Краткое содержание темы "Операция" с аннотациями

Модель операции



Если мы хотим осуществить финансовый анализ, оптимизировать логистику, функционирование системы или построить качественный оперативный прогноз, необходимо уметь строить и исследовать модели операций.

Почему о моделях операций, несмотря на частое употребление понятия «операция», практически ничего не написано? Вся проблема в том, что в науке отсутствует системно обоснованная классификация операций.

Например, когда мы говорим об операции нагрева жидкости, мы можем иметь в виду базовую операцию нагрева, комплексную операцию, технологическую или системную операцию нагрева.

В зависимости от того какую именно операцию мы исследуем, будет изменяться и её модель. Но, вне зависимости от класса и вида операции, у любой из них, конечно же, есть нечто общее. Любая операция связана с конкретной системной инфраструктурой и относительно этой инфраструктуры существует движение входных и выходных продуктов операции.

Кроме того, в процессе проведения операции сама системная инфраструктура изменяется, что определяется понятием «износ». Поэтому, сама системная инфраструктура должна рассматриваться как один из входных продуктов операции. Другой вопрос, есть ли в этом необходимость, или износом можно пренебречь.

Что ещё можно сказать об абстрактной операции? У каждой операции существует момент её начала и момент её физического завершения. Например, технологическая операция нагрева порции жидкости начинается с момента подачи этой жидкости в ёмкость механизма нагрева и заканчивается моментом передачи порции нагретой жидкости системе её потребления.

Если рассматривать технологическую операцию нагрева порции жидкости концептуально, то эта операция требует следующих входных продуктов: холодная порция жидкость; энергетический продукт; исходная система нагрева жидкости. Выходными продуктами операции нагрева являются: нагретая порция жидкости, пар, изношенная в процессе проведения операции система нагрева жидкости (рис.1).

Графическое изображение концептуальной модели операции нагрева жидкости

Рис.1 Концептуальная модель операции нагрева жидкости

Изображение на рис.1 и является, по сути, концептуальной моделью операции нагрева. Однако гораздо чаще нас интересует не концептуальная, а количественная, математическая модель операции.

Математическая модель операции нужна нам для того, чтобы высказывать об исследуемой операции такие суждения, высказать которые нам не позволяет исследование концептуальной модели операции. Например, какое количество энергетического продукта необходимо для нагрева кубометра жидкости, или какова эффективность операции нагрева. Для ответа на эти вопросы необходимы разные модели.
Простая модель производственной операции

Давайте построим простую модель операции, исследуя операцию, которую каждый может воспроизвести самостоятельно. Пусть это буде операция нагрева одного литра воды на газовой плите.

Исходные данные, например, следующие: начальная температура воды 20ºC, угол поворота газовой ручки 6.5º. Воду будем нагревать до 70ºC.

Когда проводилась такая операциюя, был израсходован 0,0153 м3 газа. Время операции нагрева - 0.133 часа. Износ механизма нагрева (конфорки) не определялся. Для этого необходимо проводить специальные исследования. Но, все мы по опыту знаем, что износом газовой плиты можно пренебречь. Это относится ко многим механизмам с низким КПД, и это отдельная тема.

Итак, для проведения операции нагрева воды понадобился 1 л воды, 0.0153 м3 газа и 477 секунд времени. Этих данных достаточно, чтобы сформировать простую модель операции нагрева. Будем считать, что входные продукты операции – холодная вода и газ, были поданы на вход механизма нагрева в момент Tr. В момент времени Tp=Tr+477 c, нагретая до 70ºC вода была передана потребителю (рис.2).

Графическое изображение натуральной регистрационной модели операции нагрева жидкости

Рис.2 Регистрационная модель операции нагрева жидкости в натуральных величинах

Конечно, модель операции с такими данными можно записать и короче, в виде кортежа F=(RQL, RQP, PQL, Top). Но представленная в виде временных диаграмм, операция нагляднее. Однако, это всего лишь натуральная регистрационная модель операции. Такая модель даёт представление о том, какие объемы продуктов были задействованы в операции и сколько, по времени, она продолжалась.

Но, основное назначение модели операции не в этом. Главное, что должна дать нам модель - информацию о её эффективности. Для этого модель (рис.2) необходимо немного доработать, поскольку полученные данные операции между собой несопоставимы.

В общем, всё, что нужно сделать, это привести натуральные количественные показатели к сопоставимым стоимостным величинам. Для этого нужна стоимость единицы кубического метра холодной воды (RSL=0.54 ден.ед.), стоимость единицы кубического метра газа (RSP=0.98 ден.ед.) и стоимостная оценка кубического метра воды (PSL=0.2 ден.ед.), нагретого до 70 ºC.

