическое моделирование. Разработка динамических моделей является важным и действенным инструментом, позволяющим анализировать экономические и производственные процессы и разрабатывать эффективные методы управления. Разработка адекватных математических моделей разнообразных процессов, происходящих на предприятии, позволяет не только лучше понять динамику и структуру деятельности предприятия, но и оценивать его перспективные возможности. Возможность анализа и сравнения различных сценариев развития дает руководству гибкий механизм разработки дальнейших стратегий по управлению производственной и финансовой деятельностью предприятия.

Начало разработки экономико-математических моделей связывают с именами В. В. Леонтьева, В. С. Немчинова, J1. В. Канторовича. [29,47,60].

Дальнейшие успехи по развитию методов моделирования были достигнуты в 50−60-х годах прошлого столетия в работах К. А. Багриновского, А. Г. Гранберга, В. Л. Макарова, Ю. П. Иванилова и многих других авторов. [6,15,25,53,58].

В силу огромных размеров страны в СССР преобладали народохозяйственные модели и модели межотраслевого баланса. [5,27,29] Этому способствовали и особенности плановой системы экономики, при которой план предприятия не может формироваться независимо от всей иерархии экономической системы. Та продукция, которую должно выдавать предприятие, и те ресурсы и снабжение, которые ему предоставляются, связаны с другими предприятиями общими балансами системы и в значительной степени предопределены. Обычно предопределены основные объемные показатели работы предприятия и номенклатура важнейших видов продукции. Практически исходя из результатов предыдущего периода, балансовых возможностей, вертикальных и горизонтальных связей устанавливаются довольно четкие плановые задания, хотя жесткость их зависит от отрасли и характера производства. [5,27].

С конца 50-х годов широкое распространение получили разработки, связанные с созданием моделей текущего планирования на предприятии. [16] В этой области известны работы Л. В. Канторовича, А. А. Модина, М. М. Федоровича. [5] В этих исследованиях годовое планирование рассматривалось как объемное планирование, при котором определяется номенклатура изделий, объем их выпуска, необходимые для этого ресурсы на фиксированный отрезок времени (год). При годовом планировании не рассматривается временное распределение производственной программы и ресурсов, поэтому эти модели являются статическими. [16,29].

Широкое распространение получили также модели внутризаводского планирования, в основном это оптимизационные модели, связанные с наличием взаимозаменяемости, модели рационального использования ресурсов (раскрой материала), модели наилучшего распределения работ, модели организации производства с обеспечением максимального выполнения плана, задачи оптимальной загрузки оборудования, календарного планирования, транспортные задачи. [14,28]. Разработка таких моделей до сих пор актуальна, особенно для крупных предприятий. 44,71].

Значительный прогресс в области применения экономико-математических моделей был достигнут с внедрением электронной вычислительной техники на предприятиях. [12,51].

В конце 70-х годов основной тенденцией развития прикладных моделей планирования становится переход от моделей планирования в чистом виде к моделям функционирования экономических систем [52]. Применение этой методики позволило получить более детальное представление о характере развития экономических объектов.

Огромный вклад в развитие динамического математического моделирования процессов производства с учетом функционирования оборотных и основных производственных фондов сделал Т. К. Сиразетдинов. В его трудах [75,77−81] разработан подход к составлению динамических моделей развития экономических объектов, получивший дальнейшее развитие в работах П. К. Семенова, Ю. П. Шургина, С. К. Джаксыбаева, И. С. Иваненко, Р. Т. Сиразетдинова, В. В. Родионова, А. А. Афанасьева и других авторов. [9,13,45,46,68,69,72,74,95].

Эти модели получили широкое применение при выполнении плановых расчетов с целью исследования отраслей электронной и авиационной промышленности.

В середине 70-х годов начинает формироваться идея об использовании экономико-математических моделей в целях прогнозирования. Ранее «проблемы прогнозирования в экономике и других социальных процессах связывались с процедурами обработки экспертных оценок или экстраполяцией, использующими методы математической статистики. Гораздо реже обращалось внимание на то, что целям прогноза с успехом могут служить различные динамические модели». 57].

В то же время широкое распространение получает имитационное моделирование, которое позволяет преодолеть ряд трудностей, связанных с оптимизационными подходами. Основной проблемой оптимизационных методов является сложность, а иногда и невозможность, математической формулировки некого единого критерия оптимизации. Кроме того, даже если критерий оптимальности и сформулирован, то нахождение оптимального плана само по себе не решает все вопросы, так как выполнение любого плана требует хорошей организации структуры управления, что далеко не всегда выполнимо. 25,54,87] В этом случае целесообразно иметь оценки ряда возможных вариантов развития предприятия. Поэтому одним из требований к динамическим моделям становится их приспособленность к проведению многовариантных расчетов. Необходимость проведения многовариантных расчетов с помощью динамических моделей обуславливается целым рядом причин: во-первых, конкретные цели экономического и социального развития относительно противоречивы (конкурентны) и, по-видимому, всегда сохраняется необходимость выявления и составления альтернатив развития, обеспечивающих разную степень достижения тех или иных целей. Во-вторых, поскольку динамические модели включают разнообразные факторы и условия, важно изучать влияние отдельных факторов и их сочетаний на экономическую динамику. С этой целью проводятся вариантные расчеты с изменяющейся конфигурацией модели. В-третьих исходная информация для динамических моделей имеет в принципе ограниченную точность. Поэтому важно учитывать влияние на модельное решение погрешностей в информации, а также различного рода неопределенностей, выявить устойчивые и неустойчивые результаты. [7,15,50] Таким образом, определение допустимого спектра вариантов развития становится важной научной и практической предпосылкой принятия рациональных решений при краткосрочном и долгосрочном планировании.

