Моделирование бизнес-процессов

Моделирование бизнес-процессов

Расчетный пример моделирования и оптимизации  бизнес-процессов производственного  предприятия

·  Постановка задачи

·  Формальная постановка

·  Методы решения

·  Пример использования описанных алгоритмов За последние десятилетия разработана определенная философия управления производственными предприятиями, стандартные форматы управления, которые способствуют эффективной организации бизнеса. Ряд таких стандартов появились в середине 70-хгодов под названием MRP (Material Requirement Planning). Современная версия данных стандартов управления называется MRP II (Manufacturing Resource Planning) - планирование ресурсов предприятия. Они используются во всех системах класса ERP (Enterprise Resource Planning), таких как R/3, BAAN, Oracle Application и др. Подобные средства позволяют автоматизировать выполнение следующие функции:

·  оценка выполнимости плана производства по основным ресурсам предприятия (сырье и материалы, оборудование, рабочие, электроэнергия и т.д.);

·  формирование программы снабжения ресурсами (закупка сырья и материалов, наем рабочих, энергообеспечение и т.д.);

·  формирование производственной программы (планы-графики выпуска деталей, полуфабрикатов, готовых изделий);

·  формирование программы сбыта (план-график отгрузки готовой продукции, подготовка сбытовых договоров, управление поставками и отгрузкой потребителям готовой продукции и т.д.);

·  корректировка плана производства и производственных нормативов;

·  формирование финансово-экономических отчетов (операционные и финансовые бюджеты и отчеты).  
 
В настоящей статье описан иллюстративный пример расчетов, которые "зашиваются" в программные продукты, поддерживающие стандарты MRP. Модель построена по принципу определения целевой функции предприятия и задания системы ограничений, в которых ему приходится работать. В модели представлен несложный математический аппарат, который объясняет процедуру формирования решений, выдаваемых информационной системой. При работе с информационными системами процедура определения необходимых параметров задачи автоматизирована, при этом внутреннее устройство алгоритмов может быть неизвестно. 
 
При решении оптимизационных задач для производственных предприятий можно выделить следующие аспекты: методический (содержательный), информационный и технический. 
 
 

 

 

 

 

 

 
Методический  аспект моделирования  
Для проведения систематического планирования деятельности предприятия можно использовать модельное описание. Именно в этом проявляется фундаментальная роль моделей в теории и практике управления производством. Четкая формализация, создание математических моделей, несомненно, представляет новые возможности, связанные, главным образом, с "объективизацией" интуитивных представлений, с возможностью критического анализа четко сформулированных гипотез и с "автоматизмом" математического аппарата, позволяющего продвигаться от гипотез к выводам 
 
Процедуру выработки управляющих решений, весьма обобщенно, можно описать как последовательность этапов вида:

·  получение информации о состоянии системы, включая внешние условия;

·  выдвижение варианта решения;

·  анализ последствий принятия выдвинутого решения с помощью модели выработки решения;

·  выяснение степени соответствия полученного результата поставленной цели.  
 
При обнаружении соответствия вариант принимается к исполнению, в противном случае процедура повторяется. 
 
При расчете плана работы предприятия, после осуществления прогноза спроса на выпускаемую предприятием продукцию, необходимо распределить по периодам производственную программу. Простейшим решением вопроса о плане производства является приведение в полное соответствие плана выпуска, реализации и спроса (конечно, если ресурсы и производственные мощности позволяют выпустить продукцию в объемах не меньших спроса). 
 
Однако это решение может оказаться экономически невыгодным или даже технологически недопустимым. Действительно, переменность уровня производства может привести к тому, что в периоды повышенного спроса придется загружать малопроизводительное, неспециализированное оборудование и идти на оплату сверхурочных, а в периоды низкого спроса оборудование будет простаивать. 
 
Поэтому, может оказаться целесообразным осуществить выравнивание выпуска, отказавшись от строгого выполнения вышеупомянутого равенства объемов производства, реализации и спроса и пойти на создание запасов готовой продукции. При этом возникают иные отрицательные факторы, а именно: необходимость затрат а хранение, увеличение объема оборотных средств. 
 
Важно выяснить, каково будет решение, учитывая как те, так и другие факторы, причем необходимо иметь в виду, что в условиях рыночной экономики, спрос, предъявленный на данном этапе и неудовлетворенный на этом же этапе, в дальнейшем исчезает (потребитель, которому продукция необходима срочно, получив отказ в удовлетворении своей заявки на текущий этап, снимает эту заявку, ориентируясь на другого поставщика). 
 