Стоимостные оценки входных и выходных продуктов операции определяются по формулам:
REL=RQLxRSL=0.00054 ден.ед.;
REP=RQPxRSP=0.015 ден.ед.;
PE=PQxPS=0.02 ден.ед.

Поскольку порция холодной воды и потребленный газ выражены в сопоставимых единицах, можно определить общую стоимостную оценку входных продуктов операции RE=REL+REP=0.0155 ден.ед.

Теперь стоимостную оценку входных продуктов операции описывает только одна цифра. Поэтому математическую модель операции можно упростить. Учитывая, что входные продукты операция связывает внутренними процессами, а выходные – высвобождает, сигнал регистрации стоимостной оценки RE изобразим в отрицательной полуплоскости, а сигнал регистрации PE – в положительной (рис.3).

Графическое изображение простой модели операции нагрева жидкости

Рис.3 Простая модель операции нагрева жидкости в сопоставимых величинах

Теперь можно проводить исследование операции: определить величину добавленной стоимости; ресурсоемкости операции; эффективности. К примеру, эффективность рассмотренной нами операции равна Е=3.63.

Выводы. Простая модель операции действительно простая во многих смыслах. Во-первых, она проста для визуального восприятия. Во-вторых, для исследования простой модели операции можно использовать аналитические выражения. В-третьих, для построения простой модели операции нет необходимости в датчиках. Необходимы счетчики. Например, счетчик расхода воды, счетчик расхода газа и счетчик расхода времени (таймер).
Регистрационная модель операции

Выше мы построили простую модель операции. В действительности эта модель достаточно сильно отличается от модели операции нагрева воды. Почему?

Мы приняли, что в момент начала операции, механизмам системы нагрева сразу была передана холодная вода и газ. Такое, в некотором приближении, тоже может быть, но чаще система нагрева получает газ постепенно, в процессе нагрева. Да и вода в механизм нагрева поступает не мгновенно. Например, процесс поступления холодной воды, газа и выдача нагретой воды может выглядеть следующим образом (рис.4).

Графическое изображение регистрационной модели операции нагрева жидкости

Рис.4 Регистрационная модель операции нагрева жидкости в натуральных величинах

Здесь мы видим потоки воды и газа во времени, а не их количественные значения. Если для приведения к сопоставимым величинам нам было необходимо умножить объёмы воды и газа на стоимость единицы их объема, то в случае с функциями, которые отображают движение воды и газа, нужно их масштабировать. Это тоже умножение, но во времени. Если, например, у нас автоматическая система с датчиками воды и газа, то технология преобразования к сопоставимым стоимостным величинам будет выглядеть так (рис.5).

Графическое изображение процесса приведения натуральных сигналов регистрации, к сигналам регистрации в сопоставимых величинах.

Рис.5 Механизмы преобразования модели операции в виде сигналов натуральных величин, к модели в сопоставимых величинах

Теперь можно сформировать и саму обобщенную регистрационную модель операции (рис.6).

Графическое изображение обобщенной регистрационной модели операции.

Рис.6 Обобщенная регистрационная модель операции

Выводы. Построение регистрационной модели операции требует наличия датчиков. Полученная регистрационная модель операции, для детального исследования, требует применения численных методов.
Модель связанной операции

Решение задач управления запасами, финансовый анализ или контроль эффективности процессов предприятия требуют построения модели связанной операции. Модель связанной операции всегда охватывает процессы нескольких смежных систем. В общем случае – множества систем. Принцип построения модели связанной операции рассмотрим на примере торговой операции. Разобравшись с построением такой модели, можно строить модели связанных операций любых систем и любой сложности.

Начнем с тривиальной истины. Каждое предприятие, а, следовательно, и торговое предприятие, функционируют благодаря непрерывному формированию множества самых различных операций. Часть данных этих операций (данные связанные с закупками), как правило, регистрируется системой бухгалтерского учета, а часть (данные реализации продукции) – системой оперативного учета.

Если такие данные предприятием собираются, на их основе можно строить модели операций. Но вначале давайте рассмотрим общую концепцию формирования этих операций.

Логистик - менеджер торгового предприятия закупает партию продукции, которая поступает на склад предприятия. Эта партия продукции принимается, приходуется, дробится на более мелкие партии, маркируется, выкладывается на стеллажи и реализуется. Основной принцип, который преследуется при формировании торговых операций, непрерывность торгового процесса. Это означает, что каждая последующая партия продукции должна поступать в систему обеспечения потребности потребителя в момент, когда предыдущая ещё не закончилась. Это не единственное условие для оптимизации торгового процесса, но базовое. Если построить модель торгового процесса в предположении, что спрос на продукт является постоянным, получим, например, следующую картину в виде модели торгового процесса (рис.7).