В условиях перехода к рыночной экономике все большее распространение получает использование формализованных моделей управления финансами. Целью финансового моделирования является обеспечение расчетов показателей финансового плана на перспективу с целью выработки финансовой стратегии [19,32,76].

В западной практике управления предприятием широкое распространение получили концепции MRP, MRP II и ERP. «Они впервые были сформулированы в середине 70 годов под названием MRP (Material-Requirement Planning) и с тех пор развиваются силами некоторых зарубежных неправительственных организаций, из которых наиболее авторитетной является APICS (Американское общество по управлению производством и запасами).» [3].

Методология Enterprise Requirement Planning (ERP), то есть планирование ресурсов предприятия, является результатом последовательного развития, начавшегося с концепции Material Resource Planning (MRP), обеспечивавшей планирование потребностей предприятий в материалах. В качестве логического развития MRP была разработана концепция Manufacturing Resource Planning (планирование производственных ресурсов), сокращенно называемая MRP II. В рамках MRP II можно уже планировать все производственные ресурсы предприятия: сырье, материалы, оборудование, людские ресурсы, все виды потребляемой энергии и пр. К MRP II постепенно добавлялись возможности по учету и управлению другими затратами предприятия. Так появилась концепция ERP, называемая иногда также Enterprise-wide Resource Planning (планированием ресурсов в масштабе предприятия). Концепция ERP в настоящее время широко используется во всем мире. [63].

Таким образом, в течение нескольких десятков лет ученые разрабатывали разнообразные математические модели, нацеленные на улучшение деятельности в основном крупных предприятий, в то время как моделированию деятельности малых и средних предприятий уделяется достаточно мало внимания. Поэтому разработка моделей движения материальных и финансовых потоков для малых и средних предприятий имеет существенное значение для экономики страны.

Цель работы. Целью диссертационной работы является повышение эффективности управления малым и средним предприятием на основе методов моделирования, планирования и прогнозирования.

Задачи исследований.

1. Разработка дискретной математической модели движения материальных и соответствующих финансовых потоков оборотных фондов предприятия с учётом производственного цикла.

2. Разработка дискретной математической модели движения материальных и соответствующих финансовых потоков основных фондов с учётом их структуры и назначения.

3. Разработка дискретной динамической модели движения общепроизводственных и общехозяйственных финансовых потоков предприятия.

4. Разработка алгоритмов решения различных задач планирования и принятия управленческих решений с применением предлагаемой системы моделей и программная реализация разработанных алгоритмов.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались методы математического моделирования, теории систем, системного анализа, методы теории управления, теории временных рядов, информационные технологии.

Научная новизна.

1. Предложена дискретная динамическая модель движения материальных и финансовых потоков для малого и среднего производственного предприятия.

2. Применительно к основным фондам построена дискретная математическая модель функционирования основных производственных фондов и соответствующих финансовых потоков, позволяющая оценить состояние и производственные возможности каждой единицы основных производственных фондов с учетом их структуры и назначения.

3. Применительно к оборотным фондам разработана дискретная математическая модель движения и взаимной трансформации отдельных видов оборотных фондов с учётом производственного цикла.

4. Построены модели движения финансовых потоков, связанных с различными сторонами деятельности предприятия, которые позволяют анализировать достаточность денежных средств для осуществления основной производственной деятельности и рассчитывать критерии функционирования предприятия. и.

5. Разработаны алгоритмы, позволяющие осуществлять моделирование основных направлений деятельности предприятия, составлять производственные и финансовые планы его развития, а также прогнозировать состояние ресурсов путем многовариантной проработки и в форме задачи синтеза управления с учётом критериев функционирования и ограничений на управляющие воздействия.

Практическая значимость.

Разработаны дискретные динамические модели, которые позволяют прогнозировать развитие малого и среднего предприятия в целом, охватывая различные сферы его деятельности. Предложены алгоритмы применения данных моделей, использование которых позволяет ускорить процесс принятия управленческих решений и повысить их качество. На основе разработанных алгоритмов создан комплекс программ в виде приложения к стандартной конфигурации «Производство» системы «1С: Предприятие».