Наиболее тонким моментом в применении оптимального планирования является формализация понятия качества плана, уяснение того, какой план является наилучшим. В таблице 1 представлены критерии оптимизации, которые могут использоваться при моделировании компании. 
 
Таблица 1 
Критерии оптимизации деятельности предприятия

№	Критерий оптимизации	Комментарий
1	Объем реализации	Может использоваться для  предприятия или одного из бизнеса  предприятия, для которого поставлена задача увеличения доли рынка
2	Объем производства	Может использоваться для  предприятия или одного из бизнеса  предприятия, для которого поставлена задача увеличения объема производства, когда производственные мощности являются самым узким местом
3	Объем внешних поставок	Может использоваться для  предприятия или одного из бизнеса  предприятия, для которого поставлена задача увеличения объема закупок, когда  снабжение является самым узким  местом
4	Затраты на выплаты работникам	Может использоваться для  предприятия или одного из бизнеса  предприятия, для которого поставлена задача снижения затрат по заработной плате, когда данная статья затрат является существенной
5	Финансовый поток	Может использоваться для  предприятия или одного из бизнеса  предприятия, для которого поставлена задача увеличения денежного потока, когда самым узким местом является ликвидность
6	Прибыль/ рентабельность	Может использоваться для  предприятия или одного из бизнеса  предприятия, для которого поставлена задача увеличения эффективности деятельности, когда первая задача финменеджмента - обеспечение ликвидности предприятия уходит на второстепенные позиции

 
 
 
В примере, в качестве критерия качества взят финансовый поток по маржинальной прибыли, который формируется как  разница между поступлениями  от реализации продукции и платежами  по переменным затратам (затраты на сырье и материалы, труд основных производственных рабочих). Платежи  по постоянным расходам не принимаются  в расчет, т.к. они не зависят в  определенных пределах от объемов производства и соответственно не влияют на принятие решений. Данная задача может возникнуть у предприятия, которая планирует  через год реализовать небольшой  инвестиционный проект, не привлекая  заемных денежных средств. На текущий  год ставится задача накопить максимально  возможную сумму денег для  поддержания текущей деятельности в следующем году и проведения небольшого инвестиционного проекта. 
 
В примере описывается методика оптимального планирования производственных систем на основе объемных детерминированных моделей. Производственная система с линейными связями рассматривается в динамике. В качестве периода планирования выбран год с помесячной разбивкой. Существует множество методов планирования, в том числе оптимального. Все они характеризуются стремлением выбрать план, наилучшим образом согласованный с внутренними возможностями предприятия и с внешними условиями, причем прогноз и тех и других на плановый период осуществляется с помощью математических моделей. 
 
В рассматриваемом примере, сделана попытка представить комплексное описание задачи финансового планирования бизнес-процессов с изложением концепции финансового планирования, формальным описанием, представлением и обоснованием алгоритмов построения финансовых планов, конкретными расчетами бюджетов. 
 
 
Постановка задачи 
Правильная постановка задачи дает 50% решения 
 
 
Процесс постановки задачи включает в себя разработку модели предприятия. Модель предприятия основывается на описании основных бизнес-процессов предприятия. По каждому выделенному бизнес-процессу строится количественная модель, а затем путем консолидации информации о бизнес-процессах получается сводное количественное описание предприятия. В рассматриваемом примере строится модель финансового плана предприятия. 
 
Описание бизнес-процессов  
Концепция моделирования предприятия на основные бизнес-процессного описания представлена на схеме 1. Из схемы ясно следует логика последовательной детализации, используемая при моделировании бизнес-процессов предприятия. На первом этапе строится самая грубая модель предприятия - функциональная модель, дающая представление о функциях предприятия и о распределении ответственности за их выполнение. Функциональная модель предприятия не содержит информации о взаимосвязях функций. Для этого строится процессная модель (см. схему 1). Процессная модель также дает описание потоков ресурсов (материальные, информационные и т.д.), используемых при выполнении функций, но она не дает их стоимостную оценку, что необходимо иметь для расчета финансового плана предприятия. Поэтому необходимо уточнить описание бизнес-процессов с помощью построения количественной модели бизнес-процессов (см. схему 2), которая определяет стоимость выполнения бизнес-процесса. Построив количественную модель бизнес-процессов, можно построить и модель финансового плана предприятия (см. схему 1). 
 
