Концептуальное обоснование нового решения: Кофемолка.

7.Использование методов линейного  программирования для оптимизации  процессов. 

 

7.1. Постановка  задачи.

 

Универсальный алгоритм может  оказаться неэффективным при  решении громоздких задач. В этом случае можно воспользоваться специальными пакетами оптимизации, нацеленных на решение  определенного класса задач. На практике наиболее популярны пакеты линейного  программирования, которые применяют  сотни тысяч фирм во всем мире. С  помощью линейного программирования могут быть решены многие практические задачи планирования, составления расписаний, упорядочения, распределения ресурсов, разработки, конфигурации, и т.д. Успех  применения линейного программирования во многом зависит от опыта специалиста  разработки адекватных реальности моделей  и от качества пакета оптимизации.

 

7.2. Первоначальный вариант.

  

Используя метод линейного  программирования, мы должны решить следующую  задачу: установить ограничения , оптимизировать процесс производства двух лучших вариантов решения, учитывая  в том числе производство  всех необходимых комплектующих,  и максимизировать прибыль предприятия.

 В результате использования  поисковых методов для принятия  решения,  наилучшими вариантами  решений оказались:

1. прозрачная кофемолка

2. кофемолка с чашей  с выпуклыми острыми выступами  внутри нее.

 Для примера воспользуемся  условиями лидирующей на рынке  сети компаний«Qosmo»,  которые возьмем за основу для  оптимизации  собственного производства.

Для упрощения расчетов,  обозначим решение «прозрачная  кофемолка», как изделие А, а решение «кофемолка с чашей с выпуклыми острыми выступами внутри нее», как изделие Б.

Предприятие реализует изделие А по цене 60 у.е. и изделие Б по цене  40 у.е. Полные затраты по изделию А составляют  55 у.е.,  а по изделию Б – 30 у.е. При этом  производственный процесс допускает полную взаимозаменяемость рабочей силы. За один день продается столько изделий, сколько изготовлено за один день. Существуют ограничения по комплектации для изделия А: в день не может быть изготовлено более 200 устройств, -  и для изделия Б: в день не может быть изготовлено более 300 устройств.

  Отметим  следующие  стадии производственного процесса  изготовления вышеуказанных предметов:

1. Изготовление деталей  и сборка

2. Регулировка и наладка  изделия

5. Контроль работоспособности  изделия (проверка качества).

Помимо стадий производственного  процесса,  берется во внимание поставки и необходимых материалов  для  изготовления, оборудование( количество станков), как второстепенные ограничивающие условия производства.   При этом следует отметить следующие особенности изготовления:

  Корпус у прозрачной  кофемолки изготавливается из  стекла, с учетом особого дизайна 

 

Временные затраты в человеко\минутах:

1.Для   изготовления  прозрачной кофемолки.

На  1 стадии – 7чел\м

На 2 стадии – 3 чел\м

На 3 стадии – 1 чел\м

2. для изготовления кофемолки  с чашей с выпуклыми острыми  выступами внутри нее.

На  1 стадии – 15чел\м

На 2 стадии – 2 чел\м

На 3 стадии – 1 чел\м

На 1 стадии работают – 22 человека

На 2 стадии работают – 5 человека

На 3 стадии  работают – 2 человека

 Продолжительность дневной   смены – 9 часов. В соответствии  со штатным расписанием, должности  рабочих, участвующих в производстве  кофемолок подразумевают под  собой   работу только в одну  дневную смену. Третья стадия  составляет  40 % от  общего времени   изготовления.

 Составим целевую функцию.  Обозначим изделие А – х1, изделие Б – х2.

W=(Ца-За)*Х1+(Цб-Зб)*Х2., где Ца, б – цены на изделия А и Б за 1 шт. каждого, За -  полные затраты на производство 1 шт каждого изделия.

W=(60-55)*х1+(40-30)х2

W=5х1+10х2

Ограничения.

хi≥ 0

7х1+15х2≤22*9*60=11880, (1)

  3х1+2Х2≤5*9*60=2700,    (2)

  х1+х2≤3,6*2*60=432,        (3)

х1≤ 250                                 (4)

х2≤300                                  (5)

 

Построение графика оценки производственных возможностей.