Графическое изображение модели торгового процесса.

Рис.7 Модель торгового процесса

Функция u(t) отображает моменты формирования управления, функция rq*(t) - отображает подачу входных партий продукции, функция cq*(t) - отображает текущий уровень запасов исследуемой инфраструктуры, функция pq*(t) - отображает процесс реализации продукции,функция dq*(t) - отображает текущий спрос.

Операция начинается с момента формирования заказа (подачи сигнала управления U1). Через время Td, интервал времени доставки, партия продукции объемом RQ1 поступает на вход исследуемой инфраструктуры. Объем связанных запасов структуры устанавливается на уровне 10 ед. Начиная с третьего дня объем запасов ежедневно снижается на 1 единицу.

На шестой день формируется заказ на следующую партию продукции, что означает планирование начала следующей операции. Вторая входная партия продукции поступает на вход исследуемой инфраструктуры на восьмой день, а следующая партия продукции поступает на 15 день.

Сформируем модель второй операции.

В момент времени t6, когда первая операция еще продолжается, планируется начало второй операции. Связанные операции планируются таким образом, чтобы каждая последующая операция накладывалась на предыдущую операцию. Только в этом случае можно обеспечить непрерывное обеспечение потребителя выходным (результативным) продуктом.

Входная партия специального продукта объемом 7 единиц поступает на вход структуры в момент t8. Остаток запасов имеющих отношение к предыдущей операции составляет 4 единицы. Это входная, условно переданная партия продукции RQ'2. Таким образом, входная партия продукции второй операции – 11 единиц. С момента времени t9 и до момента t15 идет процесс ежедневной реализации. В момент t15 третья операция прерывает течение второй операции, и вторая операция передает третьей операции остаток нереализованной продукции (условно переданная выходная партия PQ'2) к этому моменту времени (рис.8).

Графическое изображение модели связанной операции.

Рис.8 Модель связанной операции

Связанные операции, это скорее правило, чем исключительная особенность, связанная с управлением запасами. Например, автомобиль, у которого после выполнения одной операции остается топливо для совершения следующей операции, является частью системы, модель операции которой относится к классу связанных операций.

Нужно помнить, что передаваемый выходной продукт не обеспечивает достижение цели операции, поскольку он не передается потребителю. Поэтому при определении стоимостной оценки, количественный параметр передаваемого выходного продукта PQ умножается не на PS, а на RS (рис.9).

Графическое изображение технологии приведения продуктов связанной операции к сопоставимым величинам.

Рис.9 Преобразования модели связанной операции, в виде сигналов в натуральных величинах, к модели операции в сопоставимых величинах

В принципе, все операции которые выполняются на регулярной основе, являются связанными. Каждая их них передает последующей операции технологический продукт (более изношенное оборудование).

Модель связанной операции, построенной выше, отнесем к классу избыточных операций. Если уровень запасов исследуемой операции снижается до нуля и при этом спрос удовлетворяется полностью, а последующая операция обеспечивает дальнейшую непрерывность удовлетворения спроса, связанную операцию отнесем к классу согласованных (рис.10). Графическое изображение связанной согласованной операции.

Рис.10 Процесс состоящий из согласованных операций

Снижение уровня запасов, при котором спрос может оказаться неудовлетворенным не обязательно должен быть нулевым. Так, например, остаток одного рулона обоев почти наверняка является признаком дефицита, поскольку для оклейки стандартной комнаты необходимо 6 рулонов обоев.

Уровень запасов, при котором вероятен дефицит продукции, определим как критический.

В случае если после снижения уровня запасов до критического уровня спрос в полном объеме не удовлетворялся, формируется зона дефицита продукции. Для процесса, изображенного на рис.11, зона дефицита соответствует интервалу ]t18, t21[.

Графическое изображение связанного процесса с дефицитной операцией.

Рис.11 Связанный процесс с дефицитной операцией

Модель дефицитной операции включает в себя функцию неудовлетворенного спроса fr(t)

Графическое изображение связанной дефицитной операции.

Рис.12 Дефицитная операция

Выводы. Модель связанной операции отображает особенность управляемых систем, связанную с необходимостью непрерывного взаимодействия с другими системами. Отличительной особенностью модели связанной операции является наличие условно передаваемых партий продуктов, в общем случае, по входу и выходу.

Построение модели операций является необходимым шагом для решения задачи исследования операций.