 
 
Схема 1 Основные бизнес-процессы производственного предприятия 
 
 
Схема 2 Концептуальная схема количественного описания бизнес-процесса 
 
Качественная постановка задачи 
 
Прежде чем заняться расчетами необходимо четко определить каких целей хочет добиться компания и какой путь она для этого выберет 
 
В данной главе рассмотрен один из процессов управления бизнес-процессами - планирование. Причем задача составления финансового плана (бюджета) рассматривается как оптимизационная задача. 
 
Распространенны две постановки оптимизационных задач: 
 
Найти максимум целевой функции, при заданных ограничениях по ресурсам.  
Минимизировать ресурсы, необходимые для достижения желаемого значения целевой функции.  
 
Задача выглядит так:

·  спланировать основную деятельность предприятия помесячно на год вперед на существующих мощностях по следующим направлениям (см. схему 1):

·  программа сбыта;

·  программа производства;

·  программа снабжения;

·  программа финансирования;

·  сформировать финансовый план предприятия;

·  обеспечить максимальный денежный поток от основной деятельности за год.  
 
Предприятие производит и реализует определенный ассортимент продукции. В данной главе рассматривается оперативное планирование продукции, поэтому считается, что на протяжении периода планирования ассортимент не меняется. Но это не означает, что в каждом месяце будет реализовываться или производиться продукция всего спектра ассортимента. 
 
Рынок сбыта имеет следующие параметры:

·  спрос на продукцию (верхняя оценка);

·  цена реализации продукции;

·  динамика роста цен;

·  график оплаты реализованной продукции.  
 
Структура производственных мощностей тоже считается заданной. Известны данные по мощностям производственных агрегатов. 
 
Имеются данные по затратам на производство:

·  затраты сырья и материалов;

·  затраты на труд основных производственных рабочих;

·  производственные накладные расходы.  
 
Период оборота не более месяца, т.е. закупив материалы в каком-либо месяце, можно успеть произвести продукцию и реализовать ее на рынках сбыта. 
 
Рынок сырья имеет следующие параметры:

·  предложение по материалам;

·  цена материала;

·  динамика роста цены;

·  график оплаты материалов.  
 
Формальная постановка задачи 
Формализация поставленной задачи - необходимый шаг для использования математических методов решения 
 
Применение расчетных моделей производства не составляет особых концептуальных трудностей, но является довольно занудной процедурой, требующей внимательного отношения при ее разработке. С содержательной точки зрения, данные модели не превышают уровня школьной математики, ограничиваясь, как правило, использованием двух математических операций: сложением и умножением. 
 
Описание программы сбыта  
 
При описании сбытовой программы в модели описываются следующие переменные: объемы реализации продукции, спрос на каждый продукт, запасы готовой продукции, цена реализации продукции, коэффициент роста цены продукции, поступления от реализации продукции, коэффициенты инкассации по каждому продукту. 
 
 
Логика расчетов проста. Сначала считается планируемая выручка от реализации каждого продукта по всем планируемым периодам. Данная величина рассчитывается путем умножения планируемой цены реализации продукции на плановый объем реализации. В модели учитывается динамика роста цен на продукцию за счет инфляции. Для того чтобы рассчитать плановые поступления денежных средств от реализации продукции необходимо скорректировать плановую выручку с учетом реальных поступлений денежных средств. Для этого используются коэффициенты инкассации, которые определяют, какая часть отгруженной продукции, будет оплачена в том же периоде, а какая часть в последующих периодах. Коэффициенты инкассации могут назначаться экспертно, а могут быть рассчитаны из анализа реестра старения дебиторской задолженности, если таковой существует в компании. 
 
В модели программы сбыта учитывается ряд ограничений, в частности ограничение по объему реализации продукции. Считается известным спрос на продукцию, т.е. в каких объемах компания может реализовать свою продукцию в каждом плановом периоде.  
 
 
Описание программы производства  
Производственная программа в модели описывается следующими переменными: объемы производства, удельные затраты производственных агрегатов, мощность каждого производственного агрегата, стоимость единицы времени каждого агрегата, коэффициент роста стоимости единицы времени агрегата, платежи за использование производственных агрегатов, коэффициенты инкассации по каждому производственному агрегату. Понятие производственный агрегат включает в себя так же и трудовые ресурсы производственных рабочих. 
 