        1. 7*х1+15*х2≤11880 |  |

 х1= | 0 | 1697 | 100 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 | 750 | 800 | 850 |  |

 х2= | 792 | 0 | 745 | 693 | 675 | 652 | 628 | 605 | 582 | 558 | 535 | 512 | 488 | 465 | 442 | 418 | 395 |  |

  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |

2. 3х1+2Х2≤2700 |  |

 х1= | 0 | 900 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 | 750 | 800 |  |

 х2= | 1350 | 0 | 1200 | 1125 | 1050 | 975 | 900 | 825 | 750 | 675 | 600 | 525 | 450 | 375 | 300 | 225 | 150 |  |

  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |

3. х1+х2≤432 |  |

 х1= | 0 | 432 | 100 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 50 | 40 | 30 | 20 | 10 | 60 | 70 | 80 |  |

 х2= | 432 | 0 | 332 | 232 | 182 | 132 | 82 | 32 | -18 | 382 | 392 | 402 | 412 | 422 | 372 | 362 | 352 |  |

  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |

4. х1≤250 |  |

 х1= | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 |  |

 х2= | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 | 200 | 240 | 280 | 320 | 360 | 400 | 440 | 480 | 520 | 560 | 600 | 640 |  |

  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |

5. х2≤300 |  |

 х1= | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 | 200 | 240 | 280 | 320 | 360 | 400 | 440 | 480 | 520 | 560 | 600 | 640 |  |

 х2= | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 |  |

  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |

6. Целевая функция: 5*х1+10*х2 => max | MAX |

 х1= | 0 | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 | 750 | 800 | 250 |

 х2= | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 | 200 | 240 | 280 | 320 | 360 | 400 | 440 | 480 | 520 | 560 | 600 | 640 | 182 |

 

 Принимая во внимание  условные данные и перемещая  перпендикуляр к линии целевой  функции (W) параллельно самому  себе вдоль самой  целевой  функции, получаем экстремум функции  в точке Х1=250, Х2=182 со значением 3070т. р.

Соответственно  определяющим  ограничением стало  ограничение  по третьей стадии, при этом остальные  факторы практически не берутся  во внимание.

 

7.3. Итоговый вариант.

Для оптимизации бизнесс-процесса производства изделий, необходимо добиться  положительного влияния как можно большего числа ограничений на результат. В данном случае для этого необходимо сократить число работников на первой стадии для производства второго изделия на 5 человек и переквалифицировать их для работы на 3 стадии для проверки качества  второго изделия. Новейшее оборудование, используемое на предприятии для производства кофемолок, практически полностью автоматизирует процесс производства, за исключением   контроля качества,  для этого наиболее рационально стало усилить контроль  за качеством второго изделия, наиболее  трудоемкого при производстве.

1. 7*х1+10*х2≤9180 |

 ха= | 0 | 1311 |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |

 хб= | 918 | 0 |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |

  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |

2. 3*х1+2*х2≤2700 |

 ха= | 900 | 0 |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |

 хб= | 0 | 1350 |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |

  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |

3. *х1+5*х2≤3240 |

 ха= | 0 | 3240 |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |

 хб= | 648 | 0 |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |

  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |

4. ха<=500 |

 ха= | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 |

 хб= | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 | 200 | 240 | 280 | 320 | 360 | 400 | 440 | 480 | 520 | 560 | 600 | 640 |

  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |

5. хб<=400 |

 ха= | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 | 200 | 240 | 280 | 320 | 360 | 400 | 440 | 480 | 520 | 560 | 600 | 640 |

 хб= | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 |

  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |

6. Целевая функция: 5*х1+10*х2 => max |

 ха= | 0 | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 | 750 | 800 |

 хб= | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 | 200 | 240 | 280 | 320 | 360 | 400 | 440 | 480 | 520 | 560 | 600 | 640 |

 

  В связи с располагаемым  сырьем и материалами ля производства, появляется возможность  увеличить  партию закупаемых   материалов  и сырья для изготовления изделия  А     на 36 %,  заменить дорогостоящие  материалы дли изделия Б, в  следствие чего увеличится   производство  изделия А  - на 500 шт,   изделия Б – на 400 шт. W=5*х1+10*х2 => max

5*х1+10*х2=500*5+10*400=6500

 

В таком случае получаем точку  максимума с координатами Х1=500, Х2=400 со значением целевой функции 6500 т.р., что на 2800 т.р. (44%) больше, чем в первоначальном варианте.

 

Заключение.

 

         

             За годы рыночных реформ в  России произошли качественные  изменения структуры экономики.  Это проявилось в снижении  объемов выпускаемой продукции  машиностроения и высокотехнологичных  отраслей и их доли в валовом  внутреннем продукте. Снизились  темпы разработки и освоения  новых видов продукции. Соответственно  увеличилась доля добывающих  отраслей и отраслей начальной  стадии переработки сырья. Очень  незначительно количество предприятий,  вновь созданных за этот период, которые производят сложную наукоемкую  продукцию и которые могли  бы выдержать конкуренцию зарубежных  производителей, безраздельно господствующих  на российском рынке.

Надежды, возлагаемые на новую  силу экономики — на предпринимательство  в части упрочения конкурентных позиций отечественных производителей на несырьевых рынках, не оправдались. Инновационность как имманентное свойство предпринимателя не реализовалась на почве российских рыночных отношений. Все это говорит о глубинных пороках действующих экономических механизмов и прежде всего тех, которые касаются инноваций. Между тем инновационный тип развития в современной экономике признан основополагающим, даже единственно возможным, в деле занятия прочных позиций в условиях усиливающейся международной конкуренции.