Использование результатов работы:

Результаты работы использованы в НИР по гранту Академии наук республики Татарстан на тему «Фундаментальные и прикладные вопросы информационных технологий, моделирования и управления. Этап 2004 г.: Экономико-математическое моделирование функционирования материальных и финансовых потоков для малых и средних предприятий в рыночных условиях «№ 05−5.2.2.1 / 2004 (ФП).

Фундаментальные и прикладные вопросы информационных технологий, моделирования и управления. Этап 2005 г.: Экономико-математические методы прогнозирования и идентификации моделей функционирования для малых и средних предприятий в рыночных условиях" № 05−5.2.2.2/2005 (ФП).

Разработанный комплекс программного обеспечения применен в практике управления ЗАО «Завод ЖБК», заводом керамических материалов г. Брылино, ООО «ПЦФ Карпентер».

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе государственного технического университета при подготовке студентов по специальности 351 400 «Прикладная информатика в экономике».

Апробации работы:

Результаты исследования докладывались и обсуждались на:

III Всероссийской научной конференции молодых ученых и аспирантов «Новые информационные технологии. Разработка и аспекты применения», г. Таганрог, 2000 г.

Республиканской научно-практической конференции.

Интеллектуальные системы и информационные технологии", г. Казань, 2001 г.;

Международной молодежной научной конференции «XII Туполевские чтения», г. Казань, 2004 г.;

Заочных электронных конференциях Российской Академии Естествознания «Математическое моделирование социально-экономических процессов», 2004 г. и «Современные наукоемкие технологии», 2005 г.

Научных семинарах кафедры управления, маркетинга и предпринимательства КГТУ им. А. Н. Туполева.

Положения, выносимые на защиту:

1. Дискретная математическая модель движения материальных и финансовых потоков оборотных фондов предприятия с учётом производственного цикла и запаздываний по оплате и хранению.

2. Дискретная математическая модель движения материальных и соответствующих финансовых потоков основных фондов с учётом их временной структуры, назначения, процессов освоения и выбытия.

3. Дискретная математическая модель общепроизводственных и общехозяйственных расходов предприятия.

4. Алгоритмы решения различных задач планирования и принятия управленческих решений с применением предлагаемой системы моделей и программная реализация разработанных алгоритмов.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии и приложения.

5.4. Основные результаты и краткие выводы.

Данная глава посвящена вопросам взаимоувязки разработанных моделей в единую систему по моделированию функционирования предприятия и прогнозированию его развития. В главе описаны алгоритмы прогнозирования развития предприятия с использованием различных подходов, а именно алгоритм многовариантной проработки по принципу «что если» и алгоритм в форме задачи синтеза управления с учетом критериев функционирования предприятия и ограничений на управляющие воздействия. Разработаны методы идентификации параметров моделей.

Представлено также описание программной реализации разработанных моделей в виде дополнения к стандартной конфигурации «Производство» системы «1С: Предприятие». Описаны основные изменения и дополнения, внесенные в стандартную конфигурацию, представлены алгоритмы работы отдельных программных блоков. Изложен пример фактического использования программной реализации для планирования развития конкретного предприятия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Разработана модель движения материальных и финансовых потоков оборотных средств с учетом производственного цикла и запаздываний по оплате и доставке оборотных производственных фондов и готовой продукции. Построена модель учета расходов на заработную плату с использованием различных систем оплаты труда. Представлена модель взаимной трансформации отдельных видов оборотных средств, которая позволяет оценить состояние каждого ОбС по видам.

2. Разработана модель функционирования основных производственных фондов, которая позволяет оценить состояние основных производственных фондов с учетом процессов освоения и выбытия каждой единицы ОПФ, определить достаточность ОПФ для выполнения программы производства с учетом деления ОПФ на активные и пассивные. Модель также отражает финансовые потоки, связанные с движением основных производственных фондов.

3. Построены модели финансовых потоков, связанных с общепроизводственной и общехозяйственной деятельностью. Модели отражают те финансовые потоки, которые оказывают существенное влияние на состояние денежных средств предприятия. В работе предложены модели налоговых отчислений, расходов на электроэнергию, отопление, а также модель кредитных отношений.

4. Разработаны алгоритмы для решения задач по движению материальных и финансовых потоков предприятия в целом. Разработан алгоритм применения предложенной системы моделей для планирования развития предприятия на основе многовариантной проработки. Разработан алгоритм синтеза управления с учетом ограничений на управляющие воздействия и условия функционирования предприятия.

Создан комплекс программного обеспечения в виде дополнения к стандартной конфигурации «Производство» системы «1С: Предприятие», которое реализует предлагаемые модели и алгоритмы, позволяя оперативно решать задачи по планированию развития предприятия. Произведено его тестирование.

Разработанная система моделей движения материальных и финансовых потоков для малых и средних предприятий позволяет планировать производственную деятельность предприятия, прогнозировать перспективное состояние материальных и финансовых средств на краткосрочный и среднесрочный период, а также проводить оперативное планирование. Совокупность экономико-математических моделей, представленная в данной работе, учитывает все основные направления деятельности предприятия.