Используется следующая схема расчетов. Сначала рассчитываются затраты производственных агрегатов по каждому продукту. Для этого суммируются все произведения удельных затрат производственных агрегатов и стоимости единицы времени их использования. Затем, используя коэффициенты инкассации, определяются выплаты денежных средств за использование каждого производственного агрегата при выпуске продукции. 
 
В модели программы производства, учитывается ряд ограничений, в частности ограничение по производственным мощностям. 
 
 
Описание программы снабжения  
Снабженческая программа описывается следующими переменными: объемы закупок материалов, стоимость материалов, коэффициент роста цен, запасы материалов, удельный расход материалов на производство единицы продукции, платежи за материалы, коэффициенты инкассации. 
 
В модели используется следующая схема расчетов. Определяются затраты на закупку материалов. Для этого суммируются все произведения удельного расхода материалов и объемов производства продукции. Затем, используя коэффициенты инкассации, определяются выплаты денежных средств за закупаемые материалы. 
 
В модели программы снабжения учитывается ряд ограничений, в частности ограничение по объему закупок. 
 
Описание финансового плана  
Финансовый план описывается следующими переменными: денежные средства на начало/конец периода, поступления/выплаты денежных средств, денежный поток. В модели финансового плана осуществляется консолидация информации о поступления и платежах из моделей сбыта, производства и снабжения. 
 
Формальная постановка задачи  
Целевая функция состоит из трех слагаемых: поступлений от реализации продукции, платежей за использование производственных мощностей (в данном примере труд основных производственных рабочих) и платежей за поставляемые материалы 
 
Таким образом, в ходе решения задачи необходимо принять следующие плановые решения:

·  оценить объем закупок сырья и материалов в каждом месяце планируемого года;

·  оценить объем производства продукции в каждом месяце планируемого года;

·  оценить объем реализации продукции в каждом месяце планируемого года.  
 
Данные решения должны максимизировать финансовый поток по маржинальной прибыли.

Формальная постановка задачи Целевая функция (критерий оптимальности) - денежный поток по маржинальной прибыли за все периоды планирования: Задача  линейного программирования - максимизация целевой функции Ограничения модели Ограничения по сбыту: ограниченный суммарный спрос на продукцию. Ограничения по производству: ограниченные мощности производственных агрегатов (нельзя произвести продукции больше чем позволяют производственные мощности); балансовое ограничение (произведенной продукции и запасов должно хватить для реализации программы сбыта в каждом периоде) Ограничения по снабжению: ограничение по объему закупок материалов в каждом месяце балансовое ограничение закупленных материалов и запасов должно хватить для реализации программы производства в каждом периоде) Ограничения по финансам: балансовое ограничение (денежных средств в каждом периоде должно хватить для реализации производственной и снабженческой программы с учетом поступлений от реализации программы сбыта) Граничные условия: объемы реализации продукции, объемы производства продукции  и объемы закупок материалов - неотрицательные  числа

Примечание. Подробный вывод всех основных соотношений модели представлен в Приложении к данной главе.

Метод решения Для решения поставленной задачи в данной главе используется широко известный метод решения  задач линейного программирования - симплекс-метод. Положительные стороны  симплекс-метода. Применение данного метода позволяет: найти единственное решение задачи (есть оно существует); указать на неразрешимость задачи (если решения нет); установить отсутствие единственного решения (если задача имеет бесконечное число решений); проводить сценарный анализ "Что будет, если :"; при этом не возникает необходимости заново решать задачу при изменившихся начальных условиях (цены на сырье, производственные мощности и т.д.) Отрицательные стороны  симплекс-метода. Каждый шаг алгоритма  не имеет экономического смысла, поэтому, получив решение его нельзя никак  логически обосновать и убедить  руководителей предприятия в  эффективности полученного решения. Программное обеспечение Существуют программные  пакеты, решающие задачу линейного  программирования, например: LINDO (Schardge, 1991), STORM 3.0 (Emmons и др. 1992),GAMS 2.25 (Brooke и др.). В широко распространенном MS Excel существует приложение, позволяющее решать некоторые типы задач математического программирования, в частности, задачу линейного программирования симплекс-методом. Для решения задачи, рассматриваемой в данной главе, была построены модель с использованием MS Excel.