               В настоящее   время растет  число самых разнообразных изделий,  созданных человеком, постоянно  увеличивается их сложность.  Развитие представления  о   техносфере и ее развитие, то есть внедрение новых технических комплексов и технологий  способствует    поиску новых , инновационных способов удовлетворения потребностей людей,  улучшения комфортной жизни.

               Вариативность  методов поиска  новых решений,  изобретений позволяет  расширить  возможности удовлетворения  потребностей. Данная работа была  направлена на поиск новых  решений поставленной проблемы, а также выбор наилучшего из  них. Для этого были использованы  такие методы, как:

   1. Метод гирлянд  ассоциаций для поиска новых  решений;

   2. Морфологический  метод Ф. Цвикки для поиска новых решений;

   3. Метод контрольных  вопросов для поиска новых  решений;

   4. Эвристический метод  для поиска новых решений;

   5. Матричный метод  принятия решений;

   6. Метод расстановки  приоритетов для принятия решений;

Функционально –физический анализ предпринимательской деятельности позволил установить основную функцию  предпринимательского процесса, реализацией которой является анализ новшеств для выявления тех из них, которые могут стать инновациями. Другой очень близкой к основной функцией является функция генерации идей и создания новаций. Развивая способы реализации указанных функций, устанавливается механизм поиска  инновационных решений в предпринимательской деятельности.  В работе также была построена и оптимизирована модель бизнес-процесса производства изделий, оказавшихся наилучшими из полученных. Использование этих методов в первую очередь привело к получению новых технических решений, а в более широком смысле  повысило вероятность правильного выбора предпринимательской цели.

 

   

 

Список литературы.

 

   1. Колоколов В. А.  «Функционально-физический анализ  инновационных решений», М.: изд.  РЭА., 2001;

   2. Колоколов В.А.  «Инновационные механизмы предпринимательских  систем», М.: изд. РЭА., 2001;

   3.  Половинкин А. И, «Основы инженерного творчества», 2-е издание, переработанное и дополненное, М.: изд. «Машиностроение», 1988;

   4. Орлов А.И., «Теория  принятия решений», М.: изд. Экзамен, 2006;

   5. Лекции по курсу  МППИТР.

   6. http://www.napitok.biz/istoriya_kofe.html

   7. http://www.openexpo.ru/offers/35702.html

   8. http://coffemanika.ru/coffee-pot/koffemolka.html

 

Приложения.

Приложение 1.

 

МЕЖОТРАСЛЕВОЙ ФОНД ЭВРИСТИЧЕСКИХ  ПРИЕМОВ

 

1. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ

 

1.1.Резко изменить (в несколько  раз, десятки и сотни раз)  параметры или показатели объекта  (его элементов, окружающей среды).

1.2.Увеличить в объекте  число подобных элементов. Инверсия  приема.  1.3.Изменить число одновременно действующих или обрабатываемых объектов   (элементов),   например,   рабочих   машин,   их   органов, двигателей, движителей и т. д.

1.4.Изменить   габариты,   объем   или   длину   объекта   (элемента)   при переводе его  в рабочее или нерабочее состояние. 

1.5. Осуществить        накопление        деталей,        вещества,        энергии,  полуфабрикатов и т.п. 

1.6.Произвести   накопление      малых   доз   до   получения   ощутимой величины.

1.7.Увеличить   степень   дробления   (измельчения)   объекта.   Инверсия

приема.

1.8. Увеличить    эффективность    действия    путем    последовательного

применения группы однородных объектов (элементов).

1.9. Отказаться от высокой  точности или стабильности параметров.

   1.10.   Допустить незначительное снижение требуемого эффекта.

   1.11.    Использовать идею избыточного решения (если трудно получить 100% требуемого эффекта, получите «чуть больше»).

   1.12.    Изменить (усилить) вредные факторы настолько, чтобы они перестали быть вредными.

   1.13.    Осуществить подбор оптимальных значений параметров объекта, его элементов или окружающей среды (использовать пакет программ оптимизации).

   1.14.    Осуществить автоматический подбор оптимальных значений параметров в процессе работы объекта или при различных воздействиях внешней среды (использовать пакет программ оптимизации гл. 8-11).

   1.15.    Унифицировать линейные размеры объекта (элемента) или другие его характеристики.

 

2. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФОРМЫ ОБЪЕКТА ИЛИ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ.

 

2.1.Изменить форму путем  скручивания или изгиба (использовать  эллиптическую или спиральную  форму, «елочную»структуру и т. п.).Сделать в объекте (элементе)  отверстия или полости.  Инверсия приема.

2.3.Перейти от симметричной  формы и структуры к ассиметричной. Инверсия приема.